Homeostaasin ylläpitäminen
Prosessia, jossa elinjärjestelmät pyrkivät ylläpitämään vakaan sisäisen ympäristön, kutsutaan homeostaasiksi. Vakaan sisäisen ympäristön ylläpitäminen vaatii jatkuvia säätöjä. Seuraavassa on vain kolme monista tavoista, joilla ihmisen elinjärjestelmät auttavat kehoa ylläpitämään homeostaasia:
- Hengityselimet: Veren korkea hiilidioksidipitoisuus saa aikaan nopeamman hengityksen. Keuhkot hengittävät useammin ulos, jolloin hiilidioksidi poistuu elimistöstä nopeammin.
- Hengityselimistö: Alhainen vesipitoisuus veressä laukaisee veden pidättämisen munuaisissa. Munuaiset tuottavat väkevämpää virtsaa, jolloin elimistöstä poistuu vähemmän vettä.
- Endokriininen järjestelmä: Korkea sokeripitoisuus veressä laukaisee insuliinin erittymisen haimaksi kutsutusta sisäeritysrauhasesta. Insuliini on hormoni, joka auttaa soluja ottamaan sokeria verestä.
Miten elimistösi siis ylläpitää homeostaasia? Sisäisen ympäristösi säätely tapahtuu pääasiassa negatiivisen palautteen avulla. Negatiivinen palaute on reaktio ärsykkeeseen, joka pitää muuttujan lähellä asetettua arvoa (kuva alla). Pohjimmiltaan se ”sammuttaa” tai ”käynnistää” järjestelmän, kun se poikkeaa asetetusta arvosta.
Kehossasi on esimerkiksi sisäinen termostaatti. Talvipäivänä talossasi termostaatti havaitsee huoneen lämpötilan ja reagoi siihen kytkemällä lämmittimen päälle tai pois päältä. Kehosi toimii pitkälti samalla tavalla. Kun kehon lämpötila nousee, ihon ja aivojen reseptorit aistivat lämpötilan muutoksen. Lämpötilan muutos laukaisee aivoista käskyn. Tämä käsky voi aiheuttaa useita reaktioita. Jos sinulla on liian kuuma, iho hikoilee ja ihon pinnan lähellä olevat verisuonet laajenevat. Tämä vaste auttaa laskemaan kehon lämpötilaa.
Toinen esimerkki negatiivisesta palautteesta liittyy veren glukoosipitoisuuteen. Kun veren glukoosi- (sokeri-) pitoisuudet ovat liian korkeat, haima erittää insuliinia stimuloidakseen glukoosin imeytymistä ja glukoosin muuttumista glykogeeniksi, joka varastoituu maksaan. Kun veren glukoosipitoisuus laskee, insuliinia tuotetaan vähemmän. Kun glukoosipitoisuudet ovat liian alhaiset, tuotetaan toista glukagoniksi kutsuttua hormonia, joka saa maksan muuttamaan glykogeenin takaisin glukoosiksi.
Takaisinsäätely. Jos kehon lämpötilan nousu (ärsyke) havaitaan (reseptori), signaali saa aivot ylläpitämään homeostaasia (vaste). Kun ruumiinlämpö palaa normaaliksi, negatiivinen palaute saa vasteen loppumaan. Tätä ärsyke-reseptori-signaali-vaste-sekvenssiä käytetään kaikkialla elimistössä homeostaasin ylläpitämiseksi.