体内平衡：实例，机制，功能 - 生物学 - 2024

的体内平衡被定义为一组导致的化学成分和生物体内部环境的物理化学性质的维护“记录”的自动调节的现象。

单词稳态来自希腊语“oμoιo”，读作“ homos”，意思是“相似”或“相似”，后缀“στασισ”，读作“ stasis”，意思是“固定”，“永久”或“稳定”。

红细胞和血红蛋白的体内平衡。commons.wikimedia.org

该术语不是指内部平衡或平衡，而是指维持恒定状态，因为生物体内的平衡或平衡状态意味着死亡。尽管外部环境可能会发生变化，但身体还是会主动保持这种恒定性。

背景

克劳德·伯纳德（Claude Bernard，1813-1878年）在1870年代末率先提及“ milieuintérieur”（来自法国内部平均水平）的不变性，代表了现在称为细胞外液的状态，其中生物体的细胞被淹没，并因此得以存活。

由Bernard定义的内部环境恒定性的研究是我们今天所知的生理学。“生理”一词来自希腊语“物理”（ϕυυsis）和“徽标”（λoyo），分别表示“自然，存在方式，本质或自然条件”和“对某事的评价”。 。

许多年后，大约1933年，美国生理学家沃尔特·坎农（Walter Cannon）创造了“体内稳态”一词，用以描述每个生物必须维持恒定的细胞外液条件的那些机制。

一些生理相关的稳态功能的例子可以是血压，体温，血糖浓度，血浆中电解质水平的维持等，这些维持不变尽管身体和环境之间存在很大差异，但仍在有限的范围内。

体内平衡概念

稳态是每个多细胞生物在其内部环境中维持某些参数或恒定条件的能力，无论其周围的环境有多大差异以及环境条件如何波动。

这种所谓的“内部环境”对应于动物的间质空间（细胞与组织的细胞之间）中所包含的细胞外液以及血管内液或血液液。

稳态是（动植物的）医学和生理学中最重要的概念之一，因为所有活生物体都需要其机体在非常狭窄的条件范围内起作用，即：pH，温度，浓度离子，水量，营养物质浓度等。

一些作者认为，“所有至关重要的机制，无论如何变化，其唯一目的都是在内部环境中维持生命的恒定条件”，这就是为什么体内稳态实际上定义了生物的所有内部功能的原因。活。

由于控制系统可以通过负反馈或正反馈（程度较小）起作用，因此可以保存或维护内部条件。

该系统允许在任何上述参数发生重要变化时，这些变化会迅速被“抵消”，使身体恢复正常状态。

因此，体内平衡由人体的应对系统组成，以应对环境条件和生物体永久遭受的变化。

体内平衡机制

由于生物体许多身体系统之间的广泛整合，可以实现体内稳态。

Cannon（1929）根据受管制的内容对稳态机制进行分类，即根据从外部环境或内在的“过程”获得的“弹药”或“补给品”。

血糖动态平衡（资料来源：Christinelmiller，来自Wikimedia Commons）

通过调节“弹药”或“补给品”实现体内平衡

通过调节供应来实现动态平衡的机制的特点是：

-根据丰度或饥荒与需求之间的调整来存储。

-当存在“无法忍受的过量”时溢出或排出体外

存储可以分为两种类型，一种是临时存储，另一种是通过隔离存储。临时存储称为“溢流或溢流存储”，是通过用大量摄入的材料“淹没”组织间组织而发生的。

另一方面，通过“分离”进行存储，这与将摄入的物质包含在细胞或相对“永久”的结构中有关。

因此，供应管制的动态平衡意味着在有大量存货的情况下进行存储，以增加储备以应对短缺时期，或在有毒时消除多余的储备。

通过过程调节实现体内平衡

尽管大多数体内平衡调节取决于外部材料或“补给品”的使用，但其他一些更明显地取决于连续内在过程的变化，

这种调节的主要例子是维持恒温动物的中性和维持温度（能够在内部调节其体温）。

稳态调节的假设

坎农（Cannon）在1925年提出了六项暂定假设，以描述负责维持生物体内“恒定性”的生理因素：

1-在诸如动物身体之类的开放系统中，该系统由不稳定的材料组成，并且永久地受到各种条件的影响，“恒定”或体内平衡是存在某些系统正在工作或准备用来维持所述状态的直接证据。稳定。

2-如果生物体或身体系统维持体内平衡，那仅仅是因为任何一种“改变”的趋势都可以通过增加一种或多种抵抗改变的因素的有效性而自动“抵消”。

3-任何通过一个方向作用来维持体内平衡的因素都不能同时在相反方向作用。

4-在身体的一个区域中是拮抗剂的稳态剂，可以在另一区域中协同工作。

5-确定稳态的调节系统可以由同时“激活”或彼此“激活”的大量因素组成。

6-当已知一个可以在一个方向上改变稳态的因素时，合理地寻求对该因素或具有相反作用的因素进行自动控制。

稳态功能

稳态或稳态机制的主要功能是维持活生物体的内部“平衡”，尤其是在诸如温度（恒温动物），离子和水的浓度，摄入量等参数方面营养物质等

将“恒定”内部条件保持在相当狭窄的范围内，并且通常与外部环境或环境的条件有很大不同，这对于身体系统的功能至关重要，因此对于人体的生命也至关重要。本身，这就是为什么动态平衡对于所有多细胞生物必不可少的原因。

心理动态平衡

心理动态平衡是一个术语，指的是人类必须平衡需求和满足的“感觉”，以维持每个人认识或感知为“正常状况”的心理或行为机制。

尽管控制或调节心理稳态的机制与表征生理稳态的机制有很大不同，但这两个过程密切相关。

心理稳态机制必须与自我保存，发展和繁殖，适应等许多方面有关，仅举几例。

人体体内稳态的例子

体内平衡的一些例子是维持人体内部温度，维持葡萄糖水平，调节血压或使用恒温器。

-人类体内稳态

1-体内温度

人体内部温度是体内平衡的一个很好的例子。当一个人健康时，他们的体温保持在37º，身体可以通过产生或释放热量来控制温度。

2-维持血糖水平

葡萄糖是血液中的一种糖，但是人体必须保持足够的葡萄糖水平，以确保一个人保持健康。

当葡萄糖水平过高时，胰腺会释放一种称为胰岛素的激素。如果这些水平降低得太低，肝脏会再次将血液中的糖原转化为葡萄糖，从而提高水平。

3-淋巴系统的功能

当细菌或病毒使您生病时，淋巴系统会进行反击以帮助维持体内平衡，对抗感染并确保您保持健康。

4-血压调节

保持健康的血压是体内平衡的一个例子。心脏可以检测到血压的变化，从而使血压向大脑发送信号，然后大脑发送信号告诉心脏如何应对。

如果血压过高，自然会使心脏减速；如果它太低，心脏就会跳动。

5-酸和碱的平衡

人体含有称为酸和碱的化学物质，它们的适当平衡对于人体发挥最佳功能至关重要。肺和肾脏是调节体内酸和碱的两个器官系统。

6-水位

人体重量的一半以上是水，保持水的正确平衡是体内平衡的一个例子。含水过多的细胞会膨胀，甚至会破裂。

水分太少的细胞最终会萎缩。您的身体保持足够的水平衡，因此这些情况均不会发生。

7-钙控制

人体对钙水平的调节是体内平衡的一个例子。当水平下降时，甲状旁腺释放激素。如果钙水平过高，甲状腺有助于固定骨骼中的钙并降低血液中的钙水平。

8-体育锻炼

运动通过将乳酸输送至肌肉以获取能量，从而使人体保持体内平衡。

随着时间的流逝，这还向大脑发出信号，该该停止运动了，因此肌肉可以获取所需的氧气。

9-神经系统和呼吸

神经系统有助于维持呼吸模式的稳态。由于呼吸是非自愿的，因此神经系统可确保呼吸时人体吸收必要的氧气。

10-泌尿系统

当毒素进入您的血液时，它们会破坏您体内的体内平衡。然而，人体通过使用泌尿系统消除自身毒素。

个人只需从血液中排泄毒素和其他令人讨厌的东西，即可使人体恢复体内平衡。

11-皮肤上升

当您感到“鸡皮bump”的感觉时，这是由于动态平衡过程所致，该过程可减少皮肤散发的热量。在我们原始祖先的皮肤中，这是一个非常典型的过程，但是尽管大部分部位的头发都脱落了，但是这种过程一直得以维持。

12-颤抖或发抖

当我们因寒冷而发抖时，是因为大脑会向肌肉发出信号，告诉我们温度水平低于建议的健康水平。也就是说，肌肉发抖是抵抗感冒的一种方法。

13-血管舒张和血管收缩

血管舒张是指扩张毛细血管以冷却血液并抵抗过多的热量。相反，血管收缩是指毛细血管变窄，因此在寒冷的环境中可以保存血液热量。

-技术稳态机制及其他

11-温控器

恒温器通过响应温度传感器的输出打开或关闭加热器或空调来工作。

12-速度调节器

车辆巡航可根据速度变化来调节汽车的油门。

13-自动驾驶

自动驾驶仪，可根据航向或预设指南针航向的偏差来操作飞机或船只的方向控制。

14-工业控制

化工厂或炼油厂中的过程控制系统，可保持液位，压力，温度，化学成分等。控制加热器，泵和阀门。

15-蒸汽机调节器

蒸汽发动机的离心式调速器，该调速器响应于增加的发动机转速而降低节气门，或者在速度降至预定速度以下时将其打开。

16-商业动态平衡

它是指公司通过吸收上下文变化来维持其平衡状态，抵消内部和外部动荡的能力。

-动物与环境的体内平衡

对于像哺乳动物和鸟类这样的温血动物，体内平衡是内部过程的结合体，涉及激素，内分泌系统和新陈代谢。

另一方面，对于没有这种内部系统的像蛇这样的冷血动物，它们必须依靠其外部环境来维持体内平衡。

17-激素

在某些小型哺乳动物种群（例如小鼠和兔子）中，当它们的数量由于某种原因而增加时，过度拥挤会产生越来越大的压力，从而损害甲状腺（这是必需的激素），并且大部分人口因内分泌损伤或死亡而死亡。荷尔蒙

18-温度调节

在环境中，当大气中二氧化碳含量增加时，植物能够生长得更好，因此可以从大气中清除更多的二氧化碳。

此外，在大多数环境中，从热带雨林，沙漠，亚热带和温带气候中都可以发现黄蜂和大黄蜂。它们能够在多种不同条件下生存，因为它们能够自我调节温度和巢穴温度。

19-丛林中的水回收

通过动态平衡系统，热带森林保持了其循环水的能力。例如，亚马逊盆地在北部被委内瑞拉的大草原和平原包围，在南部被巴西的大草原包围。

如果来自大西洋的水分直接回流，那么亚马逊生态系统将只是其当前规模的一小部分。

实际上，亚马逊雨林中的巨树迅速将水分泵入天空，使之像雨水一样回落到丛林中，从而防止大量的水排入海洋。

20-珊瑚和二氧化碳

珊瑚息肉使用二氧化碳形成壳。这有助于减少海洋中的二氧化碳含量，这是地球与污染作斗争并致力于恢复体内平衡的一种方式。

珊瑚越少，海洋吸收的二氧化碳就越少，而大气中则吸收更多。

参考文献

1. 祝福W。下脑干和身体稳态（1997）。纽约：牛津大学出版社。
2. Cannon W.《身体的智慧》（1932年）。纽约：WW诺顿。
3. Kotas M，Medzhitov R.体内平衡，炎症和疾病易感性（2015年）。细胞。
4. Riggs D.控制理论和生理反馈机制（1970）。巴尔的摩：威廉姆斯和威尔金斯。
5. Teplyuk N.近乎完美的体内平衡：种系逃避的普遍衰老规则的示例（2012年）。细胞生物化学杂志。
6. Trefil J.科学和技术百科全书（2001）。纽约：泰勒和弗朗西斯书籍。
7. Tyrrel A，Timmis J，Greensted A，Owens N.Evolvable硬件，一种用于动态平衡的基本技术（2007年）。纽约。