什么是体内平衡?
稳态是生物体生理稳定的过程
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图片:约翰杰克逊在 Unsplash
体内平衡一词源自希腊语部首 回家 (相同)和 停滞 (留下来),是由美国医生和生理学家沃尔特·坎农(Walter Cannon)创造的。该术语用于表示生物体保持平衡的特性,无论外部环境发生什么变化。
体内平衡是通过一系列防止生物体生理变化的过程来确保的。如果外部环境的条件不断变化,稳态机制就可以保证这些变化对生物体的影响最小。
稳态机制
控制体温、pH、体液量、血压、心率和血液中元素浓度的机制是维持生理平衡的主要工具。一般来说,这些机制通过一个 回馈 消极的。
哦 回馈 负反馈或负反馈是维持体内平衡的最重要机制之一。这种机制保证了与初始变化相反的变化,也就是说,它的作用是减少给定的刺激,确保身体的适当平衡。血液中葡萄糖含量的调节是一个例子 回馈 消极的。
当我们进食时,血糖水平升高,刺激胰岛素的产生。这种激素确保细胞吸收葡萄糖并以糖原的形式储存多余的葡萄糖,从而降低血糖水平。当葡萄糖水平降低时,胰岛素停止释放。另一方面,当血糖水平低于正常水平时,胰高血糖素就会分泌出来。与胰岛素不同,这种激素会释放以糖原形式储存的葡萄糖,从而增加血液中该物质的含量。随着葡萄糖水平升高,胰高血糖素分泌停止。
体内平衡分裂
稳态可分为三个子领域:生态稳态、生物稳态和人类稳态。
生态平衡
生态稳态是指地球层面的平衡。根据科学家詹姆斯·洛夫洛克 (James Lovelock) 阐述的盖亚假说,地球是一个巨大的生物体,能够为其功能获取能量、调节气候和温度、清除碎片并对抗自身疾病,也就是说,以及其他作为生物,地球是一个能够自我调节的有机体。
这一假设还表明,生物能够改变他们生活的环境,使其更适合他们的生存。因此,地球将是一颗行星,其生命将通过反馈机制和各种相互作用来控制生命本身的维持。从这个角度来看,整个星球都保持着动态平衡。
大气中二氧化碳 (CO2) 的浓度就是一个例子。如果没有光合生物,大气中的二氧化碳含量会非常高,氧气和氮气的存在就会变得模糊。随着进行光合作用的生物的出现,二氧化碳的浓度大大降低,氧气和氮气的含量增加,这为其他生物的出现和生存提供了足够的条件。
生物稳态
生物稳态对应于将内部环境维持在可容忍的范围内。生物体的内部环境基本上由其体液组成,其中包括血浆、淋巴液和其他细胞间液和细胞内液。在这些流体中保持稳定的条件对于生物来说是必不可少的。如果它们不稳定,它们可能对遗传物质有害。
面对外部环境的某种变化,生物体可以是调节者,也可以是顺从者。监管机构是那些消耗能量来维持具有相同特征的内部环境的机构。反过来,循规蹈矩的生物更愿意不消耗能量来控制它们的内部环境。例如,吸热动物能够通过内部机制保持体温恒定。另一方面,变温动物需要外部热源来升高和保持体温恒定。因此,哺乳动物可以长时间不暴露在阳光下,而爬行动物和两栖动物则需要环境的热量来保暖。
人体稳态
人体体内平衡是由某些生理过程保证的,这些生理过程以协调的方式发生在生物体中。如上所述,控制体温、pH、体液量、血压、心率和血液中元素浓度的机制是用于生理控制的主要工具。如果这些因素失去平衡,就会影响维持身体所需的化学反应的发生。
热调节是身体用来保持温度恒定的生理机制的一个例子。当我们进行体育锻炼时,我们的体温往往会升高。然而,这种变化会被神经系统捕捉到,它会触发汗液的释放,在汗液蒸发时负责冷却我们的身体。
结论
保持内部环境的平衡对于构成任何生物身体的系统的正常运作至关重要。例如,酶是充当生物催化剂、加速各种反应速度的物质。为了执行它们的功能,它们需要一个合适的环境,温度和 pH 值都在正常范围内。因此,一个平衡的身体是一个健康的身体。