BIO911 – homeostasis och temperatureglering

Homeostas

Det är kroppens förmåga att hålla den inre miljön relativt stabil trots förändringar i omgivningen. Organ och reglersystem arbetar tillsammans för att kontrollera faktorer som temperatur, pH, syrenivå, koldioxid, salter och vätskebalans så att cellerna kan fungera optimalt.

Vilka är de fyra vävnaderna i kroppen?

Epitelvävnad, muskelvävnad, stödjevävnad och nervvävnad

Vad består epitelvävnad av?

Vävnaden består av tätt packade celler som bildar ett skikt eller lager som täcker kroppens ytor och klär insidan av organ och håligheter.

Epitelvävnadens funktion

Vävnaden fungerar som en barriär mellan olika miljöer i kroppen och mellan kroppen och omgivningen. Epitel är viktigt för transport, absorption, filtration och sekretion av ämnen som hormoner, svett och matsmältningsenzymer.

Vad består stödjevävnad av?

Den består av celler som ligger utspridda i ett extracellulärt matrix med fibrer som kollagen och elastin. Denna vävnadstyp inkluderar ben, brosk, fettvävnad och blod.

Stödjevävnadens funktion

Ger kroppen struktur, stöd och sammanhållning. Denna vävnaden kan lagra energi, isolera kroppen, transportera ämnen och koppla samman olika vävnader och organ.

Muskelvävnadens funktion

Vävnaden är specialiserad på att kontrahera, skapa kraft och rörelse i kroppen. När cellerna drar ihop sig kan de flytta kroppen, pumpa blod eller flytta innehåll i organ. Det finns tre typer; skelettmuskulatur, hjärtmuskulatur och glatt muskulatur.

Vad består nervvävnad av?

Vävnaden består främst av neuroner och gliaceller.

Nervvävnadens funktion

Ansvarar för att ta emot, bearbeta och skicka information i kroppen. Nervsystemet gör det möjligt för kroppen att registrerar förändringar i omgivningen och samordna svar, t.ex. rörelser, hormonutsöndring och reglering av organfunktioner.

Alla fyra vävnaders samarbete

De olika vävnaderna arbetar tillsammans för att bilda organ. Ett organ innehåller oftast alla fyra vävnadstyper som samarbetar för en specifik funktion. T.ex. i tarmen finns epitel som absorberar näring, stödjevävnad som ger struktur, muskelvävnad som driver rörelser och nervvävnad som kontrollerar och koordinerar dessa processer.

Fettvävnad; vitt fett

Fungerar som termisk isolering under huden för att minimera värmeförlust och dessutom lagra energi.

Fettvävnad; brunt fett

En specialiserad vävnad rik på mitokondrier som producerar värme utan att djuret behöver huttra. Det sker via proteinet Thermogenin UCP, som frikopplar cellandningen så att energin blir till värme i stället för ATP.

Blod

En flytande stödjevävnad som transporterar värme från arbetande muskler till kroppens kärna och ut till huden för avkylning.

Skelettmuskulatur

Vid kyla kan nervsystemet aktivera skelettmusklerna för att börja huttra. Dessa snabba muskelsammandragningar frigör energi från ATP som ren värme för att höja kroppstemperaturen.

Glatt muskulatur

Denna vävnad finns i väggarna på våra blodkärl och styr deras diameter. Genom vasodilation ökar blodflödet till huden för att avge värme, medan vasokontriktion minskar blodflödet till ytan för att spara värme i kroppens kärna.

Vasodilation

Det innebär att blodkärl, framförallt artärer och arterioler, vidgas eftersom den glatta muskulaturen i kärlväggen slappnar av. När kärlen blir bredare kan mer blod flöda genom dem. Detta ökar blodtillförseln till en vävnad och gör det lättare att transportera syre, näringsämnen och värme.

Vasokonstriktion

Det innebär att blodkärl drar ihop sig eftersom den glatta muskulaturen i kärlväggen kontraherar. När kärlen blir smalare minskar blodflödet till huden. Detta hjälper kroppen att bevara värme eller att omdirigera blod till viktigare organ som hjärnan och hjärtat.

Vasodilation i temperaturreglering

När kroppstemperaturen stiger vidgas blodkärlen i huden. Det ökade blodflödet gör att mer värme kan avges till omgivningen genom strålning, konvektion och avdunstning.

Vasokonstriktion i temperaturreglering

När kroppstemperaturen sjunker dras blodkärlen i huden ihop. Mindre blod når hudytan och därför förloras mindre värme till omgivningen, vilket hjälper kroppen att behålla sin kärntemperatur.

Hypotalamus

Fungerar som kroppens termostat i hjärnan. Den integrerar information från sensorerna, jämför den med en set-point och skickar sedan kommandon till "effekter" (muskler och körtlar) för att antigen producera, spara eller avge värme för att återställa homeostasen.

Den inre miljön

Det är den vätskemiljön som omger kroppens celler. Celler lever inte direkt i blodet utan i vätskan runt dem. Stabiliteten i denna miljö är avgörande för cellernas funktion och är det som homeostasen försöker upprätthålla.

Extracellulärvätska ECV

Det är all vätska som finns utanför kroppens celler hos flercelliga djur. Den består främst av vävnadsvätska som omger cellerna och blodplasma i blodet. Den fungerar som ett transportmedium för syre, näringsämnen, hormoner och avfallsprodukter mellan blodet och cellerna.

Reglerare

De är organismer som aktivt kontrollerar sin inre miljö så att den hålls relativt konstant även när omgivningen förändras. De avvänder energi för att justera fysiologiska process som saltbalans, temperatur eller vattenbalans. Detta gör att deras kroppsvätskor kan hållas nära ett optimalt värde för cellernas funktion.

Konformerare

De är organismer vars inre miljö förändras i takt med den yttre miljön. Istället för att aktivt reglera värden låter de kroppens fysiologiska tillstånd följa omgivningen. De använder därför mindre energi för reglering men är mer beroende av stabila miljöförhållanden.

Reglerare i praktiken

Hos en reglerade hålls en fysiologisk variabel relativt konstant trots stora variationer i omgivningen. Ett exempel är människor som håller en kroppstemperatur runt 37°C oavsett om det är kallt eller varmt ute.

Konformerare i praktiken

Hos en konformerare förändras den fysiologiska variabeln när omgivningen förändras. Många reptiler och fiskar har t.ex. kroppstemperaturer som följer temperaturen i deras omgivning.

Undvikare

De är organismer som undviker extrema miljöförhållanden istället för att reglera sin inre miljö eller anpassa den till omgivningen. De gör detta genom beteenden som att flytta sig till en mer gynnsam miljö, söka skydd eller ändra sin aktivitetstid. På så sätt slipper de utsättas för stora förändringar.

Osmos

Det innebär att kroppen reglerar mängden vatten så att koncentrationen av salter och andra ämnen i kroppsvätskor hålls stabil. Detta sker genom processer som törst, njurarnas urinproduktion och hormonell reglering.

Vattenbalans

Det innebär att kroppen reglerar mängden vatten så att koncentrationen av salter och andra ämnen i kroppsvätskor hålls stabil. Detta sker genom processer som törst, njurarnas urinproduktion och hormonell reglering.

Hypoosmotisk miljö

Det är en miljö där koncentrationen av lösta ämnen är lägre utanför cellen än inuti den. Vatten kommer därför att röra sig in i cellen genom osmos, vilket kan få cellen att svälla.

Hyperosmotisk miljö

Det är en miljö där koncentrationen av lösta ämnen är högre utanför cellen än inuti den. Vatten kommer då att lämna cellen genom osmos, vilket gör att cellen krymper.

Isosmotisk miljö

Det är en miljö där koncentrationen av lösta ämnen är ungefär lika hög på båda sidor om cellmembranet. Då sker ingen nettotransport av vatten.

Osmoreglering

Det är den process där organismer kontrollerar koncentrationen av vatten och salter i sina kroppsvätskor för att upprätthålla homeostas.

Set point

Det är den referenspunkt som ett fysiologiskt kontrollsystem strävar efter att upprätthålla. Det kan t.ex. vara kroppstemperatur, blodglukos eller pH. Regleringssystem i kroppen jämför hela tiden aktuella värden med referenspunkten.

Negativ feedback

Det är det vanligaste regleringsmekanismen i kroppen. När ett fysiologiskt system rör sig bort från sin set-point, uppstår en felsignal. Denna regleringsmekanism aktiverar då processer som driver värdet i motsatt riktning för att återföra det till set-point.

Sensorer

Det är en specialiserad cell eller struktur so, har till uppgift att känna av förändringar i både den inre och yttre miljön. Dessa celler såsom ljus-, temperatur- eller tryckkänsliga, samlar in information och skickar den vidare som feedback-inforamtion till ett kontrollsystem.

Kontrollcenter

Tar emot information från sensorerna och jämför det nuvarande tillståndet med en set-point.

Effektor

Det är den komponent som utför ändringar i den interna miljön på order från kontrollcentrat. Det är ofta muskler eller körtlar, och deras aktivitet styrs av nervsignaler eller hormoner för att motverka eller förstärka en förändring.

Positiv feedback

Fungerar genom att förstärka en reaktion och öka avvikelsen från set-point. Dessa processer når ofta en gräns och avslutas snabbt. Till exempel en förlossning, där sammandragningar leder till ännu starkare sammandragningar.

Feedforward-reglering

Detta innebär att systemet får information som föregår en förändring och ändrar set-point i förväg. De gör det möjligt för kroppen att förutse behov. Till exempel kan information om dygnsrytm, sömn eller att huden blir kall ändra kroppens målvärden. innan kärntemperaturen faktiskt har påverkats.

Feedback-information

Det är information om det nuvarande eller faktiska tillståndet i ett fysiologiskt-system, det vill säga vas som händer i kroppen just nu.

Error-signal

Detta är skillnaden mellan set-point och den faktiska feedback.informationen som sensorerna registrerar. Denna signal används av kontrollsystemet för att aktivera lämpliga åtgärder via effekter.

Feedback-loop

En negativ feedback-loop innebär att en förändring utlöser en motverkande reaktion för att återgå till utgångsläget, medan en positiv feedback-loop förstärker en pågående förändring och ökar avvikelsen från set-point.

Ektotermer

Dessa djur är främst beroende av yttre värmekällor för att reglera sin kroppstemperatur. Deras interna temperatur följer ofta omgivningens variationer. Exempel inkluderar ryggradslösa djur, fiskar, amfibier och reptiler.

Endotermer

Dessa djur har förmåga att reglera sin temperatur genom att producera värme via metabolism eller genom att aktivt avge värme för att kompensera för förluster till miljön. Exempel inkluderar däggdjur och fåglar.

Heterotermer

Detta är organismer som kan växla mellan att bete sig som ektotermer och endotermer. Till exempel genom att vara endotermer under vissa perioder men låta temperaturen variera under andra.

Radiation (värmestrålning)

Utbyte av värme via elektromagnetisk strålning, befinner sig i direktkontakt med varandra.

Konduktion (värmeledning)

Direkt överföring av värme mellan två objekt som befinner sig i direktkontakt med varandra.

Konvektion

Värmeöverföring som sker genom rörelse av ett medium såsom luft eller vatten över en yta (t.ex. kyleffekten från vind).

Evaporation (avdunstning)

Förlust av värmeenergi när vatten avdunstar från en yta, t.ex. genom svettning eller flämtning.

Reglering via blodflöde till huden

Blodet transporterar värme från kroppens inre till ytan. Genom att öka blodflödet till huden kan mer värme avges till omgivningen.

Vasodilation i elefanter

De använder sina stora öron för att vasodliatera och kyla blodet, ofta i kombination med att de täcker sig med vatten för att nyttja avdunstning.

Huttra

En mekanism där skelettmuskulaturen kontraherar snabbt för att frigöra energi från ATP som ren värme.

Motströms värmeutbyte

En anpassning i extremiteter där varmt utgående arteriellt blod rinner parallellt med kallt ingående venöst blod. Värme överförs till den inkommande blodet så att värmen behålls i kroppens kärna istället för att förloras vis kroppsytan.

Hypothermi

Ett tillstånd med kroppstemperatur under det normala. Det kan vara oreglerat (vid svält eller extrem kyla) eller reglerat som ett sätt att spara energi.

Hibernation

En långvarig form av reglerad hypothermi som varar i dagar eller veckor, där kroppens set-point sänks dramatiskt och temperaturen sjunker nära omgivningens.

Ide

Till skillnad från äkta dvala innebär detta en vintersömn utan någon stor sänkning av kroppstemperaturen.