If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Bağlandığınız bilgisayar bir web filtresi kullanıyorsa, *.kastatic.org ve *.kasandbox.org adreslerinin engellerini kaldırmayı unutmayın.

Ana içerik

Homeostaz

Organizmaların homeostaz ya da kararlı iç ortamı nasıl sağladığını öğrenin.

Önemli noktalar

  • Homeostaz, sabit ve göreli olarak kararlı bir iç ortamın korunması için değişimlere karşı direnme eğilimidir.
  • Homeostaz, çeşitli özelliklerin ayar noktaları olarak bilinen hedef değerlerinin değişmesine karşı gelmek için negatif geri bildirim döngülerini kullanır.
  • Negatif geri bildirim döngülerine zıt olarak pozitif geri bildirim döngüleri baştaki uyarıcıların gücünü arttırır, yani sistemi başlangıç noktasından uzağa taşırlar.

Giriş

Şu anda içinde oturduğunuz odanın sıcaklığı nedir? Tahminimce tamı tamına 98,6F/ 37,0C değildir. Fakat vücut sıcaklığınız çoğu zaman bu değere çok yakındır. Öyle ki, eğer gerçek vücut sıcaklığınız bu dar aralığın içinde kalmazsa (95F/ 35C ile 107F/ 41,7C arasında) karşılaşacağınız sonuçlar tehlikeli hatta ölümcül olabilir.
Sabit ve kararlı bir iç ortamın korunması için değişimlere karşı direnme eğilimine homeostaz adı verilir. Vücut, sıcaklık ile birlikte birçok faktör için homeostazı korur. Örneğin, kanınızdaki çeşitli iyonların konsantrasyonları, pH değeri ve glikoz konsantrasyonu da sabit tutulmalıdır. Eğer bu değerler fazla yüksek veya fazla düşük olursa çok hasta olabilirsiniz.
Homeostaz birçok seviyede korunur, sıcaklık söz konusu olduğunda sadece vücut seviyesinde olduğu gibi değil. Örneğin mide etrafındaki organlardan daha farklı olan bir pH'a, her bir hücre de etrafındaki sıvıdan farklı bir iyon konstantrasyonuna sahiptir. Homeostazın her seviyede korunması, vücudun genel işlevini sürdürmenin anahtarıdır.
Peki homeostaz nasıl korunur? Bu soruyu bazı örnekleri inceleyerek cevaplayalım.

Homeostazın Korunması

Vücudunuzdakiler gibi biyolojik sistemler, sürekli olarak denge noktalarından uzaklaştırılırlar. Örneğin, egzersiz yaptığınızda kaslarınız ısı üretimini arttırıp vücut sıcaklığınızı yukarı taşır. Benzer bir şekilde bir bardak meyve suyu içtiğinizde kan şekeriniz fırlar. Homeostaz vücudunuzun bu değişimleri fark edip onlara karşı çıkma kabiliyetine bağlıdır.
Homeostazın korunumu negatif geri bildirim döngülerini içerir. Bu döngüler, onları tetikleyen uyarıcıya veya sinyale karşı çıkarlar. Örneğin, vücut sıcaklığınız çok yüksekse, bir negatif geri bildirim döngüsü onu ayar noktası, yani hedef değer olan 98,6F/ 37,0C'ye geri düşürmeye çalışır.
Peki bunu nasıl yapar? İlk olarak, yüksek sıcaklık, genellikle uç kısımları derimizde bulunan sinir hücreleri ve beynimiz diyebileceğimiz sensörler tarafından algılanır ve durum, beyinde sıcaklığı ayarlayan kontrol merkezine bildirilir. Kontrol merkezi bilgiyi işler ve görevleri uyarıcıya karşı çıkıp vücut sıcaklığını azaltmak olan, örneğin ter bezleri gibi dengeleyicileri devreye sokar.
(a) Bir negatif geri bildirim döngüsünün dört ana kısmı vardır: Bir uyarıcı, sensör, kontrol ve dengeleyici. (b) Vücut sıcaklığı negatif geri bildirim ile düzenlenir. Uyarıcı, vücut sıcaklığının 37 santigrat dereceyi geçmesi; sensörler, deri ve beyinde ucu olan sinir hücreleri; kontrol, beyindeki sıcaklık düzenleyici merkez ve dengeleyici ise vücuttaki ter bezleridir.
Görselin uyarlandığı kaynak: Homeostasis: Figure 1, OpenStax College, Anatomy & Physiology, CC BY 4,0
Vücut sıcaklığının yalnızca hedef değerinin üzerine çıkması değil, altına inmesi de söz konusu olabilir. Homeostatik sistemler genellikle en az iki tane negatif geri bildirim döngüsünü devreye sokarlar:
  • Biri, vücut sıcaklığı gibi bir parametre, ayar noktasının üstünde olduğunda aktive edilir ve onu aşağıya geri çekmek için tasarlanmıştır.
  • Diğeri ise, bir parametre ayar noktasının altında olduğunda aktive edilir ve onu yukarıya geri çekmek için tasarlanmıştır.
Bu fikri biraz daha somutlaştırmak için vücut sıcaklığını kontrol eden, birbirlerine zıt, geri bildirim döngülerini ele alalım.

Vücut sıcaklığının düzenlenmesinde homeostasik yanıtlar

Eğer çok ısınır veya soğursanız çeperdeki ve beyindeki sensörler beyninizdeki, hipotalamus adı verilen bölgede bulunan sıcaklık ayarlama merkezine, vücut sıcaklığınızın ayar noktasından saptığını bildirir.
Örneğin, sıkı bir egzersiz yapıyorsanız vücut sıcaklığınız ayar noktasının üstüne çıkabilir ve vücudunuzu serinletecek mekanizmaları aktive etmeniz gerekir. Çevrenize doğru ısı kaybını hızlandırmak için derinize olan kan akışı artar ve terin derinizden buharlaşması vücudunuzun serinlemesine yardımcı olacağı için de terlemeye başlayabilirsiniz. Ek olarak, derin nefes almak da ısı kaybını arttırabilir.
Sinir sisteminden gelen sinyallere bağlı olarak sıcaklık regülasyonunu gösteren görsel. Vücut sıcaklığı düştüğünde kan damarları büzüşür, ter bezleri ter üretmez ve titreme aracılığı ile vücudu ısıtmak için ısı üretilir. Tüm bunlar, ısının tutulmasına ve vücut sıcaklığının normale dönmesine yol açar.
Vücut sıcaklığı çok yüksek olduğunda kan damarları genişler, ter bezleri sıvı salgılar ve vücut ısı kaybeder. Vücut çevresine ısı aktardıkça (ısı kaybettikçe) vücut sıcaklığı normale döner.
Görsel hakları: Homeostasis: Figure 4 OpenStax College, Biology, CC BY 4,0
Öte yandan, eğer soğuk bir odadaysanız ve sıcak tutacak bir şekilde giyinmediyseniz; beyninizdeki sıcaklık merkezinin, sizi ısıtmak için bazı tepkileri tetiklemesi gerekir. Derinize olan kan akışı azalır ve kaslarınızın daha fazla ısı üretmesi için titremeye başlayabilirsiniz. Tüyleriniz diken diken de olabilir: Vücudunuzdaki tüyler dikilip derinizin yakınında bir hava tabakasını hapseder ve bu ısı artışında rol oynayan hormonların salgılanışını hızlandırır.
Ayar noktası her zaman kesin bir değere sahip olmamakla birlikte, değişebilen bir hedef de olabilir. Mesela vücut sıcaklığı 24 saatlik dilim boyunca değişir, akşam üzeri en yüksek ve sabahın erken saatlerinde en düşük değerine ulaşır.2 Isı üreten yanıtların, normal ayar noktasından daha yüksek sıcaklıklarda aktive edilebilmesini sağlamak için, ateş de, sıcaklığın ayar noktasında geçici bir artışa sebep olur3.

Geri bildirimin aksaması homeostazı aksatır.

Homeostaz negatif geri bildirim döngülerine bağlıdır. Bu yüzden geri bildirim döngülerine müdahale eden her şey homeostazı da aksatabilir ve çoğu zaman, aksatır da. İnsan vücudu söz konusu olduğunda, bu durum, hastalıklara yol açabilir.
Örneğin, diyabet insülin hormonunun bulunduğu geri bildirim döngüsündeki bozukluk yüzünden gerçekleşen bir hastalıktır. Bozulmuş geri bildirim döngüsü vücudun yüksek kan şekerini sağlıklı bir seviyeye indirgemesini zorlaştırır veya imkânsız kılar.
Diyabetin nasıl ortaya çıktığını anlayabilmek için kan şekeri düzenlemesinin temellerini göz atalım. Sağlıklı bir insanda kan şekeri değerleri, insülin ve glukagon adı verilen iki hormon tarafından kontrol edilir.
İnsülin kandaki glikoz konsantrasyonunu azaltır. Siz bir yemek yedikten sonra kan şekeri değerleriniz yükselir ve pankreastaki β hücrelerinden insülin salgısı tetiklenir. İnsülin, yağ ve kas hücreleri gibi vücut hücrelerini glikozu yakıt olarak kullanmaları için tetikleyen bir sinyal görevi görür. İnsülin ayrıca glikozun, bir depolama molekülü olan glikojene dönüştürülmesine sebep olur. İki süreçte de şeker kandan alınır, kan şekeri değerleri düşer, insülin salgısı azaltılır ve tüm sistem homeostaza geri getirilir.
Eğer kan şekeri konsantrasyonu normal aralığın üstüne çıkarsa insülin salgılanır ve vücut hücrelerini, kandan glikoz almaları için harekete geçirir. Eğer kan şekeri konsantrasyonu normal aralığın altına inerse glukagon salgılanır ve vücut hücrelerini kana glikoz salmak için harekete geçirir.
Görselin uyarlandığı kaynak: The endocrine pancreas: Figure 2, OpenStax College, Anatomy & Physiology, CC BY 4,0
Glukagon ise bunun tam tersini yapar: glikozun kandaki konstantrasyonunu arttırır. Eğer bir süre yemek yemediyseniz kan şekeri değerleriniz düşüp α hücreleri adı verilen, başka bir pankreas hücresi grubundan glukagon salınmasını tetikler. Glukagon, karaciğer üzerinde çalışır, böylece glikojen, glikoza parçalanır ve kan dolaşımına bırakılarak kan şekeri değerlerini yükseltir. Bu durum da, glukagon salgısını azaltarak sistemi homeostaza geri getirir.
Diyabet, bir insanın pankreası yeterli insülin üretemediğinde, vücut hücreleri insüline tepki vermeyi bıraktığında veya ikisi aynı anda gerçekleştiğinde ortaya çıkar. Vücut hücreleri, bu koşullar altında glikozu kandan alamaz ve bu sebeple de kan şekeri değerleri yemeklerden sonra uzun bir süre boyunca yüksek kalır. Bunun iki sebebi vardır:
  • Kas ve yağ hücreleri yeteri kadar glikoz veya yakıt alamazlar. Bu insanların yorgun hissetmeleri, hatta kas ve yağ dokularının aşınması ile sonuçlanabilir.
  • Yüksek kan şekeri idrarın artması, susama, hatta susuzluk gibi semptomlara sebep olabilir. Bu zamanla daha ciddi zorluklara yol açabilir.4,5

Pozitif geri bildirim döngüleri

Homeostaz sistemleri genellikle negatif geri bildirim döngülerini devreye sokarlar. Negatif geri bildirim döngüsünün karakteristik özelliği bir değişime karşı çıkarak, vücut sıcaklığı veya kan şekeri gibi bir parametrenin değerini ayar noktasına geri getirmesidir.
Bazı biyolojik sistemler ise pozitif geri bildirim döngülerini kullanır. Pozitif geri bildirim döngüleri, negatif geri bildirim döngülerinin aksine başlangıç sinyalinin gücünü arttırır. Pozitif geri bildirim döngüleri çoğunlukla tamamlanması için desteklenmesi gereken süreçlerde bulunur, mevcut durumu sürdürme söz konusu olduğunda değil.
Pozitif geri bildirim döngülerinden biri, doğum sırasında devreye girer. Doğum sırasında bebeğin kafası rahim ağzına yani bebeğin çıkacağı, rahmin en altında bulunan bölgeye baskı yapar ve beyne uzanan nöronları aktive eder. Nöronlar, hipofiz bezinden oksitosin hormonunun salınmasına yol açan bir sinyal gönderir.
Oksitosin rahmin daha fazla kasılmasını sağlayarak, rahim ağzı üzerindeki baskıyı arttırır. Bu, daha fazla oksitosin salınmasına sebep olur ve daha da büyük kasılmalar üretir. Bu pozitif geri bildirim döngüsü bebek doğana kadar devam eder.
Normal doğum, bir pozitif geri bildirim döngüsü sayesinde işler. Ancak buada, pozitif geri bildirim döngüsünün, vücudun durumunda bir değişikliğe yol açtığını yani homeostaza geri dönüşü sağlamadığının altını çizmek isteriz. Saat yönünde çizilmiş geri bildirim döngüsünde: * Rahimdeki sinir sinyalleri beyne iletililir * Beyin hipofiz bezini oksitosin salgılaması için uyarır * Oksitosin kan akışı ile rahme ulaşır * Oksitosin rahmin kasılmasına sebep olur ve bebek rahim ağzına doğru itilir * Bebeğin kafası rahim ağzına baskı uygular * ve tüm bunlar, bir döngü içinde devam eder!
Görsel hakları: Homeostasis: Figure 2 OpenStax College, Anatomy & Physiology, CC BY 4,0

Tartışmaya katılmak ister misiniz?

Henüz gönderi yok.
İngilizce biliyor musunuz? Khan Academy'nin İngilizce sitesinde neler olduğunu görmek için buraya tıklayın.