Homeostase

Homeostase 稳态 significa manter as condições internas do corpo estáveis, mesmo quando o exterior muda. Manter coisas como temperatura, água e glicemia estáveis permite que enzimas e células funcionem corretamente o tempo todo.

Os princípios da homeostase

A maioria das homeostases segue o mesmo plano:

• uma mudança (um estímulo 刺激 interno ou externo) é detectada por um receptor 受体.
• um sistema de coordenação transporta a mensagem — seja o sistema nervoso 神经系统 (usando sinais nervosos) ou o sistema endócrino 内分泌系统 (usando hormônios 激素).
• um efeitor 效应器 (um músculo ou uma glândula 腺ite) faz uma resposta que corrige a mudança.

Isso funciona por feedback negativo 负反馈: uma mudança para longe do nível normal dispara uma resposta que a empurra de volta para o normal.

O corpo não pode armazenar aminoácidos extras. No fígado 肝脏, o processo de desaminação 脱氨基作用 remove o grupo amino de aminoácidos 氨基酸 excedentes, e isso é convertido em ureia 尿素. A ureia é transportada no sangue até os rins para ser removida.

O rim 肾脏 limpa o sangue e controla seu conteúdo de água. Suas partes são:

• uma cápsula fibrosa externa,
• uma região externa, o córtex 皮质,
• uma região interna, a medula 髓质,
• um espaço central, o pélvis renal 肾盂, que coleta urina,
• o ureter 输尿管, que leva urina à bexiga,
• ramos da artéria renal (levando sangue para dentro) e veia renal (tirando sangue para fora).

O nefron

Cada rim contém cerca de um milhão de tubos microscópicos chamados néfrons 肾单位. Ao longo de um néfron estão: o glomerulus 肾小球 (um nó de capilares), a cápsula de Bowman 鲍曼囊 ao redor dele, o túbulo contornado proximal 近曲小管, o loopa de Henle 亨利环, o túbulo contornado distal 远曲小管, e o tubo coletor 集合管.

Fazendo urina

1. Ultrafiltração 超滤 ocorre na cápsula de Bowman. O sangue no glomerulus está sob alta pressão, então água e pequenas moléculas (glicose 葡萄糖, íons 离子, ureia) são empurradas para fora para a cápsula, formando o filtrado 滤液. Células sanguíneas e proteínas grandes são grandes demais para passar, então permanecem no sangue.
2. Reabsorção seletiva 选择性重absorption ocorre no túbulo contornado proximal. Substâncias úteis são retomadas para o sangue. Toda a glicose e grande parte da água e íons são reabsorvidos aqui. A parede do túbulo é bem adaptada para isso: suas células têm microvilos 微绒毛 para dar uma grande área de superfície, e muitas mitocôndrias 线粒体 para alimentar o transporte ativo 主动运输.

Osmorregulação 渗透调节 controls the water content of the blood. It is run by the brain:

• o hipotálamo 下丘脑 detects the water potential 水势 of the blood.
• quando o sangue está muito concentrado, a glândula pituitária libera hormônio antidiurético (ADH).
• O ADH torna os ductos coletores mais permeáveis à água, adicionando canais de água chamados aquaporinas.
• mais água é então reabsorvida de volta para o sangue, de modo que menos urina, mais concentrada, é produzida. Isso é feedback negativo.

Quando a glicose sanguínea cai, o hormônio glucagon é liberado. Ele mostra como um hormônio passa sua mensagem para uma célula — sinalização celular:

1. glucagon se liga a um receptor na superfície da célula hepática, causando uma mudança conformacional (uma mudança na forma do receptor).
2. isso ativa uma proteína G G蛋白, que liga a enzima adenilato ciclase 腺苷酸环化酶.
3. adenilil ciclase produz um segundo mensageiro dentro da célula, chamado AMP cíclico (cAMP).
4. O cAMP ativa a protein kinase A proteína quinase A, que inicia uma enzyme cascade cascata enzimática — uma enzyme enzima ativa a próxima por meio de phosphorylation fosforilação.
5. porque cada enzima ativa muitas da próxima, o sinal é grandemente amplificado 放大.
6. a enzima final quebra o glicogênio 糖原 em glicose, o que eleva o nível de glicose no sangue.

Negative feedback and blood glucose

A glicose no sangue é mantida estável por dois hormônios que atuam em oposição:

• quando a glicose está alto alta, o insulin insulina faz com que as células musculares e hepáticas absorvam a glicose e a armazenem como glicogênio, diminuindo o nível.
• quando a glicose está baixo baixa, o glucagon faz com que as células do fígado quebram o glicogênio de volta em glicose, aumentando o nível.

Measuring glucose

Estômatos Estômatos e biosensors biosensores medem a glicose no sangue ou na urina. Eles usam as enzimas glucose oxidase glicose oxidase e peroxidase peroxidase, que reagem com a glicose para produzir uma mudança de cor (ou um sinal elétrico em um biossensor) que indica quanto glicose está presente.

Exemplo resolvido. Uma pessoa bebe um grande volume de água. Rastreie a resposta homeostática. O potencial hídrico do sangue sobe (torna-se menos negativo). Osmorreceptores no hipotálamo detectam isso, então a hipófise posterior libera menos ADH. Com menos ADH, menos aquaporinas são inseridas nas membranas dos túbulos coletores, tornando-os menos permeáveis à água. Menos água é reabsorvida, produzindo um grande volume de urina diluída e o potencial hídrico do sangue volta a cair em direção ao normal. Esse retorno ao ponto de ajuste é o que torna isso retroalimentação negativa - a resposta reverte a mudança original. Nomeie o receptor, o hormônio, o efetor e a correção: uma resposta que pula de "bebe água" diretamente para "mais urina" ignora todos os pontos de avaliação intermediários.

Estômatos Estômatos são poros em uma folha. A planta os abre e fecha para equilibrar duas necessidades: permitir a entrada de carbon dioxide dióxido de carbono para photosynthesis fotossíntese e limitar a perda de água por transpiration transpiração. Os estômatos geralmente abrem durante o dia e fecham à noite, seguindo um ritmo diário.

Cada estômato é aberto e fechado por duas guard cells células-guarda ao seu redor:

• para abrir: as células-guarda bombeiam íons, então seu potencial hídrico cai e a água entra por osmose 渗透. Elas incham e se curvam para longe, abrindo o estômato.
• para fechar: íons saem, a água segue para fora, as células-guarda ficam flácidas e o poro se fecha.

Quando a planta está com falta de água (estresse hídrico 水分胁迫), o hormônio ácido abscísico 脱落酸 é liberado. Ele faz as células-guarda perderem íons e água, fechando os estômatos e economizando água. Neste sinalização, íons de cálcio 钙离子 atuam como um segundo mensageiro dentro das células-guarda.

• Formule cada resposta como feedback negativo: receptor → coordenador → efetor → correção; nomeie cada parte.
• Glicose no sangue: a insulina a reduz (captura, glicogénese), o glucagon aumenta-a (glicogenólise) — explique através da sinalização celular.
• Rins: conhecer a ultrafiltração (cápsula de Bowman), a reabsorção seletiva (túbulo proximal) e o papel da ADH na osmorregulação.
• Estômatos abrem quando as células-guarda ficam túrgidas (K⁺ entra, a água segue).