13.1 - Homeostasis

Homeostasis dan Persekitaran Dalam

Homeostasis: Pengawalaturan faktor fizikal dan faktor kimia persekitaran dalam pada julat yang normal supaya sel berfungsi dalam keadaan optimum.
Homeostasis memastikan persekitaran dalam berada dalam keadaan malar walaupun persekitaran luar banyak berubah.
Persekitaran dalam yang malar memastikan aktiviti sel terus berfungsi pada tahap optimum.

Penyimpangan daripada julat normal mencetuskan mekanisme homeostasis secara suap balik negatif.
Nilai faktor yang melebihi julat normal diturunkan semula kepada julat normal.
Nilai faktor yang turun di bawah julat normal ditingkatkan semula kepada julat normal.

Suhu badan: Sistem integumen (kulit dan kelenjar peluh), sistem saraf, sistem peredaran darah, sistem otot dan sistem endokrin.
Aras gula dalam darah: Kelenjar endokrin, sistem peredaran darah dan sistem pencernaan.
Tekanan separa karbon dioksida dalam darah: Sistem respirasi, sistem peredaran darah dan sistem saraf.
Tekanan darah: Sistem peredaran darah dan sistem saraf.

Julat suhu badan yang tetap membolehkan tindak balas metabolisme sel yang dimangkinkan oleh enzim berlaku pada tahap optimum.
Suhu yang terlalu tinggi menyahaslikan enzim.
Suhu yang terlalu rendah melambatkan aktiviti metabolisme sel sehingga proses sel tidak dapat menampung kemandirian sel.
Termoreseptor di dalam kulit dan hipotalamus mengesan perubahan suhu badan.

Cara fizikal:
- Arteriol di dalam kulit mengembang (pemvasodilatan); lebih banyak darah mengalir ke permukaan kulit dan lebih banyak haba disingkirkan secara radiasi.
- Otot erektor mengendur; bulu roma condong ke permukaan kulit dan memerangkap lapisan udara nipis supaya haba dibebaskan dengan cepat.
- Kelenjar peluh mengeluarkan lebih banyak peluh; haba diserap untuk menyejatkan peluh lalu menyejukkan kulit.
- Otot rangka kurang mengecut dan mengendur; badan tidak menggigil.
Cara kimia:
- Kelenjar adrenal merembeskan kurang hormon adrenalina; kadar metabolisme berkurang.
- Kelenjar tiroid merembeskan kurang hormon tiroksina; kadar metabolisme berkurang dan tiada haba berlebihan dijana.

Cara fizikal:
- Arteriol di dalam kulit mencerut (pemvasocerutan); kurang darah mengalir ke permukaan kulit dan kurang haba hilang secara radiasi.
- Otot erektor mengecut; bulu roma berdiri menegak dan memerangkap lapisan udara tebal yang bertindak sebagai penebat.
- Kelenjar peluh tidak dirangsang; perpeluhan tidak berlaku.
- Otot rangka mengecut dan mengendur; badan menggigil dan menjana haba kerana pengecutan otot rangka memerlukan tenaga.
Cara kimia:
- Kelenjar adrenal merembeskan lebih hormon adrenalina; penukaran glikogen kepada glukosa dipercepat, kadar metabolisme meningkat dan pengoksidaan glukosa menghasilkan tenaga haba.
- Kelenjar tiroid merembeskan lebih hormon tiroksina; kadar metabolisme meningkat dan lebih haba dijana.

Pankreas mengekalkan aras gula (glukosa) darah dalam julat normal 75–110 mg/100 ml.
Kelompok sel Langerhans dalam pankreas menghasilkan dan merembeskan hormon insulin dan glukagon secara berterusan ke dalam aliran darah.

Sel beta ( $β$ ) dalam kelompok sel Langerhans pankreas merembeskan hormon insulin ke dalam darah.
Insulin merangsang sel hati dan sel otot untuk menggunakan glukosa dalam respirasi sel.
Insulin merangsang penukaran glukosa berlebihan kepada glikogen untuk disimpan di dalam hati dan sel otot.
Insulin menukarkan glukosa berlebihan kepada lemak di dalam sel adipos.
Suap balik negatif mengembalikan aras gula darah kepada julat normal.

Sel alfa ( $α$ ) dalam kelompok sel Langerhans pankreas merembeskan hormon glukagon ke dalam darah.
Glukagon merangsang sel hati untuk menukarkan glikogen kepada glukosa.
Glukagon menggalakkan penguraian lemak untuk membebaskan asid lemak yang boleh dimetabolismekan bagi menghasilkan tenaga.
Suap balik negatif mengembalikan aras gula darah kepada julat normal.

Kegagalan dalam penghasilan, perembesan atau penerimaan insulin oleh sel sasaran boleh menyebabkan diabetes melitus.
Aras gula darah biasanya tinggi dan tidak stabil selepas sajian; pesakit berasa haus, penat dan letih serta mengalami penurunan berat badan.
Diabetes melitus boleh dikawal melalui suntikan insulin, pil yang merendahkan aras gula darah dan penjagaan pemakanan.

Pernafasan ialah tindakan luar kawal yang dikawal atur oleh pusat kawalan respirasi dalam medula oblongata.
Semasa aktiviti cergas, respirasi sel meningkatkan tekanan separa karbon dioksida.
Karbon dioksida larut dalam plasma darah membentuk asid karbonik yang terurai kepada ion hidrogen dan ion bikarbonat.
Nilai pH darah dan bendalir serebrospina menurun.
Kemoreseptor pusat dalam medula oblongata serta kemoreseptor periferi pada jasad karotid dan jasad aorta mengesan perubahan pH.
Impuls saraf dihantar ke pusat kawalan respirasi dan pusat kawalan kardiovaskular dalam medula oblongata.
Otot interkosta, diafragma dan otot kardium jantung mengecut dan mengendur dengan cepat.
Kadar pernafasan, kadar denyutan jantung dan kadar ventilasi meningkat; lebih banyak gas karbon dioksida dihembuskan keluar daripada peparu.
Tekanan separa karbon dioksida dan nilai pH darah kembali normal.

Baroreseptor di arka aorta dan arteri karotid mengesan tekanan darah dan menghantar impuls secara berterusan ke pusat kawalan kardiovaskular di medula oblongata.