体内平衡控制机制存在于所有生物体中,在形式和精确功能上可能存在巨大差异,但在所有情况下都有三种主要的调节机制:受体、控制中心和效应器。在人类和其他温血生物中,这些物质通常共同作用来平衡血糖、血压和碱度或pH值。爬行动物、昆虫和大多数海洋动物的体内平衡能量主要集中在体温和相对水合作用上,而植物的体内平衡过程主要集中在生长和有效的能量输出上。然而,在所有情况下,信号都会穿过生物体,并通过受体、效应器和集中控制中心之间的复杂相互作用影响变化。
简单地说,“内环境稳定”是生物体维持其所有内部功能稳定的方式。这是一个复杂的过程,首先取决于检测到的问题;然后是正在开发的解决方案;最后是一个改变。受体是接收生物体内部环境变化信息的细胞,它们执行该过程的第一部分。
在人类中,受体往往在血管中最为普遍,它们在血管中接收和转换有关血压和化学物质的信息。在大多数情况下,他们实际上被编程来监测血液状况,当事情似乎失去平衡时,他们会触发一条信息发送到控制中心。
受体在淋巴管中也很常见,淋巴管是遍布全身的潮湿小器官。这些腺体中的细胞通常监测水分水平,这表明基本水合作用;当水平较低时,受体可以发出信号,希望触发口渴。他们还寻找肿胀的迹象,这通常是感染或自身免疫疾病的迹象。
控制中心通常是大脑,但可以是任何能够改变其进程或影响相关植物或动物其他部分输入和输出的器官。当中心从接受者那里得到一个信息,说有什么地方不对劲时,它就会发出如何修复的命令。例如,如果血压过高,可能会使心脏减慢;如果细胞脱水,它可能会命令从喉咙、口腔和嘴唇等部位滤出水分,从而触发人或动物寻找水分。
然而,控制中心本身很少能够实施所需的更改。为此,它依赖于效应器,效应器是准备好接受命令并能够执行命令的细胞、组织和器官。效应器通过跟随控制中心的方向进行改变,并且实际上是执行内稳态恢复的效应器-尽管没有其他两个关键角色,这个过程无法完成。
这三种机制所作的纠正通常分为两类,要么是消极的,要么是积极的。负反馈是当受体注意到某些东西已经偏离了轨道,如血糖峰值或核心温度下降很低,控制中心指示效应器使事情恢复正常。这些信息的重点是将事情恢复到基线,并抵消“消极”或偏离轨道的行为。
正反馈内稳态控制机制的工作方式与此相反,本质上推动身体更远离正常。这种情况相对很少发生。血液凝固就是一个例子,受体会注意到一些不正常的情况——失血和结块——控制中心会命令相关效应器继续凝固。血小板的持续凝结是一种正反馈,因为它会不断增加并远离正常设定点,而不是减少并返回到原始设定点,但这是必要的,以防止人或动物流血死亡。
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