İnsan Fizyolojisi: Canlı Birimler

• Fizyoloji, yaşamın kökenini, gelişimini ve ilerlemesini sağlayan fiziksel ve kimyasal mekanizmaları açıklamaya çalışan bilim dalıdır.

İnsan Fizyolojisi

• İnsan fizyolojisi bilimi, insan vücudunu canlı yapan spesifik özellikleri ve mekanizmaları açıklamayı amaçlar.
• Canlı kalmamız karmaşık kontrol sistemlerinin sonucudur.
• İnsan fizyolojisi, temel bilimleri tıp ile ilişkilendirir ve hücre, doku ve organların çoklu fonksiyonlarını yaşayan insan organizmasının fonksiyonlarına entegre eder.
• Bu entegrasyon, moleküllerin sentezini programlayan genlerden vücut boyunca hücre, doku ve organ fonksiyonlarını koordine eden kompleks sinir ve hormon sistemlerine kadar her seviyede çalışan geniş bir kontrol sistemleri dizisi gerektirir.
• Bu kitabın ana odak noktası normal insan fizyolojisi olmasına rağmen, bir dereceye kadar patofizyolojiyi de tartışacağız; bu, bozuk vücut fonksiyonunun ve klinik tıbbın temelinin incelenmesidir.

Hücreler Vücudun Canlı Birimleridir

• Vücudun temel canlı birimi hücredir.
• Her doku veya organ, hücreler arası destekleyici yapılarla bir arada tutulan birçok farklı hücrenin bir araya gelmesidir.
• Her hücre tipi, bir veya birkaç özel fonksiyonu gerçekleştirmek için özel olarak adapte edilmiştir.
• Örneğin, her insanda yaklaşık 25 trilyon adet bulunan kırmızı kan hücreleri, akciğerlerden dokulara oksijen taşır.
• Vücudun tamamı yaklaşık 35 ila 40 trilyon insan hücresi içerir.
• Vücudun birçok hücresi birbirinden belirgin şekilde farklılık gösterse de, hepsinin birtakım ortak temel özellikleri bulunur.
• Neredeyse tüm hücrelerin kendi tipinde ek hücreler üretme yeteneği vardır.

Mikroorganizmalar Vücutta Yaşayan İnsan Hücrelerinden Daha Fazladır

• İnsan hücrelerine ek olarak, ciltte, ağızda, bağırsakta ve burunda yaşayan trilyonlarca mikrop vücutta bulunur.
• Örneğin, gastrointestinal sistem normalde insan hücrelerinden daha fazla olan 400 ila 1000 türde kompleks ve dinamik bir mikroorganizma popülasyonu içerir.
• Sıklıkla mikrobiyota olarak adlandırılan vücutta yaşayan mikroorganizma toplulukları hastalıklara neden olabilir, ancak çoğu zaman insan konaklarıyla uyum içinde yaşarlar ve konaklarının hayatta kalması için gerekli olan hayati fonksiyonları sağlarlar.

Hücre Dışı Sıvı- "İç Ortam"

• Yetişkin insan vücudunun yaklaşık %50 ila %70'i sıvıdır, ağırlıklı olarak iyonların ve diğer maddelerin sulu bir çözeltisidir.
• Bu sıvının çoğu hücrelerin içindedir ve hücre içi sıvı olarak adlandırılır, yaklaşık üçte biri hücrelerin dışındaki boşluklardadır ve hücre dışı sıvı olarak adlandırılır.
• Hücre dışı sıvı vücutta sürekli hareket halindedir.
• Yaşamı sürdürmek için hücrelerin ihtiyaç duyduğu iyonlar ve besin maddeleri hücre dışı sıvıda bulunur.
• Bu nedenle, tüm hücreler aslında aynı ortamda - hücre dışı sıvıda yaşar.
• Bu nedenle hücre dışı sıvıya vücudun iç ortamı veya Fransız fizyolog Claude Bernard tarafından tanıtılan milieu intérieur adı da verilir.
• Hücreler, oksijen, glikoz, farklı iyonlar, amino asitler, yağlı maddeler ve diğer bileşenlerin uygun konsantrasyonları bu iç ortamda mevcut olduğu sürece yaşayabilir ve özel fonksiyonlarını gerçekleştirebilir.
• Hücre dışı sıvı büyük miktarda sodyum, klorür ve bikarbonat iyonları ile hücreler için oksijen, glikoz, yağ asitleri ve amino asitler gibi besin maddeleri içerir.
• Ayrıca hücrelerden akciğerlere atılmak üzere taşınan karbondioksit ve böbreklere atılmak üzere taşınan diğer hücresel atık ürünlerini içerir.
• Hücre içi sıvı, hücre dışı sıvıda bulunan sodyum ve klorür iyonları yerine büyük miktarda potasyum, magnezyum ve fosfat iyonları içerir.
• Hücre zarlarından iyonları taşıyan özel mekanizmalar, hücre dışı ve hücre içi sıvılar arasındaki iyon konsantrasyonu farklılıklarını korur.

Homeostaz - Neredeyse Sabit Bir İç Ortamın Korunması

• 1929'da Amerikalı fizyolog Walter Cannon, iç ortamın neredeyse sabit koşullarının korunmasını tanımlamak için homeostaz terimini ortaya attı.
• Esasen vücudun tüm organları ve dokuları bu nispeten sabit koşulların korunmasına yardımcı olan fonksiyonlar gerçekleştirir.
• Örneğin, akciğerler hücreler tarafından kullanılan oksijeni yenilemek için hücre dışı sıvıya oksijen sağlar, böbrekler sabit iyon konsantrasyonlarını korur ve gastrointestinal sistem besin maddelerini sağlar ve aynı zamanda atıkları ortadan kaldırır.
• Vücudun çeşitli iyonları, besin maddeleri, atık ürünleri ve diğer bileşenleri normalde sabit değerlerde değil, bir değer aralığında düzenlenir.
• Vücudun bazı bileşenleri için bu aralık son derece küçüktür. Örneğin, kandaki hidrojen iyonu konsantrasyonundaki varyasyonlar normalde 5 nanomol/L'den (0.000000005 mol/L) azdır. Kandaki sodyum konsantrasyonu da sıkı bir şekilde düzenlenir, normalde sodyum alımındaki büyük değişikliklerde bile sadece birkaç milimol litre başına değişir, ancak bu sodyum konsantrasyonu varyasyonları hidrojen iyonları için en azı 1 milyon kat daha büyüktür.
• Sodyum ve hidrojen iyonlarının konsantrasyonlarını ve vücuttaki diğer iyonların, besin maddelerinin ve maddelerin çoğunu hücrelerin, dokuların ve organların normal fonksiyonlarını yerine getirmesine izin veren seviyelerde korumak için güçlü kontrol sistemleri mevcuttur, geniş çevresel varyesyonlara ve yaralanma ve hastalıklardan kaynaklanan zorluklara rağmen.
• Bu metnin çoğu, her organ veya dokunun homeostaza nasıl katkıda bulunduğu ile ilgilidir.
• Hastalıklarda Homeostatik Kompanzasyonlar. Hastalık genellikle bozulan bir homeostaz durumu olarak kabul edilir. Ancak hastalık varlığında bile homeostatik mekanizmalar çalışmaya ve hayati fonksiyonları birden fazla kompanzasyon yoluyla sürdürmeye devam eder.
• Bazı durumlarda, bu kompanzasyonlar vücudun fonksiyonlarının normal aralıktan büyük sapmalara yol açabilir ve hastalığın birincil nedeni ile kompanzasyon yanıtlarını ayırt etmek zorlaşır.

Hücre Dışı Sıvı Taşınımı ve Karışım Sistemi - Kan Dolaşım Sistemi

• Hücre dışı sıvı vücutta iki aşamada taşınır.
• Birinci aşama, kan damarları içinde kanın vücutta hareketidir.
• İkinci aşama, kan kılcal damarları ile doku hücreleri arasındaki hücreler arası boşluklar arasında sıvı hareketidir.
• Kandaki kılcal damarlardan geçerken, kanın plazma kısmı ile hücreler arası boşlukları dolduran interstisyel sıvı arasında sürekli hücre dışı sıvı değişimi meydana gelir.
• Bu difüzyon süreci, plazma ve interstisyel sıvıdaki moleküllerin kinetik hareketi nedeniyledir.
• Yani sıvı ve çözünmüş moleküller, kılcal açıklıkların yanı sıra plazma ve hücreler arası boşluklardaki her yöne sürekli hareket eder ve zıplar.
• Nadiren hücreler bir kılcal damardan 50 mikrometreden daha fazla uzaktadır, bu da kılcal damardan hücreye herhangi bir maddenin birkaç saniye içinde yayılmasını sağlar.
• Bu nedenle, vücudun her yerindeki hücre dışı sıvı- hem plazmanın hem de interstisyel sıvının - sürekli karışır, böylece vücut boyunca hücre dışı sıvının homojenliği sağlanır.

Hücre Dışı Sıvıdaki Besin Maddelerinin Kökeni

• Solunum Sistemi. Kan vücuttan her geçtiğinde akciğerlerden de geçer.
• Kan alveollerde oksijen alır ve böylece hücrelerin ihtiyaç duyduğu oksijeni elde eder.

Gastrointestinal Sistem

• Kalp tarafından pompalanan kanın büyük bir kısmı da gastrointestinal yolun duvarlarından geçer. Burada karbonhidratlar, yağ asitleri ve amino asitler dahil farklı çözünmüş besin maddeleri, yenen gıdalardan hücre dışı sıvıya emilir.

Karaciğer ve Esas Olarak Metabolik Fonksiyonları Gerçekleştiren Diğer Organlar

• Gastrointestinal kanaldan emilen tüm maddeler hücreler tarafından emilmiş halleriyle kullanılamaz.
• Karaciğer bu maddelerin kimyasal bileşimini daha kullanışlı formlara dönüştürür ve vücudun diğer dokuları - yağ hücreleri, gastrointestinal mukozası, böbrekler ve endokrin bezleri - emilmiş maddeleri değiştirir veya ihtiyaç duyulana kadar depolar.
• Karaciğer ayrıca vücutta üretilen belirli atık ürünleri ve yenen toksik maddeleri de yok eder.

Metabolik Son Ürünlerin Kaldırılması

• Akciğerler tarafından karbondioksitin giderilmesi. Kan akciğerlerde oksijen aldığında, karbondioksit kandan akciğer alveollerine salınır; havanın akciğerlere girip çıkması karbondioksiti atmosfere taşır. Karbondioksit tüm metabolizma ürünlerinin en bol olanıdır.
• Böbrekler.
• Kanın böbreklerden geçmesi, plazmadaki hücrelerin ihtiyaç duymadığı karbondioksit dışındaki maddelerin çoğunu giderir. Bu maddeler üre ve ürik asit gibi hücresel metabolizmanın farklı son ürünlerini içerir; ayrıca hücre dışı sıvıda biriken gıdalardan gelen fazla iyon ve suyu da içererler.
• Böbrekler, görevlerini ilk olarak glomerüler kılcal damarlardan tübül içine büyük miktarlarda plazma filtreleyerek ve ardından vücudun ihtiyaç duyduğu maddeleri, örneğin glikoz, amino asitler, uygun miktarlarda su ve iyonların çoğunu kana geri emdirerek yerine getirir. Vücudun ihtiyaç duymadığı maddelerin çoğu, özellikle üre ve kreatinin gibi metabolik atık ürünler zayıf bir şekilde geri emilir ve böbrek tübüllerinden idrar halinde geçer.
• Gastrointestinal Sistem. Gastrointestinal kanala giren sindirilmemiş malzeme ve bazı metabolizma atık ürünleri fekalye atılır.
• Karaciğer. Karaciğerin birçok fonksiyonu arasında yutulan ilaçların ve kimyasalların detoksifikasyonu veya giderilmesi yer alır. Karaciğer bu atıkların çoğunu, sonunda fekalye atılacak olan safra içine salgılar.

Vücut Fonksiyonlarının Düzenlenmesi

• Sinir Sistemi. Sinir sistemi üç ana kısımdan oluşur - duyusal giriş kısmı, merkezi sinir sistemi (veya entegre kısmı) ve motor çıkış kısmı. Duyusal reseptörler vücudun ve çevresinin durumunu tespit eder. Örneğin, derideki reseptörler cilde bir nesne dokunduğunda bizi uyarır. Gözler bize çevredeki alanın görsel bir görüntüsünü veren duyusal organlardır. Kulaklar da duyusal organlardır. Merkezi sinir sistemi beyin ve omurilikten oluşur. Beyin bilgiyi depolar, düşünceler üretir, hırs yaratır ve vücudun duyumlara tepki olarak gerçekleştirdiği tepkileri belirler.
• Hormon Sistemleri.
• Vücutta endokrin bezleri, organlar ve hormon adı verilen kimyasal maddeler salgılayan dokular bulunur. Hormonlar, hücresel fonksiyonu düzenlemeye yardımcı olmak için vücudun diğer kısımlarındaki hücre dışı sıvıda taşınır. Örneğin, tiroid hormonu tüm hücrelerde çoğu kimyasal reaksiyonun hızını artırır, böylece vücut aktivitelerinin temposunu ayarlamaya yardımcı olur. İnsülin glikoz metabolizmasını kontrol eder, adrenokortikal hormonlar sodyum ve potasyum iyonlarını ve protein metabolizmasını kontrol eder ve paratiroid hormonu kemik kalsiyum ve fosfatını kontrol eder. Bu nedenle, hormonlar sinir sistemini tamamlayan bir düzenleyici sistem sağlar. Sinir sistemi vücudun birçok kas ve salgı aktivitesini kontrol ederken, hormon sistemi birçok metabolik fonksiyonu düzenler. Sinir ve hormon sistemleri normalde vücudun organ sistemlerinin neredeyse tamamını kontrol etmek için koordineli bir şekilde birlikte çalışır.

Vucudun Korunması

• Bağışıklık Sistemi. Bağışıklık sistemi, vücudu bakteri, virüs, parazit ve mantarlar gibi patojenlerden koruyan beyaz kan hücrelerini, beyaz kan hücrelerinden türetilen doku hücrelerini, timusu, lenf düğümlerini ve lenf damarlarını içerir. Bağışıklık sistemi vücudun şunları gerçekleştirmesi için bir mekanizma sağlar: (1) kendi hücrelerini zararlı yabancı hücrelerden ve maddelerden ayırmak; ve (2) fagositoz yoluyla veya duyarlılaştırılmış lenfositler veya istilacıyı yok eden veya etkisiz hale getiren uzmanlaşmış proteinler (örn., antikorlar) üreterek istilacıyı yok etmek.
• Örtü Sistemleri. Deri ve çeşitli ekleri (saç, tırnak, bezler ve diğer yapılar dahil) vücudun daha derin dokularını ve organlarını örter, yastıklar ve korur ve genel olarak vücudun iç ortamı ile dış dünya arasında bir sınır sağlar. Örtü sistemi ayrıca sıcaklık düzenlemesi ve atıkların atılması için de önemlidir ve vücut ile dış ortam arasında duyusal bir arayüz sağlar. Deri genellikle vücut ağırlığının yaklaşık %12 ila %15'ini oluşturur.

Üreme

• Üreme bazen bir homeostatik fonksiyon olarak kabul edilmese de, ölenlerin yerini almak için yeni varlıklar oluşturarak homeostazın sürdürülmesine yardımcı olur.

Vücudun Kontrol Sistemleri

• İnsan vücudunda binlerce kontrol sistemi bulunmaktadır. Bu sistemlerin en karmaşıklarından bazıları, hücre içi ve hücre dışı fonksiyonları düzenlemeye yardımcı olmak için tüm hücrelerde etkili olan genetik kontrol sistemleridir.

Kontrol Mekanizmalarına Örnekler

• Hücre Dışı Sıvıda Oksijen ve Karbondioksit Konsantrasyonlarının Düzenlenmesi. Oksijen hücrelerdeki kimyasal reaksiyonlar için gerekli olan ana maddelerden biri olduğundan, vücutta hücre dışı sıvıda neredeyse kesin ve sabit bir oksijen konsantrasyonunu korumak için özel bir kontrol mekanizmasına sahiptir. Bu mekanizma temel olarak kırmızı kan hücrelerinde bulunan hemoglobinin kimyasal özelliklerine bağlıdır. Hemoglobin akciğerlerden geçerken kanla birleşir. Daha sonra kan doku kılcal damarlarından geçerken, hemoglobin oksijene olan güçlü kimyasal ilgisi nedeniyle ortamda zaten çok fazla oksijen varsa doku sıvısına oksijen salmaz. Ancak doku sıvısındaki oksijen konsantrasyonu çok düşükse, yeterli bir konsantrasyonu yeniden sağlamak için yeterli oksijen salınır. Bu nedenle, dokulardaki oksijen konsantrasyonunun düzenlenmesi büyük ölçüde hemoglobinin kimyasal özelliklerine bağlıdır. Bu düzenlemeye hemoglobinin oksijen tamponlama fonksiyonu denir.
• Hücre dışı sıvıdaki karbondioksit konsantrasyonu çok farklı bir şekilde düzenlenir. Karbondioksit, hücrelerdeki oksidatif reaksiyonların önemli bir son ürünüdür. Hücrelerde oluşan tüm karbondioksit doku sıvılarında birikmeye devam etseydi, hücrelerin tüm enerji verici reaksiyonları dururdu. Neyse ki, kandaki normalden yüksek bir karbondioksit konsantrasyonu solunum merkezini uyarır ve kişinin hızlı ve derin nefes almasına neden olur. Bu derin hızlı solunum, karbondioksitin atımını artırır ve bu nedenle kandan ve doku sıvılarından fazla karbondioksiti temizler. Bu işlem, konsantrasyon normale dönene kadar devam eder.

Arteriyel Kan Basıncının Düzenlenmesi

• Arteriyel kan basıncı düzenlemesine birçok sistem katkıda bulunur. Bunlardan biri olan baroreseptör sistemi, hızla çalışan bir kontrol mekanizmasına mükemmel bir örnektir. Boynun karotis arterlerinin bifurkasyon bölgesinin duvarlarında ve ayrıca göğüs bölgesindeki aort arkasında, arteriyel duvarın gerilmesiyle uyarılan baroreseptörler adı verilen birçok sinir reseptörü bulunur. Arteriyel basınç çok yükseldiğinde, baroreseptörler beynin medullasına bir dizi sinir impulsları gönderir. Burada bu impulslar vazomotor merkezi inhibe eder, bu da vazomotor merkezden kalp ve kan damarlarına iletilen impuls sayısını azaltır. Bu impulsların olmaması, kalbin azalmış pompalama aktivitesine ve periferik kan damarlarının genişlemesine neden olur ve damarlardan daha fazla kan akışına izin verir. Her iki etki de arteriyel basıncı azaltarak normale doğru geri hareket ettirir.
• Tersine, arteriyel basınçta normalin altında bir azalma, gerilme reseptörlerini gevşetir ve vazomotor merkezin normalden daha aktif hale gelmesini sağlayarak vazokonstriksiyona ve artan kalp pompalamasına neden olur. Bu nedenle, arteriyel basınçtaki ilk düşüş, arteriyel basıncı normale doğru geri yükselten negatif geri bildirim mekanizmalarını başlatır.

Önemli Hücre Dışı Sıvı Bileşenlerinin Normal Aralığı ve Fiziksel Özellikleri Tablolar

• Tablolar, hücre dışı sıvının bazı önemli bileşenlerini ve fiziksel özelliklerini, normal değerleri, normal aralıkları ve ölüme neden olmadan maksimum sınırları ile birlikte listeler. Her biri için normal aralığın darlığına dikkat edin.
• Bu aralıkların dışındaki değerler genellikle hastalık, yaralanma veya önemli çevresel zorluklardan kaynaklanır.
• Anormalliklerin ölüme neden olabileceği sınırlar en önemlisidir. Örneğin, vücut sıcaklığındaki sadece 11°F (7°C) üzerindeki bir artış normalin üzerinde hücreleri yok eden artan hücresel metabolizma kötü döngüsüne neden olabilir. Ayrıca vücuttaki asit-baz dengesi için normal bir pH değeri 7.4 ve her iki tarafta sadece yaklaşık 0.5 ölümcül değerlerle dar aralığa dikkat edin. Potasyum iyonu konsantrasyonu normalin üçte birinden daha azına düştüğünde, sinirlerin sinyalleri taşıyamaması nedeniyle felç meydana gelebilir. Alternatif olarak, potasyum iyonu konsantrasyonu normalin iki veya daha fazla katına çıkarsa, kalp kasının şiddetli şekilde depresyona girmesi olasıdır. Ayrıca, kalsiyum iyonu konsantrasyonu normalin yaklaşık yarısının altına düştüğünde, bir kişi periferik sinirlerde aşırı sinir impulsları oluşması nedeniyle vücutta tetanik kasılma yaşayabilir. Glikoz konsantrasyonu normalin yarısının altına düştüğünde, bir kişi sıklıkla aşırı zihinsel sinirlilik ve bazen de kasılmalar sergiler.
• Bu örnekler, vücudu sağlıklı tutan çok sayıda kontrol sisteminin gerekliliğine takdir kazandırmalıdır. Bu kontrollerden herhangi birinin yokluğunda, ciddi vücut fonksiyon bozukluğu veya ölüm meydana gelebilir.

Kontrol Sistemlerinin Özellikleri

• Homeostatik kontrol mekanizmalarının yukarıda bahsedilen örnekleri, vücuttaki binlerce örnekten sadece birkaçıdır ve hepsi bu bölümde açıklandığı gibi bazı ortak özelliklere sahiptir.

Çoğu Kontrol Sisteminin Negatif Geri Bildirim Doğası

• Vücudun çoğu kontrol sistemi negatif geri bildirimle hareket eder; bu, daha önce bahsedilen bazı homeostatik kontrol sistemlerini gözden geçirerek açıklanabilir. Karbondioksit konsantrasyonunun düzenlenmesinde, hücre dışı sıvıda yüksek bir karbondioksit konsantrasyonu solunum ventilasyonunu artırır. Bu da akciğerlerin vücuttan daha fazla karbondioksit atması nedeniyle hücre dışı sıvı karbondioksit konsantrasyonunu azaltır, bu da başlatıcı uyarıya negatiftir. Tersine, çok düşük düşen bir karbondioksit konsantrasyonu konsantrasyonu artırmak için geri bildirime neden olur. Bu tepki de başlatıcı uyarıya negatiftir.
• Bu nedenle, genel olarak, bazı faktörler aşırı veya yetersiz hale gelirse, bir kontrol sistemi faktörü belirli bir ortalama değere geri döndüren ve böylece homeostazı koruyan bir dizi değişiklikten oluşan negatif geri bildirim başlatır. H3 Bir Kontrol Sisteminin Kazancı
• Bir kontrol sisteminin sabit koşulları hangi derecede etkili bir şekilde koruduğu, negatif geri bildirimin kazancı ile belirlenir. Örneğin, baroreseptör basıncı kontrol sistemi çalışmayan bir kişiye en az 10 olmalıdır.
• Örneğin, baroreseptör basıncı kontrol sistemi çalışmayan bir kişiye büyük bir kan hacmi transfüze ettiğimizi ve arteriyel basıncın normal seviyesi olan 100 mm Hg'den 175 mm Hg'ye yükseldiğini varsayalım. Ardından, aynı hacimde kanın aynı kişiye baroreseptör sistemi çalıştığında enjekte edildiğini varsayalım ve bu sefer basınç sadece 25 mm Hg artar. Bu nedenle, geri bildirim kontrol sistemi 175 mm Hg'den 125 mm Hg'ye -50 mm Hg'lik bir "düzeltmeye" neden oldu. "Hata" olarak adlandırılan +25 mm Hg'lik bir basınç artışı kalır, bu da kontrol sisteminin değişikliği önlemede %100 etkili olmadığı anlamına gelir. Sistemin kazancı daha sonra aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
• Kazanç = Düzeltme / Hata
• Bu nedenle, baroreseptör sistemi örneğinde, düzeltme -50 mm Hg ve devam eden hata +25 mm Hg'dir. Bu nedenle, kişinin baroreseptör sisteminin kazancı +25'e bölünen -50 veya -2'dir. Yani, arteriyel basıncı artıran veya azaltan bir bozukluk, bu kontrol sistemi mevcut olmasaydı meydana gelecektiğinden sadece üçte biri kadar olur.
• Diğer bazı fizyolojik kontrol sistemlerinin kazançları baroreseptör sistemininkinden çok daha büyüktür. Örneğin, iç vücut sıcaklığını kontrol eden sistemin kazancı, bir kişi orta derecede soğuk havaya maruz kaldığında yaklaşık -33'tür. Bu nedenle, sıcaklık kontrol sisteminin baroreseptör basınç kontrol sisteminden çok daha etkili olduğu görülebilir.

Pozitif Geri Bildirim Kötü Döngülere ve Ölüme Neden Olabilir

• Vücuttaki çoğu kontrol sistemi neden pozitif geri bildirim yerine negatif geri bildirimle çalışır? Pozitif geri bildirimin doğası düşünülürse, pozitif geri bildirimin kararlılık yerine istikrarsızlığa yol açtığı ve bazı durumlarda ölüme neden olabileceği açıktır.
• Şekiller, vücuttaki kan hacminin sağlıklı bir insanda yaklaşık 5 litre kan pompaladığını gösteriyor.
• Birdenbire 2 litre kanı kaybederse vücuttaki kan miktarı çok düşük bir seviyeye düştüğü için kalp etkili bir şekilde kan pompalayamaz ve sonuç olarak arter basıncı düşer ve kalbe koroner arterler yoluyla gelen kan akışı azalır.
• Bu senaryo kalbin zayıflamasına neden olur ve pompalama daha da azalır koroner kan akışında başka bir azalma ve hala daha fazla kalp zayıflığı; döngü tekrar tekrar ölüm gerçekleşene kadar tekrarlanır.

Pozitif Geri Bildirim Bazen Yararlı Olabilir

• Vücut bazen pozitif geri bildirimi kendi avantajına kullanır. Kan pıhtılaşması, pozitif geri bildirimin değerli bir kullanımına örnektir. Bir kan damarı yırtıldığında ve bir pıhtı oluşmaya başladığında, pıhtı içindeki pıhtılaşma faktörleri adı verilen birden fazla enzim harekete geçirilir. Bu enzimlerin bazıları, hemen bitişiğindeki kanın diğer inaktif enzimleri üzerinde etkili olur ve böylece daha fazla kan pıhtılaşmasına neden olur. Bu işlem, damardaki delik tıkanana ve kanama durana kadar devam eder. Bazen bu mekanizma kontrolden çıkabilir ve istenmeyen pıhtıların oluşmasına neden olabilir. Aslında, koroner arterdeki bir aterosklerotik plakın iç yüzeyinde başlayan ve daha sonra arter tıkanana kadar büyüyen bir pıhtı tarafından başlatılan çoğu akut kalp krizine neden olan şey budur.
• Doğum, pozitif geri bildirimin değerli olduğu başka bir durumdur. Uterin kasılmaları bebeğin başının serviksten itilmesi için yeterince güçlendiğinde, serviksin gerilmesi uterin kas yoluyla uterusun vücuduna sinyaller gönderir ve daha da güçlü kasılmalara neden olur. Bu nedenle, uterin kasılmaları serviksi gerer ve serviks gerilmesi daha güçlü kasılmalara neden olur. Bu işlem yeterince güçlü olduğunda, bebek doğar. Yeterince güçlü değilseler kasılmalar genellikle ölür ve birkaç gün sonra tekrar başlarlar.
• Pozitif geri bildirimin bir diğer önemli kullanımı sinir sinyallerinin üretilmesidir. Bir sinir lifi zarının uyarılması sinir zarındaki sodyum kanalları yoluyla sodyum iyonlarının lifin içine hafifçe sızmasına neden olur. Life giren sodyum iyonları daha sonra zar potansiyelini değiştirir ve bu da daha fazla kanalın açılmasına daha fazla potansiyel değişikliğe, hala daha fazla kanalın açılmasına vb. neden olur. Bu nedenle, hafif bir sızıntı sinir aksiyon potansiyelini oluşturan sinir lifinin içine sodyum girmesi patlaması haline gelir. Bu aksiyon potansiyeli sırayla lifin dışında ve içinde elektrik akımının akmasına neden olur ve ek aksiyon potansiyellerini başlatır. Bu işlem sinir sinyali lifin sonuna kadar gidene kadar devam eder.
• **
• Pozitif geri bildirimin kullanışlı olduğu her durumda, pozitif geri bildirim genel bir negatif geri bildirim sürecinin bir parçasıdır. Örneğin, kan pıhtılaşması durumunda, pozitif geri bildirim pıhtılaşma süreci normal kan hacminin korunması için bir negatif geri bildirim sürecidir. Ayrıca, sinir sinyallerine neden olan pozitif geri bildirim, sinirlerin binlerce negatif geri bildirim sinir kontrol sistemine katılmasına izin verir.

Daha Karmaşık Kontrol Sistemleri Türleri-İleri Besleme ve Adaptif Kontrol

• Bu metinde daha sonra sinir sistemini incelediğimizde, bu sistemin çok sayıda birbirine bağlı kontrol mekanizması içerdiğini göreceğiz. Bazıları zaten tartışılanlara benzer basit geri bildirim sistemleridir. Birçoğu değildir. Örneğin, vücudun bazı hareketleri o kadar hızlı gerçekleşir ki, sinir sinyallerinin vücudun periferik kısımlarından beynin tamamına ve ardından hareketi kontrol etmek için tekrar çevreye gitmesi için yeterli zaman yoktur. Bu nedenle, beyin gerekli kas kasılmalarına neden olmak için ileri besleme kontrolü adı verilen bir mekanizma kullanır. Hareket eden kısımlardan gelen duyusal sinir sinyalleri beyni hareketin doğru yapılıp yapılmadığı konusunda bilgilendirir. Doğru yapılmazsa, beyin hareketin bir sonraki sefer gerekli kaslara gönderdiği ileri besleme sinyallerini düzeltir. Daha sonra, hala daha fazla düzeltme gerekliyse, bu işlem sonraki hareketler için tekrar gerçekleştirilecektir. Bu işleme adaptif kontrol denir. Adaptif kontrol bir anlamda gecikmiş negatif geri bildirimdir.
• Bu nedenle, vücudun geri bildirim kontrol sistemlerinin ne kadar karmaşık olduğunu görülebilir. Bir insanın hayatı hepsine bağlıdır. Bu nedenle, bu metnin çoğu bu hayat veren mekanizmaları tartışmaya ayrılmıştır.

Fizyolojik Değişkenlik

• Potasyum, kalsiyum ve hidrojen iyonlarının plazma konsantrasyonları gibi bazı fizyolojik değişkenler sıkı bir şekilde düzenlenmesine rağmen, vücut ağırlığı ve yağlanma gibi diğerleri farklı bireyler arasında ve hatta aynı bireyde farklı yaşam aşamalarında geniş varyasyon gösterir.
• Kan basıncı, kalp atış hızı, metabolizma hızı, sinir sistemi aktivitesi, hormonlar ve diğer fizyolojik değişkenler gün boyunca hareket ettikçe ve normal günlük aktivitelere katıldığımızda değişir. Bu nedenle, "normal" değerleri tartıştığımızda, vücudun kontrol sistemlerinin çoğunun sürekli olarak rahatsızlıklara tepki verdiğini ve vücut ağırlığı ve boyu, diyet, yaş, cinsiyet, çevre, genetik ve diğer faktörlere bağlı olarak farklı bireyler arasında değişkenlik olabileceği anlayışı ile birlikte.
• Basitlik için, fizyolojik fonksiyonların tartışılması genellikle "ortalama" 70 kg genç, yağsız erkek üzerinde odaklanır. Ancak, Amerikalı erkek artık ortalama 70 kg ağırlığında değildir; şimdi 88 kg'dan daha ağırdır ve ortalama Amerikalı kadın 76 kg'dan daha ağırdır, bu da 1960'lardaki ortalama erkekten daha fazladır Vücut ağırlığı da son 40 ila 50 yılda birçok başka sanayileşmiş ülkede önemli ölçüde artmıştır.
• Üreme ve hormonal fonksiyonlar dışında, birçok diğer fizyolojik fonksiyon ve normal değerler genellikle erkek fizyolojisi açısından tartışılır. Ancak, üreme ile ilgili belirgin farklılıkların ötesinde erkek ve kadın fizyolojisinde açıkça farklılıklar vardır. Bu farklılıkların normal fizyolojiyi anlamanın yanı sıra hastalıkların tedavisi için de önemli sonuçları olabilir. Yaşa bağlı ve etnik veya ırksal fizyolojideki farklılıkların da vücut kompozisyonu, fizyolojik kontrol sistemleri ve hastalıkların patofizyolojisi üzerinde önemli etkileri vardır. Örneğin, yağsız genç bir erkekte toplam vücut suyu vücut ağırlığının yaklaşık %60'ıdır. Bir kişi büyüdükçe ve yaşlandıkça, bu yüzde yavaş yavaş azalır, kısmen yaşlanma genellikle azalan iskelet kas kütlesi ve artan yağ kütlesi ile ilişkili olduğundan. Yaşlanma ayrıca bazı organların ve fizyolojik kontrol sistemlerinin fonksiyonunu ve etkinliğini de azaltabilir.
• Bu fizyolojik değişkenlik kaynakları - cinsiyet farklılıkları, yaşlanma, etnik ve ırksal - karmaşıktır ancak normal fizyolojiyi ve hastalıkların patofizyolojisini tartışırken önemli hususlardır.

Özet - Vücudun Otomatikliği

• Bu bölümün temel amacı vücudun genel organizasyonunu ve vücudun farklı kısımlarının nasıl ahenk içinde çalıştığını kısaca tartışmaktır. Özetlemek gerekirse, vücut aslında organ adı verilen bazıları olan farklı fonksiyonel yapılara organize edilmiş yaklaşık 35 ila 40 trilyon hücreden oluşan bir sosyal düzendir. Her fonksiyonel yapı, hücre dışı sıvıdaki homeostazın sürdürülmesine kendi payına düşeni yapar ve buna iç ortam denir. Bu iç ortamda normal koşullar korunduğu sürece vücudun hücreleri yaşamaya ve düzgün bir şekilde fonksiyon görmeye devam eder. Her hücre homeostazdan faydalanır ve karşılığında her