Pozytywne sprzężenie zwrotne

Definicja pozytywnego sprzężenia zwrotnego

Pozytywne sprzężenie zwrotne jest procesem, w którym produkty końcowe działania powodują, że w pętli sprzężenia zwrotnego pojawia się więcej tego działania. Powoduje to wzmocnienie oryginalnego działania. Jest ono przeciwstawiane ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu, które występuje, gdy końcowe produkty działania hamują to działanie. Mechanizmy te występują w wielu systemach biologicznych. Ważnym przykładem dodatniego sprzężenia zwrotnego jest proces porodu i połogu.

Proste sprzężenie zwrotne
Niniejszy diagram przedstawia proste sprzężenie zwrotne. W pętli sprzężenia zwrotnego, różne elementy wpływają na siebie nawzajem.

Części pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego

Budzik

Budzik to coś, co zakłóca homeostazę organizmu, która jest tendencją do równowagi we wszystkich systemach ciała. Uraz ciała lub infekcja są przykładami bodźców. Zaburzają one normalne procesy w organizmie.

Czujnik

Czujnik wykrywa zmianę w homeostazie. Na przykład, komórki nerwowe w szyjce macicy wykrywają nacisk wywierany na nią przez główkę płodu podczas porodu. Impulsy nerwowe z czujnika wędrują do centrum kontroli.

Centrum kontroli

Centrum kontroli to część ciała, która odpowiada na zmianę i podejmuje działanie. Przysadka mózgowa, znajdująca się w pobliżu mózgu, jest centrum kontroli w wielu pętlach sprzężenia zwrotnego; produkuje wiele różnych hormonów, takich jak oksytocyna, hormon wzrostu i hormon antydiuretyczny (ADH), w odpowiedzi na bodźce.

Efektor

Efektor to każdy organ lub komórka, która ostatecznie odpowiada na bodziec. Na przykład, podczas porodu, końcowym rezultatem pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego jest skurcz macicy. W tym przypadku, macica jest narządem efektorowym.

Te cztery części znajdują się również w pętlach ujemnego sprzężenia zwrotnego, ale wynik końcowy jest inny, ponieważ w ujemnym sprzężeniu zwrotnym narządy efektorowe pracują, aby utrudnić proces, który spowodował ich aktywację. Pętle dodatniego sprzężenia zwrotnego nie trwają wiecznie; są ostatecznie zatrzymywane przez pętle ujemnego sprzężenia zwrotnego, gdy proces, do którego zostały użyte, jest zakończony.

Przykłady dodatniego sprzężenia zwrotnego

Krzepnięcie krwi

Gdy część ciała jest zraniona, uwalnia substancje chemiczne, które aktywują płytki krwi. Płytki krwi są odpowiedzialne za zatrzymanie krwawienia poprzez tworzenie skrzepów. Aktywowana płytka krwi z kolei aktywuje więcej płytek krwi, które grupują się razem tworząc skrzep krwi. (U osób z hemofilią, krew nie posiada wystarczającej ilości białek krzepnięcia krwi, co powoduje nadmierne krwawienie po urazie.)

Cykl menstruacyjny

Przed owulacją u kobiety, hormon estrogen jest uwalniany przez jajnik. Estrogen przemieszcza się do mózgu, co powoduje uwolnienie hormonu uwalniającego gonadotropiny (GnRH) z podwzgórza i hormonu luteinizującego (LH) z przysadki mózgowej. LH powoduje uwalnianie większej ilości estrogenu z jajnika, co z kolei powoduje wzrost GnRH i LH w krwiobiegu poprzez dodatnie sprzężenie zwrotne. Wzrost tych hormonów, wraz z hormonem stymulującym pęcherzyki jajnikowe (FSH), powoduje wystąpienie owulacji.

Praca i poród

Proces pracy i porodu jest być może najczęściej przytaczanym przykładem dodatniego sprzężenia zwrotnego. Podczas porodu, kiedy główka płodu naciska na szyjkę macicy, stymuluje ona nerwy, które mówią mózgowi, aby ten pobudził przysadkę mózgową, która następnie produkuje oksytocynę. Oksytocyna powoduje skurcze macicy. Przesuwa to płód jeszcze bliżej szyjki macicy, co sprawia, że produkowana jest większa ilość oksytocyny, aż do momentu porodu i opuszczenia macicy przez dziecko. Karmienie piersią jest również pętlą pozytywnego sprzężenia zwrotnego; kiedy dziecko ssie, przysadka mózgowa matki wytwarza więcej hormonu prolaktyny, co powoduje, że produkowanych jest więcej mleka.

Trawienie

Żołądek wykorzystuje cząsteczkę pepsyny do trawienia białek. Najpierw wydziela pepsynogen, który jest enzymem w formie nieaktywnej. Kiedy pokarm jest przyjmowany do organizmu i musi zostać strawiony, pepsynogen jest przekształcany w pepsynę. Konwersja uruchamia pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego, która zmienia inne cząsteczki pepsynogenu w żołądku w pepsynę, tak że żołądek gromadzi jej wystarczająco dużo, aby móc trawić białka.

Sygnalizacja nerwowa

Pimpulsy nerwowe działają poprzez potencjały czynnościowe, które są zmianami potencjału elektrycznego pomiędzy wnętrzem i zewnętrzem nerwu, które propagują sygnalizację. Potencjały czynnościowe są powodowane przez napływ jonów sodu do komórki nerwowej. Jeśli niewielka ilość sodu dostanie się do nerwu, powoduje to otwarcie większej ilości kanałów, które powodują napływ większej ilości sodu, tworząc pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego, która powoduje napływ dużej ilości sodu do nerwu i powstanie potencjału czynnościowego.

  • Mechanizm sprzężenia zwrotnego – proces, który wykorzystuje jeden składnik do regulacji innego, albo poprzez dodatnie lub ujemne sprzężenie zwrotne.
  • Ujemne sprzężenie zwrotne – Wynik procesu hamuje proces od kontynuowania występowania; jest przeciwieństwem dodatniego sprzężenia zwrotnego.
  • Hormon – Rodzaj cząsteczki, która jest uwalniana przez gruczoły i ma określony wpływ na pewne komórki lub narządy.
  • Przysadka mózgowa – Mały gruczoł u podstawy mózgu, który produkuje różne hormony.

Quiz

1. Dojrzałe jabłko na drzewie wytwarza cząsteczkę etylenu. Ta cząsteczka powoduje, że okoliczne jabłka dojrzewają, a one z kolei produkują etylen, aż wszystkie jabłka na drzewie będą dojrzałe. Czego przykładem jest ten proces?
A. Homeostazy
B. Dodatniego sprzężenia zwrotnego
C. Ujemne sprzężenie zwrotne
D. Potencjał czynnościowy

Odpowiedź na pytanie nr 1
Prawidłowe jest B. Jest to przykład dodatniego sprzężenia zwrotnego. Etylen produkowany przez dojrzewające jabłko powoduje dojrzewanie innych jabłek; efekt dojrzewania jednego jabłka jest wzmocniony.

2. Który z przykładów NIE jest przykładem dodatniego sprzężenia zwrotnego?
A. Skurcze podczas porodu
B. Wzrost poziomu hormonów takich jak LH przed owulacją
C. Obniżenie ciśnienia krwi, jeśli jest ono podwyższone
D. Przekształcenie pepsynogenu w pepsynę

Odpowiedź na pytanie nr 2
C jest prawidłowa. Jeśli ciśnienie krwi jest podwyższone, sygnały z mózgu wpływają na serce i powodują jego spowolnienie, co powoduje powrót ciśnienia krwi do normy. Jest to efekt odwrotny do podniesienia ciśnienia krwi; działanie to zostaje zatrzymane i odwrócone. Obniżenie ciśnienia krwi, gdy jest ono podwyższone, jest przykładem ujemnego sprzężenia zwrotnego.

3. Jakie są cztery części pętli sprzężenia zwrotnego? Ośrodek sterowania, potencjał czynnościowy, hormon, efektor
B. Czujnik, Przysadka mózgowa, Ośrodek sterujący, Aktywator
C. Bodziec, Czujnik, Ośrodek sterujący, efektor
D. Bodziec, efektor, neuron, czujnik

.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *