Principi Fondamentali della Fisiologia: Omeostasi, Metabolismo e Sistemi di Controllo Corporeo

Omeostasi: La Stabilità Interna degli Organismi Viventi

L'omeostasi, cioè la capacità di reagire ai cambiamenti dell'ambiente esterno mantenendo quello interno relativamente costante, è una delle caratteristiche che identificano i sistemi viventi. In assenza di omeostasi, un organismo non può vivere.

L'omeostasi è, per molti aspetti, vitale per gli organismi unicellulari e per i piccoli organismi pluricellulari, così come per gli animali più grossi, come un essere umano.

Vulnerabilità e Vantaggi Evolutivi

• Gli organismi piccoli sono molto vulnerabili ai cambiamenti di temperatura e di composizione chimica dell'ambiente in cui vivono.
• È probabile che le pressioni evolutive più forti verso il raggiungimento di una dimensione maggiore e verso la pluricellularità siano in relazione proprio all'omeostasi.

Gli organismi più grossi, invece, con il loro minore rapporto superficie/volume e, spesso, con rivestimenti esterni protettivi, hanno una maggiore resistenza nei confronti dei cambiamenti esterni e degli agenti estranei.

Energia e Metabolismo: Il Mantenimento dell'Organizzazione Strutturale

Gli organismi sono profondamente differenti dall'ambiente che li circonda non solo per la composizione chimica, ma anche per l'alto livello di organizzazione strutturale, che richiede una grande quantità di energia per mantenersi.

Il Ruolo degli Eterotrofi

Gli animali sono organismi eterotrofi pluricellulari che ingeriscono cibo. Un problema fondamentale è quindi quello di trasformare il cibo in molecole che possano essere trasportate alle cellule e utilizzate da esse.

L'apporto di cibo e ossigeno alle cellule consente lo svolgimento delle reazioni per la demolizione di certe molecole e la sintesi di altre. Questo meccanismo, che nel suo complesso è detto metabolismo, è reso possibile dal consumo dell'energia ricavata con la respirazione cellulare nei mitocondri.

Integrazione e Controllo: I Sistemi Regolatori del Corpo

Negli animali ci sono due sistemi principali di controllo:

1. Il sistema endocrino (che comprende l'insieme delle ghiandole che secernono ormoni).
2. Il sistema nervoso.

Differenze Temporali nella Risposta

In termini molto generali, il sistema endocrino è responsabile dei cambiamenti che si verificano in un periodo di tempo relativamente lungo (da minuti a mesi), mentre il sistema nervoso determina le risposte rapide (da millisecondi a minuti).

Questi due sistemi sono strettamente correlati e interagenti, in quanto entrambi mettono in comunicazione le cellule del corpo fra loro e con l'ambiente esterno.

Controllo a Feedback (Retroazione)

I sistemi di integrazione e controllo del corpo agiscono in modo caratteristico attraverso meccanismi a feedback (retroazione) negativi e positivi.

Esempio di Feedback Negativo: Il Termostato Corporeo

Il più semplice esempio quotidiano di un sistema a feedback negativo è il termostato che regola una caldaia:

• Quando la temperatura in casa scende sotto il livello previsto, il dispositivo fa accendere la caldaia.
• Quando invece la temperatura sale al di sopra di quella fissata, il termostato fa spegnere la caldaia.

Anche nel nostro organismo è presente un meccanismo per regolare la temperatura interna analogo a quello del termostato. Per esempio, se d'inverno si rimane per un po' di tempo all'aria aperta durante una giornata particolarmente fredda, la temperatura corporea tenderebbe ad abbassarsi. In questo caso:

1. I neuroni sensoriali della pelle comunicano al sistema nervoso centrale le informazioni sulla temperatura esterna.
2. In base a queste informazioni, l'ipofisi, una ghiandola endocrina posta al centro del cranio, invia uno specifico ormone alla ghiandola tiroide, stimolandola ad aumentare [la produzione ormonale, per innalzare il metabolismo e la temperatura interna].