Определение отрицательной обратной связи
Отрицательная обратная связь – это тип регулирования в биологических системах, в котором конечный продукт процесса, в свою очередь, уменьшает стимул этого же процесса. Обратная связь, как правило, является регуляторным механизмом, присутствующим во многих биологических реакциях. Позволяя определенным путям быть выключенными и включенными, организм может контролировать различные аспекты своей внутренней среды. Это похоже на переключение переключателя. Обратная связь позволяет продукту пути управлять коммутатором. Иногда называемый «петлей отрицательной обратной связи», отрицательная обратная связь возникает, когда продукт пути отключает биохимический путь. Положительный отзыв, противоположность отрицательной обратной связи, обнаруживается в других биологических путях, в которых продукт увеличивает путь. Ниже приведены примеры отрицательных отзывов.
Примеры отрицательной обратной связи
Регулирование уровня сахара в крови
Каждый раз, когда вы едите, механизм отрицательной обратной связи контролирует уровень сахара в вашем кровь, Основной сахар в вашей крови – это глюкоза. После того как вы что-то съели, ваше тело поглощает глюкозу из крови и откладывает ее в кровь. Это увеличивает концентрацию глюкозы и стимулирует выработку поджелудочной железой химического вещества, называемого инсулином. Инсулин является клеточной сигнализацией молекула который говорит мускул а также печень клетки поглощать глюкозу. Клетки печени хранят избыток глюкозы в виде гликоген цепочка глюкоз, используемых в качестве продукта хранения. Мышечные клетки могут хранить глюкозу или использовать ее для выработки АТФ и сокращения. Когда этот процесс происходит, концентрации глюкозы в крови истощаются. Глюкоза была основным сигналом для поджелудочной железы для производства инсулина. Без этого поджелудочная железа перестает вырабатывать инсулин, а клетки перестают поглощать глюкозу. Таким образом, уровни глюкозы поддерживаются в определенном диапазоне, и остальная часть тела имеет постоянный доступ к глюкозе. Механизм отрицательной обратной связи в этой системе особенно проявляется в том, как высокие уровни глюкозы приводят к включению пути, что приводит к продукту, предназначенному для снижения уровня глюкозы. Когда уровень глюкозы становится слишком низким, путь прекращается.
Регулирование температуры
Все эндотермы регулируют их температуру. Эндотермы – это животные, которые регулируют свое тело при температуре, отличной от окружающей. Вы можете думать о млекопитающих и птицах как о наиболее распространенных эндотермах. Большинство путей, ответственных за регулирование температуры, контролируются отрицательной обратной связью. По мере повышения температуры ферменты и пути в организме «включаются» и контролируют различные виды поведения, такие как потоотделение, одышка и поиск тени. Когда животное делает это, температура его тела начинает снижаться. Активность этих путей, которая обусловлена высокой температурой, также начинает уменьшаться. В конце концов достигается температура, при которой путь перекрывается. Другие пути присутствуют при слишком низких температурах, а также отключаются, когда организм достигает оптимальной температуры. Эти пути могут дрожать, искать убежище или сжигать жир. Все эти действия снова нагревают тело и блокируются конечным продуктом их реакций – нагреванием.
Заполнение унитаза
Многие студенты склонны бороться с абстрактными биологическими примерами негативных отзывов. Не бойся! Простой и обычный предмет домашнего обихода использует отрицательный отзыв каждый день. В баке на задней панели вашего туалета находится шар или поплавок, который лежит на уровне воды. Когда вы опорожняете бак, уровень воды падает. Давление от поплавка, который удерживал клапан, сбрасывается, и в бак поступает новая вода. Клапан, управляемый поплавком, подобен ферменту, который контролирует уровень продукта, который он создает. По мере того, как больше воды (продукта) заполняет резервуар, поплавок медленно уменьшает количество воды, пропускаемой через клапан. Клапан аналогичен ферменту, который регулируется обратной связью от продукта, который он помогает создать или впустить в клетка.
викторина
1. Что из следующего представляет отрицательный отзыв?A. Тромбоциты крови выделяют химические вещества, которые привлекают больше тромбоцитов крови, а затем заполняют рануB. Одна птица, спасающаяся от хищника, подстегивает трех птиц, что, в свою очередь, пугает всю стаюC. При производстве аминокислоты фермент, используемый клеткой, ингибируется после того, как аминокислота достигает определенной концентрации.
Ответ на вопрос № 1
С верно. Первые две системы представляют положительные отзывы. По мере того, как несколько человек начинают реагировать, гораздо больше поощряют реагировать. Эти системы приводят к реакциям, которые идут к завершению в одном направлении. Например, вся стая улетит или вся рана будет закрыта. В третьем случае продукт регулирует путь. Это означает, что элемент не будет расходовать слишком много энергии и будет производить именно то количество продукта, которое ему необходимо.
2. Пчелы интересным образом контролируют температуру своего улья. Когда температура становится слишком высокой, определенные пчелы посылают сигнал остальной части колонии, чтобы начать определенное поведение. Пчелы испаряют воду изо рта и размахивают крыльями, чтобы значительно снизить температуру. По мере охлаждения колония возобновляет свою нормальную деятельность. Какой из следующих терминов описывает этот сценарий?A. Положительный отзывB. Негативный отзывC. Ингибирование ферментов
Ответ на вопрос № 2
В верно. Это пример отрицательной обратной связи. Стимул вызывает у пчел реакцию, которая снижает стимул. В свою очередь, путь в конечном итоге перекрыт. Помните, что механизмы обратной связи могут быть частью систем всех размеров, от химических путей до деятельности целых групп организмов.
3. Вы забираетесь в горячую плиту, чтобы захватить свой обед. Ваш палец соскальзывает с горячей площадки и касается горячего горячего блюда в духовке. Сигнал отправляется на ваш головной мозг, который говорит вашей руке сжиматься. Когда ваш палец перестает гореть, ваша рука может расслабиться. Что представляет собой этот сценарий?A. Негативный отзывB. Положительный отзывC. Бой или Полет ответ
Ответ на вопрос № 3
верно. Снова, стимул, который вызвал реакцию, удален через процесс. Это отрицательный отзыв. Ответ может быть связан с боем или бегством, но помните, что даже эти процессы должны контролироваться той или иной формой обратной связи, иначе они будут продолжаться вечно. Механизм отрицательной обратной связи позволяет системе переустанавливаться после стимула, что на клеточном уровне позволяет подготовиться к реакции на другой стимул.
Ссылки
- Нельсон Д.Л. и Кокс М.М. (2008). Принципы биохимия, Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.