Hur gör återkopplingsband i kroppen?

Feedback loopar är ett framträdande inslag i human biokemi och fysiologi. Oavsett om du tittar på blodsocker osmoregulering eller blodkemi hittar du återkoppling loopar är integrerade för att upprätthålla stabila förhållanden i kroppen. I stor utsträckning återfinns feedbackslingor i biologi i två olika smaker: positiv feedback och negativ feedback. Den senare är överlägset vanligast av de två.

Negativ feedback

En negativ feedbackslinga är lite som en termostat. När temperaturen i din kontorsbyggnad faller slår termostaten på värmaren. När temperaturen stiger sparkar den däremot på luftkonditioneringen. Hur som helst när temperaturen ändras motverkar termostaten förändringen. Negativa feedback loopar i din kropp beter sig på ett liknande sätt. En förändring av en variabel som temperatur eller blodsockerkoncentration utlöser en process som motverkar den ursprungliga förändringen.

Positiv feedback

Positiva återkopplingsslingor är precis motsatsen. När en förändring sker i systemet fungerar en positiv återkopplingsslinga för att förvärra och förstärka den. Om din termostat fungerade på en positiv återkopplingsslinga till exempel när temperaturen ökade skulle termostaten reagera genom att slå på värmaren öka temperaturen ännu mer och få termostaten att reagera genom att ställa upp värmaren ännu högre. Positiva återkopplingsslingor tenderar att destabilisera ett system genom att få det att gå till ett extremt.

Feedback Inhibition

En vanlig typ av negativ återkopplingsslinga är återkopplingsinhibering där produkten av en biokemisk väg hämmar ett enzym eller enzymer högre upp i vägen vilket hämmar sin egen produktion. Detta verkar ofta genom så kallad allosterisk inhibering vilket betyder att en liten molekyl binds till ett enzym och ändrar sin form på ett sådant sätt att det inte längre kan utföra sin vanliga funktion. Bindning av en allosterisk hämmare är reversibel så den lilla molekylen kan också komma ifrån enzymet. Fraktionen av det totala enzymet bunden av allosterisk hämmare vid varje given tillfälle beror på hur mycket hämmare som är närvarande så aktiviteten hos enzymet minskar som nivåerna av allosterisk hämmare ökning.

Exempel

Negativ feedback loopar är rikliga i fysiologi. Kroppstemperaturen är kanske det mest uppenbara exemplet. Om din kroppstemperatur sjunker känner den del av din hjärna som kallas hypothalamus av förändringen och reagerar genom att utlösa mekanismer som ökar kroppstemperaturen som skakningar. Om temperaturen stiger kan hypotalamus däremot reagera genom att trigga mekanismer som svettning för att sänka temperaturen. Födseln är däremot ett exempel på en positiv återkopplingsslinga. Kontraktioner inducerar utsöndring av hormonet oxytocin vilket i sin tur leder till fler sammandragningar vilket skapar en återkopplingsslinga som kvarstår tills barnet tvingas från moderns kropp.