Unterschied zwischen positiven und negativen Rückkopplungsschleifen in der Biologie

Das Hauptunterschied zwischen positiven und negativen Rückkopplungsschleifen ist das positive Rückkopplungsschleifen verstärken den einleitenden Stimulus, wodurch das System von seinem Gleichgewicht wegbewegt wird, während die negativen Rückkopplungsschleifen den Änderungen des Systems entgegenwirken und sie in einem Sollwert halten. Positive Rückkopplungsschleifen führen außerdem zu mehr Produkten, während negative Rückkopplungsschleifen zu weniger Produkten führen. 

Positive und negative Rückkopplungsschleifen sind die zwei Mechanismen, die die Homöostase beeinflussen, was sich auf die Tendenz bezieht, eine relativ stabile Umgebung in biologischen Systemen aufrechtzuerhalten. 

Wichtige Bereiche 

1. Was sind positive Rückkopplungsschleifen
     - Definition, Eigenschaften, Beispiele
2. Was sind negative Rückkopplungsschleifen
     - Definition, Eigenschaften, Beispiele
3. Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen positiven und negativen Rückkopplungsschleifen
     - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen positiven und negativen Rückkopplungsschleifen?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe

Geburt, Fruchtreifung, Homöostase, Negative Feedbackschleifen, Positive Feedbackschleifen, Thermoregulation

Was sind positive Rückkopplungsschleifen 

Positive Rückkopplungsschleifen verstärken eine bestimmte Veränderung, die im Körper auftritt. Wenn eine Änderung von einem Rezeptor erkannt wird, fördert diese Art von Rückkopplungsmechanismen die weitere Fortführung der Änderung. Die Verstärkung der anfänglichen Änderung erfolgt bis zur Entfernung des Reizes. Geburt ist eines der genauesten Beispiele für positive Rückkopplungsschleifen. Während der Geburt induziert der Druck auf den Gebärmutterhals aufgrund des Herunterdrücken des Kopfes des Kindes die Freisetzung von Oxytocin, was wiederum weitere Kontraktionen des Gebärmutterhalses stimuliert. Anschließend stimulieren diese Kontraktionen die Freisetzung von Oxytocin bis zur Geburt des Babys.  

Abbildung 1: Geburt durch positive Rückkopplungsschleifen

Einige andere Beispiele für positive Rückkopplungsschleifen lauten wie folgt: 

• Stillzeit - Stillen stimuliert die Milchproduktion, die weitere Fütterung bewirkt. Dies wird fortgesetzt, bis das Baby aufhört zu füttern. 
• Ovulation - Der dominante Follikel im Eierstock setzt Östrogen frei, das die Freisetzung von FSH und LH stimuliert. Diese Hormone stimulieren das weitere Wachstum des Follikels. 
• Blutgerinnung - Die Freisetzung von Gerinnungsfaktoren durch die aktivierten Blutplättchen stimuliert die Aggregation von mehr Blutplättchen am Ort der Verletzung. 
• Fruchtreifung - Die gereiften Früchte setzen Ethylen frei, wodurch die Reifung der nahe gelegenen Früchte stimuliert wird.  

Was sind negative Rückkopplungsschleifen 

Negative Rückkopplungsschleifen sind dafür verantwortlich, die Änderung rückgängig zu machen, indem die entgegengesetzten Antworten aktiviert werden. Dies bedeutet, dass diese Art von Rückkopplungsmechanismen biologische Systeme stabilisiert, die unter homöostatischen Bedingungen gehalten werden, was für eine konstante innere Umgebung wichtig ist. Einige Beispiele für negative Rückkopplungsschleifen werden unten beschrieben. 

Thermoregulierung

Die normale Körpertemperatur des Menschen beträgt 37 ° C. Wenn die Körpertemperatur ansteigt, werden Mechanismen wie Schwitzen und Vasodilatation induziert, die innere Wärme an die äußere Umgebung abgeben. Beim Verdampfen von Schweiß von Körperoberflächen wird Wärme im Körper verwendet. Eine erhöhte Durchblutung in der Nähe der Haut durch Vasodilatation führt die innere Wärme an die Körperoberfläche. Beide Mechanismen kühlen zusammen die erhöhte Körpertemperatur ab. Wenn dagegen die Körpertemperatur abnimmt, tragen Gänsehaut und Vasokonstriktion dazu bei, die Körpertemperatur zu erhöhen, indem die Wärme im Körper zurückgehalten wird. 

Abbildung 2: Wärmeregulierung

Blutdruckregulierung

Barorezeptoren erkennen den Blutdruck in den Arterien und helfen, die Herzfrequenz zu kontrollieren, indem sie Signale an das Gehirn senden. 

Die Aufrechterhaltung des Sauerstoff / Kohlendioxid-Gleichgewichts, des Blutzuckerspiegels, des Blutdrucks, des Säure / Basen-Gleichgewichts, des Wasserhaushalts (Osmoregulation), des Kalziumspiegels, des Blut-pH-Werts und des Energiehaushalts sind weitere Beispiele für negative Feedbackschleifen des Körpers. 

Ähnlichkeiten zwischen positiven und negativen Rückkopplungsschleifen 

• Positive und negative Rückkopplungsschleifen wirken auf einen Stimulus und erhöhen oder verringern dessen Wirkung. 
• Beide spielen eine entscheidende Rolle bei der Homöostase biologischer Systeme. 

Unterschied zwischen positiven und negativen Rückkopplungsschleifen 

Definition 

Positive Rückkopplungsschleifen beziehen sich auf einen Rückkopplungsmechanismus, der zur Verstärkung oder zum Wachstum des Ausgangssignals führt, während negative Rückkopplungsschleifen auf einen Rückkopplungsmechanismus beziehen, der zur Hemmung oder zum Verlangsamen eines Prozesses führt. 

Auswirkungen auf die Homöostase 

Außerdem durchbrechen die positiven Rückkopplungsschleifen die Homöostase des Systems, während die negativen Rückkopplungsschleifen immer die Bedingungen der Homöostase aufrechterhalten. 

Auftreten 

Die positiven Rückkopplungsschleifen sind weniger verbreitet, treten jedoch in bestimmten Situationen auf, während die negativen Rückkopplungsschleifen häufiger im Körper auftreten und dabei helfen, verschiedene Zustände des Körpers aufrechtzuerhalten. 

Beispiele 

Einige Beispiele für positive Rückkopplungsschleifen sind Geburt, Blutgerinnung und Fruchtreifung, während einige der negativen Rückkopplungsschleifen die Regulierung der Körpertemperatur, des Blutdrucks und des Flüssigkeitsgehalts sind. 

Fazit 

Positive Rückkopplungsschleifen sind körperliche Mechanismen, die die Wirkung eines bestimmten Stimulus erhöhen, wie er während der Geburt, der Stillzeit oder der Fruchtreifung auftritt. Negative Rückkopplungsschleifen wirken jedoch den Änderungen des Systems entgegen und halten sie in einem Sollwert. Der Hauptunterschied zwischen positiven und negativen Rückkopplungsschleifen ist die Reaktion jeder Rückkopplungsschleife auf die Änderung. 

Referenz:

1. Cornell, Brent. „Feedback-Schleifen“. BioNinja, hier erhältlich

Bildhöflichkeit:

1. "106 Schwangerschafts-positives Feedback" Von OpenStax - https://cnx.org/contents/[email protected]: [email protected] / Vorwort (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia   
2. "105 Negative Feedback Loops" Von OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia