Wie funktionieren Rückkopplungsschleifen im Körper?

ückkopplungsschleifen sind ein herausragendes Merkmal der menschlichen Biochemie und Physiologie. Egal ob Sie sich mit Blutzucker Osmoregulation oder Blutchemie befassen Sie werden feststellen dass Rückkopplungsschleifen für die Aufrechterhaltung stabiler Bedingungen in Ihrem Körper von entscheidender Bedeutung sind. Allgemein gesprochen gibt es in der Biologie zwei verschiedene Arten von Rückkopplungsschleifen: positive Rückkopplung und negative Rückkopplung. Letzteres ist bei weitem das häufigere von beiden.

Negative Rückkopplung

Eine negative Rückkopplungsschleife ähnelt einem Thermostat. Wenn die Temperatur in Ihrem Bürogebäude sinkt schaltet der Thermostat die Heizung ein. Wenn die Temperatur dagegen steigt schaltet sich die Klimaanlage ein. In jedem Fall wirkt der Thermostat der Änderung entgegen wenn sich die Temperatur ändert. Negative Rückkopplungsschleifen in Ihrem Körper verhalten sich ähnlich. Eine Änderung einer Variablen wie der Temperatur oder der Blutzuckerkonzentration löst einen Prozess aus der der ursprünglichen Änderung entgegenwirkt.

Positive Rückkopplung

Positive Rückkopplungsschleifen sind genau das Gegenteil. Wenn eine Änderung im System auftritt wird diese durch eine positive Rückkopplungsschleife verstärkt und verstärkt. Wenn Ihr Thermostat beispielsweise an einer positiven Rückkopplungsschleife arbeitete während die Temperatur anstieg reagierte der Thermostat mit dem Einschalten der Heizung erhöhte die Temperatur noch mehr und veranlasste den Thermostat durch noch höheres Drehen der Heizung zu reagieren. Positive Rückkopplungsschleifen tendieren dazu ein System zu destabilisieren indem sie dazu führen dass es extrem wird Enzyme weiter oben auf dem Weg wodurch die eigene Produktion gehemmt wird. Dies geschieht häufig durch die sogenannte allosterische Hemmung dh ein kleines Molekül bindet an ein Enzym und ändert seine Form so dass es seine übliche Funktion nicht mehr ausüben kann. Die Bindung durch einen allosterischen Inhibitor ist reversibel sodass sich das kleine Molekül auch vom Enzym lösen kann. Der Anteil des gesamten Enzyms der zu einem bestimmten Zeitpunkt durch den allosterischen Inhibitor gebunden wird hängt davon ab wie viel Inhibitor vorhanden ist. Die Aktivität des Enzyms nimmt daher mit zunehmenden Spiegeln des allosterischen Inhibitors ab. Negative Rückkopplung Schleifen sind in der Physiologie reichlich vorhanden. Die Körpertemperatur ist vielleicht das offensichtlichste Beispiel. Wenn Ihre Körpertemperatur sinkt nimmt der Teil Ihres Gehirns der Hypothalamus genannt wird die Veränderung wahr und löst Mechanismen aus die die Körpertemperatur erhöhen wie zittern. Wenn die Temperatur hingegen steigt kann der Hypothalamus durch Auslösen von Mechanismen wie Schwitzen reagieren um die Temperatur zu senken. Im Gegensatz dazu ist die Geburt ein Beispiel für eine positive Rückkopplungsschleife. Kontraktionen induzieren die Sekretion des Hormons Oxytocin was wiederum zu weiteren Kontraktionen führt und eine Rückkopplungsschleife erzeugt die so lange anhält bis das Baby aus dem Körper der Mutter gedrängt wird