Биология в 3 томах. Tом 2 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003686-5
Скачать (прямая ссылка):
Более сложные механизмы
В организме существуют и более сложные регуля-торные механизмы. Говоря общими словами, они включают в себя дополнительные детекторы (физиологические системы раннего предупреждения) или дополнительные эффекторы (на случай отказа основных). Например, у гомойотермных (теплокровных) животных детекторы температуры, находящиеся внутри тела и на его поверхности, обеспечивают почти постоянную температуру внутренних областей тела. Терморецепторы кожи, служащие детекторами изменений окружающей температуры, посылают импульсы в гипоталамус, который действует как регулятор и вносит коррективы раньше, чем успевает измениться температура крови. В качестве других примеров подобной системы могут служить регуляция дыхания при физической нагрузке, а также регуляция чувств голода и жажды еще до возникновения в организме дефицита соответственно питательных веществ и воды. Сходным образом множественные детекторы и эффекторы обеспечивают дополнительную надежность регуляции таких жизненно важных параметров, как артериальное давление: рецепторы растяжения каротидного синуса и аорты и барорецепторы в продолговатом
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 2
мозге регистрируют изменения этого параметра и вызывают реакции различных эффекторов, в том числе сердца, кровеносных сосудов и почек. Нарушение работы одного из этих органов может компенсироваться работой других.
19.2. Регуляция уровня глюкозы в крови
Одним из важнейших метаболитов, содержащихся в крови, является глюкоза. Ее концентрация (уровень) должна находится под строгим контролем, поскольку глюкоза служит главным субстатом тканевого дыхания и должна непрерывно поступать в клетки. Особенно чувствительны к дефициту глюкозы клетки головного мозга, которые не способны использовать никакие другие метаболиты в качестве источника энергии. Недостаток глюкозы приводит к потере сознания. Нормальный уровень глюкозы («саха-
Гомеостаз 403
ра») в крови составляет примерно 90 мг на 100 мл (90 мг%), но может достаточно безболезненно для человека колебаться от 70 мг% натощак до 150 мг% после приема пищи. Источники глюкозы в крови и ее взаимоотношения с другими метаболитами будут рассмотрены в разд. 19.6.2.
Регуляция уровня глюкозы в крови является хорошим примером сложного, находящегося под контролем эндокринной системы гомеоста-тического механизма, и включающего координированную секрецию по меньшей мере шести гормонов и две цепи отрицательной обратной связи. Повышение уровня глюкозы в крови (гипергликемия) стимулирует секрецию инсулина (разд. 17.6.6), а падение ее уровня (гипогликемия) подавляет выделение инсулина и вызывает секрецию глюкагона (разд. 17.6.6) и других гормонов, в частности адреналина, повышающих уровень глюкозы в крови. Общая схема этой регуля-торной системы приведена на рис. 19.4.
ЭФФЕКТОРЫ
СТИМУЛ -повышение уровня глюкозы в крови (после еды)
ДЕТЕКТОР и РЕГУЛЯТОР
Поджелудочная железа
?-Клетки островков Лангерганса_
Нормальный
уровень
глюкозы
в крови
(заданная
величина)
90 мг%
ДЕТЕКТОРЫ и РЕГУЛЯТОРЫ
СТИМУЛ -снижение уровня глюкозы в крови (ассимиляция)
|Поджелудочная железа
а-Клетки островков Лангерганса Надпочечники
Мозговое [ вещество надпочечников Гипоталамус
АКТГ Кора Гипофиз I > надпо-^ - ^ чечников
Печень
Глюкоза -
-> Гликоген
Тканевое дыхание
Глюкоза -
> CO2 + H2O
Глюкоза
->Жир
Мышцы
Глюкоза -» Гликоген|
Тканевое дыхание
Глюкоза -> CO2 + H2O
Снижение чуровня глюкозы
Другие клетки
Тканевое дыхание
Глюкоза -»CO2 + H2O
Отрицательная обратная связь
ЭФФЕКТОР
Печень
Гликоген -> Глюкоза] Белок -> Глюкоза
Нормальный
уровень
глюкозы
в крови
(заданная
величина)
Повышение уровня глюкозы
Гормон роста
Рис. 19.4. Регуляция уровня глюкозы в крови. АКТГ — адренокортикотропный гормон (кортикотропин); ТТГ — тиреотропный гормон.
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 2
404
Глава 19
19.3. Терморегуляция
Для того чтобы выжить, всем живым организмам необходим постоянный приток тепловой энергии.
Основным источником энергии на нашей планете является Солнце. Солнечная радиация превращается в тепло во всех случаях, когда она падает на организм и им поглощается. Сила и характер солнечного излучения зависят от географического положения и служат важными факторами, определяющими климат того или иного региона. Климат региона в свою очередь определяет обилие и разнообразие населяющих его видов. Живые организмы населяют области земного шара, где нормальная температура колеблется от -40 °С (в Арктике) до +50 °С (в пустынях), причем в некоторых пустынных регионах температура на поверхности земли может достигать 80 °С. Большинство организмов существует в достаточно узком диапазоне температур, например от 10 до 3.5 °С, однако у многих видов имеются адаптации, которые позволяют им заселять регионы с экстремальными температурами (рис.
