Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 11 клас. Задорожний - Нова програма

§ 25. Терморегуляція. Водно-сольовий гомеостаз. Детоксикація

Поміркуйте

  • Як різні організми підтримують сталість внутрішнього середовища?

Згадайте

  • Видільна система
  • Гормональна регуляція
  • Механізм зворотного зв'язку

Терморегуляція

Систему фізіологічних процесів, що забезпечують підтримання сталої температури тіла, називають терморегуляцією.

Мал. 25.1. Нервово-гуморальна регуляція водно-сольового балансу

Терморегуляція відбувається за принципом зворотного зв'язку (див. мал. 20.2, с. 43). Підвищення температури навколишнього середовища спричиняє в теплокровних тварин рефлекторне зниження обміну речовин і зменшення теплотворення, й навпаки — зниження температури рефлекторно підвищує інтенсивність метаболічних процесів із посиленням теплотворення. Тепловіддача в зовнішнє середовище здійснюється за рахунок теплопроведения й випаровування води (потовиділення, транспірація). (Докладніше про засоби терморегуляції у тварин див. § 38.)

Водно-сольовий гомеостаз

Водно-сольовий (осмотичний) гомеостаз — це регуляція обміну води і концентрації солей (електролітів) у рідинах організму. У клітинах головними електролітами є йони K+ і Mg2-, у крові й міжклітинній рідині висока концентрація йонів Na+ і Cl-.

Вирішальну роль у підтримці водно-сольового балансу відіграє нервово-гуморальна регуляція (мал. 25.1). За умови зниження обсягу крові (наприклад, під час кровотечі) або збільшення концентрації солей спеціальні рецептори в стінках артерій сигналізують про це в ЦНС. У відповідь з'являється відчуття спраги, і тим самим стимулюється відповідна поведінка. Окрім цього, активізується ендокринна система: задня частка гіпофіза виділяє антидіуретичний гормон (скорочено АДГ, або вазопресин), кора надниркових залоз виділяє альдостерон. Дія цих гормонів спрямована на утримання води в організмі: вони збільшують її реабсорбцію в канальцевій системі нирок. Альдостерон також активізує реабсорбцію Натрію і виведення Калію нирковими канальцями.

Підтримку сталого вмісту Кальцію забезпечують паратгормон і кальцитонін. Паратгормон підвищує рівень Са2+ в плазмі крові, активуючи його виведення з кісткової тканини, підсилюючи його реабсорбцію в нирках і абсорбцію в кишечнику. Кальцитонін діє навпаки: знижує рівень Ca2+ у крові, головним чином припиняючи його «вимивання» з кісток.

Підтримання сталого рівня глюкози

Сталий рівень глюкози в крові (3,35,5 ммоль/л) підтримується насамперед шляхом гуморальної регуляції, у якій беруть участь певні гормони (мал. 25.2).

Інсулін є єдиним гормоном, дія якого спрямована на зниження рівня глюкози в крові. Він стимулює перехід глюкози з плазми крові головним чином у клітини м'язів, печінки і жирової тканини. У клітинах інсулін посилює синтез глікогену й ліпідів із глюкози, а також пригнічує ферменти, що розщеплюють жири та глікоген до глюкози. Також інсулін стимулює гліколіз, у процесі якого глюкоза витрачається.

Мал. 25.2. Регуляція вмісту глюкози в крові за принципом негативного зворотного зв'язку

Інші гормони збільшують вміст глюкози в крові. Глюкагон посилює розпад глікогену в печінці й стимулює синтез глюкози — глюконеогенез. Адреналін стимулює розпад глікогену. Глюкокортикоїди стимулюють глюконеогенез.

Підтримання сталого рівня pH крові

У нормі pH крові коливається в межах 7,36-7,4. Але у процесах життєдіяльності в кров увесь час викидаються продукти або кислого, або основного характеру, що можуть ізсунути це значення. Сталість pH підтримується буферними системами крові й органами виділення — легенями та нирками. Буферні системи згладжують різкі коливання pH у разі раптового збільшення вмісту кислих або лужних продуктів у крові. Органи виділення виводять ці продукти з організму.

Буферні системи — це такі хімічні системи, pH яких не змінюється навіть за умови додавання деякої кількості кислот або основ. У тканинній рідині і крові діють гідрокарбонатна (H2CO3/HCO3-) і білкова (альбуміни) буферні системи, а у внутрішньоклітинній рідині — ортофосфатна (H2PO4-/HPO42-).

Роль печінки в детоксикації та підтриманні гомеостазу

Печінка функціонує як первинний регулятор вмісту в крові речовин, що надходять в організм із їжею. Чужорідні й токсичні речовини в печінці перетворюються на менш токсичні сполуки. Відбувається це шляхом окиснення, відновлення, метилювання, ацетилювання й кон'югації з тими чи іншими речовинами. Наприклад, амоніак, що утворюється під час розпаду білків, знешкоджується в печінці, перетворюючись на сечовину або сечову кислоту. Токсичний для нервової системи білірубін (продукт розпаду гемоглобіну) у печінці сполучається із глюкуроновою кислотою, й у такий спосіб відбувається його детоксикація. Продукти гниття білків у кишечнику (фенол, індол) знешкоджуються шляхом кон'югації із сірчаною або глюкуроновою кислотами.

Практична робота

Моделювання механізмів підтримання гомеостазу

1. Проаналізуйте схему регуляції рівня глюкози в крові (мал. 25.2).

2. Складіть аналогічну схему водно-сольового гомеостазу у тварин (за принципом негативного зворотного зв'язку). Вкажіть процеси, що відбуваються — реабсорбція води, зміна вмісту йонів Na+.

3. Складіть схему підтримки рівня йонів Кальцію в крові.

Ключова ідея

ЦНС, ендокринна система, органи виділення й печінка беруть участь у підтриманні сталості внутрішнього середовища організму. Сталість складу плазми крові підтримується нервовою й гормональною регуляцією, а також буферними системами крові.

Запитання та завдання

1. До яких наслідків для організму може призвести порушення тепловіддачі? 2. Навіщо потрібно регулювати вміст солей в організмі? 3. Для чого необхідно підтримувати постійний рівень pH крові? 4. Які захворювання порушення функцій печінки ви знаєте? Наскільки вони небезпечні для організму?