معلومة

1.4.14.6: التحكم في التوازن - علم الأحياء

1.4.14.6: التحكم في التوازن - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهداف التعلم

  • صف العوامل التي تؤثر على التوازن

عندما يحدث تغيير في بيئة الحيوان ، يجب إجراء تعديل. يستشعر المستقبل التغيير في البيئة ، ثم يرسل إشارة إلى مركز التحكم (في معظم الحالات ، الدماغ) والذي بدوره يولد استجابة يتم إرسالها إلى المستجيب. المستجيب هو عضلة (تنقبض أو ترتخي) أو غدة تفرز. يتم الحفاظ على الاستتباب من خلال حلقات التغذية الراجعة السلبية. تعمل حلقات التغذية الراجعة الإيجابية في الواقع على دفع الكائن الحي بعيدًا عن الاتزان ، ولكن قد يكون ضروريًا لحدوث الحياة. يتم التحكم في التوازن من خلال الجهاز العصبي والغدد الصماء للثدييات.

آليات التغذية الراجعة السلبية

أي عملية استتبابية تغير اتجاه الحافز هي أ حلقة ردود فعل سلبية. قد يزيد أو ينقص الحافز ، لكن لا يُسمح له بالاستمرار كما كان قبل أن يستشعره المستقبِل. بعبارة أخرى ، إذا كان المستوى مرتفعًا جدًا ، فإن الجسم يفعل شيئًا ما لخفضه ، وعلى العكس ، إذا كان المستوى منخفضًا للغاية ، فإن الجسم يفعل شيئًا ليرفعه. ومن هنا جاء مصطلح ردود الفعل السلبية. مثال على ذلك هو الحفاظ على الحيوانات لمستويات الجلوكوز في الدم. عندما يأكل حيوان ما ، ترتفع مستويات الجلوكوز في الدم. هذا ما يشعر به الجهاز العصبي. تستشعر الخلايا المتخصصة في البنكرياس هذا ، ويتم إفراز هرمون الأنسولين بواسطة جهاز الغدد الصماء. يتسبب الأنسولين في انخفاض مستويات الجلوكوز في الدم ، كما هو متوقع في نظام التغذية المرتدة السلبية ، كما هو موضح في الشكل 1. ومع ذلك ، إذا لم يأكل حيوان ما وانخفضت مستويات الجلوكوز في الدم ، يتم الشعور بذلك في مجموعة أخرى من الخلايا في البنكرياس ، ويتم إفراز هرمون الجلوكاجون مما يؤدي إلى زيادة مستويات الجلوكوز. لا تزال هذه حلقة تغذية مرتدة سلبية ، ولكنها ليست في الاتجاه المتوقع باستخدام مصطلح "سلبي". مثال آخر على الزيادة الناتجة عن حلقة التغذية الراجعة هو التحكم في نسبة الكالسيوم في الدم. إذا انخفضت مستويات الكالسيوم ، فإن الخلايا المتخصصة في الغدة الجار درقية تشعر بذلك وتطلق هرمون الغدة الجار درقية (PTH) ، مما يتسبب في زيادة امتصاص الكالسيوم من خلال الأمعاء والكلى ، وربما انهيار العظام من أجل تحرير الكالسيوم. آثار هرمون الغدة الدرقية هو رفع مستويات الدم للعنصر. حلقات التغذية الراجعة السلبية هي الآلية السائدة المستخدمة في التوازن.

حلقة الملاحظات الإيجابية

أ حلقة ردود فعل إيجابية يحافظ على اتجاه المنبه ، وربما يسرعه. توجد أمثلة قليلة على حلقات التغذية الراجعة الإيجابية في أجسام الحيوانات ، ولكن يوجد أحدها في سلسلة التفاعلات الكيميائية التي تؤدي إلى تخثر الدم أو التخثر. عندما يتم تنشيط أحد عوامل التخثر ، فإنه ينشط العامل التالي بالتسلسل حتى يتم تحقيق جلطة الفيبرين. يتم الحفاظ على الاتجاه ، وليس تغييره ، لذا فهذه ردود فعل إيجابية. مثال آخر على ردود الفعل الإيجابية هو تقلصات الرحم أثناء الولادة ، كما هو موضح في الشكل 2. هرمون الأوكسيتوسين ، الذي ينتجه نظام الغدد الصماء ، يحفز تقلص الرحم. ينتج عن هذا الألم الذي يشعر به الجهاز العصبي. بدلاً من خفض الأوكسيتوسين والتسبب في تهدئة الألم ، يتم إنتاج المزيد من الأوكسيتوسين حتى تصبح التقلصات قوية بما يكفي لإنتاج الولادة.

سؤال الممارسة

حدد ما إذا كان يتم تنظيم كل من العمليات التالية من خلال حلقة تغذية مرتدة إيجابية أو حلقة تغذية مرتدة سلبية.

  1. يشعر الإنسان بالشبع بعد تناول وجبة كبيرة.
  2. يحتوي الدم على الكثير من خلايا الدم الحمراء. نتيجة لذلك ، لم يعد يتم إطلاق erythropoietin ، وهو هرمون يحفز إنتاج خلايا الدم الحمراء الجديدة ، من الكلى.

[صفوف منطقة الممارسة = "2 ″] [/ منطقة الممارسة]
[تكشف-الإجابة q = ”82193 ″] إظهار الإجابة [/ تكشف-الإجابة]
[hidden-answer a = ”82193 ″] كلا العمليتين هما نتيجة حلقات التغذية الراجعة السلبية. حلقات التغذية الراجعة السلبية ، التي تميل إلى إبقاء النظام في حالة توازن ، هي أكثر شيوعًا من حلقات التغذية الراجعة الإيجابية. [/ hidden-answer]

تعيين نقطة

من الممكن ضبط نقطة ضبط النظام. عندما يحدث هذا ، تعمل حلقة الملاحظات للحفاظ على الإعداد الجديد. مثال على ذلك هو ضغط الدم: بمرور الوقت ، يمكن أن تزيد النقطة الطبيعية أو المحددة لضغط الدم نتيجة للزيادات المستمرة في ضغط الدم. لم يعد الجسم يتعرف على الارتفاع على أنه غير طبيعي ولم يتم إجراء أي محاولة للعودة إلى نقطة التحديد السفلية. والنتيجة هي الحفاظ على ضغط الدم المرتفع الذي يمكن أن يكون له آثار ضارة على الجسم. يمكن للأدوية أن تخفض ضغط الدم وتخفض نقطة التحديد في النظام إلى مستوى صحي أكثر. هذا يسمى عملية تغيير من نقطة الضبط في حلقة التغذية الراجعة.

يمكن إجراء تغييرات في مجموعة من أجهزة أعضاء الجسم من أجل الحفاظ على نقطة محددة في نظام آخر. هذا يسمي التأقلم. يحدث هذا ، على سبيل المثال ، عندما يهاجر حيوان إلى ارتفاع أعلى مما اعتاد عليه. من أجل التكيف مع مستويات الأكسجين المنخفضة في الارتفاع الجديد ، يزيد الجسم من عدد خلايا الدم الحمراء المنتشرة في الدم لضمان توصيل الأكسجين الكافي إلى الأنسجة. مثال آخر على التأقلم هو الحيوانات التي لديها تغيرات موسمية في معاطفها: طبقة أثقل في الشتاء تضمن الاحتفاظ الكافي بالحرارة ، ومعطف خفيف في الصيف يساعد في الحفاظ على درجة حرارة الجسم من الارتفاع إلى مستويات ضارة.

يمكن العثور على رابط لعناصر تفاعلية في أسفل هذه الصفحة.


الاستتباب مفيد جدًا لبقاء الحياة ، وإذا لم ينجح ، فقد يؤدي إلى كارثة أو موت. الاستقرار الداخلي الذي تم تحقيقه هو ، في الواقع ، التوازن الديناميكي ، وهناك العديد من التغييرات المستمرة التي تحدث للحفاظ على الظروف الداخلية الموحدة.

تمت صياغة مصطلح "الاستدامة" لأول مرة في عشرينيات القرن الماضي من قبل عالم وظائف الأعضاء والتر كانون حيث قام بتوسيع العمل السابق الذي قام به عالم الفسيولوجيا الراحل كلوز برنارد. الاستتباب هو عملية التنظيم الذاتي التي من خلالها يستطيع كل كائن حي الحفاظ على استقرار الجسم الداخلي والتكيف وفقًا للظروف الخارجية ، وهو أمر حيوي لبقائهم على قيد الحياة.

هذه آلية ذاتية التنظيم تحقق الاستقرار الدقيق ، مثل الوصول إلى درجة حرارة جسم الإنسان بالضبط ، أي 98.60 درجة فهرنهايت أو 370 درجة مئوية. كلمة & # x27Homeostasis & # x27 نفسها مشتقة من الكلمة اليونانية التي تعني - "نفس" و "ثابت ،" والتي تعني أيضًا آلية التنظيم الذاتي التي تستخدمها الكائنات الحية في حالة عادلة ومستقرة من أجل بقائها على قيد الحياة.

هل لديك سؤال حول هذا الموضوع؟


خيارات الوصول

احصل على الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


1.4.14.6: التحكم في التوازن - علم الأحياء

سيكون من الصعب جدًا تسمية عملية فيزيولوجية لا تعتمد ، بطريقة أو بأخرى ، على الكالسيوم. من الأهمية بمكان الحفاظ على تركيزات الكالسيوم في الدم ضمن نطاق طبيعي ضيق. غالبًا ما تؤدي الانحرافات أعلى أو أقل من المعدل الطبيعي إلى مرض خطير.

  • يشير نقص كالسيوم الدم إلى انخفاض تركيز الكالسيوم في الدم. تعكس العلامات السريرية لهذا الاضطراب زيادة الاستثارة العصبية العضلية وتشمل تشنجات عضلية وتكزز وخلل في وظائف القلب.
  • يشير فرط كالسيوم الدم إلى أن تركيز الكالسيوم في الدم أعلى من المعدل الطبيعي. التركيز الطبيعي للكالسيوم والفوسفات في الدم والسائل خارج الخلوي قريب من ارتفاع نقطة التشبع يمكن أن يؤدي إلى انتشار ترسيب فوسفات الكالسيوم في الأنسجة ، مما يؤدي إلى حدوث خلل وظيفي وتلف في الأعضاء على نطاق واسع.

إن منع فرط كالسيوم الدم ونقص كلس الدم هو إلى حد كبير نتيجة لأنظمة التحكم القوية في الغدد الصماء.

توزيع الكالسيوم والفوسفات في الجسم

يوجد ثلاث حمامات رئيسية للكالسيوم في الجسم:

  • الكالسيوم داخل الخلايا: يتم عزل الغالبية العظمى من الكالسيوم داخل الخلايا في الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية. تتقلب تركيزات الكالسيوم الحر داخل الخلايا بشكل كبير ، من حوالي 100 نانومتر إلى أكبر من 1 ميكرومتر ، بسبب التحرر من المخازن الخلوية أو التدفق من السائل خارج الخلية. تعتبر هذه التقلبات جزءًا لا يتجزأ من دور الكالسيوم في إرسال الإشارات داخل الخلايا وتنشيط الإنزيم وتقلصات العضلات.
  • الكالسيوم في الدم والسائل خارج الخلية: ما يقرب من نصف الكالسيوم في الدم مرتبط بالبروتينات. عادةً ما يكون تركيز الكالسيوم المتأين في هذه الحجرة ثابتًا تقريبًا عند حوالي 1 مم ، أو 10000 مرة من التركيز الأساسي للكالسيوم الحر داخل الخلايا. كما أن تركيز الفوسفور في الدم مطابق بشكل أساسي لتركيز الكالسيوم.
  • كالسيوم العظام: توجد الغالبية العظمى من الكالسيوم في الجسم في العظام. داخل العظام ، يتم تقييد 99٪ من الكالسيوم في الطور المعدني ، لكن نسبة 1٪ المتبقية موجودة في حوض يمكن أن يتبادل بسرعة مع الكالسيوم خارج الخلية.

كما هو الحال مع الكالسيوم ، توجد غالبية فوسفات الجسم (حوالي 85٪) في المرحلة المعدنية للعظام. يوجد ما تبقى من فوسفات الجسم في مجموعة متنوعة من المركبات العضوية وغير العضوية الموزعة داخل كل من المقصورات داخل الخلايا وخارجها. تشبه تركيزات الفوسفات الطبيعية في الدم إلى حد كبير الكالسيوم.

تدفقات الكالسيوم والفوسفات

يتطلب الحفاظ على تركيزات ثابتة من الكالسيوم في الدم تعديلات متكررة ، والتي يمكن وصفها بتدفقات الكالسيوم بين الدم وأجزاء الجسم الأخرى. تشارك ثلاثة أعضاء في إمداد الدم بالكالسيوم وإزالته عند الضرورة:

  • الأمعاء الدقيقة هي المكان الذي يتم فيه امتصاص الكالسيوم الغذائي. الأهم من ذلك ، أن الامتصاص الفعال للكالسيوم في الأمعاء الدقيقة يعتمد على التعبير عن البروتين المرتبط بالكالسيوم في الخلايا الظهارية.
  • يعمل العظم كمستودع كبير للكالسيوم. يؤدي تحفيز الارتشاف الصافي لمعدن العظام إلى إطلاق الكالسيوم والفوسفات في الدم ، ويسمح قمع هذا التأثير بترسيب الكالسيوم في العظام.
  • تعتبر الكلية مهمة للغاية في استتباب الكالسيوم. في ظل التركيزات الطبيعية للكالسيوم في الدم ، يتم إعادة امتصاص كل الكالسيوم الذي يدخل في الترشيح الكبيبي من الجهاز الأنبوبي مرة أخرى إلى الدم ، مما يحافظ على مستويات الكالسيوم في الدم. إذا انخفض امتصاص الكالسيوم في الأنبوب ، يفقد الكالسيوم عن طريق إفرازه في البول.

أنظمة التحكم الهرمونية

يتم التحكم في الحفاظ على تركيزات الكالسيوم والفوسفور في الدم من خلال العمل المتضافر لثلاثة هرمونات تتحكم في تدفق الكالسيوم داخل وخارج الدم والسوائل خارج الخلية:

يعمل هرمون الغدة الجار درقية على زيادة تركيز الكالسيوم في الدم. ميكانيكيًا ، يحافظ هرمون الغدة الجار درقية على الكالسيوم في الدم من خلال عدة تأثيرات رئيسية:

  • يحفز إنتاج الشكل النشط بيولوجيًا لفيتامين د داخل الكلى.
  • تسهل عملية نقل الكالسيوم والفوسفات من العظام. لمنع الزيادات الضارة في الفوسفات ، يكون لهرمون الغدة الدرقية أيضًا تأثير قوي على الكلى للتخلص من الفوسفات (التأثير الفوسفاتوري).
  • يزيد من إعادة الامتصاص الأنبوبي للكالسيوم داخل الكلية. يؤدي هذا النشاط إلى الحد الأدنى من فقدان الكالسيوم في البول.

يعمل فيتامين د أيضًا على زيادة تركيز الكالسيوم في الدم. يتم إنتاجه من خلال نشاط هرمون الغدة الجار درقية داخل الكلى. وبعيدا عن أهم تأثير لفيتامين د هو تسهيل امتصاص الكالسيوم من الأمعاء الدقيقة. بالتنسيق مع هرمون الغدة الجار درقية ، يعزز فيتامين د أيضًا تدفق الكالسيوم من العظام.

الكالسيتونين هو هرمون يعمل على خفض مستويات الكالسيوم في الدم. يتم إفرازه استجابة لفرط كالسيوم الدم وله تأثيران على الأقل:

  • قمع إعادة امتصاص الكلوي الأنبوبي للكالسيوم. بمعنى آخر ، يعزز الكالسيتونين إفراز الكالسيوم في البول.
  • تثبيط ارتشاف العظام ، مما يقلل من تدفق الكالسيوم من العظام إلى الدم.

على الرغم من أن الكالسيتونين له تأثيرات كبيرة على خفض الكالسيوم في بعض الأنواع ، إلا أنه يبدو أن له تأثير ضئيل على مستويات الكالسيوم في الدم لدى البشر.

من الطرق المفيدة للنظر في كيفية تأثير الهرمونات على الأنسجة للحفاظ على توازن الكالسيوم هو فحص آثار الحرمان من الكالسيوم وتحميل الكالسيوم. يلخص الجدول التالي استجابات الجسم للحالات التي قد تؤدي إلى اختلالات خطيرة في مستويات الكالسيوم والفوسفات في الدم.


الحرمان من الكالسيوم تحميل الكالسيوم
هرمون الغدة الدرقية تحفيز الإفراز يمنع إفراز
فيتامين د يحفز الإنتاج زيادة إفراز هرمون الغدة الجار درقية تم تثبيط التوليف بسبب انخفاض إفراز هرمون الغدة الجار درقية
كالسيتونين إفراز منخفض جدا يحفز إفراز الكالسيوم في الدم ارتفاع
امتصاص الأمعاء للكالسيوم معزز بسبب نشاط فيتامين د على الخلايا الظهارية المعوية امتصاص قاعدي منخفض
إطلاق الكالسيوم والفوسفات من العظام يحفزه زيادة هرمون الغدة الجار درقية وفيتامين د انخفض بسبب انخفاض هرمون الغدة الجار درقية وفيتامين د
إفراز الكلى للكالسيوم انخفاض بسبب إعادة الامتصاص الأنبوبي المعزز الذي يحفزه ارتفاع هرمون الغدة الجار درقية ونقص كلس الدم بفيتامين د ، ينشط أيضًا مستشعرات الكالسيوم في حلقة Henle لتسهيل إعادة امتصاص الكالسيوم مباشرة مرتفع بسبب انخفاض امتصاص تحفيز هرمون الغدة الجار درقية.
إفراز الكلى للفوسفات يتم تحفيز هذا النشاط الفوسفاتوري بقوة بواسطة هرمون الغدة الدرقية ويمنع الآثار الضارة لارتفاع الفوسفات من ارتشاف العظام انخفض بسبب قصور الدريقات
الاستجابة العامة عادة ما ترى تركيزات الكالسيوم والفوسفات بالقرب من المصل بسبب الآليات التعويضية. يؤدي الحرمان طويل الأمد إلى ترقق العظام (هشاشة العظام). يحمي انخفاض الامتصاص المعوي والإفراز الكلوي المعزز من تطور فرط كالسيوم الدم.
ملخص


موارد تفاعلية للمدارس

الرئيسية / الاستتباب - سكر الدم ودرجة الحرارة

الهندسة الوراثية

تتضمن الهندسة الوراثية تغيير الحمض النووي للكائن الحي ، عادة عن طريق حذف الجين أو إدخاله أو تحريره لإنتاج الخصائص المرغوبة.

انزيم التقييد

إنزيمات تنتجها بكتيريا معينة تقطع الحمض النووي في مواقع معينة. تستخدم على نطاق واسع في الهندسة الوراثية.

مرض السكر النوع 1

يتطور عندما لا ينتج الجسم الكمية المناسبة من الأنسولين أو ، في بعض الحالات ، لا ينتج أيًا منها على الإطلاق. يجب معالجته بحقن الأنسولين اليومية. يحتاج الأشخاص المصابون أيضًا إلى إدارة نظامهم الغذائي وتناول الطعام بانتظام والتخطيط لممارسة التمارين الرياضية بعناية لتحقيق التوازن بين احتياجاتهم من الطاقة والطعام وتناول الأنسولين.

داء السكري من النوع 2

ينتج البنكرياس الأنسولين ولكن الخلايا تتوقف عن الاستجابة بشكل صحيح للأنسولين. غالبًا ما يرتبط بالسمنة وعدم ممارسة الرياضة وممارسة المزيد من التمارين وفقدان الوزن وتناول نظام غذائي متوازن بعناية يمكن في كثير من الأحيان التحكم في مرض السكري من النوع 2 أو حتى عكسه.

نظام غذائي متوازن

نظام غذائي يحتوي على الكميات الصحيحة من الكربوهيدرات والبروتينات والدهون والفيتامينات والمعادن والألياف لتزويد خلاياك بالموارد التي تحتاجها.

كروموسوم

يشبه الكروموسوم حزمة من الحمض النووي الملفوف. يمتلك البشر 23 زوجًا من الكروموسومات. هم في نواة كل خلية بشرية.

بكتيريا

كائن وحيد الخلية. لديه جدار خلوي ، غشاء خلوي ، سيتوبلازم. يتم لف الحمض النووي الخاص به بشكل فضفاض في السيتوبلازم ولا توجد نواة مميزة

السكرى

مرض ناتج عن نقص إنتاج البنكرياس للأنسولين أو فقدان استجابة الخلايا للأنسولين مما يؤدي إلى فقدان السيطرة على توازن الجلوكوز في الجسم.

بلازميد

قطعة من مادة وراثية في خلية. عادةً ما تكون خيطًا دائريًا صغيرًا من الحمض النووي ، يكون مستقلاً عن المادة الجينية الرئيسية للكائن الحي.

بدانة

اضطراب ينتج عن تراكم كمية زائدة من الدهون في الجسم. ينتج عندما يتم تخزين الطاقة التي يتم الحصول عليها كطعام في الجسم بدلاً من استخدامها من خلال النشاط

قطعة قصيرة من DNA تكون مسئولة عن وراثة خاصية معينة. يرمز لإنتاج بروتين معين. تحتل الجينات موقعًا ثابتًا ، يسمى الموضع ، على جزيء DNA معين.

حمض النووي الريبي منقوص الأكسجين. هذا هو الجزيء الذي يحتوي على الكود الجيني. يلتف بإحكام داخل الكروموسومات. الحمض النووي هو حلزون مزدوج مصنوع من خيطين متصلين ببعضهما بواسطة أزواج من القواعد.

مرض السكري من النوع 1 والنوع 2

لا يستطيع بعض الأشخاص التحكم في مستوى السكر في الدم ضمن حدود الجسم الطبيعية. هذا يمكن أن يسبب جميع أنواع المشاكل للجسم - لكن لحسن الحظ هناك أدوية يمكن أن تساعد.

مرض السكر النوع 1

يتطور مرض السكري من النوع الأول عندما لا ينتج الجسم الكمية المناسبة من الأنسولين ، أو في بعض الحالات ، لا ينتج أيًا منها على الإطلاق. عادة ما يتطور في وقت مبكر إلى حد ما في مرحلة الطفولة أو المراهقة وهناك حوالي 300000 مصاب في الوقت الحاضر في المملكة المتحدة. يجب علاج هذا النوع من مرض السكري بحقن الأنسولين اليومية. يحتاج الأشخاص المصابون أيضًا إلى إدارة نظامهم الغذائي وتناول الطعام بانتظام والتخطيط لممارسة التمارين الرياضية بعناية لتحقيق التوازن بين احتياجاتهم من الطاقة والطعام وتناول الأنسولين. قبل تطوير الأنسولين كدواء ، كان مرض السكري من النوع الأول قاتلًا في العادة. الآن يمكن إدارتها والتحكم فيها بشكل جيد.

يجب على الأشخاص المصابين بداء السكري من النوع 1 مراقبة مستويات السكر في الدم لديهم وحقن الأنسولين عدة مرات في اليوم.

داء السكري من النوع 2

عادةً ما يتطور داء السكري من النوع 2 لدى كبار السن ، وغالبًا ما تزيد أعمارهم عن 40 عامًا ويعانون من زيادة الوزن. في مرض السكري من النوع 2 ، ينتج البنكرياس الأنسولين ولكن الخلايا تتوقف عن الاستجابة بشكل صحيح للأنسولين. هناك ما يقرب من 3 ملايين شخص يعانون من مرض السكري من النوع 2 في المملكة المتحدة في الوقت الحالي والعدد آخذ في الازدياد. غالبًا ما يرتبط مرض السكري من النوع 2 بالسمنة وقلة ممارسة الرياضة وممارسة المزيد من التمارين وفقدان الوزن وتناول نظام غذائي متوازن بعناية يمكن في كثير من الأحيان التحكم في مرض السكري من النوع 2 أو حتى عكسه. ومع ذلك ، قد يحتاج بعض الأشخاص إلى تناول الأدوية عن طريق الفم وحتى حقن الأنسولين.

مع زيادة عدد الأشخاص الذين يعانون من زيادة الوزن بين السكان ، فإن عدد الشباب نسبيًا الذين يصابون بداء السكري من النوع 2 آخذ في الارتفاع أيضًا.

يمكنك معرفة المزيد عن مرض السكري في مورد موضوع مرض السكري.

تصنع الهندسة الوراثية الأنسولين

في وقت ما ، كان الأنسولين اللازم لمرضى السكر يُستخرج من بنكرياس الخنازير المذبوحة (وأحيانًا الأبقار). اختلفت كمية الأنسولين المتوفرة لعلاج مرضى السكري باختلاف عدد الحيوانات المذبوحة من أجل اللحوم. لم يكن بالضبط نفس الأنسولين البشري أيضًا ، مما تسبب في مشاكل لبعض الناس.

في السنوات الأخيرة ، ارتفع عدد مرضى السكري. ومع ذلك ، استخدم العلماء عملية تسمى الهندسة الوراثية للتأكد من وجود ما يكفي من الأنسولين لكل من يحتاج إليه. الآن يُعالج مرض السكري بأنسولين بشري لا يصنعه الإنسان بل البكتيريا! الأنسولين الذي تنتجه الهندسة الوراثية مطابق للأنسولين البشري وهي ميزة إضافية لهذه العملية.


1.4.14.6: التحكم في التوازن - علم الأحياء

نحن نستخدم كليهما!

التنظيم الحراري

تولد جميع الثدييات الحرارة ولديها طرق للاحتفاظ بها داخل أجسامها. لديهم أيضًا طرق فسيولوجية لموازنة اكتساب الحرارة ، والاحتفاظ بحرارة الجسم وفقدان الحرارة حتى يتمكنوا من الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم. ونتيجة لذلك ، فهي لا تعتمد على امتصاص الحرارة من محيطها ويمكن أن تكون نشطة في أي وقت من النهار أو الليل ، مهما كانت درجة الحرارة الخارجية. تعتمد معظم الحيوانات الأخرى (باستثناء الطيور) على مصادر خارجية للحرارة وغالبًا ما تكون غير نشطة نسبيًا عندما يكون الجو باردًا.

يتم إطلاق الحرارة التي تولدها الثدييات أثناء التنفس . يتم إنتاج الكثير من الحرارة
بواسطة خلايا الكبد التي لديها متطلبات ضخمة للطاقة. يتم امتصاص الحرارة التي ينتجونها عن طريق تدفق الدم عبر الكبد وتوزع في جميع أنحاء الجسم.

في البشر ، يتم التحكم في درجة حرارة الجسم من قبل مركز التنظيم الحراري في الغدة النخامية. يتلقى مدخلات من مجموعتين من المستقبلات الحرارية :

- المستقبلات في منطقة ما تحت المهاد مراقبة درجة حرارة دم لأنه يمر عبر الدماغ ( درجة الحرارة الأساسية ) ، يظل هذا قريبًا جدًا من نقطة التحديد ، وهي 37 & # 176 درجة مئوية في البشر. تتقلب درجة الحرارة هذه قليلاً ، ولكن يتم الاحتفاظ بها ضمن حدود ضيقة جدًا بواسطة منطقة ما تحت المهاد.

- المستقبلات في الجلد (خاصة على جذع ) مراقبة درجة الحرارة الخارجية .

كلتا المجموعتين من المعلومات مطلوبة حتى يتمكن الجسم من إجراء التعديلات المناسبة.

استجابتنا الأولى لمواجهة حالة أكثر سخونة أو برودة هي تطوعي:

- إذا كان الجو حارًا جدًا ، فقد نقرر خلع بعض الملابس أو الانتقال إلى الظل
- إذا كان الجو شديد البرودة ، نرتدي ملابس إضافية أو نشغل التدفئة!

فقط عندما لا تكون هذه الاستجابات كافية ، يتم تحفيز مركز التنظيم الحراري. هذا جزء من الجهاز العصبي اللاإرادي ، لذا فإن الاستجابات المختلفة كلها غير طوعي.

عندما نشعر بالحر الشديد ، فإن مركز فقدان الحرارة في منطقة ما تحت المهاد يتم تحفيزه عندما نشعر بالبرد الشديد ، فهو مركز الحفاظ على الحرارة من الوطاء الذي يتم تحفيزه.

  • تضيق الأوعية - تنقبض عضلات جدران الشرايين التي تمد الدم إلى الشعيرات الدموية القريبة من سطح الجلد. هذا يضيق تجويف الشرايين ويقلل من إمداد الدم إلى الشعيرات الدموية بحيث يتم فقدان حرارة أقل من الدم.
  • يرتجف - الانقباض اللاإرادي لعضلات الهيكل العظمي يولد الحرارة التي يمتصها الدم ويحملها في جميع أنحاء الجسم.
  • رفع شعر الجسم - تنقبض عضلات قاعدة الشعر في الجلد لزيادة عمق الفراء بحيث تحبس الهواء بالقرب من الجلد. الهواء موصل رديء للحرارة وبالتالي فهو عازل جيد. لا يستخدم هذا كثيرًا في البشر ، ولكنه فعال للغاية بالنسبة لمعظم الثدييات.
  • تقليل إفراز العرق - هذا يقلل من فقدان الحرارة عن طريق التبخر من سطح الجلد.
  • زيادة إفراز الأدرينالين - يزيد هذا الهرمون من الغدة الكظرية من معدل إنتاج الحرارة في الكبد.
  • توسع الأوعية - تسترخي عضلات الشرايين في الجلد ، مما يسمح بتدفق المزيد من الدم عبر الشعيرات الدموية بحيث تفقد الحرارة في المناطق المحيطة.
  • خفض شعر الجسم - تسترخي العضلات الملتصقة بالشعر بحيث تستقر مستوية ، مما يقلل من عمق الفراء وطبقة العزل.
  • في ازدياد عرق الإنتاج - تعمل الغدد العرقية على زيادة إنتاج العرق الذي يتبخر على سطح الجلد لذلك تزيل الحرارة من الجسم.

الاستجابات السلوكية

تشمل الاستجابات السلوكية للحيوانات للحرارة الراحة أو الاستلقاء مع انتشار الأطراف لزيادة تعرض سطح الجسم للهواء. نرد بارتداء ملابس فضفاضة ، وتشغيل المراوح أو مكيفات الهواء ، وتناول المشروبات الباردة.

عندما تنخفض درجة حرارة البيئة تدريجياً:

- يفرز الوطاء هرمونًا ينشط الغدة النخامية الأمامية لإفراز هرمون الغدة الدرقية ( TSH ).
- يحفز هرمون TSH الغدة الدرقية على إفراز الهرمون هرمون الغدة الدرقية في الدم.
- يزيد هرمون الغدة الدرقية معدل الأيض مما يزيد انتاج الحرارة خاصة في الكبد.

عندما تبدأ درجات الحرارة في الارتفاع مرة أخرى ، تستجيب منطقة ما تحت المهاد عن طريق تقليل إطلاق هرمون TSH من الغدة النخامية الأمامية بحيث يتم إطلاق كمية أقل من هرمون الغدة الدرقية من الغدة الدرقية.


ال المهاد هو مركز الترحيل الحسي.

يستقبل أحاسيس اللمس والألم والحرارة والبرودة بالإضافة إلى المعلومات من العضلات.

إذا كانت الأحاسيس خفيفة ، ينقل المهاد المعلومات إلى الجزء المناسب من المخ.

ومع ذلك ، إذا كانت الأحاسيس قوية ، فإن المهاد يؤدي إلى رد فعل فوري أكثر بينما ينقل الأحاسيس في نفس الوقت إلى مركز التحكم التماثل الساكن - منطقة ما تحت المهاد.


البيئة الداخلية والتوازن

الجسم محاط بالبيئة الخارجية التي توفر العناصر الغذائية والأكسجين الضروريين للحياة. تستقبل البيئة الخارجية أيضًا النفايات من الجسم. يمتلك الجسم بيئة داخلية يتم الحفاظ عليها بشكل أو بآخر من خلال آليات بيولوجية معينة. يفصل الجلد البيئة الداخلية عن البيئة الخارجية.

البيئة الداخلية أساسها الماء حيث توجد خلايا الجسم. سائل يعرف باسم السائل الخلالي أو سائل الأنسجة يغسل الخلايا. يصل الأكسجين والمغذيات من أنظمة النقل الداخلية إلى الخلايا من خلال السائل الخلالي. تنتقل منتجات النفايات عبر السائل الخلالي إلى أنظمة النقل التي تفرزها خارج الجسم.

يحيط غشاء الخلية بالخلية. يعمل كحاجز وينظم دخول المواد إلى الخلية والخروج منها. غشاء الخلية شبه منفذ ، أي يسمح لأنواع معينة من الجزيئات بالمرور ولكن يمنع البعض الآخر. يمكن للجزيئات الأصغر أن تمر عبر غشاء الخلية بسهولة من الجزيئات الأكبر. تمر بعض الجزيئات بسهولة أكبر من غيرها. بسبب الطبيعة الانتقائية لغشاء الخلية ، يحتوي السائل داخل الخلايا على تركيبة كيميائية مختلفة عن السائل الخلالي.

التوازن

يتم الحفاظ على البيئة الداخلية للجسم ثابتة إلى حد ما وضمن نطاق ضيق من الحدود. وهذا ما يسمى الاستتباب. الاستتباب يعني حرفيا "غير متغير". ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن البيئة الداخلية لا تتغير تمامًا. إنه ديناميكي ولكن يتم الحفاظ عليه ضمن حدود معينة. العديد من الأمراض تنطوي على اضطراب في التوازن.

هناك العديد من العوامل في البيئة الداخلية التي يتم الحفاظ عليها ضمن حدود ضيقة. بعض هذه العوامل تشمل:

  • درجة حرارة
  • تركيز الماء والكهارل
  • درجة الحموضة في سوائل الجسم
  • مستوى السكر في الدم
  • ضغط الدم
  • مستويات الأكسجين في الدم والأنسجة وثاني أكسيد الكربون

هناك أنظمة تحكم في الجسم تكتشف وتستجيب للتغيرات في البيئة الداخلية وتحافظ على التوازن. يتكون أي نظام تحكم من ثلاثة أجزاء:

عدم التوازن الاستتبابي

يحدث عدم التوازن الاستتبابي عندما يكون الجسم غير قادر على تنظيم متغير فسيولوجي ضمن النطاق الطبيعي. إذا لم يتم الحفاظ على التوازن ، ينتج عن حالة غير طبيعية يمكن أن تضر بسلامة الجسم أو قد تكون قاتلة.


ما هو الاستتباب وما هي المبادئ التي يقوم عليها؟

أولاً ، نحتاج إلى التفكير في معنى مصطلح الاستتباب:

يُعرَّف الاستتباب بأنه الحفاظ على بيئة داخلية مستقرة.

- البيئة الداخلية المشار إليها هنا في الكائنات متعددة الخلايا مثلنا هي في الأساس السائل الذي يغمر خلايانا - & gt أي: السائل خارج الخلية لدينا

لماذا نحتاج إلى ضمان بيئة داخلية مستقرة؟

لكي نتمكن من البقاء على قيد الحياة ، نحتاج إلى إبقاء بعض المتغيرات المهمة قريبة من نقطة محددة. هذا أمر حيوي لأننا نعيش في بيئة خارجية لا يمكن التنبؤ بها ومتغيرة للغاية. يمكن أن تشكل هذه التغييرات الخارجية تهديدًا لبقائنا.

المثال الأول: ضع في اعتبارك تأثير تغير درجة الحرارة على وظيفة الإنزيم. تعمل الإنزيمات بشكل أفضل عند درجة حرارة مثالية. إذا كانت درجة الحرارة أعلى من المستوى الأمثل ، فإنها تفسد طبيعتها ، أي تفقد هيكلها والقدرة على تحفيز التفاعلات الكيميائية الأساسية. على سبيل المثال ، ماذا سيحدث إذا كان هناك إنزيم ضروري لإنتاج ATP؟ لن تتمكن الخلية من إنتاج طاقة كافية لتلبية متطلباتها وسيؤدي هذا في النهاية إلى موت الخلية.

مثال 2: يجب التحكم في مستويات الجلوكوز بإحكام لأنها ركيزة لتنفس الخلية. إذا كانت مستويات الجلوكوز منخفضة للغاية كما هو الحال في حالة نقص السكر في الدم ، فلن يتم توصيل الجلوكوز الكافي إلى المخ وبالتالي لا تستطيع خلايا الدماغ تلبية احتياجاتها من الطاقة. هذا يمكن أن يؤدي إلى الارتباك وفقدان الوعي أو حتى الموت. من ناحية أخرى ، في مرض السكري حيث تكون مستويات الجلوكوز في الدم مرتفعة للغاية لفترات طويلة من الزمن ، هناك تلف في الهياكل مثل الأوعية الدموية والأعصاب.

فكيف نحقق التوازن؟

نظرًا لأن الحفاظ على المتغيرات المهمة بالقرب من نقطة محددة أمر حيوي لبقائنا ، فقد طورنا طرقًا لمقاومة الانحرافات في النقطة المحددة.

لدينا أنظمة تحكم تمكننا من القيام بذلك. تشمل مكونات أنظمة التحكم ما يلي:

-الخطوة الأولى: نحتاج إلى اكتشاف الانحراف في نقطة ضبط المتغير (مثل درجة الحرارة). بمعنى آخر ، نحتاج إلى معرفة حدوث تغيير في قيمة المتغير. هذا هو دور مستقبلاتنا التي يتم تنشيطها وترسل إشارة دخل إلى وحدة التحكم.

- الخطوة الثانية: نحتاج إلى معالجة إشارة الإدخال وتحديد ما يتعين علينا القيام به لتصحيح التغيير في نقطة التحديد. مثال على مركز التحكم هو منطقة ما تحت المهاد.

- الخطوة الثالثة: نحتاج إلى إجراء التغييرات التصحيحية لإعادة القيمة المتغيرة إلى SET POINT. هذه هي وظيفة المستجيبين: الهياكل التي تتلقى أوامر من وحدة التحكم.


هرمونات الغدة النخامية الأمامية

تستجيب خلايا الغدة النخامية الأمامية لهرمونات الوطاء عن طريق إفراز هرمونات أخرى تواصل رسالة محددة من منطقة ما تحت المهاد. استجابةً لـ TRH ، تطلق الغدة النخامية الأمامية هرمون تحفيز الغدة الدرقية ، TSH استجابةً لـ GnRH ، فهي تطلق الهرمون اللوتيني ، LH ، وهرمون تحفيز الجريب ، FSH استجابةً لـ GHRH ، وتطلق هرمون النمو استجابةً لـ CRH ، وتطلق هرمون قشر الكظر. ، ACTH. تدخل الهرمونات التي تفرزها الغدة النخامية الأمامية مجرى الدم وتتواصل مع أعضاء الجسم.


شاهد الفيديو: الإتزان الداخلي (شهر فبراير 2023).