Arquidia Mantina

Artigos

Articles

Biologia dla Majorów II

Każdy układ narządów wykonuje specyficzne funkcje dla organizmu i każdy układ narządów jest zazwyczaj badany niezależnie. Jednak układy narządów również współpracują ze sobą, aby pomóc organizmowi utrzymać homeostazę.

Poziomy wody

Na przykład układy krążenia, moczowy i limfatyczny pomagają organizmowi kontrolować równowagę wodną. Układy sercowo-naczyniowy i limfatyczny transportują płyny w całym organizmie i pomagają wyczuć zarówno poziom rozpuszczalników, jak i wody oraz regulują ciśnienie. Jeśli poziom wody jest zbyt wysoki, układ moczowy produkuje bardziej rozcieńczony mocz (mocz o wyższej zawartości wody), aby pomóc wyeliminować nadmiar wody. Jeśli poziom wody staje się zbyt niski, bardziej skoncentrowany mocz jest produkowany tak, że woda jest zachowana.

Temperatura wewnętrzna

Podobnie, układy sercowo-naczyniowy, integumentary (skóra i powiązane struktury), oddechowy i mięśniowy współpracują ze sobą, aby pomóc ciału utrzymać stabilną temperaturę wewnętrzną. Jeśli temperatura ciała wzrasta, naczynia krwionośne w skórze rozszerzają się, umożliwiając przepływ większej ilości krwi w pobliżu powierzchni skóry. Pozwala to na odprowadzanie ciepła przez skórę do otaczającego ją powietrza. Skóra może również wydzielać pot, jeśli ciało staje się zbyt gorące; kiedy pot wyparowuje, pomaga schłodzić ciało. Szybkie oddychanie również może pomóc ciału pozbyć się nadmiaru ciepła. Razem, te reakcje na podwyższoną temperaturę ciała wyjaśniają, dlaczego pocisz się, dyszysz i stajesz się czerwony na twarzy, gdy ciężko ćwiczysz. (Ciężkie oddychanie podczas ćwiczeń jest również jednym ze sposobów, w jaki organizm dostaje więcej tlenu do mięśni i pozbywa się dodatkowego dwutlenku węgla produkowanego przez mięśnie.)

I odwrotnie, jeśli twoje ciało jest zbyt zimne, naczynia krwionośne w skórze kurczą się, a przepływ krwi do kończyn (rąk i nóg) spowalnia. Mięśnie kurczą się i rozluźniają szybko, co wytwarza ciepło, aby utrzymać ciepło. Włosy na skórze podnoszą się, zatrzymując więcej powietrza, które jest dobrym izolatorem, w pobliżu skóry. Te reakcje na obniżoną temperaturę ciała wyjaśniają, dlaczego drżysz, dostajesz „gęsiej skórki” i masz zimne, blade kończyny, kiedy jest ci zimno.

Studium przypadku: Gorączka

Więc co się dzieje, kiedy masz gorączkę? Czy to oznacza, że twoje ciało nie jest w stanie utrzymać swojej homeostazy, w ten sam sposób twój dom będzie zbyt gorący, jeśli twój klimatyzator jest zepsuty?

W skrajnych przypadkach, gorączka może być medycznym stanem zagrożenia; ale gorączka jest adaptacyjną fizjologiczną odpowiedzią naszego ciała na pewne czynniki zakaźne. Pewne substancje chemiczne zwane pirogenami będą wyzwalać twoje podwzgórze, aby przesunąć punkt nastawczy do wyższej wartości. To jest bardziej jak programowanie termostatu w domu do wyższej temperatury, aby zaoszczędzić energię w gorący dzień, kiedy nie zamierzasz być w domu w ciągu dnia. Te pirogeny mogą pochodzić z mikroorganizmów, które cię zarażają, lub mogą być produkowane przez komórki twojego ciała w odpowiedzi na infekcję jakiegoś rodzaju.

Practice Questions

  1. As the level of pyrogens increases in your blood, and the set point resets higher, chemoreceptors now stimulating the hypothalamus are responding to ________ as the variable, rather than thermoreceptors responding to body temperature as the variable.
    1. temperatura
    2. pirogeny
    3. tętno
    4. ciśnienie krwi
    Show Answer

    Opcja b jest poprawna. Wzrost stężenia pirogenów we krwi pobudza receptory, które resetują górną granicę temperatury dla reakcji gorączkowej. Temperatura jest zmienną podczas normalnej regulacji temperatury ciała, ale nie w tym scenariuszu. Krew przenosi substancję chemiczną, która stymuluje reakcję gorączkową, ale tętno nie będzie bezpośrednio stymulować tego receptora. Krew przenosi substancję chemiczną, która stymuluje odpowiedź gorączkową, ale ciśnienie krwi nie będzie bezpośrednio stymulować tego receptora.

  2. Centrum sterowania jest _________.
    1. mięśnie szkieletowe
    2. gruczoły potowe
    3. naczynia krwionośne
    4. podwzgórze
    Show Answer

    Podpowiedź d jest prawidłowa. Podwzgórze jest ośrodkiem kontrolującym zarówno normalną homeostazę temperatury ciała, jak i reakcję gorączkową. Mięśnie szkieletowe, gruczoły potowe i naczynia krwionośne są efektorami.

  3. Ponieważ punkt nastawy został zwiększony, teraz odczuwasz zimno, mimo że masz to, co normalnie byłoby temperaturą ciała w zdrowym zakresie. To powoduje „dreszcze”, które odczuwasz, gdy masz gorączkę. W odpowiedzi na to, podwzgórze będzie pracować nad podniesieniem temperatury ciała. Która reakcja tego dokona?
    1. Podwzgórze będzie stymulować gruczoły potowe i rozszerzające się naczynia krwionośne jako czynniki efektorowe w celu ochłodzenia ciała.
    2. Podwzgórze będzie stymulować mięśnie szkieletowe do drżenia i zwężania naczyń krwionośnych.
    Pokaż odpowiedź

    Opcja b jest prawidłowa. Spowodowałoby to wzrost temperatury ciała. Opcja a obniżyłaby temperaturę ciała.

Pomimo że dowody są jedynie pośrednie, uważa się, że gorączka wzmacnia odpowiedź immunologiczną organizmu. Podwyższona temperatura może w rzeczywistości osłabić replikację infekujących bakterii i wirusów, które są przystosowane do przetrwania najlepiej w normalnym homeostatycznym zakresie temperatury ciała. Może to dać komórkom odpornościowym szansę na zniszczenie mikroorganizmów, zanim zdążą się one szybko namnożyć i rozprzestrzenić w organizmie. Istnieją również pewne pośrednie dowody na to, że podwyższona temperatura ciała nieznacznie modyfikuje kilka reakcji metabolicznych w sposób, który również pozwala układowi odpornościowemu działać bardziej efektywnie.

Praktyczne pytania

  1. Po osiągnięciu nowego, wyższego punktu nastawy, termoreceptory pobudzają _________ jako centrum kontroli.
    1. mięśnie szkieletowe
    2. gruczoły potowe
    3. naczynia krwionośne
    4. podwzgórze
    Pokaż odpowiedź

    Opcja d jest prawidłowa. Podwzgórze jest ośrodkiem kontrolującym zarówno normalną homeostazę temperatury ciała, jak i reakcję gorączkową. Mięśnie, gruczoły potowe i naczynia krwionośne są efektorami; nie pełnią one roli ośrodka kontrolnego.

  2. W odpowiedzi gruczoły potowe i naczynia krwionośne (efektory) są pobudzane do _________.
    1. wydzielania potu w celu odparowania i rozszerzania naczyń w celu zwiększenia utraty ciepła z krwi w pobliżu powierzchni skóry.
    2. drżenia w celu wytworzenia ciepła i zwężania naczyń w celu zachowania ciepła poprzez utrzymywanie krwi z dala od powierzchni skóry.
    Show Answer

    Opcja a jest poprawna. Spowoduje to ochłodzenie ciała. Opcja b spowoduje ogrzanie ciała.

Niestety podczas niektórych infekcji poziom pirogenów wzrasta „falami”. To dostosowuje twój punkt nastawy temperatury w górę i w dół. Kiedy poziomy pirogenów zanurzają się, dostajesz inną część doświadczenia gorączki: „poty” i uczucie zaczerwienienia. Tak długo, jak poziom pirogenów będzie wzrastał i malał, będziesz czuł się, jakbyś huśtał się w przód i w tył.

Pytanie praktyczne

  1. Odkąd poziom pirogenów jest zmniejszony, ponieważ infekcja jest pod kontrolą, ________ (centrum kontroli) zresetuje wyższy punkt nastawczy do normalnego.
    1. dodatkowe receptory
    2. chemoreceptory
    3. podwzgórze
    Show Answer

    Opcja c jest poprawna. Podwzgórze jest nadal centrum sterowania, które reaguje na bodziec z jakiegoś typu receptora. Termoreceptory i chemoreceptory pobudzają ośrodek sterujący w odpowiedzi na zmianę zmiennej, którą monitorują, w tym przypadku temperatury ciała.

Twoje ciało będzie nadal huśtać się tam i z powrotem między normalną górną i dolną granicą temperatury ciała, ale ponieważ jest teraz w twoim „normalnym” zakresie temperatur, prawdopodobnie nawet nie zauważysz, że twoje ciało jest nadal w pracy, utrzymując homoeostazę tej zmiennej.

Pytanie praktyczne

  1. Pacjenci często dostają gorączki po operacji. Które z następujących zjawisk nie byłoby uzasadnioną przyczyną takiej reakcji?
    1. Uraz tkanek spowodowany operacją pobudził komórki ciała do uwalniania pirogenów.
    2. Pomimo środków ostrożności, niektóre bakterie zaraziły pacjenta podczas operacji.
    3. Operacja uszkodziła termoreceptory
    4. Pooperacyjne leki wpłynęły na układ odpornościowy, powodując uwalnianie pirogenów.
    Pokaż odpowiedź

    Opcja c jest prawidłowa. Termoreceptory są rozmieszczone w całym ciele, więc jest mało prawdopodobne, aby operacja mogła bezpośrednio uszkodzić wszystkie receptory. Wszystkie pozostałe opcje mogą być przyczyną gorączki pooperacyjnej.

Homeostaza jonów

Funkcje organizmu, takie jak regulacja bicia serca, skurcz mięśni, aktywacja enzymów i komunikacja komórkowa wymagają ściśle regulowanego poziomu wapnia. Normalnie, otrzymujemy dużo wapnia z naszej diety. Jelito cienkie wchłania wapń z trawionego pokarmu.

Układ dokrewny jest centrum kontroli regulującym homeostazę wapnia we krwi. Gruczoły przytarczyczne i tarczycy zawierają receptory, które reagują na poziom wapnia we krwi. W tym systemie sprzężenia zwrotnego, poziom wapnia we krwi jest zmienną, ponieważ zmienia się w odpowiedzi na środowisko. Zmiany w poziomie wapnia we krwi mają następujące skutki:

  • Gdy poziom wapnia we krwi jest niski, przytarczyce wydzielają hormon przytarczyc. Hormon ten powoduje, że narządy efektorowe (nerki i kości) reagują w celu zwiększenia poziomu wapnia. Nerki zapobiegają wydalaniu wapnia z moczem. Osteoklasty w kościach reabsorbują tkankę kostną i uwalniają wapń.
  • Gdy poziom wapnia we krwi jest wysoki, tarczyca uwalnia kalcytoninę. Kalcytonina powoduje, że nerki wchłaniają mniej wapnia z przesączu, pozwalając na usunięcie nadmiaru wapnia z organizmu w moczu. Kalcytonina hamuje również tworzenie się aktywnej witaminy D w nerkach; bez witaminy D jelito cienkie nie wchłania tyle wapnia z diety. Osteoblasty, stymulowane przez kalcytoninę, wykorzystują wapń z krwi, aby uzupełnić tkankę kostną.

Pytania praktyczne

Na podstawie powyższego opisu homeostazy wapnia spróbuj odpowiedzieć na następujące pytania:

  1. Co jest zmienną?
  2. Co jest receptorem?
  3. Co jest ośrodkiem kontrolnym?
  4. Co to jest efektor?
  1. uryna
  2. układ endokrynny
  3. hormon przytarczyc lub kalcytonina
  4. poziom wapnia
Pokaż podpowiedź

Tutaj znajduje się uzupełniona pętla sprzężenia zwrotnego:

Pokaż Odpowiedzi

  1. Opcja d jest poprawna: zmienną jest wapń. Prawidłowy poziom wapnia jest ważny dla wielu funkcji organizmu.
  2. Opcja b jest poprawna: układ hormonalny jest receptorem. Układ endokrynny reguluje wiele rzeczy.
  3. Opcja b jest poprawna: układ endokrynny jest centrum kontroli. Układ endokrynny może zarówno wyczuwać, jak i modulować poziom wapnia. Hormon przytarczyc i kalcytonina są czynnikami efektorowymi.
  4. Opcja c jest poprawna: hormon przytarczyc i kalcytonina są czynnikami efektorowymi; zmieniają one funkcję nerek i kości w celu utrzymania homeostazy wapnia.

Zaburzenia równowagi wapnia we krwi mogą prowadzić do choroby, a nawet śmierci. Hipokalcemia odnosi się do niskiego poziomu wapnia we krwi. Objawy hipokalcemii obejmują skurcze mięśni i nieprawidłowe funkcjonowanie serca. Hiperkalcemia występuje, gdy poziom wapnia we krwi jest wyższy niż normalnie. Hiperkalcemia może również powodować nieprawidłowe funkcjonowanie serca, jak również osłabienie mięśni i kamienie nerkowe.

Praktyczne pytanie

Jaki problem(y) jest/ są związane z zaburzeniami homeostazy wapnia?

  1. choroba serca
  2. choroba kości
  3. obaj
  4. żaden
Pokaż odpowiedź

Opcja c jest prawidłowa. Serce jest często dotknięte dużymi, krótkotrwałymi zmianami wapnia, a kości są często dotknięte małymi, długotrwałymi zmianami wapnia. Zaburzenia homeostazy wapnia mogą również wpływać na funkcjonowanie mięśni i mogą prowadzić do powstawania kamieni nerkowych.

Zobacz ten film, aby uzyskać kolejną dyskusję na temat homeostazy i układów narządów:

Try It

Contribute!

Masz pomysł na ulepszenie tej zawartości? Chętnie poznamy Twój wkład.

Popraw tę stronęDowiedz się więcej

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.