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.

Терморегуляція відбувається за принципом зворотного зв’язку (див. мал. 20.2, с. 45). 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 Mg^2-, 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 зростання 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 канальце-вій системі нирок. Альдостерон також активізує реабсорбцію Натрію і виведення Калію нирковими канальцями.

Підтримку сталого вмісту Кальцію забезпечують паратгормон і кальцитонін. Парат-гормон 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.

Інсулін є єдиним гормоном, дія якого спрямована на зниження рівня глюкози в крові. Він стимулює перехід глюкози з плазми крові в клітини, головним чином, м’язів

і жирової тканини. Крім того, інсулін стимулює процеси синтезу глікогену й ліпідів із глюкози, а також процеси гліколізу, у яких глюкоза витрачається.

Інші гормони збільшують вміст глюкози в крові. Глюкагон посилює розпад глікогену в печінці й стимулює синтез глюкози — глю-конеогенез (мал. 25.2). Адреналін стимулює розпад глікогену. Глюкокортикоїди стимулюють глюконеогенез.

Підтримання сталого рівня pH крові

У нормі pН 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 зсунути 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 головною буферною системою є гідрокарбонатна система (H₂CO₃/HCO₃), а у внутрішньоклітинній рідині — фосфатна (H₂PO-/HPO2-).

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, ацети-лювання й кон’югації з тими чи іншими речовинами. Наприклад, аміак, 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.

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.

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.

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?

Це матеріал з підручника Біологія і екологія 11 клас Задорожний (профільний рівень)