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細胞の構造

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Academic year: 2021

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恒常性①

血液と内分泌系

大阪電気通信大学 6/19/18 教科書 第12章

本日の講義の内容

• 体液の恒常性

• 体液の浸透圧と老廃物の排出

• ホルモンの働き

• 自律神経の働き

• 自立神経とホルモンの協調

体液の恒常性

恒常性(ホメオスタシス)とは

外部環境が変化しても内部環境を常に一定に

保とうとするしくみを恒常性(ホメオスタシ

ス)という。

セキツイ動物の体液

内部環境をつくる体液は、セイキツイ動物の場合、

血液・リンパ液(リンパ)・組織液

の3つである。

【血液】 血管内を流れる液体で血球(有形成分)と血 漿(無形成分)からなる。 【組織液】 血液中の血しょうが毛細血管から組織中 に染み出したもの。細胞との間で養分や老廃物などの 受け渡しをしたあと、大部分は毛細血管にもどって血 漿となる。 【リンパ液】 リンパ球(有形成分)とリンパしょう(無 形成分)からなる。組織液の一部が毛細リンパ管内に 入ってリンパしょうとなる。

血液の組成とはたらき

血液の主な働きは、①物質やガスの運搬、②生体防 御(免疫機能)、③血液凝固、④恒常性の維持(体温・ pH調節)である。 ※次回の講義で説 明します

(2)

赤血球とヘモグロビン

• 赤血球は骨髄でつくられ、寿命は120日。古くなった赤血 球は、肝臓や脾臓で破壊され、ビリルビンという黄色の 物質となって体外に排出される。 • ヘモグロビン(Hb)はセキツイ動物の赤血球に含まれる呼吸 色素の一つで、赤血球の乾燥質量の約94%をしめている。 • ヘモグロビンはヘムという鉄を中心といた色素とグロビ ンとうポリペプチド鎖が4個並んでできている。 • ヘモグロビン1分子あたり、4分子の酸素と結合すること ができ、肺で酸素と結合して酸素ヘモグロビン(HbO₂)と なり、組織で酸素と解離してヘモグロビン(Hb)に戻る。

酸素の結合と運搬

ヘモグロビン (Hb;暗赤色) + O₂ 肺胞(O₂分圧高、CO₂分圧 低) 組織(O₂分圧低、CO₂分圧高) 酸素ヘモグロビン (HbO₂;鮮赤色) • 混合気体中に含まれる単一期待の占める圧力を分圧と いい、単位はmmHg(ミリメートルエイチジー)で示さ れる。 • 人では、肺胞と組織を比べると、酸素分圧は肺胞で高 く、二酸化炭素分圧は組織で高くなっている。 • ヘモグロビンは酸素分圧や二酸化炭素分圧よって、酸 素と結合したり、酸素を放出したりする。

酸素解離曲線

酸素分圧と酸素ヘモグロビンの割合を示したグラフを酸素解離曲 線という。 組織にどれだけの酸素が供給されたかがわかる。 ヘモグロビンは二酸化炭素濃度が高いところで酸素を放出する。 例えば、 肺胞…酸素濃度が100、二酸化炭素濃度が40 組織…酸素濃度が30、二酸化炭素濃度が70 酸素を解離する割合は 96-30 96 ×100=69(%)

体中のどの細胞にも酸素や養分が行きわたり、老

廃物の回収が行われるように発達した器官が

循環

である。循環系は酸素や養分・代謝産物などを

運搬し、内部環境をつねに一定に保つ。

循環系には

血管系

リンパ系

の二つがある。

循環系

肺循環

:心臓→肺→心臓

体循環

:心臓→心臓

ヒトの心臓のつくりと働き

http://www.jll.co.jp/

(3)

セキツイ動物の心臓

https://kotobank.jp/

血管の種類

血管には、動脈、静脈、毛細血管の三種類がある。 静脈弁は血流の逆流 を防ぐとともに、血 流を生じる働きがあ る。

血管系

生物知識の焦点 / 舘野正樹著 / Z会 より 毛細血管をもち、血液が血管内を流れる閉鎖血管系と毛 細血管をもたず、血液が組織を流れる開放血管系がある。 閉鎖血管系の例⇒セキツイ動物、環形動物(ミミズなど) 開放血管系の例⇒節足動物(バッタ・エビなど)、軟体動物(ア サリ・イカなど)

血液凝固のしくみ

血液が血管外に出て自然に固まることを、血液凝固という。 ① 出血すると血小板がこわれて、血液凝 固因子が放出される。 ② 血液凝固因子と血しょう中のCa2+が共 同して、血しょう中のプロトロンビン をトロンビン(タンパク質分解酵素)に 変える。 ③ トロンビンが血しょう中にとけている フィブリノーゲンを分解して水に溶け ないフィブリンに変える。 ④ フィブリンが赤血球や白血球に絡みつ いて血液を凝固する。

体液の浸透圧と老廃物の排出

動物の浸透圧

http://www.edu.city.kyoto.jp/science/index.html

ゾウリムシは

収縮胞

から水を排出して浸

透圧を排出している。

(4)

海産無セキツイ動物の浸透圧

啓林館 編生物I 改訂版>より引用 外洋域に生息する無セキツイ動物 浸透圧を調節する仕組みが未発達。 例:ケアシガニ 河口域に生息する無セキツイ動物 浸透圧調節の仕組みが備わっている。 例:ワタリガニ 川と海を往復する無セキツイ動物 浸透圧の仕組みがよく発達している。 例:モクズガニ

硬骨魚類の浸透圧調節

https://www.suntory.co.jp/ 体液の浸透圧が 外液よりも低張 体液の浸透圧が 外液よりも高張

同じ水槽で鯛(海水魚)

と金魚(淡水魚)を飼育

することができる。

老廃物の排出

養分からエネルギーを取り出すときの呼吸や、生体 内の様々な代謝の結果、いろいろな不要物(老廃物) が生じる。 ヒトの場合、二酸化炭素(CO₂)は肺から排出し、ア ンモニアのような有害な化合物は、肝臓で無害な尿 素に作り変えて腎臓から排出している。

腎臓のつくり

腎臓の働き―尿の生成

血しょう成分のろ過⇒原尿の生成(170L/日) 原尿からの再吸収⇒尿の生成(1.5L/日)=原尿の約1%

(5)

腎臓での再吸収量の計算

イヌリンはすべてボーマン嚢へろ過され、細尿管では 全く再吸収されない。イヌリンを人工的に血しょうに 加え、その濃縮率を調べたところ120であった。いま、 1時間に100mlの尿が排出されたりすると、その間に再 吸収された液体の量は何mlか。 【例題】 原尿量=尿量×イヌリンの濃縮率=100×120=12000(ml) 再吸収量=原尿量-尿量=12000-100=11900(ml)

肝臓のつくり

肝臓の働き

① グリコーゲンの合成と貯蔵

② 尿素の合成(オルニチン回路)

③ 解毒作用

④ 血液の貯蔵と古くなった赤血球の破壊

⑤ 胆汁の合成

⑥ 発熱による体温の維持

オルニチン回路

アミノ酸の分解で生じた

アンモニア(NH3)は、肝臓

オルニチン回路

で尿素

に作り変えられて、腎臓

から排出される。

アンモニアの排出の仕方

ホルモンの働き

(6)

自立神経系 神経を介するため、情報を瞬間的に伝えることが出 来る。 内分泌系 情報物質を血流にのせるため、全身に行きわたるに は20秒程度かかる。しかし、持続的な調節が可能で ある。

ホルモンによる調節の仕組み全般を内分泌系という。

【ホルモンの発見】

1902年、イギリスのベイリスとスターリングは、

十二指腸から血中に分泌され、すい臓にはたらく

ホルモンを発見し、セクレチンとなずけた。

ホルモン

という用語はスターリングによって提唱

され、

『動物体内の特定の腺(内分泌腺)で形成さ

れ、血液中に分泌され、遠く離れた体内の他の器

官に運ばれそこで、微量で特殊な影響を及ぼす物

質』

と定義された。

ホルモンは主に内分泌腺で作られ、血流乗って体中の 諸器官へといき、特定の細胞(標的細胞)にだけ作用する。 消化液 汗 ホルモン

ホルモンの種類

化学成分によって次に3つに大別される。

ステロイドホルモン ステロイド核をもつホルモン 例)鉱質コルチコイ ド・雄性ホルモン・雌性ホルモン ペプチドホルモン ポリペプチドからできれいるホルモン 例)脳下垂 体・膵臓・甲状腺・神経分泌細胞などでつくられる ホルモン その他のホルモン 例)副腎髄質のホルモン・甲状腺のホルモン

ホルモンの働き

① 成長の促進

例:成長ホルモン、チロキシン

② 性周期・出産の調節

例:雄性ホルモン、雌 性ホルモン、子宮筋収縮ホルモン

③ 代謝の調節

例:アドレナリン、グルカゴン、 インスリン

④ 他のホルモン分泌の調節

例:脳下垂体前葉 の各刺激ホルモン

⑤ 血圧・体温の調節

例:アドレナリン、バソ プレシン

(7)

ホルモン分泌の調節

フィードバック調節

生物 知識の焦点 / 舘野正樹著 / Z会 より 最終的に分泌されたホルモンが、その前の視床下部や脳下垂体 に作用することで、ホルモンの分泌量を調節するしくみ。 【「負」のフィードバック調節の例】 チロキシンが増加した場合(→チ ロキシンの分泌を抑制する)甲状 腺から分泌されたチロキシンが血 流にのり、視床下部や脳下垂体前 葉に作用する。

自律神経の働き

自律神経は、大脳の影響を受けない間脳(視床下部)の支 配下にある神経系で、意思とは無関係に自律的に働く。

交感神経と副交感神経

http://blogs.yahoo.co.jp/pnctb565/15321031.html 交感神経⇒ノルアドレナリン 副交感神経⇒アセチルコリン 同一の器官で拮抗的に 働くことが多い。

ノルアドレナリンとアセチルコリンの正反対の

働きを働きを

拮抗作用

という。

(8)

交感神経は、敵と戦ったり緊張したりするときに働き、 副交感神経は、交感神経の反応をやわらげ休息する時に働く。

胃腸薬と自律神経

瞬間下痢止め薬に含まれるロートエキスは、

アセチルコリンの作用を抑える

働きがある。

副交感神経による過剰な刺激を防ぎ、腸の働

きを止めることで、下痢を抑えている。

http://www.lion.co.jp/ja/products/171

自立神経とホルモンの協調

血糖値の調節

血糖値低下 低血糖 間脳 視床下部 血糖値上昇 アドレナリン インスリン 交感神経 副交感神経 副腎髄質 すい臓 (ランゲルハンス島B) 高血糖

体温の調節

主な参考文献

• 新しい教養のための生物学 (裳華房)

• 細胞の分子生物学 第5版 (NEWTON PRESS)

• Essential 細胞生物学 第2版 (南江堂)

(9)

来週の講義(6月26日)は、

『恒常性②-免疫とがん』

について講義します。 ※事前学習として『細胞性免疫』について調べておいて下さい。 • 授業で使用したスライドはホームページにUPしま す。 必要に応じでダウンロードして下さい。 URL: http://www3.kmu.ac.jp/bioinfo/edu_osakadenkitsushin.ht ml 質問は以下アドレスへ Mail:[email protected]

参照

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