この 章 で 学ぶ こと
生物 が 持 つ 5 つ の 共通特徴 (第 1 章) の 1 つ が 恒常性 で し た。 第 5 章 で は、 動物 が ど の よう に 体 の 内部 を 一定 に 保 つ の か を 詳 し く 見 て い き ます。
- 恒常性 (ホメオスタシス) の 意味 を 説明 で きる
- 体液 (血液・組織液・リンパ液) の 区分 と は た ら き を 言 え る
- 赤血球・白血球・血小板・血しょう の 役割 を 理解 す る
- 自律神経 (交感神経・副交感神経) の 拮抗作用 を 説明 で きる
- ホルモン が 内分泌系 で ど の よう に 働 く か を 言 え る
- 体温・血糖値・血液浸透圧 の 調節 し く み を 説明 で きる
ポイント: 恒常性 は 「外 が 変 わ っ て も 中 を 一定 に」 す る しく み。 ヒト の 体温 が 真夏 で も 真冬 で も 36-37 ℃ に 保 た れ る の が 代表例 で す。 こ の 制御 を 担 う の が 自律神経 と ホルモン の 2 大 シ ス テ ム で す。
**[[ヒト]]** の **[[心臓|しんぞう]]** (前面)。 4 つ の 部屋 (右心房・右心室・左心房・左心室) が あ り、 [[全身|ぜんしん]] へ 血液 を 送 る [[ポンプ]]。 安静時 1 分間 に 約 5 L の 血液 を 送 り 出 す。
**[[腎臓|じんぞう]]** ([[ヒト]]) の 解剖図。 [[皮質|ひしつ]]・[[髄質|ずいしつ]]・[[腎盂|じんう]] か ら な る。 内部 に は 約 100 万個 の **[[ネフロン]]** ([[糸球体|いときゅうたい]] + [[尿細管|にょうさいかん]]) が あ り、 血液 か ら **[[尿|にょう]]** を 作 り、 [[体液|たいえき]] の 量 と 塩分濃度 を 調節 す る。
1. 恒常性 と 体液
恒常性 (ホメオスタシス)
恒常性 (ホメオスタシス、 homeostasis) と は、 生物 が 体内 の 状態 (温度・pH・浸透圧・血糖値等) を 一定 の 範囲 に 保 つ 性質。 1932 年 に キャノン (米) が 命名。
ヒト の 体 で 維持 さ れ て い る 主 な 値:
| 項目 | 正常範囲 |
|---|
| 体温 (深部) | 36.5 〜 37.0 ℃ |
| 血液pH | 7.35 〜 7.45 (弱 アルカリ 性) |
| [[血糖値 | けっとうち]] (空腹時) |
| [[血液浸透圧 | けつえきしんとうあつ]] |
体液 の 3 区分
体内 を 流 れ る 液体 を 体液 と 呼 び、 ヒト で は 体重 の 約 60 % を 占 め ます。
| 種類 | 場所 | は た ら き |
|---|
| [[血液 | けつえき]] | [[血管 |
| [[組織液 | そしきえき]] | 細胞 と 細胞 の 隙間 |
| [[リンパ液 | りんぱえき]] | リンパ 管 の 中 |
血液 が 毛細血管 か ら し み 出 し て 組織液 に な り、 一部 が リンパ 管 で 集 め ら れ て リンパ 液 と し て 静脈 へ 戻 り ます。
2. 血液 の 成分
血液 は 全体 の 約 45 % が 血球 (細胞)、 55 % が 血しょう (液体) か ら な り ます。
血液 の 成分表
| 成分 | 大 き さ | 数 (μL あ た り) | 寿命 | は た ら き |
|---|
| [[赤血球 | せっけっきゅう]] | 約 7 μm | 男約 500 万・女約 450 万 | 約 120 日 |
| [[白血球 | はっけっきゅう]] | 6〜30 μm | 4,000〜9,000 | 数日〜数年 |
| [[血小板 | けっしょうばん]] | 2〜4 μm | 15〜35 万 | 約 10 日 |
| [[血しょう | けっしょう]] | — | (液体) | — |
赤血球 と 酸素運搬
赤血球 は 核 を 持 た ない 円盤状 の 細胞 で、 中 に ヘモグロビン (Hb) を 多量 に 含 み ます。
- ヘモグロビン は 鉄 (Fe) を 含 む 赤 い 色素
- 酸素 が 多 い と こ ろ (肺) で HbO₂ (酸素 ヘモグロビン) に な り、 酸素 が 少 な い と こ ろ (組織) で 酸素 を 放 す
- こ の 酸素解離曲線 が S 字形 に な る の は 適応的
白血球 の 種類
| 種類 | 主 な は た ら き |
|---|
| [[好中球 | こうちゅうだま]] |
| マクロファージ | 大型 の 食作用 + 抗原提示 |
| [[リンパ球 | リンパだま]] (B 細胞・T 細胞) |
血液凝固
血管 が 切 れ る と:
- 血小板 が 集 ま っ て 傷口 を ふ さ ぐ
- フィブリン (繊維状 の タンパク質) が 編 ま れ、 血球 を 絡 め て 血ぺい (血餅、 け っ ぺ い) を 作 る
- 出血 が 止 ま る (止血)
大事: 血液凝固 に は カルシウム イオン (Ca²⁺) と ビタミン K が 必要。 ビタミン K 不足 や 抗凝固薬 の 過剰摂取 で 出血 が 止 ま ら な く な る。
3. 自律神経 — 速い 制御系
恒常性 を 制御 す る 2 大 シ ス テ ム の 1 つ が 自律神経 (オートノミック)。 自分 の 意志 と 関係 な く 内臓 や 血管 を 調節。 交感神経 と 副交感神経 が 拮抗的 に 働 き ます。
交感神経 と 副交感神経 の 比較
| 器官 | 交感神経 (闘争・逃走) | 副交感神経 (休息・消化) |
|---|---|---|
| 心臓 | 拍動 促進 (速 く) | 拍動 抑制 (遅 く) |
| 気管支 | 拡張 | 収縮 |
| 瞳孔 | 散大 (開 く) | 縮小 (閉 じ る) |
| 唾液 | 少量・粘 い | 大量・サラサラ |
| 胃腸 の 動 き | 抑制 | 促進 |
| 末端血管 | 収縮 (顔面蒼白) | 拡張 |
| 発汗 | 促進 | (関与少) |
大事: 「緊張 す る と 心臓 が ド キ ド キ し て 口 が 渇 く」 = 交感神経優位。 「ご 飯 を 食 べ た 後 に 眠 く な る」 = 副交感神経優位。 こ の 切 り 替 え を 担 う の が 脳 の 視床下部。
神経系 の 階層
| 階層 | 内容 |
|---|
| [[中枢神経 | ちゅうすうしんけい]] |
| [[末梢神経 | まっしょうしんけい]] |
4. ホルモン — ゆっくり と 持続 する 制御系
ホルモン は 内分泌腺 か ら 血液 に 直接 分泌 さ れ、 全身 を 巡 り 特定 の 標的細胞 に 作用 す る 物質。 神経 よ り 遅 い が 持続的 に 働 き ます。
主な 内分泌腺 と ホルモン
| 内分泌腺 | ホルモン | は た ら き |
|---|
| [[視床下部 | ししょうかぶ]] | 各種[[放出ホルモン |
| [[脳下垂体 | のうかすいたい]]前葉 | [[成長ホルモン |
| [[脳下垂体 | のうかすいたい]]後葉 | バソプレシン (ADH) |
| [[甲状腺 | こうじょうせん]] | チロキシン |
| [[副甲状腺 | ふくこうじょうせん]] | パラトルモン |
| [[副腎 | ふくじん]]髄質 | アドレナリン |
| [[副腎 | ふくじん]]皮質 | [[糖質コルチコイド |
| [[膵臓 | すいぞう]][[ランゲルハンス島 | ランゲルハンスとう]] B 細胞 |
| 同 A 細胞 | グルカゴン | 血糖値 を 上 げ る |
| 卵巣 | エストロゲン・プロゲステロン | 第二次性徴・月経周期 |
| 精巣 | テストステロン | 第二次性徴 |
フィードバック 制御
ホルモン の 量 は 負のフィードバック で 自動調節。 例: 甲状腺系
- 視床下部 が TRH 分泌 → 下垂体 が TSH 分泌 → 甲状腺 が チロキシン 分泌
- 血中 チロキシン が 増 え る と、 視床下部 と 下垂体 を 抑 え る
- 結果、 一定値 に 保 た れ る
5. 体温 と 血糖値 の 調節
体温 の 調節
ヒト は 恒温動物。 暑 い・寒 い に 応 じ て 自律神経 と ホルモン が 体温 を 一定 に 保 ち ます。
寒い と き (体温 ↓):
- 視床下部 が 検知
- 交感神経 → 皮膚血管収縮 (放熱 ↓)、 立毛筋収縮 (鳥肌)、 ふ る え (熱産生 ↑)
- ホルモン → アドレナリン・チロキシン → 代謝 ↑ → 熱産生 ↑
暑い と き (体温 ↑):
- 副交感神経 → 皮膚血管拡張 (放熱 ↑)
- 交感神経 → 発汗 → 蒸発 で 冷却
血糖値 の 調節
血糖値 は 食後 に 上 が り、 空腹時 に 下 が り ま す が、 通常 70-110 mg/dL に 保 た れ ます。
血糖値 ↑ (高血糖) → 下 げ る:
- 膵臓 B 細胞 が インスリン 分泌
- 全身 の 細胞 が グルコース を 取 り 込 む、 肝臓 で グリコーゲン に 貯蔵
- 結果、 血糖値 ↓
血糖値 ↓ (低血糖) → 上 げ る:
- 膵臓 A 細胞 が グルカゴン 分泌
- 副腎髄質 が アドレナリン 分泌
- 副腎皮質 が 糖質コルチコイド 分泌
- 肝臓 の グリコーゲン → グルコース に 分解、 血中 へ
- 結果、 血糖値 ↑
大事: 血糖値 を 下 げ る ホルモン は インスリン 1 種類 だ け。 上 げ る ホルモン は 複数。 こ れ は 「飢餓 が 命取 り」 と い う 進化的背景 を 反映 し て い ま す。 糖尿病 (インスリン が 効 か ない・出 ない 病気) は こ の バランス が 崩 れ る 病気 で す。
病気 と の 関連
| 病気 | 原因 |
|---|
| [[糖尿病 | とうにょうびょう]] (1 型) |
| [[糖尿病 | とうにょうびょう]] (2 型) |
| [[バセドウ病 | バセドウびょう]] |
| [[くる病 | くるやまい]] |
6. 血液浸透圧 と 腎臓
血液浸透圧 (主 に ナトリウム と 水 の バランス) も 一定 に 保 た れ ま す。 鍵 を 握 る の が 腎臓 と バソプレシン (ADH)。
体 が 脱水状態 の とき (浸透圧 ↑)
- 視床下部 が 高浸透圧 を 検知
- バソプレシン (抗利尿 ホルモン、 ADH) を 後葉 か ら 分泌
- 腎臓 の 集合管 で 水 の 再吸収 が 増 え る
- 尿量 が 減 り、 体内 の 水 が 保 た れ る
体 が 水分過剰 の とき (浸透圧 ↓)
- ADH 分泌 が 抑 え ら れ る
- 腎臓 で 水 の 再吸収 が 減 る
- 尿量 が 増 え る
大事: お 酒 を 飲 ん だ 後 に トイレ が 近 く な る の は、 アルコール が ADH を 抑制 す る か ら。 こ の た め 飲酒後 は 脱水 に 注意 が 必要。
7. ふりかえり
- [ ]恒常性 (ホメオスタシス) と は 「外 が 変 わ っ て も 中 を 一定」 と 説明 で きる
- [ ]体液 の 3 区分 (血液・組織液・リンパ液) を 言 え る
- [ ]赤血球・白血球・血小板・血しょう の 役割 を 言 え る
- [ ]交感神経 と 副交感神経 が 拮抗的 に 働 く こ と を 説明 で きる
- [ ]ホルモン が 内分泌腺 か ら 血液 へ 分泌 さ れ る こ と を 知 る
- [ ]血糖値 を 下 げ る の は インスリン、 上 げ る の は グルカゴン等 と 言 え る
- [ ]負のフィードバック で ホルモン 量 が 自動調節 さ れ る と 知 る
この 章 の 安全配慮
- 血液 を 扱 う 実験 (例: 血液型判定) は 使 い 捨 て の 採血用 ランセット を 使 い、 使 い 回 し は 絶対 に し ない (感染防止)
- 採血廃棄物 は 感染性廃棄物容器 に 入 れ、 流 し に 流 さ ない
- ホルモン の 過剰摂取 (サプリ・ドーピング 等) は 内分泌系 の バランス を 崩 し 危険
- 自律神経 の 不調 (動悸・め ま い 等) を 感 じ た ら 早 め に 休息 す る
次 の 章: 第 6 章 で は、 体 を 守 る も う 1 つ の シ ス テ ム = 免疫 を 学 び ます。 白血球 が ど の よう に 病原体 を 見分 け、 抗体 を 作 り、 記憶 す る か を 詳 し く 見 て い き ま しょ う。