מערכות תיאום ויסות ובקרה

1. מערכות תיאום ויסות ובקרה חלק ב' – מערכת ההפרשה הפנימית

2. מהו משוב? היזון חוזר, Feedback בא מהמילה: "תשובה" משוב: תגובה על... (פעילות או תוצאות פעילות) משוב בית ספרי: להגיב באופן מיידי ולשפר...

3. וויסות באמצעות משוב איך מתואמים מסלולים הורמונאליים שונים המתקיימים בגוף? איך מתואמים מסלולים אנזימטיים שונים המתקיימים בגוף? המפתח לכך היא יכולתו של הגוף לווסת תהליכים מנוגדים באמצעות מנגנון הנקרא: משוב!

4. גוף האדם (ויצורים אחרים), נמצא בתהליכי גירוי ותגובה לתנאים הסביבתיים כל הזמן. שינויי טמפרטורה, כניסת חומרים לגוף (מזון), שינויים ברמת הפעילות של הגוף...

5. שינויים אלה גוררים אחריהם שינויים פנימיים ובעקבותיהם נדרש תיקון או החזרת המערכת למצב ההתחלתי. מנגנון המשוב הוא זה שמאפשר תיקון סטיות קטנות אלה.

6. למשל: בזמן פעילות גופנית, נדרשת לתאי השריר אספקה מוגברת של אנרגיה. בתאים אלה מוגבר תהליך הנשימה התאית, מתפרק יותר סוכר במיטוכונדריה, ומופקות יותר מולקולות ATP. לאחר סיום הפעילות, בזמן מנוחה, מופעלת סדרה אחרת של תגובות כימיות במהלכן מועבר סוכר עודף אל תאי הכבד ונהפך שם לחומר תשמורת (גליקוגן)

7. משוב שלילי במנגנון משוב שלילי (negative feedback) שינוי התנאים בסביבה הפנימית מעורר "תגובה הפוכה" המחזירה את התנאים לקדמותם. תכליתו היא תיקון סטייה כלשהי ממצב מירבי על ידי החלשת הפעולה והחזרת המצב התקין.

8. משוב שלילי הוא המנגנון העיקרי השומר על הומיאוסטזיס בגוף. במערכת הורמונאלית משוב שלילי פירושו שעליה בריכוזו של הורמון מחוללת סידרת אירועים המעכבים את המשך הפרשתו של ההורמון ואילו ירידה בריכוזו של ההורמון גוררת אירועים המגבירים את הפרשתו. לדוגמה: עליה ברמת הגלוקוז בדם גורמת להפרשת אינסולין המוריד את רמת הגלוקוז בדם. ירידה ברמת הגלוקוז בדם גורמת לעליה ברמת הגלוקגון המביאה לשחרור גלוקוז ולעליית רמתו בדם. וחוזר חלילה. (ראה סכמה בהמשך)

9. שמירה על חום גוף ביצורים הומאותרמיים, שמירה על רמת גלוקוז בדם בתחום יציב, שמירה על משק המים והמלחים בגוף הן דוגמאות לשמירה על הומיאוסטזיס באמצעות משוב שלילי. מהמתואר לעיל אפשר לומר שמשוב שלילי מאפשר שמירה על רמה של חומר או תהליך בתחום מסוים. כל עליה גוררת ירידה, וירידה גוררת עליה. במשוב שלילי לתהליך אין התחלה ואין סוף התהליך הוא "מעגלי"

10. מצב תקין של: ריכוזCO2 ו- pH תקין, קצב נשימה תקין. תיאור פעולת מנגנון תיקון: ריכוז ה CO2 בדם יורד, ה pH עולה חזרה, קצב הנשימה הולך ויורד. שינוי, גורם משפיע: פעילות גופנית מאומצת, עלייה בריכוז הפחמן הדו-חמצני בדם וירידה ב pH בדם. תיאור המצב החדש: הגברת קצב הנשימה, בית החזה עולה ויורד מהר יותר, אוורור מוגבר של הריאות והדם, ריכוז ה CO2 יורד. מחלה: מנגנון התיקון לא יכול לתקן. סטייה מעבר ליכולת התיקון

11. משוב חיובי מנגנון משוב חיובי(positive feedback) מחולל רצף אירועים המגבירים את הסטייה מהתנאים הרגילים. במערכת זו אין הגעה לאיזון. כשהשינוי עובר רמת סף מסוימת מתחיל תהליך המגביר את עצמו. לאחר רמת הגברה מסוימת נכנס לפעולה גורם אחר, המבטל את ההגברה והתנאים שבים לקדמותם, או שהתהליך מסתיים מאחר והחומרים המשתתפים בתהליך נגמרים. משוב חיובי גורם לאי יציבות במערכת. משוב חיובי במערכת הורמונלית פירושו שעליה בריכוזו של ההורמון מחוללת סידרה של אירועים הממריצים ומגבירים את המשך ההפרשה. כפי שקורה בעת לידה עם הפעלת אוקסיטוצין על שרירי הרחם.

12. דוגמה נוספת למשוב חיובי - ממערכת העיכול: תהליך העיכול בקיבה מתחיל עם האכילה, עובר הגברה כל עוד המזון מצוי בקיבה. ככל שאוכלים יותר דופן הקיבה מפרישה יותר חומצות ומיצי עיכול. בתום התהליך, כשהמזון עובר מהקיבה הלאה ואין יותר חלבונים בקיבה, הפרשת החומצות והאנזימים בקיבה נעצרת. דוגמאות נוספות למנגנוני משוב חיוביים: פעולת הפרשת השתן מהשלפוחית (פעילות שעם התחלתה הולכת ומתעצמת עד סוף התהליך) הפרשת צואה; התעטשות; הקאה; גירוי ופעילות מינית. במשוב חיובי לתהליך יש נקודת התחלה ויש נקודת סיום.

13. הקביעה אם מנגנון משוב הוא חיובי או שלילי היא על סמך התגובה: אם התגובה לגירוי מדכאת אותו – המנגנון שלילי. אם התגובה מעודדת את המשך הגירוי הרי המשוב חיובי. לעיתים במסגרת איזון של חומר או פעילות יכולים להיות מעורבים מספר מנגנוני משוב שחלקם שליליים וחלקם חיוביים.

14. שני סוגים של בלוטות פועלים בגוף: א. בלוטות הפרשה חיצונית; החומרים שבלוטות אלה מפרישות מגיעים דרך צינור מוצא לסביבה החיצונית. דוגמאות: תאים בלבלב המפרישים אנזימי עיכול לחלל המעי בלוטות זעה בלוטות רוק בלוטת דמעות בלוטות חלב

15. ב. בלוטות הפרשה פנימית; בלוטות המפרישות את תוצריהן אל הנוזל החוץ-תאי וממנו ישירות לדם. בלוטות טלה בנויות מתאים המתמחים בייצור והפרשה של חומר או קבוצת חומרים ייחודיים לבלוטה. החומרים המופרשים מהבלוטות להפרשה פנימית נקראים הורמונים.

16. תרשימי בלוטות הפרשה הפרשת החומר הנוצר בבלוטה החוצה צינור דם שטח חיצוני של פני העור תאי בלוטה חומר המיוצר בבלוטה בלוטת הפרשה פנימית (אנדוקרינית) בלוטת הפרשה חיצונית (אקסוקרינית)

17. מיקום הבלוטות הורמונאליות בגוף הבסיס להבנת תפקודן של הבלוטות ההורמונאליות בגוף היה השוואה בין תפקודם של אנשים הסובלים מפגיעה בבלוטה לעומת אלה שבהם הבלוטה תקינה. דוגמה: היפותירואידמיה אצל אנשים המתגוררים במקומות הרריים המרוחקים מהים ואינם מקבלים מספיק יוד במזונם. היפותאלמוס היפופיזה בלוטת התריס, תירואיד יותרת הכליה לבלב, פנקראס שחלות אשכים

18. ההורמונים מווסתים תהליכים בתאים ההורמונים מופרשים מהבלוטות בכמויות זעירות (מיליוניות של גרמים) ומשפיעים על תהליכים המתרחשים בגוף. יש הורמונים המשפיעים באותו אופן על כל תאי הגוף (אינסולין לדוגמה) יש הורמונים המשפיעים בצורה אחת על תאים מסוימים ואחרת על תאים אחרים (אדרנלין מרפה שרירים במעי אך גורם להתכווצות שריר הלב)

19. שאלת חשיבה כל ההורמונים מופרשים לדם ועוברים בין כל תאי הגוף. איך אפשר להסביר את העובדה שיש הורמונים המשפיעים רק על תאים מסוימים ולא על אחרים?

20. תשובה הורמון יכול להשפיע על פעילותו של תא רק אם הוא נקשר לקולטן ייחודי על קרום התא. תאים ללא הקולטן המתאים לא יקשרו את ההורמון והוא לא יוכל להשפיע על פעילותם.

21. תא מטרה ועליו קולטן תא בלוטה המפריש הורמון תא שאינו תא מטרה ואין לו קולטן הורמון A וקולטן להורמון A הורמון B וקולטן להורמון B תא מטרה להורמון B תא מטרה להורמונים A ו-B תא מטרה לA

22. הקולטנים להורמונים סטרואידים נמצאים בתוך התא הורמון סטרואידי גרעין קולטן חלבוני תצמיד הורמון-קולטן ציטופלזמה יצירת חלבון חדש קרום התא

23. דוגמאות להורמונים ותאי המטרה שלהם אלדוסטרון מופרש מבלוטת יותרת הכליה ומשפיע על תאי דפנות אבובית הנפרון בכליות. ההורמון אחראי לוויסות הפרשת מלחים בשתן. גְלוּקָגוֹן מופרש מהלבלב ומשפיע על תאי כבד ושריר. ההורמון גורם לתאים לפרק גליקוגן הנמצא בתוכם כחומר תשמורת לגלוקוז. אדרנלין מופרש על ידי בלוטת יותרת הכליה (באמצעות גירוי עצבי). תאי המטרה שלו הם שריר הלב (הגברת תפוקת הלב), שרירי בית החזה (מתכווצים בעוצמה מוגברת), דפנות העורקים (התכווצות, העלאת לחץ הדם), שרירי דפנות המעיים (התרפות).

24. היפותלמוס, היפופיזה ובלוטות הורמונאליות היפותלמוס; מקבל מידע על שינויים המתרחשים בגוף (באמצעות הולכה עצבית). המידע מעובד והוראות נשלחות להיפופיזה בצורת נוירוטרנסמיטרים . היפופיזה (בלוטת יותרת המוח); נחלקת להיפופיזה קדמית והיפופיזה אחורית.

25. קשר בין היפותלמוס, היפופיזה אחורית ובלוטות הורמונאליות: ההיפותלמוס הוא המתווך בין המערכת העצבית להורמונאלית. ההיפותלמוס מקבל מידע עצבי מחיישנים ברחבי הגוף, ושולח מסרי הפעלה לבלוטות הורמונאליות בתגובה לשינויים סביבתיים. ADH הורמון אנטידיורטי מופרש מבלוטת יותרת המוח ופועל ישירות על תאי אבובית הכליה. ההורמון משנה את חדירות קרומי התאים למים וכתוצאה מכך מופרש פחות שתן. היפותלמוס תאי היפותלמוס המפרישים נוירוטרנסמיטרים אקסון היפופיזה אחורית היפופיזה קדמית הורמון ADH אוקסיטוצין תאי מטרה תאי אבובית הכליה בלוטות החלב, שרירי רחם

26. קשר בין היפותלמוס, היפופיזה קדמית ובלוטות הורמונאליות: ההיפופיזה הקדמית מפרישה הורמונים המעוררים את פעילותן של בלוטות אחרות: בלוטת התריס, בלוטת יותרת הכליה, תאים מפרישי הורמונים בשחלות ובאשכים. היפופיזה קדמית מפרישה הורמונים שפועלים ישר על תאי מטרה כמו: בלוטות חלב בשד, תאים נוירוסקרטוריים הורמונים מההיפותלמוס תאי היפופיזה קדמית וההורמונים שהם מייצרים פרולקטין אנדורפינים הורמון גדילה GH בלוטת התריס בלוטת יותרת הכליה אשכים או שחלות תאים רבים בגוף תאי בלוטות חלב בשד קולטני כאב במוח

27. מנגנון משוב שלילי בין היפופיזה לבלוטות מנגנון המשוב השלילי קשור בפיקוח ההיפופיזה (יותרת המוח) על בלוטת המגן ובלוטת יותרת הכליה). מבלוטת יותרת הכליה מופרשים גם הורמונים הקשורים למצבי מאמץ או לחץ (אדרנלין). פעולה זו קשורה ישירות למערכת העצבים ולא להיפופיזה (מדוע???)

28. משוב שלילי בין בלוטת יותרת המוח לבלוטת התריס היפותלמוס היפופיזה ריכוז T3+T4 עולה עיכוב הפרשת TSH TSH הורמון מגרה תריס T3+T4 תאי הגוף בלוטת התריס

29. בלוטת יותרת הכליה כפופה להיפופיזה וגם למוח א. במאמץ מתמשך כשהגוף מתחמם ומזיע, מגיע להיפותלמוס מידע על איבוד מים ומלחים מהדם. מידע זה עובר להיפופיזה. מההיפופיזה מופרש ההורמון ACTHהמגרה את בלוטת יותרת הכליה להפריש את ההורמון אלדוסטרון. הפרשת האלדוסטרון נתונה למנגנון של משוב שלילי. כאשר ריכוז המלחים מתוקן וחוזר לרמתו התקינה, מצומצמת הפרשת ACTH ובהתאמה מצומצמת הפרשת אלדוסטרון.

30. ב. בלוטת יותרת הכליה מפרישה גם את ההורמון אדרנלין שהפרשתו כפופה ישירות לבקרת מערכת העצבים. השפעתו של האדרנלין ניכרת דקות מועטות לאחר שהופרש מבלוטת יותרת הכליה והיא נמשכת גם לאחר שההפרשה נפסקת עד שהאדרנלין כולו מסולק מהדם. תהליך זה עשוי להמשך חצי שעה ויותר.

31. בלוטות ותאים להפרשה פנימית והשפעות ההורמונים העיקריים המופרשים מהן