神経とホルモンによる調節をわかりやすく解説!!入試問題つき【生物基礎】

生物の体内環境

みなさん、こんにちは。

 

今回は生物基礎の中で【神経とホルモンの調節】について述べていきます。

 

自律神経とホルモンがそれぞれに働く場合もありますが、自律神経とホルモンが協調して働くこともあります。

 

特に重要なのは、血糖濃度の調節です。今回は血糖濃度の調節についてお話しします。

 

この記事では、この範囲で受験に出題された問題もついているので、最後まで読んで理解するために演習をしてみましょう。

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血糖とは

 

血液中のグルコース濃度を血糖と言います。

 

血糖は、体にとっての燃料のようなものです。車でいうところのガソリンにあたります。血糖濃度が下がることは危険です。

 

人の場合、血液100ml中に約100mg(約0.1%含まれています。

 

60ml以下になると、痙攣が怒ったり意識を失ってしまったりします。

 

このようなことにならないように、血糖量が一定になるようにホルモンと神経で調節をしています。

血糖濃度が高すぎる時

 

ご飯を食べて糖分を取り入れると、血糖濃度が一時的に上がります。

 

血糖濃度が上昇した血液がすい臓を流れると、ランゲルハンス島からインスリンが分泌されます。

 

そして、インスリンによって血糖値が下がります。

 

また、間脳の視床下部を高血糖の血液が流れると、血糖濃度を調節する中枢からの信号が副交感神経を通じてすい臓に伝わります。

 

すい臓ではインスリンの分泌が促されます。

 

インスリンの働きは、

 

  • 細胞内へのグルコースの取り込みを促進させる
  • 肝臓でのグルコースからグリコーゲンへの合成を促進させる

 

ことです。

 

インスリンの働きの結果、血糖濃度が低下して血糖濃度が調節されます。

血糖濃度が低すぎる時

 

運動をしたり食事をしなかったりすると、血糖濃度が低下します。

 

 

血糖値を上げるホルモンは、グルカゴン・アドレナリン・成長ホルモン・チロキシン・糖質コルチコイドです。

 

血糖値を上げる経路は、二つに分けられます。

 

交換神経を介する経路と、脳下垂体を介する経路です。

 

交換神経を介する経路では、グルカゴンとアドレナリンが分泌されます。

 

脳下垂体を介する経路では、成長ホルモンとチロキシンと糖質コルチコイドが分泌されます。

交換神経を介する経路

 

交換神経を通じて、副腎髄質からアドレナリンが放出されます。

 

アドレナリンは、肝臓や筋肉に作用し、貯蔵されているグリコーゲンをグルコースに変える反応を促進します。

 

一方で交換神経は、すい臓のランゲルハンス島にあるA細胞からグルカゴンを放出させます。

 

また、すい臓は低血糖の血液そのものを感知してグルカゴンを分泌します。

脳下垂体を介する経路

 

脳下垂体は

  • 成長ホルモンの分泌を促進する。
  • 甲状腺刺激ホルモンを分泌して甲状腺からのチロキシン分泌を促進する。
  • 副腎皮質刺激ホルモンを分泌して副腎皮質からの糖質コルチコイド分泌を促進する。

という働きをします。

 

成長ホルモンとチロキシンは、グリコーゲンを分解してグルコースにする反応を促進して血糖濃度を上げます。

 

糖質コルチコイドはタンパク質をグルコースに変える反応を促進し、血糖濃度を上げます。

 

図でまとめると

 

となります。

 

血糖値を下げるホルモンは何故少ないのか

 

血糖値を上げるホルモンはたくさんあるのに対して、血糖値を下げるホルモンはインスリンだけなのは何故でしょうか。

 

野生の状態では、食べ物が常にあるわけではないので血糖値が下がることの方が多かったのです。

 

低血糖の状態でも動けるように、血糖値を上げるためのシステムは複雑でたくさんのホルモンを出します。

 

生き延びるために血糖値を上げる必要がありました。

 

野生では、血糖値が上がる状況が少なかったので、血糖値を上げる仕組みは単純なもので足りたのです。

 

入試問題にチャレンジ

愛知教育大からの出題です。

問1の解説

高血糖の時、ランゲルハンス島のB細胞でインスリンの分泌が促されます。

また間脳視床下部でもホルモンの調節が行われます。

 

一連の流れは

 

高血糖 → 視床下部で感知 → 副交感神経 → すい臓のランゲルハンス島 → インスリン分泌 → 血糖値の低下

 

となります。

 

低血糖の時はすい臓のランゲルハンス島A細胞でグルカゴンが放出されます。

 

視床下部では

低血糖 → 視床下部で感知 → 交換神経 → 副腎髄質 →アドレナリン分泌 → 血糖値の上昇

 

という一連の流れで、血糖値を調節します。

 

②人の場合、血液100ml中にグルコースは約100mg(約0.1%)含まれています。

 

 

イ   髄質   ロ 皮質

 

問3の解説

 

副腎髄質でアドレナリンが、副腎皮質で糖質コルチコイドが分泌されます。

 

細胞内へのグルコースの取り込み、及び肝臓でのグリコーゲンの合成を促進する。
(解説)ポイントは、糖の取り込みとグリコーゲン合成について書くことです。

 

低血糖を感知したランゲルハンス島A細胞から分泌されたグルカゴンにより、肝臓でのグリコーゲン合成を促進する。
(解説)問題文ではすい臓に作用した場合を問われているので、グルカゴンについて書きます。

 

視床下部の神経分泌細胞から分泌される放出ホルモンあるいは抑制ホルモンによって、脳下垂体前葉からのホルモン分泌を促進あるいは抑制している。
(解説)間脳視床下部には神経分泌細胞があります。神経分泌細胞は神経伝達物質を分泌します。
神経伝達物質で脳下垂体前葉の働きを調整します。

 

肝臓でのグリコーゲンからグルコースへの分解を促進する。
(解説)肝臓に蓄えられていたグリコーゲンからグルコースを作り、血糖値を上げます。

まとめ

いかがだったでしょうか?

 

理解できなかったところは繰り返し問題を解きながら理解していきましょう。

 

おすすめの参考書として「田部の生物基礎をはじめからていねいに (東進ブックス 名人の授業)」があります。より深く理解したい人はぜひどうぞ

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