الغدد الصم والاتزان

الغُدد الصُّم والاتزان

Endocrine Glands and Homeostasis

- يحتوي جسم الإنسان على غُدد تُسهِم في بعض العمليات الحيوية المهمة.

- وتُصنَّف هذه الغُدد إلى نوعين، هما: الغُدد الإفرازية التي تُطلِق إفرازاتها خارج الجسم عن طريق قنوات، أو تُطلِقها مباشرة إلى الجهاز الهضمي. والغُدد الصُّمُّ التي تُطلِق إفرازاتها مباشرة في الدم.

 

جهاز الغُدد الصُّمِّ Endocrine System

- يتكوَّن هذا الجهاز من مجموعة غُدد تُسمّى الغُدد الصُّمَّ.

- وتُسمّى إفرازات الغُدد الصُّمِّ الهرمونات، وهي نواقل كيميائية تنتقل في الدم، وتُؤثِّر في أعضاء أُخرى بالجسم تُسمّى الأعضاء المستهدفة Target Organs ، انظر الشكل الآتي الذي يوضح بعض الغدد الصم في جسم الإنسان:

 

ابحث في مصادر المعرفة المناسبة عن أصل الاسم الآتي ومعناه: Endocrine Gland.

- تشير كلمة Endocrine في معجم المعاني إلى الإفراز الذاتي وتشير Endocrine gland إلى الغدة التي تصب إفرازاتها مباشرة بدون واسطة قناة.

 

أتحقَّق: أُوضِّح المقصود بكلٍّ من الغُدد الصُّمِّ، والغُدد الإفرازية.

- الغُدد الإفرازية: الغدد التي تُطلِق إفرازاتها خارج الجسم عن طريق قنوات، أو تُطلِقها مباشرة إلى الجهاز الهضمي.

الغُدد الصُّم: الغدد التي تُطلِق إفرازاتها مباشرة في الدم.

 

تصنيف الهرمونات Hormones Classification
تُصنَّف الهرمونات بحسب تركيبها إلى ثلاث مجموعات، هي:

أولا: الهرمونات الستيرويدية Steroid Hormones

- جميع هذه الهرمونات مشتقة من الكولسترول، ومن أمثلتها: هرمون البروجسترون، وهرمون التستوستيرون. - وهي ترتبط بمُستقبِلات داخل الخلايا المستهدفة؛ ما يؤدي إلى تحفيز بناء البروتينات داخل هذه الخلايا، انظر الشكل الآتي الذي يوضح آلية عمل الهرمونات الستيرويدية:

 

ثانيا: الهرمونات المشتقة من الحموض الأمينية Amine Hormones

من أمثلتها: هرمون الإبينفرن، وهرمون النورإبينفرن، وهما يُعرَفان أيضًا بهرموني الأدرينالين، والنورأدرينالين.

 

ثالثا: الهرمونات الببتيدية Peptides Hormones

- من أمثلتها: هرمون الإنسولين، وهرمون الغلوكاجون. - تشترك الهرمونات المشتقة من الحموض الأمينية والهرمونات الببتيدية في آلية العمل؛ إذ توجد مُستقبِلات هذه الهرمونات على الغشاء البلازمي للخلايا المستهدفة. - ويؤدي ارتباط هذه الهرمونات بمُستقبِلاتها إلى تحفيز إنزيماتٍ داخل الخلايا؛ للبدء بمسارات كيميائية حيوية، واستجابة الخلية المستهدفة، أنظر الشكل الآتي:

 

أتحقَّق: أُقارِن بين آلية عمل كلٍّ من الهرمونات الستيرويدية، والهرمونات غير الستيرويدية.

- الهرمونات الستيرويدية ترتبط بمستقبلات داخل الخلايا المستهدفة؛ ما يؤدي إلى تحفيز بناء البروتينات داخل الخلايا .
- الهرمونات غير السترويدية المشتقة من الحموض الأمينية والببتيدية
توجد مستقبلات هذه الهرمونات على الغشاء البلازمي للخلايا المستهدفة. ويؤدي ارتباط هذه الهرمونات بمستقبلاتها إلى تحفيز إنزيمات داخل الخلايا؛ للبدء بمسارات كيميائية حيوية، تعمل على تحقيق الاستجابة المنشودة من الخلية المستهدفة.

أفكّر: لماذا توجد مُستقبِلات خاصة بالهرمونات المشتقة من الحموض الأمينية والهرمونات الببتيدية على سطح الغشاء البلازمي خلافًا لمُستقبِلات الهرمونات الستيرويدية التي تكون داخل الخلية؟

- يتكون الغشاء البلازمي من طبقتين من الدهون المفسفرة، والهرمونات الستيرويدية مشتقة من الكولسترول لذلك تستطيع النفاذ إلى داخل الخلايا وترتبط بمستقبلات داخل الخلايا المستهدفة.
- أما الهرمونات المشتقة من الحموض الأمينية والهرمونات الببتيدية توجد مستقبلاتها على الغشاء البلازمي للخلايا المستهدفة لترتبط بها وتستطيع الانتقال إلى داخل الخلايا المستهدفة.

 

الاتزان الداخلي Homeostasis

- تؤدي أجهزة الجسم وظائفها على نحوٍ أمثل عند بقاء جميع العوامل الفيزيائية والكيميائية داخل الجسم ثابتةً نسبيًّا ضمن المعدَّلات الطبيعية التي تُعَدُّ نقاطًا مرجعية.

- ويُسمّى الثبات النسبي لعوامل بيئة الجسم الداخلية الاتزان الداخلي.

- ومن هذه العوامل: درجة الحرارة، وكمية الماء، والمواد الأُخرى، والرقم الهيدروجيني للدم، وتركيز الغلوكوز في الدم.

أهمية الاتزان الداخلي Importance of Homeostasis

 - قد يتغيَّر أحد عوامل البيئة الداخلية، مثل: درجة الحرارة، وتركيز الغلوكوز في الدم؛ ما يُعَدُّ مُنبِّهًا تستشعره مُستقبِلات حسِّية موجودة في الأعضاء، فيحدث تنسيق بين جهازي التنظيم العصبي والهرموني لإعادة هذا العامل إلى وضعه الطبيعي، وتُسهِم أعضاء الاستجابة في إحداث التغيير المطلوب، مثل: العضلات، والغُدد.

- وقد يلجأ الجسم إلى آلية تُسمّى التغذية الراجعة السلبية Negative Feedback للحفاظ على اتزانه الداخلي، وهي استجابة الجسم للمُنبِّهات التي تُغيِّر من عوامل البيئة الداخلية؛ بإحداث تأثير مضاد لها، للحفاظ على بقاء هذه العوامل ثابتة نسبيًّا ضمن معدَّلاتها الطبيعية، انظر الشكل الآتي:

 

سؤال: مستعينًا بالمُخطَّطا أعلاه، أتتبَّع دور انخفاض التغذية الراجعة السلبية في بقاء عوامل البيئة الداخلية ثابتة نسبيًّا.

- عند ارتفاع عامل ما عن المستويات الطبيعية يستشعر ذلك مركز التحكم المسؤول عن هذا العامل الزيادة فيسبب استجابة لخفض مستوى هذا العامل وإعادته إلى المستويات الطبيعية، وعند استشعار مركز التحكم انخفاض هذا العامل عن مستوياته الطبيعية يسبب استجابة ترفع مستوى العامل لإعادته لمستوياته الطبيعية.

أبحث: يعمل مُنظِّم الحرارة في أجهزة التسخين الكهربائية وفقًا لآلية التغذية الراجعة السلبية. أبحث في مصادر المعرفة المناسبة عن كيفية عمل مُنظِّم الحرارة للاحتفاظ بالمياه ساخنة
عند درجة حرارة مُعيَّنة، ثم أكتب تقريرًا عن ذلك، ثم أقرأه أمام زملائي في الصف.

- يقوم منظم الحرارة بتوصيل التيار إلى ملف التسخين ، فترتفع حرارته ، فتنتقل هذه الحرارة إلى الماء، وعندما تصل درجة حرارته إلى الدرجة المطلوبة يفصل منظم الحرارة التيار عن ملف التسخين تلقائيا. وإذا انخفضت حرارة الماء فإن منظم الحرارة يستشعر ذلك ويقوم بتوصيل التيار لملف التسخين لتعويض ذلك الانخفاض، ثم يفصل التيار بعد ذلك، وهكذا يحتفظ السخان بالمياه الساخنة عند درجة حرارة معينة.

أبحث: يلجأ الجسم أحيانًا إلى استعمال آلية سيطرة تكون فيها الاستجابة بزيادة إفراز عامل مُعيَّن نتيجة الزيادة في مستوى عامل آخر. وتُسمّى هذه الآلية التغذية الراجعة الإيجابية، وتؤدي
دورًا في الحفاظ على اتزان الجسم الداخلي. أبحث في مصادر المعرفة المناسبة عن أمثلة على هذه الآلية في جسم الإنسان.

- تؤدي زيادة إفراز الإستروجين من المبيضين إلى تنبيه الغدة النخامية FSH و LH. وتعمل التغذية الراجعة الإيجابية خلال الولادة؛ حيث أن ضغط رأس الطفل على عنق الرحم يؤدي إلى إفراز هرمون الأكسيتوسين من الغدة النخامية الخلفية. يزيد الأكسيتوسين انقباضات الرحم.

أتحقَّق: أُوضِّح المقصود بكلٍّ من الاتزان الداخلي، والتغذية الراجعة السلبية.

- الاتزان الداخلي: بقاء جميع العوامل الفيزيائية والكيميائية داخل الجسم ثابتةً نسبيا ضمن المعدلات الطبيعية يسمى الثبات النسبي لعوامل بيئة الجسم الداخلية
التغذية الراجعة السلبية: استجابة الجسم للمنبهات التي تغير عوامل البيئة الداخلية؛ بإحداث تأثير مضاد لها ، للحفاظ على بقاء هذه العوامل ثابتة نسبيا ضمن معدلاتها الطبيعية.

 

 

تنظيم درجة حرارة الجسم Thermoregulation

يبلغ معدَّل درجة الحرارة الطبيعية لجسم الإنسان  37.5 ˚C تقريبًا، بغضِّ النظر عن درجة الحرارة في البيئة المحيطة؛ ذلك أنَّ غُدَّة تحت المهاد في الدماغ تتحكَّم في درجة حرارة الجسم. ويُمكِن
تنظيم درجة الحرارة هذه بطرائق عِدَّة، منها التعرُّق، أنظر الشكل الآتي:

أُوضِّح التغيُّرات التي تحدث في الجسم عند انخفاض درجة الحرارة عن معدَّلها الطبيعي.

- انقباض العضلات في قاعدة بصيلات الشعر؛ ما يؤدي إلى انتصابها فتعمل على حجز الهواء فيشكل طبقة عازلة تحتجز الحرارة وتمنع فقدانها، تضيق الأوعية الدموية القريبة من سطح الجلد ؛ ما يؤدي إلى تقليل التعرق والاحتفاظ بالدم الدافئ بشكل أعمق في الجلد.

أفكّر: لماذا يصبح لون بشرتي ورديًّا في يومٍ حارٍّ؟

- بسبب اتساع الأوعية الدموية في الجلد وزيادة تدفق الدم فيها لنقل الحرارة إلى خارج الجسم وتبريده بتبخير العرق على سطح الجلد.

أفكّر: كيف تساعد القشعريرة على تدفئة الجسم عند الشعور بالبرد؟

- تنتج القشعريرة عن انقباضات متتالية للعضلات الصغيرة في قاعدة بصيلات الشعر ما يؤدي إلى انتصاب الشعر وتشكيل طبقة عازلة تمنع فقدان الحرارة.

أتحقَّق: أُوضِّح دور الجلد في تنظيم درجة حرارة الجسم.

- عند ارتفاع درجة الحرارة عن معدلها الطبيعي: يتم تنشيط الغدد العرقية وتوسيع الأوعية الدموية التي تحمل الدم بالقرب من سطح الجلد؛ وانبساط العضلات في قاعدة بصيلات الشعر ما يزيد من سرعة فقدان الحرارة بالتبخر من سطح الجلد مع العرق مما يؤدي إلى تبريد الجلد والجسم.
- عند انخفاض درجة الحرارة عن معدلها الطبيعي: تنقبض العضلات في قاعدة بصيلات الشعر؛ ما يؤدي إلى انتصابها فتعمل على حجز الهواء فيشكل طبقة عازلة تحتجز الحرارة وتمنع فقدانها، تضيق الأوعية الدموية القريبة من سطح الجلد ؛ ما يؤدي إلى تقليل التعرق والاحتفاظ بالدم الدافئ بشكل أعمق في الجلد.

 

نشاط: محاكاة عملية التعرق

المواد والأدوات: أنبوبا اختبار، ماء ساخن درجة حرارته 60°C تقريبًا، منديل ورقي مُبلَّل، منديل ورقي جاف، ميزانا حرارة، ورقة، قلم.
إرشادات السلامة:
الحذر من انسكاب الماء الساخن على الجسم.
خطوات العمل:
1. أضع 20mL من الماء الساخن في كلٍّ من أنبوبي الاختبار، ثم أُرقِّمهما بالرقمين (1) و (2).
2.أُصمِّم نموذجًا:
- ألفُّ الأنبوب رقم (1) بالمنديل الورقي المُبلَّل.
- ألفُّ الأنبوب رقم (2) بالمنديل الورقي الجاف.
- أضع ميزان حرارة في كل أنبوب.
3. أُجرِّب: أقيس درجة الحرارة في الأنبوبين كل أربع دقائق.
4. أُلاحِظ درجة الحرارة في كل أنبوب، ثم أُدوِّن ملاحظاتي في الجدول الآتي:

	الوقت(min)	0	4	8	12	16
درجة الحرارة(C$°$)	الأنبوب رقم(1)
	الأنبوب رقم(2)

التحليل والاستنتاج:
1. أُقارِن بين الأنبوبين من حيث التغيُّر في درجة الحرارة.
2. اشرح: كيف مثَّل النموذج دور التعرُّق في تنظيم درجة حرارة الجسم؟
3. أُفسِّر سبب استخدام الأنبوب الملفوف بالمنديل الجاف.
4. أُمثِّل النتائج برسم بياني.

التحليل والاستنتاج:
1. أقارن بين الأنبوبين من حيث درجة الحرارة .

	الوقت(min)	0	4	8	12	16
درجة الحرارة	الأنبوب رقم(1)	60	57	42	34	31
	الأنبوب رقم(2)	60	58	46	42	39

يمثل الجدول أعلاه إجابات محتملة وتختلف حسب درجة ح ا ررة الجو ونسبة رطوبة الجو ورطوبة المنديل.

2. أشرح: يؤدي التعرُّق إلى تبريد الجلد عندما يتبخَّر الماء عن سطح الجلد. وفي الأنبوب رقم(1) الملفوف بالمنديل المبلل أدى تبخُّر الماء إلى سحب كميةٍ كبيرةٍ من الحرارة مرة من الماء الذي بداخل الأنبوب وفقدان الحرارة .
3. أفسر تم استخدام الأنبوب الملفوف بالمنديل الجاف كتجربة ضابط لعمل مقارنة والتأكد من صحة النتائج.
4. أمثل النتائج برسم بياني.

 

التحكُّم في تركيز الغلوكوز في الدم
Control of Blood Glucose Concentration

- البنكرياس غُدَّة ذات طبيعة مزدوجة؛ فهي تُفرِز إنزيمات هاضمة في الأمعاء، وتُفرِز أيضًا هرموني الأنسولين Insulin والغلوكاجون Glucagon.

- يعمل الإنسولين والغلوكاجون معًا للحفاظ على تركيز الغلوكوز ضمن مستوياته الطبيعية في الدم، ويُنظِّم عملهما آلية التغذية الراجعة السلبية، انظر الشكل الآتي:

أُوضِّح دور الغلوكاجون في بقاء مستوى الغلوكوز في الدم ضمن الحدِّ الطبيعي.

- عند انخفاض تركيز الغلوكوز في الدم عن مستوياته الطبيعية يحفز الغلوكاجون تحلل الغلايكوجين إلى غلوكوز فيرتفع تركيزه في الدم ويعود إلى معدلاته الطبيعية.

أبحث: تحتوي مضخات الإنسولين الذكية على برنامج يتيح تبادل البيانات مع المُستخدِم؛ لحساب كمية الإنسولين التي تَلزمه، وذلك بإدخاله غرامات الكربوهيدرات التي يراد استهلاكها، والأنشطة اليومية التي يمارسها. وبناءً على ذلك، يحسب البرنامج وحدات الإنسولين المطلوبة. أبحث في مصادر المعرفة المناسبة عن المزايا التي تُوفِّرها المضخات الذكية لمَنْ يعانون مشكلات بصرية؛ لتمكينهم من استخدام هذه المضخات، ثم أكتب تقريرًا عنها، ثم أقرأه أمام زملائي في الصف.

- تحتوي المضخات الذكية على أزرار لمس Touch تتيح للأشخاص الذين يعانون من إعاقات بصرية استخدام أزرار خاصة موجودة على المضخة لإعطاء معلومات حول وجباتهم القادمة دون استخدام الشاشة.

أتحقَّق: كيف تعمل غُدَّة البنكرياس على تنظيم مستوى الغلوكوز في الدم؟

- تفرز البنكرياس هرموني الأنسولين والغلوكاجون، وينظم عملهما آلية التغذية الراجعة السلبية؛ بحيث يحفز الغلوكاجون تحلل الغلايكوجين إلى غلوكوز عند انخفاض تركيز الغلوكوز في الدم ، ويعمل الإنسولين عند ارتفاع تركيز الغلوكوز على تحفيز تصنيع الغلايكوجين وعلى انتقال الغلوكوز إلى الخلايا لضمان بقاء الغلوكوز في الدم ضمن مستوياته الطبيعية.