§ 8. Роль гормонов в обмене веществ, росте и развитии организма

Определения и обозначения

Гормон — биологически активное вещество, которое вырабатывается железами внутренней секреции, поступает в кровь и регулирует работу органов и тканей. Иначе говоря, это химический сигнал, помогающий клеткам согласованно выполнять свои задачи. Благодаря гормонам организм может менять скорость процессов в зависимости от своих потребностей.

Железа внутренней секреции — железа, выделяющая гормоны непосредственно во внутреннюю среду организма, прежде всего в кровь. У таких желёз нет выводных протоков, по которым секрет доставлялся бы к поверхности тела или в полость органа. Это позволяет гормонам с кровью направляться к нужным клеткам.

Клетка-мишень — клетка, на которую действует определённый гормон благодаря наличию подходящих рецепторов. Рецепторы можно представить как участки, распознающие конкретный химический сигнал. Это понятие объясняет, почему один гормон влияет лишь на определённые клетки, хотя кровь разносит его по всему телу.

Гормон роста — гормон гипофиза, влияющий на рост организма и развитие тканей. Он передаёт сигнал клеткам, участвующим в росте костей и других тканей. Знание его роли помогает понять, почему нарушения выработки этого гормона особенно заметны в детском возрасте.

Как это устроено

Гормоны образуются в железах внутренней секреции и поступают в кровь, потому что кровеносная система связывает разные части тела и переносит вещества. Достигнув тканей, гормон действует не на каждую клетку подряд: отклик возможен там, где есть рецепторы, способные его распознать. Такая избирательность помогает направлять сигнал к нужным клеткам, не меняя работу всех органов одинаково.

Гормоны регулируют обмен веществ — совокупность процессов, в которых клетки превращают вещества и получают или используют энергию. Они могут менять скорость этих процессов и тем самым влиять на состояние организма. Например, после еды глюкозы в крови становится больше, и поджелудочная железа выделяет инсулин. Он помогает клеткам усваивать глюкозу, поэтому её содержание в крови снижается; глюкагон действует противоположно и способствует повышению уровня глюкозы.

Щитовидная железа вырабатывает тироксин, который влияет на интенсивность обмена веществ и развитие организма. Если гормона недостаточно, процессы обмена могут идти медленнее, что сказывается на росте и самочувствии. Поэтому нормальная работа щитовидной железы нужна для того, чтобы организм получал возможность своевременно развиваться и поддерживать обычную активность. Избыток гормонов также способен нарушать нормальную работу органов.

Гипофиз вырабатывает гормон роста, который стимулирует рост костей и других тканей. В детстве организм активно растёт, поэтому нехватка этого сигнала может замедлить увеличение тела и развитие тканей. Чрезмерная выработка тоже нежелательна: она нарушает нормальный ход роста. Значит, важна не просто выработка гормона, а его подходящее количество в нужное время.

Выработка гормонов регулируется согласованно: железы и организм реагируют на изменения внутреннего состояния. Часто работает принцип обратной связи: изменение показателя влияет на дальнейшее выделение гормона. Например, когда содержание глюкозы повышается, усиление действия инсулина помогает его снизить; при изменении уровня глюкозы меняется и гормональная регуляция. Такая связь не даёт процессу бесконтрольно отклоняться от нужного уровня.

Некоторые гормоны и их действие

Сначала найдите в таблице нужный гормон, затем проследите, где он образуется и на какой процесс влияет. Сопоставление инсулина и глюкагона показывает, что гормоны одной железы могут действовать противоположно. Сведения о тироксине и гормоне роста помогают различать влияние на обмен веществ и на рост тканей.

Разбор задач

Задача 1

После еды содержание глюкозы в крови повысилось. Какой гормон участвует в его снижении и каково его действие? Чтобы ответить, нужно определить, какой гормон связан со снижением глюкозы, а затем объяснить, как он влияет на клетки. Не следует смешивать это действие с повышением уровня глюкозы.

1. Устанавливаем изменение: после еды глюкозы в крови стало больше.
2. Вспоминаем, что инсулин снижает содержание глюкозы, а глюкагон повышает его.
3. Связываем сигнал с действием: инсулин помогает клеткам усваивать глюкозу, поэтому её уровень в крови уменьшается.

Ответ: в снижении содержания глюкозы участвует инсулин. Он способствует усвоению глюкозы клетками и тем самым помогает уменьшить её количество в крови.

Задача 2

У человека наблюдаются признаки недостаточной выработки гормонов щитовидной железы. Объясните, какие процессы организма могут измениться. Для решения сначала определяем гормон, вырабатываемый щитовидной железой, а затем связываем его функцию с возможными последствиями недостатка. Вывод должен касаться процессов, на которые этот гормон влияет, а не приписывать ему действие на все функции организма.

1. Щитовидная железа вырабатывает тироксин.
2. Тироксин влияет на интенсивность обмена веществ, а также на рост и развитие организма.
3. Если его вырабатывается недостаточно, эти процессы могут нарушаться; возможны изменения самочувствия, связанные с изменением обмена веществ.

Ответ: недостаток тироксина может изменить интенсивность обмена веществ и отрицательно сказаться на росте и развитии. По условию нельзя установить точные проявления, но можно определить процессы, связанные с действием этого гормона.

Задача 3

У ребёнка нарушен рост, связанный с недостаточной выработкой гормона роста. Объясните роль этого гормона и почему нарушение его выработки влияет на организм. Проследите путь от железы к результату: источник гормона, перенос сигнала, клетки-мишени и изменение роста тканей. Такая последовательность помогает объяснить причину, а не только назвать гормон.

1. Гормон роста вырабатывается гипофизом и поступает в кровь.
2. Кровь переносит его к клеткам-мишеням, участвующим в росте костей и других тканей.
3. Гормон стимулирует рост этих тканей, поэтому при его недостатке сигнал ослабевает и нормальный рост ребёнка может нарушиться.

Ответ: гормон роста гипофиза стимулирует рост костей и других тканей. При недостаточной выработке клетки получают меньше такого сигнала, из-за чего развитие и рост организма могут идти ненормально.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что гормон действует на все клетки одинаково. Её допускают потому, что кровь разносит гормон по всему организму, но перенос ещё не означает отклик каждой клетки. Проверьте себя вопросом: есть ли у клетки-мишени подходящий рецептор? Без него конкретный гормон не сможет оказать обычное действие.

Ошибка: путать железы внутренней секреции с железами, имеющими выводные протоки. Название «внутренняя» может сбивать с толку, однако оно указывает на поступление гормона во внутреннюю среду организма. Чтобы проверить себя, выясните, куда попадает выделение: прямо в кровь или по протоку к поверхности тела либо в полость органа.

Ошибка: считать, что инсулин и глюкагон действуют одинаково. Оба связаны с регулированием глюкозы и образуются в поджелудочной железе, поэтому их легко смешать. Проверка простая: инсулин снижает содержание глюкозы в крови, а глюкагон повышает. Если в ответе оба гормона выполняют одну функцию, их действие перепутано.

Ошибка: полагать, что избыток гормона всегда усиливает полезный эффект. Это кажется логичным, если помнить только о необходимой роли гормона, но работа организма зависит от подходящего уровня регуляции. И недостаток, и избыток способны нарушить процессы. Проверяйте вывод, спрашивая, соответствует ли изменение количества гормона нормальной работе организма.

Связь с другими темами

Для понимания темы полезно знать основные органы эндокринной системы и помнить, что кровь переносит вещества по организму. Связь с обменом веществ объясняет, почему гормональная регуляция важна при изучении питания, дыхания и процессов в клетке: все они связаны с превращением веществ и использованием энергии. Знания о гормонах понадобятся при изучении нервной и гуморальной регуляции — управления работой организма с помощью сигналов, — а также возрастного развития.

Что запомнить

• Гормоны вырабатываются железами внутренней секреции и переносятся по организму кровью.
• Гормон действует преимущественно на клетки-мишени с подходящими рецепторами.
• Гормоны регулируют обмен веществ, рост и развитие организма.
• Инсулин снижает, а глюкагон повышает содержание глюкозы в крови.
• Тироксин влияет на интенсивность обмена веществ и развитие организма.
• Недостаточная и избыточная выработка гормонов может привести к расстройствам.