ملخص الفصل
16.1 الاستتباب والتنظيم الأسموزي
الاستتباب هو توازن ديناميكي يُحافظ عليه في أنسجة وأعضاء الجسم. وهو ديناميكي لأنه يتكيف باستمرار مع التغيرات التي تواجهها الأنظمة. وهو توازن لأن وظائف الجسم تُحفظ ضمن نطاق طبيعي، مع بعض التقلبات حول نقطة التعيين. الكلى هي الأعضاء الرئيسية للتنظيم الأسموزي في الأنظمة الثديية؛ فهي تعمل على ترشيح الدم والحفاظ على تركيزات الأيونات الذائبة في سوائل الجسم. تتكون داخليًا من ثلاث مناطق مميزة—القشرة والنخاع والحوض. تنشأ الأوعية الدموية التي تنقل الدم من الكلى وإليها من الأبهر والوريد الأجوف السفلي وتتحد معهما على التوالي. النفرون هو الوحدة الوظيفية للكلى، الذي يرشح الدم بنشاط وينتج البول. يغادر البول الكلى عبر الحالب ويُخزن في المثانة البولية. يُطرد البول من الجسم عبر الإحليل.
16.2 الجهاز الهضمي
هناك العديد من الأعضاء التي تعمل معًا لهضم الطعام وامتصاص العناصر الغذائية. الفم هو نقطة الابتلاع والموقع الذي يبدأ فيه التحلل الميكانيكي والكيميائي للطعام. يحتوي اللعاب على إنزيم يسمى الأميليز الذي يكسر الكربوهيدرات. تنتقل البلعة الغذائية عبر المريء بحركات تمعجية إلى المعدة. تتميز المعدة ببيئة حمضية للغاية. يهضم إنزيم البيبسين البروتين في المعدة. يحدث المزيد من الهضم والامتصاص في الأمعاء الدقيقة. تعيد الأمعاء الغليظة امتصاص الماء من الطعام غير المهضوم وتخزن الفضلات حتى التخلص منها.
الكربوهيدرات والبروتينات والدهون هي المكونات الأساسية للطعام. بعض العناصر الغذائية الأساسية ضرورية للوظيفة الخلوية ولكن لا يمكن للجسم الحيواني إنتاجها. وتشمل هذه الفيتامينات والمعادن وبعض الأحماض الدهنية وبعض الأحماض الأمينية. يُخزن تناول الطعام بكميات تزيد عن الحاجة على شكل غلايكوجين في الكبد والخلايا العضلية، وفي النسيج الدهني. يمكن أن يؤدي التخزين الزائد للدهون إلى السمنة ومشاكل صحية خطيرة.
16.3 جهازا الدوران والتنفس
صُممت أجهزة التنفس الحيوانية لتسهيل تبادل الغازات. في الثدييات، يتم تدفئة الهواء وترطيبه في التجويف الأنفي. ثم ينتقل الهواء عبر البلعوم والحنجرة، مروراً بالرغامى، وإلى الرئتين. في الرئتين، يمر الهواء عبر القصبات الهوائية المتفرعة، وصولاً إلى القصيبات الهوائية التنفسية. تتفرع القصيبات الهوائية التنفسية إلى قنوات حويصلية، وأكياس حويصلية، وحويصلات هوائية. نظرًا لوجود العديد من الحويصلات الهوائية والأكياس الحويصلية في الرئة، فإن مساحة السطح لتبادل الغازات كبيرة جدًا.
جهاز الدوران الثديي هو نظام مغلق بدورة دموية مزدوجة تمر عبر الرئتين والجسم. ويتكون من شبكة من الأوعية التي تحتوي على الدم الذي يدور بسبب فروق الضغط التي يولدها القلب.
يحتوي القلب على مضختين تدفعان الدم عبر الدورتين الدمويتين الرئوية والجهازية. يوجد أذين واحد وبطين واحد في الجانب الأيمن وأذين واحد وبطين واحد في الجانب الأيسر. ضخ القلب هو وظيفة خلايا عضلة القلب، وهي خلايا عضلية مميزة مخططة مثل العضلات الهيكلية ولكنها تضخ بشكل إيقاعي ولا إرادي مثل العضلات الملساء. تبدأ إشارة الانقباض في جدار الأذين الأيمن. تتسبب الإشارة الكهروكيميائية في انقباض الأذينين معًا؛ ثم تتسبب الإشارة في انقباض البطينين. يُحمل الدم من القلب عبر الجسم بواسطة شبكة معقدة من الأوعية الدموية؛ الشرايين تأخذ الدم بعيدًا عن القلب، والأوردة تعيد الدم إلى القلب.
16.4 جهاز الغدد الصماء
تسبب الهرمونات تغيرات خلوية عن طريق الارتباط بالمستقبلات الموجودة على الخلايا المستهدفة أو داخلها. يمكن أن يزداد أو ينقص عدد المستقبلات على الخلية المستهدفة استجابةً لنشاط الهرمون.
تُتحكم مستويات الهرمونات بشكل أساسي من خلال التغذية الراجعة السلبية، حيث تمنع المستويات المتزايدة من الهرمون إطلاقه الإضافي.
تقع الغدة النخامية في قاعدة الدماغ. تتلقى الغدة النخامية الأمامية إشارات من الوطاء وتنتج ستة هرمونات. الغدة النخامية الخلفية هي امتداد للدماغ وتطلق الهرمونات (الهرمون المضاد لإدرار البول والأوكسيتوسين) التي ينتجها الوطاء. تقع الغدة الدرقية في الرقبة وتتكون من فصين. تنتج الغدة الدرقية هرموني الثيروكسين وثلاثي يود الثيرونين. تنتج الغدة الدرقية أيضًا الكالسيتونين. تقع الغدد جارات الدرقية على السطح الخلفي للغدة الدرقية وتنتج هرمون الغدة الدرقية.
تقع الغدتان الكظريتان فوق الكلى وتتكونان من قشرة الغدة الكظرية ونخاع الغدة الكظرية. تنتج قشرة الغدة الكظرية الكورتيكوستيرويدات، والجلوكوكورتيكويدات، والمينيرالوكورتيكويدات. نخاع الغدة الكظرية هو الجزء الداخلي من الغدة الكظرية وينتج الإبينفرين والنورإبينفرين.
يقع البنكرياس في البطن بين المعدة والأمعاء الدقيقة. تشكل تجمعات الخلايا الصماء في البنكرياس جزر لانجرهانز، التي تحتوي على خلايا ألفا التي تطلق الغلوكاجون وخلايا بيتا التي تطلق الأنسولين. تمتلك بعض الأعضاء نشاطًا غدديًا كوظيفة ثانوية ولكن لها وظيفة أساسية أخرى. ينتج القلب هرمون الببتيد الأذيني المدر للصوديوم، الذي يعمل على تقليل حجم الدم وضغطه وتركيز Na+. ينتج الجهاز الهضمي هرمونات متنوعة تساعد في الهضم. تنتج الكلى الإريثروبويتين. تنتج الغدة الزعترية هرمونات تساعد في تطوير الجهاز المناعي. تنتج الغدد التناسلية كميات كبيرة من الهرمونات الستيرويدية، بما في ذلك التستوستيرون في الخصيتين والإستروجين والبروجسترون في المبايض. ينتج النسيج الدهني الليبتين، الذي يعزز إشارات الشبع في الدماغ.
16.5 الجهاز العضلي الهيكلي
الهيكل العظمي البشري هو هيكل داخلي يتكون من الهيكل المحوري والهيكل الطرفي. يتكون الهيكل المحوري من عظام الجمجمة، وعظيمات الأذن، والعظم اللامي، والعمود الفقري، والقفص الصدري. تتكون الجمجمة من ثماني عظام قحفية و14 عظمة وجهية. ست عظام تشكل عظيمات الأذن الوسطى، بينما يقع العظم اللامي في الرقبة تحت الفك السفلي. يحتوي العمود الفقري على 26 عظمة ويحيط بالحبل الشوكي ويحميه. يتكون القفص الصدري من عظم القص، والأضلاع، والفقرات الصدرية، والغضاريف الضلعية. يتكون الهيكل الطرفي من الأطراف العلوية والسفلية. يتكون الحزام الصدري من عظمي الترقوة ولوحي الكتف. يحتوي الطرف العلوي على 30 عظمة في الذراع والساعد واليد. يربط الحزام الحوضي الأطراف السفلية بالهيكل المحوري. يشمل الطرف السفلي عظام الفخذ والساق والقدم.
يقسم التصنيف الهيكلي للمفاصل إلى مفاصل ليفية وغضروفية وزليلية. ترتبط عظام المفاصل الليفية معًا بنسيج ضام ليفي. المفاصل الغضروفية هي مفاصل تتصل فيها العظام بالغضاريف. المفاصل الزليلية هي مفاصل تحتوي على مسافة بين العظام المتجاورة. تشمل حركة المفاصل الزليلية الحركات الزاوية والدورانية. تنتج الحركات الزاوية عندما تتغير الزاوية بين عظام المفصل. الحركة الدورانية هي حركة العظم عندما يدور حول محوره الطولي الخاص به.
يحتوي الجسم على ثلاثة أنواع من الأنسجة العضلية: العضلات الهيكلية، وعضلات القلب، والعضلات الملساء. تتكون العضلات من خلايا فردية تسمى الألياف العضلية. تتكون الألياف العضلية من خيوط عضلية دقيقة تتألف من بروتينات الأكتين والميوسين مرتبة في وحدات تسمى القسيمات العضلية. يحدث انقباض العضلة بفعل مشترك لخيوط الميوسين والأكتين التي تنزلق فوق بعضها البعض عندما ترتبط رؤوس الميوسين بخيط الأكتين، وتنثني، وتنفصل، ثم تكرر العملية.
16.6 الجهاز العصبي
يتكون الجهاز العصبي من العصبونات والخلايا الدبقية. العصبونات هي خلايا متخصصة قادرة على إرسال إشارات كهربائية وكيميائية. تحتوي معظم العصبونات على تغصنات، تستقبل هذه الإشارات، ومحاور عصبية ترسل الإشارات إلى عصبونات أو أنسجة أخرى. الخلايا الدبقية هي خلايا غير عصبونية في الجهاز العصبي تدعم نمو العصبونات وإرسال الإشارات. هناك عدة أنواع من الخلايا الدبقية تؤدي وظائف مختلفة.
تمتلك العصبونات جهد راحة عبر أغشيتها، وعندما تُحفز بإشارة قوية بما يكفي من عصبون آخر، قد يحمل جهد الفعل إشارة كهروكيميائية على طول العصبون إلى مشبك عصبي مع عصبون آخر. تحمل النواقل العصبية الإشارات عبر المشابك العصبية لبدء استجابة في عصبون آخر.
يحتوي الجهاز العصبي المركزي للفقاريات على الدماغ والحبل الشوكي، التي تغطيها وتحميها ثلاث سحايا. يحتوي الدماغ على مناطق محددة هيكليًا ووظيفيًا. في الثدييات، تشمل هذه المناطق القشرة (التي يمكن تقسيمها إلى أربعة فصوص وظيفية رئيسية: الجبهي، الصدغي، القذالي، والجداري)، والعقد القاعدية، والمهاد، والوطاء، والجهاز الحوفي، والمخيخ، وجذع الدماغ — على الرغم من أن الهياكل في بعض هذه التسميات تتداخل. بينما قد تكون الوظائف موضعية بشكل أساسي في بنية واحدة في الدماغ، فإن معظم الوظائف المعقدة، مثل اللغة والنوم، تشمل عصبونات في مناطق دماغية متعددة. الحبل الشوكي هو الطريق السريع للمعلومات الذي يربط الدماغ ببقية الجسم من خلال اتصالاته بالأعصاب المحيطية. إنه ينقل المدخلات الحسية والحركية ويتحكم أيضًا في ردود الفعل الحركية.
يحتوي الجهاز العصبي المحيطي على الجهاز العصبي الذاتي والجهاز العصبي الحسي الجسدي. يوفر الجهاز العصبي الذاتي تحكمًا لا إراديًا في الوظائف الحشوية وله قسمان: الجهاز العصبي الودي والجهاز العصبي نظير الودي. يتم تنشيط الجهاز العصبي الودي في المواقف العصيبة لإعداد الحيوان لاستجابة "القتال أو الهروب". يكون الجهاز العصبي نظير الودي نشطًا خلال فترات الراحة. يتكون الجهاز العصبي الحسي الجسدي من الأعصاب القحفية والشوكية التي تنقل المعلومات الحسية من الجلد والعضلات إلى الجهاز العصبي المركزي والأوامر الحركية من الجهاز العصبي المركزي إلى العضلات.