체온 조절 : 생리학, 메커니즘, 유형 및 변경 - 생물학

체온은 열 손실 및 이득 조절, 생물 체온을 조절 있도록하는 과정이다. 동물계에는 생리적 및 윤리적 온도 조절 메커니즘이 다릅니다.

매개 변수는 신체의 항상성에 중요하고 효소 및 기타 단백질의 기능, 막의 유동성, 이온 흐름 등에 영향을 미치기 때문에 신체의 온도 조절은 모든 생명체의 기본 활동입니다. .

포유류는 동종 및 흡열 성입니다. 출처 : Alan Wilson

가장 간단한 형태로 체온 조절 네트워크는 피부, 내장, 뇌 등에 위치한 체온 수용체의 입력을 통합하는 회로를 통해 활성화됩니다.

이러한 뜨겁거나 차가운 자극의 주요 메커니즘에는 피부 혈관 수축, 혈관 확장, 열 생성 (열 생성) 및 발한이 포함됩니다. 다른 메커니즘에는 열 손실을 촉진하거나 줄이는 행동이 포함됩니다.

기본 : 열과 온도

동물의 체온 조절에 대해 이야기하려면 학생들 사이에서 종종 혼동되는 용어의 정확한 정의를 알아야합니다.

열과 온도의 차이를 이해하는 것은 동물의 열 조절을 이해하는 데 필수적입니다. 차이를 설명하기 위해 무생물을 사용할 것입니다. 하나는 다른 것보다 10 배 더 큰 두 개의 금속 입방체를 생각해 봅시다.

이 큐브 각각은 25 ° C의 방에 있습니다. 각 블록의 온도를 측정하면 하나는 크고 다른 하나는 작지만 둘 다 25 ° C가됩니다.

이제 각 블록의 열량을 측정하면 두 블록의 결과가 달라집니다. 이 작업을 수행하려면 절대 온도가 0 인 방으로 블록을 이동하고 방출되는 열의 양을 정량화해야합니다. 이 경우 열 함량은 가장 큰 금속 입방체에서 10 배 더 높습니다.

온도

이전 예 덕분에 온도가 각 블록의 물질 양에 관계없이 동일하고 독립적이라는 결론을 내릴 수 있습니다. 온도는 분자 이동의 속도 또는 강도로 측정됩니다.

생물학적 문헌에서 저자가“체온”을 언급 할 때 그들은 신체의 중앙 및 주변 영역의 온도를 언급합니다. 중앙 영역의 온도는 신체의 "깊은"조직 (뇌, 심장 및 간)의 온도를 반영합니다.

말초 부위의 온도는 혈액이 피부로 전달되는 것에 의해 영향을 받고 손과 발의 피부에서 측정됩니다.

뜨거운

대조적으로-그리고 블록의 예로 돌아가서-열은 불활성 체에서 다르며 물질의 양에 정비례합니다. 그것은 에너지의 한 형태이며 해당 물질의 원자와 분자의 수에 따라 달라집니다.

유형 : 동물 간의 열 관계

동물 생리학에서는 유기체 간의 열적 관계를 설명하는 데 사용되는 여러 용어와 범주가 있습니다. 이러한 각 동물 그룹은 신체 온도를 적절한 범위로 유지하는 데 도움이되는 생리 학적, 해부학 적 또는 해부학 적 특수 적응을 가지고 있습니다.

일상 생활에서 우리는 흡열 및 동종 동물을 "온혈"이라고 부릅니다. 그리고 발열 및 ectothermic 동물을 "냉혈"이라고 부릅니다.

흡열 및 외열

첫 번째 용어는 흡열로, 동물이 열의 대사 생성을 매개하여 몸을 따뜻하게 할 때 사용됩니다. 반대 개념은 동물의 온도가 주변 환경에 의해 결정되는 ectothermy입니다.

일부 동물은 열을 생성하지만 열을 유지하기에 충분히 빠르지 않기 때문에 흡열 성이 없습니다.

Poikilothermic 및 homeothermic

그들을 분류하는 또 다른 방법은 동물의 체온 조절에 따른 것입니다. poikilotherm이라는 용어는 체온이 다양한 동물을 가리키는 데 사용됩니다. 이 경우 체온은 더운 환경에서는 높고 추운 환경에서는 낮습니다.

poikilothermic 동물은 행동을 통해 온도를 스스로 조절할 수 있습니다. 즉, 일사량이 높은 지역에 위치하여 온도를 높이거나 방사선으로부터 숨겨 온도를 낮추는 것입니다.

poikilotherm 및 ectotherm이라는 용어는 기본적으로 동일한 현상을 나타냅니다. 그러나 poikilotherm은 체온의 변동성을 강조하고 ectotherm은 체온을 결정하는 데있어 환경 온도의 중요성을 나타냅니다.

poikilotherm의 반대 용어는 homeothermic입니다. 생리적 수단에 의한 체온 조절-행동의 표시 덕분입니다. 대부분의 흡열 동물은 온도를 조절할 수 있습니다.

예

물고기

물고기는 ectothermic 및 poikilothermic 동물의 완벽한 예입니다. 수영하는 척추 동물의 경우 조직은 대사 경로를 통해 열을 생성하지 않으며, 또한 물고기의 온도는 수영하는 수역의 온도에 의해 결정됩니다.

파충류

파충류는 온도를 (윤리적으로) 조절할 수있는 매우 뚜렷한 행동을 보입니다. 이 동물들은 온도를 높이기 위해 뜨거운 돌 위에 앉는 것과 같은 따뜻한 지역을 찾습니다. 그렇지 않으면 그것을 줄이고 자하는 곳에서 방사선으로부터 숨을 것입니다.

새와 포유류

포유류와 새는 흡열 및 동종 동물의 예입니다. 그들은 대사 적으로 체온을 생성하고 생리 학적으로 조절합니다. 일부 곤충도 이러한 생리적 패턴을 나타냅니다.

그들의 온도를 조절하는 능력은이 두 동물 계통이 그들의 세포와 기관에서 열 평형을 확립 할 수 있기 때문에 그들의 poikilothermic 대응 물보다 이점을 주었다. 이로 인해 영양, 신진 대사 및 배설 과정이 더욱 강력하고 효율적으로 이루어졌습니다.

예를 들어 인간은 33.2 ~ 38.2 ° C의 상당히 좁은 범위 내에서 37 ° C로 온도를 유지합니다. 이 매개 변수의 유지는 종의 생존에 전적으로 중요하며 신체의 일련의 생리적 과정을 매개합니다.

흡열 및 외열의 공간적 및 시간적 교대

이 네 가지 범주의 구분은 공간적으로 또는 시간적으로 범주간에 번갈아 가며 동물 사례를 조사 할 때 종종 혼동됩니다.

온도 조절의 시간적 변화는 동면 기간을 경험하는 포유류에서 예시 될 수 있습니다. 이 동물들은 일반적으로 동면하지 않고 동면 중에는 체온을 조절할 수없는 연중 내내 동면 상태입니다.

동물이 신체 부위의 온도를 다르게 조절할 때 공간적 변화가 발생합니다. 범블비와 다른 곤충은 흉부 부분의 온도를 조절할 수 있으며 나머지 지역은 조절할 수 없습니다. 이 차동 조절 조건을 이열이라고합니다.

체온 조절 생리학

다른 시스템과 마찬가지로 체온의 생리 학적 조절에는 구 심성 시스템, 제어 센터 및 원심성 시스템이 필요합니다.

첫 번째 시스템 인 구 심성 (afferent)은 피부 수용체를 통해 정보를 캡처하는 역할을합니다. 그 후, 정보는 혈액을 통해 신경 경로를 통해 체온 조절 센터로 전달됩니다.

정상적인 조건에서 열을 생성하는 신체 기관은 심장과 간입니다. 신체가 육체적 일 (운동)을 할 때 골격근도 열을 발생시키는 구조입니다.

시상 하부는 온도 조절의 중심이며 작업은 열 손실과 열 증가로 나뉩니다. 열 유지를 매개하는 기능 영역은 시상 하부의 후방 영역에 위치하며 손실은 전방 영역에 의해 매개됩니다. 이 기관은 온도 조절기처럼 작동합니다.

시스템의 제어는 뇌의 피질에 의해 매개되는 양성과 음성의 두 가지 방식으로 발생합니다. 이펙터 반응은 행동 유형이거나 자율 신경계에 의해 매개됩니다. 이 두 가지 메커니즘은 나중에 연구 될 것입니다.

온도 조절 메커니즘

생리적 메커니즘

온도 조절 메커니즘은 수신 된 자극의 유형, 즉 온도의 증가 또는 감소에 따라 다릅니다. 따라서이 매개 변수를 사용하여 메커니즘의 분류를 설정합니다.

고온 규제

열 자극에 직면하여 체온을 조절하려면 신체가 손실을 촉진해야합니다. 몇 가지 메커니즘이 있습니다.

혈관 확장

인간에게있어서 피부 순환의 가장 두드러진 특징 중 하나는 그것이 가지고있는 광범위한 혈관입니다. 피부를 통한 혈액 순환은 환경 조건에 따라 엄청나게 변하고 혈류가 높거나 낮게 조절되는 특성이 있습니다.

혈관 확장 능력은 개인의 체온 조절에 중요합니다. 체온이 상승하는 기간 동안 혈류가 증가하면 신체가 신체 중심부에서 피부 표면으로 전달되는 열을 증가시켜 최종적으로 소멸시킬 수 있습니다.

혈류가 증가하면 피부 혈액량이 차례로 증가합니다. 따라서 더 많은 양의 혈액이 신체 중심부에서 피부 표면으로 전달되어 열 전달이 발생합니다. 이제 더 차가 워진 혈액은 몸의 중심부 나 중심으로 다시 옮겨집니다.

땀

혈관 확장과 함께 땀 생성은 과도한 열을 발산하는 데 도움이되므로 체온 조절에 중요합니다. 사실, 땀의 생성과 그에 따른 증발은 열을 잃는 신체의 주요 메커니즘입니다. 그들은 또한 신체 활동 중에도 작동합니다.

땀은 에크 린이라고하는 땀샘에서 생성되는 액체로, 몸 전체에 상당한 밀도로 분포되어 있습니다. 땀의 증발은 체내에서 수증기로 열을 환경으로 전달합니다.

저온 규제

이전 섹션에서 언급 한 메커니즘과 달리 체온이 떨어지는 상황에서 신체는 다음과 같은 방식으로 열의 보존 및 생성을 촉진해야합니다.

혈관 수축

이 시스템은 혈관 확장에 설명 된 반대 논리를 따르므로 설명에 대해 자세히 설명하지 않겠습니다. 추위는 피부 혈관의 수축을 자극하여 열 방출을 방지합니다.

Piloerection

우리가 저온 앞에있을 때 왜“거위 돌기”가 나타나는지 궁금한 적이 있습니까? 이것은 piloerection이라는 열 손실을 방지하는 메커니즘입니다. 그러나 인간은 우리 몸에 머리카락이 비교적 적기 때문에 비효율적이고 초보적인 시스템으로 간주됩니다.

각 모발의 융기가 발생하면 피부와 접촉하는 공기층이 증가하여 공기의 대류가 감소합니다. 이것은 열 손실을 줄입니다.

열 생산

저온에 대응하는 가장 직관적 인 방법은 열을 생성하는 것입니다. 이것은 두 가지 방식으로 발생할 수 있습니다 : 떨림과 비 떨림 열 발생.

첫 번째 경우, 신체는 신속하고 비자발적 인 근육 수축을 생성하여 열을 생성합니다. 떨리는 생산은 비용이 많이 들기 때문에-에너지 적으로 말하면-앞서 언급 한 시스템이 실패하면 신체가 다시 생산에 넘어갑니다.

두 번째 메커니즘은 갈색 지방 (또는 갈색 지방 조직, 영어 문헌에서는 일반적으로 갈색 지방 조직에 대한 BAT의 두문자어로 요약 됨)이라는 조직에 의해 주도됩니다.

이 시스템은 신진 대사에서 에너지 생산을 분리하는 역할을합니다. ATP를 형성하는 대신 열을 생성합니다. 더 최근의 증거가 성인에게도 관련이 있다고 지적했지만 어린이와 작은 포유류에서 특히 중요한 메커니즘입니다.

윤리적 메커니즘

윤리적 메커니즘은 동물이 온도를 조절하기 위해 나타내는 모든 행동으로 구성됩니다. 파충류의 예에서 언급했듯이 유기체는 열 손실을 촉진하거나 예방하기 위해 적절한 환경에 배치 할 수 있습니다.

뇌의 여러 부분이이 반응을 처리하는 데 관여합니다. 인간의 경우 이러한 행동은 생리적 행동과 같이 미세하게 조절되지는 않지만 효과적입니다.

체온 조절 장애

신체는 다른 생리적 측면 중에서 일주기 리듬, 호르몬주기와 같은 일부 변수에 따라 하루 종일 작고 섬세한 온도 변화를 경험합니다.

우리가 언급했듯이 체온은 광범위한 생리적 과정을 조율하고 그 조절의 상실은 영향을받은 유기체 내에서 파괴적인 상태로 이어질 수 있습니다.

높고 낮은 열 극한 모두 유기체에 부정적인 영향을 미칩니다. 인간의 경우 42 ° C 이상의 매우 높은 온도는 단백질에 매우 현저한 영향을 미쳐 변성을 촉진합니다. 또한 DNA 합성이 영향을받습니다. 장기와 뉴런도 손상됩니다.

마찬가지로 27 ° C 미만의 온도는 심한 저체온증을 유발합니다. 신경근, 심혈관 및 호흡 활동의 변화는 치명적인 결과를 초래합니다.

체온 조절이 제대로 작동하지 않으면 여러 장기가 영향을받습니다. 여기에는 심장, 뇌, 위장관, 폐, 신장 및 간이 포함됩니다.

참고 문헌

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체온 조절 : 생리학, 메커니즘, 유형 및 변경 - 생물학 - 2025