Темата ендокринна система и хормони на изпита по биология изисква четири неща наведнъж: какво е хормон и как намира клетката, върху която действа; кои са жлезите с вътрешна секреция и кои са основните им хормони; как се поддържа постоянно ниво на дадено вещество чрез отрицателна обратна връзка; и как е подредена оста хипоталамус – хипофиза – периферна жлеза. Отговор, който покрива тези четири части, покрива темата.
Точки по нея се губят рядко заради забравен факт. Губят се, защото жлеза е разменена с друга, защото хормон е приписан на грешно място или защото посоката на обратната връзка е обърната. Затова материалът по-долу е подреден така, както се проверява: първо механизмът, после таблица жлеза – хормон – функция, после регулацията и накрая грешките, които се повтарят от година на година.
Що е хормон и как действа
Хормонът е биологично активно вещество, което жлеза с вътрешна секреция отделя директно в кръвта. Жлезите с вътрешна секреция нямат изходни канали — именно това ги отличава от жлезите с външна секреция, които изливат продукта си през канал върху повърхност или в телесна празнина.
Пътят на сигнала има три стъпки и се изговаря в този ред:
- Образуване и отделяне — жлезата произвежда хормона и го отделя в кръвта в много малки количества.
- Пренос по кръвен път — кръвта разнася хормона до практически всички органи, не само до съседните на жлезата.
- Действие върху клетки-мишени — реагират само клетките, които имат рецептор за точно този хормон. Рецепторът е адресът; кръвта е само транспортът.
Оттук идва специфичността: хормонът обикаля цялото тяло, но променя работата само на клетките с подходящ рецептор. Къде е рецепторът зависи от химичната природа на хормона. Белтъчните и пептидните хормони, както и адреналинът, се свързват с рецептор на мембраната и задействат вътреклетъчни посредници. Стероидните и тиреоидните преминават през мембраната и се свързват с рецептор вътре в клетката, като влияят върху изявата на гените. Затова първите действат бързо и кратко, а вторите — по-бавно и по-дълго.
Жлезите с вътрешна секреция и основните им хормони
Таблицата по-долу е минимумът, който се възпроизвежда без колебание. Упражнява се и в обратна посока — от хормон към жлеза, защото така се задават въпросите със съответствие.
| Жлеза | Основни хормони | Какво регулира |
|---|---|---|
| Хипоталамус | Освобождаващи и задържащи хормони | Управлява отделянето на хормони от хипофизата; свързва нервната с хормоналната регулация |
| Хипофиза, предна част | Растежен хормон, тиреотропен, адренокортикотропен, гонадотропни, пролактин | Растеж на организма и работа на щитовидната жлеза, надбъбречната кора и половите жлези |
| Хипофиза, задна част | Антидиуретичен хормон (вазопресин), окситоцин | Задържане на вода в бъбреците; свиване на гладката мускулатура на матката и отделяне на мляко |
| Щитовидна жлеза | Тироксин и трийодтиронин; калцитонин | Интензивност на обмяната на веществата, растеж и развитие; калцитонинът понижава калция в кръвта |
| Паращитовидни жлези | Паратхормон | Повишава калция в кръвта — действа противоположно на калцитонина |
| Надбъбречни жлези, кора | Кортизол, алдостерон | Обмяна на въглехидрати и белтъци; задържане на натрий и отделяне на калий, воден баланс |
| Надбъбречни жлези, сърцевина | Адреналин, норадреналин | Бърза реакция при натоварване: сърдечна дейност, кръвно налягане, освобождаване на глюкоза |
| Задстомашна жлеза (Лангерхансови острови) | Инсулин, глюкагон | Инсулинът понижава кръвната захар, глюкагонът я повишава |
| Полови жлези | Тестостерон; естрогени и прогестерон | Развитие на половите органи и на вторичните полови белези, полов цикъл |
| Епифиза | Мелатонин | Редуване на сън и бодърстване, денонощни ритми |
Две двойки от таблицата почти винаги вървят заедно във въпросите: инсулин и глюкагон за кръвната захар, калцитонин и паратхормон за калция — по два хормона с противоположно действие, които държат показателя в тесни граници.
Отрицателната обратна връзка, разгледана на един пример
Отрицателната обратна връзка е механизмът, който връща отклонилия се показател към нормата. Най-разбираемият пример е регулацията на щитовидните хормони:
- Хипоталамусът отделя освобождаващ хормон, който действа върху предната част на хипофизата.
- Хипофизата отделя тиреотропен хормон, който стига по кръвта до щитовидната жлеза.
- Щитовидната жлеза отделя тироксин и трийодтиронин, които ускоряват обмяната в клетките на целия организъм.
- Когато нивото им в кръвта се повиши, те потискат хипоталамуса и хипофизата. Отделянето на тиреотропен хормон намалява, щитовидната жлеза се задейства по-слабо и нивото спада.
- Когато нивото падне под нормата, потискането отслабва, хипофизата отделя повече тиреотропен хормон и жлезата се активира отново.
Ключовата дума е „потиска“: крайният продукт действа срещу собственото си образуване — затова връзката е отрицателна и нивото се колебае около постоянна стойност, вместо да расте неограничено. Същият принцип стои и зад регулацията на кръвната захар.
Оста хипоталамус – хипофиза – периферна жлеза
Регулацията е йерархична, на три нива. Хипоталамусът е част от мозъка и е мястото, където нервните сигнали се превръщат в хормонални — отделя хормони, които управляват хипофизата. Хипофизата е посредникът: тропните ѝ хормони действат не върху тъканите, а върху други жлези. Периферната жлеза — щитовидната, надбъбречната кора, половите — отделя хормона, който дава ефекта в клетките-мишени.
Две уточнения, които често липсват. Задната част на хипофизата не произвежда собствени хормони: антидиуретичният хормон и окситоцинът се образуват в хипоталамуса и само се отделят оттам. И не всички жлези са под този контрол — задстомашната и паращитовидните се регулират пряко от нивото на веществото в кръвта.
Нервна и хормонална регулация: таблица за сравнение
Сравнението се оценява по три признака — бързина, продължителност и обхват на действието.
| Признак | Нервна регулация | Хормонална регулация |
|---|---|---|
| Носител на сигнала | Нервен импулс по нервните влакна | Хормон, пренасян от кръвта |
| Бързина | Много бърза — части от секундата | По-бавна — от секунди до часове |
| Продължителност | Кратка, ефектът спира почти заедно с импулса | По-продължителна, докато хормонът се разгради или отделянето му спре |
| Обхват | Точно насочена към конкретен орган или мускул | Разсеяна — достига всички клетки, но действа само на тези с рецептор |
| Адрес на сигнала | Анатомичен — определя се от хода на нерва | Химичен — определя се от наличието на рецептор |
Двете системи не са алтернативи. Свързани са чрез хипоталамуса и при натоварване действат заедно: нервен сигнал задейства сърцевината на надбъбречната жлеза, а отделеният адреналин поддържа реакцията, след като импулсът е отминал. Това се нарича неврохуморална регулация.
Типични грешки по темата за хормоните
- Жлези с външна и с вътрешна секреция се бъркат. Слюнчените, потните и мастните имат канали и са с външна секреция. Задстомашната жлеза е смесена: отделя сокове през канал и хормони в кръвта.
- Хормон, приписан на грешна жлеза. Най-честите размени: калцитонин и паратхормон; тиреотропният хормон, приписван на щитовидната жлеза, вместо на хипофизата; антидиуретичният хормон и окситоцинът, приписвани на задната хипофиза като място на образуване.
- „Хормоните действат само на съседните клетки.“ Обратното е вярно: хормонът действа на разстояние, по кръвен път. Избирателността идва от рецептора, а не от близостта.
- „Всеки хормон действа на всички клетки.“ Другата крайност. Хормонът достига всички клетки, но променя работата само на тези с рецептор за него.
- Обърната посока на обратната връзка. Високото ниво на периферния хормон потиска хипоталамуса и хипофизата, а не ги стимулира — иначе нивото би растяло безкрайно.
- Смесване на двата вида регулация. Хормоните не се пренасят по нервите.
Какво се очаква в пълния отговор
Когато темата се развива в разширен отговор, оценява се обхватът. Пълният отговор съдържа:
- определение за хормон и за жлеза с вътрешна секреция, с разликата от жлезите с външна секреция;
- механизма на действие: отделяне в кръвта, пренос, клетки-мишени, рецептор, и защо действието е избирателно;
- изброяване на жлезите с основните им хормони и функцията на всяка — поне в обема на таблицата по-горе;
- принципа на отрицателната обратна връзка, обяснен на един конкретен пример, с посочена посока на действие;
- оста хипоталамус – хипофиза – периферна жлеза като йерархия на три нива;
- мястото на ендокринната система в хомеостазата и връзката ѝ с нервната регулация.
Как точно се пита по темата зависи от изпита. При кандидатстудентските изпити по химия и биология задачите са предимно тестови, със затворен отговор, допълнени с въпроси за кратък и за разширен отговор; при матурата структурата е друга. Броят на задачите, времето и точкуването се обявяват за всяка кампания поотделно и се проверяват в програмата и правилника за прием на съответния университет, а не по спомен от предишна година — повече за това как е устроен форматът на кандидатстудентските изпити по медицина. Темите от конспекта обаче се повтарят и регулацията е една от тях.
Как се упражнява темата
Проверяваното тук е възпроизвеждане на структурирана информация, затова четенето не е достатъчно. Три упражнения дават най-бърз резултат: таблицата жлеза по жлеза, писана по памет и сверена след това; обратната посока — от хормон към жлеза и функция; и схемата на обратната връзка, нарисувана със стрелки, в която всяка стрелка се обяснява с „стимулира“ или „потиска“.
Редът на темите също има значение: в годишните курсове по химия и биология регулацията се взема, след като клетката и обмяната на веществата вече са налице, защото механизмът на действие на хормоните предполага рецептори, мембрана и генна изява. Иначе таблицата се запаметява без разбиране и първият въпрос, формулиран по нов начин, я разпилява.
