プリンキピア

第33章動物の体：基本的な形態と機能

Section Summary節のまとめ

Homeostasis is a dynamic equilibrium that is maintained in body tissues and organs. It is dynamic because it is constantly adjusting to the changes that the systems encounter. It is in equilibrium because body functions are kept within a normal range, with some fluctuations around a set point for the processes.
恒常性とは、体の組織や器官で維持される動的平衡である。諸系が直面する変化に絶えず適応するので動的であり、各過程の設定値の周囲で多少の変動はあっても、体の機能が正常な範囲内に保たれるので平衡状態にある。

Visual Connection Questions図を使った問題

Exercises 29–30練習問題 29–30
Exercise 29問題 29
Figure 33.21 State whether each of the following processes are regulated by a positive feedback loop or a negative feedback loop.
図33.21 次の各過程が、正のフィードバック回路と負のフィードバック回路のどちらで調節されるか答えなさい。
  1. A person feels satiated after eating a large meal.
    大量の食事を取った後、人が満腹感を覚える。
  2. The blood has plenty of red blood cells. As a result, erythropoietin, a hormone that stimulates the production of new red blood cells, is no longer released from the kidney.
    血液中に赤血球が十分ある。その結果、新たな赤血球の産生を促すホルモンであるエリスロポエチンが、腎臓から放出されなくなる。
Solution解き方
Figure 33.21 Both processes are the result of negative feedback loops. Negative feedback loops, which tend to keep a system at equilibrium, are more common than positive feedback loops.
図33.21 どちらの過程も負のフィードバック回路の結果である。系を平衡状態に保つ傾向のある負のフィードバック回路は、正のフィードバック回路よりも一般的である。
Exercise 30問題 30
Figure 33.23 When bacteria are destroyed by leukocytes, pyrogens are released into the blood. Pyrogens reset the body’s thermostat to a higher temperature, resulting in fever. How might pyrogens cause the body temperature to rise?
図33.23 白血球が細菌を破壊すると、発熱物質が血中へ放出される。発熱物質は体の温度調節器を高い温度へ設定し直し、その結果、発熱が起こる。発熱物質はどのように体温を上昇させると考えられるか。
Solution解き方
Figure 33.23 Pyrogens increase body temperature by causing the blood vessels to constrict, inducing shivering, and stopping sweat glands from secreting fluid.
図33.23 発熱物質は、血管を収縮させ、震えを誘発し、汗腺の液体分泌を止めることによって体温を上げる。

Review Questions確認問題

Exercises 31–36練習問題 31–36
Exercise 31問題 31
When faced with a sudden drop in environmental temperature, an endothermic animal will:
英語のヒント
環境温度の急激な低下に直面したとき、内温動物はどうするか。
  1. experience a drop in its body temperature
    体温が下がる。
  2. wait to see if it goes lower
    さらに低下するかどうかを待って確かめる。
  3. increase muscle activity to generate heat
    筋活動を増やして熱を生み出す。
  4. add fur or fat to increase insulation
    毛皮や脂肪を増やして断熱性を高める。
Solution解き方
C
C
Exercise 32問題 32
Which is an example of negative feedback?
負のフィードバックの例はどれか。
  1. lowering of blood glucose after a meal
    食後の血糖値の低下
  2. blood clotting after an injury
    けがの後の血液凝固
  3. lactation during nursing
    授乳時の乳汁分泌
  4. uterine contractions during labor
    分娩時の子宮収縮
Solution解き方
A
A
Exercise 33問題 33
Which method of heat exchange occurs during direct contact between the source and animal?
熱源と動物が直接触れているときに起こる熱交換の方法はどれか。
  1. radiation
    放射
  2. evaporation
    蒸発
  3. convection
    対流
  4. conduction
    伝導
Solution解き方
D
D
Exercise 34問題 34
The body’s thermostat is located in the ________.
体の温度調節器は________にある。
  1. homeostatic receptor
    恒常性の受容器
  2. hypothalamus
    視床下部
  3. medulla
    延髄
  4. vasodilation center
    血管拡張中枢
Solution解き方
B
B
Exercise 35問題 35
Which of the following is not true about acclimatization?
順化について正しくないものはどれか。
  1. Acclimatization allows animals to compensate for changes in their environment.
    順化によって、動物は環境の変化を補償できる。
  2. Acclimatization improves function in a new environment.
    順化は新たな環境での機能を改善する。
  3. Acclimatization occurs when an animal tries to reestablish a homeostatic set point.
    動物が恒常性の設定値を再び確立しようとするとき、順化が起こる。
  4. Acclimatization is passed on to offspring of acclimated individuals.
    順化は、順化した個体の子孫に受け継がれる。
Solution解き方
D
D
Exercise 36問題 36
Which of the following is not a way that ectotherms can change their body temperatures?
外温動物が体温を変える方法ではないものはどれか。
  1. Sweating for evaporative cooling.
    汗をかき、蒸発によって冷却する。
  2. Adjusting the timing of their daily activities.
    日々の活動を行う時間帯を調整する。
  3. Seek out or avoid direct sunlight.
    直射日光を求める、または避ける。
  4. Huddle in a group.
    集団で身を寄せ合う。
Solution解き方
A
A

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 37–40練習問題 37–40
Exercise 37問題 37
Why are negative feedback loops used to control body homeostasis?
体の恒常性の制御に負のフィードバック回路が使われるのはなぜか。
Solution解き方
An adjustment to a change in the internal or external environment requires a change in the direction of the stimulus. A negative feedback loop accomplishes this, while a positive feedback loop would continue the stimulus and result in harm to the animal.
内的または外的環境の変化に対応するには、刺激の方向を変える必要がある。負のフィードバック回路はこれを実現するが、正のフィードバック回路では刺激が持続し、動物に害をもたらすことになる。
Exercise 38問題 38
Why is a fever a “good thing” during a bacterial infection?
細菌感染の際、発熱が「よいこと」であるのはなぜか。
Solution解き方
Mammalian enzymes increase activity to the point of denaturation, increasing the chemical activity of the cells involved. Bacterial enzymes have a specific temperature for their most efficient activity and are inhibited at either higher or lower temperatures. Fever results in an increase in the destruction of the invading bacteria by increasing the effectiveness of body defenses and an inhibiting bacterial metabolism.
哺乳類の酵素は変性する温度までは活性が上がり、関係する細胞の化学的活動を高める。細菌の酵素には最も効率よく働く特定の温度があり、それより高くても低くても阻害される。発熱は、体の防御をより効果的にし、細菌の代謝を抑えることで、侵入した細菌の破壊を増やす。
Exercise 39問題 39
How is a condition such as diabetes a good example of the failure of a set point in humans?
糖尿病のような状態は、ヒトの設定値の機能不全をどのようによく示しているか。
Solution解き方
Diabetes is often associated with a lack in production of insulin. Without insulin, blood glucose levels go up after a meal, but never go back down to normal levels.
糖尿病はしばしばインスリン産生の不足と関連する。インスリンがなければ、食後に血糖値は上がるが、正常な水準まで下がらない。
Exercise 40問題 40
On a molecular level, how can endotherms produce their own heat by adjusting processes associated with cellular respiration? If needed, review Ch. 7 for details on respiration.
内温動物は、細胞呼吸に関連する過程を調整して、分子レベルでどのように自ら熱を生み出せるか。必要に応じて、第7章で呼吸の詳細を復習しなさい。
Solution解き方
Animals are capable of thermal uncoupling when they need to generate heat to maintain their body temperatures. In this process, an uncoupling protein provides a channel in the inner mitochondrial membrane that allows protons to leave the lumen without moving through the ATP synthase. This generates heat rather than chemical energy as the final product of cellular respiration.
英語のヒント
動物は、体温を維持するために熱を生み出す必要があるとき、熱産生のための脱共役を行える。この過程では、脱共役タンパク質がミトコンドリア内膜に通り道をつくり、プロトンがATP合成酵素を通らずに内腔から出られるようにする。その結果、細胞呼吸の最終産物として化学エネルギーではなく熱が生じる。
acclimatization
順化
alteration in a body system in response to environmental change
環境の変化に応じて起こる、体の系の変化。
alteration
設定値の変更
change of the set point in a homeostatic system
恒常性の系における設定値の変化。
homeostasis
恒常性
dynamic equilibrium maintaining appropriate body functions
体の適切な機能を維持する動的平衡。
negative feedback loop
負のフィードバック回路
feedback to a control mechanism that increases or decreases a stimulus instead of maintaining it
刺激をそのまま維持する代わりに増大または減少させる、制御機構へのフィードバック。
positive feedback loop
正のフィードバック回路
feedback to a control mechanism that continues the direction of a stimulus
刺激の方向を維持する、制御機構へのフィードバック。
set point
設定値
midpoint or target point in homeostasis
恒常性における中間点または目標点。
thermoregulation
体温調節
regulation of body temperature
体温を調節すること。