Homeostasis and response

• Điều hòa nội môi là sự điều chỉnh các điều kiện bên trong của tế bào hoặc sinh vật, nhằm duy trì điều kiện tối ưu cho hoạt động của enzyme và tất cả các chức năng tế bào, trước những thay đổi về mặt bên trong và bên ngoài.
• Cơ thể kiểm soát nồng độ đường huyết, nhiệt độ cơ thể và mức nước.
• Mọi hệ thống điều khiển tự động đều có: thụ thể (phát hiện kích thích), trung tâm phối hợp (não, tủy sống, tuyến tụy — tiếp nhận và xử lý thông tin) và bộ phận thực thi (cơ hoặc tuyến — tạo ra phản hồi giúp khôi phục mức tối ưu).
• Phản ứng thần kinh diễn ra nhanh nhưng ngắn; phản ứng nội tiết chậm hơn nhưng kéo dài hơn.

Con đường: kích thích → thụ thể → trung tâm phối hợp (CNS: não + tủy sống) → bộ phận thực thi (co cơ / tiết tuyến) → phản hồi.

Thông tin truyền dọc theo các tế bào gọi là tế bào thần kinh dưới dạng xung điện. CNS điều phối phản hồi của các bộ phận thực thi.

Cung phản xạ — bảo vệ tự động và nhanh chóng không không liên quan đến phần ý thức của não:

kích thích → thụ thể → tế bào thần kinh cảm giác → synapse → tế bào thần kinh liên kết (trong CNS) → synapse → tế bào thần kinh vận động → bộ phận thực thi → phản hồi.

Tại synapse, xung điện đến cuối tế bào thần kinh và một chất hóa học được giải phóng; nó khuếch tán qua khe hở và kích hoạt xung điện trong tế bào thần kinh tiếp theo.

RP7 — Thời gian phản xạ: lên kế hoạch và điều tra ảnh hưởng của một yếu tố (ví dụ: caffeine) lên thời gian phản xạ của con người. Thả thước kẻ giữa ngón tay cái và ngón trỏ của bạn đồng hành; đo khoảng cách bắt; chuyển đổi sang thời gian (hoặc sử dụng bài kiểm tra máy tính); kiểm soát các biến số (cùng tay, cùng độ cao); lặp lại và lấy giá trị trung bình. Diễn giải dữ liệu về thời gian phản xạ từ biểu đồ và bảng.

Não bộ (HT bổ sung)

Nhận diện trên sơ đồ: vỏ não (ý thức, trí nhớ, ngôn ngữ), tiểu não (cân bằng, phối hợp vận động), hạt não (nhịp tim, hô hấp).

(HT) Những khó khăn trong việc nghiên cứu và điều trị não bộ: nó phức tạp và nhạy cảm, dễ bị tổn thương, và khó tiếp cận. Các phương pháp lập bản đồ: nghiên cứu bệnh nhân có tổn thương não, kích thích điện các vùng, và quét MRI. Đánh giá lợi ích và rủi ro của các thủ thuật liên quan đến não bộ.

Mắt

Nhận diện và giải thích: võng mạc (tế bào thụ cảm nhạy cảm với cường độ ánh sáng và màu sắc), thần kinh thị giác (mang xung điện từ võng mạc lên não), sclera (lớp vỏ ngoài chắc chắn), giác mạc (khúc xạ ánh sáng), mống mắt (cơ màu điều khiển kích thước đồng tử — phản xạ thích ứng với ánh sáng tối/sáng), cơ ciliary và dây chằng giữ (điều khiển hình dạng thủy tinh thể).

Tinh chỉnh — thay đổi hình dạng thủy tinh thể để lấy nét:

Khuyết tật: viễn thị (gần — vật xa lấy nét trước võng mạc; điều chỉnh bằng thấu kính lồi), cận thị (xa — vật gần lấy nét sau võng mạc; thấu kính lõm). Điều trị: kính gọng, kính áp tròng, phẫu thuật laser định hình lại giác mạc, thay thế thủy tinh thể.

Kiểm soát nhiệt độ cơ thể

Trung tâm điều hòa thân nhiệt trong não có các thụ cảm nhạy cảm với nhiệt độ máu; các thụ cảm ở da gửi xung điện lên đó.

• Quá nóng: mạch máu giãn nở (** giãn mạch**) — nhiều máu gần bề mặt truyền năng lượng ra môi trường; tiết mồ hôi — sự bay hơi của mồ hôi mang năng lượng đi away.
• Quá lạnh: mạch máu co thắt (co mạch); ngừng đổ mồ hôi; cơ xương skeletal co giật (rung lắc — hô hấp truyền năng lượng để làm ấm máu).

(HT) Giải thích trong bối cảnh cách mỗi cơ chế giảm hoặc tăng nhiệt độ trở về mức tối ưu.

Hệ nội tiết bao gồm các tuyến tiết hormon trực tiếp vào máu; máu vận chuyển chúng đến các tổ chức đích. Quá trình này chậm hơn tín hiệu thần kinh nhưng kéo dài lâu hơn. Nhận diện trên sơ đồ cơ thể: tuyến pituitary ("tuyến chủ" của não), tuyến tụy, tuyến giáp, tuyến thượng thận, buồng trứng, tinh hoàn.

Đường huyết được theo dõi và điều hòa bởi tuyến tụy:

• Quá cao → tuyến tụy tiết insulin → đường di chuyển từ máu vào tế bào; trong tế bào gan và cơ, lượng đường dư thừa được chuyển hóa thành glycogen để dự trữ.
• (HT) Quá thấp → tuyến tụy tiết glucagon → glycogen chuyển ngược lại thành đường, giải phóng vào máu. Insulin–glucagon tạo thành chu kỳ phản hồi âm.

Bệnh đái tháo đường: Loại 1 — tuyến tụy không sản xuất đủ insulin; đường huyết cao không kiểm soát được; điều trị bằng tiêm insulin. Loại 2 — tế bào cơ thể không còn phản ứng với insulin; điều trị bằng chế độ ăn kiểm soát carbohydrate và tập luyện; béo phì là yếu tố nguy cơ. Phân tích biểu đồ đường huyết có và không có bệnh đái tháo đường.

Cân bằng nước và nitơ — chỉ sinh học

Nước thoát ra qua phổi (thở ra) và da (mồ hôi, kèm ion và urea) — không có sự kiểm soát nào đối với hai quá trình này. Lượng nước, ion và urea dư thừa được loại bỏ bởi thận trong nước tiểu. Các tế bào mất hoặc nhận quá nhiều nước do thẩm thấu sẽ hoạt động kém hiệu quả. (HT) Amino acid dư thừa từ chế độ ăn bị khử amin trong gan: amoniac (độc hại) → urea để bài tiết an toàn.

Thận lọc máu và tái hấp thu chọn lọc glucose, một số ion và nước. (HT) Nếu máu quá đặc, tuyến pituitary giải phóng ADH, làm tăng độ thấm của ống thận, giúp tái hấp thu nhiều nước hơn — đây cũng là cơ chế phản hồi âm.

Suy thận: điều trị bằng ghép thận hoặc cô lọc máu — máu lưu thông qua màng bán thấm trong dung dịch cô lọc có nồng độ nước/ion phù hợp, chất thải khuếch tán ra ngoài trong khi glucose và các chất hữu ích được giữ lại; đánh giá thiết bị cơ khí so với ghép thận.

Hormon trong sinh sản người

Oestrogen (buồng trứng) — hormone nữ chính; ở tuổi dậy thì trứng trưởng thành và một quả được giải phóng khoảng mỗi 28 ngày (rời buồng trứng). Testosterone (tinh hoàn) — kích thích sản xuất tinh trùng.

(HT) Chu kỳ kinh nguyệt:

(HT) Phân tích biểu đồ mức độ hormon trong suốt chu kỳ: FSH khởi đầu sự phát triển nang noãn → oestrogen tăng → đỉnh LH kích hoạt rời buồng trứng (khoảng ngày 14) → progesterone giữ lớp lót dày cho đến khi giảm xuống và chu kỳ bắt đầu lại.

Ngăn ngừa thai — đánh giá các phương pháp nội tiết và không nội tiết: thuốc tránh thai uống (ức chế FSH nên không có trứng trưởng thành), tiêm/implant/băng dán progesterone释放慢, phương pháp rào cản (bảo hiểm y tế, màng chống thai), thiết bị trong tử cung, thuốc diệt tinh trùng, kiêng khem khi trứng có thể đang ở ống dẫn trứng, phẫu thuật vô sinh.

Bất sản (HT): 'thuốc kích thích sinh sản' (FSH + LH) kích thích trứng trưởng thành. IVF: FSH và LH kích thích nhiều trứng → thu thập trứng và thụ tinh với tinh trùng trong phòng thí nghiệm → phôi phát triển thành cụm tế bào nhỏ → chuyển một hoặc hai phôi vào tử cung. Đánh giá: gây căng thẳng về cảm xúc/tinh thần và thể chất, tỷ lệ thành công thấp, nguy cơ sinh đôi/sinh ba.

Phản hồi âm (HT): adrenaline (tuyến thượng thận, sợ hãi/căng thẳng) làm tăng nhịp tim và cung cấp oxy, glucose cho não và cơ bắp — phản ứng 'chiến đấu hay bỏ chạy'. Thyroxine (tuyến giáp) kích thích tỷ lệ trao đổi chất nền tảng và quan trọng trong tăng trưởng, phát triển; nồng độ của nó được điều chỉnh bằng phản hồi âm. Giải thích sơ đồ phản hồi âm đơn giản.

Thực vật sản xuất hormone để điều phối và kiểm soát sự tăng trưởng cũng như phản ứng với ánh sáng (hướng quang) và trọng lực (hướng địa/hướng trọng lực). Sự phân bố không đồng đều của auxin gây ra tốc độ tăng trưởng không đồng đều ở rễ và thân — thân bẻ cong về phía ánh sáng; rễ mọc xuống dưới.

RP8: khảo sát tác động của ánh sáng hoặc trọng lực lên cây con mới nảy mầm — ghi lại dưới dạng số đo chiều dài và bản vẽ sinh học có chú thích cẩn thận.

(HT) Gibberellin khởi đầu quá trình nảy mầm hạt; ethene điều khiển sự phân chia tế bào và sự chín của quả.

(HT) Ứng dụng: auxin dùng làm thuốc diệt cỏ, bột kích thích ra rễ và thúc đẩy tăng trưởng trong nuôi cấy mô; ethene để kiểm soát sự chín trong quá trình bảo quản và vận chuyển; gibberellin để đánh dấu trạng thái nghỉ của hạt, thúc đẩy ra hoa và tăng kích thước quả. Xem xét tác động của thuốc diệt cỏ lên đa dạng sinh học.

• Định nghĩa homeostasis; receptor–trung tâm điều phối–hiệu ứng theo thứ tự; sơ đồ cung phản xạ có synap.
• Các bộ phận mắt và bảng điều tiết thị giác ( accommodation); cận thị vs viễn thị cùng phương pháp sửa chữa.
• Nhiệt độ: giãn mạch/m đổ mồ hôi so với co mạch/đá run, trong ngữ cảnh (HT).
• Insulin và (HT) glucagon với phản hồi âm; điều trị Type 1 vs Type 2.
• (Bio) lọc cầu thận + tái hấp thu chọn lọc; (HT) ADH; dialysis so với ghép thận.
• (HT) Tương tác FSH–oestrogen–LH–progesterone và biểu đồ; danh sách các biện pháp tránh thai; các bước IVF; adrenaline và thyroxine.
• (Bio) hướng động với auxin; RP8; (HT) ba ứng dụng của hormone.