體溫調節:你身體嘅神奇恆溫器!
各位同學!你哋有冇諗過,點解就算外面凍到結冰,你身體入面都仲可以暖笠笠,舒舒服服呢?或者喺熱辣辣嘅天氣下做完運動之後,你身體點樣做到快速降溫?呢個唔係魔法,而係生物學嘅奧妙!喺呢份筆記入面,我哋會一齊探索體溫調節呢個神奇嘅過程,睇吓你身體點樣將自己嘅溫度保持到「啱啱好」。
呢個過程係恆定性嘅一個絕佳例子——即係身體維持內部環境穩定、恆定嘅能力。保持我哋嘅體溫穩定對我哋嘅生存嚟講超級重要,你哋好快就會知道點解同埋我哋身體係點樣做到呢一點㗎喇!
1. 點解穩定嘅體溫咁重要?
我哋嘅身體好努力咁將核心體溫保持喺大約 37°C。但係點解係呢個特定數字呢?簡單嚟講就係因為:酶!
記唔記得嗰啲超重要嘅蛋白質,佢哋負責加速我哋細胞內所有化學反應嘅速度?嗱,佢哋對溫度係好講究㗎!
- 如果太凍:酶嘅活性會減慢。想像一下想喺厚泥漿入面跑步——所有嘢都會變得遲鈍。呢個意思係我哋嘅新陳代謝(所有化學反應)會減慢。
- 如果太熱:酶可能會受損。高溫會改變佢哋特定嘅三維形狀,呢個過程叫做變性作用。一旦變性咗,佢哋就唔能夠正常運作。就好似煮雞蛋咁:透明嘅蛋白會變成固體嘅白色,而且你係變唔返轉頭㗎!
所以,維持37°C確保我哋嘅酶可以喺最佳狀態下運作,令我哋保持健康同有生命力。好似我哋呢啲可以維持恆定內部體溫嘅生物,就叫做恆溫動物(或者叫溫血動物)。
重點提示
我哋嘅身體必須保持喺約37°C,咁樣我哋嘅酶先可以以最佳速率運作。呢點對我哋所有生命過程都至關重要。
2. 控制中心:下丘腦
咁我哋嘅身體點樣知道自己係咪過熱定過冷呢?我哋大腦入面有一個主控中心,叫做下丘腦。你可以當佢係你身體嘅個人恆溫器。
下丘腦會不斷監測流經佢嘅血液溫度。佢仲會接收嚟自皮膚內溫度感受器(熱感受器)嘅神經衝動。根據呢啲資訊,佢會向身體唔同嘅部位發出信號,指示佢哋產生更多熱量或者散走多餘熱量。
成個控制系統都係基於一個叫做負反饋嘅原理運作,我哋稍後會更深入咁了解佢。依家你只需要知道,佢係一個逆轉任何變化,將身體恢復到正常狀態嘅系統。
3. 當身體「太熱」嘅時候:降溫機制
想像一下,今日係一個炎熱嘅夏天,或者你剛剛上完體育堂。你嘅體溫開始升高。下丘腦會檢測到呢點,並即刻採取行動幫你降溫。
生理反應(身體自動反應)
1. 血管舒張
- 發生咩事:皮膚內嘅小動脈(細小嘅動脈)會舒張(變闊)。
- 點樣幫到手:咁樣可以令更多血液流到皮膚表面附近。由於血液係溫暖嘅,呢啲額外嘅熱量就可以從你身體輻射散發到周圍較涼嘅環境。呢個就係點解你覺得熱嘅時候,塊面可能會潮紅或者變紅啦!
- 比喻:就好似喺高速公路上開多幾條行車線,等熱嘅「交通」(血液)可以更快咁散走。
2. 流汗
- 發生咩事:皮膚入面嘅汗腺受到刺激,會分泌汗液(主要係水同少量鹽份)到皮膚表面。
- 點樣幫到手:真正嘅降溫效果係當汗水蒸發嘅時候。蒸發需要能量,佢會從你皮膚吸收呢啲能量(以熱能形式)。當熱量被用嚟將液態嘅汗水變成氣體時,你嘅皮膚就會降溫。
- 現實例子:就算喺暖和嘅日子,你游完水上水之後都會覺得凍,因為皮膚上嘅水份蒸發緊,同時帶走咗熱量。
3. 立毛肌放鬆
- 發生咩事:每條體毛底部嘅細小肌肉會放鬆,令毛髮平伏喺皮膚上。
- 點樣幫到手:咁樣可以防止空氣被困住喺皮膚附近。一層被困住嘅空氣會充當絕緣體,所以透過讓佢散走,就可以散失更多熱量。
4. 降低代謝率
- 發生咩事:甲狀腺受到刺激,會產生較少嘅甲狀腺素。
- 點樣幫到手:甲狀腺素係一種控制你代謝率(你細胞進行呼吸作用嘅速度)嘅荷爾蒙。甲狀腺素較少即係代謝率較低,所以你身體細胞喺內部產生嘅熱量會較少。呢個係一個較慢、長期嘅調節。
行為反應(你選擇去做嘅事)
你個腦仲會令你覺得熱,鼓勵你:
- 走入陰涼地方。
- 著較輕便、較少嘅衫。
- 飲凍飲。
- 開風扇或冷氣。
速讀小提示:降溫
當你太熱嘅時候,你身體會:
V - 血管舒張(小動脈變闊)
S - 流汗(汗水蒸發)
H - 毛髮平伏
M - 代謝率降低
4. 當身體「太凍」嘅時候:升溫機制
依家,讓我們先想像一個寒冷嘅冬天。你嘅身體開始向環境散失熱量,體溫開始下降。下丘腦會感應到呢點,並觸發升溫機制。
生理反應(身體自動反應)
1. 血管收縮
- 發生咩事:皮膚內嘅小動脈會收縮(變窄)。
- 點樣幫到手:咁樣可以減少流經皮膚表面嘅溫暖血液量。大部分血液會被保持喺身體核心較深嘅位置,咁樣可以顯著減少散失到冷空氣中嘅熱量。呢個就係點解你覺得凍嘅時候,皮膚可能會面色蒼白啦!
- 比喻:就好似封閉高速公路上嘅部分行車線,將熱嘅「交通」(血液)留喺遠離寒冷「外界」嘅地方。
2. 顫抖
- 發生咩事:你嘅骨骼肌肉會快速且不自主地收縮同放鬆。呢個就係我哋所講嘅顫抖。
- 點樣幫到手:肌肉收縮需要呼吸作用提供能量。好多呢啲能量會以熱能形式釋放,咁就可以溫暖身體。
3. 立毛肌收縮
- 發生咩事:立毛肌收縮,令體毛豎起。呢個就係產生「雞皮疙瘩」嘅原因。
- 點樣幫到手:豎起嘅毛髮會將一層空氣困喺皮膚旁邊。空氣係熱嘅不良導體(良好嘅絕緣體),所以呢層被困住嘅空氣會減少身體熱量嘅流失。
你知唔知?
雖然雞皮疙瘩透過令毛髮蓬鬆,有助於多毛動物保持溫暖,但我哋人類嘅體毛唔夠多,所以效果唔係咁顯著。佢係一種進化遺留落嚟嘅特徵!
4. 提高代謝率
- 發生咩事:甲狀腺受到刺激,會分泌更多甲狀腺素。
- 點樣幫到手:更多嘅甲狀腺素會提高身體嘅代謝率。細胞進行呼吸作用嘅速度加快,產生更多熱量作為副產品,咁就可以由內而外溫暖你。同降溫反應一樣,呢個係一個較為循序漸進嘅調節。
行為反應(你選擇去做嘅事)
你仲會開始覺得凍,咁樣你會想:
- 著多啲衫(好似外套或冷衫)。
- 蜷縮或者縮成一團,減少身體表面積。
- 尋找溫暖嘅地方避寒。
- 做啲運動嚟產生熱量。
速讀小提示:升溫
當你太凍嘅時候,你身體會:
V - 血管收縮(小動脈變窄)
S - 顫抖
H - 毛髮豎起
M - 代謝率提高
5. 全局觀:負反饋循環
如果覺得要記嘅嘢好似好多,都唔使擔心!所有呢啲過程都係由一個簡單嘅控制系統連接起嚟,叫做負反饋。
負反饋係指身體產生嘅反應,會抵消或逆轉原有嘅刺激。佢嘅目標永遠都係將事物恢復到正常水平(37°C嘅「設定點」)。
讓我哋追蹤一下身體過熱時嘅循環:
- 刺激:體溫升至37°C以上。
- 感受器:皮膚和下丘腦中嘅溫度感受器檢測到變化。
- 控制中心:下丘腦被啟動。
- 效應器:下丘腦向皮膚、汗腺等發出信號。
- 反應:血管舒張和流汗發生,導致熱量散失。
- 反饋:體溫回降到接近37°C。下丘腦檢測到呢一點並關閉降溫機制。變化已被逆轉!
而對於身體過冷嘅情況:
- 刺激:體溫降至37°C以下。
- 感受器:皮膚和下丘腦中嘅溫度感受器檢測到變化。
- 控制中心:下丘腦被啟動。
- 效應器:下丘腦向肌肉、皮膚小動脈等發出信號。
- 反應:顫抖和血管收縮發生,產生並保存熱量。
- 反饋:體溫回升到接近37°C。下丘腦檢測到呢一點並關閉升溫機制。變化已被逆轉!
呢個不斷監測同調節嘅循環,令我哋嘅體溫保持驚人嘅穩定,無論外面發生咩事,我哋嘅身體都能夠完美運作。呢個真係一個非常神奇嘅系統!