ヒトが食事をして血糖濃度が上昇すると、すい臓からあるホルモンが分泌され、血糖濃度が下がる。このとき血糖濃度を下げるはたらきをするホルモンと、そのホルモンを分泌する内分泌腺（細胞）の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。
- ア グルカゴン ― すい臓のランゲルハンス島 A 細胞
- イ インスリン ― すい臓のランゲルハンス島 B 細胞
- ウ インスリン ― すい臓のランゲルハンス島 A 細胞
- エ アドレナリン ― 副腎髄質
- オ 糖質コルチコイド ― 副腎皮質
血糖濃度の調節
インスリン（ランゲルハンス島 B 細胞）による血糖濃度の低下と、グルカゴン（A 細胞）・アドレナリン・糖質コルチコイドによる上昇のしくみ、および自律神経と視床下部・脳下垂体を経由する経路を区別し、1 型・2 型糖尿病の違いを説明した文を選べる
前提
- 内分泌系とフィードバック （高校生物 体内環境の維持と免疫（知識））
- 自律神経系による調節 （高校生物 体内環境の維持と免疫（知識））
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- 細胞膜の構造と受動輸送・能動輸送 （高校生物 細胞と分子（知識））
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- 中枢神経系と反射 （高校生物 生物の環境応答（知識））
- 内分泌系とフィードバック （高校生物 体内環境の維持と免疫（知識））
- 自律神経系による調節 （高校生物 体内環境の維持と免疫（知識））
説明
血液中のグルコース（血糖）の濃度は、ヒトではおよそ 0.1%（血液 100 mL あたり約 100 mg）に保たれています。この技能では、血糖濃度が上がりすぎたとき・下がりすぎたときに、どのホルモンがどの内分泌腺から分泌され、どの神経やホルモンの経路を通ってはたらくのかを整理し、正しい説明文を選べるようにします。また、この調節がうまくはたらかない糖尿病のうち、1 型と 2 型の違いも区別できるようにします。
なぜそうしてよいのか
グルコースは細胞の呼吸の材料なので、血糖濃度が下がりすぎると、グルコースを主なエネルギー源とする脳などがはたらけなくなります。逆に高い状態が続くと血管などが傷つきます。そこで体は、「下げるしくみ」と「上げるしくみ」を両方もち、拮抗的にはたらかせて濃度を一定の範囲に保ちます。下げるはたらきをもつホルモンはインスリンだけで、上げるはたらきをもつホルモンはグルカゴン・アドレナリン・糖質コルチコイドなど複数あります。
前提の技能で学んだように、間脳の視床下部は自律神経系の中枢であり、脳下垂体を通して内分泌系の中枢でもあります。血糖濃度の変化は視床下部が感知するほか、すい臓のランゲルハンス島の細胞自身も直接感知します。血糖濃度が高いときは、ランゲルハンス島の B 細胞が直接、また視床下部から副交感神経を通して刺激されてインスリンを分泌します。インスリンは、細胞へのグルコースの取りこみと、肝臓・筋肉でのグルコースからグリコーゲンへの合成を促して血糖濃度を下げます。
血糖濃度が低いときは、A 細胞が直接、また交感神経を通して刺激されてグルカゴンを分泌し、肝臓のグリコーゲンの分解を促します。交感神経は副腎髄質も刺激してアドレナリンを分泌させ、これもグリコーゲンの分解を促します。さらに視床下部は放出ホルモンで脳下垂体前葉から副腎皮質刺激ホルモンを分泌させ、副腎皮質から糖質コルチコイドを分泌させます。糖質コルチコイドはタンパク質からグルコースをつくるはたらきを促します。このように「神経で直接内分泌腺を刺激する速い経路」と「視床下部→脳下垂体→内分泌腺とホルモンをつなぐ経路」を区別することがこの技能の要です。
手順
血糖濃度が「高いとき（下げる）」の話か「低いとき（上げる）」の話かを決める。下げるホルモンはインスリンだけ、上げるホルモンはグルカゴン・アドレナリン・糖質コルチコイドなど。
ホルモンと分泌する細胞・内分泌腺を対応させる。インスリン＝ランゲルハンス島 B 細胞、グルカゴン＝ランゲルハンス島 A 細胞、アドレナリン＝副腎髄質、糖質コルチコイド＝副腎皮質。
経路を確かめる。B 細胞へは副交感神経、A 細胞と副腎髄質へは交感神経（いずれも視床下部が中枢）。副腎皮質へは視床下部→放出ホルモン→脳下垂体前葉→副腎皮質刺激ホルモン→副腎皮質。
はたらきを確かめる。インスリン＝細胞へのグルコースの取りこみとグリコーゲンの合成を促進、グルカゴン・アドレナリン＝グリコーゲンの分解を促進、糖質コルチコイド＝タンパク質からのグルコースの生成を促進。
糖尿病の文は型を区別する。1 型＝B 細胞が免疫のはたらきで破壊されてインスリンがほとんど分泌されない、2 型＝インスリンの分泌量の低下や、標的細胞がインスリンに反応しにくくなることによる（生活習慣が関係し、日本の患者の大部分を占める）。
例題
血糖濃度の調節に関する記述として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア 血糖濃度が上昇すると、交感神経がランゲルハンス島の B 細胞を刺激し、インスリンの分泌が促される。
イ 血糖濃度が低下すると、ランゲルハンス島の A 細胞からグルカゴンが分泌され、肝臓でのグリコーゲンの分解が促される。
ウ 糖質コルチコイドは副腎髄質から分泌され、タンパク質からグルコースをつくるはたらきを促す。
エ 1 型糖尿病は、インスリンは十分に分泌されているが、標的細胞がインスリンに反応しにくくなることで起こる。
例題の解答
手順 1・2 で、各文が「上げる／下げる」のどちらで、どのホルモンがどこから出る話かを確かめ、手順 3〜5 で経路・はたらき・糖尿病の型を照らし合わせる。
ア：血糖濃度の上昇時にインスリンを分泌させる B 細胞を刺激するのは副交感神経である（手順 3）。交感神経としている点が誤り。
イ：血糖濃度を上げるホルモンのグルカゴンは A 細胞から分泌され（手順 2）、肝臓でのグリコーゲンの分解を促す（手順 4）。正しい。
ウ：糖質コルチコイドを分泌するのは副腎皮質で、副腎髄質はアドレナリンを分泌する（手順 2）。誤り。
エ：インスリンは分泌されているが標的細胞が反応しにくいのは 2 型糖尿病の特徴であり、1 型は B 細胞が破壊されてインスリンがほとんど分泌されない（手順 5）。誤り。
よって正しいものはイ。
答え: イ
よくある誤り
グルカゴンを B 細胞、インスリンを A 細胞から分泌されるとしてしまう誤り。正しくは、インスリン＝ランゲルハンス島 B 細胞、グルカゴン＝ランゲルハンス島 A 細胞。
インスリンの分泌を促すのが交感神経だとしてしまう誤り。正しくは、血糖濃度が高いときは視床下部から副交感神経を通して B 細胞が刺激される。交感神経は血糖濃度が低いときに A 細胞や副腎髄質を刺激する。
糖質コルチコイドを副腎髄質のホルモンとしたり、交感神経が直接その分泌を促すとしてしまう誤り。正しくは、副腎皮質のホルモンで、視床下部→脳下垂体前葉（副腎皮質刺激ホルモン）→副腎皮質という経路で分泌が促され、タンパク質からのグルコースの生成を促す。
1 型と 2 型の糖尿病を逆にしてしまう誤り。正しくは、1 型は B 細胞が免疫のはたらきで破壊されてインスリンがほとんど分泌されないもの、2 型はインスリンの分泌量の低下や標的細胞の反応の低下によるもの。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
ヒトのホルモンなどによる体内環境の調節について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア バソプレシンは脳下垂体前葉から分泌され、腎臓の集合管での水の再吸収を促進する。
- イ 血液中のチロキシン濃度が高くなると、チロキシンが視床下部や脳下垂体前葉にはたらきかけ、甲状腺刺激ホルモン放出ホルモンや甲状腺刺激ホルモンの分泌が抑制される。
- ウ 食後に血糖濃度が上昇すると、すい臓のランゲルハンス島の A 細胞からインスリンが分泌され、血糖濃度が低下する。
- エ 寒冷刺激を受けると、交感神経のはたらきによって皮膚の血管が拡張し、体表からの熱の放散が抑えられる。
- オ 鉱質コルチコイドは副腎髄質から分泌され、腎臓の細尿管（腎細管）でのナトリウムイオンの再吸収を促進する。
ヒトが強いストレスを受けたり、空腹が続いて血糖濃度が低下したりすると、間脳の視床下部から放出ホルモンが分泌され、これを受けた脳下垂体前葉から副腎皮質刺激ホルモンが分泌される。副腎皮質刺激ホルモンは副腎皮質にはたらきかけ、あるホルモンXの分泌を促す。ホルモンXは、組織のタンパク質を分解してグルコースをつくるはたらきを促進し、血糖濃度を上昇させる。また、血液中のホルモンXの濃度が高くなると、視床下部や脳下垂体前葉にはたらきかけて放出ホルモンや副腎皮質刺激ホルモンの分泌を抑える。
このホルモンXを何というか。
この技能の次に学べること
- 血糖濃度とホルモンのデータ比較 （高校生物 体内環境の維持と免疫）