负反馈回路(negative feedback loop)是这样一个循环:**变化被侦测到,反应对抗变化,使条件回到设定点附近。**学会读一个回路,就能读任何例子,因为体温、血糖和水分调节用的都是同一种模式。
这项技能建立在肾脏的滤过与选择性重吸收之上,并在体温调节中应用于皮肤,在血糖调节中应用于血糖。
回路由哪几部分组成?
读每个回路都用同样的五个步骤。
- **设定点:**身体不断回归的数值。
- **变化:**条件升到设定点之上或降到设定点之下。
- **感受器:**感受器侦测到变化,并把信息传出去。
- 反应:效应器(如肌肉或腺体)做出对抗变化的动作。
- **回复:**条件回到设定点附近,反应随之减弱。
“反馈”指的是第 5 步把信息传回第 3 步。因为条件一回复,反应就减弱,系统不会长时间过度调节。
为什么叫“负”?
因为反应朝相反方向进行。上升引起使它下降的反应,下降引起使它上升的反应。如果系统反而放大变化,那就是正反馈,身体维持稳定条件不是这样做的。
例题详解
用下面这个虚构的核心体温回路,设定点为 37.0 °C。数字是编出来展示模式的。
| 阶段 | 发生了什么 |
|---|---|
| 设定点 | 37.0 °C |
| 变化 | 体温升到 37.6 °C |
| 感受器 | 体温感受器侦测到上升 |
| 反应 | 汗腺分泌更多汗水,蒸发使更多热量散失 |
| 回复 | 体温降到 37.1 °C,出汗减少 |
**第一步:**说明变化的方向。体温上升,比设定点高 37.6 − 37.0 = 0.6 °C。
**第二步:**检查反应是否对抗变化。散失更多热量会使体温下降,所以反应对抗上升。这是负反馈。
**第三步:**检查回复。体温朝设定点下降了 37.6 − 37.1 = 0.5 °C,所以回路在起作用。
你可以用机制与反馈构建器练习排列这样的回路。
要留意的错误
常见的错误是只写出反应,却没说这个反应做了什么,或接下来发生什么。
错误答案:“体温上升,所以身体出汗。”
这只给了原因和反应,没说反应做了什么,也没说之后发生什么。
改正的方法是补上对抗的效果和回复:“体温升到设定点以上。感受器侦测到。汗腺做出反应,通过蒸发使身体降温,所以体温回落到设定点附近。”
自我检测
先试做,再打开答案核对。
1. 排列顺序:反应、侦测到变化、回到设定点、条件改变。
查看答案
条件改变、侦测到变化、反应、回到设定点。
2. 某个条件降到设定点以下。负反馈的反应是使它升高还是降低?
查看答案
会使它升高。负反馈的反应总是对抗变化,所以下降会引发使该条件增加的反应。
3. 在上面的虚构回路中,哪一部分是效应器?
查看答案
汗腺是效应器,因为它执行反应。
下一步
模式清楚之后,继续学习用相互竞争的效应解释体温调节,那里有两种反应同时作用。有些学生能标出回路,却在措辞上失分,我们的老师会在生物线上一对一补习中训练这种句子层面的精确度。