高校生物基礎 血糖調節—食後と空腹時の変化を神経とホルモンで説明する｜武蔵野個別指導塾

食後にはインスリン、空腹時にはグルカゴンの経路をたどり、すい臓への神経の作用と肝臓の応答をつなぎます。

よくあるのは、定期テスト前の高校生が、血糖量が下がるとインスリンが増えると図に描く場面です。ホルモンの名前を覚えていても、何がきっかけで、どの器官がどの方向に働くかを取り違えると、矢印は逆になります。食後と空腹時を比べ、変化を元に戻す向きをたどりましょう。ここでいう血糖は血液中のグルコースであり、血糖濃度は血液中のグルコースの濃さです。

要点（結論から）

• 血糖濃度の上昇はB細胞からのインスリン分泌を促します。
• インスリンはグリコーゲン合成や細胞への取り込みを促します。
• 血糖濃度の低下はA細胞からのグルカゴン分泌を促します。

どの変化を問う問題か

出方の1つは、食後に血糖濃度が上昇した場面を示し、分泌が促されるホルモンとその作用を選ぶ問題です。血糖を下げる方向に働くインスリンと、上げる方向に働くグルカゴンを分けます。名前を選ぶだけでなく、肝臓でグルコースがグリコーゲンとして蓄えられるか、グリコーゲンからグルコースが生じるかまで結び付けます。

別の型では、時間と血糖濃度の資料を読み、上昇後に濃度が低下する理由を説明します。値が低下していることと、最初から低い状態にあることは違います。どの時点と比べて高いか、どの向きに変化しているかを分けて読みます。資料に測定値があっても、そこから健康状態や診断を判断する問題ではありません。

もう1つは、脳からすい臓へ向かう自律神経の作用を問う型です。副交感神経はインスリンの分泌を促し、交感神経はグルカゴンの分泌を促します。神経の作用と、血液を通って標的に届くホルモンの作用を一続きにしながら、矢印が何を表すかを区別します。

血糖を戻す2つの経路

食事で吸収されたグルコースが血液に入ると、血糖濃度は上がります。その上昇はすい臓のランゲルハンス島にあるB細胞からのインスリン分泌を促します。インスリンは肝臓でグルコースからグリコーゲンへの合成を促し、筋肉や脂肪組織などでのグルコースの取り込みも促します。こうした作用によって血糖濃度は下がる方向へ向かいます。

一方、空腹が続くなどして血糖濃度が下がると、ランゲルハンス島のA細胞からグルカゴンの分泌が促されます。グルカゴンは肝臓でグリコーゲンの分解を促し、できたグルコースが血液に出ることで血糖濃度は上がる方向へ向かいます。肝臓に蓄える物質が血糖そのものとして血液を流れるわけではありません。

図1のように、上の経路は血糖の上昇を下げる方向へ、下の経路は低下を上げる方向へ導きます。矢印は変化が次の分泌や作用を促す関係を表す模式図です。ホルモン自体は血液を通って運ばれます。図1の2つの終点は、出発点の変化とは逆の向きです。

このように、ある変化によって生じた反応が、もとの変化を小さくする仕組みを負のフィードバックといいます。上昇がいつまでも上昇を加速させるのではなく、上昇を抑える反応につながります。低下した場合も同様に、低下を抑える方向です。血糖が一定の値に一瞬で固定されるという意味ではありません。

血糖濃度の変化は、間脳の視床下部を介する自律神経の経路にも関係します。血糖濃度が上がると副交感神経を介してインスリンの分泌が促され、下がると交感神経を介してグルカゴンの分泌が促されます。すい臓が血糖濃度の変化に応じる経路と、神経を介する経路を区別しつつ、どちらも調節にかかわると整理します。

血糖濃度の変化とホルモンの分泌の間には時間の経過があります。資料を読む際は、最初の変化と、それに応じた後の反応を順に区別します。矢印の出発点だけを見ず、最後にどの方向へ戻す作用かまで確かめましょう。

基本例題：食後の資料を読む

次は学習用に作った資料です。ある人の食後の血糖濃度を、食前を基準とした相対値で表しました。相対値に単位はありません。この資料は実際の測定結果や正常値を表すものではありません。

問1　食後Aの上昇に応じて分泌が促されるホルモンを、インスリンとグルカゴンから1つ選び、分泌する細胞名を答えてください。問2　食後Aから食後Bへの変化を、肝臓でのグルコースとグリコーゲンに触れて2文で説明してください。問3　食後AからBまでの低下幅を相対値の整数で答えてください。

図2のように、食前100に対して食後Aは140です。まず食前からの変化を読むと、140 − 100 = 40で、相対値が40上がっています。血糖濃度の上昇に対して分泌が促されるのはインスリンです。したがって問1は「インスリン、B細胞」です。A細胞とB細胞の文字を、食後A、食後Bという時点の記号と混同しないでください。

問2では、インスリンが肝臓でグルコースからグリコーゲンへの合成を促すことを書きます。その結果、血糖濃度は下がる方向へ向かいます。解答例は「血糖濃度の上昇に応じて分泌が促されたインスリンが、肝臓でグルコースからグリコーゲンへの合成を促します。その作用などにより血糖濃度は低下する方向へ向かいます」です。筋肉や脂肪組織での取り込みも関係しますが、問われた肝臓の変化を省いてはいけません。

問3は食後Aの140から食後Bの110を引き、140 − 110 = 30です。答えは相対値30です。逆にBの110に低下幅30を足すと140となり、資料のAに戻ります。図2の棒の高さも140から110へ下がっています。ただしBの110は食前の100より高く、低下中の値が直ちに食前より低いことを意味しません。

少し難しい例題：低下と神経をつなぐ

次も自作の資料です。食事をとらずに過ごしている間、ある人の血糖濃度の相対値が、時点Pの100から時点Qの80へ変化しました。時点Qでは、この低下に対する調節が働くものとします。相対値は単位のない量であり、実測値や診断の基準ではありません。

問1　時点PからQへの低下幅を相対値の整数で求めてください。問2　Qで分泌が促されるホルモンと、それを分泌する細胞を答えてください。問3　視床下部からすい臓へ向かう自律神経の種類と、肝臓での変化を挙げ、血糖濃度がどちらに向かうかを説明してください。

まず100 − 80 = 20なので、問1は相対値20です。Qの80に20を足すとPの100に戻り、低下幅の向きを確かめられます。次に、Qでは食後の上昇ではなく、Pからの低下が条件です。低下を小さくするには上げる方向の作用が必要なので、問2はグルカゴンとA細胞です。

問3の解答例は「血糖濃度の低下に応じて視床下部を介し、交感神経がすい臓からのグルカゴンの分泌を促します。グルカゴンは肝臓でグリコーゲンの分解を促し、グルコースが血液へ出ることで血糖濃度は上昇する方向へ向かいます」です。神経がグルコースを運ぶのではなく、神経が分泌を促し、血液中のホルモンが肝臓に作用します。

ここでの分かれ目は、血糖濃度の変化と、その変化に対する反応の向きです。Qで値が低下したという条件から、さらに低下させるインスリンの作用を選ぶと、もとの変化を小さくできません。反対に、肝臓での分解を選んでも、血糖を下げると結んでしまえば因果の最後が逆になります。答えを条件に戻し、低下に対して上昇方向の作用が対応しているかを確かめます。

逆向きの矢印を直す

「血糖濃度が低下したので、インスリンの分泌が増え、肝臓でグリコーゲンが分解される」という答えは誤りです。原因は、低下という出発点と、インスリンの作用と、肝臓の反応を別々に暗記し、つながりを確認していないことです。インスリンは血糖濃度を下げる方向に働き、肝臓ではグリコーゲンの合成を促します。

図3のように、低下時はグルカゴンの分泌が促され、肝臓でのグリコーゲン分解を通じて上昇方向へ向かう、と直します。矢印は分泌や作用のつながりを示します。修正した経路をたどると、最後の上昇方向が最初の低下を打ち消すことを確かめられます。

もう1つの誤りは「血糖濃度が下がったから交感神経がグルコースを肝臓から血液へ運ぶ」です。神経の情報伝達と、物質が血液に出る過程を混ぜています。交感神経がすい臓に作用してグルカゴンの分泌を促し、そのホルモンが肝臓に働く、と間の段階を補います。神経、ホルモン、肝臓の3つを答案に並べ、隣り合う語の関係を動詞で結ぶと修正しやすくなります。

「食後に血糖濃度が下がり始めたので、グルカゴンが原因だ」と読むのも誤りです。高くなった濃度が下がる局面は、上昇を抑える反応と整合します。グラフの傾きだけでなく、基準と比べた位置や直前の変化も読み、資料の条件を使って判断します。

自分でたどる4問

以下は練習用の自作問題です。相対値は単位がなく、実在の測定結果や基準値ではありません。各問を先に解いてから、後の解答と照合してください。

1. ある食事の前後で血糖濃度の相対値が90から135に上昇しました。上昇幅を整数で求め、この上昇に応じて分泌が促されるホルモンと細胞名を答えてください。
2. 別の場面で血糖濃度の相対値が120から96へ低下しました。低下幅を整数で求め、低下に応じて分泌が促されるホルモンが肝臓に及ぼす作用を、グリコーゲンとグルコースを用いて1文で答えてください。
3. 血糖濃度の上昇に応じて視床下部を介する神経の経路が働くとき、すい臓からのインスリン分泌を促す自律神経を答え、その後の筋肉や脂肪組織でのグルコースの取り込みがどう変わるかを1文で答えてください。
4. 血糖濃度が低下した後、その低下を抑える反応が起こりました。この関係を表す調節の名称を答え、出発点の変化と反応の方向を使って理由を1文で答えてください。

答えとたどり方

1. 上昇幅は相対値45、ホルモンはインスリン、細胞はB細胞です。135 − 90 = 45と引きます。90に45を足すと135に戻るので、上昇幅が資料の前後に合います。上昇という条件に対し、血糖を下げる方向のインスリンを選びます。
2. 低下幅は相対値24です。120 − 96 = 24で、96に24を足すと120に戻ります。解答例は「グルカゴンは肝臓でグリコーゲンの分解を促し、生じたグルコースが血液に出るように働きます」です。上昇方向の作用が、問題の低下を抑える向きになっています。
3. 副交感神経です。解答例は「分泌されたインスリンは筋肉や脂肪組織でのグルコースの取り込みを促します」です。血糖濃度の上昇から分泌、取り込みへとたどり直すと、血糖を下げる方向につながります。肝臓での蓄積も関連しますが、ここでは指定された組織の反応を答えます。
4. 負のフィードバックです。解答例は「血糖濃度の低下に対して、それを抑える上昇方向の反応が起こるためです」です。低下と反応の向きが逆であることを条件に戻して確認します。単に「元に戻るから」と書くより、何の変化をどちら向きに抑えるかが明確です。

問題の数字を正しく引けても、ホルモンの選択が合うとは限りません。計算では前後の差を元の値に戻して確かめ、記述では出発点と作用の向きを対応させます。また、問題3の神経を答えるとき、肝臓の変化を先に思い浮かべてもかまいませんが、問われているのはすい臓への経路です。解答欄に入れる語の種類を最後に確かめます。

要点

• 血糖濃度の上昇はB細胞からのインスリン分泌を促します。
• インスリンはグリコーゲン合成や細胞への取り込みを促します。
• 血糖濃度の低下はA細胞からのグルカゴン分泌を促します。
• グルカゴンは肝臓でのグリコーゲン分解を促します。
• 変化を抑える向きに働くことが負のフィードバックです。

つまずきを見分けるには

図を見ずに「血糖濃度が上がった」から肝臓での変化までを声に出し、ホルモン名と合成・分解の動詞をつなげてみます。名前は言えても動詞が止まるなら、ホルモンと肝臓の対応を図1に戻って確認します。逆に動詞は言えても上昇と低下の選択が逆なら、最後の作用が出発点の変化を小さくするかを確かめます。

個別指導では、資料のどの時点を比べたかを指で示し、神経の作用とホルモンの作用を別の矢印で説明できるかを確認します。相対値を引いた後には、差を小さい方へ足して元の大きい値に戻します。血糖調節の答案は、変化と反応の向きを結ぶと読み直せます。