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第四节通过激素的调节
通过激素的调节
主讲:
黄冈中学生物高级教师 童金元
问题探讨
北京国际马拉松邀请赛
马拉松长跑是赛程超过40km、历时2h以上的极限运动,运动员每小时至少要消耗300g糖类。
血糖(血液中的葡萄糖)可以补充肌肉因运动而消耗的糖类。
正常人的血糖含量是0.8~1.2g/L(80~120mg/dL),全身的血量大约为5L。
计算:
如果仅靠血液中的葡萄糖,运动员能够跑多长时间?
(1/75~1/50小时)
讨论:
长跑过程中大量消耗葡萄糖,会导致血糖含量下降吗?
一、激素调节的发现
科学家发现:
狗进食后,胃便开足马力,把食物磨碎。
当食物进入小肠时,胰腺马上会分泌出胰液并立刻送到小肠,和磨碎的食物混合起来,进行消化活动。
那么,食物到达小肠的信息,胰腺是怎样得到的呢?
1、资料分析:
促胰液素的发现
(1)沃泰默的实验
沃泰默的解释
小肠上微小的神经难以剔除干净,是一个十分顽固的神经反射。
(2)斯他林和贝利斯的假设
这种实验现象是化学调节的结果:
在盐酸的作用下,小肠黏膜可能产生了一种化学物质,这种物质进入血液后,随着血流到达胰腺,引起胰液的分泌。
斯他林和贝利斯的实验
实验预期:
胰腺分泌胰液。
实验结论:
支持假设,胰液的分泌是促胰液素调节的结果。
思考与讨论:
(1)斯他林和贝利斯获得的科学发现包括哪些内容?
发现了促胰液素、发现了激素调节。
(2)哪些因素使斯他林和贝利斯抓住了成功的机会?
激素的发现过程带给你什么启示?
不迷信权威、创造性思维、严谨的实验设计等。
(3)巴甫洛夫的感慨
“自然,人家是对的。
很明显,我们失去了一个发现真理的机会!
”
2、激素的概念
由内分泌腺(内分泌细胞)合成并分泌到血液中,对机体的新陈代谢、生长发育、生殖及内环境的稳定、行为等具有重要调节作用的一类微量有机物。
内分泌腺:
腺体内没有导管,分泌物直接进入体内的毛细血管,随着血液循环运输到全身,如垂体、甲状腺、胸腺、胰岛等。
外分泌腺:
腺体内有导管,分泌物通过导管排出,如消化腺、汗腺、皮脂腺。
3、人体主要内分泌腺及其分泌的激素
4、激素调节的概念
由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质进行调节的方式,这就是激素调节。
二、激素调节的实例
实例一:
血糖平衡的调节
问题探讨:
餐后大量的葡萄糖被吸收到了体内,但是正常人的血糖含量只有短暂的升高,很快就恢复正常(如下图)这是为什么?
分析与讨论:
当血糖水平升高时,胰岛是怎样反应的?
反应的结果怎样?
当血糖水平降低时呢?
在一个系统中,系统本身工作的效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,这种调节方式叫做反馈调节。
与社会的联系
·当身体不能产生足够的胰岛素时,将会发生什么情况?
·你知道糖尿病吗?
糖尿病的主要症状有哪些?
·糖尿病在现代社会中的发病率越来越高。
想一想,这与人们的饮食状况和生活方式的改变有什么关系?
怎样防治糖尿病?
实例二:
甲状腺激素的分级调节
在大脑皮层的影响下,下丘脑可以通过垂体,调节和控制某些分泌腺中激素的合成和分泌;而激素进入血液后,又可以反过来调节下丘脑和垂体中有关激素的合成和分泌,这种调节叫反馈调节。
三、激素调节的特点
1、微量和高效;
2、通过体液运输;
3、作用于靶器官、靶细胞。
课堂训练
例1、分析下图,有关糖代谢及调节的叙述正确的是( )
A.胰岛B细胞分泌的激素促进①、③过程
B.胰岛素促进④、⑤、⑥、⑦过程
C.胰岛A细胞分泌的激素促进④过程
D.在肌肉、肝脏细胞中,②过程均可发生
答案:
B
例2、下列各图中,横坐标表示进食后时间,纵坐标表示血液中胰高血糖素的相对含量。
其中能反映正常人饭后血液中胰高血糖素含量变化趋势的曲线是( )
答案:
B
例3、下图为血糖的来源和去路示意图,请填写下列内容:
图中①过程是_____________,⑤过程进行的主要场所是在细胞的_____________中,⑥⑦代表的物质分别是_____________、_____________。
答案:
消化吸收 线粒体 糖原 脂肪、某些氨基酸
-返回-
同步测试
一、单项选择题
1、人的神经系统中,有些神经细胞既能传导兴奋,又能合成与分泌激素。
这些细胞位于(C )
A.大脑皮层 B.垂体
C.下丘脑 D.脊髓
2、在切除甲状腺10天后,物质代谢能力下降的老鼠的血液中,增加得最多的激素是(D )
A.胰岛素 B.促甲状腺激素释放激素
C.生长激素 D.促甲状腺激素
3、在人体中,由某些细胞合成与释放,并影响其他细胞生理功能的一组物质是(B )
A.信使RNA、必需氨基酸 B.激素、递质
C.淀粉酶、解旋酶 D.肝糖原、丙酮酸
4、关于下丘脑、垂体、甲状腺所分泌的激素之间相互关系的叙述中,不正确的是( C)
A.下丘脑分泌的TRH能促进垂体分泌TSH
B.垂体分泌的TSH能促进甲状腺分泌甲状腺激素
C.TSH也能促进下丘脑合成分泌TRH
D.甲状腺激素可抑制TSH和TRH的合成、分泌
5、稀盐酸直接注入狗的血液,不会引起胰液分泌;切除通向狗小肠的神经,只留下血管,向小肠内注入稀盐酸,会引起胰液分泌。
对这一结果的解释是( C)
A.这个顽固的神经反射仍存在,是因为小肠上的微小的神经难以剔除净
B.盐酸直接刺激了胰腺分泌胰液
C.盐酸刺激肠黏膜产生了某种物质,该物质经过血液循环刺激了胰腺分泌胰液
D.盐酸被小肠吸收,经血液循环刺激了胰腺分泌
6、下列包括促进血糖升高的激素最全的一组是( C)
①胰岛素 ②胰高血糖素 ③肾上腺素 ④性激素
A.①② B.③④
C.②③ D.①④
7、科研人员分别给三只大白鼠注射了a、b、c三种激素后,观察到的相应反应如表,据此判断激素a、b、c的化学名称依次是(C )
注射的激素
注射后的反应
a激素
低血糖,甚至昏迷
b激素
促进蛋白质的合成,并使软骨生长明显
c激素
使呼吸、心率加快,并使体内产热量增加
A.甲状腺激素、胰岛素、生长激素
B.胰高血糖素、生长激素、甲状腺激素
C.胰岛素、生长激素、甲状腺激素
D.生长激素、胰岛素、甲状腺激素
8、血糖是指血液中的葡萄糖,下列有关血糖代谢叙述正确的是(B )
A.血糖能合成糖原,糖原也分解成葡萄糖释放到血液中而成为血糖
B.当血糖浓度过低时,人体内的非糖物质可以转化成血糖
C.血糖能在血浆中分解形成丙酮酸,丙酮酸再进一步氧化分解释放能量
D.人体血糖过剩时,就会通过肾脏形成尿液排出体外
9、现用体重等各方面大体相同的三组兔子进行实验。
将含有放射性碘的注射液注射到A、B、C三组兔子的体内,然后定时测量兔子甲状腺的放射量,4天后,分别注射①无放射性的甲状腺激素、②无放射性的促甲状腺激素、③生理盐水,实验结果如图所示。
则A、B、C表示分别注射的是(B )
A.②③① B.③②①
C.②①③ D.③①②
10、下列关于血糖的叙述不正确的是(D )
A.血糖来源增加,去路减少,则引起血糖升高
B.血糖来源减少去路增加,则引起血糖降低
C.胰岛B细胞分泌的胰岛索可以降低血糖
D.胰岛A细胞分泌的胰岛素可以降低血糖
显示提示
提示:
1、题中只有下丘脑既能分泌抗利尿激素、促激素释放激素,又能传导兴奋。
2、甲状腺分泌甲状腺激素,具有促进新陈代谢和生长发育;促进中枢神经系统的发育,提高神经系统兴奋性的功能;物质代谢能力下降时,甲状腺激素含量低,为促使甲状腺激素的释放,垂体合成并释放促甲状腺激素。
3、由某些细胞合成与释放,则是在细胞内合成并且在细胞外起作用的物质,还在考虑影响其他细胞的生理功能。
信使RNA不释放,必需氨基酸不是在细胞内合成,淀粉酶不影响其他细胞生理功能;解旋酶不释放,也不影响其他细胞生理功能,肝糖原、丙酮酸也不影响其他细胞生理功能。
4、下丘脑分泌的TRH能促进垂体分泌TSH;垂体分泌的TSH能促进甲状腺分泌甲状腺激素;甲状腺激素通过负反馈可抑制TSH和TRH的合成、分泌。
6、胰岛素是唯一降血糖的激素;胰高血糖素、肾上腺素都可使血糖升高;性激素有促进性腺的发育和生殖细胞形成的功能。
9、无放射性的甲状腺激素的注入,抑制了甲状腺激素的合成与分泌,该组兔子的放射性下降的最慢;无放射性的促甲状腺激素注入,促进了甲状腺激素的合成与分泌,该组兔子的放射性下降的最快;注射生理盐水的介于二者之间。
10、胰岛A细胞分泌的胰高血糖素可以升高血糖;胰岛B细胞分泌的胰岛素可以降低血糖;血糖来源增加,去路减少,则引起血糖升高;血糖来源减少,去路增加,则引起血糖降低。
二、简答题。
11、科学家让狗咀嚼它喜欢的食物,使食物未能进入其胃内,对其胃液的分泌量进行了测量。
结果如图所示。
(1)食物没有进入胃中,但仍有胃液分泌,是由于食物进入口腔,刺激口腔处的感受器产生兴奋,通过传入神经传至神经中枢,再经传出神经传至胃而引起。
若切断传出神经,该反射__________(能或不能)完成,原因是:
____________________。
(2)有科学家根据一些实验结果,提出了胃泌素的假说,认为胃幽门窦黏膜可分泌胃泌素,对胃液的分泌具有调节作用。
有同学根据该假说,提出了实验方案,证明胃泌素的作用。
请补充完整该实验方案。
实验目的:
____________________。
实验材料:
(略)
实验主要步骤:
①切断与胃联系的所有神经。
②静脉注射胃幽门窦黏膜提取液(含胃泌素)。
③观察胃液的分泌情况。
实验结果:
(略)
(3)问题:
上述实验步骤①的目的是____________________。
有同学认为该实验方案不够严密,理由是____________________。
显示答案
11、
(1)不能 反射弧结构不完整,反射不能完成
(2)证明胃泌素对胃液的分泌具有调节作用
(3)去除神经对胃液分泌的调节 缺少对照实验组
解析:
反射的结构基础是反射弧,反射的完成需要保持反射弧的完整性;实验目的的提出应根据题干提供的信息得出,要想证明胃幽门窦黏膜分泌的胃泌素对胃液的分泌具有调节作用,首先提取胃幽门窦黏膜提取液,并单独实验。
12、下丘脑垂体在人体内分泌活动中起重要的调节作用。
(1)垂体是人体重要的内分泌腺,不仅分泌[a]生长激素,还分泌[ ]__________等激素来调节其他某些内分泌腺的活动。
但下丘脑才是人体调节内分泌活动的枢纽,因为_________。
(2)①完成由产生电信号到转变为化学信号的过程是:
下丘脑神经分泌细胞在某些因素的刺激下产生__________,通过轴突传导到__________,进而引起小泡中激素的释放。
(3)分析下图可见,垂体分泌的抗利尿激素的主要功能是使血浆渗透压__________。
①~⑤过程中属于反馈抑制作用的是____________________。
(4)当人突然进入寒冷环境中,与c具有协同作用的__________(激素)分泌量也将增加,导致产热量增加。
如果用激素c饲喂小白鼠,再放入密闭容器中,其对缺氧的敏感性将____________________。
显示答案
12、
(1)[b]促甲状腺激素 下丘脑能分泌一些激素来调节垂体中激素的合成和分泌(垂体分泌激素的多少,是受下丘脑支配的)
(2)局部电流(兴奋/神经冲动) 神经末梢(轴突末梢/突触小体)
(3)降低 ④和⑤
(4)肾上腺素 提高
解析:
垂体为内分泌腺,既分泌促激素又能分泌生长激素,同时还受下丘脑分泌的促激素释放激素的调控;与甲状腺激素有协同作用的是肾上腺素;如果用甲状腺激素饲喂小白鼠,小自鼠呼吸加强,耗氧量增多,若再将其放入密闭容器中,其对缺氧的敏感性提高。
-END-
课外拓展
不同类型激素的作用机制
含氮激素主要与膜受体结合,类固醇激素主要与核受体结合,然后通过细胞内信号转导系统或调节相应基因的表达来起作用。
(1)含氮激素的作用机制——第二信使学说
第二信使学说是由Sutherland等于1965年提出来的。
他们认为这类激素的作用过程大致包括以下主要步骤:
①激素作为第一信使,与靶细胞膜上的激素受体结合并相互作用;②激素与受体结合后,激活膜上的腺苷酸环化酶(AC)系统;③在Mg2+存在的条件下,AC促使ATP转变为cAMP。
cAMP是第二信使,信息由第一信使传递给第二信使;④cAMP使无活性的蛋白激酶转为有活性,从而激活磷酸化酶,引起靶细胞各种生理生化反应,如肌肉细胞的收缩与舒张、神经细胞的电位变化、腺细胞的分泌、细胞的通透性变化以及各种酶反应等。
这是一个酶促酶的连锁反应系统,像电子管的放大系统一样,激素的作用被逐级放大,形成一个效能极高的生物放大系统。
(2)类固醇激素作用机制——基因表达学说
类固醇激素的相对分子质量小(仅为300左右),且呈脂溶性,因此可透过细胞膜进入细胞。
在进入细胞之后,经过两个步骤影响基因表达而发挥生物学作用。
第一步是激素与胞浆受体结合,形成激素—胞浆受体复合物。
受体与激素结合后,其构型发生变化,从而使细胞质中的“激素—受体复合物”获得透过核膜的能力。
第二步是激素—受体复合物进入细胞核后结合于染色质的非组蛋白的特异位点上,启动或抑制该部位的DNA转录过程,进而促进或抑制mRNA的形成,结果是诱导或减少某种蛋白质(主要是酶)的合成,引起相应的生物效应。
这类激素也和含氮激素一样,作用方式也是一系列的连锁反应,作用效果也被逐级放大,所以同样体现高效能的特点。
除上述作用方式外,类固醇激素还可直接作用于细胞膜的脂质成分,通过改变膜的结构而起作用;还有的类固醇在数量很少时,本身虽不表现其特有的作用,但却是其他激素作用的良好条件,发挥所谓的“允许作用”,这些作用都不能用基因表达学说来解释。
-END-
高考解析
例1、下列关于激素的叙述,错误的是( )
A.肾上腺素发挥作用后被灭活
B.体内失水过多时抗利尿激素释放减少
C.激素调节过程中存在反馈调节
D.对血样中相关激素水平的分析可帮助诊断甲状腺疾病
答案:
B
解析:
神经递质与激素发挥作用后需马上被分解。
体内失水过多时,血浆渗透压升高,刺激机体产生较多的抗利尿激素,减少水分的排出;激素调节过程中,正反馈调节和负反馈调节是共存的。
例2、以下对生物激素调节及其应用方面的说法中,正确的是( )
A.下丘脑是机体内分泌的枢纽,是各种内分泌腺的管理者,直接控制内分泌腺的活动
B.缺乏甲状腺激素的蝌蚪只是生长缓慢,也能发育成青蛙
C.激素种类多,量极微,既不组成细胞结构,又不提供能量,也不起催化作用
D.激素间的拮抗作用对机体是不利的,机体能通过反馈调节来缓解这种作用
答案:
C
解析:
下丘脑通过控制垂体的分泌活动,影响各种内分泌腺,垂体是各种内分泌腺的管理者,直接控制内分泌腺的活动;甲状腺激素能促进动物的生长发育,缺乏甲状腺激素的动物生长发育都会受到影响;激素间的拈抗作用和协同作用,对生物体的生命活动调节起到重要的作用。
-END-
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- 第四节 通过激素的调节 第四 通过 激素 调节