生物學(xué)選擇性必修一《穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》第36講

激素調(diào)節(jié)的過(guò)程1.4.2舉例說(shuō)明激素通過(guò)分級(jí)調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)等機(jī)制維持機(jī)體的穩(wěn)態(tài)，如甲狀腺激素分泌的調(diào)節(jié)和血糖平衡的調(diào)節(jié)等內(nèi)容要求目錄Contents02血糖如何影響胰島素的分泌01胰島素如何降血糖03其他激素如何調(diào)血糖00復(fù)習(xí)引入體檢時(shí)為何要空腹測(cè)血糖?人進(jìn)食后血糖含量會(huì)如何變化?飯后血糖如何變化?為何先升后降?下降后為何又回升?最后為何能維持穩(wěn)定?01胰島素如何降血糖核心問(wèn)題1胰島素作用機(jī)理模式圖①葡萄糖是如何進(jìn)入組織細(xì)胞的?②葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是從哪里來(lái)的?③當(dāng)血糖濃度升高時(shí)，囊泡的分泌量是否會(huì)變化?會(huì)如何變化?④誰(shuí)能調(diào)控囊泡的分泌?⑤胰島素從哪兒來(lái)的?怎么過(guò)來(lái)的?⑥它是如何找到這個(gè)組織細(xì)胞的?⑦胰島素刺激受體后，受體是否應(yīng)該給囊泡一個(gè)信號(hào)?⑧受體是如何把這個(gè)信號(hào)給囊泡的?01胰島素如何降血糖核心問(wèn)題1胰島素作用機(jī)理模式圖01胰島素如何降血糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體GLUT的作用葡萄糖都需要借助細(xì)胞膜上的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUTs)進(jìn)入細(xì)胞。人體中比較典型的GLUTs有GLUT1,2,3,4。GLUT1主要負(fù)責(zé)葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞和跨越血腦屏障。GLUT2主要在肝、脾、小腸等內(nèi)臟細(xì)胞中發(fā)揮作用。GLUT3負(fù)責(zé)為神經(jīng)系統(tǒng)攝取葡萄糖。GLUT4則是肌肉和脂肪組織的主要葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。如圖中，小腸上皮細(xì)胞從腸腔吸收葡萄糖由Na+驅(qū)動(dòng)的葡萄糖同向轉(zhuǎn)運(yùn)載體協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)，伴隨Na+內(nèi)流，在Na+-K+ATP酶的作用下消耗ATP，維持Na+在膜兩側(cè)的電化學(xué)梯度穩(wěn)定，這種運(yùn)輸方式稱為主動(dòng)運(yùn)輸。而葡萄糖從腸上皮細(xì)胞進(jìn)入血液順濃度梯度由GLUT2協(xié)助,則為協(xié)助擴(kuò)散。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：胰島素對(duì)葡萄糖代謝的影響可以通過(guò)調(diào)節(jié)GLUT4在細(xì)胞中的分布而改變葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。01胰島素如何降血糖用基因工程的方法構(gòu)建一種由GLUT4和綠色熒光蛋白（GFP）的融合蛋白表達(dá)載體。將構(gòu)建的GFP-GLUT4融合表達(dá)質(zhì)粒顯微注射到肌肉細(xì)胞或脂肪細(xì)胞內(nèi)，然后觀察胰島素對(duì)于GLUT4分布的影響。沒(méi)有胰島素的時(shí)候，細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的GFP-GLUT4分布在胞內(nèi)的囊泡膜上；在加入胰島素以后，發(fā)現(xiàn)GFP-GLUT4重新分布，轉(zhuǎn)而集中到細(xì)胞膜上。胰島素濃度升高時(shí)，胰島素與肌肉和脂肪組織等細(xì)胞膜上的胰島素受體結(jié)合，將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)，一方面促進(jìn)GLUT4從細(xì)胞內(nèi)的囊泡轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上，使細(xì)胞膜上葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白增加，促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞；另一方面促進(jìn)蛋白質(zhì)、脂肪、糖原合成，同時(shí)抑制非糖物質(zhì)（脂肪、蛋白質(zhì)）轉(zhuǎn)化為葡萄糖；胰島素濃度降低時(shí)，GLUT4通過(guò)細(xì)胞膜內(nèi)陷重新回到囊泡，數(shù)量減少而抑制GLUT4將葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞，使得血糖濃度維持一定水平。01胰島素如何降血糖探究任務(wù)1胰島素作用機(jī)理模式圖解析胰島素作用機(jī)理模式圖①由圖可知，胰島素對(duì)靶細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用至少表現(xiàn)在兩個(gè)方面∶一方面是增加靶細(xì)胞膜

的數(shù)量，從而促進(jìn)靶細(xì)胞對(duì)葡萄糖的

。另一方面，胰島素通過(guò)

，促進(jìn)

。②除圖中標(biāo)出的兩個(gè)方面外，胰島素對(duì)靶細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用可能還包括

。01胰島素如何降血糖探究任務(wù)1葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白攝取酶的磷酸化蛋白質(zhì)、脂肪和糖原的合成濃度降低時(shí)，GLUT4通過(guò)細(xì)胞膜內(nèi)陷重新回到囊泡，數(shù)量減少而抑制GLUT4將葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞學(xué)生回答胰島素作用機(jī)理模式圖01胰島素如何降血糖構(gòu)建胰島素調(diào)節(jié)血糖機(jī)理的概念模型胰島素調(diào)節(jié)血糖機(jī)理(概念模型)02血糖如何影響胰島素的分泌核心問(wèn)題2血糖為何沒(méi)有一直降下去，而是趨于穩(wěn)定？血糖對(duì)于胰島素分泌的反饋調(diào)節(jié)究竟是如何實(shí)現(xiàn)的?葡萄糖對(duì)胰島B細(xì)胞的作用02血糖如何影響胰島素的分泌核心問(wèn)題2①胰島β細(xì)胞是如何感受到血糖含量的變化的?②胰島β細(xì)胞能分泌胰島素降血糖，胰島β細(xì)胞自身是否需要葡萄糖?③葡萄糖進(jìn)入到胰島β細(xì)胞后，會(huì)被胰島β細(xì)胞用來(lái)干什么?④當(dāng)胰島β細(xì)胞周圍的葡萄糖濃度升高時(shí)，進(jìn)入胰島β細(xì)胞的葡萄糖的量會(huì)如何變化?⑤胰島素的分泌量會(huì)如何變化?⑥葡萄糖進(jìn)入量增多與胰島素分泌量增多之間，是不是應(yīng)該存在著一定的因果關(guān)系?⑦葡萄糖進(jìn)入量增多為何會(huì)導(dǎo)致胰島素分泌量增加?葡萄糖對(duì)胰島B細(xì)胞的作用胰島素的分泌可直接受外源性營(yíng)養(yǎng)成分（血糖濃度）的調(diào)節(jié)。其一方面可以直接作用于胰島B細(xì)胞（β細(xì)胞）以調(diào)節(jié)胰島素的分泌；也可作用于胰島組織中的神經(jīng)末梢或血管內(nèi)的感受器，反射性地引起胰島素分泌。圖為細(xì)胞外葡萄糖濃度調(diào)節(jié)胰島B細(xì)胞（β細(xì)胞）分泌胰島素的過(guò)程，當(dāng)葡萄糖濃度升高到刺激閾以上時(shí)，葡萄糖經(jīng)胰島B細(xì)胞膜上的GLUT2轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞，轉(zhuǎn)化為萄葡糖-6-磷酸，萄葡糖-6-磷酸進(jìn)一步氧化使ATP/ADP比率升高，引起胰島B細(xì)胞膜上ATP敏感的鉀通道關(guān)閉，細(xì)胞內(nèi)的K+濃度升高，細(xì)胞膜去極化，激活細(xì)胞膜上電壓門控鈣通道開(kāi)放，Ca2+內(nèi)流增加，刺激胰島素分泌顆粒同細(xì)胞膜融合，并將胰島素分泌至胞外。葡萄糖對(duì)胰島B細(xì)胞的作用過(guò)程解析02血糖如何影響胰島素的分泌葡萄糖對(duì)胰島B細(xì)胞的作用①由圖可知，人體內(nèi)胰島素釋放通路是：餐后血糖升高，葡萄糖由細(xì)胞膜上的

蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到胰島β細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)過(guò)

過(guò)程產(chǎn)生大量ATP，阻斷ATP敏感型鉀離子通道，進(jìn)而抑制了鉀離子的外流，使細(xì)胞膜內(nèi)的電位

，打開(kāi)電壓依賴性的Ca2+通道，升高了胞內(nèi)的Ca2+濃度，促進(jìn)胰島素分子以

的方式釋放到細(xì)胞外。②當(dāng)血糖含量下降時(shí)，胰島素的分泌情況會(huì)如何變化?試依據(jù)上圖做出解釋。探究任務(wù)202血糖如何影響胰島素的分泌轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞呼吸升高學(xué)生回答胞吐減少,過(guò)程與之相反葡萄糖對(duì)胰島B細(xì)胞的作用在前面的概念模型中加入反饋調(diào)節(jié)的內(nèi)容。胰島素調(diào)節(jié)血糖機(jī)理(概念模型)02血糖如何影響胰島素的分泌反饋①是否還有其他激素可以調(diào)節(jié)血糖?②它們又是如何調(diào)節(jié)血糖的?③它們與胰島素、胰高血糖素之間又有著怎樣的關(guān)系?當(dāng)血糖降低時(shí)，胰島素?zé)o可奈何，此時(shí)需哪些激素上場(chǎng)呢?核心問(wèn)題303其他激素如何調(diào)血糖胰高血糖素糖皮質(zhì)激素糖皮質(zhì)激素的作用機(jī)理由圖可知，糖皮質(zhì)激素進(jìn)入細(xì)胞后需要與

結(jié)合，才能進(jìn)一步

，從而導(dǎo)

升高。這說(shuō)明糖皮質(zhì)激素與胰島素在調(diào)節(jié)血糖上的作用是相互

，而與胰高血糖素具有

作用。受體啟動(dòng)基因的表達(dá)血糖抗衡的協(xié)同②糖皮質(zhì)激素在人體中分泌的調(diào)節(jié)如圖所示。下丘腦分泌的

促進(jìn)

分泌促腎上腺皮質(zhì)激素，從而促進(jìn)腎上腺釋放糖皮質(zhì)激素，這種調(diào)節(jié)方式我們稱為

調(diào)節(jié)。③當(dāng)臨床治療大量注射糖皮質(zhì)激素后，三種激素的分泌量會(huì)

，這是因?yàn)槠渲写嬖谥?/p>

調(diào)節(jié)。核心問(wèn)題303其他激素如何調(diào)血糖分級(jí)腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素垂體減少反饋糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)血糖機(jī)理(概念模型)03其他激素如何調(diào)血糖構(gòu)建建糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)血糖機(jī)理的概念模型03其他激素如何調(diào)血糖激素調(diào)節(jié)血糖的機(jī)制模型是否適用于其他穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)?激素調(diào)節(jié)的機(jī)制(概念模型)04例析激素調(diào)節(jié)下丘腦、垂體和甲狀腺功能的分級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，也稱為下丘腦——垂體——甲狀腺（性腺、腎上腺皮質(zhì)）軸。分級(jí)調(diào)節(jié)：人們將下丘腦、垂體和靶腺之間存在的這種分層調(diào)控稱為分級(jí)調(diào)節(jié)。分級(jí)調(diào)節(jié)的意義：可以放大激素的調(diào)節(jié)效應(yīng)，形成多級(jí)反饋，有利于精細(xì)調(diào)控，從而維持機(jī)體的穩(wěn)態(tài)反饋調(diào)節(jié)：在一個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)本身工作的效果（甲狀腺激素增多），反過(guò)來(lái)又作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作。00激素調(diào)節(jié)的特點(diǎn)(1)通過(guò)體液進(jìn)行運(yùn)輸(2)作用于靶器官靶細(xì)胞(3)作為信使傳遞信息(4)微量、高效血管壁上有沒(méi)有葡萄糖感受器？高中階段練習(xí)題中經(jīng)常出現(xiàn)與血糖調(diào)節(jié)相關(guān)的問(wèn)題，也常出現(xiàn)“當(dāng)葡萄糖濃度升高，血管壁葡萄糖感受器感受血糖濃度過(guò)高的信號(hào)，將信號(hào)傳達(dá)下丘腦，下丘腦進(jìn)行血糖相關(guān)調(diào)節(jié)”的表述。有人對(duì)此產(chǎn)生疑問(wèn)，也有教師表示無(wú)葡糖糖感受器的說(shuō)法。在糖代謝途徑中存在一種關(guān)鍵酶，它參與糖酵解的第一步反應(yīng)，能夠催化葡萄糖磷酸化，該酶被稱為葡萄糖激酶（GK），也稱己糖激酶Ⅳ。研究發(fā)現(xiàn)，GK可感應(yīng)葡萄糖并調(diào)節(jié)糖代謝激素，在穩(wěn)定血糖水平方面有著重要的作用。GK作為葡萄糖感受器，主要分布在胰島β細(xì)胞和肝細(xì)胞中，參與糖代謝的各條途徑。此外，其還在腦組織（主要是下丘腦部）和小腸內(nèi)分泌細(xì)胞中也有少量表達(dá)。當(dāng)體內(nèi)血糖升高并超過(guò)正常范圍時(shí)，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2會(huì)將葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)至胰島β細(xì)胞中，而后由GK將葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖進(jìn)入糖酵解及氧化過(guò)程，結(jié)果使得ATP/ADP的比值增加，細(xì)胞內(nèi)K*通道關(guān)閉，膜去極化，電壓依賴性Ca2*通道開(kāi)放，Ca2*內(nèi)流，胰島β細(xì)胞中存儲(chǔ)胰島素的囊泡與質(zhì)膜融合，胰島素釋放。釋放出的胰島素通過(guò)血液循環(huán)至機(jī)體其他組織參與血糖調(diào)節(jié)作用。其機(jī)理如圖所示。血管壁上有沒(méi)有葡萄糖感受器？由此可見(jiàn)，機(jī)體是存在葡糖糖感受器的，但血管壁上沒(méi)有葡萄糖感受器。目錄Contents02血糖如何影響胰島素的分泌01胰島素如何降血糖03其他激素如何調(diào)血糖課堂經(jīng)典習(xí)題例1胰島素可以改善腦神經(jīng)元的生理功能，其調(diào)節(jié)機(jī)理如圖所示。據(jù)圖回答∶（1）胰島素受體（InR）的激活，可以促進(jìn)神經(jīng)元軸突末梢釋放

，作用于突觸后膜上的受體，改善突觸后神經(jīng)元的形態(tài)與功能。該過(guò)程體現(xiàn)了細(xì)胞膜

的功能。（2）胰島素可以抑制神經(jīng)元死亡，其原因是胰島素激活I(lǐng)nR后，可以

。（3）某些糖尿病人胰島功能正常，但體內(nèi)胰島素對(duì)InR的激活能力下降，導(dǎo)致InR對(duì)GLUT轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的直接促進(jìn)作用減弱，同時(shí)對(duì)炎癥因子的抑制作用降低，從而

了炎癥因子對(duì)GLUT的抑制能力。最終，神經(jīng)元攝取葡萄糖的速率

，與正常人相比，此類病人體內(nèi)胰島素含量

。（4）如圖，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體（GLUT）有多個(gè)成（4）如圖，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體（GLUT）有多個(gè)成員，其中對(duì)胰島素敏感的是GLUT4。①GLUT1~3幾乎分布于全身所有組織細(xì)胞，它們的生理功能不受胰島素的影響，其生理意義在于

，以保證細(xì)胞生命活動(dòng)的基本能量需要。②據(jù)圖分析，當(dāng)胰島素與蛋白M結(jié)合之后，經(jīng)過(guò)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，引起的

融合，從而提高了細(xì)胞對(duì)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)能力。③結(jié)合圖分析，下列因素中可能會(huì)引發(fā)糖尿病的有

（填下列字母）。a.體內(nèi)產(chǎn)生蛋白M抗體b.體內(nèi)產(chǎn)生胰島素抗體c.信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白缺失d.胰高血糖素與其受體結(jié)合發(fā)生障礙（5）肝細(xì)胞和細(xì)菌都能以協(xié)助擴(kuò)散的方式吸收葡萄糖，其中細(xì)菌協(xié)助葡萄糖運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白為GLUT1，肝細(xì)胞協(xié)助葡萄糖運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白為GLUT2