第3章體液調(diào)節(jié)高中生物選擇性必修1穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)第2節(jié)激素調(diào)節(jié)的過程目標素養(yǎng)1.運用建構(gòu)模型的方法,建立血糖調(diào)節(jié)的模型,培養(yǎng)“模型與建?！钡目茖W思維。2.結(jié)合模型、聯(lián)系實際,理解激素的分級調(diào)節(jié)機制,形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀。3.概括歸納激素調(diào)節(jié)的特點,并能應用這些特點解決生活實際問題。4.能夠利用反饋調(diào)節(jié)和分級調(diào)節(jié)的原理來探討有關(guān)生命系統(tǒng)或其他系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律。知識概覽一、激素調(diào)節(jié)的實例1.血糖平衡的調(diào)節(jié)(1)血糖的來源和去向(正常情況下):(2)血糖平衡的調(diào)節(jié)。①調(diào)節(jié)血糖的

來源和去向

,使其處于平衡狀態(tài)。②激素調(diào)節(jié)(發(fā)揮作用的主要是胰島素和胰高血糖素)。a.血糖濃度升高到一定程度→胰島B細胞的活動增強→胰島素的分泌量增加→一方面促進血糖進入組織細胞進行

氧化分解

,進入肝、肌肉并合成

糖原

,進入脂肪細胞和肝細胞轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

甘油三酯

等;另一方面抑制

肝糖原

的分解和非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成葡萄糖→血糖濃度恢復到正常水平。b.血糖濃度降低→胰島A細胞的活動增強→胰高血糖素的分泌量增加→主要作用于肝,促進

肝糖原

分解成葡萄糖,促進

非糖物質(zhì)

轉(zhuǎn)變成糖→血糖濃度回升到正常水平。③神經(jīng)調(diào)節(jié):血糖的平衡還受到神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。當血糖含量降低時→下丘腦

的某個區(qū)域興奮→通過

交感神經(jīng)

使胰島A細胞分泌胰高血糖素→血糖含量上升。另外,神經(jīng)系統(tǒng)還通過控制

甲狀腺和腎上腺

的分泌活動來調(diào)節(jié)血糖含量。2.反饋調(diào)節(jié)(1)概念:在一個系統(tǒng)中,系統(tǒng)本身工作的效果,反過來又作為信息

調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作。(2)意義:反饋調(diào)節(jié)是生命系統(tǒng)中非常普遍的調(diào)節(jié)機制,它對于機體維持

穩(wěn)態(tài)

具有重要意義。3.甲狀腺激素分泌的分級調(diào)節(jié)(1)甲狀腺激素。①作用:提高

細胞代謝

的速率。②靶細胞:幾乎體內(nèi)所有的細胞

。(2)調(diào)節(jié)過程:通過下丘腦—垂體—甲狀腺軸進行。

①物質(zhì):a.促甲狀腺激素釋放激素

;b.促甲狀腺激素

。②結(jié)構(gòu):甲.下丘腦

;乙.垂體

;丙.甲狀腺

。③作用:Ⅰ.抑制

;Ⅱ.促進

。④調(diào)節(jié)類型:由Ⅰ、Ⅱ可知,在甲狀腺激素分泌的過程中,既存在

分級調(diào)節(jié)

,也存在

反饋調(diào)節(jié)

。(3)分級調(diào)節(jié)。①分級調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括“下丘腦—垂體—甲狀腺

軸”“下丘腦—垂體—性腺

軸”“下丘腦—垂體—腎上腺皮質(zhì)

軸”等。②概念:人們將

下丘腦

、垂體

和靶腺體之間存在的這種分層調(diào)控,稱為分級調(diào)節(jié)。③意義:可以放大激素的調(diào)節(jié)效應,形成

多級反饋

調(diào)節(jié),有利于精細調(diào)控,從而維持機體的穩(wěn)態(tài)。微思考1飯后,大量的葡萄糖被吸收到體內(nèi),但是正常人的血糖含量只是短暫升高,很快就恢復正常,這是為什么?提示:這是因為在胰島素的調(diào)節(jié)作用下,被吸收到體內(nèi)的葡萄糖部分合成糖原儲存起來,部分轉(zhuǎn)化為甘油三酯等非糖物質(zhì),還有一些被氧化分解,所以正常人的血糖含量很快恢復正常。微訓練1.人體內(nèi)有多種激素參與調(diào)節(jié)血糖濃度,其中能降低血糖濃度的激素是(

)A.胰島素

B.糖皮質(zhì)激素C.甲狀腺激素 D.腎上腺素答案:A解析:胰島素是人體內(nèi)唯一能降低血糖濃度的激素。2.當人體饑餓時,下列細胞活動或生理過程加強的是(

)①胰島A細胞活動加強②胰島B細胞活動加強③胰島素合成增多④胰高血糖素合成增多⑤糖原合成⑥糖原分解⑦糖類轉(zhuǎn)變成非糖類物質(zhì)如甘油三酯⑧脂肪等非糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為糖類A.①③⑤⑦

B.②④⑥⑧C.①④⑥⑧

D.②③⑤⑦答案:C解析:人體饑餓時,血糖濃度偏低,通過調(diào)節(jié),增加血糖來源,減少血糖去向,從而升高血糖濃度。二、激素調(diào)節(jié)的特點(1)通過

體液

進行運輸。臨床上常通過抽取血樣來檢測內(nèi)分泌系統(tǒng)中

激素

的水平。(2)作用于

靶器官、靶細胞

。激素選擇靶細胞,是通過與靶細胞上的

特異性受體

相互識別,并發(fā)生特異性結(jié)合實現(xiàn)的。(3)作為信使傳遞

信息

。激素一經(jīng)靶細胞接受并起作用后就失活了,因此,體內(nèi)需要源源不斷地產(chǎn)生激素,以維持激素含量的動態(tài)平衡。(4)微量

和高效。微思考2甲狀腺激素的靶細胞幾乎是全身所有的細胞,這與激素作用的特異性矛盾嗎?請說出理由。提示:不矛盾。只有具有甲狀腺激素受體的細胞才能作為其靶細胞,幾乎全身所有的細胞都具有甲狀腺激素受體。微判斷1.生長激素和甲狀腺激素在促進個體生長發(fā)育方面相抗衡。(

×)2.促甲狀腺激素能選擇性地運輸?shù)郊谞钕侔l(fā)揮作用。(×)3.激素含量甚微,臨床上不能通過測定血液中激素的含量來檢測疾病。(×)一

血糖平衡的調(diào)節(jié)問題探究下圖是依據(jù)某人在醫(yī)院空腹口服葡萄糖后的血糖變化檢驗報告單繪制的曲線,請分析并回答下列問題。(1)分析0.5h內(nèi)、1~2h、3~5h時間段內(nèi)血糖濃度變化的趨勢及主要原因。提示:在0.5

h內(nèi),血糖濃度升高,原因是葡萄糖通過小腸進入血液,使血糖濃度升高;在1~2

h,血糖濃度降低,原因是血糖濃度升高導致胰島素分泌增加,胰島素發(fā)揮作用使血糖濃度降低;在3~5

h,血糖濃度穩(wěn)定,原因是血糖濃度降低使胰高血糖素分泌增加,胰島素和胰高血糖素共同發(fā)揮作用使血糖濃度相對穩(wěn)定。(2)正常人的血糖濃度在3.9~6.1mmol/L,當人體由于劇烈運動大量消耗葡萄糖時,機體是如何維持血糖平衡的?飯后大量葡萄糖被吸收進入血液,機體是如何維持血糖平衡的?提示:劇烈運動大量消耗葡萄糖導致血糖濃度降低時,胰高血糖素的分泌會增加,胰高血糖素促進肝糖原分解成葡萄糖和非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖,以維持血糖的動態(tài)平衡,維持生命活動的需要。飯后當血糖濃度升高時,胰島素的分泌會增加,促進血糖進入組織細胞進行氧化分解,進入肝、肌肉并合成糖原,進入脂肪細胞和肝細胞轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿サ?同時抑制肝糖原的分解和非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成葡萄糖,從而使血糖濃度降低,維持血糖的動態(tài)平衡。(3)當胰島素分泌不足或過多時,將會出現(xiàn)什么后果?提示:當胰島素分泌不足時,會出現(xiàn)高血糖,甚至導致糖尿病;當胰島素分泌過多時,血糖濃度會過低,因而會出現(xiàn)低血糖。歸納總結(jié)1.建構(gòu)模型分析血糖平衡的調(diào)節(jié)(1)與血糖平衡調(diào)節(jié)有關(guān)的器官及其作用。①下丘腦:血糖平衡調(diào)節(jié)的神經(jīng)中樞。②胰腺:胰島B細胞分泌胰島素,降低血糖濃度;胰島A細胞分泌胰高血糖素,升高血糖濃度。③肝:進行葡萄糖與肝糖原、非糖物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化等。④骨骼肌:將葡萄糖轉(zhuǎn)化為肌糖原儲存起來。(2)調(diào)節(jié)機制:神經(jīng)調(diào)節(jié)和激素調(diào)節(jié)均有,最主要的調(diào)節(jié)方式是激素調(diào)節(jié)。①神經(jīng)調(diào)節(jié)。a.血糖水平下降→下丘腦→相關(guān)神經(jīng)→胰島A細胞→胰高血糖素→血糖水平恢復;b.血糖水平升高→下丘腦→相關(guān)神經(jīng)→胰島B細胞→胰島素→血糖水平恢復;c.血糖水平下降→下丘腦→相關(guān)神經(jīng)→腎上腺→腎上腺素→血糖水平恢復。②激素調(diào)節(jié):血糖濃度高直接刺激胰島B細胞;血糖濃度低直接刺激胰島A細胞。胰島素使血糖濃度降低;胰高血糖素使血糖濃度升高。(3)與血糖平衡有關(guān)的三種激素的關(guān)系。①胰島素是唯一能夠降低血糖的激素。②胰島素和胰高血糖素作用相反,相抗衡,使血糖含量維持相對穩(wěn)定。③腎上腺素與胰高血糖素具有協(xié)同作用,都能促進肝糖原分解,升高血糖。2.糖尿病的發(fā)病機理及其治療典例剖析【例1】

為研究胰島素的生理作用,某同學將禁食一段時間的實驗小鼠隨機分為A、B、C、D四組,A組腹腔注射生理鹽水,B、C、D三組均腹腔注射等量胰島素溶液,一段時間后,B、C、D三組出現(xiàn)反應遲鈍、嗜睡等癥狀,而A組未出現(xiàn)這些癥狀?；卮鹣铝袉栴}。(1)B、C、D三組出現(xiàn)上述癥狀的原因是

。(2)B、C、D三組出現(xiàn)上述癥狀后進行第二次注射,給B組腹腔注射生理鹽水;為盡快緩解上述癥狀,給C組注射某種激素,給D組注射某種營養(yǎng)物質(zhì)。那么C組注射的激素是

,D組注射的營養(yǎng)物質(zhì)是

。

(3)第二次注射后,C組的癥狀得到緩解的機理是

;D組的癥狀得到緩解的機理是

。

答案:(1)血糖濃度低于正常水平(2)胰高血糖素葡萄糖(3)胰高血糖素能促進肝糖原分解成葡萄糖和非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖,使血糖濃度升高葡萄糖直接使血糖濃度升高解析:給禁食一段時間的實驗小鼠注射胰島素,可使小鼠體內(nèi)的血糖濃度明顯降低,從而出現(xiàn)低血糖癥狀。為緩解低血糖癥狀,應給C組注射胰高血糖素,促進肝糖原分解成葡萄糖和非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖,從而升高血糖濃度;給D組注射葡萄糖,直接使血糖濃度升高。學以致用1.下圖為人體血糖平衡調(diào)節(jié)示意圖,下列分析錯誤的是(

)A.圖中甲表示胰島B細胞,乙表示胰島A細胞B.血糖濃度升高能直接刺激胰島B細胞通過胞吐方式分泌相應激素C.結(jié)構(gòu)①通過傳出神經(jīng)釋放的神經(jīng)遞質(zhì)影響甲的分泌活動D.圖中a與c在血糖平衡調(diào)節(jié)過程中表現(xiàn)為相抗衡答案:D解析:結(jié)合圖示分析可知,圖中甲表示胰島B細胞,其分泌的胰島素能降低血糖,乙表示胰島A細胞,其分泌的胰高血糖素能升高血糖,A項正確。血糖濃度升高能直接刺激胰島B細胞分泌胰島素,胰島素的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì),其通過胞吐方式被分泌到細胞外,B項正確。結(jié)構(gòu)①(下丘腦某一區(qū)域)作為血糖平衡調(diào)節(jié)的神經(jīng)中樞,可通過傳出神經(jīng)釋放的神經(jīng)遞質(zhì)影響甲(胰島B細胞)的分泌活動,C項正確。a(胰高血糖素)與c(腎上腺素)都能升高血糖,二者在血糖平衡調(diào)節(jié)過程中表現(xiàn)為協(xié)同作用,D項錯誤。二

激素分泌的分級調(diào)節(jié)與反饋調(diào)節(jié)問題探究下圖表示人體的下丘腦—垂體—靶腺體軸。請回答下列問題。(1)如果靶腺體代表甲狀腺,則激素b的名稱是什么?如果靶腺體代表腎上腺皮質(zhì),則激素a的名稱是什么?提示:促甲狀腺激素;促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素。(2)當血液中的甲狀腺激素濃度高于正常水平時,①和②的效應是什么?血液中的甲狀腺激素濃度低于正常水平時呢?提示:均為抑制;均為抑制作用減弱。(3)碘是合成甲狀腺激素的重要原料。飲食長期缺碘會造成甲狀腺代償性增生,俗稱大脖子病。請簡要敘述大脖子病的發(fā)病機理。提示:飲食長期缺碘,造成血液中甲狀腺激素的濃度偏低,對下丘腦和垂體的抑制作用減弱,導致垂體分泌的促甲狀腺激素含量升高,促進了甲狀腺的生長和發(fā)育,造成甲狀腺代償性增生。歸納總結(jié)1.反饋調(diào)節(jié)(1)概念理解:一種激素分泌后,作用于靶細胞而引起特異的生理效應,同時,該激素的作用結(jié)果又反饋控制著該激素的分泌。(2)類型及模型。①負反饋:偏離后糾正回歸到靜息水平,生物體中更常見,如血糖平衡的調(diào)節(jié)等。②正反饋:加強并偏離靜息水平,如血液凝固、排尿和排便、分娩等。2.激素分泌的分級調(diào)節(jié)與反饋調(diào)節(jié)模型

(1)甲狀腺激素(或性激素或腎上腺皮質(zhì)激素)分泌的調(diào)節(jié)是通過下丘腦—垂體—甲狀腺(或性腺或腎上腺皮質(zhì))軸來進行的。(2)分級調(diào)節(jié):下丘腦能夠調(diào)控垂體,垂體調(diào)控相關(guān)腺體,這種分層調(diào)控的方式稱為分級調(diào)節(jié)。分級調(diào)節(jié)可以放大激素的調(diào)節(jié)效應,形成多級反饋調(diào)節(jié),有利于精細調(diào)控,從而維持機體的穩(wěn)態(tài)。(3)反饋調(diào)節(jié):甲狀腺、性腺或腎上腺皮質(zhì)分泌的激素進入血液后,又可以反過來調(diào)節(jié)下丘腦和垂體中有關(guān)激素的合成與分泌,這屬于反饋調(diào)節(jié)。典例剖析【例2】

下圖表示哺乳動物甲狀腺激素分泌的調(diào)節(jié)過程,①~⑤表示5個生理過程。下列敘述錯誤的是(

)A.圖中過程①分泌的激素是促甲狀腺激素釋放激素B.人突然進入寒冷環(huán)境后,①~⑤中首先加強的是過程①C.垂體還能分泌與甲狀腺激素有協(xié)同作用的生長激素,促進人體正常的生長發(fā)育D.當過程③分泌的激素在血液中的含量達到一定值后,過程①②會加強答案:D解析:過程①表示下丘腦分泌促甲狀腺激素釋放激素,過程②表示垂體分泌促甲狀腺激素,過程③表示甲狀腺分泌甲狀腺激素,過程④⑤表示反饋抑制,所以當過程③分泌的激素在血液中的含量達到一定值后,會通過過程④⑤反饋抑制過程①②,故過程①②會減弱。學以致用2.下圖是人體內(nèi)雄激素分泌的調(diào)節(jié)示意圖,下列敘述錯誤的是(

)A.長期大量服用雄激素,可能導致器官甲萎縮B.器官乙是下丘腦,激素c為促性腺激素釋放激素C.摘除器官丙,可導致激素a含量減少,激素b含量增加D.激素a和激素b對器官丙的作用是相反的B解析:大量服用雄激素會抑制器官丙(垂體)分泌促性腺激素,導致器官甲(睪丸)萎縮,A項正確。器官乙是下丘腦,激素c為促性腺激素,B項錯誤。摘除垂體,激素c含量減少,激素a含量也減少,激素a對器官乙的抑制作用減弱,激素b含量增加,C項正確。激素a對器官丙的作用是抑制,激素b對器官丙的作用是促進,D項正確。三

激素調(diào)節(jié)的特點及激素與酶、神經(jīng)遞質(zhì)的比較問題探究生物體內(nèi)、外能夠調(diào)節(jié)細胞生命活動的化學物質(zhì)被稱為信號分子。它既非營養(yǎng)物質(zhì),又非能源物質(zhì)和結(jié)構(gòu)物質(zhì),而且也不是酶,它們主要用來在細胞間和細胞內(nèi)傳遞信息。激素、神經(jīng)遞質(zhì)、細胞因子都是信號分子,它們的功能是同細胞表面或細胞內(nèi)的受體結(jié)合,傳遞信息。請回答下列問題。(1)下圖所示為信號分子作用機理,激素作為信號分子,是如何調(diào)節(jié)細胞代謝的?提示:由圖可知,激素作為信號分子,并不直接參與細胞的代謝過程,而是通過與細胞表面或細胞內(nèi)部的特異性受體結(jié)合,影響細胞的代謝過程或影響基因的表達過程。(2)甲狀腺激素作用的靶細胞有哪些?為什么只有靶細胞才有激素的相應受體,其他細胞卻沒有?提示:甲狀腺激素作用于幾乎全身細胞。由于基因的選擇性表達,只有靶細胞中特定的基因會表達,合成相應的特異性受體。(3)在體檢時,為什么只檢測血樣中甲狀腺激素的含量就可以判斷甲狀腺的功能是否正常?提示:甲狀腺分泌的激素進入腺體內(nèi)的毛細血管中,并隨血液循環(huán)運輸?shù)饺砀魈?故血液中含有甲狀腺激素,且在正常情況下含量是相對穩(wěn)定的。歸納總結(jié)1.激素調(diào)節(jié)的特點(1)通過體液進行運輸。內(nèi)分泌腺沒有導管,內(nèi)分泌細胞產(chǎn)生的激素彌散到體液中,隨血液流到全身,傳遞著各種信息。(2)作用于靶器官、靶細胞。(3)作為信使傳遞信息。(4)微量和高效。微量的激素可顯著地影響機體的生理活動。2.幾種常見激素作用的靶器官(或靶細胞)激素名稱靶器官(或靶細胞)促甲狀腺激素釋放激素垂體促甲狀腺激素甲狀腺甲狀腺激素幾乎全身組織細胞抗利尿激素腎小管、集合管胰島素幾乎全身組織細胞胰高血糖素主要是肝細胞3.動物激素、酶、神經(jīng)遞質(zhì)的比較比較項目動物激素酶神經(jīng)遞質(zhì)不同點化學本質(zhì)蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸衍生物、類固醇等蛋白質(zhì)或RNA主要是小分子化合物比較項目動物激素酶神經(jīng)遞質(zhì)不同點產(chǎn)生部位內(nèi)分泌器官或細胞活細胞(不考慮哺乳動物成熟的紅細胞等)神經(jīng)元作用調(diào)節(jié)催化使突觸后膜產(chǎn)生興奮或抑制作用部位靶細胞、靶器官細胞內(nèi)外突觸后膜作用后去向被滅活數(shù)量和性質(zhì)不變被降解或回收相同點與相應的分子結(jié)合后發(fā)揮作用典例剖析【例3】

根據(jù)激素作用的過程和原理,判斷下列說法錯誤的是(

)A.脂溶性激素可以穿過細胞膜進入細胞內(nèi)發(fā)揮作用B.注射到體內(nèi)的胰島素引起機體胰島素分泌減少屬于反饋調(diào)節(jié)C.同一種細胞可以受到不同激素的調(diào)節(jié)而發(fā)揮不同的作用D.細胞對激素刺激所產(chǎn)生反應的強度,與細胞中該激素受體的數(shù)量和敏感度有關(guān)B解析:反饋調(diào)節(jié)是指在一個系統(tǒng)中,系統(tǒng)本身工作的效果,反過來又作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作的調(diào)節(jié)方式。注射胰島素不是系統(tǒng)本身工作的效果,因此注射到體內(nèi)的胰島素引起機體胰島素分泌減少不屬于反饋調(diào)節(jié),B項錯誤。拓展延伸(1)一般情況下,多肽類、蛋白質(zhì)類、氨基酸衍生物類等含氮類激素(甲狀腺激素除外)與靶細胞膜上受體特異性結(jié)合而引發(fā)調(diào)節(jié)效應;固醇類激素與靶細胞膜內(nèi)受體特異性結(jié)合而引發(fā)調(diào)節(jié)效應。(2)分泌激素的細胞本身也可能是其所分泌激素的靶細胞。(3)激素只能作用于靶器官或靶細胞的直接原因是只有靶細胞膜上或膜內(nèi)有與相應激素特異性結(jié)合的受體;根本原因是與相應激素特異性結(jié)合的受體的基因只在靶細胞中表達。學以致用3.下列有關(guān)人體內(nèi)激素的敘述,正確的是(

)A.運動時,腎上腺素水平升高,可使心率加快,說明激素是高能化合物B.饑餓時,胰高血糖素水平升高,促進肝糖原分解,說明激素具有酶的催化活性C.進食后,胰島素水平升高,其既可加速糖原合成,也可作為細胞的結(jié)構(gòu)組分D.青春期,性激素水平升高,其隨體液到達靶細胞,與受體結(jié)合可促進機體發(fā)育D解析:激素不是高能化合物,而是作為信使傳遞信息,A項錯誤。激素具有調(diào)節(jié)作用,不具有酶的催化活性,B項錯誤。激素不能作為細胞的結(jié)構(gòu)組分,C項錯誤。激素隨體液運輸,與靶細胞上的受體結(jié)合,性激素能促進生殖器官的發(fā)育以及生殖細胞的形成,D項正確。1.下列有關(guān)糖代謝及調(diào)節(jié)的敘述,正確的是(

)

A.②過程在骨骼肌細胞和肝細胞中均可發(fā)生B.胰島B細胞分泌的激素促進①③過程C.胰島A細胞分泌的激素促進④過程D.胰島素促進④⑤⑥過程D解析:骨骼肌細胞中不發(fā)生②過程。胰島B細胞分泌的激素是胰島素,它的作用是降低血糖;胰島A細胞分泌的激素是胰高血糖素,它的作用是升高血糖。④⑤⑥三個過程都是使血糖降低的過程,胰島素能促進這些過程的進行。2.地方性甲狀腺腫古稱癭病。《圣濟總錄·癭瘤門》記載“山居多癭頸,處險而癭也”?！度彘T事親·癭》記載“海帶、海藻、昆布三味,皆海中之物,但得二味,投之于水甕中,常食,亦可