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第二节 通过激素的调节

发布时间:2013-12-20 10:41:51  

第二章 动物和人体生命活动的调节

第二节

一、激素调节的发现
案例:促胰液素的发现 ? 学术背景:
在20世纪之前,学术界普遍认为,人和动 物体的一切生理活动都是由神经系统调节的。 比如,对“胰液的分泌是如何调节的”这 一问题,19世纪的学术界普遍认为,胃酸刺激 小肠的神经,神经将兴奋传给胰腺,使胰腺分 泌胰液。

? 沃泰默的实验 :
稀盐酸
稀盐酸
注入 注入 注入

狗的上段小肠肠腔 狗的血液中

结果

胰腺分泌胰液

结果

胰腺不分泌胰液 胰腺分泌胰液

稀盐酸

狗的上段小肠肠腔

结果

切除通向该段小肠的神 经,只留下血管

? 沃泰默的解释:
这是由于小肠上微小的神经难以剔除干净的缘故, 所以是一个十分顽固的神经反射。

? 斯他林和贝利斯的假设:
这种实验现象不是神经调节的结果,而是化学 调节的结果:在盐酸的作用下,小肠黏膜产生了一 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 :
实验过程:

小肠黏膜+稀盐酸+砂子

磨碎

制成提取液

注射

狗静脉

实验结果:促进胰腺分泌胰液。 实验结论:胰液的分泌是促胰液素化学调节的结果。

思考与讨论
1.“机遇只偏爱那种有准备的头脑”哪些因素使斯他 林和贝利斯抓住了成功的机会?

不迷信权威、创造性思维、严谨的实验设计等
2.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 。

二、激素调节的概念
概念
人和动物体的生命活动,除了受神经 系统的调节外,还存在着另一种调节方 式——由内分泌器官(或细胞)分泌的 化学物质进行调节,这就是激素调节。

外分泌腺:有管腺,如 消化腺 腺 体
汗腺、皮脂腺

内分泌腺:无管腺,分泌物—激素直接进入毛细
血管,随着血液循环运输到全身,

导 血 管 管

分泌促甲状 腺激素释放 下丘脑 激素等

分泌甲状腺 激素等

垂体

甲状腺

分泌生长激 素、促甲状 腺激素等 分泌肾上 腺素等 分泌雌性 激素等

胸腺 肾上腺 胰腺 卵巢 睾丸

分泌胸腺 激素等

分泌雄性激 素等

其中的胰岛分 泌胰岛素和胰 高血糖素等

动物激素的种类和生理作用:
激素名称 化学成分 分泌腺体 生理作用 促进生长、主要是促进蛋 白质合成和骨的生长。 促进甲状腺的生长发育, 调节甲状腺激素的合成和 分泌。 促进性腺生长发育,调节 性激素的合成和分泌。 调节糖类代谢,降低血糖 含量,促进血糖合成为糖 元,抑制非糖物质转化为 葡萄糖。 某些分泌 异常
侏儒症、 巨人症、 肢端肥大症

生长激 多肽 素 促甲状 蛋白质

腺激素 促性腺 蛋白质 激素

垂体
垂体

垂体

胰岛素 蛋白质

胰腺中 的胰岛

过多: 低血糖; 过少: 糖尿病

胰高血 蛋白质 糖素

促进糖元分解成血糖,促进 胰腺中的 非糖物质转化成葡萄糖,使 胰岛 血糖含量升高。

甲状腺 激素

氨基酸 衍生物

甲状腺

促进新陈代谢和生长 发育,尤其对中枢神 经系统的发育和功能 具有重要影响,提高 神经系统的兴奋性。

过多: 甲亢; 过少: 呆小症 不育症

性 雄激 素 激 素 雌激

类 固 醇

主要是 睾丸 主要是 卵巢 卵巢


孕激 素 促甲状腺激 素释放激素 促性腺激素 释放激素
蛋 白 质

分别促进雌雄生殖器 官的发育和生殖细胞 的生成,激发和维持 各自的第二性征;雌 激素能激发和维持雌 性正常的性周期。
促进子宫内膜和乳腺等 的生长发育,为受精卵 着床和泌乳准备条件。 促进垂体合成和分泌 促甲状腺激素。 促进垂体合成促性腺 激素。

不孕症

下丘 脑的 某些 细胞

部分激素的化学成分:
甲状腺激素
可以口服

氨基酸类激素

雄性激素 雌性激素 孕激素
生长激素 促性腺激素 促甲状腺激素 胰高血糖素 胰岛素

类固醇激素

蛋白质或 多肽类激素

只能注射

三、激素调节的实例
实例一:血糖平衡的调节
? 问题探究1:
饭后,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,这是为什么?

总结

人体中血糖的来源和去向 (正常情况下)三来三去

食物中的糖类 消化吸收1
血糖

氧化分解a CO2+H2O+能量 合成b 转 化c

肝糖原

分解 2

0.8~1.2g/L

肝糖原、肌糖原
脂肪、某些氨基酸等

脂肪等非糖物质 转 化3

抑制2个来源 胰岛素 (2 3) 降血糖 促进3个去向 (a b c)

1.6-1.8 g/L

胰高血糖素 升血糖

糖尿

促进2个来源(2 3)

? 问题探讨:
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。正常人全 身的血量大约为5L。

思考与讨论 (1)根据材料计算, 如果仅靠血液中的葡 萄糖,运动员能跑多 长时间? (2)长跑时消耗了大量 的葡萄糖,你认为血糖 的浓度会大幅下降吗?

问题探讨

(1)如果仅靠血液中的葡萄糖,马拉松 运动员只能跑1 min左右(0.8~1.2 min)。 (2)可能会导致血糖含量短暂的轻度下 降,但仍能基本保持稳定,不会影响运 动。因为在运动过程中,血糖会因补充 肌肉消耗的糖类物质而含量下降,同时, 血糖会随时从储能物质的分解、转化等 得到补充。

思考与讨论
(3)研究表明,在长跑过程中,尽管 血糖在不断被消耗,但它的含

量基本维 持在0.9 g/L左右。血糖可以通过哪些 途径得到补充?

血糖可以通过三条途径得到补充: ?食物中的糖类经过消化和吸收、 ?肝糖原分解为葡萄糖 ?一些非糖物质转化为葡萄糖。

来源
消化、吸收 肝糖元分解 非糖物质转变 为葡萄糖

总结
主要

去路
氧化分解 合成糖元 转变成脂肪、 某些氨基酸

80~120mg/dL

血糖含量升高

血糖含量降低

机体通过什么途径来调节血糖的稳定?

血糖平衡的调节

血糖平衡的调节
B细胞

胰岛素
作 用 ? 促进组织细胞加速摄取、 利用和储存葡萄糖,从而 使血糖水平降低。 ? 胰岛素还能够抑制肝糖元的分 解和非糖物质转化为葡萄糖,

A细胞

分泌

胰高血糖素

? 促进糖原分解,并促 作用 进一些非糖物质转化为 葡萄糖,从而使血糖水 平升高。

胰岛素和胰高血糖素究竟是怎样 对血糖水平进行调节的呢?我们通 过以下活动来进行探索。

模型构建:建立血糖调节的模型

? 根据教材中的活动方案,边做边想:
(1)乙代表什么器官? 乙代表胰岛 (2)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? 当血糖水平升高时,胰岛B细胞分泌的胰岛素增加,同 时胰岛A细胞分泌的胰高血糖素减少;反应的结果将使 体内血糖水平下降到正常水平。当血糖水平降低时,胰 岛B细胞分泌的胰岛素减少,同时胰岛A细胞分泌的胰 高血糖素增加,从而使体内血糖水平上升到正常水平。 (3)构建血糖调节的图解式模型。

血糖平衡的调节的过程
血糖升高
促进 抑制 促进

胰岛素分 泌增加
抑制 促进

胰高血糖素 分泌增加

促进

血糖降低

+

血糖升高

胰岛B 细胞 胰岛A 细胞

+
胰岛素分泌

胰高血糖素 分泌

+
组织加速摄取、利 用和储存葡萄糖

血糖降低

+
下丘脑 一区域

+

血糖升高
促进糖原分解,促进非 糖物质转化为葡萄糖

+

胰岛B 细胞

+
胰高血糖素分泌

+
肾上腺素分泌

+
胰岛素分泌

+
胰岛A 细胞

+
组织加速摄取、利 用和储存葡萄糖

+
下丘脑另 一区域

血糖降低

+

反馈调节
在血糖调节的过程中,胰岛素的作用结果反过 来影响胰岛素的分泌,胰高血糖素也如此。 像这样,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。

反馈调节是生命系统中非常普遍的调节机制, 它对于机体维持稳态具有重要意义。

知识补充
激素作用的相互关系 1、拮抗作用:像胰岛素与胰高血糖素 对某一生理效应发挥相反作用。 2、协同作用:像胰高血糖素与肾上腺 素对同一生理效应都发挥作用,从而 达到增强效应的结果。

分析应用
1、当

身体不能产生足够的胰岛素时,将会发生 什么情况?

当身体不能产生足够的胰岛素时, 体内血糖水平将会上升,多余的血 糖将会从尿中排出,出现糖尿病。
2、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变化有没 有关系?为什么?怎样防治糖尿病?

课外探究
现在市场上有一种为糖尿病病人设计的人工 胰岛,可以随身携带,用以调节患者体内的血糖 浓度。

假设你是一位工程师,你觉得这种人工胰岛 在设计的时候要解决哪些主要问题?请写出你的 设计思路。

三、激素调节的实例
实例二:甲状腺激素分泌的分级调节
? 问题情境:
当你站在寒风中 瑟瑟发抖时,你的机 体为了抵御寒冷作了 哪些反应?这些反应 是通过怎样的调节机 制实现的?

思考与讨论
(1)寒冷刺激会首先作用于什么系统? (2)接着在三个层次上会引起什么腺体分 泌何种激素? (3)甲状腺激素的分泌是否会一直持续下去? 体内激素增多时身体如何进行调节?

甲状腺素分泌的分级调节
(1)促进新陈代谢,使 绝大多数组织耗氧量加大, 并增加产热。因此,寒冷 可刺激甲状腺激素的分泌, 而甲状腺机能亢进者往往 基础代谢率增高,喜凉怕 热。 (2)促进生长发育,对 长骨、脑和生殖器官的发 育生长至关重要,尤其是 婴儿期。此时缺乏甲状腺 激素则会患呆小症。 (3)提高中枢神经系统 的兴奋性。

寒冷等刺激
抑制 促甲状腺激素释放激素(TRH) 促进 抑制 促甲状腺激素(TSH) 促进

下丘脑





甲状腺
甲状腺激素 促进

甲 分 状 级 腺 调 激 节 素 示 分 意 泌 图 的

新陈代谢增强,抵御寒冷

在我国的一些山区和内陆地区,有时能够看到 患有地方性甲状腺肿(俗称大脖子病)的人。 患者脖子肿大,呼吸困难,劳动时心跳快,气 短等。请解释原因?

抑制 下丘脑 减弱 促甲状腺激素释放激素 增加 促进

抑制 减弱 促甲状腺激素 增加 促进





过度增生

甲状腺
甲状腺激素 减少

学 以 致 用

缺碘

知识归纳
1、性激素和肾上腺皮质激素的分泌存 在着与甲状腺激素相似的分级调节机 制 2、反馈调节有正负反馈之分,绝大多 数激素的分泌、血糖调节、体温调节、 等都是负反馈;正反馈的生理活动也 存在,如排尿反射、血液凝固过程、 分娩过程等

四、激素调节的特点
? 1、微量和高效 ? 2、通过体液运输
内分泌腺没有导管,分泌的激素弥散到体 液中,随血液流到全身,传递着各种信息。

? 3、作用于靶器官、靶细胞:
特定激素会作用于特定的器官和细胞。

?另外:激素起作用后失去活性。

激素既不组

成细胞结构,又不提供能量,也不起催化 作用,而是随体液到达靶细胞,使靶细胞原有的生理 活动发生变化。激素是调节生命活动的信息分子。

举例说明反馈调节对生命活动的意义:
正负反馈调节对于生命活动都具有重要的意义。一旦 正反馈过程启动,就逐步增强,不可逆地进行,直至 反应完成,如排尿反射,血液的凝固过程,分娩过程 等。相比起来,负反馈的重要性似乎远大于正反馈, 一是因为它是生理活动中的数量大,涉及面广;二是 它不断“纠正”控制信息,从而在维持稳态上发挥着 巨大作用。以体温为例,人的正常体温在370C左右, 过高或过低都会通过负反馈来改变产热和散热过程, 使体温趋向正常。一旦这种反馈失常,体温的急剧波 动就会首先殃及大脑及种类器官的代谢,使全身的各 项机能出现故障。

本节小结:
一、激素调节的发现

血糖平衡的调节
二、激素调节的实例 甲状腺激素分泌的分级调节

三、激素调节的特点

巩固练习
1、下列各组腺体分泌的物质,均能够直接排放到 血浆中的是( B ) A.唾液腺,垂体,肠腺 B.肾上腺,甲状腺,胰岛 C.睾丸,汗腺,皮脂腺 D.卵巢,胃腺,肝脏 2、关于下丘脑功能的叙述,正确的是( D ) A. ①② B. ②③ C. ②④ D.①③ ① 可参与血糖平衡的调节 ② 有调节躯体运动的高级中枢 ③ 可合成和分泌促甲状腺激素释放激素 ④ 垂体通过下丘脑控制性腺的生长发育

3、糖尿病、坏血病、侏儒症、呆小症、脚气病的原因, 按顺序是( D )
A.缺乏胰岛素、甲状腺激素、生长激素、维生素C、维生素B1 B.缺乏胰岛素、维生素C、甲状腺激素、维生素B1、生长激素 C.缺乏维生素C、生长激素、胰岛素、维生素B1、甲状腺激素 D.缺乏胰岛素、维生素C、生长激素、甲状腺激素、维生素B1

4、用一定量的甲状腺激素连续饲喂正常成年小白鼠4 周,与对照组比较,实验组小白鼠表现为( B ) A.耗氧量增加、神经系统的兴奋性降低 B.耗氧量增加、神经系统的兴奋性增强 C.耗氧量减少、神经系统的兴奋性降低 D.耗氧量减少、神经系统的兴奋性增强

5、下图表示甲状腺活动调节的示意图。对这一调 节 的叙述,错误的是( C )

A.甲与乙结构分别表示下丘脑和垂体 B.a与b物质分别表示促甲状腺激素释放激素和促 甲状腺激素 C.乙结构的活动只受甲结构释放激素的调节 D.血液中的甲状腺激素含量起着反馈调节的作用

6、人体内激素分泌量过多或不足都会对机体 有害,体内有一系列机制维持激素在血液中含 量的相对稳定。下图表示下丘脑神经分泌细胞、 垂体细胞、甲状腺细胞及它们分泌

的激素之间 的关系。据图回答有关问题:

促甲状腺激素释放激素 (1)激素A是_______________________。 (2)当体内缺乏__________元素时,将导致激素 碘 C的合成受阻,该元素进人甲状腺细胞的运输方式是 主动运输 _______________________。 (3)人遭遇危险而情绪紧张时血液中激素C的含量 增加 将会___________,这是由于激素A、B的含量 _____________所致。这种生理过程是由 增加 _______________________共同调节的。 神经和体液(激素) (4)如果激素C的合成量过多时,激素A、B含量 (负)反馈 下降 的变化趋势是___________。这是一种__________ 调节机制。

6、现有相同容积的玻璃缸几只,利用自然的清 水、同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只、饲喂蝌 蚪的饲料、未经处理的具有生物活性的甲状腺激 素,并把具有生物活性的甲状腺激素放在50℃的 温水中处理10min。根据这些现有的条件,请你 设计一个实验,验证甲状腺激素经过处理以后, 是否还有生物活性。 (1)实验方案的设计 第一步,取玻璃缸3只,分别标记为甲、乙、丙; 第二步, 分别加入等量的清水和20只蝌蚪;

第三步,如果甲缸每天饲喂饲料,丙缸每天饲喂用具有生 物活性的甲状腺激素相拌的饲料,则乙缸怎样饲 喂? 每天饲喂用经过处理过的甲状腺激素相拌的饲料 最后 ; 经过一定时间的饲喂,观察现象,得出结果和结论。 (2)结果分析 ①若乙、丙缸的蝌蚪发育同步,迅速变态为小青蛙,而 甲缸还是蝌蚪状态,说 明 甲状腺激素经过50℃的温水处理后,对其生物活性没有影响 ; ②若甲、乙缸的蝌蚪发育同步,而丙缸发育变态迅速, 说明了 甲状腺激素经过50℃的温水处理后,完全丧失了生物活性 ; ③若乙缸的蝌蚪发育比甲缸快,比丙缸慢,则说明 甲状腺激素经过50℃的温水处理后,使生物活性有所降低 了 。 起对照作用 (3)该实验设置甲、丙两组实验的目的是 。

2.这是因为这些被吸收到体 内的葡萄糖部分合成糖原储存 起来了,部分转化为脂肪、氨 基酸等非糖物质,还有一些被 氧化分解了,所以血糖含量很 快恢复正常。

(五)旁栏思考题 反馈调节有正负反馈之分,其中负反馈在日常生 活及人体的生理活动中都很常见。 我们日常生活中用到的电冰箱、空调等的调温系 统都是根据负反馈原理来设计的,机体内的许多 生理活动,如绝大多数激素的分泌、体温调节等 都是负反馈调节的最好例子。正反馈在人的正常 生理活动中也是存在的,如排尿反射、血液的凝 固过程、分娩过程、月经周期中黄体生成素的释 放等。日常生活中也不乏正反馈的实例,如某位 学习刻苦的同学得到表扬后,学习更加刻苦



(六)与社会的联系 糖尿病是由遗传和环境因素相互作用而引起的一种常见 病,与人们的饮食状况和生活方式有直接的关系。饮食 过多而不节制,营养过剩,体力活动过少,从而造成肥 胖(脂肪堆积)等是糖尿病的诱因之一。 现代社会人们的压力越来越大,伴随着精神的紧张、情 绪的激动等多种应激状态,体内升高血糖的激素(如生 长激素、去甲肾上腺素、胰高血糖素及肾上腺皮质激素 等)会大量分泌,从而使血糖升高。 糖尿病的治疗必须以控制饮食、运动治疗为前提。糖尿 病病人应控制进食糖类食物,减少高脂肪及高胆固醇食 物的摄入量,适量增加高纤维食物。经常参加体育运动, 尽可能做全身运动,包括散步和慢跑等。对于较重的糖 尿病人,除了控制饮食外,还需要按照医生的要求注射 胰岛素进行治疗。

(七)练习 基础题 1.C 、D。 集合管对水 2. 抗利尿激 素分泌量 的通透性
饮水 多 缺水

重吸收 水量

排尿量

少 多

降低 提高

减少 增加

增加 减少

激素的分泌主要是由机体内外环境的变 化引起的。机体通过分泌相应激素来调 节生理活动,从而适应环境的变化。

3.正负反馈调节对于生命活动都具有重要的意义。 一旦正反馈过程启动,就逐步增强,不可逆地进行, 直至反应完成,如排尿反射、血液的凝固过程、分 娩过程等。相比起来,负反馈的重要性似乎远大于 正反馈,一是因为它在生理活动中的数量大、涉及 面广;二是它不断“纠正”控制信息,从而在维持 稳态上发挥着巨大作用。以体温为例,人的正常体 温在37 ℃左右,过高或过低都会通过负反馈来改变 产热和散热过程,使体温趋向正常。一旦这种反馈 失常,体温的急剧波动就会首先殃及大脑及各类器 官的代谢,使全身的各项机能出现故障。

拓展题 胰岛素是由51个氨基酸组成的蛋白质类激素,蛋白质 的多肽链是在内质网上的核糖体中合成的,内质网对 多肽链进行加工,并运输到高尔基体,高尔基体与蛋 白质的加工和转运有关,所以,胰岛素的合成和分泌 需要这些细胞器参与。大致过程是:在细胞核内,基 因完成转录,形成mRNA,mRNA被转送到细胞质, 在内质网上的核糖体中指导合成多肽链(先形成的长 链大分子称为前胰岛素原);前胰岛素原能穿越内质 网膜进入内质网,在内质网内加工,成为胰岛素原; 然后胰岛素原被运到高尔基体,继续加工成为成熟的 胰岛素,由高尔基体分泌的囊泡运输到细胞膜,分泌 到细胞外。

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