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选择性必修一/第3章 体液调节/
第1节 激素与内分泌系统
1.激素的发现过程带给你什么启示？
2.研究激素的基本方法有哪些？
3.人体主要的内分泌腺有哪些？它们主要分泌什么激素？
本节聚焦
侏儒症患者的症状就是生长迟缓，身材矮小，病因是患者幼年时生长激素分泌不足。
讨论
1.如果在侏儒症患者成年时给他们注射生长激素，他们的症状能缓解吗？为什么？
不能。生长激素促进身高生长主要在儿童期和青少年时期，成年人骨干和骨端之间的软骨组织已经生成骨组织，骨不再生长，此后注射生长激素对长高已无作用。
“我想打点生长激素！”
2.有的青少年觉得自己长得不够高，想去注射生长激素。你赞同这种想法吗？
不赞同。人的身高生长受多种因素影响，如遗传、营养、运动和激素调节等。青少年身高不理想的原因，需通过医院医生严格全面检查和分析才能确定是否需要注射生长激素。
生长激素、胰岛素等这类激素在哪里产生？与汗液有何异同？
人和高等动物体内分布着许多能分泌物质的腺体。
外分泌腺
凡是分泌物经由导管流出体外或流到消化腔的。
如汗腺、唾液腺、胃腺、肝脏等。
肝
胃腺
胰腺
胆囊
有管腺
唾液腺
内分泌腺：
无管腺
一
没有导管的腺体，其分泌物——激素直接进入腺体内的毛细血管，并随血液循环输送到全身各处。
如垂体、甲状腺、肾上腺、胰腺等。
一
内分泌腺和外分泌腺
胰腺是一种特殊的腺体，分为外分泌部和内分泌部；
其外分泌部可以分泌消化液（胰液），内分泌部（胰岛）可以分泌胰岛素和胰高血糖素。
注意：
一、激素的发现
19世纪，大量的动物实验和临床研究表明，许多疾病与内泌腺有关。
内泌腺可以不断地向血液中释放某些物质，这些物质具有调节生长发育和维持机体正常机能的作用。
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。
稀盐酸
感受器
（小肠神经）
传入神经
神经中枢
传出神经
效应器（胰腺）
胰 液
1850年，法国生理学家克劳得伯尔纳发现酸性食物进入小肠引起胰液分泌现象，但没有引起世人注意。1894年，此现象被俄国巴甫洛夫实验室的道林斯基证实,其认为酸性物质引起的胰腺分泌是一个反射。
在这种情况下，探寻其他的调节方式就意味着向权威观点提出挑战，这需要有勇于探索和创新的精神。
促胰液素的发现
背景知识：
胰腺能分泌胰液。胰液通过导管注入小肠，其中的酶用来消化食物。
发现问题
胰液的分泌是如何调节的呢？
作出假设
19世纪普遍认为，是一种神经调节。
胃酸
刺激
小肠神经
胰腺
胰液
分泌
兴奋
囿于定论的沃泰默
狗的上段小肠肠腔
胰腺分泌胰液
注入
结果
狗的血液
胰腺不分泌胰液
注入
结果
胰腺分泌胰液
注入
结果
狗的上段小肠肠腔
(切除通向该段小肠的神经，只留下血管)
实验方法步骤
①稀盐酸
②稀盐酸
③稀盐酸
(1)①②形成对照实验，自变量、因变量、对照组分别是什么？
自变量是稀盐酸的作用部位，因变量是胰腺是否分泌胰液，对照组是①组。
(2)根据①②对照实验的结果你能得出什么结论？
稀盐酸不通过血液直接作用于胰腺，直接接受盐酸刺激的部位是小肠。
(3)①③形成对照实验，自变量、因变量、对照组分别是什么？
自变量为是否切除神经，因变量为胰腺是否分泌胰液，对照组是①组。
(4)根据①③对照实验的实验结果，你能得出什么结论？
胰腺分泌胰液可以不受神经调节。
实验结果及分析
得出结论
胰液的分泌是靠神经调节的。
做出解释
这是一个十分顽固的神经反射，小肠上微小的神经难以剔除干净。
另辟蹊径的斯他林和贝利斯
斯他林
贝利斯
作出假设
（受盐酸刺激，小肠黏膜细胞可能产生了一种化学物质，随血流到达胰腺，引起胰液分泌）
不是反射，而是化学调节。
两位英国科学家读了沃泰默的论文，却大胆地做出另一种假设：这不是神经反射而是化学调节——在盐酸的作用下，小肠粘膜可能产生了一种化学物质，这种物质进入血液后，随血流到达胰腺，引起胰液的分泌。
实验方法步骤
稀盐酸
小肠黏膜
混合研磨
制成______
注射
同一条狗的静脉
促进胰腺分泌胰液
提取液
实验结果及分析
说明小肠黏膜细胞产生一种化学物质，随血液到达胰腺促进其分泌胰液。
实验结论
胰腺分泌胰液受化学物质的调节控制；
他们把小肠黏膜分泌的这种化学物质称作促胰液素。
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
受体
胰腺
开始释放胰液
促胰液素
胰液
请同学们思考该实验过程严谨吗？
研磨
提取液
狗的小肠黏膜研磨液+稀盐酸
结果
胰腺分泌胰液
注射
狗静脉
应增设对照实验排除稀盐酸和小肠黏膜本身成分的干扰.
对照：
注入
狗的血液中
稀盐酸
结果
胰腺不分泌胰液
小肠黏膜研磨液
研磨
提取液
结果
胰腺不分泌胰液
注射
狗静脉
3.巴甫洛夫的感慨
俄国生理学家巴甫洛夫是近代消化生理学的奠基人、诺贝尔奖获得者。
他和他的学生们在消化腺的神经调节方面做了大量研究，他们也曾认为小肠中盐酸导致胰液分泌属于神经反射。
斯他林和贝利斯的发现与他们的结论大相径庭，于是他们做了重复实验，结果却与斯他林和贝利斯的一模一样。巴甫洛夫对学生深表遗憾地说:“自然，人家是对的。很明显，我们失去了一个发现真理的机会!”
讨论：
斯他林和贝利斯的实验比沃泰默实验验的巧妙之处在哪里？
促胰液素调节胰液分泌的方式与神经调节的方式有哪些不同？
“机遇只偏爱那种有准备的头脑”。是什么因素使斯他林和贝利斯抓住了成功的机遇？
彻底排除了神经调节对实验结果的干扰。
神经调节通过反射实现，在促胰液素调节胰液分泌时，促胰液素通过血液运输到达胰腺，引起胰腺分泌。
敢于质疑，大胆提出新假设，巧妙设计实验验证假设。
4、斯他林和贝利斯的实验能否说明该调节不是神经调节？为什么？
不能。由于通向小肠的神经被破坏，无法判断是否有神经调节
分泌
激素
内分泌腺
结果
机体做出反应
血液运输
靶器官
稀盐酸
小肠神经
传入神经
神经中枢
传出神经
胰 腺
胰 液
促胰液素
血液循环
小肠黏膜
促胰液素发现的意义：
促胰液素是人们发现的第一种激素；
促胰液素的发现不仅使人类发现了一种新的化学物质，更重要的是，使人们认识到，机体除了神经调节，还存在激素调节。
激素调节：由内分泌器官或细胞分泌的化学物质——激素进行调节的方式，就是激素调节(hormone regulation)。
自从第一种激素被发现，世界上就出现了一个寻找激素的热潮。但激素的分泌悄无声息，他们直接进入血液周游全身，难以收集和分离。
人们是如何寻找激素的呢？又是如何确定它的分泌部位的？
如何确定它的调节作用呢？
二、激素研究的实例
研究激素的方法
实例1：胰岛素的发现
发现并命名“胰岛”
提出假说：胰腺能分泌某种抗糖尿病的物质
命名“胰岛素”并试图证明其存在，但收效甚微
获得启示：萎缩的胰腺提取液可用来治疗糖尿病
实验成功，后期并通过抑制胰蛋白酶的活性可直接提取胰岛素。
1869
1889
1916
1920
1921
发现：
实验：
时间：1869年
研究者在显微镜下观察胰腺组织
其中一些聚集成岛状的细胞堆，将其命名为“胰岛”，但对它的作用一无所知。
胰腺
腺泡
胰岛
导管
血管
胰岛
导管
腺泡
胰腺中的胰岛
时间：1889-1920年
提出假说：
实验：
时间：1889年
无意中发现，切除胰腺的狗会患上与人的糖尿病类似的疾病
胰腺能分泌某种抗糖尿病的物质
命名：
时间：1916年
将胰岛产生的、可能与糖尿病有关的物质命名为胰岛素。
实验：
集中于制备胰腺提取物，然后注射给由胰腺受损诱发糖尿病的狗或糖尿病患者
发现：
没有发现，尝试证明胰腺中内分泌物的存在，收获甚微。
启示：
文献：
时间：1920年
以实验方法结扎胰管或因胆结石阻塞胰管都会引起胰腺萎缩，但胰岛却保持完好，这样机体不会患糖尿病
结扎狗的胰管，使胰腺萎缩，再用萎缩的胰腺提取液来治疗糖尿病。
人物：班廷（F.Banting）
实验：
时间：1921年
人物：班廷（F.Banting）
贝斯特（C.H.Best）
结扎狗的胰管
制备胰腺提取液
胰腺萎缩, 只剩胰岛
摘除另一只健康狗的胰腺
实验性糖尿病的狗
注入
血糖下降，恢复正常
时间：1921年
人物：班廷（F.Banting）和贝斯特（C.H.Best）
他们与生化学家合作，找到了直接提取正常胰腺胰岛素的方法，抑制蛋白酶的活性。将提取的胰岛素用于对糖尿病患者的治疗，取得了很好的效果。
班廷、贝斯特和他们用来做
实验的狗
实例2：睾丸分泌雄激素的研究
实验：
时间：1849年
公鸡摘除睾丸
雄性性征明显消失
睾丸重新移植回去
雄性特征逐步恢复
正常的公鸡
阉割后的公鸡
重新移植的公鸡
科学家从动物睾丸中提取睾酮，证实睾酮就是睾丸分泌的雄性激素。
讨论：
1.在班廷之前，科学家试图通过实验证明胰腺中分泌物的存在，为什么都收效甚微呢？
胰岛素属蛋白类激素，在班廷之前大多数实验用胰腺提取物注射给实验性糖尿病的狗或糖尿病患者，因胰岛素被胰腺分泌的胰蛋白酶分解，故难以获得预期结果。
2.班廷是如何证实胰岛素是由胰腺中的胰岛分泌的？
通过结扎胰腺导管，使胰腺萎缩丧失分泌胰蛋白酶的功能，但胰岛仍正常，由此证明胰岛素是由胰岛分泌的。
3.从以上实例，你能归纳出研究一种内分泌腺及其分泌激素功能的方法吗？
摘除法和移植法。
摘除所研究的内分泌腺，
观察实验动物出现的特异性症状，
将已摘除的腺体重新移植回去或注射摘除腺体的提取物，
观察相关症状是否恢复，
由此判断该内分泌腺的功能。
4.联系必修学到的内容，具有分析以上两个实例哪些实验用到了“减法原理”或“加法原理”。
上述两个实验都分别用到了“加法原理”和“减法原理”。
（1）班廷摘除健康狗的胰腺造成实验性糖尿病——减法原理；
给实验性糖尿病的狗注射萎缩胰腺提取物——加法原理；
（2）摘除睾丸——
重新移植睾丸——
减法原理
加法原理
加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”
减法原理：与常态比较，人为减少某种影响因素的称为“减法原理”
研究方法 摘除法(植入法) 饲喂法 注射法
实验设计 实验组 摘除内分泌腺 饲喂动物激素 注射动物激素
实验目的
自身对照或条件对照组 —
对照组
适用范围
不摘除内分泌腺（手术但不摘除）
不饲喂动物激素
(饲喂等量正常饲料)
不注射动物激素
(注射等量生理盐水)
对摘除内分泌腺的实验组植入内分泌腺(或补充激素)
饲喂动物激素抑制剂
验证或探究某种内分泌腺的生理作用
验证或探究某种激素的生理作用
验证或探究某种激素的生理作用
所有内分泌腺
只适用于甲状腺激素、性激素等非蛋白质或多肽类激素
所有激素
拓展：激素功能研究的方法
①验证甲状腺激素的功能
b.摘除法和注射法
②验证胰岛素的生理功能
a.饲喂法
实验示例
①选择性别、年龄相同,体重、生理状况相似的动物进行平均分组,且每组不能只有一只，遵循单一变量原则；
②在研究动物激素生理功能的实验设计中,要注意设计对照实验,对照实验中,不能用蒸馏水代替生理盐水；
③在设计实验时,要充分考虑相关激素的化学本质,选择不同的实验方法，例如，蛋白质、多肽类激素不能饲喂，只能注射；
④实际操作过程中,可能要综合运用多种方法：如摘除某种内分泌腺(如公鸡的睾丸),一段时间后再注射该内分泌腺分泌的激素(如睾酮),或重新植入该内分泌腺等；
⑤对于幼小的动物一般不用摘除法或注射法,例如研究甲状腺激素对蝌蚪发育的影响就应该采用饲喂法
注意事项
三、内分泌系统的组成和功能
内分泌系统
内分泌腺
兼有内分泌功能的细胞
内分泌细胞
聚集
如下丘脑中某些神经细胞
分
散
组织
器官
如小肠黏膜分泌促胰液素等的众多内分泌细胞
如胰腺中的胰岛细胞
内分泌系统由相对独立的内分泌腺及兼有内分泌功能的细胞共同组成
1.内分泌系统的组成
2. 人体主要的内分泌腺
下丘脑
垂体
甲状腺
肾上腺
胰腺(胰岛)
卵巢
睾丸
①分泌___________________________、
___________________________、
____________________________等
靶器官：________
作用：________________________________________________________
化学本质：_________
垂体
作用于垂体，调控垂体分泌释放相应的激素 (促XX激素)
多肽
促甲状腺激素释放激素
促性腺激素释放激素
促肾上腺皮质激素释放激素
（1）下丘脑
促XX激素释放激素
②分泌抗利尿激素
靶器官：_______________________
作用：______________________________________
化学本质：_________
促进肾小管和集合管对水的重吸收
肾小管和集合管细胞
多肽
①分泌___________________、_________________、____________________等
靶器官：_______________________
作用：_________________________________
化学本质：_________
多肽
促甲状腺激素
促性腺激素
促肾上腺皮质激素
（2）垂体
促XX激素
甲状腺/性腺/肾上腺
调节相应内分泌腺的分泌活动。
②分泌生长激素
靶器官：_______________________
作用：____________________________________________________
化学本质：_________
蛋白质
几乎体内所有细胞
调节生长发育，主要是促进蛋白质合成和骨的生长。
（3）甲状腺
分泌甲状腺激素
靶器官：_______________________
作用：____________________________________________________________
____________________________________
____________________________________________________
化学本质：_______________
氨基酸衍生物
几乎体内所有细胞
提高神经系统的兴奋性；
促进生长发育，对中枢神经系统的发育和功能有重要影响；
促进新陈代谢，加速体内物质氧化分解，增加热量。
（4）肾上腺
①肾上腺皮质: 分泌肾上腺皮质激素，包括 醛固酮、皮质醇等；
靶器官：___________________________________
作用：___________________________________________
化学本质：_________
前者主要肾脏，后者几乎全身细胞
前者调节水盐代谢，后者调节有机物代谢
固醇类
②肾上腺髓质: 分泌肾上腺素
靶器官：____________________
作用：_______________________
化学本质：________________
几乎体内所有细胞
提高机体的应激能力
氨基酸衍生物
（5）胰腺
分泌部位：________________
靶器官：___________________
作用：_____________________
化学本质：_________
①分泌胰岛素
胰岛B细胞
几乎全身所有细胞
降低血糖浓度
蛋白质
②分泌胰高血糖素
分泌部位：________________
靶器官：___________________
作用：_____________________
化学本质：_________
多肽
胰岛A细胞
主要是肝脏
升高血糖浓度
（6）雌性性腺——卵巢
分泌激素：____________________
靶器官：_______________________
作用：____________________________
____________________________
____________________________
化学本质：_________
③促进女性第二性征的出现
固醇类
雌激素和孕激素
几乎全身所有细胞
①促进女性生殖器官的发育
②促进卵细胞的生成
（7）雄性性腺——睾丸
分泌激素：____________________
靶器官：_______________________
作用：____________________________
____________________________
____________________________
化学本质：_________
固醇类
雄激素(主要是睾酮)
几乎全身所有细胞
③促进男性第二性征的出现
①促进男性生殖器官的发育
②促进精子细胞的生成
内分泌系统是机体整体功能的重要调节系统。各种内分泌腺间具有复杂的功能联系，共同调节机体活动，包括维持内环境稳定、调节物质和能量代谢、调控生长发育和生殖等。
胰岛素
肾上腺素
课堂小结
内分泌器官
内分泌细胞
激素
靶器官
反应
血液运输
分泌
作出
激素调节
内分泌系统
结构
基础
研究方法
运用减法原理/加法原理的实验结果
内分泌失调症的临床表现
相互联系
作用
调控生长发育和生殖
调节物质和能量代谢
维持内环境稳定
某科学家为了研究性激素在胚胎生殖系统发育中所起的作用，提出了如下假说。
假说1：发育出雄性器官需要来自睾丸提供的激素信号，当这一信号缺失时，胚胎发育出雌性器官；
假说2：发育出雌性器官需要来自卵巢提供的激素信号，当这一信号缺失时，胚胎发育出雄性器官；
性染色体组成 外生殖器表现 未做手术 手术后
XY 雄性 雌性
XX 雌性 雌性
为此，他设计了如下实验：在家兔胚胎生殖系统分化之前，通过手术摘除即将发育为卵巢或睾丸的组织。当幼兔生下来之后，观察它们的性染色体组成及外生殖器的表现。实验结果如下：
问题：性激素在胚胎生殖系统发育中所起的作用
睾丸
假说
雄激素
雄性器官、否则为雌性
卵巢
雌激素
雌性器官、否则为雄性
讨论：
1.实验结果验证了上述哪一个假说？如果另外一个假说成立，请预测相应的结果。
验证了假说1。如果假说2成立，性染色体为xx的家兔胚胎，手术后应发育出雄兔。
2.为了进一步证实他的假说，在摘除即将发育为卵巢或睾丸的组织的同时，给予一定量的睾酮刺激。请你预测，性染色体组成为XX或XY的胚胎将分别发育出哪种性器官？
两者都将发育出雄性器官。
1.1937 年，科学家在实验中观察到：阻断实验动物垂体与下丘脑之间的血液联系，可导致其生殖器官萎缩；若恢复垂体与下丘脑之间正常的血液联系， 生殖器官的功能也恢复正常。请判断下列说法是否合理。
（1）该实验表明垂体的活动受下丘脑控制。（ ）
（2）该实验表明动物生殖器官的发育受垂体的直接控制。（ ）
（3）阻断垂体与下丘脑之间的血液联系，依据了实验变量控制中的“减法原理”。 （ ）
一、概念检测



练习与应用
2.斯他林等在发现促胰液素之后，继续进行研究：把一条狗的小肠黏膜刮下来，过滤后注射给另一条狗，后者在胰液分泌明显增加的同时，血压还骤然下降。下列推测或叙述合理的是 （ ）
A.本实验对照组应注射等量的清水
B.胰液的增加是小肠分泌促胰液素的结果
C.该研究说明促胰液素还具有降血压的作用
D.滤液中物质的作用效果多样说明激素不具有专一性
B
二、拓展应用
1型糖尿病主要原因是胰岛B细胞分泌功能衰退，患者缺乏胰岛素，需要通过注射胰岛素进行治疗。
2型糖尿病主要原因是胰岛素作用效果差，也有胰岛素分泌不足的情况，可以通过合理控制饮食，口服降糖药物治疗。
糖尿病分为1型和2型。它们都可以用注射胰岛素的方式进行治疗吗？ 为什么？ 请你查阅资料回答问题。

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