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问题 探讨
侏儒症患者的症状是生长迟缓，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？
讨论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？说出你的理由。
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。
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。
江西生物组 东东老师
学习目标：
1．通过分析促胰液素的发现过程，理解神经调节与激素调节的区别，并培养大胆假设、小心求证的思维品质。
2．通过分析“研究激素的方法”，深入理解“加法原理”和“减法原理”在生物学实验中的具体应用，理解科学进步是在继承的基础上创新发展的。
第3章 体液调节
第1节 激素与内分泌系统
十二指肠
胰
腺
事实与问题：胰腺能分泌胰液，胰液(含消化酶)通过导管流向十二指肠，促进食物的消化。在非进食状态下，胰液是很少分泌的，但在进食状态后就会大量分泌，那么胰液的分泌是如何调节的？
理论依据：内脏器官大多同时接受交感神经和副交感神经的双重支配。
实验证据：刺激迷走神经（副交感神经）能引起胰腺的分泌。19世纪学术界普遍认为，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。
一、激素（Hormone）的发现
胰液的分泌是如何调节的呢？
沃泰默：这是神经调节（反射）的结果。
胰腺分泌胰液
c.稀盐酸
小肠
注入
小肠
a.稀盐酸
胰腺分泌胰液
注入
结果
结果
血液
b.稀盐酸
胰腺不分泌胰液
注入
结果
切除通向该小肠的神经，只留下血管
提出问题
沃泰默实验
得出结论
提出假设
实验验证
分析实验
a、b 组对比
说明
只有用盐酸刺激小肠时，胰腺才能分泌胰液
a、c 组对比
说明
胰腺分泌胰液可以不受神经调节
沃泰默：
这是十分顽固的反射（由于小肠上微小的神经难以剔除干净）
一、激素（Hormone）的发现
沃泰默
提出问题
得出结论
提出假设
实验验证
胰液的分泌是如何调节的呢？
斯他林、贝利斯：这不是反射而是化学调节的结果。
斯他林
贝利斯
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，随血流到达胰腺，引起胰液的分泌。
稀盐酸
小肠黏膜
混合研磨
制成
提取液
同一条
狗的静脉
注射
实验现象
胰腺分泌胰液
小肠黏膜能产促进胰腺分泌胰液的化学物质，他们把它称为促胰液素
斯他林、贝利斯实验
一、激素的发现
促胰液素
（碱性多肽）
思考：上述实验设计不够严谨，如何增设对照组排除HCl和小肠黏膜的干扰？它能否说明该调节不是神经调节？
注入
狗血液
稀盐酸
结果
胰腺不分泌胰液
小肠黏膜+砂子
研磨
提取液
结果
胰腺不分泌
注射
狗静脉
它只说明盐酸刺激小肠黏膜后引起胰液分泌增多，有体液调节。通向小肠神经被切除，无法判断该过程是否有神经调节。
01
激素的发现
促胰液素的发现
思考·讨论
讨论1．斯他林和贝利斯的实验比沃泰默实验的巧妙之处在哪里？
讨论2．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？
彻底排除了神经调节对实验结果的干扰。
讨论3．“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呢？
敢于质疑，大胆提出新假设，巧妙设计实验验证假设。
稀盐酸
小肠神经
传入神经
神经中枢
传出神经
效应器
(传出神经及其支配的胰腺)
胰液
神经调节
激素调节
胰腺
胰液
促胰液素
血液循环
小肠黏膜
通过血液循环将促胰液素运到胰腺，引起胰液分泌。
通过反射弧来完成。
分泌
激素
内分泌腺器官/内分泌细胞
（小肠黏膜/下丘脑神经分泌细胞等）
结果
机体做出反应
血液运输
靶器官/靶细胞
外分泌腺：分泌腺的分泌物经导管而流出体外或流到消化腔，如汗腺、消化腺、皮脂腺等。
内分泌腺：分泌腺（无导管）中的分泌物—激素直接进入腺体内毛细血管，并随血液循环输送到全身各处。如下丘脑/垂体/胰岛/甲状腺/甲状旁腺/肾上腺/性腺/松果体/胸腺等。
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
一、激素（Hormone）的发现
内分泌细胞小肠黏膜分泌的促胰液素（首次发现的激素）证明除神经调节之外的激素调节的存在
血管
内分泌器官/内分泌细胞
激素
靶细胞
受体
02
激素研究的实例
实例1：胰岛素的发现
1869年，显微观察胰腺，发现一些聚集成岛状的细胞堆，将其称为胰岛，但不知其作用。
1889年，切除胰腺的狗患糖尿病，提出胰腺能分泌某种抗糖尿病的物质的假说。
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，但不能证实其存在。
1889年到1920年：大多数实验都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（吃得多、喝得多、尿得多，体重轻），但都收效甚微。
思考：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。但是激素的分泌悄无声息，他们直接进去到血液周游全身，难以收集和分离。如何寻找激素？如何确定它的分泌部位？如何确定它的调节作用？
腺泡细胞
消化酶
胰岛B细胞
胰岛素
分泌
分泌
分解
胰管
胰腺
胰岛
胰岛A细胞
1921年，班廷和助手贝斯特利用狗进行实验。
与生化学家合作，抑制蛋白酶的活性，直接提取正常胰腺中的胰岛素，用于治疗糖尿病患者，效果很好。
02
激素研究的实例
实例1：胰岛素的发现
1920年，加拿大助教班廷查阅资料时了解到，胆结石堵塞胰管或以实验方法结扎胰管，都会引起胰腺萎缩，而胰岛却保持完好，这样的机体不会患糖尿病。
结扎一只
狗的胰管
摘除另一只狗的胰腺
胰腺提取液
糖尿病模型
糖尿病症状消失
血糖和尿糖含量
制备
造成
注射
观察
测定
讨论1．在班廷之前，科学家试图通过实验证明胰腺分泌中分泌物的存在，为什么都收效甚微？
胰岛素的化学本质为蛋白质，而胰腺的腺泡中含有多种蛋白酶，直接制备胰腺提取物，胰岛素被胰腺分泌的胰蛋白酶分解，故难以获得预期结果。
讨论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，定性观察糖尿病症状与定量测定血糖和尿糖含量由此证明胰岛素是由胰岛分泌的。
02
激素研究的实例
实例1：胰岛素的发现
结扎
02
激素研究的实例
实例2: 睾丸分泌雄性激素的研究
思考：若要证实雄激素（睾酮）是公鸡的睾丸分泌的，如何设计实验方案？
经过不断实验，科学家从动物睾丸中提取出睾酮，经证实，睾酮就是睾丸分泌的雄激素
公鸡摘除睾丸
雄性性征消失
睾丸重新移植
雄性性征恢复
02
激素研究的实例
讨论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。
讨论4．联系必修学到的内容，具体分析以上两个实例哪些实验用到了“减法原理”或“加法原理”。
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
摘除睾丸——减法原理 重新移植睾丸—加法原理
实例2: 睾丸分泌雄性激素的研究
要证明一种自然成分的功能，在生理学传统方法中就是去除该种成分并证明其功能也随之丧失；然后再引入该成分，并证明其功能又可以恢复。—诺贝尔生理学或医学奖获得者卡尔森
02
激素研究的实例
归纳总结
激素功能研究的方法
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
对照组
自身对照或条件对照组 —
实验目的
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
下丘脑
思考：阅读教材第48页图3-1人体内分泌腺及其分泌的激素，内分泌系统的组成是什么 各种内分泌腺各分泌哪种激素 每种激素的作用是什么
下丘脑
垂 体
促甲状腺激素
促肾上腺皮质激素
促性腺激素
生长激素
催乳激素
催产素
抗利尿激素
下丘脑的神经内分泌细胞沿轴突向下运输至垂体后叶并合成催产素和抗利尿激素（ADH），在垂体后叶/神经垂体储存， 直到下丘脑的神经冲动触发其释放。下丘脑另一些神经细胞分泌促甲状腺激素释放激素、促肾上腺皮质激素释放激素、促性腺激素释放激素等，进入血管，运输到垂体前叶/腺垂体并促进它合成相应的促……激素。
垂体位于颅底蝶骨体上面的垂体窝内，借垂体柄与下丘脑相连。分腺垂体和神经垂体两部分。腺垂体嗜酸性细胞：分泌生长激素、催乳素；腺垂体嗜碱性细胞：分泌促性腺激素、促肾上腺皮质激素、促甲状腺激素。神经垂体不分泌激素，主要贮存和释放下丘脑神经内分泌细胞分泌的抗利尿激素和催产素。
甲状腺呈“H”形，分左、右两侧叶和中间的甲状腺峡。甲状腺侧叶位于喉下部和气管上端的两侧，峡部横跨第2~4气管软骨环的前方，正常人在吞咽时甲状腺随喉上下移动。甲状腺接受垂体分泌的促甲状腺激素的调节而分泌甲状腺激素，甲状腺激素能促进新陈代谢、促进生长发育、促进神经兴奋性。甲状腺滤泡上皮细胞合成甲状腺素。甲状腺功能亢进症（甲亢）是甲状腺素分泌过多，否则甲减。缺甲状腺素时，幼儿呆小症，成人大脖子病。滤泡旁细胞分泌降钙素，降低血钙浓度。甲状旁腺分泌甲状旁腺素，升高血液钙浓度。
肾上腺在肾上方，左、右各一，分皮质和髓质。肾上腺皮质接受垂体分泌的促肾上腺皮质激素调节而分泌相应激素。肾上腺皮质由外向内分为球状带、束状带和网状带。球状带细胞分泌醛固酮（促进重吸收钠而保水并排泄钾）等盐皮质激素；束状带分泌皮质醇（调节糖脂肪蛋白质合成代谢，抑制免疫应答抗炎抗毒（治哮喘）抗休克）等糖皮质激素；网状带分泌雄激素及少量雌激素。下丘脑通过交感神经支配的肾上腺髓质分泌肾上腺素（升血糖/血压/心跳）和去甲肾上腺素。
胰岛B细胞
胰腺内分泌部胰岛有胰岛B细胞分泌胰岛素（促进血糖进入组织细胞氧化分解、合成糖原和脂肪等非糖物质，同时抑制肝糖原分解和非糖物质转化成葡萄糖）；胰岛A细胞分泌胰高血糖素（促进肝糖原分解成葡萄糖进入血液，促进非糖物质转变成糖）。
胰岛A细胞
胰腺既是内分泌腺（胰腺的内分泌部分）也是外分泌腺（胰腺的外分泌部分）
卵巢接受垂体分泌的促性腺激素的调节而分泌的雌激素具有促进女性生殖器官的发育、卵细胞的生成、激发并维持女性第二性征和雌性正常性周期等。其分泌的孕激素促进子宫内膜增厚和乳腺等生长发育，为合子着床、泌乳做准备。
睾丸：接受垂体分泌的促性腺激素的调节，分泌的雄性激素（主要是睾酮）具有促进男性生殖器官的发育、精子细胞的生成、激发并维持男性第二性征等作用。
03
内分泌系统的组成和功能
胰岛素
肾上
腺素
内分泌系统由内分泌腺和兼有内分泌功能的细胞构成。各内分泌腺间具有复杂功能联系，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。
促肾上腺皮质激素
由垂体后叶储存并释放
①多肽和蛋白质类激素:
胰岛：胰岛素、胰高血糖素
垂体：促××激素、生长激素
下丘脑：促××激素释放激素、抗利尿激素
甲状腺激素、肾上腺素
性激素
小分子
有机物
既可口服又可注射
大分子有机物，易被消化道内的消化酶（蛋白酶）分解。
只能注射，不能口服
②氨基酸衍生物：
③固醇类激素：
自由扩散
主动运输
动物激素的化学本质及其运输方式
胞吐
03
内分泌系统的组成和功能
思考：激素类药物有的可口服，有的却不能口服，只能注射。你认为这和激素的什么特性相关？
03
内分泌系统的组成和功能
验证假说，预测结果
思维训练
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
03
内分泌系统的组成和功能
验证假说，预测结果
思维训练
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。
讨论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？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。
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。
两者都将发育出雄性器官。
归纳总结
研究内分泌腺及其分泌激素功能的基本思路
要证明一种自然成分的功能， 在生理学传统方法中就是去除该种成分并证明其功能也随之丧失；然后再引入该成分，证明其功能又可以恢复。
加法→减法
1．下面是与促胰液素发现过程有关的四个实验，有关分析错误的是（ ）
①稀盐酸→小肠肠腔→胰腺分泌胰液　②稀盐酸→静脉血液→胰液不分泌　③稀盐酸→小肠肠腔(去除神经)→胰腺分泌胰液　④小肠黏膜＋稀盐酸＋沙子研磨制成提取液注入静脉血液→胰腺分泌胰液
A．①与②、②与④对比说明胰液分泌不是稀盐酸直接作用的结果
B．①与③对比说明胰液分泌不受神经的调节
C．①②③④对比说明胰液分泌受小肠黏膜产生的物质(由血液运输)调节
D．要证明胰液分泌受不受神经的调节应该再设计实验继续探究
2．沃泰默没有发现促胰液素，斯他林和贝利斯发现了促胰液素。下列关于沃泰默与斯他林和贝利斯的实验及对实验现象的解释的叙述中，错误的是（ ）
A．他们都运用了单一变量对照的实验原则
B．沃泰默设置的实验变量是有无通向小肠的神经
C．斯他林和贝利斯的实验变量是有无小肠黏膜中的物质
D．沃泰默失败的根本原因是没有把小肠上的神经完全剔除
随堂练习
In-class practice
B
D
随堂练习
回答下列有关动物实验的问题：用动物实验法研究某腺体的功能，实验结果如下：
实验处理 实验结果
用腺体分泌物制剂饲喂蝌蚪 a.发育加快，体型较小
将成年狗的该腺体摘除 b.食欲不振，身体臃肿 c.行动呆笨，精神萎靡
摘除幼龄狗的该腺体 d.除b和c外，还停止发育
将该腺体的分泌物注射到健康小白鼠体内 e.身体消瘦，食欲旺盛 f.躁动不安，情绪紧张 g.心跳、呼吸加快
随堂练习
In-class practice
随堂练习
①根据实验结果a、d可知，该腺体的分泌物有________________的生理作用。
②根据实验结果b、e可知，该腺体的分泌物有__________________________________作用。
③根据实验结果c、f、g可知，该腺体的分泌物有_______________________________作用。
④该腺体是_______，所分泌的物质是___________，该物质的合成需要的特殊元素是____。
促进生长发育
促进新陈代谢
提高神经系统的兴奋性
碘
甲状腺
甲状腺激素
练习与应用
一、概念检测
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” （ ）
√
×
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有降血压作用 D．滤液中物质的作用效果多样说明激素无专一性
B
√
1．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。
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。
二、拓展应用
课后作业
1．构建概念图，概述内分泌系统
2．训练课本和练习册相应内容
3．预习第3章第2节激素调节的过程

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