资源简介

第2节　激素调节的过程
【学习目标】
1.通过分析血糖的来源与去路、调节血糖水平的激素,建立血糖调节模型,培养建模与模型分析的思维习惯,领悟反馈调节对人体稳态调节的重要性。(生命观念、科学思维)
2.通过资料分析,归纳构建甲状腺激素分泌的分级调节模型。运用反馈调节和分级调节的原理探索有关生命系统的调节规律。(生命观念、科学思维)
3.结合实例分析,总结激素调节的特点。基于对激素作为信使来起作用的认识,从信息的角度阐释生命的本质,深化结构与功能观。(生命观念)
4.通过总结糖尿病的症状、发病机理及治疗措施,培养关注人体健康的社会责任。(社会责任)
【自主预习】
一、激素调节的实例
1.血糖平衡的调节
(1)血糖的来源和去向(正常情况下)
(2)参与血糖调节的主要激素
(3)血糖平衡调节的过程
注:“+”表示促进。
血糖平衡的调节为　神经调节和激素　调节,主要依靠　激素　的调节。
(4)反馈调节
a.概念:在一个系统中,系统本身工作的　效果　,反过来又作为　信息　调节该系统的工作的调节方式。
b.意义: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。
2.甲状腺激素分泌的分级调节
(1)甲状腺激素分泌的分级调节过程
物质:a.　促甲状腺激素释放激素　;b.　促甲状腺激素　。
结构:甲.　下丘脑　;乙.　垂体　;丙.　甲状腺　。
作用:Ⅰ.　抑制　;Ⅱ.　促进　。
(2)分级调节
a.概念:下丘脑、垂体和靶腺体之间存在的分层调控。
b.意义:分级调节可以放大激素的调节效应,形成多级反馈调节,有利于精细调控,从而维持机体的稳态。
(3)基于对甲状腺激素分泌的分级调节的理解,判断下列说法的正误。
Ⅰ.下丘脑会分泌TRH,只能作用于垂体。 (√)
Ⅱ.TRH、TSH均可以促进甲状腺分泌甲状腺激素。 (×)
　　【提示】　TRH只能作用于垂体促进垂体分泌TSH。
Ⅲ.垂体分泌的促甲状腺激素通过体液运输定向运输到甲状腺。 (×)
　　【提示】　TSH随血液循环运输,不能定向运输到甲状腺。
Ⅳ.下丘脑中的细胞含有甲状腺激素的受体。 (√)
Ⅴ.人体内只有甲状腺激素存在分级调节。 (×)
　　【提示】　甲状腺激素、性腺激素、肾上腺皮质激素等均存在分级调节。
二、激素调节的特点
1.通过　体液　进行运输。
2.作用于　靶器官、靶细胞　。通过与　靶细胞上的特异性受体　相互识别,并发生　特异性　结合实现。
3.作为　信使　传递信息。激素一经靶细胞接受并起作用后就　失活　了。
4.微量和　高效　。激素种类多、量极微,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。
【合作探究】
任务1　探索激素调节的过程
活动1　血糖平衡的调节
1.一个健康的人进食半个小时后的血糖、胰岛素和胰高血糖素的变化曲线如图所示,据图回答下列有关问题:
(1)图中a、b、c分别代表上述哪种物质的浓度变化曲线
(2)引起胰岛素和胰高血糖素浓度变化的原因是什么
(3)胰岛素和胰高血糖素在血糖平衡调节中存在负反馈调节机制吗 请阐述理由。
　　【提示】　(1)a、b、c分别代表血糖、胰岛素、胰高血糖素的浓度变化曲线。
(2)血糖浓度的变化引起胰岛素和胰高血糖素浓度变化。当血糖浓度升高到一定程度时,胰岛B细胞的活动增强,胰岛素分泌量明显增加,胰岛A细胞分泌的胰高血糖素减少;血糖浓度降低时,胰岛A细胞活动增强,胰高血糖素分泌量增加,胰岛B细胞分泌的胰岛素减少。
(3)血糖调节过程中存在负反馈调节机制。进食后,血糖浓度上升,胰岛素含量升高,使血糖浓度降低,继而又会使胰高血糖素浓度上升,使血糖浓度升高,由此可知血糖平衡调节中存在负反馈调节机制。
2.糖尿病的主要病因之一是胰岛素分泌不足,请分析这类糖尿病患者的尿中含糖、多食和体重减轻的原因分别是什么。
　　【提示】　尿中含糖的原因是胰岛素缺乏导致葡萄糖氧化分解和转化障碍,从而使血糖含量升高,超过肾小管、集合管对葡萄糖的重吸收能力,葡萄糖随尿液排出,尿中含糖;多食的原因是胰岛素缺乏导致葡萄糖氧化分解障碍,机体供能不足产生饥饿感;体重减轻的原因是葡萄糖氧化分解障碍导致脂肪参与氧化分解供能。
认知生成
血糖调节过程中,影响相关激素分泌的因素分析
1.影响胰岛素分泌的因素
血糖浓度——高浓度
神经调节——下丘脑通过副交感神经
2.影响胰高血糖素分泌的因素
血糖浓度——低浓度
神经调节——下丘脑通过交感神经
3.血糖调节的方式主要是体液调节,其次为神经—体液调节。
4.胰高血糖素可直接刺激胰岛B细胞分泌胰岛素,而胰岛素也可直接作用于胰岛A细胞,抑制其分泌胰高血糖素。
例1　下图是人体内血糖平衡调节示意图,下列分析错误的是(　　)。
A.血糖平衡调节是由神经调节和体液调节共同完成的
B.图中乙表示胰岛A细胞,②为胰岛素
C.胰岛素通过促进细胞摄取、利用和转化葡萄糖降低血糖浓度
D.胰高血糖素与肾上腺素在调节血糖平衡时相抗衡
　　【答案】　D
【解析】　图中甲表示胰岛B细胞,乙为胰岛A细胞,①为胰高血糖素,②为胰岛素,③为肾上腺素,B正确;胰岛素是唯一能够降低血糖浓度的激素,通过促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖降低血糖浓度,C正确;胰高血糖素与肾上腺素在调节血糖平衡时具有协同作用,D错误。
【拓展延申】
1.糖尿病的病因及症状
2.糖尿病是以高血糖为特征的代谢性疾病,与遗传因素和环境因素有关。
3.出现尿糖不一定是糖尿病,但出现持续性的尿糖很可能是糖尿病。
对点练1　(不定项)人在不同状态下,血糖浓度会有所变化。下图表示在不同模拟活动时段中人体的血糖浓度变化情况。据图分析,下列说法错误的是(　　)。
A.曲线bc段中,合成的糖原均能在血糖浓度过低时被水解来补充血糖
B.曲线de段中,人体内的胰岛B细胞分泌的胰岛素含量增多
C.曲线ef段中,通过交感神经使胰岛A细胞分泌胰高血糖素
D.该过程中,胰岛素的含量反过来直接影响胰岛素的分泌
　　【答案】　ABD
【解析】　糖原中只有肝糖原能被水解来补充血糖,A错误;曲线de段中,运动消耗大量血糖,此时人体内的胰岛A细胞分泌的胰高血糖素含量增多,B错误;de段血糖浓度降低,因此在曲线ef段中,下丘脑的血糖调节中枢兴奋,通过交感神经使胰岛A细胞分泌胰高血糖素,进而引起血糖浓度升高,C正确;该过程中,胰岛素的含量反过来间接影响胰岛素的分泌,体现了血糖的反馈调节,D错误。
活动2　甲状腺激素分泌的分级调节
1.摘除大鼠的垂体,其甲状腺萎缩,甲状腺激素显著减少,这说明什么
　　【提示】　这说明垂体对甲状腺的生长发育和甲状腺激素的分泌有促进作用。
2.将实验动物下丘脑中分泌TRH的区域损毁,或向动物的垂体中注射一定量的甲状腺激素后,血液中TSH水平会明显降低,这说明甲状腺激素、TRH、TSH三种激素间有怎么样的关系
　　【提示】　TRH促进TSH的分泌,甲状腺激素增加到一定程度会抑制TSH的分泌。
3.碘是合成甲状腺激素的必需元素,请结合上述问题和相关知识思考缺碘为什么会引起大脖子病(甲状腺肿大)。
　　【提示】　缺碘使甲状腺激素合成不足,负反馈作用减弱,促甲状腺激素代偿性分泌增加,促进甲状腺代偿性增生肿大。
4.在正常情况下,人体内各种激素的水平总维持在一定范围内,这主要是通过什么调节机制实现的
　　【提示】　负反馈调节。
认知生成
甲状腺激素分泌的调节模型
1.模型解读
(1)甲状腺激素的分泌受垂体直接调节,垂体对甲状腺的调节通过分泌促甲状腺激素来实现。
(2)下丘脑通过释放促甲状腺激素释放激素来调节垂体,进而调节甲状腺。
(3)甲状腺激素的浓度会影响下丘脑和垂体分泌相关激素。
2.动物激素分泌的调节过程中激素含量变化的分析
(1)在“下丘脑→垂体→相应内分泌腺”的分级调节中,若顺序中间的腺体被切除,则其后的腺体所分泌的激素含量降低,其前的腺体所分泌的激素含量升高。
(2)在“促某激素释放激素→促某激素→某激素”中,若顺序中间的激素分泌量增加(减少),则其后的激素分泌量增加(减少),其前的激素分泌量减少(增加)。
3.在甲状腺激素分泌的过程中,既存在分级调节,也存在负反馈调节。
例2　(2022·深圳调研)下图为人体内甲状腺激素分泌的调节过程,其中甲、乙、丙表示不同的器官,a、b、c表示不同的激素。下列叙述正确的是(　　)。
A.器官甲可以合成和分泌促甲状腺激素释放激素
B.激素a、b、c均靠体液运输,只运输给靶器官和靶细胞
C.器官丙还可以分泌生长激素,与激素c为协同作用
D.正常机体中,激素a分泌增加无法对器官丙起抑制作用
　　【答案】　D
【解析】　据图分析,甲、乙、丙分别为垂体、甲状腺、下丘脑。促甲状腺激素释放激素由下丘脑合成并分泌,A错误;激素a、b、c通过体液运输到全身各处,B错误;生长激素由垂体合成并分泌,器官丙是下丘脑,不能合成该激素,C错误;激素a是促甲状腺激素,其分泌增加无法对器官丙(下丘脑)起抑制作用,D正确。
【技巧归纳】
1.比较归纳激素分泌的分级调节与反馈调节
(1)分级调节:在大脑皮层的影响下,下丘脑可以通过垂体调节、控制某些内分泌腺中激素的合成与分泌的调节方式。
(2)反馈调节:激素进入血液后,反过来调节下丘脑和垂体中有关激素的合成与分泌的调节方式。
2.反馈调节有正、负反馈之分。负反馈调节在日常生活及机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、血糖调节、体温调节等都属于负反馈调节。正反馈调节在机体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。
对点练2　甲状腺功能减退症(简称甲减)是一种由缺乏甲状腺激素而引起的病症。某甲状腺正常的小鼠出现甲减,研究人员为了解其病因,给该小鼠静脉注射适宜浓度的促甲状腺激素释放激素溶液,并检测注射前后小鼠血液中的甲状腺激素含量的变化。下列叙述正确的是(　　)。
A.TRH运输到全身各处并作用于垂体,使垂体分泌TSH
B.该患甲状腺功能减退症小鼠的神经系统兴奋性比正常小鼠高
C.若仅有下丘脑受损,则注射后该小鼠的甲减症状没有明显变化
D.若仅有垂体受损,则注射后该小鼠甲状腺激素含量比注射前明显升高
　　【答案】　A
【解析】　促甲状腺激素释放激素运输到全身各处,只有垂体细胞有受体,所以它会与垂体受体结合发挥作用,A正确;该患甲状腺功能减退症小鼠的体内甲状腺激素含量低,所以其神经系统的兴奋性比正常小鼠低,B错误;若这只小鼠仅下丘脑受损,则注射促甲状腺激素释放激素后,可以促进其垂体产生更多的促甲状腺激素,进而促进甲状腺产生更多的甲状腺激素,因此其甲状腺激素含量明显大于注射前,C错误;若仅有垂体受损,则注射后该小鼠甲状腺激素含量没有明显变化,D错误。
任务2　认识激素调节的特点
活动3　激素调节的特点
　　阅读课本P54~55 激素调节的特点,思考并回答以下问题:
1.为什么在体检时,只检测血样中甲状腺激素的含量就可以判断甲状腺的功能是否正常
　　【提示】　甲状腺分泌的激素进入腺体内的毛细血管中,并随血液循环运输到全身各处,故血液中含有甲状腺激素,且在正常情况下其含量是相对稳定的。
2.甲状腺激素作用的靶细胞有哪些 为什么只有靶细胞才有激素的相应受体,其他细胞却没有
　　【提示】　甲状腺激素作用于几乎全身各处细胞。由于基因的选择性表达,因此只有靶细胞中特定的基因会表达,合成相应的特异性受体。
3.为什么人体内需要源源不断地产生激素
　　【提示】　激素经靶细胞接受并起作用后会被灭活,因此需要不断产生激素,以维持激素含量的动态平衡。
4.甲状腺激素可以促进细胞代谢,它能为细胞代谢提供能量吗
　　【提示】　激素不能为细胞代谢提供能量,而是作为信使来传递信息,对细胞(靶细胞或靶器官)的代谢起调节作用。
5.观察激素作用机理示意图,激素作为信号分子,是如何调节细胞代谢的
　　【提示】　由图可知,激素作为信号分子,并不直接参与细胞的代谢过程,而是通过与细胞表面或细胞内部的特异性受体结合,影响细胞的代谢过程或基因的表达过程。
6.人和动物激素在生活实际中有哪些应用实例 试谈谈激素使用的利弊。
　　【提示】　注射胰岛素可治疗糖尿病,适时注射生长激素可治疗侏儒症等。合理使用激素可以治疗相关疾病,乱用和滥用激素可能会影响机体的健康和特定器官的正常功能。
认知生成
人和动物激素、酶、ATP、神经递质的比较
项目 人和动物 激素 酶 ATP 神经递质
化学 本质 蛋白质或多肽类、氨基酸衍生物类、固醇类 大多为蛋白质,少数为RNA 腺苷三磷 酸 小分子化合物
产生 部位 内分泌腺、内分泌细胞 活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等) 活细胞 神经元
作用 调节作用 催化作用 直接为细胞的生命活动供能 使突触后膜产生兴奋或抑制
作用 部位 靶细胞、靶器官 细胞内外 细胞 内外 突触后膜
作用后 去向 失活 数量和性质不变 被分解成ADP和Pi 被分解或转移或被突触前膜重新吸收
共同点 与相应的分子结合后发挥作用
例3　(不定项)关于激素、抗体、酶和神经递质的叙述,正确的是(　　)。
A.激素和抗体都具有特异性,只能作用于特定的靶细胞
B.激素和酶都具有高效性,非细胞条件下也能发挥作用
C.激素分布在全身各处,与靶细胞结合并发挥作用后就失活
D.乙酰胆碱与特定分子结合后可在神经元之间传递信息
　　【答案】　CD
【解析】　激素和抗体都具有特异性,但抗体是和抗原结合的,抗原不一定是细胞,A错误;激素和酶都具有高效性,但激素必须在细胞条件下才能发挥作用,B错误;激素与靶细胞结合并发挥作用后就失活,所以体内需要源源不断地产生激素,C正确;乙酰胆碱与特定分子即突触后膜上的受体结合后,能将化学信号转变成电信号,从而在神经元之间传递信息,D正确。
对点练3　(2022·聊城期中)激素是参与人体调节的重要物质。下列关于激素的说法,错误的是(　　)。
A.激素通过体液定向运输并作用于靶器官、靶细胞
B.内分泌腺分泌的激素不经过导管进入血液
C.激素与靶细胞结合实现细胞间的信息传递
D.内环境中的激素含量维持相对稳定
　　【答案】　A
【解析】　激素通过体液运输到全身各处,不是定向运输,A错误。
素能提升　结合实例,分析激素调节的特点,验证实验的设计(简单设计及实验分析能力)
　　2型糖尿病患者体内的胰岛素浓度比正常人高,但胰岛素的作用效果较差,使体内血糖浓度升高,导致患者尿中出现葡萄糖。研究表明,运动可以促进鸢尾素(蛋白质类激素)的分泌,该激素可加快脂肪细胞内葡萄糖和脂肪的氧化分解,还可以提高胰岛素的敏感性。请回答下列相关问题:
(1)激素调节的特点,除了微量和高效外,还有 　。
(2)靶细胞对胰岛素不敏感的原因可能是靶细胞膜上相应受体 　(答1点即可)。
(3)研究发现,青砖茶水提物能够促进糖尿病患者分泌鸢尾素且能提高胰岛素的功效(PI3K是一种磷脂酰肌醇3激酶,其含量越高,胰岛素作用效果越好)。科研人员通过以下实验验证上述发现。
①实验步骤:
取糖尿病模型小鼠40只,随机均分为甲、乙两组,另取正常小鼠20只为丙组(对照组),并测量每组小鼠　　　　　　　　　　　　　　。
甲组用适量的　　　　　　　　　灌喂,乙组、丙组分别用　　　　　　　　　灌喂,一段时间后再次测量三组小鼠的鸢尾素含量和PI3K含量。
②实验结果:
组别 鸢尾素(相对值) PI3K(相对值)
甲 0.578 0.586
乙 0.396 0.343
丙 0.735 0.785
由上表可知,甲组的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,则说明青砖茶水提物能够促进糖尿病患者分泌鸢尾素,提高胰岛素的功效,降低血糖浓度。
　　【答案】　(1)通过体液进行运输、作用于靶器官和靶细胞、作为信使传递信息　(2)被破坏或数量少或空间结构改变 (与胰岛素结合受阻)　(3)①鸢尾素含量和PI3K含量　青砖茶水提物　等量的蒸馏水　②鸢尾素含量和PI3K含量明显高于乙组
【解析】　(1)激素调节的特点有微量和高效、通过体液进行运输、作用于靶器官和靶细胞、作为信使传递信息。(2)靶细胞上与激素结合的受体具有特异性,靶细胞对胰岛素不敏感的原因可能是靶细胞膜上相应受体被破坏,导致受体数量少,或靶细胞膜上受体蛋白的空间结构发生改变,不能与胰岛素结合。(3)要用实验验证青砖茶水提物能够促进糖尿病患者分泌鸢尾素且能提高胰岛素的功效,自变量是青砖茶水提物,因变量是鸢尾素含量和胰岛素的作用效果(观测指标为PI3K的含量)。①实验步骤:取糖尿病模型小鼠40只,随机均分为甲、乙两组,另取正常小鼠20只为丙组(对照组),并测量每组小鼠的鸢尾素含量和PI3K含量。甲组用适量的青砖茶水提物灌喂,乙组、丙组分别用等量的蒸馏水灌喂,一段时间后再次测量三组小鼠的鸢尾素含量和PI3K含量。②由实验结果可知,甲组的鸢尾素含量和PI3K含量明显高于乙组,说明青砖茶水提物能够促进糖尿病患者分泌鸢尾素,提高胰岛素的功效,降低血糖浓度。
认知生成
　　导致2型糖尿病的原因有很多,如:靶细胞膜上识别胰岛素的受体被破坏,导致受体数量少;靶细胞膜上识别胰岛素的受体蛋白空间结构发生改变,不能与胰岛素结合;靶细胞膜上转运葡萄糖的载体蛋白数量减少或空间结构改变,转运葡萄糖能力降低;胰岛素结构受损。
例4　(2023·牡丹江段考)向小白鼠注射促甲状腺激素(TSH),会使下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素(TRH)减少。对此现象的解释有两种观点,观点一:这是TSH直接对下丘脑进行反馈调节的结果;观点二:这是TSH通过促进甲状腺分泌甲状腺激素,进而对下丘脑进行反馈调节的结果。两种观点孰是孰非 探究实验如下:
(1)实验步骤:
①将生理状态相同的小白鼠平均分为A、B两组,测定两组小白鼠血液中　　　　　　　的含量。
②用手术器械将A组小白鼠的　　　　　　(填器官名称)切除,B组做相同的外伤手术,但不切除此器官。
③向A、B两组小白鼠注射　　　　　　　。
④在相同且适宜的环境条件下饲养。
⑤一段时间后,测定A、B两组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素(TRH)的含量。
(2)实验结果及结论:
①若A组小白鼠TRH的含量不减少(或增加),B组小白鼠TRH的含量减少,则观点　　　　正确;
②若A组小白鼠和B组小白鼠TRH的含量都减少,则观点　　　　正确。
　　【答案】　(1)①促甲状腺激素释放激素(或TRH)　②甲状腺　③等量的适宜浓度的促甲状腺激素(或等量的适宜浓度的TSH)　(2)①二　②一
【解析】　(1)①本题实验的因变量是TRH含量的变化,因此要测定A、B两组小白鼠血液中TRH的含量。②要验证这是不是TSH直接对下丘脑进行反馈调节的结果,需要切除小白鼠的甲状腺,防止甲状腺激素对实验产生干扰,同时对照组也做相同的外伤手术,但不切除甲状腺,以排除外伤手术对实验结果造成影响。③向A、B两组小白鼠注射等量的适宜浓度的TSH。(2)若这是TSH通过促进甲状腺分泌甲状腺激素,进而对下丘脑进行反馈调节的结果(观点二正确),则A组小白鼠TRH含量不减少(或增加),B组小白鼠TRH含量减少。若这是TSH直接对下丘脑进行反馈调节的结果(观点一正确),则A组小白鼠和B组小白鼠TRH减少的量相等。
对点练4　(2022·池州期中)下表是某患者的血液化验单,下列叙述错误的是(　　)。
检测项目 结果 单位 参考值
甲状腺激素 2.68 pmol/L 7.86~14.41
促甲状腺激素 6.53 μIU/mL 0.34~5.60
A.此患者甲状腺功能比健康人低下
B.该患者的基础体温低于健康人
C.患者对促甲状腺激素释放激素可能不敏感
D.口服甲状腺激素可缓解患者症状
　　【答案】　C
【解析】　由表中数据可知,该患者体内甲状腺激素含量偏低,说明该患者甲状腺功能减退,A正确;甲状腺激素可促进物质的氧化分解,增加产热,其含量低会引起患者基础体温低于正常人,B正确;促甲状腺激素释放激素由下丘脑产生,作用于垂体,促使垂体产生促甲状腺激素,由于患者促甲状腺激素含量较高,因此其垂体功能正常,C错误;甲状腺激素属于氨基酸衍生物,口服的甲状腺激素可被吸收进入血液,因而缓解患者症状,D正确。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
1.判断下列叙述的正误。 (1)胰岛素、胰高血糖素的作用结果都会反过来影响其自身的分泌。 (√) (2)胰高血糖素能促进肝糖原和肌糖原的分解,促进脂肪等非糖物质的转化。 (×) (3)激素通过体液进行定向运输。 (×) (4)人体存在下丘脑—垂体—胰岛轴等分级调节系统。 (×) (5)临床上可以通过测定血液中的激素含量来检测某些疾病。 (√) 2.下列器官的分泌物不是通过体液运输的是(　　)。 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.垂体 B.皮脂腺 C.胰岛 D.肾上腺 　　【答案】　B 【解析】　垂体、胰岛、肾上腺都是内分泌腺,分泌物通过体液运输,皮脂腺属于外分泌腺,分泌物通过导管输出。
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