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第三章 体液调节
3.2 神经系统通过下丘脑控制内分泌系统
浙科版（2019）高中生物学选择性必修一
学习目标
1.归纳概括研究内分泌腺和激素功能的基本方法，并能用该方法分析新情境下的相关问题。
2.以人体血糖的平衡调节为例，说明激素反馈调节维持机体稳态的机制。
3.说明激素调节身体的多种机能。
新课导入
激素在动物个体生长、发育、繁殖和维持内环境理化因子相对稳定的过程中发挥重要作用。某些激素还能配合神经系统应对环境突发的危险情况，提高机体的反应力和耐受力。激素是如何发挥上述调节作用的？科学家是怎样探究内分泌腺的功能的呢
研究激素的生理作用
资料一 1827年，科学家第一次报告了切除动物甲状腺的实验。蝌蚪在切除甲状腺后发育异常，不能变态发育为成蛙，只是长得更大一些。如果用甲状腺喂养这些动物，变态发育又可正常出现。给正常的蝌蚪喂甲状腺，可使变态加速。
切除甲状腺
用甲状腺喂养
小型青蛙
短时间内
蝌蚪
含甲状腺的饲料饲喂
结论：甲状腺能分泌甲状腺激素，促进生长发育
蝌蚪
不能变态发育
正常发育
研究激素的生理作用
资料二 1849年，德国生理学家贝特霍尔德将幼年雄鸡的睾丸切除，结果鸡冠萎缩不发育。然后他将另一只正常幼雄鸡的睾丸移植到去睾丸的幼雄鸡体内，不久鸡冠发育，雄伟美丽如常。
公鸡摘除睾丸
雄性特征明显消失
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
结论：性激素具有维持第二性征的作用。
研究激素的生理作用
讨论：
1.资料一和资料二的实验中，科学家的研究思路是怎样的？
某种方法处理实验动物
出现相应病理症状
添加某种激素或腺体后恢复正常
推知相应激素或腺体的生理功能
2.资料一和资料二的实验中，哪一组为对照组？对照组起什么作用？
资料一中动物切除甲状腺前后形成自身对照，
资料二中幼年雄鸡切除睾丸与移植睾丸相互对照；对照组可以排除无关变量的影响，增强实验结果的说明力。
研究激素的生理作用——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
实验目的
自身对照或条件对照组 —
对照组
适用范围
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
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
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)
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
一、激素调节人体生长发育
1.生长激素
作用
促进蛋白质的合成，促进骨、软骨和肌肉等组织细胞的生长和分裂，从而加速骨骼和肌肉的生长发育，对肌肉的增生和软骨的形成与钙化有特别重要的作用。
来源
腺垂体分泌生长激素；
一、激素调节人体生长发育
分泌异常引起的疾病
1.生长激素
侏儒症
幼年时，生长激素分泌不足，身材矮小，智力正常
巨人症
幼年时，生长激素分泌过多
肢端肥大症
成年后，生长激素分泌过多
一、激素调节人体生长发育
2.甲状腺激素
作用
促进物质与能量代谢，使机体产能增加，促进生长发育，提高中枢神经系统的兴奋性。
化学本质
酪氨酸的衍生物
种类
分为甲状腺素(T4)和三碘甲状腺原氨酸(T3)
一、激素调节人体生长发育
2.甲状腺激素
甲状腺激素是胎儿和新生儿脑发育的关键激素。甲状腺激素促进神经元的增殖、分化，以及突起和突触的形成。在胚胎发育和要幼儿时期，得到必要的甲状腺激素才能保证大脑正常发育。如果得不到，过了这个时期再补给甲状腺激素，大脑也不能恢复正常。甲状腺激素促进骨骼发育，与生长激素有协同作用。甲状腺激素缺乏会影响生长激素正常发挥作用，导致长骨生长缓慢。
一、激素调节人体生长发育
2.甲状腺激素
幼年时，甲状腺激素分泌不足，身材矮小，智力低下。
饮食缺碘，甲状腺激素合成过少。
成年时，甲状腺激素分泌过多。
呆小症
甲亢
地方性甲状腺肿
一、激素调节人体生长发育
3.性激素
化学本质
性激素是类固醇激素，是以胆固醇为原料合成的，属于亲脂激素。
来源
睾丸产生精子并分泌雄激素，卵巢产生卵子并分泌雌激素和孕酮。
一、激素调节人体生长发育
3.性激素
雄激素的主要成分是睾酮，可以促进精子产生，还能促使全部附属生殖器官生长。男性第二性征也依靠睾酮的刺激。睾酮也会增加代谢率，促进蛋白质的合成，影响人的行为。
雌激素能促进卵子成熟和卵泡生长，以及输卵管、子宫和阴道生长，准备支持妊娠活动；外生殖器逐渐成熟。雌激素也支持青春期突发性快速生长；并引发女性第二性征。
二、激素调节内环境稳态
内环境理化因子的相对稳定是细胞代谢顺利进行的重要保障。激素参与内环境稳态的调节，例如，下丘脑分泌的抗利尿激素参与水盐平衡的调节，胰岛分泌的胰岛素和胰高血糖素参与血糖平衡的调节。
二、激素调节内环境稳态
1.血糖的来源和去路
食物中的糖类
肝糖原
脂肪酸等非糖物质
消化、吸收
分解
转化
血糖
（3.9~6.1 mmol/L）
摄取
氧化分解
合成
转化
CO2+ H2O+ 能量
肝糖原、肌糖原
甘油三酯
血糖平衡的调节，也就是调节血糖的来源和去向，使其处于平衡状态
二、激素调节内环境稳态
胰腺中有两种组织，一种是腺泡组织，分泌消化酶;一种是胰岛组织，分散在腺泡组织中，像小岛那样。人胰腺中分布着几十万个胰岛，但仅占胰腺总体积的1%。胰岛α细胞分泌胰高血糖素，胰岛β细胞分泌胰岛素。
2.胰腺及其分泌的激素
导管
胰岛
腺泡
胰腺中的胰岛
二、激素调节内环境稳态
2.胰腺及其分泌的激素
研究发现，机体通过一些特定的激素来调节血糖的代谢速率，其中最主要的是胰岛素和胰高血糖素。
胰岛B细胞
胰岛A细胞
胰腺：胰岛内有多种分泌细胞。
胰岛B细胞分泌胰岛素；
胰岛A细胞分泌胰高血糖素。
二、激素调节内环境稳态
糖尿病是一种由于胰岛素分泌缺陷或胰岛素作用障碍所致的以高血糖为特征的代谢性疾病。持续高血糖与长期代谢紊乱等可导致全身组织器官，特别是眼、肾、心血管及神经系统的损害及其功能障碍和衰竭。胰岛素可以促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，常用于糖尿病的治疗。
以上资料能说明什么问题？
胰岛素具有降低血糖的作用。
3.参与血糖调节的激素
二、激素调节内环境稳态
严重的低血糖会造成立即机体损伤以及暂时或持久的神经系统的损害，甚至可引起脑水肿和死亡。对血糖低于2.8mmoL/L的患者可以口服葡萄糖进行治疗，也可以皮下注射胰高血糖素进行治疗。
以上资料能说明什么问题？
胰高血糖素具有升高血糖的作用。
3.参与血糖调节的激素
二、激素调节内环境稳态
3.参与血糖调节的激素
胰岛B细胞
胰岛A细胞
分泌
胰岛素
降低血糖浓度
促进
抑制
血糖进入组织细胞氧化分解
血糖进入肝、肌肉并合成糖原
血糖进入脂肪组织细胞转变为甘油三酯
肝糖原分解
非糖物质转化为葡萄糖
分泌
胰高血糖素
升高血糖浓度
促进
肝糖原分解成葡萄糖进入血液
非糖物质转变成糖
胰高血糖素主要作用于肝
二、激素调节内环境稳态
4.血糖平衡的调节过程
血糖升高
胰岛素分泌增加胰高血糖素分泌降低
葡萄糖从血液进入细胞中，在细胞中氧化分解供能，在肝细胞中转化为肝糖原，在肌肉细胞中转化为肌糖原，参与合成脂肪
血糖浓度降低
血糖降低
胰岛素分泌降低，胰高血糖素分泌增加
血糖浓度升高
肝糖原分解成葡萄糖，释放到血液中
二、激素调节内环境稳态
5.血糖平衡调节的复杂过程
葡萄糖感受器
血糖高
直接
+
胰岛B细胞
+
分泌
胰岛素
促进
抑制
血糖氧化分解
血糖合成糖原
血糖转变为甘油三酯等
肝糖原分解
非糖物质转化
去
路
来
源
血糖降低，趋于正常
传入神经
刺激
传入神经
刺激
血糖低
下丘脑
某一区域
传出神经
另一区域
传出神经
肾上腺(髓质)等
+
肾上腺素等
胰岛A细胞
直接
+
+
胰高血糖素
促进
肝糖原分解
非糖物质转化
血糖升高，趋于正常
胰岛也受神经调节。血糖浓度升高除直接作用于胰岛外，也作用于胰岛组织中的神经末梢或血管内感受器，反射性地引起胰岛素的分泌。胰岛受交感神经和副交感神经双重支配。副交感神经促进胰岛素的分泌，交感神经抑制胰岛素的分泌。
二、激素调节内环境稳态
二、激素调节内环境稳态
6.糖尿病的发现及治疗
1920年，班廷了解到，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，这给了他获取胰岛方法的启示：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；
二、激素调节内环境稳态
6.糖尿病的发现及治疗
1922年，班廷和助手贝斯特做了如下实验:
正常狗
胰岛
腺泡
正常胰腺
胰腺萎缩
摘除胰腺的糖尿病狗
随后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。
二、激素调节内环境稳态
1型糖尿病
发病原因：
（基因导致）胰岛功能减退、分泌胰岛素减少所致，通常在青少年时期发病。
2型糖尿病
发病原因：
与遗传、环境、生活方式（能量摄入过多、运动量过少、肥胖）等密切相关，但确切发病机理目前仍不明确。
临床表现：某个抗原基因异常
胰岛素受体减少→细胞对胰岛素敏感度下降
糖尿病的主要表现：高血糖和尿糖，可导致多器官功能损害
6.糖尿病的发现及治疗
二、激素调节内环境稳态
症状：
“三多一少”(多尿、多饮、多食；体重减少)
危害：
可能会引起多种并发症。
治疗：
较轻患者可通过控制饮食，配合降血糖药物进行治疗；较重患者(1型)可通过静脉注射胰岛素进行治疗。
6.糖尿病的发现及治疗
二、激素调节内环境稳态
6.糖尿病的发现及治疗
为什么糖尿病人多饮、多尿？
血糖升高，血浆渗透压升高，下丘脑的渗透压感受器兴奋，并传递到大脑皮层的渴觉中枢，产生渴觉，因此会出现多饮现象。
血糖升高，会导致原尿中葡萄糖浓度升高，渗透压增大，肾小管和集合管对水的重吸收减少，尿量增多，因此会出现多尿现象。
【注意】
尿糖≠糖尿病，正常人一次性摄糖过多，尿中也可能会出现葡萄糖，但该人不属于糖尿病患者。
二、激素调节内环境稳态
6.糖尿病的发现及治疗
糖尿病的治疗：
药物干扰，注意控制饮食，多运动
随着生活水平的提高，很多糖尿病患者都选择胰岛素泵进行治疗，戴泵治疗除了免去注射时的痛苦和不方便之外，比注射治疗更安全，可以免去低血糖的风险。你知道为什么吗？
胰岛素泵能够模拟胰岛B细胞的功能，在血糖浓度高的时候会释放胰岛素，并且可以24小时连续注射，不会一次性注入机体过多，防止低血糖发生。
三、激素参与“应急”和“应激”反应
1.肾上腺的结构
人的肾上腺包括皮质和髓质两部分，皮质包在髓质外面。肾上腺髓质接受交感神经支配。
肾上腺
肾上腺
皮质
髓质
三、激素参与“应急”和“应激”反应
2.肾上腺素及其功能
功能
当机体遇到紧急情况，交感-肾上腺髓质系统即刻调动，大量分泌肾上腺素。肾上腺素作用于中枢神经系统，使机体处于反应机敏、高度警觉的状态；该激素大量释放还会引起一系列爆发性典型体征。
化学本质
酪氨酸衍生物
来源
肾上腺髓质
三、激素参与“应急”和“应激”反应
3.糖皮质激素及其功能
功能
促进肝细胞将氨基酸转变为葡萄糖，提高血糖浓度，还可以增强机体对有害刺激的耐受力。
化学本质
类固醇
来源
肾上腺皮质
三、激素参与“应急”和“应激”反应
“应急”和“应激”实际上都是机体在受到伤害刺激的状态下，通过中枢神经系统整合，出现的保护性反应。“应急”可以提高机体的警觉性和应变力，“应激”重在增强机体的耐受力和抵抗力。
课堂小结
激素调节身体多种机能
激素调节人体生长发育
激素激素调节内环境稳态
激素参与“应急”和“应激”反应
生长激素
甲状腺激素
性激素
血糖的来源和去向
胰腺及其分泌的激素
血糖平衡的调节过程
肾上腺的结构
肾上腺素及其功能
糖皮质激素及其功能
1.科学家通过设计巧1.科学家通过设计巧妙的实验来研究各种激素的功能。下列说法错误的是( )
A.斯他林和贝利斯将稀盐酸注射到狗的静脉中，发现稀盐酸能促进胰腺分泌胰液
B.班廷将只剩胰岛的胰腺做成提取液注入摘除胰腺而患糖尿病的狗体内，使其血糖下降
C.阻断动物垂体与下丘脑间的血液联系，导致其生殖器萎缩，该实验利用了“减法原理”
D.公鸡睾丸的摘除和重新移植实验不能证明是雄性激素睾酮影响了公鸡的雄性特征妙的实验来研究各种激素的功能。下列说法错误的是( )
A.斯他林和贝利斯将稀盐酸注射到狗的静脉中，发现稀盐酸能促进胰腺分泌胰液
B.班廷将只剩胰岛的胰腺做成提取液注入摘除胰腺而患糖尿病的狗体内，使其血糖下降
C.阻断动物垂体与下丘脑间的血液联系，导致其生殖器萎缩，该实验利用了“减法原理”
D.公鸡睾丸的摘除和重新移植实验不能证明是雄性激素睾酮影响了公鸡的雄性特征
课堂练习
1.科学家通过设计巧妙的实验来研究各种激素的功能。下列说法错误的是( )
A.斯他林和贝利斯将稀盐酸注射到狗的静脉中，发现稀盐酸能促进胰腺分泌胰液
B.班廷将只剩胰岛的胰腺做成提取液注入摘除胰腺而患糖尿病的狗体内，使其血糖下降
C.阻断动物垂体与下丘脑间的血液联系，导致其生殖器萎缩，该实验利用了“减法原理”
D.公鸡睾丸的摘除和重新移植实验不能证明是雄性激素睾酮影响了公鸡的雄性特征
答案：A
解析：斯他林和贝利斯在发现促胰液素的实验过程中，是将狗的小肠黏膜和稀盐酸在体外研磨，然后将提取液注射到同一条狗的静脉中，A错误；班廷将实验狗的胰腺摘除，不久出现糖尿病症状，血糖升高，后将只剩胰岛的胰腺做成提取液注入同一条狗（患糖尿病）体内，其血糖下降，B正确实验中人为去除某种影响因素，属于减法原理，该研究的变量阻断垂体与下丘脑之间的血液联系，运用了“减法原理”，C正确；公鸡睾丸的摘除和重新移植实验只能证明睾丸影响了公鸡的雄性特征，并不能证明是雄性激素睾酮的作用，D正确。
课堂练习
2.下列有关血糖调节的叙述中，正确的是( )
A.当小肠大量吸收葡萄糖时，胰岛B细胞分泌的胰岛素增多
B.胰高血糖素可促进肌糖原的分解，从而升高血糖浓度
C.胰岛素和胰高血糖素的分泌只受血糖浓度的调节
D.胰岛素作为信息分子，可直接参与细胞内的代谢过程
答案：A
解析：小肠大量吸收葡萄糖时,血糖浓度升高,胰岛B细胞分泌的胰岛素增多,胰岛A细胞分泌的胰高血糖素减少,A正确;B、血糖调节过程中,胰高血糖素能够升高血糖浓度,促进肝糖原分解,但不能促进肌糖原分解,B错误;C、胰岛素和胰高血糖素的分泌既受血糖浓度的调节,也受神经调节,下丘脑中存在血糖调节中枢,C错误;D、胰岛素作为信息分子,能调节细胞内的代谢过程,但不能直接参与细胞内的代谢过程,D错误。
课堂练习
3.人体内存在一种应急机制，能在危急关头，激发出超乎寻常的能力，肾上腺素在其中发挥巨大作用。下列相关叙述正确的是( )
A.人体通过感受器接受刺激信号 B.应急反应的神经中枢是肾上腺
C.应急反应由神经和免疫共同调节 D.应急反应破坏了人的内环境稳态
答案：A
解析：人体通过感受器接受刺激信号，A正确；应急反应的神经中枢不是肾上腺，B错误；应急反应由神经和体液共同调节，C错误；应急反应没有破坏人的内环境稳态，D错误。
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