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微专题6　动物生命活动调节模型分析和生理学实验设计
题型一　动物生命活动调节模型分析
1.下丘脑在稳态调节中的作用模型
下丘脑是内分泌系统的总枢纽,同时受大脑皮层的调控。下丘脑的部分细胞称为神经分泌细胞,既能传导神经冲动,又有分泌激素的功能。下丘脑在机体稳态中的作用主要包括以下四个方面:
(1)感受信号:含有渗透压感受器,能感受细胞外液渗透压的变化。
(2)合成及分泌:具有合成分泌抗利尿激素以及促激素释放激素的功能。
(3)参与调节:体温调节中枢、血糖调节中枢以及水盐平衡调节中枢都位于下丘脑。
(4)信号传导:可以产生兴奋并传导兴奋,如将渗透压感受器产生的兴奋传导到大脑皮层,使人通过饮水行为来直接调节水的摄入量。
2.人和动物生命活动调节方式的判断
(1)神经系统对激素分泌调节类型的模型构建及判断。
①甲状腺激素、性激素等分泌调节属于甲类型,即:
②抗利尿激素的分泌调节属于乙类型,即由下丘脑分泌,垂体释放。
③胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等的分泌调节属于丙类型,即:
(2)动物生命活动调节的综合模型。
①若该图为反射弧的结构模式图,则a、b、c、d、e分别表示感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器。
②若该图表示甲状腺激素分泌的分级调节,则a、b、c、d、e分别表示下丘脑、促甲状腺激素释放激素、垂体、促甲状腺激素、甲状腺。
③若该图表示人体内水盐平衡的调节,则a表示下丘脑,下丘脑渗透压感受器感受渗透压的变化,可促使c(垂体)释放抗利尿激素,通过d(体液)运输后,作用于靶器官e(肾小管和集合管)。
④若该图表示血糖的神经—体液调节途径,则a表示下丘脑,b、c、d、e分别表示有关神经、胰岛B细胞(或胰岛A细胞)、胰岛素(或胰高血糖素)、靶器官或靶细胞。
1.(2024·湖北卷,15)为探究下丘脑对哺乳动物生理活动的影响,某学生以实验动物为材料设计一系列实验,并预测了实验结果,不合理的是(　　)
A.若切除下丘脑,抗利尿激素分泌减少,可导致机体脱水
B.若损伤下丘脑的不同区域,可确定散热中枢和产热中枢的具体部位
C.若损毁下丘脑,再注射甲状腺激素,可抑制促甲状腺激素释放激素分泌
D.若仅切断大脑皮层与下丘脑的联系,短期内恒温动物仍可维持体温的相对稳定
2.(2025·江苏南京调研)图中甲、乙、丙代表下丘脑的某些区域,①、②、③表示不同的调节途径,下列叙述错误的是(　　)
A.下丘脑不仅属于中枢神经系统,也是调节内分泌活动的枢纽
B.人在进食后,甲区域兴奋通过①途径副交感神经调节胰岛素的分泌
C.人在饮水不足时,乙区域兴奋通过②途径调节抗利尿激素的释放
D.人在寒冷环境中,丙区域兴奋通过③途径调节肾上腺素的分泌
题型二　动物生理学实验设计
1.激素功能研究的一般思路
2.激素功能的常见实验研究方法
(1)切除法:切除相应腺体。适用于个体较大的动物。
(2)饲喂法:在饲料中添加激素。只适用于甲状腺激素、性激素等小分子或脂质类激素,而多肽和蛋白质类激素则不能采用饲喂法。
(3)注射法:向动物体内注射某激素。适用于各种激素。
3.动物生理学实验材料的选择和处理
(1)实验分组基本要求:选择性别相同,年龄、体重、生理状况相似的动物平均分组(随机均分),每组要有数量相等的多只动物。
(2)处理:如观察胰岛素、胰高血糖素功能的实验动物一般是先进行饥饿处理。
(3)要根据实验动物的不同,合理控制激素的用量。
4.动物激素调节实验设计时的注意事项
(1)根据激素的化学本质,选择不同的实验方法。多肽和蛋白质类激素一般采用注射法,不宜采用饲喂法;固醇类、氨基酸衍生物类激素可以饲喂,也可以注射。
(2)注意设置对照实验:如进行注射实验时空白对照组应不做处理或注射等量生理盐水(不可用蒸馏水),进行饲喂实验时,空白对照组可添加蒸馏水,也可设置自身前后对照等。
(3)生理学实验中要注意排除无关变量的干扰:手术处理、溶解药物的溶剂、内源激素等。
5.激素功能研究的案例
(1)验证甲状腺激素的功能。
①饲喂法。
②摘除法和注射法。
(2)验证胰岛素的生理功能——注射法。
3.(2025·安徽芜湖模拟)药物治疗是糖尿病并发抑郁症的主要治疗方法之一,盐酸二甲双胍是目前常用的药物。研究人员欲研究药物X的作用,将生理状态一致的大鼠均分为对照组(甲)、模型组(乙)、药物X组(丙)、盐酸二甲双胍组(丁),末次给药24 h后检测相关指标,结果如图所示(大鼠不动时间越长,表示抑郁症状越严重)。下列叙述正确的是(　　)
A.实验中除甲、乙组外,其他两组需通过一定方法获得糖尿病并发抑郁症模型鼠
B.实验中甲、乙组每日灌胃生理盐水,丙组每日灌胃等量生理盐水配制的药物X
C.由实验结果推测药物X具有降血糖和抗抑郁的作用,但效果比盐酸二甲双胍弱
D.丁组血糖浓度低于乙组,表明盐酸二甲双胍可促进胰岛素分泌,从而降低血糖浓度
4.(2024·山东卷,23)由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的胆汁属于消化液,其分泌与释放的调节方式如图所示。
(1)图中所示的调节过程中,迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节,说明肝细胞表面有　　　　 　　　　。肝细胞受到信号刺激后,发生动作电位,此时膜两侧电位表现为　 。
(2)机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成。肝细胞合成功能发生障碍时,组织液的量　　　
　　(填“增加”或“减少”)。临床上可用药物A竞争性结合醛固酮受体增加尿量,以达到治疗效果,从水盐调节角度分析,该治疗方法使组织液的量恢复正常的机制为　 　。
(3)为研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,据图设计以下实验,已知注射各试剂所用溶剂对实验检测指标无影响。
实验处理:一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射　　　 　(填序号)。①ACh抑制剂　②CCK抗体　③ACh抑制剂+CCK抗体
检测指标:检测两组小鼠的　 。
实验结果及结论:若检测指标无差异,则下丘脑所在通路不受影响。微专题6　动物生命活动调节模型分析和生理学实验设计
(时间:30分钟)
1.(2025·湖北武汉模拟)某研究小组取发育正常的小鼠进行实验:甲组摘除垂体,注射适量甲状腺激素,乙组摘除甲状腺,注射适量TSH,测定各组TRH分泌量。下列叙述错误的是(　　)
A.该实验可探究甲状腺激素和TSH对TRH分泌的影响
B.实验前,无须测定甲、乙两组小鼠的基础TRH分泌量
C.乙组摘除甲状腺,可避免机体产生的甲状腺激素对TRH分泌的影响
D.若乙组TRH明显减少,表明TSH对TRH的分泌具有负反馈作用
2.(2025·辽宁丹东模拟)人和高等动物胰液的分泌受神经和体液的共同调节,进食可引起胰腺分泌大量胰液,促进食物在小肠的消化和吸收,而在非进食状态,胰液几乎不分泌或很少分泌,过程如图所示。有关分析错误的是(　　)
A.图中的神经中枢促进胃窦和胰腺分泌的神经①和②属于副交感神经
B.图中的胰腺细胞接受的调节信号分子至少有3种
C.食物通过④和⑤过程对胰腺分泌活动的调节作用比②过程缓慢
D.食物刺激经①③使胰液分泌增加的调节方式为神经—体液调节
3.(2025·湖南长沙联考)下图为某同学建立的一个与动物生命活动调节有关的“模型”。下列相关叙述错误的是(　　)
A.若该图表示的是性激素分泌的调节过程,则②是促性腺激素释放激素
B.若该图表示的是反射弧,则丙由传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体组成
C.若该图表示的是饥饿状态下的血糖调节过程且①、②表示物质,则丙可以表示肝细胞
D.若该图是吃了过咸食物后的水盐平衡调节过程且①、②表示同一种物质,则乙为垂体
4.(2025·河南信阳模拟)原发性醛固酮增多症(原醛症)是由于肾上腺自身的原因导致过度分泌醛固酮而引起的高血压伴低血钾症。研究发现在相同血压水平下,原醛症患者较原发性高血压患者脑卒中风险高。下列叙述正确的是(　　)
A.醛固酮是肾上腺皮质分泌的一种激素,促进K+的重吸收
B.醛固酮分泌增加导致血浆渗透压增加,抗利尿激素的分泌减少
C.醛固酮分泌直接受神经系统的调节,其调节方式不存在分级调节
D.醛固酮分泌增加可能导致血管功能改变进而对大脑皮层产生影响
5.(2025·河南开封二模)下丘脑参与调节内脏活动和内分泌活动,对维持激素含量的相对稳定有重要意义,如图是人体内环境部分稳态调节示意图(A、B、C、D表示激素)。下列叙述正确的是(　　)
A.下丘脑—垂体—甲状腺轴参与B激素分泌的精细调控
B.肾小管渗透压感受器接受刺激,调节垂体分泌的抗利尿激素的量
C.血糖浓度降低时引起副交感神经兴奋,D激素分泌增加,使血糖浓度升高
D.失血时,副交感神经兴奋,肾上腺素分泌增多,产生应激反应,属于神经—体液调节
6.(2025·河北张家口一模)下图为神经系统对激素分泌的三种调节方式,下列相关分析正确的是(　　)
A.方式丙中激素的分泌为神经—体液调节的结果,内分泌腺属于效应器的一部分
B.若方式甲中的靶腺为甲状腺,则下丘脑通过分泌促甲状腺激素调节垂体的相关分泌活动
C.兴奋在A处传递的特点是单向传递,当兴奋性神经递质传到突触后膜时,膜内Na+将大量
外流
D.抗利尿激素的合成、分泌和释放符合图中方式乙,人出汗较多时能增加其分泌量
7.(2026·江西联考)下丘脑在人体中发挥着至关重要的作用。如图表示环境温度变化、血糖变化和血浆渗透压变化引起的部分生理活动示意图,其中甲~丁表示器官、a~f表示不同的激素。下列描述不能从图中信息得出的是(　　)
A.升高血糖的激素种类多于降低血糖的激素种类
B.下丘脑中有多个调节中枢,也能产生多种信号分子
C.甲状腺激素的分泌既有分级调节,也有反馈调节
D.激素的合成和分泌场所与其释放场所不一定相同
8.(2025·湖北联考)科学家为探究性激素对胚胎生殖系统发育的作用,提出假说1:睾丸激素信号是雄性器官发育必需的,缺失则发育为雌性器官;假说2:卵巢激素信号是雌性器官发育必需的,缺失则发育为雄性器官。通过手术摘除家兔胚胎未分化的生殖组织,观察幼兔性染色体与外生殖器表现(结果如表)。已知家鸡(ZW型性别决定)和家兔胚胎生殖系统发育的基本原理相似。下列分析正确的是(　　)
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
A.性染色体组成为XY的个体手术后表现为雌性验证了假说2
B.实验表明外生殖器发育完全由性激素信号决定,与性染色体携带的基因信息无关
C.若对家鸡做相同摘除手术,不给予额外激素,ZW型和ZZ型家鸡都将发育为雄性
D.若在摘除家鸡相应组织的同时给予雄激素,无论ZW型还是ZZ型家鸡都可能发育出雄性
器官
9.(2025·北京丰台二模)研究表明,卵巢激素水平下降会导致抑郁,也会影响肠道菌群。肠道菌群可通过“菌群—肠—脑”影响大脑功能和机体行为。以大鼠为实验材料探究小檗碱(BBR)能否改善抑郁,结果如图。相关叙述错误的是(　　)
A.高兴、抑郁等情绪是大脑的高级功能之一
B.去卵巢大鼠可通过注射雌激素维持正常激素水平
C.小檗碱改善雌鼠的抑郁行为可能依赖肠道菌群
D.为进一步证实结论,可将①组大鼠的粪菌移植给⑥组大鼠
10.(2025·河南豫西模拟)生长激素(GH)分泌的调节过程如图所示。GH的分泌主要受下丘脑分泌的GHRH(生长激素释放激素)与SS(生长抑素)的双重调节,二者分别对GH的分泌产生促进和抑制效应。图中IGF1是胰岛素样生长因子,实线代表促进作用,虚线代表抑制作用。回答下列问题。
(1)据图分析,　　　　　　　　　　　　和软骨组织上具有GH的受体。研究发现,GH不仅能刺激　　　　　产生抗体,还能提高免疫细胞的活性,因而能维护免疫系统功能;此外,GH还可调节情绪与行为,影响中枢神经系统的活动。这些体现了　　　　　　　　　　　系统之间存在着相互调节。
(2)据图可知,IGF1调节GH分泌的过程存在　　　　　调节机制。该调节机制存在三种调节途径。途径一:IGF1可直接抑制垂体分泌GH;途径二:IGF1通过　　　　　　　　　　
(文字叙述),从而抑制GH的分泌;途径三:IGF1通过　　　　　　　　　　　　(文字叙述),从而抑制GH的分泌。
(3)以小鼠为实验材料,用切断实验法验证在GHRH与SS对垂体细胞的调节过程中GHRH占据优势,具体实验思路是
　,
实验结果是
　。 微专题6　动物生命活动调节模型分析和生理学实验设计
(时间:30分钟)
1.(2025·湖北武汉模拟)某研究小组取发育正常的小鼠进行实验:甲组摘除垂体,注射适量甲状腺激素,乙组摘除甲状腺,注射适量TSH,测定各组TRH分泌量。下列叙述错误的是(　　)
A.该实验可探究甲状腺激素和TSH对TRH分泌的影响
B.实验前,无须测定甲、乙两组小鼠的基础TRH分泌量
C.乙组摘除甲状腺,可避免机体产生的甲状腺激素对TRH分泌的影响
D.若乙组TRH明显减少,表明TSH对TRH的分泌具有负反馈作用
【答案】 B
【解析】 甲、乙组通过摘除+注射的方法控制甲状腺激素和TSH的变化,因变量是TRH分泌量,故该实验可探究甲状腺激素和TSH对TRH分泌的影响;本题实验的因变量是促甲状腺激素释放激素(TRH)含量的变化,实验前,需要测定甲、乙两组小鼠的基础TRH分泌量,以形成自身前后对照;乙组摘除甲状腺,可排除机体产生的甲状腺激素对TRH分泌的影响,使实验更为可靠;若垂体分泌的TSH对下丘脑分泌TRH具有负反馈作用,则乙组摘除甲状腺并注射适量TSH,TSH抑制下丘脑分泌TRH,使其分泌量明显减少。
2.(2025·辽宁丹东模拟)人和高等动物胰液的分泌受神经和体液的共同调节,进食可引起胰腺分泌大量胰液,促进食物在小肠的消化和吸收,而在非进食状态,胰液几乎不分泌或很少分泌,过程如图所示。有关分析错误的是(　　)
A.图中的神经中枢促进胃窦和胰腺分泌的神经①和②属于副交感神经
B.图中的胰腺细胞接受的调节信号分子至少有3种
C.食物通过④和⑤过程对胰腺分泌活动的调节作用比②过程缓慢
D.食物刺激经①③使胰液分泌增加的调节方式为神经—体液调节
【答案】 B
【解析】 副交感神经活动占据优势,胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强,有利于食物的消化和营养物质的吸收,故①和②属于副交感神经;由图可知,胰腺细胞可接受②神经递质、③胃泌素、④促胰液素和⑤胆囊收缩素4种信号分子的调节;食物通过④和⑤过程对胰腺分泌活动的调节属于体液调节,②过程属于神经调节,体液调节比神经调节缓慢;食物刺激经①分泌胃泌素属于神经调节,而③胃泌素使得胰液分泌增加的调节方式为体液调节,故食物刺激经①③使胰液分泌增加的调节方式为神经—体液调节。
3.(2025·湖南长沙联考)下图为某同学建立的一个与动物生命活动调节有关的“模型”。下列相关叙述错误的是(　　)
A.若该图表示的是性激素分泌的调节过程,则②是促性腺激素释放激素
B.若该图表示的是反射弧,则丙由传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体组成
C.若该图表示的是饥饿状态下的血糖调节过程且①、②表示物质,则丙可以表示肝细胞
D.若该图是吃了过咸食物后的水盐平衡调节过程且①、②表示同一种物质,则乙为垂体
【答案】 A
【解析】 如果该图表示性激素分泌的调节过程,则甲是下丘脑,乙是垂体,乙分泌的激素②是促性腺激素,激素①是促性腺激素释放激素;如果该图表示的是反射弧,则甲是感受器,①是传入神经,乙是神经中枢,②是传出神经,丙是效应器,效应器由传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体组成;如果该图表示的是饥饿状态下的血糖调节过程且①、②表示物质,则甲是下丘脑,乙是胰岛A细胞,①是神经递质,②是胰高血糖素,胰高血糖素可促进肝细胞中的肝糖原分解成葡萄糖以补充血糖,所以丙可以表示肝细胞;如果该图表示的是人体内水盐平衡调节过程,①、②表示抗利尿激素,抗利尿激素是由下丘脑(甲)分泌并由垂体(乙)释放的。
4.(2025·河南信阳模拟)原发性醛固酮增多症(原醛症)是由于肾上腺自身的原因导致过度分泌醛固酮而引起的高血压伴低血钾症。研究发现在相同血压水平下,原醛症患者较原发性高血压患者脑卒中风险高。下列叙述正确的是(　　)
A.醛固酮是肾上腺皮质分泌的一种激素,促进K+的重吸收
B.醛固酮分泌增加导致血浆渗透压增加,抗利尿激素的分泌减少
C.醛固酮分泌直接受神经系统的调节,其调节方式不存在分级调节
D.醛固酮分泌增加可能导致血管功能改变进而对大脑皮层产生影响
【答案】 D
【解析】 醛固酮是肾上腺皮质分泌的一种激素,过度分泌可引起低血钾,故其作用是促进Na+的重吸收和K+的分泌;醛固酮分泌增加会促进Na+的重吸收,使血浆渗透压增加,抗利尿激素分泌增加;醛固酮分泌并非直接受神经系统调节,其由肾上腺皮质分泌,存在分级调节;由于相同血压水平下,原醛症患者脑卒中风险增加,可推测醛固酮分泌增加可能导致血管功能改变,使其容易破裂,进而影响大脑皮层的功能。
5.(2025·河南开封二模)下丘脑参与调节内脏活动和内分泌活动,对维持激素含量的相对稳定有重要意义,如图是人体内环境部分稳态调节示意图(A、B、C、D表示激素)。下列叙述正确的是(　　)
A.下丘脑—垂体—甲状腺轴参与B激素分泌的精细调控
B.肾小管渗透压感受器接受刺激,调节垂体分泌的抗利尿激素的量
C.血糖浓度降低时引起副交感神经兴奋,D激素分泌增加,使血糖浓度升高
D.失血时,副交感神经兴奋,肾上腺素分泌增多,产生应激反应,属于神经—体液调节
【答案】 A
【解析】 B是甲状腺激素,下丘脑合成并分泌的促甲状腺激素释放激素能促进垂体合成并分泌促甲状腺激素,促甲状腺激素能促进甲状腺合成并分泌甲状腺激素,而甲状腺激素增多又会反馈抑制下丘脑、垂体相应分泌活动,因此下丘脑—垂体—甲状腺轴参与B激素分泌的精细调控;渗透压感受器分布在下丘脑,而不是肾小管,抗利尿激素是由下丘脑合成、分泌并由垂体释放的;血糖浓度降低时引起交感神经兴奋,胰岛A细胞分泌胰高血糖素增加,促进肝糖原分解和非糖物质转化,使血糖浓度升高;失血时,交感神经兴奋,会引起肾上腺髓质分泌肾上腺素增多。
6.(2025·河北张家口一模)下图为神经系统对激素分泌的三种调节方式,下列相关分析正确的是(　　)
A.方式丙中激素的分泌为神经—体液调节的结果,内分泌腺属于效应器的一部分
B.若方式甲中的靶腺为甲状腺,则下丘脑通过分泌促甲状腺激素调节垂体的相关分泌活动
C.兴奋在A处传递的特点是单向传递,当兴奋性神经递质传到突触后膜时,膜内Na+将大量
外流
D.抗利尿激素的合成、分泌和释放符合图中方式乙,人出汗较多时能增加其分泌量
【答案】 D
【解析】 从图中可以看出,方式丙中,神经将兴奋由神经中枢传至内分泌腺,引起内分泌腺分泌某种激素,这是神经调节过程,没有体液调节;若方式甲中的靶腺为甲状腺,则下丘脑通过分泌促甲状腺激素释放激素调节垂体的相关分泌活动;兴奋在A处传递的特点是单向传递,当兴奋性神经递质传到突触后膜时,膜外Na+将大量内流;抗利尿激素的合成、分泌和释放符合图中方式乙,人出汗较多时细胞外液渗透压上升,能增加其分泌量。
7.(2026·江西联考)下丘脑在人体中发挥着至关重要的作用。如图表示环境温度变化、血糖变化和血浆渗透压变化引起的部分生理活动示意图,其中甲~丁表示器官、a~f表示不同的激素。下列描述不能从图中信息得出的是(　　)
A.升高血糖的激素种类多于降低血糖的激素种类
B.下丘脑中有多个调节中枢,也能产生多种信号分子
C.甲状腺激素的分泌既有分级调节,也有反馈调节
D.激素的合成和分泌场所与其释放场所不一定相同
【答案】 C
【解析】 据图可知,激素b、激素c和甲状腺激素都能升高血糖,激素a能降低血糖,因此升高血糖的激素种类多于降低血糖的激素种类;据图可知,下丘脑中有血糖调节中枢、体温调节中枢、水盐平衡调节中枢等,下丘脑产生的神经递质、激素d和激素f都是信号分子;据图可知,甲状腺激素的分泌存在分级调节[下丘脑→垂体(丙)→甲状腺(丁)],但图中并未涉及反馈调节;据图可知,激素f是由下丘脑合成和分泌的,在器官丙处释放,图中其他激素的合成、分泌和释放场所均相同,即激素的合成和分泌场所与其释放场所不一定相同。
8.(2025·湖北联考)科学家为探究性激素对胚胎生殖系统发育的作用,提出假说1:睾丸激素信号是雄性器官发育必需的,缺失则发育为雌性器官;假说2:卵巢激素信号是雌性器官发育必需的,缺失则发育为雄性器官。通过手术摘除家兔胚胎未分化的生殖组织,观察幼兔性染色体与外生殖器表现(结果如表)。已知家鸡(ZW型性别决定)和家兔胚胎生殖系统发育的基本原理相似。下列分析正确的是(　　)
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
A.性染色体组成为XY的个体手术后表现为雌性验证了假说2
B.实验表明外生殖器发育完全由性激素信号决定,与性染色体携带的基因信息无关
C.若对家鸡做相同摘除手术,不给予额外激素,ZW型和ZZ型家鸡都将发育为雄性
D.若在摘除家鸡相应组织的同时给予雄激素,无论ZW型还是ZZ型家鸡都可能发育出雄性
器官
【答案】 D
【解析】 性染色体组成为XY的个体手术后表现为雌性验证了假说1;实验表明外生殖器发育与性激素信号有关,但不能说明与性染色体携带的基因信息无关;家兔无论性染色体组成是XY还是XX,进行摘除手术后都发育为雌性,家鸡与家兔胚胎生殖系统发育原理相似,若对家鸡做相同摘除手术,不给予额外激素,ZW型和ZZ型都将发育为雌性;根据假说1中“睾丸激素信号是雄性器官发育必需的”可知,若在摘除家鸡相应组织的同时给予雄激素,由于雄激素的调节作用,无论ZW型还是ZZ型家鸡都可能发育出雄性器官。
9.(2025·北京丰台二模)研究表明,卵巢激素水平下降会导致抑郁,也会影响肠道菌群。肠道菌群可通过“菌群—肠—脑”影响大脑功能和机体行为。以大鼠为实验材料探究小檗碱(BBR)能否改善抑郁,结果如图。相关叙述错误的是(　　)
A.高兴、抑郁等情绪是大脑的高级功能之一
B.去卵巢大鼠可通过注射雌激素维持正常激素水平
C.小檗碱改善雌鼠的抑郁行为可能依赖肠道菌群
D.为进一步证实结论,可将①组大鼠的粪菌移植给⑥组大鼠
【答案】 D
【解析】 大脑的高级功能有语言、学习、情绪等,高兴、抑郁等情绪均属于大脑的高级功能;卵巢分泌雌激素,去卵巢大鼠可通过注射雌激素维持正常激素水平;对比②③可知,BBR能有效缓解正常大鼠的抑郁情况,对比⑤⑥可知,BBR不能有效缓解无菌大鼠的抑郁情况,而无菌大鼠缺少肠道菌群,由此可以推测BBR改善雌鼠的抑郁行为可能依赖肠道菌群;①组大鼠卵巢激素水平正常,是作为空白对照,为进一步证实结论,可将③组大鼠(抑郁得到治疗恢复)的粪菌移植给⑥组大鼠。
10.(2025·河南豫西模拟)生长激素(GH)分泌的调节过程如图所示。GH的分泌主要受下丘脑分泌的GHRH(生长激素释放激素)与SS(生长抑素)的双重调节,二者分别对GH的分泌产生促进和抑制效应。图中IGF-1是胰岛素样生长因子,实线代表促进作用,虚线代表抑制作用。回答下列问题。
(1)据图分析,　　　　　　　　　和软骨组织上具有GH的受体。研究发现,GH不仅能刺激
　　　　　产生抗体,还能提高免疫细胞的活性,因而能维护免疫系统功能;此外,GH还可调节情绪与行为,影响中枢神经系统的活动。这些体现了　　　　　　　　　　　系统之间存在着相互调节。
(2)据图可知,IGF-1调节GH分泌的过程存在　　　　　调节机制。该调节机制存在三种调节途径。途径一:IGF-1可直接抑制垂体分泌GH;途径二:IGF-1通过　　　　　　　　　　　(文字叙述),从而抑制GH的分泌;途径三:IGF-1通过　　　　　　　　　　　　(文字叙述),从而抑制GH的分泌。
(3)以小鼠为实验材料,用切断实验法验证在GHRH与SS对垂体细胞的调节过程中GHRH占据优势,具体实验思路是 　,
实验结果是 　 。
【答案】 (1)垂体、下丘脑、肝等外周组织　浆细胞　神经系统、内分泌系统、免疫
(2)负反馈　促进下丘脑分泌SS　抑制下丘脑分泌GHRH
(3)取生理状态相同的健康小鼠分成两组,实验组切断实验小鼠垂体与下丘脑的血管联系,对照组不做处理。一段时间以后,分别检测两组小鼠GH的分泌量并比较　实验组垂体分泌GH的量小于对照组
【解析】 (1)据图可知,GH可以作用于垂体、下丘脑、肝等外周组织和软骨组织,因此在这些细胞上都应具有GH的受体。GH不仅能刺激浆细胞产生抗体,还能提高免疫细胞的活性,因而能维护免疫系统功能;此外,GH还可调节情绪与行为,影响中枢神经系统的活动,这体现了神经系统、内分泌系统与免疫系统之间存在着相互调节。
(2)据图可知,IGF-1调节GH分泌的过程存在负反馈调节机制。该调节机制存在三种调节途径。途径一:IGF-1可直接抑制垂体分泌GH(序号②);途径二:IGF-1通过促进下丘脑分泌SS(序号⑥),从而抑制GH的分泌;途径三:IGF-1通过抑制下丘脑分泌GHRH(序号③),从而抑制GH的分泌。这些途径都能在GH增加时,阻止GH的生成与释放。
(3)GHRH促进GH的分泌,SS抑制GH的分泌,二者对垂体细胞的调节作用相抗衡,可切断实验小鼠垂体与下丘脑的血管联系,以同时消除下丘脑GHRH与SS对垂体GH分泌的作用,检测GH的分泌量。若垂体分泌的GH迅速减少(GH量下降),说明原来GHRH与SS对垂体的综合作用是促进GH分泌,即说明GHRH占据优势。微专题6　动物生命活动调节模型分析和生理学实验设计
题型一　动物生命活动调节模型分析
1.下丘脑在稳态调节中的作用模型
下丘脑是内分泌系统的总枢纽,同时受大脑皮层的调控。下丘脑的部分细胞称为神经分泌细胞,既能传导神经冲动,又有分泌激素的功能。下丘脑在机体稳态中的作用主要包括以下四个方面:
(1)感受信号:含有渗透压感受器,能感受细胞外液渗透压的变化。
(2)合成及分泌:具有合成分泌抗利尿激素以及促激素释放激素的功能。
(3)参与调节:体温调节中枢、血糖调节中枢以及水盐平衡调节中枢都位于下丘脑。
(4)信号传导:可以产生兴奋并传导兴奋,如将渗透压感受器产生的兴奋传导到大脑皮层,使人通过饮水行为来直接调节水的摄入量。
2.人和动物生命活动调节方式的判断
(1)神经系统对激素分泌调节类型的模型构建及判断。
①甲状腺激素、性激素等分泌调节属于甲类型,即:
②抗利尿激素的分泌调节属于乙类型,即由下丘脑分泌,垂体释放。
③胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等的分泌调节属于丙类型,即:
(2)动物生命活动调节的综合模型。
①若该图为反射弧的结构模式图,则a、b、c、d、e分别表示感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器。
②若该图表示甲状腺激素分泌的分级调节,则a、b、c、d、e分别表示下丘脑、促甲状腺激素释放激素、垂体、促甲状腺激素、甲状腺。
③若该图表示人体内水盐平衡的调节,则a表示下丘脑,下丘脑渗透压感受器感受渗透压的变化,可促使c(垂体)释放抗利尿激素,通过d(体液)运输后,作用于靶器官e(肾小管和集合管)。
④若该图表示血糖的神经—体液调节途径,则a表示下丘脑,b、c、d、e分别表示有关神经、胰岛B细胞(或胰岛A细胞)、胰岛素(或胰高血糖素)、靶器官或靶细胞。
1.(2024·湖北卷,15)为探究下丘脑对哺乳动物生理活动的影响,某学生以实验动物为材料设计一系列实验,并预测了实验结果,不合理的是(　　)
A.若切除下丘脑,抗利尿激素分泌减少,可导致机体脱水
B.若损伤下丘脑的不同区域,可确定散热中枢和产热中枢的具体部位
C.若损毁下丘脑,再注射甲状腺激素,可抑制促甲状腺激素释放激素分泌
D.若仅切断大脑皮层与下丘脑的联系,短期内恒温动物仍可维持体温的相对稳定
【答案】 C
【解析】 下丘脑可合成分泌抗利尿激素,抗利尿激素可作用于肾小管和集合管,促进肾小管和集合管对水的重吸收,减少尿量,若切除下丘脑,抗利尿激素分泌减少,可导致机体脱水;体温调节中枢位于下丘脑,因此损伤下丘脑的不同区域,可确定散热中枢和产热中枢的具体部位;甲状腺激素可作用于下丘脑,抑制促甲状腺激素释放激素分泌,若损毁下丘脑,则甲状腺激素无法作用于下丘脑;体温调节中枢在下丘脑,若仅切断大脑皮层与下丘脑的联系,短期内恒温动物仍可维持体温的相对稳定。
2.(2025·江苏南京调研)图中甲、乙、丙代表下丘脑的某些区域,①、②、③表示不同的调节途径,下列叙述错误的是(　　)
A.下丘脑不仅属于中枢神经系统,也是调节内分泌活动的枢纽
B.人在进食后,甲区域兴奋通过①途径副交感神经调节胰岛素的分泌
C.人在饮水不足时,乙区域兴奋通过②途径调节抗利尿激素的释放
D.人在寒冷环境中,丙区域兴奋通过③途径调节肾上腺素的分泌
【答案】 D
【解析】 下丘脑作为脑的一部分,属于中枢神经系统,同时,下丘脑通过分泌多种激素和神经递质,能够调节其他内分泌腺的活动,如垂体、肾上腺等,因此也是调节内分泌活动的枢纽;人在进食后,下丘脑甲区域兴奋通过①途径副交感神经调节胰岛素的分泌,使得血糖含量下降;当人饮水不足时,会导致细胞外液渗透压升高,下丘脑渗透压感受器(可用乙处表示)兴奋,进而促进抗利尿激素的合成与分泌,由垂体释放作用于肾小管和集合管,促进对水分的重吸收,使细胞外液渗透压恢复正常;图中③途径为激素的分级调节,人在寒冷环境中,下丘脑直接通过①途径相关神经传到肾上腺髓质,使其分泌肾上腺素来增加代谢速度,产热量增多。
题型二　动物生理学实验设计
1.激素功能研究的一般思路
2.激素功能的常见实验研究方法
(1)切除法:切除相应腺体。适用于个体较大的动物。
(2)饲喂法:在饲料中添加激素。只适用于甲状腺激素、性激素等小分子或脂质类激素,而多肽和蛋白质类激素则不能采用饲喂法。
(3)注射法:向动物体内注射某激素。适用于各种激素。
3.动物生理学实验材料的选择和处理
(1)实验分组基本要求:选择性别相同,年龄、体重、生理状况相似的动物平均分组(随机均分),每组要有数量相等的多只动物。
(2)处理:如观察胰岛素、胰高血糖素功能的实验动物一般是先进行饥饿处理。
(3)要根据实验动物的不同,合理控制激素的用量。
4.动物激素调节实验设计时的注意事项
(1)根据激素的化学本质,选择不同的实验方法。多肽和蛋白质类激素一般采用注射法,不宜采用饲喂法;固醇类、氨基酸衍生物类激素可以饲喂,也可以注射。
(2)注意设置对照实验:如进行注射实验时空白对照组应不做处理或注射等量生理盐水(不可用蒸馏水),进行饲喂实验时,空白对照组可添加蒸馏水,也可设置自身前后对照等。
(3)生理学实验中要注意排除无关变量的干扰:手术处理、溶解药物的溶剂、内源激素等。
5.激素功能研究的案例
(1)验证甲状腺激素的功能。
①饲喂法。
②摘除法和注射法。
(2)验证胰岛素的生理功能——注射法。
3.(2025·安徽芜湖模拟)药物治疗是糖尿病并发抑郁症的主要治疗方法之一,盐酸二甲双胍是目前常用的药物。研究人员欲研究药物X的作用,将生理状态一致的大鼠均分为对照组(甲)、模型组(乙)、药物X组(丙)、盐酸二甲双胍组(丁),末次给药24 h后检测相关指标,结果如图所示(大鼠不动时间越长,表示抑郁症状越严重)。下列叙述正确的是(　　)
A.实验中除甲、乙组外,其他两组需通过一定方法获得糖尿病并发抑郁症模型鼠
B.实验中甲、乙组每日灌胃生理盐水,丙组每日灌胃等量生理盐水配制的药物X
C.由实验结果推测药物X具有降血糖和抗抑郁的作用,但效果比盐酸二甲双胍弱
D.丁组血糖浓度低于乙组,表明盐酸二甲双胍可促进胰岛素分泌,从而降低血糖浓度
【答案】 B
【解析】 要研究药物X和盐酸二甲双胍对糖尿病并发抑郁症的作用,需先构建糖尿病并发抑郁症模型鼠。除甲组(正常对照组)外,乙、丙、丁组都需通过一定方法获得糖尿病并发抑郁症模型鼠;实验中甲组为正常对照组,乙组为模型组,这两组每日灌胃生理盐水,丙组为药物X组,每日需灌胃等量生理盐水配制的药物X,用于探究药物X的作用;分析实验结果,与乙组相比,丙组血糖浓度和不动时间均降低,说明药物X具有降血糖和抗抑郁的作用,且丙组与丁组(使用效果明确的盐酸二甲双胍治疗)相比,丙组在降血糖和缩短不动时间方面效果更明显,所以药物X效果比盐酸二甲双胍强;丁组血糖浓度低于乙组,只能表明盐酸二甲双胍能降低血糖浓度,但不能直接得出其可促进胰岛素分泌的结论,可能是通过其他机制降低血糖浓度。
4.(2024·山东卷,23)由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的胆汁属于消化液,其分泌与释放的调节方式如图所示。
(1)图中所示的调节过程中,迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节,说明肝细胞表面有　　　　　　　　。肝细胞受到信号刺激后,发生动作电位,此时膜两侧电位表现为
　 。
(2)机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成。肝细胞合成功能发生障碍时,组织液的量　　　　　　(填“增加”或“减少”)。临床上可用药物A竞争性结合醛固酮受体增加尿量,以达到治疗效果,从水盐调节角度分析,该治疗方法使组织液的量恢复正常的机制为　 　 。
(3)为研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,据图设计以下实验,已知注射各试剂所用溶剂对实验检测指标无影响。
实验处理:一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射　　　　(填序号)。①ACh抑制剂　②CCK抗体　③ACh抑制剂+CCK抗体
检测指标:检测两组小鼠的　 。
实验结果及结论:若检测指标无差异,则下丘脑所在通路不受影响。
【答案】 (1)ACh受体　内正外负
(2)增加　药物A作用后使钠离子重吸收减少,细胞外液渗透压下降,抗利尿激素分泌减少,水的重吸收减少
(3)②　ACh含量
【解析】 (1)迷走神经分泌ACh对肝细胞分泌胆汁进行神经调节,ACh属于信号分子,需要与肝细胞膜上的ACh受体结合才能发挥作用。发生动作电位膜两侧电位表现为内正外负。
(2)肝细胞合成功能发生障碍时,血浆蛋白减少,血浆渗透压降低,水分大量渗透到组织液,组织液的量增加,导致组织水肿。药物A可以竞争性结合醛固酮受体,抑制醛固酮的作用,因此药物A作用后使钠离子重吸收减少,细胞外液渗透压降低,抗利尿激素分泌量减少,水的重吸收减少,从而增加尿量,使组织液的量恢复正常。
(3)由题图可知,小肠Ⅰ细胞所在通路相关的物质是CCK,要研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,所做实验处理为一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射CCK抗体。检测指标:检测两组小鼠的ACh含量。
(时间:30分钟)
1.(2025·湖北武汉模拟)某研究小组取发育正常的小鼠进行实验:甲组摘除垂体,注射适量甲状腺激素,乙组摘除甲状腺,注射适量TSH,测定各组TRH分泌量。下列叙述错误的是(　　)
A.该实验可探究甲状腺激素和TSH对TRH分泌的影响
B.实验前,无须测定甲、乙两组小鼠的基础TRH分泌量
C.乙组摘除甲状腺,可避免机体产生的甲状腺激素对TRH分泌的影响
D.若乙组TRH明显减少,表明TSH对TRH的分泌具有负反馈作用
【答案】 B
【解析】 甲、乙组通过摘除+注射的方法控制甲状腺激素和TSH的变化,因变量是TRH分泌量,故该实验可探究甲状腺激素和TSH对TRH分泌的影响;本题实验的因变量是促甲状腺激素释放激素(TRH)含量的变化,实验前,需要测定甲、乙两组小鼠的基础TRH分泌量,以形成自身前后对照;乙组摘除甲状腺,可排除机体产生的甲状腺激素对TRH分泌的影响,使实验更为可靠;若垂体分泌的TSH对下丘脑分泌TRH具有负反馈作用,则乙组摘除甲状腺并注射适量TSH,TSH抑制下丘脑分泌TRH,使其分泌量明显减少。
2.(2025·辽宁丹东模拟)人和高等动物胰液的分泌受神经和体液的共同调节,进食可引起胰腺分泌大量胰液,促进食物在小肠的消化和吸收,而在非进食状态,胰液几乎不分泌或很少分泌,过程如图所示。有关分析错误的是(　　)
A.图中的神经中枢促进胃窦和胰腺分泌的神经①和②属于副交感神经
B.图中的胰腺细胞接受的调节信号分子至少有3种
C.食物通过④和⑤过程对胰腺分泌活动的调节作用比②过程缓慢
D.食物刺激经①③使胰液分泌增加的调节方式为神经—体液调节
【答案】 B
【解析】 副交感神经活动占据优势,胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强,有利于食物的消化和营养物质的吸收,故①和②属于副交感神经;由图可知,胰腺细胞可接受②神经递质、③胃泌素、④促胰液素和⑤胆囊收缩素4种信号分子的调节;食物通过④和⑤过程对胰腺分泌活动的调节属于体液调节,②过程属于神经调节,体液调节比神经调节缓慢;食物刺激经①分泌胃泌素属于神经调节,而③胃泌素使得胰液分泌增加的调节方式为体液调节,故食物刺激经①③使胰液分泌增加的调节方式为神经—体液调节。
3.(2025·湖南长沙联考)下图为某同学建立的一个与动物生命活动调节有关的“模型”。下列相关叙述错误的是(　　)
A.若该图表示的是性激素分泌的调节过程,则②是促性腺激素释放激素
B.若该图表示的是反射弧,则丙由传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体组成
C.若该图表示的是饥饿状态下的血糖调节过程且①、②表示物质,则丙可以表示肝细胞
D.若该图是吃了过咸食物后的水盐平衡调节过程且①、②表示同一种物质,则乙为垂体
【答案】 A
【解析】 如果该图表示性激素分泌的调节过程,则甲是下丘脑,乙是垂体,乙分泌的激素②是促性腺激素,激素①是促性腺激素释放激素;如果该图表示的是反射弧,则甲是感受器,①是传入神经,乙是神经中枢,②是传出神经,丙是效应器,效应器由传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体组成;如果该图表示的是饥饿状态下的血糖调节过程且①、②表示物质,则甲是下丘脑,乙是胰岛A细胞,①是神经递质,②是胰高血糖素,胰高血糖素可促进肝细胞中的肝糖原分解成葡萄糖以补充血糖,所以丙可以表示肝细胞;如果该图表示的是人体内水盐平衡调节过程,①、②表示抗利尿激素,抗利尿激素是由下丘脑(甲)分泌并由垂体(乙)释放的。
4.(2025·河南信阳模拟)原发性醛固酮增多症(原醛症)是由于肾上腺自身的原因导致过度分泌醛固酮而引起的高血压伴低血钾症。研究发现在相同血压水平下,原醛症患者较原发性高血压患者脑卒中风险高。下列叙述正确的是(　　)
A.醛固酮是肾上腺皮质分泌的一种激素,促进K+的重吸收
B.醛固酮分泌增加导致血浆渗透压增加,抗利尿激素的分泌减少
C.醛固酮分泌直接受神经系统的调节,其调节方式不存在分级调节
D.醛固酮分泌增加可能导致血管功能改变进而对大脑皮层产生影响
【答案】 D
【解析】 醛固酮是肾上腺皮质分泌的一种激素,过度分泌可引起低血钾,故其作用是促进Na+的重吸收和K+的分泌;醛固酮分泌增加会促进Na+的重吸收,使血浆渗透压增加,抗利尿激素分泌增加;醛固酮分泌并非直接受神经系统调节,其由肾上腺皮质分泌,存在分级调节;由于相同血压水平下,原醛症患者脑卒中风险增加,可推测醛固酮分泌增加可能导致血管功能改变,使其容易破裂,进而影响大脑皮层的功能。
5.(2025·河南开封二模)下丘脑参与调节内脏活动和内分泌活动,对维持激素含量的相对稳定有重要意义,如图是人体内环境部分稳态调节示意图(A、B、C、D表示激素)。下列叙述正确的是(　　)
A.下丘脑—垂体—甲状腺轴参与B激素分泌的精细调控
B.肾小管渗透压感受器接受刺激,调节垂体分泌的抗利尿激素的量
C.血糖浓度降低时引起副交感神经兴奋,D激素分泌增加,使血糖浓度升高
D.失血时,副交感神经兴奋,肾上腺素分泌增多,产生应激反应,属于神经—体液调节
【答案】 A
【解析】 B是甲状腺激素,下丘脑合成并分泌的促甲状腺激素释放激素能促进垂体合成并分泌促甲状腺激素,促甲状腺激素能促进甲状腺合成并分泌甲状腺激素,而甲状腺激素增多又会反馈抑制下丘脑、垂体相应分泌活动,因此下丘脑—垂体—甲状腺轴参与B激素分泌的精细调控;渗透压感受器分布在下丘脑,而不是肾小管,抗利尿激素是由下丘脑合成、分泌并由垂体释放的;血糖浓度降低时引起交感神经兴奋,胰岛A细胞分泌胰高血糖素增加,促进肝糖原分解和非糖物质转化,使血糖浓度升高;失血时,交感神经兴奋,会引起肾上腺髓质分泌肾上腺素增多。
6.(2025·河北张家口一模)下图为神经系统对激素分泌的三种调节方式,下列相关分析正确的是(　　)
A.方式丙中激素的分泌为神经—体液调节的结果,内分泌腺属于效应器的一部分
B.若方式甲中的靶腺为甲状腺,则下丘脑通过分泌促甲状腺激素调节垂体的相关分泌活动
C.兴奋在A处传递的特点是单向传递,当兴奋性神经递质传到突触后膜时,膜内Na+将大量
外流
D.抗利尿激素的合成、分泌和释放符合图中方式乙,人出汗较多时能增加其分泌量
【答案】 D
【解析】 从图中可以看出,方式丙中,神经将兴奋由神经中枢传至内分泌腺,引起内分泌腺分泌某种激素,这是神经调节过程,没有体液调节;若方式甲中的靶腺为甲状腺,则下丘脑通过分泌促甲状腺激素释放激素调节垂体的相关分泌活动;兴奋在A处传递的特点是单向传递,当兴奋性神经递质传到突触后膜时,膜外Na+将大量内流;抗利尿激素的合成、分泌和释放符合图中方式乙,人出汗较多时细胞外液渗透压上升,能增加其分泌量。
7.(2026·江西联考)下丘脑在人体中发挥着至关重要的作用。如图表示环境温度变化、血糖变化和血浆渗透压变化引起的部分生理活动示意图,其中甲~丁表示器官、a~f表示不同的激素。下列描述不能从图中信息得出的是(　　)
A.升高血糖的激素种类多于降低血糖的激素种类
B.下丘脑中有多个调节中枢,也能产生多种信号分子
C.甲状腺激素的分泌既有分级调节,也有反馈调节
D.激素的合成和分泌场所与其释放场所不一定相同
【答案】 C
【解析】 据图可知,激素b、激素c和甲状腺激素都能升高血糖,激素a能降低血糖,因此升高血糖的激素种类多于降低血糖的激素种类;据图可知,下丘脑中有血糖调节中枢、体温调节中枢、水盐平衡调节中枢等,下丘脑产生的神经递质、激素d和激素f都是信号分子;据图可知,甲状腺激素的分泌存在分级调节[下丘脑→垂体(丙)→甲状腺(丁)],但图中并未涉及反馈调节;据图可知,激素f是由下丘脑合成和分泌的,在器官丙处释放,图中其他激素的合成、分泌和释放场所均相同,即激素的合成和分泌场所与其释放场所不一定相同。
8.(2025·湖北联考)科学家为探究性激素对胚胎生殖系统发育的作用,提出假说1:睾丸激素信号是雄性器官发育必需的,缺失则发育为雌性器官;假说2:卵巢激素信号是雌性器官发育必需的,缺失则发育为雄性器官。通过手术摘除家兔胚胎未分化的生殖组织,观察幼兔性染色体与外生殖器表现(结果如表)。已知家鸡(ZW型性别决定)和家兔胚胎生殖系统发育的基本原理相似。下列分析正确的是(　　)
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
A.性染色体组成为XY的个体手术后表现为雌性验证了假说2
B.实验表明外生殖器发育完全由性激素信号决定,与性染色体携带的基因信息无关
C.若对家鸡做相同摘除手术,不给予额外激素,ZW型和ZZ型家鸡都将发育为雄性
D.若在摘除家鸡相应组织的同时给予雄激素,无论ZW型还是ZZ型家鸡都可能发育出雄性
器官
【答案】 D
【解析】 性染色体组成为XY的个体手术后表现为雌性验证了假说1;实验表明外生殖器发育与性激素信号有关,但不能说明与性染色体携带的基因信息无关;家兔无论性染色体组成是XY还是XX,进行摘除手术后都发育为雌性,家鸡与家兔胚胎生殖系统发育原理相似,若对家鸡做相同摘除手术,不给予额外激素,ZW型和ZZ型都将发育为雌性;根据假说1中“睾丸激素信号是雄性器官发育必需的”可知,若在摘除家鸡相应组织的同时给予雄激素,由于雄激素的调节作用,无论ZW型还是ZZ型家鸡都可能发育出雄性器官。
9.(2025·北京丰台二模)研究表明,卵巢激素水平下降会导致抑郁,也会影响肠道菌群。肠道菌群可通过“菌群—肠—脑”影响大脑功能和机体行为。以大鼠为实验材料探究小檗碱(BBR)能否改善抑郁,结果如图。相关叙述错误的是(　　)
A.高兴、抑郁等情绪是大脑的高级功能之一
B.去卵巢大鼠可通过注射雌激素维持正常激素水平
C.小檗碱改善雌鼠的抑郁行为可能依赖肠道菌群
D.为进一步证实结论,可将①组大鼠的粪菌移植给⑥组大鼠
【答案】 D
【解析】 大脑的高级功能有语言、学习、情绪等,高兴、抑郁等情绪均属于大脑的高级功能;卵巢分泌雌激素,去卵巢大鼠可通过注射雌激素维持正常激素水平;对比②③可知,BBR能有效缓解正常大鼠的抑郁情况,对比⑤⑥可知,BBR不能有效缓解无菌大鼠的抑郁情况,而无菌大鼠缺少肠道菌群,由此可以推测BBR改善雌鼠的抑郁行为可能依赖肠道菌群;①组大鼠卵巢激素水平正常,是作为空白对照,为进一步证实结论,可将③组大鼠(抑郁得到治疗恢复)的粪菌移植给⑥组大鼠。
10.(2025·河南豫西模拟)生长激素(GH)分泌的调节过程如图所示。GH的分泌主要受下丘脑分泌的GHRH(生长激素释放激素)与SS(生长抑素)的双重调节,二者分别对GH的分泌产生促进和抑制效应。图中IGF-1是胰岛素样生长因子,实线代表促进作用,虚线代表抑制作用。回答下列问题。
(1)据图分析,　　　　　　　　　和软骨组织上具有GH的受体。研究发现,GH不仅能刺激
　　　　　产生抗体,还能提高免疫细胞的活性,因而能维护免疫系统功能;此外,GH还可调节情绪与行为,影响中枢神经系统的活动。这些体现了　　　　　　　　　　　系统之间存在着相互调节。
(2)据图可知,IGF-1调节GH分泌的过程存在　　　　　调节机制。该调节机制存在三种调节途径。途径一:IGF-1可直接抑制垂体分泌GH;途径二:IGF-1通过　　　　　　　　　　　(文字叙述),从而抑制GH的分泌;途径三:IGF-1通过　　　　　　　　　　　　(文字叙述),从而抑制GH的分泌。
(3)以小鼠为实验材料,用切断实验法验证在GHRH与SS对垂体细胞的调节过程中GHRH占据优势,具体实验思路是 　,
实验结果是 　 。
【答案】 (1)垂体、下丘脑、肝等外周组织　浆细胞　神经系统、内分泌系统、免疫
(2)负反馈　促进下丘脑分泌SS　抑制下丘脑分泌GHRH
(3)取生理状态相同的健康小鼠分成两组,实验组切断实验小鼠垂体与下丘脑的血管联系,对照组不做处理。一段时间以后,分别检测两组小鼠GH的分泌量并比较　实验组垂体分泌GH的量小于对照组
【解析】 (1)据图可知,GH可以作用于垂体、下丘脑、肝等外周组织和软骨组织,因此在这些细胞上都应具有GH的受体。GH不仅能刺激浆细胞产生抗体,还能提高免疫细胞的活性,因而能维护免疫系统功能;此外,GH还可调节情绪与行为,影响中枢神经系统的活动,这体现了神经系统、内分泌系统与免疫系统之间存在着相互调节。
(2)据图可知,IGF-1调节GH分泌的过程存在负反馈调节机制。该调节机制存在三种调节途径。途径一:IGF-1可直接抑制垂体分泌GH(序号②);途径二:IGF-1通过促进下丘脑分泌SS(序号⑥),从而抑制GH的分泌;途径三:IGF-1通过抑制下丘脑分泌GHRH(序号③),从而抑制GH的分泌。这些途径都能在GH增加时,阻止GH的生成与释放。
(3)GHRH促进GH的分泌,SS抑制GH的分泌,二者对垂体细胞的调节作用相抗衡,可切断实验小鼠垂体与下丘脑的血管联系,以同时消除下丘脑GHRH与SS对垂体GH分泌的作用,检测GH的分泌量。若垂体分泌的GH迅速减少(GH量下降),说明原来GHRH与SS对垂体的综合作用是促进GH分泌,即说明GHRH占据优势。(共29张PPT)
微专题6　动物生命活动调节模型分析和生理学实验设计
题型一
动物生命活动调节模型分析
1.下丘脑在稳态调节中的作用模型
专题聚焦
下丘脑是内分泌系统的总枢纽,同时受大脑皮层的调控。下丘脑的部分细胞称为神经分泌细胞,既能传导神经冲动,又有分泌激素的功能。下丘脑在机体稳态中的作用主要包括以下四个方面:
(1)感受信号:含有渗透压感受器,能感受细胞外液渗透压的变化。
(2)合成及分泌:具有合成分泌抗利尿激素以及促激素释放激素的功能。
(3)参与调节:体温调节中枢、血糖调节中枢以及水盐平衡调节中枢都位于下丘脑。
(4)信号传导:可以产生兴奋并传导兴奋,如将渗透压感受器产生的兴奋传导到大脑皮层,使人通过饮水行为来直接调节水的摄入量。
2.人和动物生命活动调节方式的判断
(1)神经系统对激素分泌调节类型的模型构建及判断。
①甲状腺激素、性激素等分泌调节属于甲类型,即:
②抗利尿激素的分泌调节属于乙类型,即由下丘脑分泌,垂体释放。
③胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等的分泌调节属于丙类型,即:
(2)动物生命活动调节的综合模型。
①若该图为反射弧的结构模式图,则a、b、c、d、e分别表示感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器。
②若该图表示甲状腺激素分泌的分级调节,则a、b、c、d、e分别表示下丘脑、促甲状腺激素释放激素、垂体、促甲状腺激素、甲状腺。
③若该图表示人体内水盐平衡的调节,则a表示下丘脑,下丘脑渗透压感受器感受渗透压的变化,可促使c(垂体)释放抗利尿激素,通过d(体液)运输后,作用于靶器官e(肾小管和集合管)。
④若该图表示血糖的神经—体液调节途径,则a表示下丘脑,b、c、d、e分别表示有关神经、胰岛B细胞(或胰岛A细胞)、胰岛素(或胰高血糖素)、靶器官或靶细胞。
1.(2024·湖北卷,15)为探究下丘脑对哺乳动物生理活动的影响,某学生以实验动物为材料设计一系列实验,并预测了实验结果,不合理的是(　　)
A.若切除下丘脑,抗利尿激素分泌减少,可导致机体脱水
B.若损伤下丘脑的不同区域,可确定散热中枢和产热中枢的具体部位
C.若损毁下丘脑,再注射甲状腺激素,可抑制促甲状腺激素释放激素分泌
D.若仅切断大脑皮层与下丘脑的联系,短期内恒温动物仍可维持体温的相对稳定
C
专题精练
【解析】 下丘脑可合成分泌抗利尿激素,抗利尿激素可作用于肾小管和集合管,促进肾小管和集合管对水的重吸收,减少尿量,若切除下丘脑,抗利尿激素分泌减少,可导致机体脱水;体温调节中枢位于下丘脑,因此损伤下丘脑的不同区域,可确定散热中枢和产热中枢的具体部位;甲状腺激素可作用于下丘脑,抑制促甲状腺激素释放激素分泌,若损毁下丘脑,则甲状腺激素无法作用于下丘脑;体温调节中枢在下丘脑,若仅切断大脑皮层与下丘脑的联系,短期内恒温动物仍可维持体温的相对稳定。
2.(2025·江苏南京调研)图中甲、乙、丙代表下丘脑的某些区域,①、②、③表示不同的调节途径,下列叙述错误的是(　　)
A.下丘脑不仅属于中枢神经系统,也是调节内分泌活动的枢纽
B.人在进食后,甲区域兴奋通过①途径副交感神经调节胰岛素的分泌
C.人在饮水不足时,乙区域兴奋通过②途径调节抗利尿激素的释放
D.人在寒冷环境中,丙区域兴奋通过③途径调节肾上腺素的分泌
D
【解析】 下丘脑作为脑的一部分,属于中枢神经系统,同时,下丘脑通过分泌多种激素和神经递质,能够调节其他内分泌腺的活动,如垂体、肾上腺等,因此也是调节内分泌活动的枢纽;人在进食后,下丘脑甲区域兴奋通过①途径副交感神经调节胰岛素的分泌,使得血糖含量下降;当人饮水不足时,会导致细胞外液渗透压升高,下丘脑渗透压感受器(可用乙处表示)兴奋,进而促进抗利尿激素的合成与分泌,由垂体释放作用于肾小管和集合管,促进对水分的重吸收,使细胞外液渗透压恢复正常;图中③途径为激素的分级调节,人在寒冷环境中,下丘脑直接通过①途径相关神经传到肾上腺髓质,使其分泌肾上腺素来增加代谢速度,产热量增多。
题型二
动物生理学实验设计
1.激素功能研究的一般思路
2.激素功能的常见实验研究方法
(1)切除法:切除相应腺体。适用于个体较大的动物。
(2)饲喂法:在饲料中添加激素。只适用于甲状腺激素、性激素等小分子或脂质类激素,而多肽和蛋白质类激素则不能采用饲喂法。
(3)注射法:向动物体内注射某激素。适用于各种激素。
专题聚焦
3.动物生理学实验材料的选择和处理
(1)实验分组基本要求:选择性别相同,年龄、体重、生理状况相似的动物平均分组(随机均分),每组要有数量相等的多只动物。
(2)处理:如观察胰岛素、胰高血糖素功能的实验动物一般是先进行饥饿处理。
(3)要根据实验动物的不同,合理控制激素的用量。
4.动物激素调节实验设计时的注意事项
(1)根据激素的化学本质,选择不同的实验方法。多肽和蛋白质类激素一般采用注射法,不宜采用饲喂法;固醇类、氨基酸衍生物类激素可以饲喂,也可以注射。
(2)注意设置对照实验:如进行注射实验时空白对照组应不做处理或注射等量生理盐水(不可用蒸馏水),进行饲喂实验时,空白对照组可添加蒸馏水,也可设置自身前后对照等。
(3)生理学实验中要注意排除无关变量的干扰:手术处理、溶解药物的溶剂、内源激素等。
5.激素功能研究的案例
(1)验证甲状腺激素的功能。
①饲喂法。
②摘除法和注射法。
(2)验证胰岛素的生理功能——注射法。
3.(2025·安徽芜湖模拟)药物治疗是糖尿病并发抑郁症的主要治疗方法之一,盐酸二甲双胍是目前常用的药物。研究人员欲研究药物X的作用,将生理状态一致的大鼠均分为对照组(甲)、模型组(乙)、药物X组(丙)、盐酸二甲双胍组(丁),末次给药24 h后检测相关指标,结果如图所示(大鼠不动时间越长,表示抑郁症状越严重)。
专题精练
下列叙述正确的是(　　)
A.实验中除甲、乙组外,其他两组需通过一定方法获得糖尿病并发抑郁症模型鼠
B.实验中甲、乙组每日灌胃生理盐水,丙组每日灌胃等量生理盐水配制的药物X
C.由实验结果推测药物X具有降血糖和抗抑郁的作用,但效果比盐酸二甲双胍弱
D.丁组血糖浓度低于乙组,表明盐酸二甲双胍可促进胰岛素分泌,从而降低血糖浓度
B
【解析】 要研究药物X和盐酸二甲双胍对糖尿病并发抑郁症的作用,需先构建糖尿病并发抑郁症模型鼠。除甲组(正常对照组)外,乙、丙、丁组都需通过一定方法获得糖尿病并发抑郁症模型鼠;实验中甲组为正常对照组,乙组为模型组,这两组每日灌胃生理盐水,丙组为药物X组,每日需灌胃等量生理盐水配制的药物X,用于探究药物X的作用;分析实验结果,与乙组相比,丙组血糖浓度和不动时间均降低,说明药物X具有降血糖和抗抑郁的作用,且丙组与丁组(使用效果明确的盐酸二甲双胍治疗)相比,丙组在降血糖和缩短不动时间方面效果更明显,所以药物X效果比盐酸二甲双胍强;丁组血糖浓度低于乙组,只能表明盐酸二甲双胍能降低血糖浓度,但不能直接得出其可促进胰岛素分泌的结论,可能是通过其他机制降低血糖浓度。
4.(2024·山东卷,23)由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的胆汁属于消化液,其分泌与释放的调节方式如图所示。
(1)图中所示的调节过程中,迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节,说明肝细胞表面有　　　　　。肝细胞受到信号刺激后,发生动作电位,此时膜两侧电位表现为　 。
ACh受体
内正外负
【解析】 (1)迷走神经分泌ACh对肝细胞分泌胆汁进行神经调节,ACh属于信号分子,需要与肝细胞膜上的ACh受体结合才能发挥作用。发生动作电位膜两侧电位表现为内正外负。
(2)机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成。肝细胞合成功能发生障碍时,组织液的量　　 　(填“增加”或“减少”)。临床上可用药物A竞争性结合醛固酮受体增加尿量,以达到治疗效果,从水盐调节角度分析,该治疗方法使组织液的量恢复正常的机制为
　 　 。
增加
药物A作用后使钠离子重吸收减少,细胞外液
渗透压下降,抗利尿激素分泌减少,水的重吸收减少
【解析】 (2)肝细胞合成功能发生障碍时,血浆蛋白减少,血浆渗透压降低,水分大量渗透到组织液,组织液的量增加,导致组织水肿。药物A可以竞争性结合醛固酮受体,抑制醛固酮的作用,因此药物A作用后使钠离子重吸收减少,细胞外液渗透压降低,抗利尿激素分泌量减少,水的重吸收减少,从而增加尿量,使组织液的量恢复正常。
(3)为研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,据图设计以下实验,已知注射各试剂所用溶剂对实验检测指标无影响。
实验处理:一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射　　　　(填序号)。
①ACh抑制剂　②CCK抗体　③ACh抑制剂+CCK抗体
检测指标:检测两组小鼠的　 。
实验结果及结论:若检测指标无差异,则下丘脑所在通路不受影响。
②
ACh含量
【解析】 (3)由题图可知,小肠Ⅰ细胞所在通路相关的物质是CCK,要研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,所做实验处理为一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射CCK抗体。检测指标:检测两组小鼠的ACh含量。
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