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第2课时　甲状腺激素的分级调节和激素调节的特点
第3章　体液调节
人教版新教材 选择性必修1 稳态与调节
第2节 激素调节的过程
1
以人体甲状腺激素分泌调节为例，说明激素分级调节的机制及其意义(重、难点)。
2
概括出激素调节的特点，分析激素调节的一般过程(重点)。
3
运用激素调节原理分析与健康相关的实际问题(如滥用激素类药物等)，说出以科学知识指导健康生活的重要性。
当你站在寒风中瑟瑟发抖时，你身体各细胞都会被动员起来，共同抵御寒冷。
你会有哪些反应？这些反应是通过怎样的调节机制实现的？
起动员作用的是神经冲动和激素。
甲状腺分泌的甲状腺激素起重要作用。甲状腺激素随血液运到全身，几乎作用于体内所有细胞。提高细胞代谢的速率，使机体产生更多的热量。
那么，甲状腺激素的分泌是如何调节的呢？
>
<
目标一
甲状腺激素分泌的分级调节
为什么说寒冷条件下人体发抖也是抵御寒冷的自然反应呢？
身体发抖在生理学上称为战栗产热，又称寒战产热。人体在寒冷环境中主要依靠战栗来增加产热量。寒冷刺激会作用于体表的冷觉感受器，经传入神经传至下丘脑体温调节中枢，最终引起延髓某些部位的神经元兴奋，并将兴奋下传到脊髓前角运动神经元，引起肌肉战栗产热。战栗是骨骼肌发生不随意的、不受大脑皮层控制的节律性收缩，节律为9~11次/min，屈肌和伸肌同时收缩，基本上不对外做功，但产热量很高。因此，寒冷条件下人体发抖也是抵御寒冷的自然反应。
一系列反应
寒冷刺激
神经系统
体内细胞
提高细胞代谢速率，增加产热
甲状腺激素分泌量增加
寒冷环境下甲状腺激素的分泌
思考·讨论 分析甲状腺激素分泌的调节
实验发现，摘除大鼠的垂体，甲状腺将萎缩，甲状腺激素显著减少；
如果给该大鼠注射垂体的提取物，可以部分地恢复甲状腺的大小。
(减法原理)
(加法原理)
摘除大鼠垂体
甲状腺萎缩
甲状腺激素减少
注射垂体提取物
部分恢复甲状腺大小
实验1 垂体与甲状腺之间的相互作用
垂体的分泌物可促进甲状腺生长和甲状腺激素的分泌。
探究甲状腺激素分泌的调节过程
1
思考·讨论 分析甲状腺激素分泌的调节
探究甲状腺激素分泌的调节过程
1
如果向动物静脉注射下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素(TRH)，可增加垂体分泌促甲状腺激素(TSH)的量。进一步实验发现，将实验动物下丘脑中分泌TRH的区域损毁，或向该动物的垂体注射微量的甲状腺激素后，血液中的TSH水平会明显降低。
下丘脑
实验2：下丘脑与垂体之间的相互作用
结合实验1可推知(流程图表示)：
TRH
分泌
垂体
促进
TSH
分泌
甲状腺
促进
甲状腺激素
分泌
下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素(TRH)，可促进垂体分泌促甲状腺激素(TSH)，甲状腺激素可抑制垂体分泌TSH。
思考·讨论 分析甲状腺激素分泌的调节
探究甲状腺激素分泌的调节过程
1
临床发现，甲状腺机能亢进时，血液中甲状腺激素水平升高，TSH的水平降低；当甲状腺功能减退时，血液中甲状腺激素水平下降，TSH的水平升高。
实验3：甲状腺激素对垂体的作用
进一步说明：甲状腺激素可抑制垂体分泌TSH。
下丘脑
TRH
垂体
TSH
甲状腺
甲状腺激素
分泌
促进
分泌
促进
分泌
可表示如下：
抑制
探究甲状腺激素分泌的调节过程
1
同学们阅读教材P53“思考·讨论”部分，用表格形式梳理实验，并得出结论。
组别 实验处理 实验结果 甲状腺结构 甲状腺激素分泌量
1
2
3
对照组
摘除大鼠的垂体后再注射垂体提取物
正常
萎缩
部分恢复大小
正常
显著降低
部分恢复
摘除大鼠的垂体
实验结论：垂体能分泌某种化学物质，促进甲状腺的生长发育和分泌甲状腺激素
合作探究
实验一
探究甲状腺激素分泌的调节过程
1
实验二
组别 实验处理 实验结果
（TSH水平）
1
2
3
4
对照
损毁动物下丘脑中分泌TRH的区域
正常
明显升高
向动物静脉注射下丘脑分泌的TRH
实验结论：下丘脑分泌的TRH能促进垂体分泌TSH；
甲状腺激素能抑制垂体分泌TSH。
明显降低
向动物垂体中注射微量甲状腺激素
明显降低
合作探究
同学们阅读教材P53“思考·讨论”部分，用表格形式梳理实验，并得出结论。
同学们阅读教材P53“思考·讨论”临床观察，以小组为单位，用表格形式梳理。
临床观察
组别 观察指标 （甲状腺激素水平） 观察指标
（TSH水平）
甲状腺机能亢进
甲状腺机能减退
升高
降低
升高
结论： 甲状腺激素能够抑制TSH的分泌
下降
加法实验
减法实验
合作探究
探究甲状腺激素分泌的调节过程
1
1.在甲状腺激素的分泌中，下丘脑、垂体和甲状腺之间有何关系？
下丘脑分泌的TRH，可以促进垂体分泌TSH。垂体分泌的TSH可影响有甲状腺的正常生长和分泌甲状腺激素。
甲状腺分泌的甲状腺激素增加到一定浓度时，又会抑制下丘脑和垂体的分泌。
讨论
下丘脑
TRH
垂体
TSH
甲状腺
甲状腺激素
分泌
促进
分泌
促进
分泌
抑制
抑制
2.在正常情况下，血液中的甲状腺激素的水平总维持在一定范围内，这是如何实现的呢？
讨论
这是通过分级调节和反馈调节实现的。
当血液中甲状腺激素水平升高时，会反馈抑制TSH和TRH的分泌，降低甲状腺激素的水平；使甲状腺激素浓度升高恢复到正常水平。
下丘脑
TRH
垂体
TSH
甲状腺
甲状腺激素
分泌
促进
分泌
促进
分泌
抑制
抑制
下丘脑
促甲状腺激素释放激素(TRH)
垂 体
促甲状腺激素(TSH)
甲状腺
甲状腺激素
促进
促进
-
-
甲状腺激素分泌的调节
反
馈
调
节
细胞代谢
分级调节
寒冷条件下的甲状腺激素分泌
寒冷等刺激
下丘脑
促甲状腺激素释放激素（TRH）
垂体
促甲状腺激素（TSH）
甲状腺
甲状腺激素
提高细胞代谢速率，抵御寒冷
（-）
（-）
反馈
研究表明，甲状腺激素分泌的调节，是通过下丘脑一垂体一甲状腺轴来进行的。当机体感受到寒冷等刺激时，相应的神经冲动传到下丘脑，下丘脑分泌TRH；TRH运输到并作用于垂体，促使垂体分泌TSH；TSH随血液循环到达甲状腺，促使甲状腺增加甲状腺溦素的合成和分泌。当血液中的甲状腺激素含量増加到一定程度时，又会抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，进而使甲状腺激素的分泌减少而不至于浓度过高。也就是说，在甲状腺激素分泌的过程中，既存在分级调节，也存在反馈调节。
下丘脑-垂体-靶腺体轴
20世纪50年代，英国的哈里斯提出了下丘脑调节垂体的神经体液学说：下丘脑产生一类“促激素释放激素”通过血液作用于垂体。
20年后，相继从动物下丘脑中分离鉴定各种促激素释放激素。
下丘脑
垂体
下 丘 脑
垂 体
甲状腺
肾上腺皮质
性腺
促甲状腺激素释放激素
促甲状腺激素
促肾上腺皮质激素释放激素
促性腺激素
释放激素
促肾上腺皮质激素
促性腺激素
靶 腺 体
甲状腺激素
性激素
醛固酮、皮质醇等
分级调节的意义：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，维持机体的稳态。
下丘脑-垂体-靶腺体轴
下丘脑
促甲状腺激素释放激素(TRH)
垂 体
促甲状腺激素(TSH)
甲状腺
甲状腺激素
促进
促进
-
-
实例分析：地方性甲状腺肿的原因
2
缺碘
不足
抑制减弱
抑制减弱
增多
增多
如何预防和治疗？
对于缺碘地区，要选择含碘食盐，对于患病较重的需要手术治疗。
实例分析：地方性甲状腺肿的原因
2
缺碘 → 甲状腺激素减少 → 对下丘脑和垂体抑制的负反馈作用下降 → TRH和TSH上升→TSH持续刺激甲状腺→甲状腺增生而肿大
你能否以一种激素为例（如胰岛素或甲状腺激素），说明该激素的产生、运输、作用于靶器官和配细胞的过程？
胰岛素的产生、运输、作用等过程如下：当血糖浓度升高到一定程度时，胰岛B细胞合成和分泌胰岛素的速度加快。胰岛素被分泌后，经循环系统，可分布于全身。胰岛素与组织细胞表面的受体特异性结合，促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖。具体表现为：促进血糖进入组织细胞进行氧化分解；促进血糖进入肝细胞、肌肉细胞合成糖原；促进血糖进入脂肪组织细胞并转变为三酰甘油。
甲状腺激素的产生、运输、作用等过程如下：某些刺激会通过“下丘脑一垂体一甲状腺轴”，引起甲状腺激素分泌量增加。甲状腺激素经由循环系统分布于全身，几乎作用于全身所有的细胞，与细胞中的特异性受体结合，提高细胞代谢的速率。
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<
目标一
激素调节的特点
问题1
问题2
激素能定向运输吗？
临床上为什么通过抽取血样检测内分泌系统中激素的水平？
不能；内分泌细胞产生的激素会弥散到体液中，随血液流到全身，因此激素不能定向运输。
内分泌腺没有导管，内分泌细胞产生的激素弥散到体液中，随血液流到全身，传递各种信息。因此，临床上常通过抽取血样来检测内分泌系统中激素的水平。
探究激素调节的特点
3
问题3
激素运输到全身各处，是不是对所有细胞都能起作用？
问题4
激素只能作用于靶器官、靶细胞的直接原因和根本原因是什么？
不一定；激素只能作用于靶器官或靶细胞
靶细胞膜上或膜内有与相应激素特异性结合的受体(直接原因)；
与相应激素结合的受体基因，只在靶细胞内特异性表达(根本原因)。
探究激素调节的特点
3
通过体液进行运输
激素调节的特点
内分泌腺
血管
导管
外分泌腺
内分泌腺没有导管。内分泌腺内分泌细胞产生的激素弥散到体液中，
随血液流到全身，传递着各种信息。
问题：激素能定向运输吗？
不能；随血液流到全身，因此激素不是定向运输。
临床上通过抽取血样来检测内分泌系统中激素的水平。
作用于靶器官、靶细胞
激素调节的特点
分泌细胞
激素分子
靶细胞
甲状腺激素几乎对全身的细胞都起作用，而TSH只作用于甲状腺。能被特定激素作用的器官、细胞犹如“靶子”，就是该激素的靶器官、靶细胞。激素选择靶器官、靶细胞，是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的。
探究激素调节的特点
3
当肾上腺素与肝细胞膜上的肾上腺素的受体蛋白结合时，GTP与G蛋白结合，使腺苷酸环化酶结构发生变化，催化ATP水解为cAMP，cAMP激活蛋白激酶－A，进而激活磷酸酶，催化糖原水解为葡萄糖。
1.肾上腺素促进肝糖原的分解进而升高血糖,请观察下图该过程是如何实现的？
激素调节的特点
2.类固醇激素(如性激素、肾上腺皮质激素)很容易穿过细胞膜，其信号受体在细胞质或细胞核中，它发挥作用的机制是怎样的呢？
类固醇激素的作用机制
类固醇激素穿过细胞膜，和受体结合后，连接到DNA上，调控基因的转录，诱导相关蛋白质的合成(例如某些酶)。
探究激素调节的特点
3
3.请结合肾上腺素和类固醇激素的作用机理，总结激素调节的第3个特点
类固醇激素的作用机制
作为信使传递信息
探究激素调节的特点
3
激素调节的特点
作为信使传递信息
激素的作用方式，犹如信使将信息从内分泌细胞传递给靶细胞，引起靶细胞发生一系列的代谢变化。激素一经靶细胞接受并起作用后就失活了，因此，体内需要源源不断地产生激素，以维持激素含量的动态平衡。
请同学们观察甲状腺激素检测报告单及一分子肾上腺素与一分子受体结合引起的效应图，你能总结出激素调节的第4个特点吗？
nmol/L
nmol/L
mIU/L
pmol/L
pmol/L
微量和高效
探究激素调节的特点
3
激素调节的特点
微量和高效
在正常生理状态下，血液中激素浓度都很低，一般为10-12-10-9mol/L，虽然激素含量甚微，但其作用效果极其显著，因此激素是人和动物体内：微量、高效的生物活性物质。
一旦体内激素含量偏离了生理范围，就会严重影响机体机能。临床上常通过测定血液中激素含量来检测疾病。
激素调节的特点
通过体液进行运输
作用于靶器官、靶细胞
作为信使传递信息
微量和高效
01
04
03
02
激素调节特点
激素之间的关系
机体内，往往多种激素共同参与调节同一生理功能，各种激素彼此关联、相互影响。
协同作用：不同激素对同一生理效应起增强效应的作用。
协同作用
生长激素
甲状腺激素
胰高血糖素
调节生长发育
增加产热
升高血糖
肾上腺素
在同一调节过程中效果相抗衡：不同激素对同一生理效应发挥相反的作用。
拮抗作用
胰高血糖素
胰岛素
升高血糖
降低血糖
激素之间的关系
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。
在长骨骨骺闭合前外用生长激素，才可以促进长高。
梅西在13岁被确诊为侏儒症，梅西家里无法支付医疗费，当时只有1.4米的梅西因为球技精湛，被教练相中，加盟了巴萨俱乐部，俱乐部支付费用，为梅西注射生长激素，让他长到了1.69米。是不是所有人都可以和梅西一样通过注射生长激素来长高呢？
——生长激素与增高
激素的应用
——睾酮衍生物、比赛成绩与健康
有些运动员服用人工合成的睾酮衍生物来促进肌肉生长、增强肌肉力量，提高比赛成绩。
有研究显示，应用外源性睾酮衍生物6个月，可以导致精子生成量减少，甚至使一些运动员不育。
外源
雄性激素
增强
增强
减少
萎缩
减少
减少
激素的应用
激素微量高效，使用起来更要谨慎！！！
激素的应用
1.注射胰岛素治疗糖尿病。
2.与注射促性腺激素类药物，提高鱼的受孕率。
3.应用保幼激素，使蚕推迟作茧时间，增加吐丝量。
4.口服避孕药能抑制排卵。
5.运动员服用兴奋剂，促进肌肉的生长。
6.杀虫剂、工业废弃物、除草剂等能产生与性激素分子结构类似的物质，称为环境激素，对人的内分泌功能产生不良影响。
√
√
√
判断以下行为是否合理，合理的用√表示。
激素的应用
比较动物激素、酶、神经递质
项目 动物激素 酶 神经递质
化学本质
产生部位
作用
作用部位
作用后去向
共同点 蛋白质类或多肽类、氨基酸衍生物类、固醇类
蛋白质或RNA
主要是小分子化合物
内分泌腺(或细胞)
活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)
神经元
调节
催化
使突触后膜产生兴奋或抑制
靶细胞、靶器官
细胞内外
突触后膜
灭活
数量和性质不变
被分解或转移
与相应的分子结合后发挥作用
知识迁移
1.甲、乙两人都表现为甲状腺激素水平低下，为找出病变的部位，现通过给两人注射适量的促甲状腺激素释放激素，分别测定每个人注射前30 min和注射后30 min的促甲状腺激素的浓度，测定结果如下表。下列推测合理的是
项目 促甲状腺激素的浓度(mU/L) 注射前 注射后
健康人 9 30
甲 2 2
乙 2 29
A.甲病变的部位是下丘脑，乙病变的
部位是垂体
B.甲病变的部位是垂体，乙病变的部位
是甲状腺
C.甲病变的部位是垂体，乙病变的部位
是下丘脑
D.甲病变的部位是下丘脑，乙病变的部位是甲状腺
√
解析　甲状腺激素的分泌受下丘脑和垂体的调控，分析表格，甲注射促甲状腺激素释放激素后，促甲状腺激素的浓度不变，甲病变的部位是垂体；乙注射促甲状腺激素释放激素后，促甲状腺激素的浓度升高，乙病变的部位在下丘脑，故选C。
项目 促甲状腺激素的浓度(mU/L) 注射前 注射后
健康人 9 30
甲 2 2
乙 2 29
2.甲状腺激素在促进机体新陈代谢和生长发育过程中发挥重要作用。为了研究动物体内甲状腺激素的合成和调节机制，某研究小组进行了下列相关实验。
实验一：将一定量的放射性碘溶液经腹腔注射到家兔体内，一定时间后测定家兔甲状腺的放射性强度。
实验二：给甲、乙、丙三组家兔分别经静脉注射一定量的生理盐水、甲状腺激素溶液、促甲状腺激素溶液。一定时间后分别测定三组家兔血中甲状腺激素的含量，发现注射的甲状腺激素和促甲状腺激素都起到了相应的调节作用。
回答下列问题：
(1)实验一中，家兔甲状腺中检测到碘的放射性，出现这一现象的原因是___________
_________________。
甲状腺吸收
碘合成甲状腺激素
解析　实验一中将一定量的放射性碘溶液经腹腔注射到家兔体内，家兔甲状腺细胞会吸收并利用放射性碘合成甲状腺激素，因此甲状腺中可以检测到碘的放射性。
(2)根据实验二推测，丙组甲状腺激素的合成量_____(填“大于”或“小于”)甲组。乙组和丙组甲状腺激素的合成量_______(填“相同”或“不相同”)，原因是_________________________________________________________________________
___________________。
大于
不相同
乙组注射外源甲状腺激素，使甲状腺激素合成减少，丙组注射促甲状腺激素会促进甲状腺激素的合成
解析　根据上述分析，实验二中丙组注射促甲状腺激素溶液，会促进甲状腺的活动，丙组甲状腺激素的合成量大于甲组。乙组注射外源甲状腺激素，使家兔体内甲状腺激素水平升高，会使甲状腺激素合成减少，而丙组注射促甲状腺激素会促进甲状腺激素的合成，因而乙组和丙组甲状腺激素的合成量不相同。
3.现有甲状腺激素、胰岛素、肾上腺素、生长激素、胰高血糖素等五种激素。a、b、c、d、e分别代表其中的一种。图中除d、e两种激素对于某生理效应相抗衡外，其余上下、左右相邻的激素之间在某些生理作用方面均为协同作用。下列说法不正确的是
A.a、c、e分别代表的激素为生长激素、肾上腺素、胰岛素
B.a、b两激素在生长发育方面具有协同作用，a侧重促进生
长，b侧重促进发育
C.d激素最主要的作用部位是肝脏
D.切除下丘脑与垂体的联系后，受影响最小的是激素a、b
√
解析　以胰岛素和胰高血糖素在血糖平衡调节中相抗衡作为突破口，可以分别确定a为生长激素、b为甲状腺激素、c为肾上腺素、d为胰高血糖素、e为胰岛素，A正确；
a(生长激素)侧重促进生长，b(甲状腺激素)侧重促进发育，两者在生长发育方面具有协同作用，B正确；
胰高血糖素最主要的作用部位是肝脏，促进肝糖原分解为葡萄糖，升高血糖浓度，C正确；
切除下丘脑与垂体的联系后，垂体受到影响，甲状腺分泌b(甲状腺激素)受到较大影响，D错误。
4.下列关于激素、酶和神经递质的叙述，正确的是
A.激素、酶和神经递质都是有机物
B.激素弥散在全身的体液中，激素和酶发挥作用后，即失活
C.激素和神经递质都是信息分子，都可以与特定分子结合后起到传递信息的作用
D.能产生酶的细胞一定能产生激素，能产生激素的细胞也一定能产生酶
√
解析　神经递质大多是有机物，也有无机物，如一氧化氮，A错误；
酶发挥作用后，不失活，B错误；
能产生激素的细胞一定能产生酶，能产生酶的细胞不一定能产生激素，D错误。
课堂小结
甲状腺激素分泌的分级调节
作为信使传递信息
微量和高效
通过体液进行运输
实例
特点
激素调节的过程
作用于靶器官、靶细胞
激素调节的过程
实例
特点
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
微量、高效
血糖平衡调节
甲状腺激素分泌的分级调节
血糖的来源及去向
主要激素
胰岛素
胰高血糖素
调节过程
存在反馈调节
异常
甲状腺激素的作用：提高细胞代谢速率
调节过程
相关激素：促甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素、甲状腺激素
分级调节
作用：放大激素的调节效应，形成多级反馈调节，有利于精细调控

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