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第二章 动物和人体生命活动的调节 第二节 通过激素的调节
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一、激素调节的发现 案例:促胰液素的发现 学术背景:
在20世纪之前,学术界普遍认为,人和动物体的一切生理活动都是由神经系统调节的。 比如,对“胰液的分泌是如何调节的”这一问题,19世纪的学术界普遍认为,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。
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沃泰默的实验 : 沃泰默的解释: 稀盐酸 狗的上段小肠肠腔 胰腺分泌胰液 稀盐酸 狗的血液中 胰腺不分泌胰液 稀盐酸 狗的上段小肠肠腔
注入 结果 稀盐酸 狗的上段小肠肠腔 胰腺分泌胰液 注入 结果 稀盐酸 狗的血液中 胰腺不分泌胰液 注入 结果 稀盐酸 狗的上段小肠肠腔 胰腺分泌胰液 切除通向该段小肠的神经,只留下血管 沃泰默的解释: 这是由于小肠上微小的神经难以剔除干净的缘故,所以是一个十分顽固的神经反射。
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斯他林和贝利斯的假设: 这种实验现象不是神经调节的结果,而是化学调节的结果:在盐酸的作用下,小肠黏膜产生了一种化学物质,这种物质进入血液后,随着血流到达胰腺,引起胰液的分泌。 如果要证明斯他林和贝利斯的观点, 应该如何设计实验?
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斯他林和贝利斯的实验 : 实验过程: 小肠黏膜+稀盐酸+砂子 制成提取液 狗静脉 实验结果:促进胰腺分泌胰液。
磨碎 注射 制成提取液 狗静脉 实验结果:促进胰腺分泌胰液。 实验结论:胰液的分泌是化学调节的结果, 他们把这种化学物质称作促胰液素。
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思考与讨论 1.斯他林和贝利斯获得的科学发现包括哪些内容? 发现了促胰液素; 发现了激素调节 。
2.哪些因素使斯他林和贝利斯抓住了成功的机会? 激素的发现过程带给你什么启示?
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二、激素调节的概念 人和动物体的生命活动,除了受神经系统的调节外,还存在着另一种调节方式——由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质进行调节的方式,这就是激素调节(hormoral regulation)。 概 念
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人体的内分泌腺 下丘脑: 垂体:生长激素、 促甲状腺激素 甲状腺: 肾上腺:肾上腺素、肾上腺皮质激素 胰岛: 卵巢:雌性激素 睾丸:雄性激素
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三、激素调节的实例 实例一:血糖平衡的调节 问题探究1:
饭后,大量的葡萄糖被吸收到了体内,但是正常人的血糖含量只有短暂的升高,很快就恢复正常,这是为什么?
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血糖 0.8~1.2g/L CO2+H2O+能量 氧化分解 肝糖原、肌糖原 合成 脂肪、某些氨基酸等 转变 人体中血糖的去向 (正常情况下)
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问题探究2: 思考与讨论 (1)根据材料计算,如果仅靠血液中的葡萄糖,运动员能跑多长时间?
马拉松长跑是赛程超过40km、历时2h以上的极限运动,运动员每小时至少要消耗300g糖类。血糖(血液中的葡萄糖)可以补充肌肉因运动而消耗的糖类。正常人全身的血量大约为5L。 思考与讨论 (1)根据材料计算,如果仅靠血液中的葡萄糖,运动员能跑多长时间?
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思考与讨论 (2)长跑时消耗了大量的葡萄糖,你认为血糖的浓度会大幅下降吗?
(3)研究表明,在长跑过程中,尽管血糖在不断被消耗,但它的含量基本维持在0.9 g/L左右。血糖可以通过哪些途径得到补充?
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总 结 人体中血糖的来源和去向 (正常情况下) 血糖 0.8~1.2g/L CO2+H2O+能量 氧化分解 肝糖原、肌糖原 合成
脂肪、某些氨基酸等 转化 食物中的糖类 消化、吸收 肝糖元 分解 脂肪等非糖物质 转化 人体中血糖的来源和去向 (正常情况下)
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机体是如何调节血糖平衡的呢?
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血糖平衡的调节
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血糖平衡的调节 胰岛素 B细胞 A细胞 胰高血糖素 分泌 作用 促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖,从而使血糖水平降低。
胰岛素还能够抑制肝糖元的分解和非糖物质转化为葡萄糖, 促进糖原分解,并促进一些非糖物质转化为葡萄糖,从而使血糖水平升高。 分泌 作用 A细胞 胰高血糖素 拮抗作用
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血糖升高 + - 胰岛B细胞 胰岛A细胞 - + 胰岛素分泌 胰高血糖素分泌 + 组织加速摄取、利用和储存葡萄糖 血糖降低
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+ + + + + + + 血糖升高 血糖降低 胰岛B细胞 胰岛A细胞 下丘脑一区域 促进糖原分解,促进非糖物质转化为葡萄糖 胰高血糖素分泌
胰岛素分泌 胰岛A细胞 + 下丘脑另一区域 + 组织加速摄取、利用和储存葡萄糖 血糖降低
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血糖平衡调节
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反馈调节 在血糖调节的过程中,胰岛素的作用结果反过来影响胰岛素的分泌,胰高血糖素也如此。
像这样,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,这种调节方式叫做反馈调节。 负反馈:使原来的信息减弱或抑制 正反馈:使原来的信息加强 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。
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分析应用 1、当身体不能产生足够的胰岛素时,将会发生什么情况?当身体产生的胰岛素过多时,又会怎么样呢?
2、糖尿病在现代社会中的发病率越来越高。想一想,这与人们的饮食状况和生活方式的变化有没有关系?为什么?怎样防治糖尿病?
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课外探究 现在市场上有一种为糖尿病病人设计的人工胰岛,可以随身携带,用以调节患者体内的血糖浓度。
假设你是一位工程师,你觉得这种人工胰岛在设计的时候要解决哪些主要问题?请写出你的设计思路。
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三、激素调节的实例 实例二:甲状腺激素分泌的分级调节 问题情境:
当你站在寒风中瑟瑟发抖时,你的机体为了抵御寒冷作了哪些反应?这些反应是通过怎样的调节机制实现的?
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思考与讨论 (1)寒冷刺激会首先作用于什么系统? (2)接着在三个层次上会引起什么腺体分泌何种激素?
(3)甲状腺激素的分泌是否会一直持续下去?体内激素增多时身体如何进行调节?
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下 丘 脑 甲状腺激素分泌的 分级调节示意图 促甲状腺激素释放激素 垂 体 促甲状腺激素 反馈 甲 状 腺 甲状腺激素 细胞代谢
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四、激素调节的特点 1、微量和高效 2、通过体液运输 3、作用于靶器官、靶细胞:
内分泌腺没有导管,分泌的激素弥散到体液中,随血液流到全身,传递着各种信息。 3、作用于靶器官、靶细胞: 特定激素会作用于特定的器官和细胞。
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体液调节 除激素以外,CO2等化学物质也会通过血液的传送,到达特定的器官,对生命活动进行调节。
因此,一般把通过体液传送的方式对生命活动进行的调节,称为体液调节。 激素调节是体液调节的主要内容。
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神经调节和体液调节的比较 比较项目 神经调节 体液调节 作用途径 反射弧 体液运输 反应速度 迅速 较缓慢 作用范围 准确、比较局限 较广泛
作用时间 短暂 比较长
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神经调节与体液调节的协调 例一:人体的体温调节 例二:人体的水盐调节
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分析资料: 请完成阅读后,回答下列问题 1 体温调节的中枢在哪里? 下丘脑
1 体温调节的中枢在哪里? 2 体温保持平衡是产热和散热达到平衡。在极地工作的人们是如何调节体温的?在高温环境中呢? 3 体温调节中的神经调节是如何进行的? 体温调节中的体液调节是如何进行的? 你认为,神经--体液调节中谁起主导作用? 下丘脑 增加产热,减少散热。增加衣物等保暖。 增加散热。 神经系统
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体温调节中的神经调节 炎热环境 寒冷环境 温觉感受器 冷觉感受器 下丘脑体温调节中枢 有关神经兴奋 有关神经兴奋 皮肤血管舒张
刺 激 刺 激 温觉感受器 冷觉感受器 兴奋 兴奋 下丘脑体温调节中枢 有关神经兴奋 有关神经兴奋 皮肤血管收缩、 皮肤立毛肌收缩、 骨骼肌收缩、 肾上腺素分泌增加 皮肤血管舒张 皮肤立毛肌舒张 散热量增加 产热量增加
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体温调节中的激素调节 下丘脑(体温调节中枢) 寒冷环境 垂体 甲状腺 代谢活动增强 维持体温相对稳定 产热量增加 (+) 刺 激 TRH
刺 激 下丘脑(体温调节中枢) 寒冷环境 TRH (+) 垂体 TSH (+) 甲状腺 甲状腺素 (+) 代谢活动增强 维持体温相对稳定 产热量增加
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人体产热量会增加的是图 。 人体散热量会增加的是图 。 A A B B
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人体的体温及意义 体温相对恒定的意义:是维持机体内环境稳定,保证新陈代谢等生命活动正常进行的必要条件。 正常体温:
正常体温: 1.直肠:约为36.9~37.9℃。 2.口腔:约为36.7~37.2℃。 3.腋下:约为36.7~37.2℃。 T < 22℃→心跳停止; T > 43℃→酶变性而死亡; T = 27℃→低温麻醉。 体温相对恒定的意义:是维持机体内环境稳定,保证新陈代谢等生命活动正常进行的必要条件。
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人的体温调节能力是有限的 长时间处于寒冷环境,产生的热量不足以补偿散失的热量,引起体温降低. (冻疮:皮肤血管持久性收缩引起)
长时间处于高温环境,产热多而散热困难,引起体温升高. (中暑:体内热量不能及时散发) (发烧:下丘脑体温中枢的温度调定点升高)
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练一练: 1、对于高烧不退的病人,可以采用一些辅助治疗措施来降低体温,下列哪种措施是错误的( ) A.加盖棉被,增加排汗量
1、对于高烧不退的病人,可以采用一些辅助治疗措施来降低体温,下列哪种措施是错误的( ) A.加盖棉被,增加排汗量 B.在额头上敷用冷水浸泡过的毛巾 C.适当撤减衣被 D.用酒精棉球擦拭四肢等部位 A
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练一练: 2.将小白鼠和青蛙从25℃的室温下移至4℃的环境中,两者的耗氧量发生的变化是( ) A.均增加 B.青蛙增加,小白鼠减少 D
2.将小白鼠和青蛙从25℃的室温下移至4℃的环境中,两者的耗氧量发生的变化是( ) A.均增加 B.青蛙增加,小白鼠减少 C.均减少 D.青蛙减少,小白鼠增加 D
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水盐平衡的调节 (以抗利尿激素及相关神经调节为例)
人体内水的来源与去路: 摄入量 mL/d 排出量 mL/d 饮水 1300 食物 900 物质代谢 300 肾 1500 皮肤 500 肺 400 大肠 100 合计 2500 排出量中只有肾可以在一定程度上自动调节;摄入量中食物水和代谢水都是基本固定的,人对水平衡的调节主要通过饮水来实现。为了保持体内水的平衡必须及时足量饮水。
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饮水不足、失水 过多、食物过咸 细 胞 外 渗 透 压 下 降 大脑皮层 神经调节 体液调节 产生渴感 主动饮水
(—) 大脑皮层 神经调节 体液调节 产生渴感 主动饮水
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水(盐)平衡的调节 激素调节: 通过抗利尿激素影响尿量来调节细胞外液渗透压 神经调节: 通过产生渴感使人主动饮水,来调节细胞外液渗透压
总之,人体水盐平衡调节也是神经调节和多种激素相互协调的结果。
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水、盐平衡破坏的原因 摄入过少:喝水太少,饮食太 淡、偏食等 排出过多:出汗太多,严重呕 吐、腹泄、烧伤等 水和无机盐平衡的意义 水、盐平衡破坏的恶果 血容量减小,血压下降 渗透压改变,细胞变形 生理功能发生紊乱 废物不能及时排出导致中毒 水、盐平衡破坏的对策 平衡合理的饮食 及时足量饮水适当饮食盐水 注射生理盐水
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神经调节和体液调节的比较 神经调节 体液调节 区 别 地位 主 辅 结构基础/物质基础 反射弧 主要是激素 调节方式 反射 通过体液运送
反应速度 迅速、准确 比较缓慢 作用时间 短暂 较长 作用范围 比较局限 比较广泛 联 系 1.大多数内分泌腺受中枢神经系统的控制 2.内分泌腺分泌的激素可以影响神经系统的功能
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小结 通过分析上述两个例子,我们可以看出动物体的各项生命活动常常同时受神经和体液调节。正是由于这两种调节方式的协调,各器官、系统的活动才能协调一致,内环境的稳态才得以维持,细胞的各项生命活动才能正常进行,机体才能适应环境的不断变化。 神经调节和体液调节的区别与联系。
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