2021-2022学年高二上学期生物人教版选择性必修13-2激素调节的过程课件（51张ppt）

(共51张PPT)
第2节 激素调节的过程
第3章 体液调节
【学习目标】
1.运用建构模型的方法，构建血糖平衡及其调节过程和甲状腺激素
分泌的分级调节模型，培养建模与模型分析的能力。(科学思维)
2.深入理解和运用反馈调节和分级调节是生命系统中普遍的调节机制,
学以致用，培养解决实际问题的能力。(生命观念、社会责任)
3.学会在实验设计中熟练运用“加法”或“减法原理”（科学探究）
4.探讨动物激素调节的特点(科学探究、社会责任)
一、
血糖平衡的反馈调节
二、
激素分泌的分级调节
三、
激素调节的特点
本节聚焦
问题探讨：
马拉松比赛
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。血糖可以补充肌肉因运动而消耗的糖类。正常人的血糖含量为3.9--6.1 mmol/L,全身的血量大约为5L。
计算：如果仅靠血液中的葡萄糖，运动员能跑多长时间
①血液中的葡萄糖量：
②能跑时间：
答：正常人血糖为3.51-5.49 g，能让运动员跑1min左右
讨论:长跑过程中大量消耗葡萄糖，会导致血糖含量下降吗？为什么？
马拉松比赛过程中的能量供应
可能略有下降，但不会持续下降，应该在正常范围内波动；
血糖的平衡是怎样维持的？
肝糖原
脂肪酸等非糖物质
分解
转化
血糖
（3.9~6.1 mmol/L）
一、血糖平衡的调节
来源
食物中的糖类
消化吸收
肝糖原
分解
脂肪酸等非糖物质
转化
去向
CO2+H2O+能量
氧化分解
肝糖原、肌糖原
合成
甘油三酯、某些氨基酸
转化
肾小管、集合管重吸收作用
肾小球滤过作用
一般高于8.9~ 10 mmol/L时
尿糖
原尿
血糖
3.9~6.1mmol/L
(0.8-1.2g/L)
相关激素
阅读教材P51,思考以下几个问题
(1)完整阐述胰岛素和胰高血糖素的功能。
(2)举例说明还有哪些激素参与血糖调节？
胰高血糖素
（＋）
胰岛素
（＋）
（-）
教材P51相关信息
组织细胞
肝脏细胞
肌肉细胞
脂肪组织细胞、肝细胞
注：胰高血糖素主要作用于肝，胰岛素作用于全身组织细胞
糖皮质激素、肾上腺素、甲状腺激素等通过调节有机物的代谢或影响胰岛素的分泌和作用，直接或间接地提高血糖浓度。
血 糖 高
胰岛B细胞
胰岛素分泌量增加
①促进血糖进入组织细胞进行氧化分解
②促进血糖进入肝、肌肉并合成糖原
③促进血糖进入脂肪组织细胞转变为甘油三酯
④抑制肝糖原的分解
⑤抑制非糖物质转变为葡萄糖
下丘脑
血 糖 低
胰岛A细胞
胰高血糖素分泌增加
①促进肝糖原分解成葡萄糖释放入血
②促进非糖物质转变成糖
肾上腺等
肾上腺素
（效果较差）
促进肝糖原分解
副交感
下丘脑
交感
交感
（-）反馈调节
（-）反馈调节
血糖平衡调节模型
（-）抑制
（+）促进
协同作用；
甲状腺
激素之间的作用关系：
作用相抗衡（*老教材称为“拮抗”）
胰岛素的主要作用是促进组织细胞加速 葡萄糖，抑制 的分解和 转化为糖。
摄取、利用和储存
肝糖原
非糖物质
深度学习：胰岛素降血糖的机理
胰高血糖素的主要作用是促进 的分解和 转化为糖。
肝糖原
非糖物质
深度学习：胰高血糖素升血糖的机理
因为肌肉细胞不存在催化6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖的酶，因此，肌糖原不能直接水解为葡萄糖来提供血糖。
深度学习：葡萄糖促进胰岛B细胞分泌胰岛素的机理
由此可见胰岛B细胞膜上没有葡萄糖的受体
分泌
胰岛B细胞
胰岛素
血糖浓度↑
促进
交感神经兴奋
抑制
副交感神经兴奋
促进
促进
胰高血糖素
血糖浓度↓
抑制
甲状腺激素、肾上腺素、皮质醇等
[胰岛B细胞分泌胰岛素受到以下因素的调节]
①血糖浓度变化 ②下丘脑神经支配(分泌递质) ③胰高血糖素
分泌
胰岛A细胞
胰高血糖素
血糖浓度↑
抑制
交感神经兴奋
促进
副交感神经兴奋
抑制
抑制
胰岛素
血糖浓度↓
促进
[胰岛A细胞分泌胰高血糖素受到以下因素的调节]
①血糖浓度变化 ②下丘脑神经支配(分泌递质) ③胰岛素
人体饭后三曲线变化解读
饭后血糖、胰高血糖素、胰岛素三者之间的相对变化关系如图所示:
(1)血糖浓度较高时,可降低血糖浓度的胰岛素含量增加,可升高血糖浓度的胰高血糖素含量相对减少。
(2)当血糖浓度较低时,胰高血糖素含量增加。
(3)胰岛素和胰高血糖素相互协调、共同维持血糖平衡。
[与社会的联系—糖尿病]
I型糖尿病:
胰岛功能受损，分泌胰岛素减少所致。
胰岛B
细胞受损
胰岛素
减少
血糖浓度升高
超出肾脏重吸收的能力
血糖随尿排出
可用胰岛素注射治疗
II型糖尿病:
与遗传、环境、生活方式密切相关，比较常见，确切的发病机理目前不明确。一般认为机体组织细胞对胰岛素敏感性降低
(可能与细胞膜上胰岛素受体受损有关)
不可用胰岛素注射治疗
阅读资料P52，概括两种糖尿病的病因:
糖尿病症状:(多饮、多尿、多食、体重减少)
病因：
血糖浓度高，但由于葡萄糖进入组织细胞和在细胞内氧化利用发生障碍，故组织细胞内能量供应不足
饥饿而多食
血糖
增多
尿糖
带走
大量水分
多饮、多尿、多食
糖氧化供能发生障碍
脂肪和蛋白质
分解加强
消瘦，体重减轻
胰岛B细胞受损，导致胰岛素分泌不足
【反馈调节】
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。
系统
输入信号
输出信号
反馈
1.负反馈:
抑制原来生命活动，使达到平衡。
2.正反馈:
分娩、排尿排便、血液凝固、河流的重度污染等
如: 排尿反射
传入神经
脊髓
传出神经
膀胱壁
逼尿肌
大脑皮层
尿液
体外
排出
尿道上的感受器
刺激
膀胱壁的
感受器
刺激
尿液
传入神经
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？
【甲状腺激素分泌的调节过程】
寒冷刺激冷觉感受器
(TRH)
(TSH)
甲状腺激素
抑制
抑制
细胞代谢增强，产热量增加，抵御寒冷
促进
反馈调节
过多时
甲 状 腺
下 丘 脑
垂 体
分级调节
神经系统
分级调节:
下丘脑、垂体和靶腺体之间存在的这种分层调控
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，利于精细调控，从而维持机体的稳态。
相关激素的靶细胞？
TRH？
垂体
TSH？
甲状腺
甲状腺激素？
全身细胞
[实例分析]
在我国的一些山区，有时能够看到患有地方性甲状腺肿（俗称大脖子病）的人。患者脖子肿大，呼吸困难，劳动时心跳快，气短等。请解释原因？
【讨论】缺碘造成甲状腺肿大的原因:
下丘脑
促甲状腺激素释放激素
+
缺碘
垂 体
促甲状腺激素
甲状腺
+
甲状腺激素
-
+
过度增生
+
汉水丑生侯伟作品
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
参与“应急”和“应激”反应——肾上腺素
肾上腺髓质
下丘脑
肾上腺素
化学本质：酪氨酸衍生物
靶组织：全部组织
作用：使心跳加快、呼吸加快、血流加速、血糖升高、瞳孔放大，提高人体应急能力。
相关病症：高血压、心慌等
释放
参与“应急”和“应激”反应——肾上腺素
植物性神经
注意：肾上腺素不仅是激素，也是一种神经递质。某些神经细胞也可以分泌肾上腺素。
化学本质：类固醇
靶组织：几乎全部组织
作用：血糖升高，血压升高，促进蛋白质代谢，转移脂肪，增加胃酸的产生，具有免疫抑制作用等。
相关病症：水牛背、皮肤出现紫纹等
参与“应急”和“应激”反应——糖皮质激素
腺垂体
分泌
促肾上腺皮质激素
作用（+）
肾上腺皮质
分泌
糖皮质激素等
下丘脑
（+）
促肾上腺皮质激素释放激素
水牛背
皮肤出现紫纹
参与“应急”和“应激”反应——糖皮质激素
总结：分级调节的模型
下丘脑
促肾上腺皮质激素释放激素
促甲状腺激素释放激素
促性腺激素释放激素
垂
体
促甲状腺激素
促性腺激素
促肾上腺皮质激素
甲状腺
睾丸
肾上腺（皮质）
卵巢
甲状腺激素
雄激素
雌激素
肾上腺皮质激素
生长激素
抗利尿激素
分泌
释放
无分级调节
无分级调节
【思考·讨论】分析甲状腺激素分泌的调节《教材》P53
组别 实验处理 实验结果 甲状腺结构 甲状腺激素分泌量
1 常态对照 正常 正常
2 摘除大鼠的垂体
3 摘除大鼠的垂体后 再注射垂体提取物
【实验一】
实验结论？
萎缩
显著减少
部分恢复大小
部分恢复
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。
【实验二】
组别 实验处理 实验结果
（血液中TSH水平）
1 常态对照 正常
2 向动物静脉注射下丘脑分泌的TRH
3 损毁动物下丘脑中分泌TRH的区域
4 向动物的垂体中注射微量甲状腺激素
明显升高
明显降低
明显降低
注：TRH—促甲状腺激素释放激素
TSH—促甲状腺激素
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。
甲状腺机能亢进时，血液中甲状腺激素水平升高，TSH水平降低；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。
【临床现象】
实验结论？
甲状腺激素能抑制垂体分泌TSH。
三、激素调节的特点
自学书P54-55,结合资料，分别说出下列实例对应的激素调节特点：
1.美国学者E.C.Kendall从3T新鲜的动物甲状腺中才提取出0.23g的甲状腺激素，1mg甲状腺激素可使人体产热增加4200kJ：______________
2.研究发现，甲状腺激素几乎对全身细胞都起作用，而促甲状腺激素只作用于甲状腺：______________________
3.临床上可通过抽取血样来检测甲状腺激素含量，进而诊断甲状腺是否有相关疾病：___________________
4.激素将信息从内分泌细胞传递给靶细胞，靶细胞发生一系列的代谢变化：_________________
微量、高效
作用于靶器官、靶细胞
通过体液进行运输
作为信使传递信息
激素既不组成细胞结构，又不提供能量，也不起催化作用，而是调节生命活动的信息分子。
三、激素调节的特点：
各种激素的化学结构不同，生理作用各异，但它们的作用方式却有着一些共同的特性。
特点1.通过体液进行运输
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，因此不是定向运输。
应用？
临床通过抽取血样来检测体内的激素水平。
三、激素调节的特点：
激素选择性的作用于靶器官、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。
特点2.作用于靶器官、靶细胞
【问题】每种激素是否能对所有细胞起调节作用？为什么？
不一定
靶细胞
分泌细胞
激素分子
特异性受体
几乎全身细胞
甲状腺
下丘脑
垂体
TRH
TSH
TH
靶器官
靶器官
靶细胞
直接原因？
只有靶细胞上含该激素的特异性受体
根本原因？
基因选择性表达
讨论1：下丘脑和垂体上是否有甲状腺激素的受体呢？
讨论2：甲状腺癌患者切除甲状腺后，其下丘脑分泌的TRH还有作用吗？
三、激素调节的特点：
特点3.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。
类固醇激素的作用机制
问1：激素能持续作用吗？
不能，起作用后就失活了。
为了维持激素含量的动态平衡，体内需要源源不断地产生激素。
问2：激素受体在靶细胞上的分布？
肾上腺素和蛋白质或多肽类激素是大分子，其受体位于靶细胞的细胞膜上
甲状腺激素和固醇类激素（性激素）的受体位于细胞质或细胞核中，二者结合后，连接到DNA上，调控基因的转录。
三、激素调节的特点：
特点4.微量和高效
肾上腺素对肝细胞的作用
激活的蛋
白激酶A
激活的糖原
磷酸化酶
肝糖原
葡萄糖
肾上腺素和蛋白质类激素不容易穿过细胞膜，其受体在靶细胞的细胞膜上，受体负责把胞外信号转化为胞内信号，胞内信号再通过转导和放大，最终激活了某种酶，从而改变细胞的代谢情况。
1分子受体
102分子活化G蛋白
104分子cAMP
106分子活化糖原磷酸化酶
105分子活化蛋白激酶A
108分子葡萄糖
三、激素调节的特点：
nmol/L
nmol/L
mIU/L
pmol/L
pmol/L
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。
虽然含量甚微，但作用效果极其显著。是体内微量、高效的生物活性物质。
特点4.微量和高效
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。
项目 动物激素 酶 递质
不 同 点 来源
化学本质
作用部位
发挥作用 后的去向
相同点 内分泌腺或
内分泌细胞
几乎所有的活细胞
神经元轴突末梢的突触小体
蛋白质类、氨基酸衍生物类、固醇等
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
与特定的靶器官、靶细胞细胞膜上或细胞内的受体结合
与底物结合，细胞内外或体外都可起作用
作用后迅速失活
反应前后，性质不变，保持活性
作用后被降解或回收进细胞
1.都有生物活性；2.均与特定分子结合后起作用；
3.都不提供能量；4.都不组成细胞结构
突触后膜上的受体
多种多样，大多为小分子
动物激素与酶、神经递质的比较
谢谢
让课堂绽放魅力 让教育更加美好
科学技术社会——评价应用激素类药物的利与弊
注射胰岛素治疗糖尿病
用糖皮质激素治疗过敏性鼻炎、哮喘或消除发热症状
注射促性腺激素类药物，促使卵和精子的成熟，进行人工授精
用保幼激素让蚕推迟作茧，吐出更多的丝
一些工业废弃物、杀虫剂、除草剂等，在分解过程中能产生性激素分子结构类似的产物，称为环境良影响激素或内分泌干扰物，可能对人和动物的内分泌功能产生不良影响
用睾酮类似物来促进肌肉的生长，增强肌肉的
的力量，以提高比赛成绩
用生长激素治疗侏儒症
用毓婷（有效成分为孕酮）避孕
用昆虫性外激素（或类似物）诱杀雄性昆虫以控制虫害
使用雌激素治疗更年期综合征
——生长激素治疗侏儒症
在长骨骨骺闭合前外用生长激素，才可以促进长高。
激素的应用
下丘脑
垂 体
性腺
性激素
——睾酮衍生物、比赛成绩与健康
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
促性腺激素释放激素
促性腺激素
激素的应用
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。
鲢鱼
鳙鱼
青鱼
草鱼
在养殖四大家鱼时，人们给雌、雄亲鱼注射促性腺激素类药物，就能促使亲鱼的卵和精子成熟，从而进行人工授精和育苗。
激素的应用
某些人给猪喂饲激素类药物，以提高猪的瘦肉率。
激素的应用
用于注射胰岛素的泵
激素的应用
——胰岛素与糖尿病
——口服避孕药
美国生物学家平卡斯和美籍华人生物学家张明觉发明了可抑制妇女排卵的口服避孕药，人工合成的孕激素类药物，可用于计划生育和控制人口。
激素的应用
激素的应用
【现学现用】
实验室内有一群基因突变的老鼠,这些老鼠只要按时喂食并且不让它们运动,它们就能维持正常,当它们进食后,它们的血糖浓度会轻微上升,然后下降至一个恒定水平;然而只要让老鼠运动或禁食一餐,它们的血糖浓度就会迅速下降,进而昏迷.这些突变老鼠出现上述状况的原因最可能是( )
A.胰岛B细胞受损
B.胰岛A细胞中胰高血糖素基因缺失
C.无法将血糖合成肝糖原
D.体内细胞缺乏胰高血糖素的受体
【现学现用】
GLUT-4是细胞膜上转运葡萄糖的载体。胰岛素浓度升高时，GLUT-4从细胞内的囊泡转移到细胞膜上；胰岛素浓度降低时，GLUT-4通过细胞膜内陷重新回到囊泡。下图为胰岛素作用机理模式图。下列说法正确的是（ ）
A.胰岛素可以通过调控细胞膜上GLUT-4的数量来调节血糖的浓度
B.胰岛素作为信息分子，可直接参与细胞内的代谢过程
C.GLUT-4从囊泡转移到细胞膜上的过程，体现了生物膜的选择透过性
D.GLUT-4合成障碍的糖尿病患者，可通过注射胰岛素进行治疗
【现学现用】
(1)正常人的血糖浓度一般维持在 ____________ 范围。
(2)图中的a是___________，b是_______，分别由胰腺中的___________、__________合成和分泌的。
(3)在血糖的调节过程中，图中的a、b作用结果又会反过来调节a、b的分泌，这属于_______调节，a和b在血糖平衡的调节中________。
3.9～6.1 mmol/L
胰高血糖素
胰岛素
胰岛A细胞
胰岛B细胞
反馈
相抗衡
胰岛素不能与靶细胞上的特异性受体结合
糖尿病是由于血糖调节障碍造成内环境稳态失调而引起的疾病。右图为血糖调节示意图，图中的①、②代表生理过程，a、b代表相应的激素。请据图回答下列问题：
【现学现用】
(4)经体检，某糖尿病患者体内胰岛素含量正常。试推测该糖尿病患者血糖浓度较高的可能原因是_____________________________________。
旁栏思考题1
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，并将兴奋下传到脊随前角运动神经元，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。
旁栏思考题2
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、作用于靶器官和靶细胞的过程？
【答案】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。
练习与应用
一、概念检测
1. 以下关于胰岛素、甲状腺激素作用特点的叙述，错误的是 （ ）
A.需借助体液运输
B.发挥作用后立即失活
C.在代谢时发挥催化作用
D.作用于特定的细胞、器官
2. 机体内各种激素彼此关联，相互影响，共同参与调节同一生理功能。下列对激素间相互关系的描述，正确的是 （ ）
A.胰岛素与胰高血糖素都对血糖的稳定起作用，二者为协同关系
B.胰岛素可降低血糖，肾上腺素可使血糖升高，二者作用相抗衡
C.雌激素和雄激素都抑制垂体分泌促性腺激素，二者为协同关系
D.生长激素可促进生长，甲状腺激素可促进发育，二者作用相抗衡
C
B
3. 下图曲线表示某人从早餐开始到12时血糖浓度的变化情况，请识图并结合自己的生活实际，分析曲线变化的具体原因（说明血糖的来源或去向，以及相关激素的作用）。
【答案】早餐后，随着食物中的淀粉等糖类物质消化吸收进入血液，血糖浓度升高。血糖浓度升高到一定程度时，刺激胰岛B细胞增强对胰岛素的分泌，胰岛素水平上升，促进血糖的利用和转变成糖原等物质，使血糖浓度下降。随着血糖浓度降低，胰岛A细胞的活动增强，胰高血糖素的分泌增加，促进肝糖原分解和其他物质转变成葡萄糖进入血液，使血糖浓度恢复到正常水平。
二、拓展应用
1. 甲状腺癌患者切除甲状腺后，其下丘脑分泌的TRH还有作用吗？其垂体分泌的TSH呢？为什么这样的患者要终生服用甲状腺激素类药物？
【答案】还有作用，因为TRH的靶器官是垂体，而不是甲状腺；因失去了甲状腺激素对垂体分泌TSH的抑制作用，TSH水平会升高；甲状腺激素对机体代谢和生长发育等具有重要的调节作用，故切除甲状腺后需要终生服用甲状腺激素类药物。
2. 假设你是一位工程师，要为胰岛素分泌不足的糖尿病患者设计一个随身携带的“人工胰岛” （已有这类产品），请写出你的设计思想，指出需要解决的主要问题。
【提示】此题为开放性试题，由学生自主解答。