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通过激素的调节
第二章 动物和人体生命活动的调节
第二节
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。
一、激素调节的发现
沃泰默的实验 :
切除通向该段小肠的神经,只留下血管
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
狗的上段小肠肠腔
稀盐酸
胰腺分泌胰液
注入
注入
注入
结果
结果
结果
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。
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?
斯他林和贝利斯的实验 :
实验过程:
小肠黏膜+稀盐酸+砂子
磨碎
注射
实验结果:促进胰腺分泌胰液。
实验结论:胰液的分泌是促胰液素化学调节的结果。
制成提取液
狗静脉
思考与讨论
2.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 。
1.“机遇只偏爱那种有准备的头脑”哪些因素使斯他林和贝利斯抓住了成功的机会?
不迷信权威、创造性思维、严谨的实验设计等
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,这就是激素调节。
概 念
下丘脑
垂体
甲状腺
胸腺
肾上腺
胰腺
卵巢
睾丸
分泌促甲状腺激素释放激素等
分泌生长激素、促甲状腺激素等
分泌肾上腺素等
分泌雌性激素等
分泌雄性激素等
分泌甲状腺激素等
分泌胸腺激素等
其中的胰岛分泌胰岛素和胰高血糖素等
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?
三、激素调节的实例
实例一:血糖平衡的调节
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)
总 结
问题探讨:
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。
(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?
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?
(一)问题探讨
(1)如果仅靠血液中的葡萄糖,马拉松运动员只能跑1 min左右(0.8~1.2 min)。
(2)可能会导致血糖含量短暂的轻度下降,但仍能基本保持稳定,不会影响运动。因为在运动过程中,血糖会因补充肌肉消耗的糖类物质而含量下降,同时,血糖会随时从储能物质的分解、转化等得到补充。
思考与讨论
(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?
血糖可以通过三条途径得到补充:
食物中的糖类经过消化和吸收、
肝糖原分解为葡萄糖
一些非糖物质转化为葡萄糖。
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
人体中血糖的来源和去向
(正常情况下)
总 结
食物中的糖类
消化、吸收
肝糖原
分解
脂肪等非糖物质
转化
血糖平衡的调节
血糖平衡的调节
B细胞
分泌
胰岛素
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,
A细胞
胰高血糖素
作用
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
血糖降低
血糖升高
+
胰岛素分泌
胰岛B细胞
+
+
组织加速摄取、利用和储存葡萄糖
胰岛A细胞
-
胰高血糖素分泌
-
血糖降低
血糖升高
+
胰岛素分泌
胰岛B细胞
+
+
组织加速摄取、利用和储存葡萄糖
胰岛A细胞
胰高血糖素分泌
+
+
促进糖原分解,促进非糖物质转化为葡萄糖
下丘脑一区域
+
+
下丘脑另一区域
+
+
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。
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。
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?
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?
当身体不能产生足够的胰岛素时,体内血糖水平将会上升,多余的血糖将会从尿中排出,出现糖尿病。
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?
三、激素调节的实例
实例二:甲状腺激素分泌的分级调节
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?
(1)促进新陈代谢,使绝大多数组织耗氧量加大,并增加产热。因此,寒冷可刺激甲状腺激素的分泌,而甲状腺机能亢进者往往基础代谢率增高,喜凉怕热。
(2)促进生长发育,对长骨、脑和生殖器官的发育生长至关重要,尤其是婴儿期。此时缺乏甲状腺激素则会患呆小症。
(3)提高中枢神经系统的兴奋性。
甲状腺素分泌的分级调节
下 丘 脑
垂 体
甲 状 腺
促甲状腺激素释放激素
促甲状腺激素
甲状腺激素
细胞代谢
甲状腺激素分泌的
分级调节示意图
反馈
四、激素调节的特点
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。
2、通过体液运输
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。
1、微量和高效
激素既不组成细胞结构,又不提供能量,也不起催化作用,而是随体液到达靶细胞,使靶细胞原有的生理活动发生变化。激素是调节生命活动的信息分子。
本节小结:
一、激素调节的发现
二、激素调节的实例
血糖平衡的调节
甲状腺激素分泌的分级调节
三、激素调节的特点