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第3节 体液调节与神经调节的关系
第3章 体液调节
目 标 素 养
1.举例说明其他化学物质参与稳态的调节,如CO2对呼吸运动的调节。构建体液调节的概念,培养归纳与概括的能力。
2.归纳比较体液调节和神经调节的特点,形成结构与功能观。
3.举例说明神经调节与体液调节相互协调、共同维持机体的稳态,如体温调节和水盐平衡的调节等,形成稳态与平衡观。
4.能够运用相关知识指导自己和亲友健康生活,养成关注人体健康的习惯。
知 识 概 览
一、体液调节与神经调节的比较
1.体液调节
2.体液调节和神经调节的特点比较
微思考1分析体液调节比神经调节要缓慢的原因。
提示:两者的作用途径不同,体液调节中的化学物质通过体液进行运输,而神经调节在神经纤维上是以电信号形式传导的,故体液调节更缓慢。
微训练1下列关于神经调节与体液调节特点的叙述,错误的是( )
A.神经调节迅速、准确,作用时间短暂,作用范围比较局限
B.体液调节缓慢,作用范围广泛,作用时间长
C.神经调节和体液调节相辅相成,各具优势
D.所有动物都有神经调节和体液调节
答案:D
解析:一些低等动物只有体液调节,没有神经调节。
二、体液调节和神经调节的协调
1.体温的调节
(1)体温能保持相对恒定是人体 产热和散热 过程保持动态平衡的结果。
(2)产热和散热机制:
(3)调节过程:
①寒冷环境中的体温调节:
②炎热环境中的体温调节:
(4)调节过程分析:
①体温调节中枢: 下丘脑 。
②冷觉和热觉中枢在 大脑皮层 。
③调节机制: 神经—体液调节 。
(5)体温失衡。
2.水和无机盐平衡的调节
(1)水的来源和排出:
(2)渗透压的调节:
①Na+的来源和去路:Na+的主要来源是 食盐 ,几乎全部由
小肠 吸收,主要经 肾 随尿排出,排出量 几乎等于 摄入量。
②作用: Na+的浓度对于 细胞外液 渗透压的维持具有重要作用,机体对水和无机盐的调节,是基于保持细胞外液 Na+ 浓度,即保持 细胞外液渗透压 不变。
③水平衡的调节(以细胞外液渗透压升高为例):
(3)血钠调节:
①大量丢失水分使细胞外液量减少以及血钠含量降低→肾上腺皮质增加分泌 醛固酮 →促进 肾小管和集合管对Na+的重吸收 →维持血钠含量的平衡。
②血钠含量升高→醛固酮的分泌量 减少 →维持血钠含量的平衡。
(4)水和无机盐的平衡,是在 神经调节和激素调节 的共同作用下,通过调节尿量和 尿的成分 实现的。
微思考2
1.人在剧烈运动后为什么会出现“面红耳赤”现象
提示:剧烈运动使机体产热增多,为了维持体温恒定,机体散热也会增多,此时皮肤血管舒张,皮肤血流量增多,所以人会出现“面红耳赤”现象。
2.在饮水过多的情况下,人体是怎样保持水和无机盐的平衡的
提示:在饮水过多的情况下,细胞外液渗透压降低,对下丘脑的渗透压感受器的刺激减少,也就减少了抗利尿激素的分泌和释放,肾排出的水分就会增加,这样细胞外液的渗透压就恢复正常。
微判断
1.下丘脑中的体温感觉中枢能实现机体产热和散热的动态平衡。( )
2.炎热→局部体温高于正常体温→大脑皮层体温调节中枢兴奋→散热增加→体温下降。( )
3.某人发高烧时,体温维持在39.5 ℃,说明产热量大于散热量。
( )
×
×
×
微训练2导致下图中AB和DE段人体体温发生变化的可能是( )
A.非自主战栗和发热
B.骨骼肌收缩和排尿
C.吹电风扇和剧烈运动
D.突然进入寒冷环境和汗液分泌增加
答案:C
解析:AB段体温降低,说明散热量大于产热量,可能的原因是吹电风扇或突然进入寒冷环境;DE段体温升高,说明产热量大于散热量,原因可能是非自主战栗、发热、剧烈运动或骨骼肌收缩。
三、神经调节与体液调节的联系及意义
1.联系
2.意义
神经调节和体液调节相互配合,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,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。
一 体温的调节
重难归纳
1.热量的来源和散失
(1)来源:主要是代谢产热,安静状态下以肝、脑产热为主;运动时以骨骼肌产热为主。
(2)散失:最主要的散热器官是皮肤。
2.体温调节的过程
(1)体温调节中枢在下丘脑。体温感觉中枢在大脑皮层。
(2)体温调节机制:神经—体液调节。
(3)人体通过调节产热与散热的动态平衡来维持体温的恒定。外界环境温度低时,机体产热多,散热也多;外界环境温度高时,产热少,散热也少。
(4)机体在寒冷环境中比炎热环境中散热更快、更多。寒冷环境中机体代谢旺盛,产热增加,以维持体温的相对恒定。
(5)温度感受器的适宜刺激为“温度的变化”而不是“冷”“热”本身。
某同学所处的环境温度从40 ℃降至15 ℃,试分析其体内发生的一些变化。
(1)该同学体内产热如何变化 尝试解释其原因。
提示:产热增加。当环境温度低于正常体温时,下丘脑的体温调节中枢兴奋,引起骨骼肌战栗,使产热增加。与此同时,相关神经兴奋后可以促进甲状腺激素、肾上腺素等激素的释放,使肝及其他组织细胞的代谢活动增强,增加产热。
(2)该同学体内酶的活性如何变化 尝试解释其原因。
提示:酶的活性不变。人是恒温动物,在不同的外界温度条件下,人的体温保持相对恒定,因此人体内酶的活性不变。
(3)尝试写出寒冷条件下冷觉的神经传导途径。
提示:皮肤冷觉感受器→传入神经→大脑皮层→产生冷觉。
典例剖析
下图是健康人从温暖环境进入寒冷环境时的体温调节模型。下列叙述错误的是( )
A.体温调节中枢位于下丘脑
B.图中①→③→④→⑤过程属于神经—体液调节
C.X代表的主要生理过程是细胞呼吸增强
D.在寒冷环境中,人体产热速率明显大于散热速率
答案:D
解析:体温调节中枢位于下丘脑,A项正确。①→③→④→⑤过程既有神经冲动的传递,又有激素的参与,所以该过程属于神经—体液调节,B项正确。甲状腺激素能增强代谢,增加产热量,所以X代表的主要生理过程是细胞呼吸增强,C项正确。在寒冷环境中,人体的体温保持相对恒定,故产热速率与散热速率基本相等,D项错误。
学以致用
研究人员对运动员运动前后的体温变化进行研究,结果如下图所示。下列说法正确的是( )
A.运动前体温的维持不需要下丘脑参与
B.运动中机体产热量增加,散热量减少
C.运动结束时感受器继续向中枢传递体温高的信息
D.运动后汗腺的分泌活动先减弱后增强
答案:C
解析:下丘脑中有体温调节中枢,因此题图所示的任何时期的体温调节均与下丘脑有关,A项错误。运动中机体体温升高,产热量增加,但散热量并未减少,B项错误。运动结束时运动员的体温较高,一段时间后,恢复运动前体温,因此运动后汗腺的分泌活动先增强后减弱,D项错误。
二 水和无机盐平衡的调节
重难归纳
1.水盐平衡调节的过程
(1)调节方式:神经—体液调节。
(2)渗透压感受器和渗透压调节中枢在下丘脑,渴觉中枢在大脑皮层。
(3)抗利尿激素的合成、分泌部位是下丘脑的神经分泌细胞,释放部位是垂体,作用是促进肾小管、集合管重吸收水。
(4)在水盐平衡的调节过程中,下丘脑既是感受器,又是效应器(分泌激素)。
2.血钠的调节
1.若人体内水和无机盐都减少,但细胞外液渗透压不变,机体能进行水盐平衡的调节吗 请说明理由。
提示:不能。机体是靠感受细胞外液渗透压的变化进行调节的,而不是直接感受水盐含量的变化。
2.某同学为减少上厕所的次数而很少喝水,你认为这种做法可取吗 请说明理由。
提示:不可取。虽然人体每天摄入和排出的水量是基本相等的,但还是需要一定的水量来维持正常的生命活动。如果喝水过少,尿量就会很少,代谢废物不能及时随尿液排出体外,就会引起中毒而损害健康。
典例剖析
研究人员检测尿液渗透压与人体血浆中抗利尿激素含量之间的关系,结果如下图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.抗利尿激素由下丘脑神经内分泌细胞产生,由垂体释放
B.图中血浆抗利尿激素含量增加的原因是尿液渗透压增加
C.抗利尿激素的作用是促进肾小管和集合管对水的重吸收
D.当人体细胞外液渗透压升高时,抗利尿激素的分泌量增加
答案:B
解析:抗利尿激素由下丘脑神经内分泌细胞合成、分泌,并由垂体释放,A项正确。题图中尿液渗透压增加的原因是血浆抗利尿激素的含量增加,B项错误。抗利尿激素的作用是促进肾小管和集合管对水的重吸收,C项正确。当人体细胞外液渗透压升高时,刺激下丘脑中的渗透压感受器,促使下丘脑产生、垂体释放的抗利尿激素增加,D项正确。
规律总结
血浆渗透压、抗利尿激素含量和尿量的关系
血浆渗透压升高,抗利尿激素分泌增多,二者呈正相关;抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收,使尿量减少,二者呈负相关。
学以致用
大面积烧伤病人由于严重脱水,体内血钠含量降低,细胞外液渗透压升高,此时血液中( )
A.抗利尿激素增加,醛固酮分泌减少
B.抗利尿激素减少,醛固酮分泌增加
C.抗利尿激素增加,醛固酮分泌增加
D.抗利尿激素减少,醛固酮分泌减少
答案:C
解析:细胞外液渗透压升高促使下丘脑分泌、垂体释放的抗利尿激素增加,血钠含量降低使醛固酮分泌增加。
1.与对照组健康动物相比,给实验组动物饮用相同量的清水,一段时间后会出现尿量减少的实验动物是( )
A.输液后不久的动物 B.患糖尿病的动物
C.切除垂体的动物 D.摄入过多食盐的动物
答案:D
解析:当动物摄入过多食盐时,细胞外液渗透压会升高,下丘脑分泌、垂体释放的抗利尿激素增加,从而促进肾小管和集合管对水分的重吸收,尿量减少。
2.在室温条件下,短时间内给健康大鼠静脉大量注射10 ℃、质量分数为0.2%的NaCl溶液,可能会引起( )
A.红细胞形态发生皱缩
B.尿量增多
C.肾小管重吸收水的能力增强
D.汗腺的分泌活动增强
答案:B
解析:给健康大鼠静脉注射大量的低渗NaCl溶液,会导致细胞外液渗透压下降,红细胞因吸水而发生膨胀,A项错误。当细胞外液渗透压降低时,由下丘脑分泌、垂体释放的抗利尿激素减少,进而使肾小管和集合管对水的重吸收能力下降,尿量增多,B项正确,C项错误。由于注射的是低温的NaCl溶液,下丘脑体温调节中枢通过有关神经,使皮肤血管收缩、骨骼肌战栗、汗腺分泌活动减弱等,D项错误。
3.某人由温暖的室内来到寒冷的户外,与在室内相比,其散热量和产热量的变化是( )
A.散热量增加,产热量增加
B.散热量增加,产热量减少
C.散热量减少,产热量增加
D.散热量减少,产热量减少
答案:A
4.下列关于体温调节和水盐平衡调节的说法,错误的是( )
A.体温调节需要反射弧参与,水盐平衡调节不需要反射弧参与
B.体温调节和水盐平衡调节都能通过反馈调节来维持相对平衡
C.体温调节和水盐平衡调节都需要下丘脑合成的激素的参与
D.体温调节和水盐平衡调节的神经中枢都位于下丘脑
答案:A
解析:体温调节和水盐平衡调节的方式都是神经—体液调节,因此都需要反射弧参与。
5.下图表示神经系统和内分泌系统之间的联系,①②③④代表相关激素,请回答下列问题。
(1)受到寒冷刺激后,图中 (填序号)的含量最先增加;图中的③几乎对全身的细胞都起作用,提高细胞的 ,使机体产生更多热量。
(2)当饮水不足时,细胞外液渗透压升高,器官C中的 受到刺激,促使图中④ 增加,从而促进器官B中 对水的重吸收。
(3)从图中可看出甲状腺本身受神经系统的 (填“直接”或“间接”)调节;甲亢病人体内③的含量过多,会使神经系统 。
答案:(1)① 代谢(呼吸)速率
(2)渗透压感受器 抗利尿激素 肾小管和集合管
(3)间接 兴奋性提高
解析:由题图可知,器官A和器官C分别是垂体、下丘脑,而①②③分别是促甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素和甲状腺激素。(1)受到寒冷刺激后,下丘脑分泌的①增加,促进垂体分泌②,②作用于甲状腺并促进其分泌甲状腺激素,甲状腺激素几乎对全身的细胞都起作用,促进细胞代谢,增加产热,从而维持体温的相对恒定。(2)当饮水不足时,细胞外液渗透压升高,下丘脑中的渗透压感受器受到刺激,促使④抗利尿激素增加,从而促进器官B中肾小管和集合管对水的重吸收。(3)甲状腺受神经系统的间接调节,成年人体内的甲状腺激素含量过高会出现甲亢,甲状腺激素可提高神经系统的兴奋性。