新人教生物一轮复习学案
第27讲 体液调节与神经调节的关系
【素养目标】 1.通过神经调节与体液调节的关系形成普遍联系的观点。(生命观念)2.通过建立体温调节和水盐调节模型,培养建模与模型分析的思维习惯。(科学思维)3.通过关注与神经—体液调节相关的疾病,树立关注人体健康、学以致用的态度。(社会责任)
考点一 体液调节与神经调节的区别与联系
1.体液调节和神经调节的特点比较
(1)体液调节
①概念:激素等化学物质,通过体液传送的方式对生命活动进行调节,称为体液调节。
②体液因子:激素、组织胺、某些气体分子(NO、CO2等)。
(2)体液调节与神经调节的比较
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
2.体液调节和神经调节的联系
(1)内分泌腺所分泌的激素可以影响神经系统的发育和功能,两者常常同时调节生命活动。
(2)不少内分泌腺直接或间接地受中枢神经系统的调节,体液调节可以看做是神经调节的一个环节。
【拾遗补缺】 源于选择性必修1 P57“相关信息”
(1)临床上给患者输入O2时,往往采用含有5%左右的CO2的混合气体,以达到刺激呼吸中枢的目的。
(2)CO2调节呼吸运动示意图
[典例剖析]
(2022·山东卷,23)迷走神经是与脑干相连的脑神经,对胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动起促进作用,还可通过一系列过程产生抗炎效应,如图所示。
分组 处理 TNF-α浓度
甲 腹腔注射生理盐水 +
乙 腹腔注射LPS ++++
丙 腹腔注射LPS+A处理 ++
注:“+”越多表示浓度越高
(1)迷走神经中促进胃肠蠕动的神经属于____________(填“交感神经”或“副交感神经”)。交感神经和副交感神经对同一器官的作用通常是相反的,其意义是_____________________。
(2)消化液中的盐酸在促进消化方面的作用有____________________、__________________、__________________。(答出3种作用即可)
(3)研究人员对图中抗炎过程进行了相关实验,实验分组及结果见表。通过腹腔注射脂多糖(LPS)可使大鼠出现炎症,检测TNF-α浓度可评估炎症程度。据图分析,若丙组的A处理仅在肠巨噬细胞内起作用,推测A处理的3种可能的作用机制:__________________________________;________________________________;____________________________________。
答案 (1)副交感神经 可以使机体对外界刺激作出更精确的反应,使机体更好地适应环境的变化
(2)调节促胰液素的分泌 催化有机物分解 调节pH,提高胃蛋白酶的活性(其他合理答案也可)
(3)增加N受体的数量 增强N受体接受信号后对TNF-α分泌的抑制作用 抑制肠巨噬细胞分泌TNF-α
解析 (1)当人处于安静状态时,副交感神经活动占据优势,此时,心跳减慢,但胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强,有利于食物的消化和营养物质的吸收;自主神经系统由交感神经和副交感神经两部分组成。它们的作用通常是相反的,可以使机体对外界刺激作出更精确的反应,使机体更好地适应环境的变化。
(2)消化液中的盐酸是胃腺分泌的,进入胃液中既能催化有机物的分解,又可调节胃液的pH,提高胃蛋白酶的活性,还能作为信号分子进入小肠,调节小肠黏膜分泌促胰液素。
(3)分析可知,A处理具有抗炎症反应的作用,又已知A处理仅在肠巨噬细胞内起作用,则A处理的3种可能的作用机制是增加N受体的数量、增强N受体接受信号后对TNF-α分泌的抑制作用、抑制肠巨噬细胞分泌TNF-α。
【名师点拨】 掌握信息转化能力
信息提取 信息1:迷走神经是与脑干相连的脑神经,对胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动起促进作用
信息2:产生抗炎效应
信息转化 1.副交感神经活动占据优势,心跳减慢,胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强
2.TNF-α作为一种细胞因子,化学成分是一种蛋白质
素养考查 生命观念:稳态与平衡观 科学探究:数据处理能力
【得分要点】 抓住长句表述得分点
(1) 不可缺少的文字“更精确”“更好的”
(2)不可缺少的文字“有利于”“适宜”。
(3)关联信息:影响基因表达和分泌蛋白合成的分泌。
考向 神经调节与体液调节的关系分析
1.(2022·河北卷,17)交感神经兴奋引起血管收缩,肌细胞的代谢产物具有舒血管效应。运动时交感神经兴奋性增强,肌细胞的代谢产物增多,这种调控机制可使肌肉运动状态时的血流量增加到静息状态时的15~20倍。下列叙述正确的是( )
A.肌细胞的代谢产物进入内环境,参与体液调节
B.肌肉处于运动状态时,体液调节对肌肉血流量的影响大于神经调节
C.肌细胞的代谢产物经组织液大部分进入血液,血流量增多利于维持肌细胞直接生活环境的稳定
D.运动时肌细胞的代谢产物使组织液渗透压升高,机体抗利尿激素释放减少
A [由材料中“肌细胞的代谢产物具有舒血管效应”可知,肌细胞的代谢产物进入内环境,参与体液调节,A正确;肌肉处于运动状态时,神经调节对肌肉血流量的影响大于体液调节,B错误;血流量增多利于维持血细胞直接生活环境的稳定,C错误;运动时肌细胞的代谢产物使组织液渗透压升高,引起细胞外液渗透压增高,机体抗利尿激素释放增加,促进肾小管和集合管重吸收水,使细胞外液渗透压下降,D错误。]
【题后归纳】 神经调节与体液调节的“四点”比较
2.(2022·福州高三检测)当人体恐惧、剧痛、严重焦虑等紧急情况时,某些神经突触和肾上腺均能通过释放肾上腺素控制心肌与支气管的活动。肾上腺素与心肌上β1受体结合使心肌兴奋收缩,而与支气管平滑肌上β2受体结合则产生抑制效应,使其舒张,以下说法错误的是( )
A.肾上腺素会引起不同效果,可能是因为不同组织细胞具有不同受体
B.与神经突触分泌的相比,肾上腺分泌的肾上腺素作用范围大,所需时间长
C.肾上腺素不能引发心肌、平滑肌细胞膜电位变化
D.神经、体液调节所释放的肾上腺素一经使用后都无法持续作用
C [肾上腺素作用于不同组织细胞,会引起不同效果,可能是因为不同组织细胞具有不同受体,A正确;神经突触分泌肾上腺素属于神经调节,肾上腺分泌肾上腺素属于激素调节,后者作用范围大,所需时间长,B正确;肾上腺素引发心肌、平滑肌细胞膜电位变化,从而使心肌兴奋收缩,支气管平滑肌舒张,C错误;神经、体液调节所释放的肾上腺素一经使用后会被灭活,无法持续作用,D正确。]
考点二 体温调节和水盐调节
1.体温调节
(1)体温调节的热量来源、热量平衡、意义和相关结构
(2)体温调节的过程
①体温调节方式为神经—体液调节。
②寒冷条件下参与产热的激素有肾上腺素和甲状腺激素,前者的分泌是由下丘脑的传出神经调节的,后者的分泌是由下丘脑和垂体分级调节的,两种激素之间表现为协同作用。
2.水和无机盐平衡的调节
(1)水盐调节机制、相关结构和参与激素
(2)①水盐平衡调节示意图
②血钠的平衡
(3)水盐平衡的意义
水和无机盐的平衡,对于维持人体的稳态起着非常重要的作用,是人体各种生命活动正常进行的必要条件。
【拾遗补缺】 (1)源于选择性必修1 P60“旁栏思考”:一般情况下,冬天人的尿较多,夏天人的尿较少的原因:冬天相比于夏天,汗液分泌减少,同时由于环境温度低,机体因代谢生成的水增加,会导致尿液量增加。
(2)源于选择性必修1 P62“正文小字”:K+不仅在维持 细胞内液的渗透压上起决定性作用,而且还具有维持心肌舒张、保持心肌正常兴奋等重要作用。
(3)源于选择性必修1 P64“复习与提高·选择题4”:醛固酮具有吸钠排钾的作用。
(1)下丘脑是体温调节中枢,能产生冷觉( )
(2)炎热环境中,机体可通过减少产热甚至不产热来降低机体的体温( )
(3)肾上腺髓质的分泌活动不受神经纤维的支配( )
(4)体内血浆渗透压降低,抗利尿激素释放减少( )
(5)剧烈运动过程中,汗液的大量分泌是为了保持体温和渗透压的相对稳定( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
[典例剖析]
(2022·辽宁卷,21)小熊猫是我国二级重点保护野生动物,其主要分布区年气温一般在0~25 ℃之间。测定小熊猫在不同环境温度下静止时的体温、皮肤温度(图1),以及代谢率(即产热速率,图2)。回答下列问题:
(1)由图1可见,在环境温度0~30 ℃范围内,小熊猫的体温__________,皮肤温度随环境温度降低而降低,这是在__________调节方式下,平衡产热与散热的结果。皮肤散热的主要方式包括__________(答出两点即可)。
(2)图2中,在环境温度由20 ℃降至10 ℃的过程中,小熊猫代谢率下降,其中散热的神经调节路径是:皮肤中的__________受到环境低温刺激产生兴奋,兴奋沿传入神经传递到位于__________的体温调节中枢,通过中枢的分析、综合,使支配血管的__________(填“交感神经”或“副交感神经”)兴奋,引起外周血管收缩,皮肤和四肢血流量减少,以减少散热。
(3)图2中,当环境温度下降到0 ℃以下时,从激素调节角度分析小熊猫产热剧增的原因是__________。
(4)通常通过检测尿液中类固醇类激素皮质醇的含量,评估动物园圈养小熊猫的福利情况。皮质醇的分泌是由__________轴调节的。使用尿液而不用血液检测皮质醇,是因为血液中的皮质醇可以通过__________进入尿液,而且也能避免取血对小熊猫的伤害。
答案 (1)保持恒定 神经—体液 辐射、传导、对流、蒸发 (2)冷觉感受器 下丘脑 交感神经 (3)寒冷环境中,小熊猫分泌的甲状腺激素和肾上腺素增多,提高细胞代谢速率,使机体产生更多的热量
(4)下丘脑—垂体—肾上腺皮质 肾小球的滤过作用
解析 (1)由图1可见,在环境温度0~30 ℃范围内,小熊猫的体温处于32 ℃~33 ℃之间,保持恒定,皮肤温度随环境温度降低而降低,这是在神经-体液调节方式下,平衡产热与散热的结果。皮肤散热的主要方式包括辐射、传导、蒸发、对流等。
(2)在环境温度由20 ℃降至10 ℃的过程中,小熊猫代谢率下降,其中散热的神经调节路径是感受器——传入神经——神经中枢——传出神经——效应器,即寒冷环境中,皮肤中的冷觉感受器受到环境低温刺激产生兴奋,兴奋沿传入神经传递到位于下丘脑的体温调节中枢,通过中枢的分析、综合,使支配血管的交感神经兴奋,引起外周血管收缩,皮肤和四肢血流量减少,以减少散热。
(3)分析题意可知,从激素调节角度分析当环境温度下降到0 ℃以下时,小熊猫产热剧增的原因,所以考虑甲状腺激素和肾上腺素的作用,即寒冷环境中,小熊猫分泌的甲状腺激素和肾上腺素增多,提高细胞代谢速率,使机体产生更多的热量。
(4)皮质醇是由肾上腺皮质分泌的,受下丘脑和垂体的分级调节,即是由下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴调节的。因为血液中的皮质醇可以通过肾小球的滤过作用进入尿液,故使用尿液而不用血液检测皮质醇,而且也能避免取血对小熊猫的伤害。
【名师点拨】 掌握信息转化能力
信息提取 信息1:不同环境温度下静止时的体温、皮肤温度+图1
信息2:代谢率(即产热速率)+图2
信息转化 1.恒温动物,体温保持稳定
2.调节产热维持体温稳定
素养考查 生命观念:稳态与平衡观 科学思维:建构模型能力
【得分要点】 抓住长句表述得分点
(3)不可缺少的文字“增多”“提高”、“更多”。
考向一 体温调节过程的分析
3.(2022·山东卷,18)人体通过多种调节机制保持体温的相对稳定。下列说法正确的是( )
A.寒冷环境下,参与体温调节的传出神经中既有躯体运动神经,也有内脏运动神经
B.寒冷环境下,肾上腺皮质分泌的肾上腺素增加,使代谢活动增强,产热增加
C.炎热环境下,皮肤血管收缩,汗腺分泌增多,从而增加散热
D.炎热环境下,若呼吸运动频率和幅度增加过高且持续过久,可导致内环境pH上升
A [寒冷环境下,骨骼肌会收缩使产热增加,参与体温调节的传出神经中有躯体运动神经,同时甲状腺激素、肾上腺素含量会增多,故也有内脏运动神经参与,A正确;肾上腺素是由肾上腺髓质分泌的一种激素,可以促进细胞代谢,B错误;炎热环境下,皮肤血管舒张,汗腺分泌增多,从而增加散热,C错误;内环境中含有缓冲物质,能维持pH相对稳定,炎热环境下,内环境pH不会明显上升,D错误。]
【拓展延伸】 正确认识“发烧”
(1)“发烧”本身不是疾病,而是一种症状。它是体内抵抗感染的机制之一,甚至可能有它的用途:缩短疾病时间、增强抗生素的效果、使感染不具传染性。
(2)发烧过程中(体温持续升高),体内产热大于散热;退烧过程中(体温持续下降),体内散热大于产热。但只要体温恒定,不论是否发烧,产热都等于散热。
(3)高烧不退的病人不应加盖棉被。因为高烧不退,体温调节功能暂时丧失,加盖棉被不但不会排汗,反而影响热量的散失。
4.(2023·山东名校联盟高三检测)在夏季高温环境下持续进行高强度工作的人容易引发“热射病”,如不及时救治,死亡率极高。该病患者体温可高达40 ℃以上,并伴有皮肤干热、无汗以及不同程度的意识障碍。下列相关叙述错误的是( )
A.辐射、传导和对流是“热射病”患者皮肤散热的主要方式
B.“热射病”是由人体体内热量积蓄过多,散热不足引起的
C.“热射病”患者仅依靠生理性调节便能使体温恢复正常
D.“热射病”说明外界环境的变化会影响内环境的稳态
C [皮肤是人体最主要的散热器官,主要通过辐射、传导、对流以及蒸发的方式进行散热,“热射病”患者的症状之一为无汗,故其皮肤散热的主要方式为辐射、传导和对流,A正确;“热射病”患者体温高达40 ℃是由体内热蓄积过多,散热不足引起的,B正确;“热射病”患者体温恢复正常要依靠生理性调节(血管舒张等),但是使用空调降温、用冷水擦拭身体等行为性调节也必不可少,C错误;人体调节体温的能力是有限的,“热射病”患者体温可高达40 ℃以上,说明外界环境的变化会影响内环境的稳态,D正确。]
考向二 水盐调节过程的分析
5.(2022·湖北卷,8)奋战在抗击新冠疫情一线的医护人员是最美逆行者。因长时间穿防护服工作,他们汗流浃背,饮水受限,尿量减少。下列关于尿液生成及排放的调节,叙述正确的是( )
A.抗利尿激素可以促进肾小管和集合管对NaCl的重吸收
B.医护人员紧张工作后大量饮用清水有利于快速恢复水—盐平衡
C.医护人员工作时高度紧张,排尿反射受到大脑皮层的抑制,排尿减少
D.医护人员工作时汗流浃背,抗利尿激素的分泌减少,水的重吸收增加
C [抗利尿激素可以促进肾小管和集合管对水的重吸收,使尿量减少,A错误;医护人员紧张工作时大量出汗会丢失大量水和无机盐,工作后饮用淡盐水有利于快速恢复水—盐平衡,B错误;大脑皮层具有控制排尿的高级中枢,医护人员工作时高度紧张,可以通过大脑皮层的高级中枢控制排尿反射的低级中枢控制排尿,C正确;医护人员工作时汗流浃背,抗利尿激素的分泌增加,水的重吸收增加,尿量减少,D错误。]
6.(2022·武汉高三检测)某人因细菌感染,导致肾脏排水和排钠能力下降,出现了全身水肿,同时伴有尿血、尿蛋白和少尿等症状。下列叙述错误的是( )
A.患者血浆蛋白含量将逐渐下降,并加重组织水肿
B.患者内环境中水盐含量上升,内环境稳态失衡
C.患者肾小管、集合管重吸收水的能力减弱
D.若使用利尿剂增加尿量,可缓解患者病情
C [患者尿血、尿蛋白,说明血浆蛋白含量逐渐下降,直接导致血浆渗透压下降,血浆中的水分进入组织液增加,加重患者局部组织水肿,A正确;某人因细菌感染,导致肾脏排水和排钠能力下降,因而患者内环境中水盐含量上升,内环境稳态失衡,B正确;患者内环境中水盐含量上升,使细胞外液渗透压上升,进而引起抗利尿激素含量上升,导致肾小管、集合管重吸收水的能力增强,C错误;若使用利尿剂,患者尿量增加,可增加水盐随尿液的排出量,同时改善肾小球通透性,直至恢复正常过滤功能,水盐、蛋白质等物质过滤恢复正常,有利于水盐平衡和血浆渗透压平衡,可缓解患者水肿病情,D正确。]
【生命观念】 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。
考向三 体温和水盐调节的实验探究题
7.(2022·湖南卷,18)当内外环境变化使体温波动时,皮肤及机体内部的温度感受器将信息传入体温调节中枢,通过产热和散热反应,维持体温相对稳定。回答下列问题:
(1)炎热环境下,机体通过体温调节增加散热。写出皮肤增加散热的两种方式____________________________________________。
(2)机体产热和散热达到平衡时的温度即体温调定点,生理状态下人体调定点为37 ℃。病原体感染后,机体体温升高并稳定在38.5 ℃时,与正常状态相比,调定点____(填“上移”“下移”或“不变”),机体产热____________。
(3)若下丘脑体温调节中枢损毁,机体体温不能维持稳定。已知药物A作用于下丘脑体温调节中枢调控体温。现获得A的结构类似物M,为探究M是否也具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温,将A、M分别用生理盐水溶解后,用发热家兔模型进行了以下实验,请完善实验方案并写出实验结论。
分组 处理方式 结果
甲 发热家兔模型+生理盐水 发热
乙 发热家兔模型+A溶液 退热
丙 发热家兔模型+M溶液 退热
丁 ①____________ 发热
②由甲、乙、丙三组实验结果,得出结论____________________________________。
③由甲、乙、丙、丁四组实验结果,得出结论________________________________。
答案 (1)汗液的蒸发、皮肤中毛细血管舒张
(2)上移 增加 (3)损毁下丘脑的发热家兔模型+M溶液 M与药物A一样也具有解热作用 M与药物A一样具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温
解析 (1)在炎热的环境中时,皮肤中的热觉感受器受到刺激后,将兴奋传递至下丘脑的体温调节中枢,通过中枢的调节,使皮肤中的毛细血管舒张,皮肤血流量增多,同时也使汗液的分泌增多等,从而增加散热。
(2)机体产热和散热达到平衡时的温度即体温调定点,此时产热量和散热量相等,生理状态下人体调定点为37 ℃。病原体感染后,机体体温升高并稳定在38.5 ℃时,与正常状态相比,调定点上移,但机体产热量和散热量仍然相等,因此,产热量和散热量均增加。
(3)由表格中信息可知,甲组为空白对照,发热家兔模型会出现发热的症状;乙组是加了等量用生理盐水溶解的A溶液,已知药物A作用于下丘脑体温调节中枢调控体温,因此发热的家兔模型会退热;丙组是加了等量生理盐水溶解的M溶液,也出现退热现象,说明M与药物A一样也具有解热作用;丁组小鼠出现发热症状,由于要探究M通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温,实验需要遵循单一变量原则,与丙组相比,丁组的处理是①损毁下丘脑发热的家兔模型+M溶液,损毁了下丘脑体温调节中枢后,M不能起到调控体温的作用。②由甲、乙、丙三组实验结果,得出结论:M与药物A一样也具有解热作用。③由甲、乙、丙、丁四组实验结果,得出结论:M与药物A一样具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温。
高分突破培优(八) 动物生命活动调节模型的构建与分析
一、下丘脑在稳态调节中的作用模型
如图表示下丘脑参与人体稳态调节的三种方式,下列相关叙述中错误的是( )
A.抗利尿激素可以促进肾小管和集合管对水的重吸收,它是由下丘脑分泌并释放的
B.如果甲状腺激素分泌过多,会抑制激素④和①(或②)两种激素的分泌
C.胰岛中的B和C两种细胞虽然分泌的激素不同,但它们含有相同的核基因
D.图中的A最可能是生长激素
【审题关键】
(1)图中①(或②)是下丘脑分泌的促性腺(或甲状腺)激素释放激素,③是促性腺激素,④是促甲状腺激素;A是垂体分泌的激素,如生长激素。
(2)抗利尿激素是由下丘脑分泌的,但由垂体释放;根据激素分泌调节中的反馈调节可知,甲状腺激素分泌过多会抑制垂体和下丘脑分泌激素④和①(或②)。
(3)图中的B和C分别是胰岛B细胞和胰岛A细胞,虽然它们分泌的激素不同,但由于来自同一个受精卵,所以含有相同的核基因。
答案 A
以下丘脑为“中心”的调节模型
下丘脑是内分泌系统的总枢纽,同时受大脑皮层的调控。下丘脑的部分细胞称为神经分泌细胞,既能传导神经冲动,又有分泌激素的功能。下丘脑在机体稳态中的作用主要包括以下四个方面:
(1)感受:含有渗透压感受器,能感受细胞外液渗透压的变化。
(2)合成及分泌:具有合成与分泌抗利尿激素以及促激素释放激素的功能。
(3)调节:体温调节中枢、血糖调节中枢以及细胞外液渗透压调节中枢都位于下丘脑。
(4)传导:可以产生兴奋并传导兴奋,如将渗透压感受器产生的兴奋传导到大脑皮层,产生渴觉。
1.(2023·广东六校高三联考)过度紧张、焦虑等刺激不仅会导致毛囊细胞数量减少引起脱发,也会导致黑色素细胞减少引起头发变白。某科研团队利用黑色小鼠进行研究得出的相关调节机制如图所示。下列叙述错误的是( )
A.下丘脑通过垂体调节肾上腺分泌G的调节方式为分级调节
B.NE通过过程①和②影响MeSC的调节方式和作用效果相同
C.过度紧张焦虑会使HFSC和MeSC增殖、分化的程度发生改变
D.过度紧张焦虑引起脱发和白发是由神经和体液共同调节的结果
B [据图可知,下丘脑分泌相应激素通过体液运输作用于垂体,使垂体分泌相应激素,再通过体液运输作用于肾上腺皮质,使其分泌糖皮质激素,该过程体现了激素分泌的分级调节,A正确;过程②为传出神经直接分泌NE作用于MeSC细胞,过程①是传出神经先作用于肾上腺髓质使其分泌NE再作用于MeSC细胞,前者属于神经调节,后者属于神经—体液调节,两者的调节方式和作用效果不同,B错误;题意显示,过度紧张、焦虑等刺激不仅会引起脱发,也会导致头发变白。据此可推测紧张焦虑会使HFSC和MeSC增殖、分化的程度发生改变进而表现为脱发和头发变白的现象,C正确;过度紧张焦虑引起的脱发和白发的过程中涉及神经调节也涉及激素调节,因此该过程是由神经和体液共同调节的结果,D正确。]
2.(2022·盐城高三检测)瘦素是一种蛋白质类激素。过度摄食会促进瘦素基因的表达,饥饿反之。瘦素调控体重的过程如图所示,叙述错误的是( )
A.瘦素分泌的调节属于负反馈调节
B.体重调节过程包括神经和体液调节
C.下丘脑神经元细胞膜上有瘦素受体
D.下丘脑能有意识地控制交感神经兴奋
D [根据材料分析可知,当瘦素增加,下丘脑通过神经提高能量消耗和减少摄食,使脂肪库减少,因此瘦素分泌减少,对下丘脑的刺激减弱,因此瘦素分泌的调节属于负反馈调节,A正确;从图中可以看出,在提供调节的过程中有交感神经和瘦素进行调节,所以包括神经和体液调节,B正确;下丘脑可以接受瘦素的调节,神经元细胞膜上有瘦素受体,C正确;交感神经属于自主神经系统,下丘脑不能有意识的控制交感神经兴奋,D错误。]
二、生命活动调节方式的基础模型
下面为人体的生命活动调节示意图,下列相关叙述中不正确的是( )
A.饮水过少时,激素d作用的靶器官主要是肾小管和集合管
B.血糖平衡调节过程中的a→c→d→e属于体液调节
C.人的手被针扎时,其调节过程是通过a→b→e来实现的,属于神经调节
D.体温调节过程中的内分泌腺c包括下丘脑、胸腺、肾上腺和甲状腺
【审题关键】
(1)饮水过少时,细胞外液渗透压升高,作用于下丘脑的渗透压感受器,使垂体释放抗利尿激素,靶器官主要是肾小管和集合管。
(2)血糖平衡调节过程中,a是血糖浓度的变化,c是胰岛细胞,d是胰岛素或胰高血糖素,此过程属于体液调节。
(3)人的手被针扎时,a是感受器,b是神经中枢,e是效应器,此过程属于神经调节。
(4)体温调节过程中的相关内分泌腺有垂体(促甲状腺激素)、肾上腺(肾上腺素)和甲状腺(甲状腺激素)。
答案 D
生命活动调节方式的判定方法
(1)完全依赖反射弧完成,仅涉及“神经递质”这种信号分子——神经调节
模型:
举例:膝跳反射、缩手反射等。
(2)仅涉及“激素”或其他化学物质——体液调节
模型:
实例:人进食后血糖升高,引起胰岛B细胞分泌胰岛素,使血糖降低。
(3)既有神经系统调节,又有相关激素或其他化学物质的参与,涉及“神经递质”与“激素”两类信号分子:神经—体液调节
①模型Ⅰ
举例:血糖降低,下丘脑通过有关神经使胰岛A细胞分泌胰高血糖素,使血糖升高。
②模型Ⅱ
举例:日照长短变化刺激鸟类的神经系统,下丘脑分泌促性腺激素释放激素作用于垂体,垂体分泌促性腺激素作用于性腺,性腺分泌的性激素增加,促使鸟类产卵。
注:模型Ⅰ和模型Ⅱ中,相应激素的分泌属于神经调节;相应激素对生命活动起到了相应的调节作用,才属于神经—体液调节。
3.(2023·汉中高三检测)人体稳态是维持正常生命活动的必要条件,受神经—体液—免疫的共同调节。如图所示为人体内某些调节过程。关于下列过程的描述,正确的是( )
A.信号分子②是胰岛素,其作用的靶细胞是肝细胞和肌肉细胞
B.信号分子①、⑤都为神经递质,胰岛B细胞和骨骼肌细胞都是效应器的一部分
C.细胞B是细胞毒性T细胞,它分泌的信号分子④是抗原
D.信号分子⑥是由垂体合成并分泌的,其作用是促进水的重吸收,减少尿量
B [信号分子②是胰岛B细胞分泌的胰岛素,胰岛素的靶细胞是几乎全身细胞,不是只有肝细胞和肌肉细胞,A错误;高浓度血糖会刺激下丘脑某一区域,下丘脑通过神经调节作用于胰岛B细胞,体温调节时,骨骼肌是效应器,信号分子①、⑤都是神经递质,效应器是传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体,故胰岛B细胞和骨骼肌细胞都是效应器的一部分,B正确;病菌侵入,细胞A是吞噬细胞,细胞B是T细胞,分泌的信号分子④为细胞因子,C错误;信号分子⑥是抗利尿激素,由下丘脑合成和分泌,垂体释放,其作用是促进肾小管和集合管对水的重吸收,使尿量减少,D错误。]
4.(2022·盐城高三检测)动物内分泌调节的机理如下图所示,下列相关叙述正确的是( )
→→→→→
A.促甲状腺激素释放激素可通过垂体门脉定向运输至垂体,促进其分泌促甲状腺激素
B.当环境温度骤降,甲状腺可直接感受温度的变化,导致甲状腺激素分泌增多
C.性激素水平的变化可以直接作用于下丘脑和垂体,抑制其激素的释放
D.血糖浓度升高可直接刺激胰岛组织,促使胰岛α细胞分泌激素增多
C [促甲状腺激素释放激素可以通过垂体门脉运输至垂体,但不是定向运输,A错误;当环境温度骤降,神经系统感受温度的变化,从而影响下丘脑,进一步调整使甲状腺激素分泌增多,B错误;性激素水平升高可以反作用于下丘脑和垂体,抑制其激素的释放,这是反馈调节,C正确;血糖浓度升高可直接刺激胰岛组织,促使胰岛β细胞分泌激素增多,D错误。]
三、动物生命活动调节的综合模型
如图为人体和人体细胞内某些信息传递机制的模式图,图中箭头表示信息的传递方向。下列叙述中,正确的是( )
A.如果a表示抗原,b表示巨噬细胞和辅助性T细胞,c为B细胞,则该过程属于体液免疫
B.如果该图表示反射弧,则其中的信息是以局部电流的形式传导的
C.如果该图表示细胞中遗传信息的表达过程,则d过程只发生在细胞核中
D.如果图中a为下丘脑,b为垂体,c为肾小管和集合管,则d和e为不同物质
【审题关键】
(1)如果a表示抗原,b表示巨噬细胞和辅助性T细胞,c为B细胞,则该过程属于体液免疫。
(2)如果该图表示反射弧,兴奋在一个神经元内部以局部电流的形式传导,而在两个神经元之间是以神经递质的形式传递的。
(3)如果该图表示细胞中遗传信息的表达过程,则d表示转录过程,该过程主要发生在细胞核中,此外在线粒体中也能进行。
(4)如果该图中的a为下丘脑、b为垂体、c为肾小管和集合管,则d和e都为抗利尿激素。
答案 A
动物生命活动调节的模型综述
(1)若该图为反射弧的结构模式图,则a、b、c、d、e分别表示感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器。
(2)若该图表示甲状腺激素分泌的分级调节,则a、b、c、d、e分别表示下丘脑、促甲状腺激素释放激素、垂体、促甲状腺激素、甲状腺。
(3)若该图表示人体内水盐平衡的调节,则a表示下丘脑,下丘脑渗透压感受器感受渗透压的变化,可促使c(垂体后叶)释放抗利尿激素,通过d(体液)运输后,作用于靶器官e(肾小管和集合管)。
(4)若该图表示血糖的神经—体液调节途径,则a表示下丘脑,b、c、d、e分别表示有关神经、胰岛、胰岛素(或胰高血糖素)、靶器官或靶细胞。
(5)若该图表示炎热条件下的体温调节,则e为效应器(传出神经末梢和它所支配的皮肤和汗腺等)。
5.(2022·岳阳高三检测)下图表示下丘脑—垂体前叶—肾上腺皮质与Mo/Mφ(一种吞噬细胞)环路。其中,CRH表示促皮质激素释放激素,ACTH为促皮质激素,GC为肾上腺皮质激素,IL 1为某种细胞因子。下列叙述错误的是( )
A.GC的分泌存在分级调节和负反馈调节
B.题图显示垂体细胞表面至少存在3种受体
C.垂体可以通过抑制Mo/Mφ的功能来减少IL 1的释放
D.GC分泌过多会增强人体免疫,容易引发自身免疫病
D [根据上述分析可知,GC的分泌存在分级调节和负反馈调节,A正确;分析题图可知,垂体细胞会受到CRH、GC和IL 1的调控,由此可知,垂体细胞表面至少存在3种受体,B正确;分析题图可知,垂体分泌ACTH会抑制Mo/Mφ分泌IL 1,故垂体可以通过抑制Mo/Mφ的功能来减少IL 1的释放,C正确;GC的作用是提高血糖浓度,且抑制Mo/Mφ的作用,GC分泌过多不会增强人体免疫,不可引发自身免疫病,D错误。]
6.(2022·厦门高三检测)下图表示相关刺激引起的人体生命活动调节过程,其中甲、乙、丙、丁表示器官或腺体,①—④表示相关物质。下列叙述正确的是( )
A.当细胞外液渗透压升高时,乙会分泌更多的④,促进肾小管和集合管重吸收水
B.进餐4小时后,甲通过物质①主要作用于胰岛B细胞,释放胰高血糖素
C.在寒冷刺激下,机体可通过“刺激→甲→丙”和“刺激→甲→乙→丁”进行调节
D.“甲→乙→丁”体现了分级调节的过程,丁可表示甲状腺或胰岛
C [甲为下丘脑,乙为垂体,当细胞外液渗透压升高时,由下丘脑合成,并由垂体释放的④抗利尿激素增多,从而促进肾小管和集合管重吸收水,A错误;进餐4小时后,血糖浓度降低,甲(下丘脑)通过物质①(神经递质)主要作用于胰岛A细胞,释放胰高血糖素,使血糖浓度升高,B错误;在寒冷刺激下,机体可通过神经调节和体液调节来维持体温稳定,即可通过刺激→甲(下丘脑)→丙(骨骼肌、皮肤血管等),从而增加产热和减少散热,也可以通过刺激→甲(下丘脑)→乙(垂体)→丁(甲状腺),引起甲状腺激素分泌增多,增加产热,最终维持体温相对稳定,C正确;甲→乙→丁即甲(下丘脑)→乙(垂体)→丁(内分泌腺,如甲状腺),体现了分级调节的过程,丁不可表示胰岛,胰岛直接受下丘脑中相关神经细胞分泌的神经递质调节,不存在分级调节,D错误。]
(二十七)机体脱水的类型和原因
1.概念:机体脱水,总体表现为体液容量明显减少,机体失水。
2.机体脱水的类型:
按照脱水时失水和失Na+的比例,可以将脱水分为高渗性脱水、低渗性脱水和等渗性脱水。①高渗性脱水表现为失水多于失Na+,这会导致细胞外液渗透压升高;
②低渗性脱水表现为失Na+多于失水,这会导致细胞外液渗透压降低;
③等渗性脱水表现为失水同时伴有失Na+,且两者丢失的比例相同或大体相同,一般不会影响细胞外液渗透压。
3.脱水原因:
①高渗性脱水主要是由饮水不足或经消化道、呼吸道、皮肤、肾等器官丢水过多导致。
②低渗性脱水可能是由于长期连续使用高效能利尿药,或由于肾实质性疾病,或肾上腺皮质功能不全时,Na+持续丢失;也可能由于输液时未考虑患者是否丢失大量Na+,而只补充了水(如5%葡萄糖溶液),从而引发低钠血症。
③等渗性脱水可能是消化液的急性丧失,如大量呕吐等;也可能是体液的丧失,如大面积烧伤等;还可能由某些肾疾病造成,如急性肾衰竭导致多尿引起。
[对点训练]
1.(2023·浙江十校联盟高三检测)2022年4月16日9时56分,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功。宇航员进入太空后,由于脱离了地心引力,血液上浮,头部血量增加。机体误认为身体中水量过多,从而引起身体排尿增加造成脱水。下列有关人体内环境和稳态的叙述,错误的是( )
A.脱水后会导致细胞外液的渗透压升高
B.宇航员进入太空后,抗利尿激素分泌量先增加后减少
C.失重引起的机体脱水可能会造成内环境稳态失调
D.脱水会引起机体的内分泌系统和神经系统共同调节
B [脱水即水分流失,会导致细胞外液的渗透压升高,A正确;宇航员进入太空后,失重状态下,抗利尿激素分泌量明显减少,从而引起身体排尿增加,B错误;失重引起的机体脱水可能会造成内环境稳态失调,C正确;脱水会引起机体的一系列神经调节和体液调节,经过一段时间后可能会恢复正常,D正确。]
2.(2022·长沙高三检测)尿崩症可分为抗利尿激素缺乏引起的中枢性尿崩症和肾细胞表面相应受体缺乏引起的肾源性尿崩症,患者会出现多饮、多尿、脱水等症状。醛固酮进入肾小管和集合管上皮细胞后,与细胞质内受体结合形成醛固酮—受体复合物,再穿过核膜调节基因表达,生成多种醛固酮诱导蛋白,增加K+的排出和Na+、水的重吸收。下列相关叙述错误的是( )
A.补充外源抗利尿激素可对部分尿崩症患者进行治疗
B.阻断醛固酮—受体复合物的形成,会造成Na+重吸收障碍
C.在水盐平衡调节的过程中,下丘脑可作为效应器
D.抗利尿激素和醛固酮可作用于肾小管和集合管,促进对水和K+的重吸收
D [由题意可知,尿崩症有两种,一种是抗利尿激素缺乏引起的中枢性尿崩症,另一种是肾细胞表面相应受体缺乏引起的肾源性尿崩症,前者体内抗利尿激素合成分泌异常,因此补充外源抗利尿激素能治疗该种尿崩症,A正确;醛固酮与细胞质内受体结合形成醛固酮—受体复合物,能促进Na+的重吸收,因此阻断醛固酮—受体复合物的形成,会导致Na+重吸收障碍,B正确;在水盐平衡调节过程中,下丘脑可作为效应器合成分泌抗利尿激素,C正确;抗利尿激素和醛固酮可作用于肾小管和集合管,抗利尿激素能促进对水的重吸收,醛固酮则是促进Na+和水的重吸收和增加K+的排出,D错误。]
1.(2022·湖北卷,10)北京冬奥会期间,越野滑雪运动员身着薄比赛服在零下10 ℃左右的环境中展开激烈角逐。关于比赛中运动员的生理现象,下列叙述正确的是( )
A.血糖分解加快,储存的ATP增加,产热大于散热
B.血液中肾上腺素含量升高,甲状腺激素含量下降,血糖分解加快
C.心跳加快,呼吸频率增加,温度感受器对低温不敏感而不觉得寒冷
D.在运动初期骨骼肌细胞主要通过肌糖原分解供能,一定时间后主要通过肝糖原分解供能
C [人体内ATP的量是处于动态平衡之中的,在比赛过程中,为了维持正常的体温,机体的产热量和散热量相等,A错误;在寒冷的条件下剧烈运动时,人体需要消耗大量的能量,血液中甲状腺激素和肾上腺素的含量均增加,血糖的氧化分解加快,B错误;在比赛过程中,血液流动加快,心跳加快,呼吸频率增加,由于比赛过程中,产热量增加,散热量也增加,因此温度感受器对低温的敏感性下降从而不觉得寒冷,C正确;肌细胞中没有肝糖原,且骨骼肌细胞主要通过葡萄糖分解供能,D错误。]
2.(2022·浙江6月选考,14)大雪纷飞的冬天,室外人员的体温仍能保持相对稳定,其体温调节过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.寒冷刺激下,骨骼肌不由自主地舒张以增加产热
B.寒冷刺激下,皮肤血管反射性地收缩以减少散热
C.寒冷环境中,甲状腺激素分泌增加以促进物质分解产热
D.寒冷环境中,体温受神经与体液的共同调节
A [寒冷刺激下,骨骼肌不自主地收缩以增加产热,A错误;寒冷刺激下,皮肤血管收缩,血流量减少,以减少散热,此过程不经过大脑皮层,属于非条件反射,B正确;寒冷环境中,通过分级调节使甲状腺激素分泌增加,以促进新陈代谢增加产热,C正确;据图可知,寒冷环境中既有下丘脑参与的神经调节,也有甲状腺激素参与的体液调节,故体温受神经和体液的共同调节,D正确。]
3.(2021·全国甲卷,4)人体下丘脑具有内分泌功能,也是一些调节中枢的所在部位。下列有关下丘脑的叙述,错误的是( )
A.下丘脑能感受细胞外液渗透压的变化
B.下丘脑能分泌抗利尿激素和促甲状腺激素
C.下丘脑参与水盐平衡的调节:下丘脑有水平衡调节中枢
D.下丘脑能感受体温的变化:下丘脑有体温调节中枢
B [下丘脑是水盐平衡调节中枢,同时也具有渗透压感受器,来感知细胞外液渗透压的变化,A、C正确;下丘脑能分泌促甲状腺激素释放激素、抗利尿激素等,具有内分泌功能,促甲状腺激素是由垂体分泌,B错误;下丘脑内含有维持体温相对恒定的体温调节中枢,能感受体温变化,能调节产热和散热,D正确。]
4.(2021·海南卷,16)一些人中暑后会出现体温升高、大量出汗、头疼等症状。下列有关叙述错误的是( )
A.神经调节和体液调节都参与体温恒定和水盐平衡的调节
B.体温升高时,人体可通过排汗散热降低体温
C.为维持血浆渗透压平衡,应给中暑者及时补充水分和无机盐
D.大量出汗时,垂体感受到细胞外液渗透压变化,使大脑皮层产生渴觉
D [体温恒定过程中既有下丘脑参与的神经调节过程,也有甲状腺激素等参与的体液调节过程;水盐平衡调节过程中既有下丘脑参与的神经调节,也有抗利尿激素参与的体液调节,故神经调节和体液调节都参与体温恒定和水盐平衡的调节,A正确;体温升高时,汗腺分泌增加,人体可通过排汗散热降低体温,B正确;中暑者会丢失水和无机盐,无机盐在维持血浆渗透压平衡中发挥重要作用,为维持血浆渗透压平衡,在给中暑者补充水分的同时,也应适当补充无机盐,C正确;大量出汗时,细胞外液渗透压升高,此时下丘脑的渗透压感受器可感受到渗透压变化,通过传入神经传导给大脑皮层,大脑皮层产生渴觉,主动饮水,D错误。]
5.(2021·广东卷,19)人体缺乏尿酸氧化酶,导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸(存在形式为尿酸盐)。尿酸盐经肾小球滤过后,部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收,最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或痛风。目前,E是针对上述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药物。为研发新的药物,研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠(有尿酸氧化酶)灌服尿酸氧化酶抑制剂,获得了若干只高尿酸血症大鼠,并将其随机分成数量相等的两组,一组设为模型组,另一组灌服F设为治疗组。一段时间后检测相关指标,结果见下图。
回答下列问题:
(1)与分泌蛋白相似,URAT1和GLUT9在细胞内的合成、加工和转运过程需要__________及线粒体等细胞器(答出两种即可)共同参与。肾小管细胞通过上述蛋白重吸收尿酸盐,体现了细胞膜具有__________的功能特性。原尿中还有许多物质也需借助载体蛋白通过肾小管的细胞膜,这类跨膜运输的具体方式有__________。
(2)URAT1分布于肾小管细胞刷状缘(下图示意图),该结构有利于尿酸盐的重吸收,原因是________________________________________________________________________。
(3)与空白对照组(灌服生理盐水的正常实验大鼠)相比,模型组的自变量是_______________。与其他两组比较,设置模型组的目的是____________________。
(4)根据尿酸盐转运蛋白检测结果,推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是____________________,减少尿酸盐重吸收。为进一步评价F的作用效果,本实验需要增设对照组,具体为__________。
答案 (1)核糖体、内质网、高尔基体 选择透过性 协助扩散、主动运输
(2)肾小管细胞刷状缘形成很多突起,增大吸收面积
(3)灌服尿酸氧化酶抑制剂 排除血清尿酸盐含量降低的原因是由于大鼠体内尿酸氧化酶的作用(确保血清尿酸盐含量降低是F作用的结果) (4)F抑制转运蛋白URAT1和GLUT9基因的表达 高尿酸血症大鼠灌服E
解析 (1)由于URAT1和GLUT9与分泌蛋白相似,因此URAT1和GLUT9在细胞内的合成、加工和转运过程需要核糖体、内质网、高尔基体及线粒体等细胞器共同参与。肾小管细胞通过URAT1和GLUT9蛋白重吸收尿酸盐,体现了细胞膜的选择透过性的功能特性。借助载体蛋白的跨膜运输的方式有协助扩散和主动运输。
(2)由示意图可知,肾小管细胞刷状缘形成很多突起,增大了吸收面积,有利于尿酸盐的重吸收。
(3)模型组灌服尿酸氧化酶抑制剂,与空白对照组灌服生理盐水的正常实验大鼠(有尿酸氧化酶)相比,模型组的自变量是灌服尿酸氧化酶抑制剂,与空白对照组和灌服F的治疗组比较,设置模型组的目的是排除血清尿酸盐含量降低的原因是由于大鼠体内尿酸氧化酶的作用(确保血清尿酸盐含量降低是F作用的结果)。
(4)根据尿酸盐转运蛋白检测结果,模型组灌服尿酸氧化酶抑制剂后转运蛋白增加,灌服F的治疗组转运蛋白和空白组相同,可推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是F抑制转运蛋白URAT1和GLUT9基因的表达,减少尿酸盐重吸收。为进一步评价F的作用效果,本实验需要增设对照组,将高尿酸血症大鼠灌服E与F进行对比,得出两者降尿酸的作用效果。
课时精练(二十七)
[A组 基础巩固练]
1.(2023·昆明高三检测)神经调节和体液调节相辅相成、协调配合完成对人体生命活动的调节,体液调节可看作神经调节的一个环节,又可影响神经系统的发育和功能,其关系可用下图简单表示。下列相关叙述错误的是( )
神经调节体液调节
A.①的作用途径为反射,②的作用途径为体液运输
B.有些动物只具有体液调节,没有神经调节
C.①②途径都需信号分子与相应受体结合
D.甲状腺激素可通过②作用于神经系统发挥作用
A [体液调节的作用途径是体液运输,作用范围较广,而神经调节的作用途径是反射弧,作用范围局限,A错误;单细胞动物没有神经系统,只能进行体液调节,而没有神经调节和免疫调节,B正确;神经调节中的神经递质、体液调节中的激素都属于信息分子,且信息分子与相应受体结合才能发挥作用,C正确;甲状腺激素可通过②作用于神经系统,进而提高神经系统的兴奋性和促进中枢神经系统发育,D正确。]
2.(2022·辽宁选择考模拟)血管升压素又称抗利尿激素,存在V1和V2两种受体。血管升压素与血管平滑肌细胞的V1受体结合,引起胞浆内Ca2+升高,使血管强烈收缩;当血管升压素在血液中的浓度远高于正常浓度时,才显示血管收缩的作用。血管升压素与肾集合管细胞的V2受体结合,激活腺苷酸环化酶,通过增加水通道蛋白来促进对水分子的重吸收。下列相关叙述错误的是( )
A.血管升压素在下丘脑中合成,由垂体释放后随体液运输
B.浓度和受体类型的不同会使血管升压素产生不同的调节效果
C.血管升压素调节血管强烈收缩的过程属于神经—体液调节
D.水通道蛋白增加使集合管重吸收水的速率加快,血浆渗透压降低
C [分析题意可知,血管升压素又称抗利尿激素,抗利尿激素是在下丘脑合成,由垂体释放的,激素释放后通过体液运输,A正确;结合题意可知,血管升压素与血管平滑肌细胞的V1受体结合,可使血管强烈收缩;当血管升压素在血液中的浓度远高于正常浓度时,与肾集合管细胞的V2受体结合,可通过增加水通道蛋白来促进对水分子的重吸收,故浓度和受体类型的不同会使血管升压素产生不同调节效果,B正确;血管升压素属于激素,其调节血管强烈收缩的过程属于体液调节,C错误;水通道蛋白增加使集合管重吸收水的速率加快,水分子进入细胞外液,致使血浆渗透压降低,D正确。]
3.(2022·珠海高三检测)在抗利尿激素的调控作用下,肾小管、集合管上皮细胞膜上的水通道蛋白数量增加,从而加强了水分的重吸收。下列叙述正确的是( )
A.抗利尿激素作为信号分子,可被肾小管、集合管上皮细胞识别
B.肾小管、集合管对水分子的重吸收速率受氧气浓度的影响
C.水通道蛋白可以允许比水分子小的物质通过,如K+和Na+
D.当细胞外液渗透压升高时,垂体能分泌更多的抗利尿激素
A [抗利尿激素作为信号分子,靶细胞是肾小管和集合管,因此可被肾小管、集合管上皮细胞识别,A正确;水的跨膜运输为被动运输,肾小管、集合管对水分子的重吸收速率不受氧气浓度的影响,B错误;水通道蛋白是专门运输水分子的,其他分子或离子则不能通过,C错误;抗利尿激素是由下丘脑合成并分泌的,并由垂体释放,D错误。]
4.(2022·广州高三检测)2022年春节联欢晚会零点,航天员翟志刚、王亚平、叶光富在“天宫”给全国人民拜年。航天员在执行任务期间会出现多尿、面部和上身浮肿、太空“晕车”等问题。下列说法错误的是( )
A.多尿的原因是太空中航天员垂体合成、分泌的抗利尿激素增多
B.航天员面部和上身浮肿可能与微重力下全身体液的再分布有关
C.在太空站内维持一定的CO2浓度,以达到刺激呼吸中枢的目的
D.在微重力环境中,航天员的内环境成分和理化性质仍然维持相对稳定状态
A [多尿的原因是下丘脑合成并分泌,垂体释放的抗利尿激素减少,A错误;航天员面部和上身浮肿可能与微重力下全身体液的再分布有关,导致了面部和上身的体液含量高于在地球的时候,出现了轻微的组织水肿,B正确;CO2是呼吸中枢脑干的有效刺激,在太空站内维持一定的CO2浓度,可以刺激呼吸中枢,加强呼吸作用,C正确;在微重力环境中,航天员的内环境成分和理化性质仍然维持相对稳定状态,以保证机体生命活动的正常进行,D正确。]
5.(2023·南昌高三模拟)人能够在一定范围内随外界温度变化调整自身的产热和散热,以维持体温的相对稳定。一个人从常温环境进入0 ℃寒冷环境中,下列叙述正确的是( )
A.人进入寒冷环境后会不自觉发生颤抖,该过程属于条件反射
B.与常温环境相比,人在0 ℃寒冷环境中产热量会增加而散热减少
C.皮肤感受器接受寒冷刺激,下丘脑体温调节中枢调节产热散热
D.在体温调节中枢形成冷觉,甲状腺激素和肾上腺素分泌增加
C [人进入寒冷环境后会不自觉发生颤抖,该过程不需要大脑皮层参与,属于非条件反射,A错误;与常温环境相比,人体在0 ℃寒冷环境中由于散热增加,通过调节导致产热量也会增加,从而维持体温的恒定,故在0 ℃寒冷环境中的产热量和散热量都大于常温环境,B错误;感受环境温度降低的感受器在皮肤,体温调节中枢在下丘脑,下丘脑体温调节中枢调节机体产热和散热,以维持体温恒定,C正确;冷觉在大脑皮层形成,不是在体温调节中枢形成,D错误。]
6.(2023·重庆高三检测)下丘脑是人脑重要组成部分,也是人体自稳态调节的中枢,下图为人体中下丘脑控制激素分泌的三种常见的途径,下列关于激素ABCD的叙述,正确的是( )
A.四种激素空间结构相同
B.激素CD都由垂体合成、释放
C.激素BC可作用于同一靶细胞
D.四种激素都是以氨基酸为基本单位组成
D [激素A是胰岛B细胞分泌的胰岛素,激素C的分泌受下丘脑分泌激素B的调节,可能是促甲状腺激素或促性腺激素,激素B是下丘脑分泌的促激素释放激素,激素D是由下丘脑合成、垂体释放的抗利尿激素,四种激素的功能不同,其空间结构也不相同,A错误;激素D是由下丘脑神经细胞合成并分泌的,B错误;激素B作用的靶细胞为垂体,激素C可作用于甲状腺或性腺,因此激素B、C作用的靶细胞不同,C错误;四种激素的本质都是蛋白质,都是以氨基酸为基本单位组成的,D正确。]
7.(2023·河南百万联考)体温调定点学说认为,人和高等恒温动物的体温调节类似恒温器的调节。调定点是指恒温器靠控温装置所调定的稳定温度值。生物体内的体温调定点主要取决于中枢性热敏神经元和中枢性冷敏神经元的兴奋性。热敏神经元在体温上升时放电频率增加,启动散热反应;冷敏神经元在体温下降时放电频率增加,启动产热反应;当两者放电频率相等时,机体的产热和散热达到平衡,如图所示。下列相关分析错误的是( )
A.中枢性热敏神经元和中枢性冷敏神经元都位于下丘脑
B.体温调定点处于S、体温为39 ℃时,放电频率增加的是热敏神经元
C.体温调定点处于S′、体温为37 ℃时,放电频率增加的是冷敏神经元
D.体温调定点处于S′体温为39 ℃时,机体的产热量大于散热量
D [体温调节中枢位于下丘脑,因此,参与调节体温的中枢性热敏神经元和中枢性冷敏神经元都位于下丘脑,A正确;体温调定点处于S,体温为39 ℃时,体温高于体温调定点S,此时热敏神经元放电颜率增加,启动散热反应,B正确;体温调定点处于S′,37 ℃的体温相当于“寒冷刺激”,此时冷敏神经元放电频率增加,启动产热反应,C正确;体温调定点处于S′、体温为39 ℃时,机体产热量等于散热量,体温维持在39 ℃,D错误。]
[B组 能力提升练]
8.(多选)(2022·长沙高三检测)如图为细胞间信息传递的几种模式示意图,据图描述错误的是( )
A.若细胞1是胰腺细胞,其产生的促胰液素能促进胰液分泌
B.兴奋只能由细胞2传递到细胞3,不能反向传递
C.细胞2可分泌促性腺激素释放激素,其作用的靶器官是性腺
D.图示描述的调节方式有神经调节、体液调节和神经—体液调节
ABC [促胰液素是小肠黏膜分泌的,不是胰腺细胞分泌,A错误;兴奋在神经细胞之间只能是突触前膜传递到突触后膜,故兴奋只能由细胞3传递到细胞2,不能反向传递,B错误;促性腺激素释放激素能作用于垂体,垂体分泌促性腺激素,细胞2可分泌促性腺激素释放激素,其作用的靶器官是垂体,C错误;细胞1分泌激素的调节方式为体液调节,细胞2、3体现了神经—体液共同调节,细胞3体现了神经调节,故图示描述的调节方式有神经调节、体液调节和神经—体液调节,D正确。]
9.(多选)(2023·河北部分学校高三调研)冬泳是集冷水浴、空气浴与日光浴于一体的健身方式。在身体条件允许的前提下适量冬泳对健身、供氧、防治骨质疏松等有益。下列关于人冬泳时体内发生的生理变化,叙述错误的是( )
A.处于寒冷的湖水中,下丘脑直接感知外界温度变化并形成冷觉
B.整个体温调节过程属于神经体液调节
C.与在正常室温时相比,冬泳时人体产热量增加、散热量减少
D.刚触寒冷湖水时人总会寒颤一下,它的生理意义是增加产热
AC [处于寒冷的湖水中,直接感知外界温度变化的是温度感受器,形成冷觉的神经中枢位于大脑皮层,A错误;整个体温调节过程属于神经—体液调节,B正确;与在正常室温时相比,冬泳时外界温度较低,机体散热量增加,产热量也增加,C错误;触碰寒冷湖水,会带走人体部分热量,因此人会觉得冷,肌肉打寒颤以增加产热量,D正确。]
10.(多选)(2023·南京高三检测)下图是人体内环境稳态的部分调控简图,图中大写字母表示相应器官,小写字母表示相应物质,数字表示生理过程。下列说法正确的是( )
A.图中A是下丘脑,是体温、水平衡、血糖调节的中枢
B.激素f由D分泌,主要作用的靶细胞是肾小管和集合管细胞
C.人体调节血糖水平的路径:④→⑤→⑥→②→③属于神经—体液调节,其中b为胰高血糖素
D.结构C、E代表相应的内分泌腺均能参与体温调节,环境温度较低时c和甲状腺激素分泌增加
ACD [据图分析可知,图中A是下丘脑,是体温、水平衡、血糖调节的中枢,A正确;由分析可知,f是抗利尿激素,是由下丘脑A分泌的,主要作用是促进肾小管集合管对水的重吸收,B错误;人体调节血糖水平的路径:④→⑤→⑥→②→③属于神经—体液调节,其中b由胰岛分泌,能升高血糖为胰高血糖素,C正确;结构C为肾上腺、E为甲状腺,均能参与体温调节,环境温度较低时c肾上腺素和甲状腺激素分泌增加,D正确。]
11.(2022·江苏泗洪县洪翔中学高三阶段练习)下图1为人体神经系统对排尿的控制的示意图,其中尿道内,外括约肌都是一种环形肌肉,逼尿肌分布于膀胱壁。请据图回答:
(1)图1中尿道内、外括约肌和膀胱逼尿肌属于反射弧组成部分中的____________________。
(2)当膀胱充盈后,人会产生尿意,请用箭头和图中必要的文字、字母表示产生尿意的神经传导途径:____________________________________________________________。在整个神经冲动向右传导的过程中,兴奋只能________(填“单向”或“双向”)传导。
(3)正常情况下,人的尿量和排尿时机依赖于神经—体液调节,但是由于各种原因有时会出现异常排尿现象,如:受到惊吓后尿失禁,原因是___________________________________。
(4)当尿液进入尿道后,尿道感受器兴奋,兴奋传入初级排尿中枢,进一步加强排尿中枢的活动,这是一种________(填“正反馈”或“负反馈”)调节。
(5)人的尿量超过3 L/d称为尿崩,引起尿崩的常见疾病称为尿崩症,临床表现为多尿、烦渴、多饮、低比重尿和低渗透压尿。依据病变部位,尿崩症可分为中枢性尿崩症和肾性尿崩症,前者是由________分泌抗利尿激素的量不足所致;肾性尿崩症的病因是肾脏相应细胞表面缺乏______________,而使抗利尿激素不能发挥作用,检测患者体内抗利尿激素的含量与正常人相比________(填“偏低”“不变”或“偏高”)。
(6)如图2表示的是正常人和两类尿崩症患者禁水后尿液渗透压的变化曲线,曲线Ⅱ可代表__________________的尿液渗透压变化曲线。
答案 (1)效应器 (2)膀胱壁感受器→脊髓腰骶段(或初级排尿中枢)→大脑皮层 单向 (3)大脑皮层对脊髓反射活动失去控制(或脊髓的反射活动不受大脑皮层的控制) (4)正反馈 (5)下丘脑 相应受体(特异性受体) 偏高 (6)中枢性尿崩患者
解析 (1)效应器指传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等,所以尿道内、外括约肌和膀胱逼尿肌属于效应器。
(2)当膀胱充盈后,人会产生尿意,传导途径为膀胱壁感受器→脊髓腰骶段(或初级排尿中枢)→大脑皮层。结合图中所示过程可知,在整个神经冲动向右传导的过程中,兴奋只能单向传导。
(3)位于脊髓的低级中枢受脑中相应的高级中枢的调控。所以受到惊吓后尿失禁原因是脊髓的反射活动受到高级中枢脑的控制。
(4)当尿液进入尿道后,尿道感受器兴奋,进一步增强排尿中枢的活动,属于正反馈调节。
(5)尿崩症临床表现为多尿、烦渴、低比重尿和低渗透压尿,中枢性尿崩症是由于下丘脑分泌抗利尿激素的量不足所致,尿液渗透压可提高。肾性尿崩症是肾脏相应细胞表面缺乏相应受体,检测患者体内抗利尿激素的含量与正常人相比偏高。
(6)曲线Ⅱ注射抗利尿激素后尿液渗透压升高,说明是由于体内抗利尿激素分泌不足造成的,代表中枢性尿崩患者的尿液渗透压变化曲线。
12.(2022·珠海高三检测)自然界中,恒温动物都有调控体温平衡的机制。正常情况下,人的体温可维持在37 ℃左右。请回答下列问题:
(1)人体体温平衡的调节方式是______________,产热的主要器官是____________________。
(2)研究发现,临床药物M可抑制位于__________的体温调节中枢,使体温调节能力下降。为验证药物M的作用,某兴趣小组进行了以下研究,实验思路如下:
①取培养在25 ℃恒温箱中的生长状况相似的小鼠若干只,分别用体温计测定肛温(小鼠正常体温为38±1 ℃)。
②实验分组与处理:
A组:注射适量药物M制剂后,置于5 ℃恒温箱中。
B组:注射等量药物M制剂后,置于25 ℃恒温箱中。
C组:注射等量的生理盐水后,置于5 ℃恒温箱中。
D组:注射等量的生理盐水后,置于25 ℃恒温箱中。
③每隔一段时间,分别用体温计测定各组小鼠肛温,统计并分析数据。
请预测各组实验结果:__________________________________________,D组小鼠肛温在38 ℃左右。
(3)小鼠的生活环境可能有春夏秋冬的四季变化,上述四组实验并不能完全模拟小鼠的生活环境。为使实验更具说服力,还需要增设的分组与处理为___________________________(答出相对应的两组处理即可)。
答案 (1)神经—体液调节 肝脏和骨骼肌 (2)下丘脑 C、D组小鼠肛温在38 ℃左右,B组小鼠肛温比C、D组低,A组小鼠肛温比B组低 (3)E组:注射等量药物M制剂后,置于35 ℃恒温箱中;F组:注射等量的生理盐水后,置于35 ℃恒温箱中
解析 (1)体温作为内环境的理化性质之一,要保持相对稳定依赖于神经—体液调节机制,人体的主要产热器官是肝脏和骨骼肌。
(2)体温调节中枢是在下丘脑处,由题意可知,本实验是研究药物M对体温调节的影响,自变量是药物M制剂和温度,因变量是体温变化。C、D组属于对照组,小鼠属于恒温动物,不论是在5 ℃还是25 ℃的环境中,通过自身调节,肛温大约都在38 ℃左右,可以出现略微的向下波动。B组小鼠处于比正常体温(38 ℃)低的25 ℃的环境中,由于该组使用了药物M,而药物M可抑制体温调节中枢,因此B组小鼠肛温低于C、D组。A组小鼠处于比B组小鼠更低的5 ℃的环境中,由于该组使用了药物M,因此A组小鼠肛温低于B组。
(3)题中实验仅能说明在相对低温环境中药物M对体温调节有抑制效应,为更具说服力应增设在相对高温环境中药物M对体温调节有抑制效应。因此可设置E组:注射等量药物M制剂后,置于35 ℃恒温箱中;F组:注射等量生理盐水后,置于35 ℃恒温箱中。
实验技能(三) 实验方案的补充和完善
(2018·全国Ⅱ卷,29)为研究垂体对机体生长发育的作用①,某同学用垂体切除法②进行实验。在实验过程中,用幼龄大鼠为材料③,以体重变化作为生长发育的检测指标④。回答下列问题:
(1)请完善下面的实验步骤
①将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理,A组(对照组)⑤的处理是_______________;B组的处理是______________________________________。
②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。
③______________________________________________________________________。
④对所得数据⑥进行统计处理与分析。
(2)实验结果与分析
B组大鼠生长发育的状况不如A组,出现这种差异的原因是B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体⑦的________激素和______________激素。
【审题关键】
信息①:明确了实验目的,据此可以确定自变量是垂体的有无。
信息②:根据实验方法判断,实验组要切除垂体。
信息③:确定实验材料是幼龄大鼠。
信息④:确定因变量,也就是观察对象是大鼠的体重变化。
信息⑤:A组为对照组,B组就应该是实验组,实验组要切除垂体,A组作为对照组应该只手术但不切除垂体。
信息⑥:可以推知数据来自第③步:每隔一定时间,测定并记录两组大鼠的体重。
信息⑦:两种激素都应该来源于垂体。
把握上述要点,本题便可形成如下清晰的实验思路:
组别 实验动物 实验处理 观察指标
实验组 幼龄大鼠 切除垂体 幼龄大鼠生长发育情况
对照组 幼龄大鼠 不切除垂体,只手术
实验动物选取分组时,要选取生长发育状况相同的,且饲养时其他条件要一致。
【参考答案】
(1)①手术但不切除垂体 切除垂体
③每隔一定时间,测定并记录两组大鼠的体重
(2)生长 促甲状腺
【错解例析】
错例1:(1)①A组不做处理,B组切除垂体。
错因分析:没有排除手术伤口引起的体重误差,无关变量控制不严格。
错例2:(1)③一段时间后测量两组大鼠的体长。
错因分析:没有判断好因变量,观测对象错误。
实验方案的完善题型属于半开放试题,在解决这类试题时要充分获取题目中所给的信息,包括实验要求和实验用具,并注意模仿或借鉴题干中已给出的实验方法和步骤,在全面掌握实验整体思路和方法的基础上再去补充和完善实验。具体操作如下:
(1)联系实验原理、读懂实验目的,构思实验的整体思路。
(2)结合对照实验的一般步骤(下图),简化已给出的实验步骤、对比寻找缺陷。
(3)模仿补充实验步骤
①当已给实验步骤有多个变量时,通过拆分法,减少实验变量,遵循单一变量原则,构建多组实验,模式如图:
例如:要验证光合作用需要叶绿体和光照两个条件,已给出的实验步骤为:“1号试管加入叶绿体的蔗糖悬浮液5 mL,并给予光照处理”。那么,补充的实验步骤应为:“2号试管加入叶绿体的蔗糖悬浮液5 mL,并遮光处理;3号试管加入蔗糖溶液5 mL,并给予光照处理”。
②当自变量到因变量的逻辑推理因中间环节被忽视而难以得出结论时,再加入某些因素处理进行设计,予以进一步确认实验结果的发生是自变量处理所致,模式如图:
例如:要验证胰岛素具有降低血糖的作用,给出的实验是:A组小鼠注射适量的胰岛素溶液,B组小鼠注射等量的生理盐水;一段时间后,A组小鼠出现活动减少、甚至昏迷等症状,B组小鼠活动状况无变化。以上实验还难以说明胰岛素具有降低血糖的作用,还应补充实验步骤:给出现症状的A组小鼠补充一定量的葡萄糖后,症状消失。这样才能进一步说明胰岛素是通过降低血糖导致该症状的出现,实验才更有说服力。
1.(2023·青岛高三检测)1969年,道格·科曼将实验室中的两类食欲旺盛且体型异常肥硕的小鼠(称为db鼠和ob鼠)分别与正常鼠进行了连体实验。连体实验指将两只鼠从肩膀到盆腔之间的皮肤连在一起,让两者的血液循环连通。请回答下列问题:
(1)实验前,科曼曾设想两只小鼠肥胖的原因是血液中缺乏某种可以抑制食欲的物质,若设想成立,则连体小鼠中的肥胖鼠的摄食量变化应为________。
(2)连体小鼠经过一段时间恢复后,得到实际实验结果如下:
实验处理 实验结果
db鼠和正常鼠连体 db鼠摄食量变化不大,正常鼠摄食量明显减少
ob鼠和正常鼠连体 ob鼠摄食量明显减少,正常鼠摄食量变化不大
①根据实验结果可知,db小鼠肥胖的原因并不是血液中缺乏某种抑制食欲的物质,科曼重新作出假设:db鼠血液中存在能抑制食欲的物质且比正常鼠血液中浓度高,但db鼠________________________,从而导致肥胖。而ob鼠肥胖的原因可能是缺乏该抑制食欲的物质。
②新的假设能完美解释实验结果,为进一步验证,可将db鼠和ob鼠进行连体,若实施实验后发现______________________________________________,说明新的假设成立。
③为排除手术等无关变量对实验结果的影响,实验中还需增设_____________________作为对照。
(3)1995年,这种能够抑制食欲的化学物质终于被确认且被命名为瘦素。某研究小组分别将两组小鼠做切除甲状腺及假手术处理,发现切除甲状腺导致血清瘦素水平上升。欲利用切除甲状腺的小鼠继续实验证明甲状腺激素能抑制瘦素分泌,请写出简要方案:
①分组:实验组:_______________________________________________________;
对照组:_______________________________________________________________。
②相同环境培养,测定血清瘦素含量。
③预期结果:___________________________________________________________。
答案 (1)减少 (2)不能识别抑制食欲的物质 ob鼠摄食量下降,db鼠摄食量变化不大 正常鼠的连体实验 (3)切除甲状腺小鼠注射适量的甲状腺激素或饲喂适量的甲状腺激素(含甲状腺激素的普通饲料) 切除甲状腺小鼠注射适量的生理盐水或饲喂适量的清水(普通饲料) 实验组血清瘦素含量较低,对照组血清瘦素含量升高
解析 (1)如果两只小鼠肥胖的原因是血液中缺乏某种可以抑制食欲的物质,而和正常小鼠连接后,正常的小鼠可以产生可以抑制食欲的物质,则肥胖鼠的摄食量应减少。
(2)①db鼠血液中存在能抑制食欲的物质且比正常鼠血液中浓度高,但还是在大量饮食,说明db鼠不能识别抑制食欲的物质。②根据①的分析db鼠不能识别抑制食欲的物质,而ob鼠是缺乏该抑制食欲的物质,所以将db鼠和ob鼠进行连体,则ob鼠可以获得该物质,ob 鼠摄食量下降,db 鼠摄食量变化不大。③实验需要增加正常鼠的连体实验排除手术等对实验结果的影响。
(3)实验目的是甲状腺激素能抑制瘦素分泌,所以自变量是是否含有甲状腺激素,因变量是瘦素的含量,实验思路如下:
①分组:实验组:切除甲状腺小鼠注射适量的甲状腺激素或饲喂适量的甲状腺激素(含甲状腺激素的普通饲料);对照组:切除甲状腺小鼠注射适量的生理盐水或饲喂适量的清水(普通饲料)。
②培养与检测:相同环境培养,测定血清瘦素含量。
③预期结果:实验组血清瘦素含量较低,对照组血清瘦素含量升高。