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激素调节的过程
第2节
人教版 选修1
1.以人体血糖的平衡调节为例,说明激素反馈调节维持机体稳态的机制
2.以人体甲状腺激素分泌调节为例,说明激素分级调节机制及其意义
3.概括出激素调节的特点,分析激素调节的一般过程
马拉松比赛是赛程超过40 km、历时2 h以上的极限运动,运动员每小时消耗300 g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5 L。
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?
计算:仅靠血液中的葡萄糖,运动员能跑多长时间?
0.7-1.1min(1min左右)
可能会略有下降,但不会持续下降,应在正常范围内波动;
运动过程中,因消耗血糖为运动提供能量,血糖含量有所下降,同时机体会随时分解储能物质转化成葡萄糖补充消耗,维持血糖的相对稳定。
血液中的糖称为血糖,主要是葡萄糖。要想知道血糖平衡是如何维持的,首先需要分析血糖的来源和去路
实例1 血糖平衡的调节
血糖的来源和去路
食物中的糖类
肝糖原
脂肪酸等非糖物质
消化、吸收
分解
转化
CO2+H2O+能量
肝糖原、肌糖原
甘油三酯
氧化分解
合成
转化
最主要来源
主要去向
激素调节的实例
血糖平衡的调节,也就是调节血糖的来源和去向,使其处于平衡状态。研究发现,机体是通过一些特定的激素来调节血糖的代谢速率的,其中最主要的是胰岛分泌的胰高血糖素和胰岛素。
十二指肠 胰腺
散布着胰岛
胰岛A细胞 胰岛B细胞
(分泌胰高血糖素)(分泌胰岛素)
糖尿病是一种由于胰岛素分泌缺陷或胰岛素作用障碍所致的以高血糖为特征的代谢性疾病。持续高血糖与长期代谢紊乱等可导致全身组织器官,特别是眼、肾、心血管及神经系统的损害及其功能障碍和衰竭。胰岛素可以促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖,常用于糖尿病的治疗。
资料1
以上资料能说明什么问题?
胰岛素具有降低血糖的作用。
资料2
严重的低血糖会造成立即机体损伤以及暂时或持久的神经系统的损害,甚至可引起脑水肿和死亡。对血糖低于2.8mmoL/L的患者可以口服葡萄糖进行治疗,也可以皮下注射胰高血糖素进行治疗。
胰高血糖素具有升高血糖的作用。
以上资料能说明什么问题?
2、胰岛素和胰高血糖素
一方面促进血糖进入组织细胞进行氧化分解,进入肝、肌肉并合成糖原、进入脂肪组织细胞转变为非糖物质(甘油三酯);
另一方面又能抑制肝糖原的分解和非糖物质转变成葡萄糖。
主要作用于肝,促进肝糖原分解成葡萄糖进入血液,促进非糖物质转变成糖,使血糖浓度回升到正常水平。
胰岛素
胰高血糖素
血糖平衡调节的机制
血 糖 升 高
胰岛B细胞
胰高血糖素分泌增多
肾上腺素分泌增多
胰岛素分泌增多
胰岛A细胞
肾上腺
血 糖 降 低
下丘脑某区域
下丘脑另一区域
(+)
(+)
(+)
(+)
(+)
(+)
(+)
(-)
反馈调节
由血糖平衡调节的过程可以得出,血糖平衡调节中存在反馈调节机制。
刺激胰岛A细胞分泌胰高血糖素
正常血糖水平
补充血糖
血糖水平恢复
当血糖水平下降时
葡萄糖
转化
分解
刺激胰岛B细胞分泌胰岛素
当血糖水平升高时
葡萄糖
肝糖原
糖原、脂肪
知识延伸
在激素调节的过程中,对某一生理活动的调节是多种激素相互协调、相互作用共同完成的,包括协同作用和拮抗作用。
作用类型 概念 举例
协同作用 不同激素对同一生理效应发挥相同的作用,从而达到增强效应的结果 调节血糖平衡时,胰高血糖素和肾上腺素都可以升高血糖,表现为协同作用;甲状腺激素和生长激素共同保证机体正常的生长发育,表现为协同作用。
拮抗作用 不同激素对同一生理效应发挥相反的作用 调节血糖时,胰岛素降低血糖含量,胰高血糖素升高血糖含量,二者共同维持血糖平衡
——糖尿病
知识拓展
1型糖尿病(自身免疫缺陷)
发病原因:
(基因导致)胰岛功能减退、分泌胰岛素减少所致,通常在青少年时期发病。
2型糖尿病(发病型)
发病原因:
与遗传、环境、生活方式(能量摄入过多、运动量过少、肥胖)等密切相关,但确切发病机理目前仍不明确。
①胰岛素抵抗(靶细胞对胰岛素的
敏感性降低)
②胰岛B细胞功能缺陷
临床表现:某个抗原基因异常
症状:
“三多一少”(多尿、多饮、多食;体重减少)
危害:
可能会引起多种并发症。
治疗:
较轻患者可通过控制饮食,配合降血糖药物进行治疗;较重患者(1型)可通过静脉注射胰岛素进行治疗。
知识拓展
——糖尿病
1.人体皮下注射胰岛素可起到降低血糖的作用( )
基础检测
2.进食后,胰岛素水平升高,其即可加速糖原合成,也可以作为细胞的结构组成。( )
√
×
3.胰岛素和胰高血糖素的调节方式属于反馈调节。( )
√
当你在寒风中瑟瑟发抖时,你身体内几乎所有的细胞都被动员起来,共同抵御寒冷。起动员作用的是神经冲动和激素,甲状腺分泌的甲状腺激素在其中起重要作用。甲状腺激素随血液运到全身,几乎作用于体内所有的细胞,提高细胞的代谢速率,使机体产生更多的热量。那么甲状腺激素的分泌是如何调节的呢?
实例2 甲状腺激素分泌的分级调节
思考·讨论
分析甲状腺激素分泌的调节
实验发现,摘除大鼠的垂体,甲状腺将萎缩,甲状腺激素显著减少:如果给该大鼠饲喂垂体的提取物,可以部分地恢复甲状腺的大小。如果向动物静脉注射下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素(TRH),可增加垂体分泌促甲状腺激素(TSH)的量。进一步实验发现,将实验动物下脑中分泌TRH的区域损毁,或向该动物的垂体中注射微量的甲状腺激素后,血液中的TSH水平会明显降低。
临床上发现,甲状腺机能亢进时,血液中甲状腺激素水平升高,TSH的水平降低,当甲状腺功能减退时,血液中甲状腺激素水平下降,TSH的水平升高。
讨论
1.在甲状腺激素的分泌中,下丘脑垂体和甲状腺之间有何关系
2.在正常情况下,血液中的甲状腺激素的水平总维持在一定范围内,这是如何实现的呢
下丘脑分泌的TRH,可以促进垂体分泌TSH。垂体分泌额TSH可影响甲状腺的正常生长和分泌甲状腺激素。甲状腺分泌的甲状腺激素增加到一定浓度时,又会抑制下丘脑和垂体的分泌。
这是通过分级调节和反馈调节实现的。当血液中甲状腺激素水平升高时,会反馈抑制TSH和TRH的分泌,降低甲状腺激素水平;当甲状腺激素水平降低时,TSH的分泌量增加,促进甲状腺分泌甲状腺激素,使甲状腺激素浓度升高恢复到正常水平。
(TSH)
甲状腺激素
摘除垂体
甲状腺萎缩,甲状腺激素显著减少
注射垂体提取物
静脉注射TRH
部分恢复甲状腺大小,甲状腺激素有所增加
破坏下丘脑分泌TRH区域
垂体分泌TSH增加
TSH水平明显降低
向垂体中注射微量的甲状腺激素
甲状腺功能减退
甲状腺激素水平下降,TSH的水平升高
甲状腺机能亢进
甲状腺激素水平升高,TSH的水平降低
下丘脑
垂 体
甲状腺
(TRH)
(+)
(+)
(-)
下丘脑
垂 体
甲状腺
寒冷等刺激
促甲状腺激素释放激素(TRH)
促甲状腺激素(TSH)
甲状腺激素
细胞代谢,抵御寒冷
调节机制
分级调节
反馈调节
(-)
(-)
下丘脑能够控制垂体,垂体控制相关腺体,这种分层控制的方式称为分级调节。具体可表示为:
分级调节
下丘脑
垂体
其他分泌腺
枢纽
分泌(促激素释放激素)
调控
分泌(促激素)
如甲状腺激素、性激素分泌的调节均属于分级调节。
下丘脑、垂体和甲状腺功能的分级调节系统,也称为下丘脑------垂体------甲状腺轴。人和高等动物体内还有“下丘脑------垂体------肾上腺皮质轴”“下丘脑-------垂体------性腺轴”等。
分级调节:人们将下丘脑、垂体和靶腺之间存在的这种分层调控称为分级调节。
分级调节的意义:可以放大激素的调节效应,形成多级反馈,有利于精细调控,从而维持机体的稳态
分级调节系统
下丘脑
垂体
靶腺轴
激素在血液中的含量很少,但能产生显著的生理效应,这是激素的作用被逐级放大的结果。
微量和高效
通过体液进行运输
内分泌腺没有导管,产生的激素弥散到体液中,随血液流到全身,因此临床上常通过抽取血样来检测内分泌系统中激素的水平。
激素调节的特点
作用于靶器官、靶细胞
(1)靶器官、靶细胞:能被特定激素作用的器官、细胞就是该激素的靶器官、靶细胞。(2)作用机理:靶器官、靶细胞上含有能和相应激素特异性结合的受体,当激素与受体结合后,引起细胞代谢速率的改变,从而起到调节作用。(3)不同的激素都有自己特定的靶器官、靶细胞,但范围有大有小,如甲状腺激素几乎对全身的细胞都起作用,而促甲状腺激素只作用于甲状腺
作为信使传递信息
(1)激素既不组成细胞结构,又不提供能量,也不起催化作用,只起调节作用。
(2)激素的本质是有机分子,功能上是信息分子。
(3)激素随血液循环运输到全身器官、细胞,但只有靶器官、靶细胞能识别并接受信息,产生相应的生理活动。
(4)激素一经靶细胞接受并起作用后就失活了,因此,体内需要源源不断地产生激素,以维持激素含量的动态平衡。
(5)激素作用于靶细胞的原因:只有靶细胞表面才有相应的受体与之特异性结合。
知识点睛
(1)肾上腺素既是种激素是一种神经递质。
(2)激素的作用机理:激素既不组成细胞结构,又不提供能量,也不起催化作用,更不直接参与细胞的代谢过程,而只是作为信息分子,通过与靶器官、靶细胞上的特异性受体结合,影响细胞原有的代谢过程或影响基因的表达过程。
(3)激素随着血液循环运输到全身各处,但只有被靶细胞上的受体识别才能发挥作用。
激素调节的过程
实例
特点
通过体液进行运输
作用于靶器官和靶细胞
作为信使传递信息
微量、高效
血糖平衡调节
甲状腺激素分泌的分级调节
血糖的来源及去向
主要激素
胰岛素
胰高血糖素
调节过程
存在反馈调节
异常
甲状腺激素的作用:提高细胞代谢速率
调节过程
相关激素:促甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素、甲状腺激素
分级调节
作用:放大激素的调节效应,形成多级反馈调节,有利于精细调控