人和动物生命活动的调节练习
1.肾素也被称为血管紧张素原酶,是一种蛋白水解酶,是肾素—血管紧张素系统的组成部分。肾素—血管紧张素—醛固酮(肾上腺皮质分泌的一种激素)系统是体内肾脏所产生的一种升压调节体系,能引起血管平滑肌收缩产生升高血压的作用,其调节过程如图所示。回答下列问题:
(1)肾素的化学本质为 ,其作用机理是
。
(2)细胞外液含量下降时会刺激肾小球旁细胞分泌肾素,激活肾素—血管紧张素—醛固酮系统,醛固酮分泌增加,使肾脏重吸收钠离子增加;肾素分泌增加也能促进抗利尿激素分泌,从而引起肾小管和集合管对水重吸收 ,最终使细胞外液含量 ,产生升压作用;但过度激活肾素—血管紧张素—醛固酮系统容易导致高血压,请你根据题图提供一种开发降血压药物的思路:
。
(3)当肾小管中葡萄糖浓度过高时,抗利尿激素分泌量 。机体需源源不断地合成分泌醛固酮、抗利尿激素等激素,原因是
。
2.人体的神经中枢可参与腺体的分泌、肌肉的收缩和尿液的排放等生命活动,其参与的部分调节过程如图所示。回答下列问题:
(1)“望梅止渴”和“谈虎色变”都是人体常见的神经活动,这两种神经活动的结构基础都是 ,调节这两种神经活动的神经中枢位于 ,其中“望梅止渴”活动中的效应器指的是
。
(2)若图中的“某种刺激”指的是血糖浓度过高,则激素B是
,该激素作用于靶细胞Y时发挥的效应是 ,从而降低血糖浓度。
(3)肾小管和集合管细胞膜上有多种水通道蛋白,激素A能通过调控水通道蛋白的数量来调节水的重吸收。研究发现,抗炎药物ALX会导致机体出现尿崩症(尿量异常增多)。实验人员用ALX灌胃大鼠,发现实验组大鼠体内激素A的量和排尿量都明显高于对照组大鼠,则用ALX灌胃大鼠出现尿崩症的原因可能是
。
3.为探究长期摄入高碘及硒对血清中甲状腺激素含量的影响,研究人员进行了如下实验:将选取的实验小鼠随机分为3组,进行不同的处理,在相同且适宜环境中饲养4个月后测定血清中T4(甲状腺激素的一种活性存在状态)的含量,处理方法及结果如表。
组别 正常组 高碘组 高碘加硒组
T4(nmol/L) 99.87 60.56 91.15
回答下列问题:
(1)该实验中所选取的实验小鼠需要满足的条件是 (至少答出两点)。
(2)根据实验结果可以得出的初步结论是
。根据实验应遵循的单一变量和对照原则,为确保实验的严谨性,该实验还需要进行的处理是 。
(3)根据表中信息分析,若测定甲状腺的相对重量,则高碘组 (填“大于”“等于”或“小于”)正常组,原因是
。
4.尿酸是人和猿类嘌呤代谢的最终产物,具有抗氧化功能。人体内的嘌呤80%来源于自身代谢,还有20%来源于食物,嘌呤在肝脏中被代谢转化为尿酸进入内环境。尿酸主要通过肾脏排泄,其次是通过消化道排出。当人体尿酸生成过多,或通过肾脏排出尿酸出现障碍时,可导致高尿酸血症。回答下列问题:
(1)高尿酸血症患者应减少 的摄入,以控制尿酸来源;增加 的摄入,以增加尿酸排泄。
(2)高尿酸血症可导致尿酸盐结晶沉积于肾脏,引起内环境尿酸水平进一步升高,导致肾功能衰竭,代谢废物无法排出,出现尿毒症。该过程属于 (填“负反馈调节”或“正反馈调节”)。
(3)已知在其他哺乳动物(除人和猿类外)体内,尿酸可在尿酸酶的催化下生成更容易排出体外的尿囊素。请利用以下实验材料,设计实验验证此结论。简要写出实验设计思路并预期实验结果。
实验材料:生理状态相同的大鼠若干只,溶解在羧甲基纤维素钠溶液的氧嗪酸(抑制尿酸酶活性的一种氨基酸)等。
实验设计思路:
① 。
②将其中一组大鼠灌胃 作为实验组,另一组大鼠灌胃 作为对照组。
③适宜条件下饲养一段时间后,检测两组大鼠尿液中
。
预期实验结果:
若 ,
则可验证此结论。
5.体液调节是指某些化学物质(如激素、二氧化碳)通过体液的传送,对人和动物体的生命活动所进行的调节,其中激素调节是体液调节的主要内容。如图甲表示部分激素从分泌到发挥作用的过程,其中①②③④代表人体内的不同激素;图乙表示的是激素的传送方式。结合图示及所学知识,回答相关问题:
(1)激素调节是由 器官(或细胞)分泌的化学物质进行调节。
(2)图甲中既能够传导兴奋又能够分泌激素的结构是 ,其所分泌的激素①的传送方式属于图乙中的 分泌。
(3)激素③的名称是 ,当其含量增加到一定程度时,会使激素①②的分泌减少,这是一种 调节机制。
(4)若④能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖,则④是由 细胞分泌的。
(5)远距分泌是指激素经血液运输至远距离的靶细胞(或器官)而发挥作用,此过程体现了激素调节具有
的特点(填写两点)。
6.有些人在接触到过敏原(如花粉)时,在过敏原的刺激下,B细胞会活化产生抗体。这些抗体吸附在皮肤、呼吸道或消化道黏膜以及血液中某些细胞(肥大细胞)的表面。当相同的过敏原再次进入机体时,会使这些细胞释放出组织胺等物质,引起毛细血管扩张、血管壁通透性增强等,最终导致过敏者出现皮肤红肿、发疹等症状(如图所示)。请回答下列问题:
(1)过敏反应是指
。
(2)结合所学知识和图示分析可知,肥大细胞上的抗体与 B 细胞细胞膜上的受体 (填“可识别”或“不能识别”)同一种过敏原;过敏原诱发机体产生的抗体与正常免疫产生的抗体在体内分布 (填“相同”或“不相同”)。
(3)过敏症状的产生不是过敏原同时作用于 B 细胞和肥大细胞的结果。其理由是
。
(4)为避免过敏症状,应预防过敏反应的发生,其主要预防措施是 。
7.焦虑、紧张等不良情绪刺激会引起糖皮质激素(GC)的分泌增加,而长期的不良情绪还会影响人体的免疫功能,机理如图所示。
(1)据图分析促肾上腺皮质激素释放激素的英文简称是 。当血浆中的GC含量达到一定量时,将会抑制CRH和ACTH的分泌,此种调节机制属于 调节。
(2)长期的不良情绪会降低人体的免疫能力,据图推测可能的原因是 。研究表明,长期的紧张和焦虑使人罹患癌症的风险大大增加,原因可能是不良情绪通过降低免疫细胞活性削弱免疫系统的 功能,诱发癌症。
(3)目前普遍认为,机体维持内环境稳态的主要调节网络是
。
(4)已知各类T细胞在基础培养液中既不分裂,也不能长期存活,但有研究表明在基础培养液中添加适宜浓度的IL-2后能促使活化的T细胞分裂增殖,而对未活化的T细胞则不起作用。请设计一个实验方案验证上述结论,并用坐标曲线表示添加IL-2前后T细胞数目的变化趋势。
Ⅰ.实验方案:
①把等量的活化的T细胞悬浮液(A组)和未活化的T细胞悬浮液(B组)分别置于细胞培养液中培养,定期抽样检测两组培养液中T细胞的数量;
② 。
Ⅱ.用坐标曲线表示实验结果。
8.神经元是神经系统结构、功能与发育的基本单元。神经环路(开环或闭环)由多个神经元组成,是感受刺激、传递神经信号、对神经信号进行分析与整合的功能单位。动物的生理功能与行为调控主要取决于神经环路而非单个的神经元。
秀丽短杆线虫在不同食物供给条件下吞咽运动调节的一个神经环路作用机制如图所示。图中A是食物感觉神经元,B、D是中间神经元,C是运动神经元。由A、B和C神经元组成的神经环路中,A的活动对吞咽运动的调节作用是减弱C对吞咽运动的抑制,该信号处理方式为去抑制。由A、B和D神经元形成的反馈神经环路中,神经信号处理方式为去兴奋。
回答下列问题:
(1)在食物缺乏条件下,秀丽短杆线虫吞咽运动 (填“增强”“减弱”或“不变”);在食物充足条件下,吞咽运动 (填“增强”“减弱”或“不变”)。
(2)由A、B和D神经元形成的反馈神经环路中,信号处理方式为去兴奋,其机制是
。
(3)由A、B和D神经元形成的反馈神经环路中,去兴奋对A神经元调节的作用是 。
(4)根据该神经环路的活动规律, (填“能”或“不能”)推断B神经元在这两种条件下都有活动,在食物缺乏条件下的活动增强。
9.钾在动植物食品中含量丰富,人体钾的来源全靠从食物中获得,图A是人体钾代谢途径,图B是K+通过Na+-K+泵进入细胞示意图。回答相关问题:
(1)食物中的钾离子进入细胞需要经过 系统,内环境在这个过程中发挥的作用是
。
(2)胰岛素可激活细胞膜上的Na+-K+泵,协助小肠上皮细胞进行葡萄糖的运输,正常人饭后血钾含量会有所降低,原因是
。
(3)血清钾高于5.5 mmol/L以上,称为高钾血症;而人体正常的血糖浓度约为0.8~ g/L,尿毒症患者会出现高钾血症是因为尿毒症患者的 (填器官)排出钾功能障碍, 是钾离子排出体外的主要途径,导致钾离子滞留在体内出现高钾血症。
(4)大量研究表明,钾通道是钾离子转移至细胞外的主要途径,细胞丢钾是细胞凋亡的必要条件。据此,试提出一种治疗细胞毒性T细胞(效应T细胞)攻击正常组织细胞引起的自身免疫病的思路。
答案:
1.解析:(1)肾素是一种蛋白水解酶,其本质是蛋白质,酶作用的机理是降低化学反应的活化能。(2)抗利尿激素能够促进肾小管和集合管重吸收水,抗利尿激素分泌量增加,因此重吸收能力增强;重吸收回的水进入血浆,使内环境的血浆量增加;由于肾素能促进血管紧张素原转化为血管紧张素Ⅰ,肾素和血管紧张素转化酶都是合成醛固酮过程中的酶,抑制这些酶的活性就能抑制醛固酮增加,达到降血压的目的,因此开发出的药物能够抑制血管紧张素转化酶的活性,进而抑制血管紧张素Ⅱ的生成,从而减少肾上腺分泌醛固酮的量,达到降低血压的目的。(3)肾小管中的液体是原尿,葡萄糖浓度由血浆中的葡萄糖浓度决定,当血液流经肾小球时,血浆中除蛋白质和血细胞外,其他成分都可以透过肾小管壁和肾小囊壁进入肾小囊腔形成原尿,原尿和血浆中葡萄糖浓度相同,当肾小管中的葡萄糖浓度过高时,说明血浆的葡萄糖浓度也高于正常值,导致血浆的渗透压也比正常情况下高,因此高渗透压的血浆促进抗利尿激素分泌量增加;激素随血液运输到靶细胞后,一经与靶细胞结合并发挥作用就会灭活,因此需要源源不断地分泌各种激素才能维持机体激素含量的稳定。
答案:(1)蛋白质 降低化学反应的活化能 (2)增加 增加 开发出的药物能够抑制血管紧张素转化酶的活性,进而抑制血管紧张素Ⅱ的生成,从而减少肾上腺分泌醛固酮的量,达到降低血压的目的 (3)增加 激素一经与靶细胞结合并发挥作用就会灭活
2.解析:(1)神经调节的结构基础是反射弧。“望梅止渴”和“谈虎色变”都属于条件反射,其神经中枢位于大脑皮层,其中“望梅止渴”活动中的效应器指的是传出神经末梢及其支配的唾液腺。(2)若“某种刺激”是指血糖浓度升高,则激素B是指胰岛B细胞分泌的胰岛素,胰岛素作用于靶细胞Y会促进靶细胞Y加速摄取、利用和储存葡萄糖,进而降低血糖浓度。(3)根据题意可知,用ALX灌胃大鼠出现尿崩症的原因可能是ALX会导致肾小管和集合管细胞膜上抗利尿激素的受体数量减少或阻止细胞内水通道蛋白的合成。
答案:(1)反射弧 大脑皮层 传出神经末梢及其支配的唾液腺 (2)胰岛素 促进靶细胞Y加速摄取、利用和储存葡萄糖 (3)ALX会导致肾小管和集合管细胞膜上抗利尿激素的受体数量减少(或ALX会阻止细胞内水通道蛋白的合成)
3.解析:(1)该实验中所选取的实验小鼠需要满足的条件属于无关变量,要求相同且适宜,具体表现为年龄、性别相同;体重接近;生活状况相似。(2)与正常组相比,高碘组T4的含量明显降低,说明高碘会抑制甲状腺激素的合成;高碘组与高碘加硒组相比,高碘加硒组中T4的含量明显高,说明补硒能缓解高碘的抑制作用。根据实验应遵循的单一变量和对照原则,为确保实验的严谨性,该实验还需要增加单独补硒的实验组。(3)高碘组血清中甲状腺激素含量较正常组低,对下丘脑、垂体的反馈抑制作用减弱,引起垂体分泌过多的促甲状腺激素作用于甲状腺,促进甲状腺增生肿大。因此若测定甲状腺的相对重量,则高碘组大于正常组。
答案:(1)年龄、性别相同;体重接近;生活状况相似 (2)高碘会抑制甲状腺激素的合成,补硒能缓解高碘的抑制作用 增加单独补硒的实验组 (3)大于 高碘组血清中甲状腺激素含量较正常组低,对下丘脑、垂体的反馈抑制作用减弱,引起垂体分泌过多的促甲状腺激素作用于甲状腺,促进甲状腺增生肿大
4.解析:(1)据题意,人体内的嘌呤有20%来源于食物,当人体尿酸生成过多,或通过肾脏排出尿酸出现障碍时,可导致高尿酸血症,因此高尿酸血症患者应减少高嘌呤食物摄入,同时多喝水促进尿酸通过肾脏排出。(2)高尿酸血症导致肾脏损伤,肾脏损伤又影响尿酸排出,引起内环境尿酸水平进一步升高,因此该过程属于正反馈调节。(3)根据实验目的可知,实验的自变量为尿酸酶的有无,因变量为尿囊素含量(尿酸的含量),结合实验材料,遵循实验中的对照原则、单一变量原则和等量原则,设计实验思路如下:取生理状态相同的大鼠若干只,随机均分为两组,将其中一组大鼠灌胃适量溶解在羧甲基纤维素钠溶液的氧嗪酸作为实验组,另一组大鼠灌胃等量的羧甲基纤维素钠溶液作为对照组,适宜条件下饲养一段时间后,检测两组大鼠尿液中尿囊素的含量(尿酸的含量)。因为实验组中的氧嗪酸会抑制尿酸酶活性,因此预期的实验结果为:实验组大鼠尿液中尿囊素含量低于对照组(实验组大鼠尿液中尿酸含量高于对照组)。
答案:(1)高嘌呤食物 水 (2)正反馈调节
(3)①取生理状态相同的大鼠若干只,随机均分为两组 ②适量溶解在羧甲基纤维素钠溶液的氧嗪酸 等量的羧甲基纤维素钠溶液 ③尿囊素的含量(尿酸的含量) 实验组大鼠尿液中尿囊素含量低于对照组的(实验组大鼠尿液中尿酸含量高于对照组)
5.解析:(1)激素调节是由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质进行调节。激素调节是体液调节的重要内容。(2)下丘脑作为内分泌调节的枢纽,既能够产生兴奋、传导兴奋,又能够分泌激素,其所分泌的激素①为促甲状腺激素释放激素,随着体液的传送到达垂体部位起作用,这里下丘脑作为神经分泌细胞,该激素的传送方式属于图乙中的神经分泌途径。(3)激素③是甲状腺激素,其分泌过程沿着下丘脑—垂体—腺体的分泌途径进行,即存在分级调节机制,当其含量增加到一定程度时,会反馈抑制下丘脑和垂体的分泌活动,使激素①②的分泌减少,这是一种负反馈调节机制,从而维持甲状腺激素含量的稳定。(4)若④能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖,则④是胰岛素,胰岛素是由胰岛B细胞合成并分泌的。(5)远距分泌是指激素经血液运输至远距离的靶细胞(或器官)而发挥作用,此过程体现了激素调节具有通过体液运输,作用于靶器官、靶细胞的特点,另外激素调节还具有微量、高效的特点。
答案:(1)内分泌 (2)下丘脑 神经 (3)甲状腺激素 (负)反馈 (4)胰岛B (5)通过体液运输;作用于靶器官、靶细胞
6.解析:(1)过敏反应是指已产生免疫的机体在再次接受相同抗原刺激时所发生的组织损伤或功能紊乱的反应。(2)据题图分析可知,肥大细胞上的抗体与B细胞细胞膜上受体可识别同一过敏原。过敏原诱发机体产生的抗体与正常免疫产生的抗体在体内分布不相同,诱导过敏反应的抗体吸附在细胞的表面,而正常免疫的抗体分布在血浆中。(3)过敏反应过程中过敏原先后作用于B细胞和肥大细胞,而不是同时作用,作用于肥大细胞的是再次进入机体的过敏原。(4)有些人接触到过敏原时,在过敏原的刺激下,由浆细胞产生抗体。有些抗体吸附在皮肤、呼吸道或消化道黏膜以及血液中某些细胞的表面。预防过敏反应的措施主要是找出过敏原,尽量避免再次接触该过敏原。
答案:(1)已产生免疫的机体,在再次接受相同抗原时所发生的组织损伤或功能紊乱 (2)可识别 不相同 (3)作用于肥大细胞的是再次进入机体的过敏原(或过敏原刺激B细胞活化产生的抗体吸附于肥大细胞表面后,当过敏原再次进入机体时作用于肥大细胞) (4)找出过敏原,尽量避免再次接触该过敏原
7.解析:(1)结合题图分析可知,图中CRH是指由下丘脑分泌的促肾上腺皮质激素释放激素。当血浆中的糖皮质激素GC含量达到一定量时,将抑制下丘脑和垂体的分泌活动,从而使相关激素的分泌减少,这种调节机制属于负反馈调节。(2)由题图可知,长期的不良情绪会刺激下丘脑,进而会引起糖皮质激素(GC)的分泌增加,糖皮质激素(GC)分泌后,会抑制T细胞等淋巴细胞的活化和淋巴因子的释放,所以据题图推测,长期的不良情绪会降低人体的免疫能力的原因是长期不良情绪刺激导致体内GC含量升高,持续抑制T细胞的活化及相关淋巴因子的释放,降低了机体的免疫能力。长期的紧张和焦虑使人罹患癌症的风险大大增加,这与免疫功能有关,可能原因是不良情绪通过降低免疫细胞活性削弱免疫系统的监控和清除功能,导致癌细胞无法及时被清除,进而诱发癌症。(3)维持稳态需要神经系统、内分泌系统、免疫系统的共同调节,神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。(4)要验证“在基础培养液中添加适宜浓度的IL-2后能促使活化的T细胞分裂增殖,而对未活化的T细胞则不起作用”,则实验的自变量为T细胞的类型,因变量为T细胞分裂情况,实验设计应遵循对照与单一变量等原则,故可设计实验如下:①把等量的活化的T细胞悬浮液(A)和未活化的T细胞悬浮液(B)分别置于细胞培养液中培养,定期抽样检测两组培养液中T细胞的数量;②向两培养液中添加等量的IL-2,定期抽样检测两组培养液中T细胞的数量。获得实验数据后,以时间为横坐标,(T细胞的)数量为纵坐标绘制曲线,添加IL-2后,A组曲线不断上升,B组曲线不断下降。
答案:(1)CRH 负反馈 (2)长期不良情绪刺激导致体内GC含量升高,抑制T细胞的活化及相关淋巴因子的释放,降低了机体的免疫能力 监控和清除 (3)神经—体液—免疫调节 (4)向两培养液中添加等量的IL-2,定期抽样检测两组培养液中T细胞的数量
8.解析:(1)据题图分析可知,在食物缺乏条件下,A的活动增强C对吞咽运动的抑制,因此秀丽短杆线虫吞咽运动减少。在食物充足条件下,A的活动减弱C对吞咽运动的抑制,吞咽运动增强。(2)据图可知,由A、B和C神经元形成的吞咽运动增强或者减弱时,需要对其进行调节,去兴奋实际上属于一种反馈调节,A神经元的活动对B神经元有抑制作用,使C神经元兴奋性降低的同时也使D神经元的兴奋性降低,进而使A神经元的兴奋性下降,从而使吞咽运动向相反方向进行。(3)据(2)分析可知,由A、B和D神经元形成的反馈神经环路中,最终使A神经元的兴奋性下降,也就是去兴奋对A神经元调节的作用是抑制。(4)据题意分析可知,在食物充足条件下,A神经元对B神经元抑制作用增强,B神经元活动减弱;在食物缺乏条件下,A神经元对B神经元抑制作用弱,B神经元活动增强,因此可以推断B神经元在这两种条件下都有活动,在食物缺乏条件下的活动增强。
答案:(1)减弱 增强 (2)A神经元的活动对B神经元有抑制作用,使D神经元的兴奋性降低,进而使A神经元的兴奋性下降 (3)抑制 (4)能
9.解析:(1)钾离子绝大部分都来自于我们的食物,在消化道主动运输进入人体内环境,经血液循环达到全身各处,内环境在这个过程中发挥的作用是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。(2)胰岛素可激活细胞膜上的Na+-K+泵,协助小肠上皮细胞进行葡萄糖的运输,正常人饭后血糖含量升高,胰岛素分泌增加,细胞膜上的K+-Na+泵被激活,血液中K+大量进入细胞内,血钾含量降低,故正常人饭后血钾含量会有所降低。(3)人体正常的血糖浓度约为0.8~1.2 g/L。尿液是钾离子排出体外的主要途径,尿毒症患者的肾功能障碍,排出钾离子功能下降,导致血钾浓度高于正常值,钾离子滞留体内,出现高钾血症。(4)钾通道是钾离子转移至细胞外的主要途径,细胞丢钾是细胞凋亡的必要条件,自身免疫病能使人体的免疫系统攻击自身正常的细胞,因此治疗细胞毒性T细胞攻击正常组织细胞引起的自身免疫病的思路:可以特异性的激活效应T细胞膜上的钾通道,使得细胞毒性T细胞丢钾而凋亡,使其不能再攻击正常组织细胞。
答案:(1)消化系统、循环 细胞与外界环境进行物质交换的媒介 (2)饭后胰岛素的分泌量增加,细胞膜上的Na+-K+泵被激活,血钾大量进入细胞内 (3)1.2 肾 尿液 (4)特异性的激活效应T细胞膜上的钾通道,使得细胞毒性T细胞丢钾而发生凋亡,不再攻击正常的组织细胞