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第三章 体液调节
第1节激素与内分泌系统
2.有的青少年觉得自己长得不够高,想去注射生长激素。你赞同这种想法
吗 说出你的理由。
不赞同。人的身高生长受多种因素影响,如遗传、营养、运动和激素调 节等。青少年身高不理想的原因,需通过医院医生严格全面检查和分析才能 确定,是否需要注射生长激素。
1.如果在侏儒症患者成年时给他们注射生长
激素,他们的症状能缓解吗 为什么
不能。生长激素促进身高生长主要在儿 童期和青少年时期,成年人骨干和骨端之间 的软骨组织已经生成骨组织,骨不再生长, 此后注射生长激素对长高已无作用。
问题探讨
侏儒症患者
(2)内分泌腺:凡是没有导管 的腺体,其分泌物——
激素直接进入腺体内的毛细血管,并随血液循环 输送到
全身各处的,称为内分泌腺,例如垂体、甲 状 腺、肾上腺 _等。
一、分泌腺
1.概念
(1)外分泌腺:凡是分 泌物经由 导管 而流出 体外 或流到消化腔的 , 称为外分泌腺,例如
汪 腺、唾液腺、胃 腺等
导 管
腺 细 胞
结缔组织
腺 细 胞
毛细血管 结缔组织
外分泌腺
内分泌腺
有无导管 有导管
无导管
分泌物 汗液、皮脂、消化液等
激素
分泌物量 较多
微量
分泌物的排出 由导管流出,排到体外 或消化道等处
直接进入腺体内的毛 细血管,并随血液循 环输送到全身各处
举例 唾液腺、胃腺、肠腺、汗腺、 皮脂腺、乳腺、泪腺等
垂体、甲状腺、肾上腺、 性腺、胸腺等
注意:胰腺是一种特殊的腺体,分为外分泌部和内分泌部, 其外分泌 部可以分泌消化液,内分泌部可以分泌胰岛素和胰高血糖素。
2.内分泌腺和外分泌腺的比较
问题探讨中提到的生长激素是由垂体分泌的,除了垂
体外,内分泌腺还有甲状腺、肾上腺等,他们分泌不同的 激素。
那么,激素是如何被发现的呢
二、激素的发现
科学家发现:狗进食后,胃 便开足马力,把食物磨碎, 当食物进入小肠时,胰腺马 上会分泌出胰液并立刻送到 小肠,和磨碎的食物混合起 来,进行消化活动
那么,食物到达小肠的 消息,胰腺是怎样得到的呢
狗的胃、小肠和胰腺的位置示意图
狗的胃、小肠和胰腺的位置示意图
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。
二、激素的发现
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;
小肠
胃酸刺激小肠的神经 胰腺
胰液
1.沃泰默的实验 稀盐酸
(1)实验假设:胰液的分泌受神经系统调节。 刺激
(2)实验 肠肠腔内(A 组) 现象 胰液分泌 小肠的神经
小(B 肠)腔(切除通 胰液不分泌 腺
向该段小肠的神经)(C组) 胰液分泌
思考:A、B、C 三组实验的结论分别是什么 胰液
A组 :胰液的分泌是盐酸刺激小肠肠腔(小肠黏膜)引起的
B组 :盐酸本身不会直接刺激胰腺分泌胰液(必须用盐酸刺激小肠)
C组 :盐酸刺激小肠黏膜引起胰腺分泌胰液可以不通过神经调节的方 式 来 完 成
传递兴
胰
奋
现象
现象
肠
组
狗的上段
狗的血液
入
注
段小
结果
上
和
狗的
步骤
稀盐酸
沃泰默的解释: 猜想一下!
小肠上微小的神经难以剔除 干净,是一个十分顽固的神经反射。
·稀盐酸 注入已切 上 结果 胰腺分泌胰液
·稀盐酸 注入 狗的血液中 结果 胰腺不分泌胰液
·稀盐酸注入 狗上段小肠肠腔 结果 胰腺分泌胰液
切除通向该段小肠的神经,只留下血管
1、沃泰默的实验:
2.斯他林和贝利斯的实验
(1)实验假设:
这不是反射而是化学调节———在盐酸的作用下,小肠黏膜细 胞可能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。
思考:如果要证明这个观点,实验思路是什么
彻底消除神经的影响(完全破坏神经结构)
(2)实验步骤和结果
注射 同一条狗
的静脉
小肠黏膜
促进胰腺 分泌胰液
制成
提取液
混合、 研磨
稀盐酸
小肠黏膜+稀盐酸+砂子磨碎 制成提取液 注射 狗静脉
结果:胰腺分泌胰液。
小肠黏膜+蒸馏水+砂子 磨碎 制成提取液 注射 狗静脉 结果:胰腺不分泌胰液。
结论:小肠黏膜分泌促胰液素促进胰腺分泌胰液
斯他林和贝利斯的实验:
2.斯他林和贝利斯的实验能否说明该调节不是神经调节 为什么
不 能 ;该实验只能说明盐酸刺激小肠黏膜后引起胰液 分泌增多,有体液调节的存在,但由于通向小肠的神经被切 除,无法判断该过程中是否有神经调节
思考:
1.斯他林和贝利斯的实验设计是否严谨 如何设计
应增设对照实验排除稀盐酸和小肠黏膜本身成分的干扰 注射
稀盐酸 同一条狗的静脉
同一条狗的静脉
小肠黏膜
提取液
制成
注射
E.H.Starling W.M.Baliss
激素调节的概念:
由内分泌器官或细胞分泌的化学物质——激素进行调节 的方式,就是激素调节
促胰液素是人们发现的第 一种激素,由 小肠黏膜 分泌;
“自然,人家是对的。很明显,我们
失去了一个发现真理的机会。 ”
巴甫洛夫(1849-1936)
在对高级神经活动的研究中,创立了条件反射学说,因对 消化生理的研究而获1904年诺贝尔生理学和医学奖。
3.巴甫洛夫的感慨
讨论:
1.斯他林和贝利斯的实验比沃泰默实验的巧妙之处在哪里
彻底排除了神经调节对实验结果的干扰
2.促胰液素调节胰液分泌的方式与神经调节的方式有哪些 不同
神经调节通过反射弧实现,在促胰液素调节胰液分泌时, 促胰液素通过血液运输到达胰腺,引起胰腺分泌
3.“机遇只偏爱那种有准备的头脑”。是什么因素使斯他 林和贝利斯抓住了成功的机遇呢
敢于质疑,大胆提出新假设,巧妙设计实验验证假设
三 、研究激素的实例
实例1:胰岛素的发现
1869年:显微镜
下观察胰腺组织,
发现胰岛;
说明:
胰腺外分泌部(腺泡)能分泌胰液,含有多种消化酶 (如胰蛋白酶),胰液经导管进入小肠;
胰腺的内分泌部(胰岛)能分泌胰岛素和胰高血糖素, 调节血糖平衡;
1889年:科学家无意发现,切除胰腺的狗患上糖尿病,提出胰腺
能 分泌某种抗糖尿病的物质 的假说;
1 916年:将胰岛产生的、可能与糖尿病有关的物质命名为胰岛素;
1889年到1920年:大多数实验都集中于制备胰腺提取物,然后 注射给由胰腺受损诱发糖尿病的狗或糖尿病患者,但都收效甚微;
思考:为什么会收效甚微
胰岛素的化学本质为蛋白质,而胰腺的腺泡中含有多种蛋白酶, 直接制备胰腺提取物,胰岛素被胰腺分泌的胰蛋白酶分解,故难 以获得预期结果
1920年,班廷了解到,以实验方法结扎胰管或因胆结石阻
塞胰管都会引起胰腺 萎缩,但胰岛却保持完好,这样机体
不会 患糖尿病,这给了他获取胰岛方法的启示:结扎狗
的胰管,使 胰腺萎缩,再用 萎缩的胰腺提取液 来治疗
糖尿病;
胰腺萎缩,只剩胰岛
制备胰腺提取液 注入
实验性糖尿病的狗
血糖下降,恢复正常
随后,他们与生化学家合作,找到了直接提取正常胰腺
1921年,班廷和助手贝斯特做了如下实验:
胰岛素的方法:抑制蛋白酶的活性
摘除另一只健康 狗的胰腺
结扎狗的胰管
1923年,班廷因
发现并提取胰岛素, 而获得诺贝尔生理 学或医学奖。
后来,科学家从动物睾丸中提取出睾 酮,并证实,其为睾丸 分泌的雄激素
实例2:睾丸分泌雄性激素的研究
1849年,德国研究者做了如下实验:
雄性特征 逐步恢复
阉割后的公鸡
公鸡摘
除睾丸
正常的公鸡
雄性性征 明显消失
睾丸重新 移植回去
讨论:1.班廷是如何证实胰岛素是由胰腺中的胰岛分泌的
通过结扎胰腺导管,使胰腺萎缩,丧失分泌胰蛋白酶的功能,但 胰岛仍正常,由此证明胰岛素是由胰岛分泌的。
2.从以上实例,你能归纳出研究一种内分泌腺及其分泌激 素功能的方法吗
摘除法和移植法:摘除所研究的内分泌腺,观察实验动物出现的特 异性症状,将已摘除的内分泌腺重新移植回去或注射摘除腺体的提 取物,观察相应症状是否恢复,由此判断该内分泌腺的功能
3.联系必修学到的内容,具体分析以上两个实例哪些实验用 到了“减法原理”或“加法原理”
班廷摘除健康狗的胰腺造成实验性糖尿病——减法原理
给实验性糖尿病的狗注射萎缩胰腺提取物——加法原理
摘除睾丸——减法原理 重新移植睾丸——加法原理
研究方法 摘除法(植入法) 饲喂法
注射法
实 验 设 计 实验组 摘除内分泌腺 饲喂动物激素
注射动物激素
对照组 不摘除内分泌腺 (手术但不摘除) 不饲喂动物激素(饲 喂等量正常饲料)
不注射动物激素
(注射等量生理盐水)
自身对照 或条件对 照组 对摘除内分泌腺的 实验组植入内分泌 腺(或补充激素) 饲喂动物激素抑 制剂
实验目的 验证或探究某种内 分泌腺的生理作用 验证或探究某种 激素的生理作用
验证或探究某种 激素的生理作用
适用范围 所有内分泌腺 只适用于甲状腺激 素、性激素等非蛋 白质或多肽类激素
所有激素
四、研究内分泌腺及其分泌激素功能的方法
练习1:为了验证“甲状腺激素具有促进幼年动物发育”
的作用,某实验小组的同学将一只幼年家兔的甲状腺摘除并
缝合后进行观察。作为对照,他们还应该( )
A. 用一只成年的家兔做同样的实验
B.给一只幼年家兔外源补充甲状腺激素,并在相同环境中观 察
C.用一只相似幼年家兔在颈部切开伤口并缝合,在相同环境 中观察
D.将一只幼年家兔做相同处理后,外源补充甲状腺激素,并在
相同的环境中观察
注意事项:
①选择性别、年龄相同,体重、生理状况相似的动物进行平均 分组,且每组不能只有一只,遵循单一变量原则;
②在研究动物激素生理功能的实验设计中,要注意设计对照实 验,对照实验中,不能用蒸馏水代替生理盐水;
③在设计实验时,要充分考虑相关激素的化学本质,选择不同的 实验方法,例如,蛋白质、多肽类激素不能饲喂,只能注射;
④实际操作过程中,可能要综合运用多种方法:如摘除某种内 分泌腺(如公鸡的睾丸),一段时间后再注射该内分泌腺分泌的激 素(如睾酮),或重新植入该内分泌腺等;
⑤对于幼小的动物一般不用摘除法或注射法,例如研究甲状腺 激素对蝌蚪发育的影响就应该采用饲喂法
练习2:为研究垂体对机体生长发育的作用,某同学用垂体切除法
进行实验。在实验过程中,用幼龄大鼠为材料,以体重变化作为生长 发育的检测指标。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)的处理是手术但不切除垂体;
B组的处理是切除垂体;
②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。
③每隔一定时间,测定并记录两组大鼠的体重。
④对所得数据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由于B组 的处理使大鼠缺失了来源于垂体的生长激素和促甲状腺激素。
垂体、甲状腺、肾上腺、性 腺(睾丸/卵巢)、胰岛、
胸腺、甲状旁腺、松果体等
小肠黏膜的内分泌细胞等
下丘脑中的某些神经细胞
五 、内分泌系统的组成和功能
(一)内分泌系统
(1)概念:
由相对独立的内分泌腺以及兼有内分泌功能的细胞共同构成。
(2)组成:
内分泌细胞聚集在一起 成为内分泌腺体
内分泌细胞分散在一些 器官、组织内
兼有内分泌功能的细胞
内分泌系统
(二)人体主要内分泌腺
垂体 肾上腺
卵巢
下丘脑
甲状腺
胰腺(胰岛)
睾丸
内分泌腺 激素 作用
本质
下丘脑 促X激素释放激素 调控垂体分泌激素
多肽
垂体 促 X 激 素 调控X分泌激素
多肽
生长激素 调节生长发育
蛋白质
甲状腺 甲状腺激素 调节有机物代谢;促进生长 和发育;提高神经兴奋性
氨基酸
衍生物
胰腺 B 胰岛素 降低血糖
蛋白质
A 胰高血糖素 升高血糖
多肽
肾上腺 皮质 醛固酮、皮质醇 调节水盐代谢和有机物代谢
类固醇
髓质 肾上腺素 提高机体应激能力
氨基酸
衍生物
卵巢 雌激素和孕激素 促进雌雄生殖器官的发育、 生殖细胞的生成和第二性征 的出现
类固醇
睾丸 雄激素(如睾酮)
思考:哪些激素不能口服 哪些激素可以口服
1.蛋白质或多肽类激素:
只能注射不能口服。这类激素进入消化道后,会被消化 酶分解而失去作用。例如:生长激素、胰岛素。
2、氨基酸衍生物类激素和类固醇类激素:
可以口服,也可以注射。
例如:生长甲状腺激素、肾上腺素(氨基酸衍生物类激素) 等;雌激素、雄激素(固醇类)等。
激素类型 病症 病因
症状
甲状腺激 素 呆小症 幼体分泌不足
身材矮小、智力低下、生殖器官发育 不全
甲亢
成体分泌过多
精神亢奋、代谢旺盛、身体日渐消瘦
地 方 性 甲 状 腺肿 因缺碘导致合成不足
甲状腺代偿性增生(俗称“大脖子 病”)
生长激素 侏儒症 幼体分泌过少
身材矮小、智力正常、生殖器官发育 正常
巨人症 幼体分泌过多
身材异常高大
肢端肥大症 成体分泌过多
身体的指、趾等端部增大
胰岛素 糖尿病 分泌不足
出现糖尿等症状
正常面容
1941年 1949
典型肢端肥大症面容
1956年
(三)与激素有关的人类疾病
巨人症:幼年时 ,肢端肥大症:成年后 , 生长激素分泌过多。生长激素分泌过多。
长激素分泌不足,身 材矮小,智力正常
生长激素分泌异常有关的病
侏儒症:幼年时,生
呆小症:幼年时,甲状 腺激素分泌不足,身材 矮小,智力低下。
地方性甲状腺肿:
饮食缺碘,甲状腺 激素合成过少。
甲 亢 :成年时, 甲状腺激素分泌 过多。
甲状腺激素分泌异常有关的病
A.甲狗可能出现的症状是行动呆笨、精神萎靡、食欲不振
B. 乙狗可能出现的症状是生长缓慢或停滞
C. 丙狗可能出现的症状是性情变得温顺
D. 在相同条件下饲养一段时间后,其个体大小变化为甲、丁狗 基本处于处理前状态,乙、丙狗不断长大
练习:现有体重相似、发育正常且处于相同阶段的甲、乙、丙、 丁四只雄性小狗,对丁狗不做处理,甲、乙、丙狗分别做不同的 处理。几个月后测得各自血液中三种激素的含量如表所示,则下
雄性激素 甲状腺激素
生长激素
甲 3.8 0.1
5.8
乙 3.6 2.8
0.1
丙 0.8 3
5.5
丁 4 3
6
列叙述不正确的是( D )
讨论
1. 实验结果验证了上述哪一个假说 如果另外一个假说成立,请预测相应的结果。
2. 为了进一步证实他的假说,在摘除 即将发育为卵巢或睾丸的组织的同时,给予 一定量的睾酮刺激。请你预测,性染色体组 成 为XX 或XY 的胚胎将分别发育出哪种性
器官
2 . 两 者 都 将 发 育 成 雄 性 器 官
假说2:发育出雌性器官需要来自卵巢
提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎 发育出雄性器官。
为此,他设计了如下实验:在家兔胚 胎生殖系统分化之前,通过手术摘除即将 发育为卵巢或睾丸的组织。当幼兔生下来之 后,观察它们的性染色体组成及外生殖器的 表现。实验结果如下:
某科学家为了研究性激素在胚胎生殖
系统发育中所起的作用,提出了如下假说。
假说1:发育出雄性器官需要来自睾丸 提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎 发育出雌性器官;
性染色体组成 外生殖器表现
未做手术
手术后
XY 雄性
雌性
XX 雌性
雌性
兔1.胚验 ,了 1陪; 2兔成。立 , 性 染 色 体 为XX 的 家
思维训练
课堂练习
1. 下列关于常见动物激素或腺体的叙述,错误的是( B )
A. 甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性
B. 醛固酮是肾上腺髓质分泌的激素
C. 垂体中具有多种不同功能的内分泌细胞 D. 下丘脑和垂体间具有复杂的功能联系
2.斯他林和贝利斯在研究胰液分泌过程中发现了动物激素——
促胰液素,他们的实验设计中最关键的是( D )
A. 将稀盐酸注射到狗的小肠腔中
B.将稀盐酸注射到狗的血液中
C. 将狗的小肠的神经剔除,然后将稀盐酸注射到狗的小肠中
D.将狗的小肠黏膜和稀盐酸在体外研磨,然后将提取液注射到 同一条狗的静脉中
3.下列属于人体内分泌腺的是( B )
①甲状腺 ②唾液腺 ③肾上腺 ④脑垂体
A.①②③ B.①③④ C.②③④ D.①②④
A. 正常情况下,咀嚼食物引起胰液分泌
是条件反射
B. 食物进入胃内后引起胰液分泌肯定有 体液调节参与
C.激素B是人们发现的第一种激素 促胰液素
D.激素A 和激素B是通过血液循环途径 到达胰腺的
视、嗅、咀嚼食物
神经
中枢神经
神经
胰腺 分泌
激素B
食物
小肠
食物分解产物
4.胰液分泌的调节是一个复杂的过程。下图为胰液分泌调节的部
分示意图,据图判断下列说法不正确的是( )
神经
激素A
神经
胃