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微专题10
1.下丘脑在稳态调节中的作用模型
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)感受信号: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:具有合成分泌抗利尿激素以及促激素释放激素的功能。
(3)参与调节: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)信号传导: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。
2.人和动物生命活动调节方式的判断
(1)神经系统对激素分泌调节类型的模型构建及判断。
①甲状腺激素、性激素等分泌调节属于甲类型,即:
②抗利尿激素的分泌调节属于乙类型,即由下丘脑分泌,垂体释放。
③胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等的分泌调节属于丙类型,即:
(2)动物生命活动调节的综合模型。
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)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B细胞(或胰岛A细胞)、胰岛素(或胰高血糖素)、靶器官或靶细胞。
1.(2024·吉林长春模拟)高血压性脑出血并发症之一为脑水肿,主要由脑外伤时毛细血管通透性升高,血浆蛋白进入脑脊液(脑细胞直接生活的环境)引起。临床上常用某种刺激引起内皮细胞释放NO调节血压进行辅助治疗,调节过程如图。下列相关叙述错误的是( )
[A] 脑脊液与血浆、组织液、淋巴液等构成了人体的内环境
[B] 患者脑脊液的渗透压上升,水重吸收回血浆减少,导致脑水肿
[C] NO通过扩张血管来缓解病症属于神经—体液调节
[D] 图中①与受体结合后可使内皮细胞发生代谢变化
C
【解析】 脑脊液是脑细胞生活的直接环境,属于细胞外液,脑脊液与血浆、淋巴液、组织液等构成了人体的内环境;脑外伤时毛细血管通透性升高,血浆蛋白进入脑脊液,脑脊液渗透压升高,水重吸收回血浆减少,进而引起脑水肿;由图可知,NO经细胞外液通过质膜扩散进入平滑肌细胞,进而扩张血管缓解病症,该过程属于体液调节;图中①与受体结合后激活一系列反应,使内皮细胞发生代谢变化,产生并释放NO。
2.(2024·山东模拟)下丘脑是调节内脏和内分泌活动的中枢。图中甲、乙、丙表示下丘脑的某些区域,A、B、C表示不同的调节途径。
(1)图中下丘脑通过A途径控制靶细胞分泌相关激素的过程属于
(填“神经调节”“体液调节”或“神经—体液调节”)。当环境温度降低时,下丘脑一方面直接刺激肾上腺髓质分泌 ,使机体产热量增加;另一方面机体也可以通过 (填图中字母)途径增加甲状腺激素的分泌量,此时甲状腺激素的靶细胞是 。
神经调节
肾上腺素
C
几乎全身所有细胞
【解析】 (1)题图中下丘脑通过A途径控制靶细胞分泌相关激素的过程属于神经调节,此时靶细胞相当于反射弧中效应器的一部分。环境温度降低时,下丘脑可以通过神经调节直接刺激肾上腺髓质分泌肾上腺素,增加机体产热;寒冷时机体内甲状腺激素分泌量也会增加,甲状腺激素的分泌存在分级调节,符合C途径。甲状腺激素几乎作用于全身所有细胞。
(2)当人体饮水过少或吃的食物过咸时,抗利尿激素释放增加,请用流程图表示抗利尿激素的分泌与释放、作用效果及负反馈调节过程。
【答案】(2)
【解析】 (2)抗利尿激素由下丘脑分泌、垂体释放,能够促进肾小管、集合管重吸收水,使细胞外液渗透压下降,这一结果又会抑制抗利尿激素的分泌和释放。流程图如答案所示。
(3)某同学欲验证甲状腺激素可促进产热,提出了如下实验思路:选择生理状况一致的多只成年健康小鼠,注射等量甲状腺激素,一段时间后测量小鼠体温并求平均值。请指出该实验思路的不合理之处:
(答出两点)。
未设置对照组;
以小鼠的体温作为检测指标
【解析】 (3)该实验思路中未设置对照组,一般情况下,健康小鼠体温相对稳定,因此以小鼠体温作为该实验的检测指标不合理。
1.激素功能研究的一般思路
2.激素功能的常见实验研究方法
(1)切除法:切除相应腺体。适用于个体较大的动物。
(2)饲喂法:在饲料中添加激素。只适用于甲状腺激素、性激素等小分子或脂质类激素,而多肽和蛋白质类激素则不能采用饲喂法。
(3)注射法:向动物体内注射某激素。适用于各种激素。
3.动物生理实验材料的选择和处理
(1)实验分组基本要求:选择性别相同,年龄、体重、生理状况相似的动物平均分组(随机均分),每组要有数量相等的多只动物。
(2)处理:如观察胰岛素、胰高血糖素功能的实验动物一般是先进行饥饿处理。
(3)要根据实验动物的不同,合理控制激素的用量。
4.动物激素调节实验设计时的注意事项
(1)根据激素的化学本质,选择不同的实验方法。多肽和蛋白质类激素一般采用注射法,不宜采用饲喂法;固醇类、氨基酸衍生物类激素可以饲喂,也可以注射。
(2)注意设置对照实验:如进行注射实验时空白对照组应不做处理或注射等量生理盐水(不可用蒸馏水),进行饲喂实验时,空白对照组可添加蒸馏水,也可设置自身前后对照等。
(3)生理实验中要注意排除无关变量的干扰:手术处理、溶解药物的溶剂、内源激素等。
5.激素功能研究的案例
(1)验证甲状腺激素的功能。
①饲喂法。
②摘除法和注射法。
(2)验证胰岛素的生理功能——注射法。
3.(2024·湖南郴州模拟)褪黑素是哺乳动物和人类的松果体分泌的具有昼夜节律的胺类激素,在调节睡眠和生殖系统发育等方面均有重要作用。下图为褪黑素调节生殖系统发育的作用机制。回答下列问题。
注:(+)表示促进,(-)表示抑制;GnRH表示促性腺激素释放激素,LH和FSH均属于促性腺激素。
(1)光暗信号调节褪黑素分泌的反射弧中,效应器是
。当神经元产生兴奋时,神经纤维膜内的电位变化为 。
传出神经末梢
及其支配的松果体
由负电位变为正电位
【解析】 (1)光暗信号调节褪黑素分泌的反射弧中,效应器是传出神经末梢及其支配的松果体。当神经元产生兴奋时,神经纤维膜电位由外正内负变为外负内正,故膜内的电位变化为由负电位变为正电位。
(2)据图可知,下丘脑、垂体和性腺之间存在分层调控,其意义是
,下丘脑产生的GnRH只能特异性作用于垂体的原因是
。
放大激素的
调节效应,形成多级反馈调节,有利于精细调控(答案合理即可)
只有垂体的细胞膜上有GnRH
的特异性受体
【解析】 (2)下丘脑、垂体和性腺之间分层调控的意义是放大激素的调节效应,形成多级反馈调节,有利于精细调控,从而维持机体的稳态。激素要与特定的受体结合才能发挥作用,只有垂体的细胞膜上有GnRH的特异性受体,故下丘脑产生的GnRH只能特异性作用于垂体。
(3)松果体萎缩的女性,通常会伴有卵巢增生,据图分析,原因可能是
。
松果体萎缩的女性褪黑素分泌减少,对下丘脑和垂体的抑制作用减弱,使GnRH、LH、FSH的分泌增多,进而促进卵巢发育,导致卵巢增生(答案合理即可)
【解析】 (3)褪黑素由松果体分泌,松果体萎缩的女性,褪黑素分泌量会减少,褪黑素分泌减少,对下丘脑和垂体的抑制作用减弱,使GnRH、LH、FSH的分泌增多,促进卵巢发育而导致卵巢增生。
(4)为探究松果体分泌的褪黑素对小白鼠雌激素分泌的影响。某研究小组进行了相关实验,实验过程如表所示:
表中“ ”指的是 。
切除松果体并注射等量的褪黑素(溶于生理盐水的褪黑素)
组别 甲 乙 丙
选取健康、生长发育状况相同的雌性成年小白鼠30只,均分为三组
实验
过程 不做
处理 切除松果体并注射适量的生理
盐水
其他条件相同且适宜,一段时间后,检测各组雌激素含量
实验
结果 甲、乙两组雌激素分泌正常,而丙组雌激素分泌增加
【解析】 (4)欲探究松果体分泌的褪黑素对小白鼠雌激素分泌的影响,自变量为褪黑素的有无,应设置三组实验:甲组小白鼠作为对照,不做任何处理,乙组小白鼠切除松果体并注射等量的褪黑素,丙组小白鼠切除松果体并注射适量的生理盐水,若甲、乙两组雌激素分泌正常,而丙组雌激素分泌增加,即可验证上述结论。
4.(2024·山东卷,23)由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的胆汁属于消化液,其分泌与释放的调节方式如图所示。
(1)图中所示的调节过程中,迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节,说明肝细胞表面有 。肝细胞受到信号刺激后,发生动作电位,此时膜两侧电位表现为 。
ACh受体
内正外负
【解析】 (1)迷走神经分泌ACh对肝细胞分泌胆汁进行神经调节,ACh属于信号分子,需要与肝细胞膜上的ACh受体结合才能发挥作用。发生动作电位膜两侧电位表现为内正外负。
(2)机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成。肝细胞合成功能发生障碍时,组织液的量 (填“增加”或“减少”)。临床上可用药物A竞争性结合醛固酮受体增加尿量,以达到治疗效果,从水盐调节角度分析,该治疗方法使组织液的量恢复正常的机制为
。
增加
药物A作用后使钠离子重吸收减少,细胞外液渗透压下降,抗利尿激素分泌减少,水的重吸收减少
【解析】 (2)肝细胞合成功能发生障碍时,血浆蛋白减少,血浆渗透压降低,水分大量渗透到组织液,组织液的量增加,导致组织水肿。药物A可以竞争性结合醛固酮受体,抑制醛固酮的作用,因此药物A作用后使钠离子重吸收减少,细胞外液渗透压降低,抗利尿激素分泌量减少,水的重吸收减少,从而增加尿量,使组织液的量恢复正常。
(3)为研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,据图设计以下实验,已知注射各试剂所用溶剂对实验检测指标无影响。
实验处理:一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射 (填序号)。①ACh抑制剂 ②CCK抗体 ③ACh抑制剂+CCK抗体
检测指标:检测两组小鼠的 。
实验结果及结论:若检测指标无差异,则下丘脑所在通路不受影响。
②
ACh含量
【解析】 (3)由题图可知,小肠Ⅰ细胞所在通路相关的物质是CCK,要研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,所做实验处理为一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射CCK抗体。检测指标:检测两组小鼠的ACh含量。微专题10 动物生命活动调节模型分析和生理学实验设计
题型一 动物生命活动调节模型分析
【知识·方法】
1.下丘脑在稳态调节中的作用模型
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)感受信号: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:具有合成分泌抗利尿激素以及促激素释放激素的功能。
(3)参与调节: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)信号传导: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。
2.人和动物生命活动调节方式的判断
(1)神经系统对激素分泌调节类型的模型构建及判断。
①甲状腺激素、性激素等分泌调节属于甲类型,即:
②抗利尿激素的分泌调节属于乙类型,即由下丘脑分泌,垂体释放。
③胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等的分泌调节属于丙类型,即:
(2)动物生命活动调节的综合模型。
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)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B细胞(或胰岛A细胞)、胰岛素(或胰高血糖素)、靶器官或靶细胞。
【类题·精练】
1.(2024·吉林长春模拟)高血压性脑出血并发症之一为脑水肿,主要由脑外伤时毛细血管通透性升高,血浆蛋白进入脑脊液(脑细胞直接生活的环境)引起。临床上常用某种刺激引起内皮细胞释放NO调节血压进行辅助治疗,调节过程如图。下列相关叙述错误的是( )
[A] 脑脊液与血浆、组织液、淋巴液等构成了人体的内环境
[B] 患者脑脊液的渗透压上升,水重吸收回血浆减少,导致脑水肿
[C] NO通过扩张血管来缓解病症属于神经—体液调节
[D] 图中①与受体结合后可使内皮细胞发生代谢变化
【答案】 C
【解析】 脑脊液是脑细胞生活的直接环境,属于细胞外液,脑脊液与血浆、淋巴液、组织液等构成了人体的内环境;脑外伤时毛细血管通透性升高,血浆蛋白进入脑脊液,脑脊液渗透压升高,水重吸收回血浆减少,进而引起脑水肿;由图可知,NO经细胞外液通过质膜扩散进入平滑肌细胞,进而扩张血管缓解病症,该过程属于体液调节;图中①与受体结合后激活一系列反应,使内皮细胞发生代谢变化,产生并释放NO。
2.(2024·山东模拟)下丘脑是调节内脏和内分泌活动的中枢。图中甲、乙、丙表示下丘脑的某些区域,A、B、C表示不同的调节途径。
(1)图中下丘脑通过A途径控制靶细胞分泌相关激素的过程属于 (填“神经调节”“体液调节”或“神经—体液调节”)。当环境温度降低时,下丘脑一方面直接刺激肾上腺髓质分泌 ,使机体产热量增加;另一方面机体也可以通过 (填图中字母)途径增加甲状腺激素的分泌量,此时甲状腺激素的靶细胞是 。
(2)当人体饮水过少或吃的食物过咸时,抗利尿激素释放增加,请用流程图表示抗利尿激素的分泌与释放、作用效果及负反馈调节过程。
(3)某同学欲验证甲状腺激素可促进产热,提出了如下实验思路:选择生理状况一致的多只成年健康小鼠,注射等量甲状腺激素,一段时间后测量小鼠体温并求平均值。请指出该实验思路的不合理之处: (答出两点)。
【答案】 (1)神经调节 肾上腺素 C 几乎全身所有细胞
(2)
(3)未设置对照组;以小鼠的体温作为检测指标
【解析】 (1)题图中下丘脑通过A途径控制靶细胞分泌相关激素的过程属于神经调节,此时靶细胞相当于反射弧中效应器的一部分。环境温度降低时,下丘脑可以通过神经调节直接刺激肾上腺髓质分泌肾上腺素,增加机体产热;寒冷时机体内甲状腺激素分泌量也会增加,甲状腺激素的分泌存在分级调节,符合C途径。甲状腺激素几乎作用于全身所有细胞。
(2)抗利尿激素由下丘脑分泌、垂体释放,能够促进肾小管、集合管重吸收水,使细胞外液渗透压下降,这一结果又会抑制抗利尿激素的分泌和释放。流程图如答案所示。
(3)该实验思路中未设置对照组,一般情况下,健康小鼠体温相对稳定,因此以小鼠体温作为该实验的检测指标不合理。
题型二 动物生理学实验设计
【知识·方法】
1.激素功能研究的一般思路
2.激素功能的常见实验研究方法
(1)切除法:切除相应腺体。适用于个体较大的动物。
(2)饲喂法:在饲料中添加激素。只适用于甲状腺激素、性激素等小分子或脂质类激素,而多肽和蛋白质类激素则不能采用饲喂法。
(3)注射法:向动物体内注射某激素。适用于各种激素。
3.动物生理实验材料的选择和处理
(1)实验分组基本要求:选择性别相同,年龄、体重、生理状况相似的动物平均分组(随机均分),每组要有数量相等的多只动物。
(2)处理:如观察胰岛素、胰高血糖素功能的实验动物一般是先进行饥饿处理。
(3)要根据实验动物的不同,合理控制激素的用量。
4.动物激素调节实验设计时的注意事项
(1)根据激素的化学本质,选择不同的实验方法。多肽和蛋白质类激素一般采用注射法,不宜采用饲喂法;固醇类、氨基酸衍生物类激素可以饲喂,也可以注射。
(2)注意设置对照实验:如进行注射实验时空白对照组应不做处理或注射等量生理盐水(不可用蒸馏水),进行饲喂实验时,空白对照组可添加蒸馏水,也可设置自身前后对照等。
(3)生理实验中要注意排除无关变量的干扰:手术处理、溶解药物的溶剂、内源激素等。
5.激素功能研究的案例
(1)验证甲状腺激素的功能。
①饲喂法。
②摘除法和注射法。
(2)验证胰岛素的生理功能——注射法。
【类题·精练】
3.(2024·湖南郴州模拟)褪黑素是哺乳动物和人类的松果体分泌的具有昼夜节律的胺类激素,在调节睡眠和生殖系统发育等方面均有重要作用。下图为褪黑素调节生殖系统发育的作用机制。回答下列问题。
注:(+)表示促进,(-)表示抑制;GnRH表示促性腺激素释放激素,LH和FSH均属于促性腺激素。
(1)光暗信号调节褪黑素分泌的反射弧中,效应器是 。当神经元产生兴奋时,神经纤维膜内的电位变化为 。
(2)据图可知,下丘脑、垂体和性腺之间存在分层调控,其意义是 ,下丘脑产生的GnRH只能特异性作用于垂体的原因是 。
(3)松果体萎缩的女性,通常会伴有卵巢增生,据图分析,原因可能是 。
(4)为探究松果体分泌的褪黑素对小白鼠雌激素分泌的影响。某研究小组进行了相关实验,实验过程如表所示:
组别 甲 乙 丙
选取健康、生长发育状况相同的雌性成年小白鼠30只,均分为三组
实验 过程 不做 处理 切除松果体并注射适量的生理盐水
其他条件相同且适宜,一段时间后,检测各组雌激素含量
实验 结果 甲、乙两组雌激素分泌正常,而丙组雌激素分泌增加
表中“ ”指的是 。
【答案】 (1)传出神经末梢及其支配的松果体 由负电位变为正电位
(2)放大激素的调节效应,形成多级反馈调节,有利于精细调控(答案合理即可) 只有垂体的细胞膜上有GnRH的特异性受体
(3)松果体萎缩的女性褪黑素分泌减少,对下丘脑和垂体的抑制作用减弱,使GnRH、LH、FSH的分泌增多,进而促进卵巢发育,导致卵巢增生(答案合理即可)
(4)切除松果体并注射等量的褪黑素(溶于生理盐水的褪黑素)
【解析】 (1)光暗信号调节褪黑素分泌的反射弧中,效应器是传出神经末梢及其支配的松果体。当神经元产生兴奋时,神经纤维膜电位由外正内负变为外负内正,故膜内的电位变化为由负电位变为正电位。(2)下丘脑、垂体和性腺之间分层调控的意义是放大激素的调节效应,形成多级反馈调节,有利于精细调控,从而维持机体的稳态。激素要与特定的受体结合才能发挥作用,只有垂体的细胞膜上有GnRH的特异性受体,故下丘脑产生的GnRH只能特异性作用于垂体。(3)褪黑素由松果体分泌,松果体萎缩的女性,褪黑素分泌量会减少,褪黑素分泌减少,对下丘脑和垂体的抑制作用减弱,使GnRH、LH、FSH的分泌增多,促进卵巢发育而导致卵巢增生。(4)欲探究松果体分泌的褪黑素对小白鼠雌激素分泌的影响,自变量为褪黑素的有无,应设置三组实验:甲组小白鼠作为对照,不做任何处理,乙组小白鼠切除松果体并注射等量的褪黑素,丙组小白鼠切除松果体并注射适量的生理盐水,若甲、乙两组雌激素分泌正常,而丙组雌激素分泌增加,即可验证上述结论。
4.(2024·山东卷,23)由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的胆汁属于消化液,其分泌与释放的调节方式如图所示。
(1)图中所示的调节过程中,迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节,说明肝细胞表面有 。肝细胞受到信号刺激后,发生动作电位,此时膜两侧电位表现为 。
(2)机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成。肝细胞合成功能发生障碍时,组织液的量
(填“增加”或“减少”)。临床上可用药物A竞争性结合醛固酮受体增加尿量,以达到治疗效果,从水盐调节角度分析,该治疗方法使组织液的量恢复正常的机制为 。
(3)为研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,据图设计以下实验,已知注射各试剂所用溶剂对实验检测指标无影响。
实验处理:一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射 (填序号)。①ACh抑制剂 ②CCK抗体 ③ACh抑制剂+CCK抗体
检测指标:检测两组小鼠的 。
实验结果及结论:若检测指标无差异,则下丘脑所在通路不受影响。
【答案】 (1)ACh受体 内正外负
(2)增加 药物A作用后使钠离子重吸收减少,细胞外液渗透压下降,抗利尿激素分泌减少,水的重吸收减少
(3)② ACh含量
【解析】 (1)迷走神经分泌ACh对肝细胞分泌胆汁进行神经调节,ACh属于信号分子,需要与肝细胞膜上的ACh受体结合才能发挥作用。发生动作电位膜两侧电位表现为内正外负。
(2)肝细胞合成功能发生障碍时,血浆蛋白减少,血浆渗透压降低,水分大量渗透到组织液,组织液的量增加,导致组织水肿。药物A可以竞争性结合醛固酮受体,抑制醛固酮的作用,因此药物A作用后使钠离子重吸收减少,细胞外液渗透压降低,抗利尿激素分泌量减少,水的重吸收减少,从而增加尿量,使组织液的量恢复正常。
(3)由题图可知,小肠Ⅰ细胞所在通路相关的物质是CCK,要研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,所做实验处理为一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射CCK抗体。检测指标:检测两组小鼠的ACh含量。
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