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(新高考)高考生物一轮复习课件第八单元第3课通过激素的调节及神经调节与体液调节的关系(含解析)
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这是一份(新高考)高考生物一轮复习课件第八单元第3课通过激素的调节及神经调节与体液调节的关系(含解析)，共60页。PPT课件主要包含了核心概念·自查，化学物质，靶细胞，反射弧，体液运输，较缓慢，比较局限，较广泛，比较长，化学信号等内容，欢迎下载使用。
【概念导图】一图知全局
【概念梳理】闭书测基础 一、通过激素的调节1.促胰液素的发现:(1)沃泰默观点:胰腺分泌胰液只受_____调节。(2)斯他林和贝利斯的实验:①实验假设:在_____的作用下,小肠黏膜产生了能促进胰腺分泌胰液的化学物质。
②实验设计:实验组:③结论:_______________________________。
胰液的分泌是促胰液素调节的结果
2.激素的调节:(1)概念:由内分泌器官(或细胞)分泌的_________进行调节。(2)特点:微量和_____;通过_____运输;作用于_______________,一经靶细胞接受并起作用后即被灭活。
(3)人体主要的内分泌腺及其分泌的激素(连线):
3.激素调节的实例(甲状腺激素分泌的分级调节与反馈调节):
二、血糖调节、体温调节和水盐调节1.神经调节与体液调节的区别和联系:(1)区别:
(2)联系:①不少内分泌腺直接或间接受_____________的调节。②内分泌腺所分泌的激素可以影响神经系统的___________。
2.神经-体液调节实例:(1)血糖调节:①血糖的来源和去路:
(2)体温调节:①人体的产热与散热:a.人体热量的来源主要是细胞中有机物的_________,产热的主要器官是______________。b.人体热量的散出主要是通过___________、皮肤内_________的散热,其次还有_____、排尿和排便等,散热的主要器官是_____。
(3)水盐调节:①人体水分的摄入和排出:人体水分的主要来源:___________、物质代谢;排出途径主要包括:___________等。
【概念辨析】全面清障碍 1.判断下列有关激素及激素调节的正误:(1)促胰液素是人们发现的第一种动物激素。( )(2)各种动物激素用双缩脲试剂进行检测均呈紫色。( )分析:有些动物激素的化学本质不是蛋白质,如性激素化学本质为固醇,用双缩脲试剂进行检测不呈紫色。
(3)肾上腺素分泌增多会使动物警觉性提高、呼吸速率减慢、心率减慢。( )分析:肾上腺素分泌增多能使动物警觉性提高、呼吸速率加快、心率加速。(4)只有内分泌器官(或内分泌细胞)才能合成激素。( )分析:内分泌腺的细胞和某些神经分泌细胞会合成激素。
(5)激素只有运输到相应的靶器官或靶细胞才能发挥作用。( )(6)激素能直接参与细胞内多种代谢过程从而调节生命活动。( )分析:激素不直接参与细胞内的代谢过程,只是起调节作用。
(7)在甲状腺激素分泌的反馈调节中,下丘脑和垂体细胞是甲状腺激素的靶细胞。( )(8)血液中甲状腺激素水平降低会引起促甲状腺激素释放激素分泌减少。( )分析:甲状腺激素对下丘脑存在负反馈调节,甲状腺激素水平降低会引起下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素增多。
2.判断下列有关血糖调节、体温调节和水盐调节叙述的正误:(1)胰岛素和胰高血糖素由同一器官分泌但生物效应相反。( )(2)血糖调节、体温调节和水盐调节中存在反馈调节。( )(3)在寒冷环境中,人的产热量大于散热量,以防止在寒冷环境中体温降低。( )分析:无论是在炎热环境中还是在寒冷环境中,只要不超出机体的调节能力,人体产热量和散热量基本保持平衡,否则体温会发生变化。
(4)胰高血糖素可以促进肝糖原和肌糖原的分解,从而使血糖浓度升高。( )分析:胰高血糖素能促进肝糖原分解,而不能促进肌糖原分解。(5)与神经调节相比,体液调节迅速而准确。( )分析:神经调节迅速而准确。(6)抗利尿激素由下丘脑细胞分泌,垂体释放,可以促进肾小管和集合管对水分的重吸收。( )
(7)甲状腺激素不能影响神经系统的活动。( )分析:甲状腺激素影响神经系统的兴奋性,对神经系统的活动有影响。(8)下丘脑是体温调节中枢,能产生冷觉。( )分析:人体的体温调节中枢位于下丘脑,而冷觉产生于大脑皮层。(9)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。( )分析:剧烈运动过程中,汗液的大量分泌是为了增加散热,从而有利于保持体温相对稳定。
【概念活用】教材命题源 1.教材必修3 P28改编:人体内激素分子由内分泌细胞分泌,通过 _______运输,弥散在全身各处,但有的激素却只能作用于特定的器官活细胞,原因是什么? 提示:只有激素作用的器官或细胞上有相应激素的受体。
2.教材必修3 P25 “思考与讨论”改编:马拉松运动员在比赛过程中,血糖不断被消耗,但它的含量仍然稳定在0.9 g/L左右。比赛过程中,主要通过 ______________途径来补充血糖,起主要调节作用的激素是 _____________。
3.教材必修3 P33拓展题:肾上腺髓质分泌肾上腺素,它的分泌活动受内脏神经的直接支配。在恐惧、严重焦虑、剧痛、失血等紧急情况下,肾上腺素的分泌增多,人表现为警觉性提高、反应灵敏、呼吸频率加快、心率加速等特征。这说明神经调节和体液调节的关系是什么?提示:一方面大多数内分泌腺都受中枢神经系统的控制,另一方面内分泌腺分泌的激素也可以影响神经系统的功能。
考点一 通过激素的调节【典例精研引领】(2019·全国卷Ⅰ)动物受到惊吓刺激时,兴奋经过反射弧中的传出神经作用于肾上腺髓质,使其分泌肾上腺素;兴奋还通过传出神经作用于心脏。下列相关叙述错误的是( )A.兴奋是以电信号的形式在神经纤维上传导的B.惊吓刺激可以作用于视觉、听觉或触觉感受器C.神经系统可直接调节、也可通过内分泌活动间接调节心脏活动D.肾上腺素分泌增加会使动物警觉性提高、呼吸频率减慢、心率减慢
【名师授法解题】抓题眼练思维
【解析】选D。本题考查神经—体液调节知识。在神经系统中,兴奋是以电信号的形式沿神经纤维传导的,这种电信号也叫做神经冲动,A项正确;惊吓刺激可以通过图像、声音、接触等刺激作用于视觉、听觉或触觉感受器,B项正确;心脏可以是效应器,可由神经系统直接调节,心脏有肾上腺素的受体,也可通过内分泌活动间接调节,C项正确;肾上腺素分泌增加,会使动物警觉性提高、呼吸频率加快、心率加快,D项错误。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)根据题干信息可知,动物受到惊吓刺激时呼吸频率加快、心跳加速。有人认为这是通过长期自然选择进化而来的,你怎么理解?(生命观念:进化与适应观) 提示:动物受到惊吓刺激时呼吸频率加快、心跳加速,加快血流速度,使机体更快获得更多的养分,有利于机体应对压力和危险,更好地适应环境。
(2)受到惊吓刺激使心率加快的调节方式是什么?试从细胞结构的角度分析心脏能接受不同信号调节的原因。(科学思维:比较与分析) 提示:神经—体液调节。心脏既能接受传出神经释放的神经递质的信号,也能接受肾上腺素的信号,是由于心肌细胞既有神经递质的受体,也有肾上腺素的受体,可以接受神经、体液两种方式的调节。
【备选典例】图甲、乙分别是细胞表面受体和细胞内受体的作用机制模式图,信号分子A、B、C均为某种激素。下列有关叙述错误的是( )
A.图甲中对细胞具有调节作用的是信号分子A,信号分子B对该细胞无调节作用B.三种信号分子在合成后均被定向运送到特定靶细胞处而发挥调节作用C.人体内胰岛素的作用机制与图乙所示机制不同,与图甲所示机制相似D.雄性激素通过影响基因的选择性表达来调节细胞代谢
【解析】选B。细胞膜上的受体具有特异性,只能与相应的信号分子结合而发挥作用,分析图甲可知,信号分子A能与细胞膜上的受体结合,信号分子B不能与细胞膜上的受体结合,因此对细胞具有调节作用的是信号分子A,信号分子B对该细胞无调节作用,A正确;信号分子A、B、C均为某种激素,激素弥散到体液中,随血液流到全身,定向作用于靶细胞而发挥调节作用,而非定向运送,B错误;人体内胰岛素的化学本质是蛋白质,胰岛素受体位于细胞膜上,其作用机制与图甲所示机制相似,C正确;雄性激素的化学本质是固醇,可通过细胞膜进入靶细胞,与细胞内特异性受体结合,通过影响基因的选择性表达来调节细胞代谢,D正确。
【知能素养提升】1.辨析酶、激素、抗体及神经递质:(科学思维:比较、归纳)
2.激素作用的四个易错点:(科学思维:比较与归纳)(1)激素只起调节作用:激素是一种信息分子,激素不组成细胞结构,不提供能量,也不起催化作用,只是起调节作用,能够改变靶细胞的代谢。(2)作用后的去向和酶不同:激素发挥调节作用后即被灭活,同时又源源不断地产生,保证机体适应多变的环境。
(3)不同激素的靶器官和靶细胞不同:如甲状腺激素的靶细胞几乎是全身组织细胞,而促甲状腺激素的靶器官只是甲状腺。胰岛素的靶细胞也几乎是全身组织细胞,而胰高血糖素主要作用于肝脏。(4)不同激素的受体分布不同:有些激素受体分布在靶细胞的细胞膜上,如生长激素、胰岛素等蛋白质类激素的受体;有些激素受体分布在靶细胞内,如性激素等的受体。
3.动物激素在生产中的应用:(社会责任)(1)正面实例:①补充人体缺乏的激素治疗疾病:如注射胰岛素治疗糖尿病。②给动物注射促性腺激素或类似物:促进动物的卵子和精子的成熟,进行人工授精。③割除家畜、家禽的生殖腺(阉割):有利于动物的育肥和驯化。④给家畜注射生长激素或导入生长激素基因:促进生长,提高产量。
(2)负面实例:①动物性食品中残留性激素,引起儿童的性早熟。②过量使用激素类药物,导致人体自身内分泌功能紊乱,引起多种疾病。③运动员服用睾丸酮(性激素类药物)衍生物作为兴奋剂,可增强肌肉力量,提高成绩,但会引起内分泌功能紊乱。
【热点考向演练】考向一 结合激素的种类、作用及化学本质,考查生命的物质观1.(2021年湖北适应性测试)人体内分泌系统分泌多种激素参与生命活动的调节。下列叙述正确的是( )①垂体、甲状腺、胸腺、乳腺、肾上腺等器官属于内分泌系统。②激素种类多，量极少，通过分级调节和反馈调节等机制维持机体的稳态。③缺碘导致甲状腺激素合成减少，下丘脑促甲状腺激素释放激素分泌减少。④肝脏和肌肉细胞中糖原的合成与血糖含量相关。A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【解析】选D。本题主要考查人体内环境稳态的相关知识。乳腺属于外分泌腺，①错误；激素种类多，量极少，通过分级调节和反馈调节等机制调节稳态，②正确；缺碘使甲状腺激素合成减少，为了使甲状腺激素分泌量上升，下丘脑促甲状腺激素释放激素分泌增加，③错误；血糖的高低，会影响肝脏和肌肉的糖原合成，血糖高时，血糖转化成糖类，血糖过低时，肝糖原分解，④正确。
2.下列关于激素、抗体、酶和神经递质的叙述,正确的是( )A.激素和抗体都具有特异性,只能作用于特定的靶细胞B.乙酰胆碱与特定分子结合后可在神经元之间传递信息C.酶和激素都具有高效性,能产生酶的细胞一定能产生激素D.激素弥散在全身的体液中,一经靶细胞接受即被灭活
【解析】选B。激素和抗体都具有特异性,但抗体是和抗原结合的,抗原不一定是细胞,A错误;乙酰胆碱与特定分子即突触后膜上的受体结合后,能将化学信号转变成电信号,从而在神经元之间传递信息,B正确;酶和激素都具有高效性,几乎所有活细胞都能产生酶,但是只有内分泌腺细胞才能产生激素,C错误;激素与靶细胞结合并发挥作用后才被灭活,而不是一经靶细胞接受即被灭活,D错误。
【知识总结】明确几种激素的化学本质(1)固醇类激素:性激素。(2)氨基酸衍生物类激素:甲状腺激素、肾上腺素。(3)多肽类和蛋白质类激素:下丘脑和垂体分泌的激素,胰岛素和胰高血糖素。
考向二 围绕激素功能的研究方法,考查实验设计、分析能力3.(2020·全国Ⅰ卷)某研究人员以小鼠为材料进行了与甲状腺相关的实验,下列叙述错误的是( )A.切除小鼠垂体,会导致甲状腺激素分泌不足,机体产热减少B.给切除垂体的幼年小鼠注射垂体提取液后,其耗氧量会增加C.给成年小鼠注射甲状腺激素后,其神经系统的兴奋性会增强D.给切除垂体的小鼠注射促甲状腺激素释放激素,其代谢可恢复正常
【解析】选D。本题主要考查甲状腺激素分泌的调节方式。垂体分泌促甲状腺激素促进甲状腺分泌甲状腺激素,切除小鼠垂体,会导致甲状腺激素分泌不足,使机体产热减少,A项正确;给切除垂体的幼年小鼠注射垂体提取液后,垂体提取液中含有促甲状腺激素,促进甲状腺分泌甲状腺激素,进而促进细胞代谢,小鼠耗氧量会增加,B项正确;甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性,给成年小鼠注射甲状腺激素后,其神经系统的兴奋性会增强,C项正确;促甲状腺激素释放激素的靶器官是垂体,给切除垂体的小鼠注射促甲状腺激素释放激素不起作用,其代谢不能恢复正常,D项错误。
4.(2018·全国卷Ⅱ)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____________;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______________激素和______________激素。
【解析】本题主要考查垂体的生理作用及实验设计。(1)题意要求用切除法进行实验,用幼龄大鼠的体重变化作为检测指标,根据以上分析:①中已经注明A组为对照组,且参考实验结果“B组大鼠生长发育的状况不如A组”,应该是对A组不切除垂体,只做手术创伤处理,避免手术创伤对实验的影响,B组切除垂体。③定时测定并记录两组大鼠的体重。(2)B组大鼠生长发育的状况不如A组,说明B组体重小,生长得慢,原因是切除垂体,使生长激素和促甲状腺激素不能分泌。生长激素能促进生长,尤其是骨骼的生长;促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,而甲状腺激素能促进生长发育,提高新陈代谢速率。
答案:(1)①做手术但不切除垂体 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
考向三 结合激素调节的作用特点,考查科学思维和科学探究能力5.(2020·宜宾模拟)如表为三位低甲状腺激素患者的促甲状腺激素释放激素(TRH)和促甲状腺激素(TSH)水平。下列叙述错误的是( )
A.甲状腺激素分泌的分级调节,也存在着反馈调节机制B.表中相关激素水平可通过抽取血样来检测C.甲最可能是甲状腺发生病变,丙可能是缺碘造成的D.乙最可能是下丘脑发生病变,可通过注射TRH来进一步判断
【解析】选C。甲状腺激素的分泌存在分级调节和反馈调节,A正确;激素分泌后通过血液运输,故表中相关激素水平可通过抽取血样来检测,B正确;根据题意和表格,个体甲状腺激素含量低,则甲状腺激素的负反馈作用减弱,正常情况下促甲状腺激素释放激素(TRH)和促甲状腺激素(TSH)偏高,由此推断甲最可能是垂体发生病变,乙可能是下丘脑发生病变,丙可能是缺碘造成的,C错误;乙可能是下丘脑发生病变,该症状可通过注射TRH来进一步判断,D正确。
6.(2020·浙江7月选考)人体甲状腺分泌和调节示意图如下,其中TRH表示促甲状腺激素释放激素,TSH表示促甲状腺激素,“+”表示促进作用,“-”表示抑制作用。据图分析,下列叙述正确的是( )A.寒冷信号能直接刺激垂体分泌更多的TSHB.下丘脑通过释放TRH直接调控甲状腺分泌T3和T4C.甲状腺分泌的T4直接作用于垂体而抑制TSH的释放D.长期缺碘会影响T3、T4、TSH和TRH的分泌
【解析】选D。本题主要考查甲状腺激素的分级调节和反馈调节的过程。由题图中看出,寒冷信号直接刺激下丘脑,并不能直接刺激垂体,A项错误;下丘脑释放TRH,通过调控垂体而间接调控甲状腺,B项错误;由图示可知,甲状腺分泌的T4经过脱碘作用转化为T3后,才能作用于垂体,抑制TSH的释放,C项错误;T3和T4均含碘,长期缺碘不利于二者的合成与分泌,使体内T3和T4的含量减少,会促进TSH和TRH的合成与分泌,D项正确。
【加固训练·拔高】1.碘是甲状腺激素合成的重要原料。甲状腺滤泡上皮细胞膜上的钠-钾泵可维持细胞内外的Na+浓度梯度,钠-碘同向转运体借助Na+的浓度梯度将碘转运进甲状腺滤泡上皮细胞,碘被甲状腺过氧化物酶活化后,进入滤泡腔参与甲状腺激素的合成。下列说法正确的是( )A.长期缺碘可导致机体的促甲状腺激素分泌减少B.用钠-钾泵抑制剂处理甲状腺滤泡上皮细胞,会使其摄碘能力减弱C.抑制甲状腺过氧化物酶的活性,可使甲状腺激素合成增加D.使用促甲状腺激素受体阻断剂可导致甲状腺激素分泌增加
【解析】选B。本题主要考查体液调节。碘是甲状腺激素合成的重要原料,长期缺碘可导致甲状腺激素的合成减少,由于其合成、分泌过程存在反馈调节,机体的促甲状腺激素分泌增多,A项错误;甲状腺滤泡上皮细胞借助Na+的浓度梯度将碘转运进甲状腺滤泡上皮细胞,用钠-钾泵抑制剂处理甲状腺滤泡上皮细胞,会使其摄碘能力减弱,B项正确;碘被甲状腺过氧化物酶活化后,进入滤泡腔参与甲状腺激素的合成,抑制甲状腺过氧化物酶的活性,会使甲状腺激素合成减少,C项错误;使用促甲状腺激素受体阻断剂可导致垂体的调控作用降低,甲状腺激素分泌减少,D项错误。
2.欲研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用,对小鼠的分组及处理见表,并在适宜条件下正常饲养,每隔一定时间测定耗氧量,记录数据,统计分析。下列分析错误的是( )
A.应采用生长发育情况相同的同种小鼠进行实验B.设置乙组的目的是排除手术的影响C.采用耗氧量为观测指标的依据是甲状腺激素能促进物质代谢D.若在各组饲料中添加放射性碘,则丙组小鼠甲状腺部位放射性强度高于乙组
【解析】选D。为减小实验误差,除了控制其他无关变量外,还应采用生长发育状况相同的小鼠进行实验,A正确;乙组是对照组,设置乙组的目的是排除手术的影响,控制无关变量,B正确;因为甲状腺激素能促进物质的氧化分解,因此可测定耗氧量来分析其生理作用,C正确;若用甲状腺激素溶液给丙组小鼠灌胃,则丙组小鼠体内的甲状腺激素浓度升高,从而抑制小鼠甲状腺合成并分泌甲状腺激素,因此,若在各组饲料中添加放射性碘,则丙组小鼠甲状腺部位放射性应低于乙组,D错误。
考点二 血糖调节、体温调节和水盐调节【典例精研引领】(2020·全国Ⅰ卷)某研究人员用药物W进行了如下实验:给甲组大鼠注射药物W,乙组大鼠注射等量生理盐水,饲养一段时间后,测定两组大鼠的相关生理指标。实验结果表明:乙组大鼠无显著变化;与乙组大鼠相比,甲组大鼠的血糖浓度升高,尿中葡萄糖含量增加,进食量增加,体重下降。回答下列问题:
(1)由上述实验结果可推测,药物W破坏了胰腺中的____________细胞,使细胞失去功能,从而导致血糖浓度升高。 (2)由上述实验结果还可推测,甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加,导致肾小管液的渗透压比正常时的________________, 从而使该组大鼠的排尿量__________________。 (3)实验中测量到甲组大鼠体重下降,推测体重下降的原因是____________。 (4)若上述推测都成立,那么该实验的研究意义是______________________(答出1点即可)。
【解析】本题主要考查血糖平衡调节、渗透压平衡调节。(1)由于甲组大鼠注射药物W后,血糖浓度升高,则甲组大鼠不能调节血糖使其降低,而大鼠体内降血糖的激素只有胰岛素,胰岛素是由胰岛B细胞分泌的,可以推知药物W破坏了胰腺中的胰岛B细胞,使胰岛素的分泌量减少,从而导致血糖浓度升高。
(2)甲组大鼠的血糖浓度升高,尿中葡萄糖含量增加,则甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加,会导致肾小管液的渗透压比正常时高,肾小管、集合管对水分的重吸收减少,尿量增加。(3)甲组大鼠注射药物W后,由于胰岛素分泌不足,葡萄糖不能进入组织细胞氧化分解供能,组织细胞因为得不到足够的能量供应而导致机体脂肪和蛋白质的分解量增加,体重下降。(4)药物W破坏了胰腺中的胰岛B细胞,使大鼠因胰岛素缺乏而患糖尿病,这种动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物。
答案:(1)胰岛B (2)高 增加(3)甲组大鼠胰岛素缺乏,使机体不能充分利用葡萄糖来获得能量,导致机体脂肪和蛋白质的分解增加(4)获得了因胰岛素缺乏而患糖尿病的动物,这种动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加,导致肾小管液的渗透压比正常时的高,影响肾小管对水的重吸收;进而导致甲组大鼠细胞外液渗透压_____,垂体释放_______激素增多,该激素的作用是_____________________________。(科学思维:演绎与推理)
促进肾小管和集合管重吸收水
(2)经检查发现注射药物W前,甲组大鼠体内胰岛素含量正常,则注射药物W后甲组大鼠血糖浓度升高的原因可能是什么?(生命观念:结构与功能观)提示:药物W破坏了胰岛素的受体。
【知能素养提升】1.生命活动调节模型及分析:(科学思维:模型建构)
(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,分泌b(抗利尿激素),并由c(垂体后叶)释放,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。
2.下丘脑作为“神经中枢”的综合分析:(科学思维:归纳、分析)
(1)感受:如下丘脑的渗透压感受器可感受机体渗透压升降,维持水分代谢平衡。(2)传导:如下丘脑可将渗透压感受器产生的兴奋传至大脑皮层,使人产生渴感。(3)分泌:如在水盐调节中分泌抗利尿激素,在体温调节中分泌促甲状腺激素释放激素。(4)调节:如下丘脑中有体温调节中枢、渗透压调节中枢和血糖调节中枢等。
3.血糖调节、体温调节和水平衡调节的7个易错点:(科学思维:比较、批判性思维)(1)肝糖原可以分解产生葡萄糖,肌糖原不能分解产生葡萄糖。(2)下丘脑对胰岛细胞的作用是通过神经调节实现的,不是激素的分级调节。(3)体温调节中枢在下丘脑,体温感觉中枢在大脑皮层。(4)抗利尿激素是由下丘脑合成,垂体后叶释放的。(5)水盐调节中,下丘脑既是感受器,又是效应器。
(6)体温调节中产生冷觉与热觉以及水盐调节中产生渴觉过程中,神经冲动传到大脑皮层,反射弧不完整,不能称为反射。(7)恒温动物发烧升温过程中产热多于散热,体温降低过程中散热多于产热,一旦维持在某个体温,则产热等于散热。恒温动物当环境温度低时,机体为了防止体温下降,代谢速率加快,耗氧量增多,环境温度高则耗氧量减少;变温动物的体温随着环境温度改变而变化,体温高耗氧量高,体温低耗氧量低。
4.辨析生命活动调节的典型途径:(1)例如:膝跳反射的过程。
(2)例如:人进食后血糖升高,引起胰岛B细胞分泌胰岛素对血糖进行调节的过程。
(3)例如:当血糖浓度下降时,下丘脑发出指令会使胰岛A细胞分泌胰高血糖素,进而使血糖浓度恢复正常。
(4)例如:寒冷刺激下丘脑体温调节中枢,下丘脑会分泌物质作用于垂体,进而通过垂体分泌促甲状腺激素使甲状腺分泌甲状腺激素作用于靶细胞。
【热点考向演练】考向一 结合血糖调节过程,考查科学思维能力和生命观念中的结构和功能观1.(2019·海南高考)胰岛素与细胞膜上相应受体结合后可以促进细胞对葡萄糖的吸收。下列情况可以导致血糖浓度降低的是( )A.健康人早餐食用馒头、面包和米粥等食物后B.胰岛A细胞分泌增强,胰高血糖素水平上升C.体内胰岛素水平正常,胰岛素受体活性降低D.胰岛B细胞分泌增强,胰岛素受体活性正常
【解析】选D。健康人早餐食用馒头、面包和米粥等食物后,血糖浓度会上升,A项不符合题意;胰岛A细胞分泌增强,会导致胰高血糖素水平上升,促进肝糖原分解为葡萄糖,使血糖浓度上升,B项不符合题意;体内胰岛素水平正常,胰岛素受体活性降低,会导致血糖浓度上升,C项不符合题意;胰岛B细胞分泌增强,胰岛素受体活性正常,会导致血糖浓度下降,D项符合题意。
2.下列关于人体内胰岛素和胰高血糖素的叙述,错误的是( )A.胰岛素在胰岛B细胞中合成,胰高血糖素在胰岛A细胞中合成B.胰岛素是唯一降低血糖的激素,胰高血糖素不是唯一升高血糖的激素C.胰岛素激活胰岛素受体后,葡萄糖通过胰岛素受体进入细胞内D.胰岛素分泌不足或胰高血糖素分泌过多均可能导致糖尿病的发生
【解析】选C。本题主要考查胰岛素和胰高血糖素的相互作用。胰岛B细胞能分泌胰岛素,胰岛A细胞能分泌胰高血糖素,A正确;降低血糖的激素只有胰岛素一种,升高血糖的激素有胰高血糖素和肾上腺素,B正确;胰岛素与细胞膜上的胰岛素受体结合后,葡萄糖通过载体蛋白的协助进入细胞内,C错误;胰岛素分泌不足或胰高血糖素分泌过多,都会导致血糖浓度升高,可能导致糖尿病的发生,D正确。
【拓展延伸】糖尿病相关知识及曲线分析(1)Ⅰ型糖尿病的发病机理:胰岛B细胞受到破坏或免疫损伤导致胰岛素缺乏,注射胰岛素能治疗。(2)Ⅱ型糖尿病的发病机理:机体组织细胞对胰岛素敏感性降低(可能与细胞膜上胰岛素受体受损有关),而血液中的胰岛素含量降低并不明显,注射胰岛素不能治疗。
(3)症状:“三多一少”。①多尿:原尿中含有高浓度的葡萄糖,导致肾小管等对水分的重吸收困难,尿量增加。②多饮:多尿带走大量水分使细胞外液的渗透压上升,导致口渴,从而多饮。③多食、体重减少:糖分的流失导致患者营养物质缺乏,产生饥饿感,虽多食但消瘦。
(4)治疗:控制饮食与药物治疗相结合。(5)血糖代谢异常的曲线模式图:
①图1表示正常人和糖尿病患者的胰岛素浓度变化曲线,则A为正常人,B为糖尿病患者。判断的依据是A的胰岛素含量多且波动幅度大。②图2表示正常人和血糖异常患者的血糖浓度变化曲线。则b为正常人,a为高血糖或糖尿病患者,c为低血糖患者。
3.科学家研究发现细胞摄入葡萄糖需要借助细胞膜上的多种葡萄糖转运蛋白(GLUT4)。人体中有一种对胰岛素敏感的GLUT4,如图为胰岛素调节血糖的示意图。下列相关说法错误的是( )
A.若该细胞为肝细胞,则图中“?”可以是合成肝糖原B.细胞膜上的GLUT4的数量与胰岛素有关,同时还受相关基因的控制C.血糖浓度长期偏高的人,GLUT4在该细胞膜上的数量会偏多D.胰岛素需要与细胞膜上的特异性受体结合才能发挥作用
【解析】选C。胰岛素可以促进细胞内葡萄糖的氧化分解、合成糖原以及转化为脂肪和某些氨基酸等非糖物质,若该细胞为肝细胞,则图中“?”可以是合成肝糖原,A项正确;细胞膜上的GLUT4的数量与胰岛素有关,蛋白质的合成还受相关基因控制,B项正确;人体血糖浓度长期偏高,说明其葡萄糖转运至细胞内的过程发生障碍,则GLUT4在细胞膜上的数量可能偏少,C项错误;胰岛素发挥作用时,需要与细胞膜上的特异性受体结合,D项正确。
考向二 结合体温调节过程,考查科学思维能力4.(2019·全国卷Ⅲ)下列不利于人体散热的是( )A.骨骼肌不自主战栗 B.皮肤血管舒张C.汗腺分泌汗液增加D.用酒精擦拭皮肤
【解析】选A。在寒冷条件下,骨骼肌不自主战栗可以产生大量热量,从而维持体温的相对稳定,A项符合题意;皮肤血管舒张,通过血管向外辐射的热量增加,有利于人体散热,B项不符合题意;汗腺分泌汗液增加,汗液的蒸发可带走大量热量,有利于人体散热,C项不符合题意;用酒精擦拭皮肤,酒精容易挥发,有利于人体散热,D项不符合题意。
5.(2021·宜宾模拟)褐色脂肪组织(BAT)是小型哺乳动物适应性产热的主要部位。研究工作者以长爪沙鼠为实验材料,研究动物在寒冷条件下BAT含量及相关激素的变化,结果如表所示。
回答下列问题:(1)人体内环境主要由______________________组成,内环境的稳态是指正常机体在神经系统、体液和免疫系统的调节下,通过各个器官、系统的协调活动,共同维持内环境的化学成分和________相对稳定的状态。 (2)请写出在寒冷刺激时骨骼肌战栗相关的反射弧:____________________________________________________________________________________。
(3)表中BAT含量变化表明,长爪沙鼠在寒冷条件下能通过增加脂肪消耗量来增加产热量以维持体温。根据实验结果推测,乙组长爪沙鼠血浆中促甲状腺激素的含量比甲组________________。乙组长爪沙鼠下丘脑中促甲状腺激素释放激素的含量比甲组低,分析可能的原因是寒冷刺激使__________将促甲状腺激素释放激素释放到血液中的速度加快。
【解析】(1)人体内环境主要由血浆、组织液、淋巴组成,内环境的稳态是指正常机体在神经系统、体液和免疫系统的调节下,通过各个器官、系统的协调活动,共同维持内环境的化学成分和理化性质相对稳定的状态。(2)寒冷刺激时骨骼肌战栗相关的反射弧:寒冷→皮肤冷觉感受器→传入神经→下丘脑体温调节中枢→传出神经→骨骼肌。(3)根据实验结果推测,环境温度较低,机体需要产生更多的热量来维持体温,乙组长爪沙鼠血浆中促甲状腺激素的含量比甲组高,原因是寒冷刺激使下丘脑将促甲状腺激素释放激素释放到血液中的速度加快。
答案:(1)血浆、组织液、淋巴 理化性质(2)寒冷→皮肤冷觉感受器→传入神经→下丘脑体温调节中枢→传出神经→骨骼肌(3)高 下丘脑
【易错警示】明辨体温调节的五个易错点(1)寒冷条件下的体温调节方式既有神经调节,也有体液调节;高温条件下的体温调节方式主要是神经调节。(2)寒冷条件下的体温调节既增加产热量,又减少散热量;高温条件下的体温调节主要是增加散热量。(3)寒冷环境中比炎热环境中散热更快、更多。寒冷环境中机体代谢旺盛,产热也增加,以维持体温的恒定。
(4)在发高烧时,人体的产热不一定大于散热,除非病人的体温在持续升高,如果体温保持不变,则产热就等于散热。(5)体温调节中枢位于“下丘脑”;体温感觉中枢位于“大脑皮层”;温度感受器不只分布在皮肤,还广泛分布在黏膜及内脏器官中。
考向三 围绕水盐平衡调节,考查稳态与平衡观6.(2019·全国卷Ⅱ)当人体失水过多时,不会发生的生理变化是( )A.血浆渗透压升高B.产生渴感C.血液中的抗利尿激素含量升高D.肾小管对水的重吸收降低
【解析】选D。当人体失水过多时,会引起细胞外液渗透压升高,刺激下丘脑渗透压感受器产生兴奋,下丘脑一方面将信号传导给大脑皮层,产生渴感,另一方面合成并分泌抗利尿激素并由垂体释放,血液中抗利尿激素的含量升高,从而使肾小管对水的重吸收能力增强。
7.(2021·安徽皖江名校联考)尿崩症是指由于各种原因使抗利尿激素(九肽激素)的产生或作用异常,使肾脏对水分的重吸收产生障碍。下列相关叙述错误的是( )A.参与合成并分泌该激素的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体B.尿崩症患者常表现出多尿和多饮的症状,是由于其尿液渗透压较大C.若尿崩症因肾小管对该激素的反应障碍导致,则血浆中该激素的含量可为正常值D.若尿崩症由该激素的合成和释放量的减少导致,则可以通过注射该激素来治疗
【解析】选B。抗利尿激素属于九肽类激素,参与合成并分泌该激素的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体,A正确;发生尿崩时,大量水分随尿液排出,会导致尿液渗透压降低,B错误;发生尿崩的原因可能是血浆中的抗利尿激素含量不正常,也可能是激素含量正常,不能与靶细胞上的受体结合而发挥作用,C正确;若尿崩症由该激素的合成和释放量的减少导致,则可以通过注射该激素来治疗,D正确。
【加固训练·拔高】1.现有一组对胰岛素不敏感的高血糖小鼠X。为验证阿司匹林能恢复小鼠对胰岛素的敏感性,使血糖恢复正常。现将小鼠X随机均分成若干组,如表表示各组处理方法及实验结果。下列叙述正确的是( )
注:对胰岛素不敏感是指注射胰岛素后血糖浓度无明显变化;“+”表示有添加,“-”表示未添加,胰岛素和阿司匹林均用生理盐水配制。A.第4组为对照组,该组实验小鼠应选择血糖浓度正常的个体B.第1、3组的实验结果应分别为:高于正常、正常C.为了控制无关变量,三种试剂都应通过饲喂的方式添加D.该实验可以同时证明胰岛素是唯一能降低血糖浓度的激素
【解析】选B。第4组为对照组,题目中所提到的小鼠均为高血糖小鼠,所以该组实验小鼠应选择血糖浓度高于正常的个体,A错误;高血糖小鼠X对胰岛素不敏感,则第1组血糖浓度高于正常,阿司匹林能恢复小鼠对胰岛素的敏感性,使小鼠X的血糖浓度恢复正常,则第3组血糖浓度正常,B正确;胰岛素的化学本质是蛋白质,不能通过饲喂的方式添加,应注射,C错误;该实验只能证明胰岛素能降血糖,但不能证明胰岛素是唯一降血糖的激素,D错误。
2.正常人体感染病毒会引起发热,发热过程分为体温上升期、高温持续期和体温下降期。如图为体温上升期机体体温调节过程示意图,其中体温调定点是为调节体温于恒定状态,下丘脑体温调节中枢预设的一个温度值,正常生理状态下为37 ℃。请回答下列问题:
(1)图中激素甲的名称是_________________,激素乙通过__________________的途径作用于甲状腺。(2)体温上升期,人体骨骼肌不随意地节律性收缩,即出现“寒战”,有助于体温__________________。综合图解分析,体温上升期人体进行体温调节的方式有__________________。(3)高温持续期,人体产热量__________(填“大于”“小于”或“等于”)散热量。此阶段人体有时会出现脱水现象,垂体释放抗利尿激素增加,肾小管和集合管__________________从而减少尿量。
(4)体温下降期,机体增加散热的途径有__________________。(5)体温上升期,人体会出现心率加快、血压轻度升高等症状,易引发慢性心血管疾病急性发作。请解释血压升高的可能原因:___________________________________________________________________________________________。
【解析】(1)由题图中的下丘脑、垂体和甲状腺之间的关系可以推出激素甲是促甲状腺激素释放激素,激素乙是促甲状腺激素。激素乙通过体液运输作用于甲状腺。 (2)体温上升期产热量大于散热量,“寒战”有助于增加产热,可使体温上升到已上调的体温调定点。由题图可知,下丘脑中的体温调节中枢,通过传出神经支配骨骼肌收缩和皮肤血管收缩,这种调节方式属于神经调节;而“下丘脑→垂体→甲状腺→甲状腺激素→细胞代谢增强”这种调节方式属于体液调节。
(3)因体温调定点已上调,故高温持续期体温可一直维持在38.5 ℃,这时机体产热量等于散热量。此阶段人体可能出现脱水,垂体释放的抗利尿激素增加,肾小管和集合管对水的重吸收能力增强,从而使尿量减少。(4)体温下降期,机体产热量小于散热量,皮肤分泌汗液增加,皮肤血管舒张,血流量增加,从而增加散热量。(5)体温上升期,心率加快,使心脏血液输出量增加,但同时为减少散热量,外周血管收缩,从而导致血压轻度升高。
答案:(1)促甲状腺激素释放激素 体液运输 (2)上升到已上调的体温调定点(上升到38.5 ℃) 神经调节,体液调节 (3)等于 重吸收水的能力增强(重吸收水量增加)(4)汗腺分泌增加,皮肤血管舒张(5)心脏血液输出量增加,外周血管收缩
3.(2018·全国卷Ⅰ)为探究不同因素对尿量的影响,某同学用麻醉后的实验兔进行不同的实验,实验内容如下:a.记录实验兔的尿量(单位:滴/分钟)。b.耳缘静脉注射垂体提取液0.5 mL,记录尿量。c.待尿量恢复后,耳缘静脉注射20%葡萄糖溶液15 mL,记录尿量,取尿液做尿糖定性实验。
回答下列问题:(1)该同学发现,与a相比,b处理后实验兔尿量减少,其主要原因是_________________________________________________________________________。(2)c处理后,肾小管腔内液体的渗透压会升高,实验兔的尿量会___________。取尿液加入斐林试剂做糖定性实验出现砖红色,说明尿液中含有__________。(3)若某实验兔出现腹泻、尿量减少现象,导致尿量减少的主要原因是血浆渗透压升高,刺激了存在于__________________的渗透压感受器,从而引起尿量减少。
【解析】本题考查水盐平衡调节。(1)抗利尿激素由下丘脑分泌,垂体释放,作用于肾小管和集合管,使之重吸收的水增多,从而使尿量减少。(2)肾小管腔内液体的渗透压升高,则吸水力增强,导致尿量增多。尿液中若含有葡萄糖,会与斐林试剂发生反应生成砖红色沉淀。(3)渗透压感受器存在于下丘脑。
答案:(1)垂体提取液中含有抗利尿激素,促进了肾小管和集合管重吸收水(2)增加 葡萄糖 (3)下丘脑
【命题新情境】下丘脑是调节内脏活动的较高级枢纽,如图为其参与的部分调节模式图,请据图回答:
【命题新角度】1.激素A和B为两种调节血糖的激素,据图可知血糖调节的中枢位于________。胰岛分泌调节血糖的两种激素之间具有____________(填“拮抗”或“协同”)作用。
2.人在寒冷环境中,通过途径____________(填“①”“②”或“③”)使甲状腺激素分泌增加,促进了机体的产热,使体温维持正常。调查发现,学生在寒冷的室外比温暖的室内“精神头”要大,从神经调节和体液调节之间的关系的角度分析其原因是__________________________________________________________________________________________________________________。
3.临床上,由于下丘脑或垂体等损伤引起途径③中激素E分泌不足,导致尿崩症(尿特别多等症状),则激素E是________________________________,从激素调节的特点看,激素E分泌正常情况下的尿崩症的原因:_________________________________________________________________________________________。 4.据图分析神经调节占主导地位的原因是__________________________________________________________________________________________________。
【解析】1.激素A和B为两种调节血糖的重要激素,据图可知血糖调节的中枢位于下丘脑,胰岛分泌的调节血糖的两种激素(胰岛素和胰高血糖素)之间具有拮抗作用。2.人在寒冷环境中,通过途径②使甲状腺激素和肾上腺激素分泌增加,促进了机体的产热,使体温维持正常。调查发现,学生在寒冷的室外比温暖的室内“精神头”要大,从神经调节和体液调节之间的关系的角度分析其原因是在寒冷环境中甲状腺激素分泌增加,而甲状腺激素具有提高神经系统兴奋性的作用。
3.临床上,由于下丘脑或垂体等损伤引起途径③中激素E分泌不足,导致尿崩症(尿特别多等症状),则激素E是抗利尿激素,从激素调节的特点看,激素E分泌正常情况下的尿崩症的原因可能是肾小管和集合管抗利尿激素的受体损伤或减少(或靶器官、靶细胞上相应的受体的损伤或减少)。4.据图分析神经调节占主导地位的原因是内分泌腺是反射弧的效应器的组成部分,受神经的控制。
答案:1.下丘脑 拮抗2.② 在寒冷环境中甲状腺激素分泌增加,而甲状腺激素具有提高神经系统兴奋性的作用3.抗利尿激素 可能是肾小管和集合管抗利尿激素的受体损伤或减少(或靶器官、靶细胞上相应的受体的损伤或减少)4.内分泌腺是反射弧的效应器的组成部分,受神经的控制
【拓展视野】尿崩症尿崩症(DI)是指肾脏不能浓缩尿液而持续排出大量稀释性尿液的病理状态,是一种罕见的肾小管功能异常性疾病,患者常表现为多尿、烦渴及持续性低张尿。根据致病原因不同可分为中枢性尿崩症和肾性尿崩症两种。
肾性尿崩症(NDI)是由于多种病变引起肾脏对抗利尿激素(ADH)敏感性缺陷,导致肾小管重吸收水的功能障碍的一组临床综合征。中枢性尿崩症(又称血管加压素缺乏,下丘脑性尿崩症,CDI)是由于创伤、肿瘤、手术等多种原因引起下丘脑、垂体柄和垂体后叶损伤导致抗利尿激素(ADH)合成、转运和分泌不足而造成的尿崩症。
医学上常通过禁水-加压素试验进行诊断尿崩症。1.禁水试验:尿崩症患者,10个小时不喝水,如果肾脏不能浓缩尿液,尿量不会明显减少,出现低尿比重、低渗透压尿,水分丢失后,患者会出现明显的口渴,体重下降,血压下降,心率增快等表现,就可以确定患者存在尿崩症;2.注射加压素试验,给患者注射加压素后,如果出现尿量减少、尿比重和尿渗透压回升就说明是中枢性尿崩症;反之则为肾性尿崩症。
【概念导图】一图知全局
【概念梳理】闭书测基础 一、通过激素的调节1.促胰液素的发现:(1)沃泰默观点:胰腺分泌胰液只受_____调节。(2)斯他林和贝利斯的实验:①实验假设:在_____的作用下,小肠黏膜产生了能促进胰腺分泌胰液的化学物质。
②实验设计:实验组:③结论:_______________________________。
胰液的分泌是促胰液素调节的结果
2.激素的调节:(1)概念:由内分泌器官(或细胞)分泌的_________进行调节。(2)特点:微量和_____;通过_____运输;作用于_______________,一经靶细胞接受并起作用后即被灭活。
(3)人体主要的内分泌腺及其分泌的激素(连线):
3.激素调节的实例(甲状腺激素分泌的分级调节与反馈调节):
二、血糖调节、体温调节和水盐调节1.神经调节与体液调节的区别和联系:(1)区别:
(2)联系:①不少内分泌腺直接或间接受_____________的调节。②内分泌腺所分泌的激素可以影响神经系统的___________。
2.神经-体液调节实例:(1)血糖调节:①血糖的来源和去路:
(2)体温调节:①人体的产热与散热:a.人体热量的来源主要是细胞中有机物的_________,产热的主要器官是______________。b.人体热量的散出主要是通过___________、皮肤内_________的散热,其次还有_____、排尿和排便等,散热的主要器官是_____。
(3)水盐调节:①人体水分的摄入和排出:人体水分的主要来源:___________、物质代谢;排出途径主要包括:___________等。
【概念辨析】全面清障碍 1.判断下列有关激素及激素调节的正误:(1)促胰液素是人们发现的第一种动物激素。( )(2)各种动物激素用双缩脲试剂进行检测均呈紫色。( )分析:有些动物激素的化学本质不是蛋白质,如性激素化学本质为固醇,用双缩脲试剂进行检测不呈紫色。
(3)肾上腺素分泌增多会使动物警觉性提高、呼吸速率减慢、心率减慢。( )分析:肾上腺素分泌增多能使动物警觉性提高、呼吸速率加快、心率加速。(4)只有内分泌器官(或内分泌细胞)才能合成激素。( )分析:内分泌腺的细胞和某些神经分泌细胞会合成激素。
(5)激素只有运输到相应的靶器官或靶细胞才能发挥作用。( )(6)激素能直接参与细胞内多种代谢过程从而调节生命活动。( )分析:激素不直接参与细胞内的代谢过程,只是起调节作用。
(7)在甲状腺激素分泌的反馈调节中,下丘脑和垂体细胞是甲状腺激素的靶细胞。( )(8)血液中甲状腺激素水平降低会引起促甲状腺激素释放激素分泌减少。( )分析:甲状腺激素对下丘脑存在负反馈调节,甲状腺激素水平降低会引起下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素增多。
2.判断下列有关血糖调节、体温调节和水盐调节叙述的正误:(1)胰岛素和胰高血糖素由同一器官分泌但生物效应相反。( )(2)血糖调节、体温调节和水盐调节中存在反馈调节。( )(3)在寒冷环境中,人的产热量大于散热量,以防止在寒冷环境中体温降低。( )分析:无论是在炎热环境中还是在寒冷环境中,只要不超出机体的调节能力,人体产热量和散热量基本保持平衡,否则体温会发生变化。
(4)胰高血糖素可以促进肝糖原和肌糖原的分解,从而使血糖浓度升高。( )分析:胰高血糖素能促进肝糖原分解,而不能促进肌糖原分解。(5)与神经调节相比,体液调节迅速而准确。( )分析:神经调节迅速而准确。(6)抗利尿激素由下丘脑细胞分泌,垂体释放,可以促进肾小管和集合管对水分的重吸收。( )
(7)甲状腺激素不能影响神经系统的活动。( )分析:甲状腺激素影响神经系统的兴奋性,对神经系统的活动有影响。(8)下丘脑是体温调节中枢,能产生冷觉。( )分析:人体的体温调节中枢位于下丘脑,而冷觉产生于大脑皮层。(9)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。( )分析:剧烈运动过程中,汗液的大量分泌是为了增加散热,从而有利于保持体温相对稳定。
【概念活用】教材命题源 1.教材必修3 P28改编:人体内激素分子由内分泌细胞分泌,通过 _______运输,弥散在全身各处,但有的激素却只能作用于特定的器官活细胞,原因是什么? 提示:只有激素作用的器官或细胞上有相应激素的受体。
2.教材必修3 P25 “思考与讨论”改编:马拉松运动员在比赛过程中,血糖不断被消耗,但它的含量仍然稳定在0.9 g/L左右。比赛过程中,主要通过 ______________途径来补充血糖,起主要调节作用的激素是 _____________。
3.教材必修3 P33拓展题:肾上腺髓质分泌肾上腺素,它的分泌活动受内脏神经的直接支配。在恐惧、严重焦虑、剧痛、失血等紧急情况下,肾上腺素的分泌增多,人表现为警觉性提高、反应灵敏、呼吸频率加快、心率加速等特征。这说明神经调节和体液调节的关系是什么?提示:一方面大多数内分泌腺都受中枢神经系统的控制,另一方面内分泌腺分泌的激素也可以影响神经系统的功能。
考点一 通过激素的调节【典例精研引领】(2019·全国卷Ⅰ)动物受到惊吓刺激时,兴奋经过反射弧中的传出神经作用于肾上腺髓质,使其分泌肾上腺素;兴奋还通过传出神经作用于心脏。下列相关叙述错误的是( )A.兴奋是以电信号的形式在神经纤维上传导的B.惊吓刺激可以作用于视觉、听觉或触觉感受器C.神经系统可直接调节、也可通过内分泌活动间接调节心脏活动D.肾上腺素分泌增加会使动物警觉性提高、呼吸频率减慢、心率减慢
【名师授法解题】抓题眼练思维
【解析】选D。本题考查神经—体液调节知识。在神经系统中,兴奋是以电信号的形式沿神经纤维传导的,这种电信号也叫做神经冲动,A项正确;惊吓刺激可以通过图像、声音、接触等刺激作用于视觉、听觉或触觉感受器,B项正确;心脏可以是效应器,可由神经系统直接调节,心脏有肾上腺素的受体,也可通过内分泌活动间接调节,C项正确;肾上腺素分泌增加,会使动物警觉性提高、呼吸频率加快、心率加快,D项错误。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)根据题干信息可知,动物受到惊吓刺激时呼吸频率加快、心跳加速。有人认为这是通过长期自然选择进化而来的,你怎么理解?(生命观念:进化与适应观) 提示:动物受到惊吓刺激时呼吸频率加快、心跳加速,加快血流速度,使机体更快获得更多的养分,有利于机体应对压力和危险,更好地适应环境。
(2)受到惊吓刺激使心率加快的调节方式是什么?试从细胞结构的角度分析心脏能接受不同信号调节的原因。(科学思维:比较与分析) 提示:神经—体液调节。心脏既能接受传出神经释放的神经递质的信号,也能接受肾上腺素的信号,是由于心肌细胞既有神经递质的受体,也有肾上腺素的受体,可以接受神经、体液两种方式的调节。
【备选典例】图甲、乙分别是细胞表面受体和细胞内受体的作用机制模式图,信号分子A、B、C均为某种激素。下列有关叙述错误的是( )
A.图甲中对细胞具有调节作用的是信号分子A,信号分子B对该细胞无调节作用B.三种信号分子在合成后均被定向运送到特定靶细胞处而发挥调节作用C.人体内胰岛素的作用机制与图乙所示机制不同,与图甲所示机制相似D.雄性激素通过影响基因的选择性表达来调节细胞代谢
【解析】选B。细胞膜上的受体具有特异性,只能与相应的信号分子结合而发挥作用,分析图甲可知,信号分子A能与细胞膜上的受体结合,信号分子B不能与细胞膜上的受体结合,因此对细胞具有调节作用的是信号分子A,信号分子B对该细胞无调节作用,A正确;信号分子A、B、C均为某种激素,激素弥散到体液中,随血液流到全身,定向作用于靶细胞而发挥调节作用,而非定向运送,B错误;人体内胰岛素的化学本质是蛋白质,胰岛素受体位于细胞膜上,其作用机制与图甲所示机制相似,C正确;雄性激素的化学本质是固醇,可通过细胞膜进入靶细胞,与细胞内特异性受体结合,通过影响基因的选择性表达来调节细胞代谢,D正确。
【知能素养提升】1.辨析酶、激素、抗体及神经递质:(科学思维:比较、归纳)
2.激素作用的四个易错点:(科学思维:比较与归纳)(1)激素只起调节作用:激素是一种信息分子,激素不组成细胞结构,不提供能量,也不起催化作用,只是起调节作用,能够改变靶细胞的代谢。(2)作用后的去向和酶不同:激素发挥调节作用后即被灭活,同时又源源不断地产生,保证机体适应多变的环境。
(3)不同激素的靶器官和靶细胞不同:如甲状腺激素的靶细胞几乎是全身组织细胞,而促甲状腺激素的靶器官只是甲状腺。胰岛素的靶细胞也几乎是全身组织细胞,而胰高血糖素主要作用于肝脏。(4)不同激素的受体分布不同:有些激素受体分布在靶细胞的细胞膜上,如生长激素、胰岛素等蛋白质类激素的受体;有些激素受体分布在靶细胞内,如性激素等的受体。
3.动物激素在生产中的应用:(社会责任)(1)正面实例:①补充人体缺乏的激素治疗疾病:如注射胰岛素治疗糖尿病。②给动物注射促性腺激素或类似物:促进动物的卵子和精子的成熟,进行人工授精。③割除家畜、家禽的生殖腺(阉割):有利于动物的育肥和驯化。④给家畜注射生长激素或导入生长激素基因:促进生长,提高产量。
(2)负面实例:①动物性食品中残留性激素,引起儿童的性早熟。②过量使用激素类药物,导致人体自身内分泌功能紊乱,引起多种疾病。③运动员服用睾丸酮(性激素类药物)衍生物作为兴奋剂,可增强肌肉力量,提高成绩,但会引起内分泌功能紊乱。
【热点考向演练】考向一 结合激素的种类、作用及化学本质,考查生命的物质观1.(2021年湖北适应性测试)人体内分泌系统分泌多种激素参与生命活动的调节。下列叙述正确的是( )①垂体、甲状腺、胸腺、乳腺、肾上腺等器官属于内分泌系统。②激素种类多，量极少，通过分级调节和反馈调节等机制维持机体的稳态。③缺碘导致甲状腺激素合成减少，下丘脑促甲状腺激素释放激素分泌减少。④肝脏和肌肉细胞中糖原的合成与血糖含量相关。A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【解析】选D。本题主要考查人体内环境稳态的相关知识。乳腺属于外分泌腺，①错误；激素种类多，量极少，通过分级调节和反馈调节等机制调节稳态，②正确；缺碘使甲状腺激素合成减少，为了使甲状腺激素分泌量上升，下丘脑促甲状腺激素释放激素分泌增加，③错误；血糖的高低，会影响肝脏和肌肉的糖原合成，血糖高时，血糖转化成糖类，血糖过低时，肝糖原分解，④正确。
2.下列关于激素、抗体、酶和神经递质的叙述,正确的是( )A.激素和抗体都具有特异性,只能作用于特定的靶细胞B.乙酰胆碱与特定分子结合后可在神经元之间传递信息C.酶和激素都具有高效性,能产生酶的细胞一定能产生激素D.激素弥散在全身的体液中,一经靶细胞接受即被灭活
【解析】选B。激素和抗体都具有特异性,但抗体是和抗原结合的,抗原不一定是细胞,A错误;乙酰胆碱与特定分子即突触后膜上的受体结合后,能将化学信号转变成电信号,从而在神经元之间传递信息,B正确;酶和激素都具有高效性,几乎所有活细胞都能产生酶,但是只有内分泌腺细胞才能产生激素,C错误;激素与靶细胞结合并发挥作用后才被灭活,而不是一经靶细胞接受即被灭活,D错误。
【知识总结】明确几种激素的化学本质(1)固醇类激素:性激素。(2)氨基酸衍生物类激素:甲状腺激素、肾上腺素。(3)多肽类和蛋白质类激素:下丘脑和垂体分泌的激素,胰岛素和胰高血糖素。
考向二 围绕激素功能的研究方法,考查实验设计、分析能力3.(2020·全国Ⅰ卷)某研究人员以小鼠为材料进行了与甲状腺相关的实验,下列叙述错误的是( )A.切除小鼠垂体,会导致甲状腺激素分泌不足,机体产热减少B.给切除垂体的幼年小鼠注射垂体提取液后,其耗氧量会增加C.给成年小鼠注射甲状腺激素后,其神经系统的兴奋性会增强D.给切除垂体的小鼠注射促甲状腺激素释放激素,其代谢可恢复正常
【解析】选D。本题主要考查甲状腺激素分泌的调节方式。垂体分泌促甲状腺激素促进甲状腺分泌甲状腺激素,切除小鼠垂体,会导致甲状腺激素分泌不足,使机体产热减少,A项正确;给切除垂体的幼年小鼠注射垂体提取液后,垂体提取液中含有促甲状腺激素,促进甲状腺分泌甲状腺激素,进而促进细胞代谢,小鼠耗氧量会增加,B项正确;甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性,给成年小鼠注射甲状腺激素后,其神经系统的兴奋性会增强,C项正确;促甲状腺激素释放激素的靶器官是垂体,给切除垂体的小鼠注射促甲状腺激素释放激素不起作用,其代谢不能恢复正常,D项错误。
4.(2018·全国卷Ⅱ)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____________;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______________激素和______________激素。
【解析】本题主要考查垂体的生理作用及实验设计。(1)题意要求用切除法进行实验,用幼龄大鼠的体重变化作为检测指标,根据以上分析:①中已经注明A组为对照组,且参考实验结果“B组大鼠生长发育的状况不如A组”,应该是对A组不切除垂体,只做手术创伤处理,避免手术创伤对实验的影响,B组切除垂体。③定时测定并记录两组大鼠的体重。(2)B组大鼠生长发育的状况不如A组,说明B组体重小,生长得慢,原因是切除垂体,使生长激素和促甲状腺激素不能分泌。生长激素能促进生长,尤其是骨骼的生长;促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,而甲状腺激素能促进生长发育,提高新陈代谢速率。
答案:(1)①做手术但不切除垂体 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
考向三 结合激素调节的作用特点,考查科学思维和科学探究能力5.(2020·宜宾模拟)如表为三位低甲状腺激素患者的促甲状腺激素释放激素(TRH)和促甲状腺激素(TSH)水平。下列叙述错误的是( )
A.甲状腺激素分泌的分级调节,也存在着反馈调节机制B.表中相关激素水平可通过抽取血样来检测C.甲最可能是甲状腺发生病变,丙可能是缺碘造成的D.乙最可能是下丘脑发生病变,可通过注射TRH来进一步判断
【解析】选C。甲状腺激素的分泌存在分级调节和反馈调节,A正确;激素分泌后通过血液运输,故表中相关激素水平可通过抽取血样来检测,B正确;根据题意和表格,个体甲状腺激素含量低,则甲状腺激素的负反馈作用减弱,正常情况下促甲状腺激素释放激素(TRH)和促甲状腺激素(TSH)偏高,由此推断甲最可能是垂体发生病变,乙可能是下丘脑发生病变,丙可能是缺碘造成的,C错误;乙可能是下丘脑发生病变,该症状可通过注射TRH来进一步判断,D正确。
6.(2020·浙江7月选考)人体甲状腺分泌和调节示意图如下,其中TRH表示促甲状腺激素释放激素,TSH表示促甲状腺激素,“+”表示促进作用,“-”表示抑制作用。据图分析,下列叙述正确的是( )A.寒冷信号能直接刺激垂体分泌更多的TSHB.下丘脑通过释放TRH直接调控甲状腺分泌T3和T4C.甲状腺分泌的T4直接作用于垂体而抑制TSH的释放D.长期缺碘会影响T3、T4、TSH和TRH的分泌
【解析】选D。本题主要考查甲状腺激素的分级调节和反馈调节的过程。由题图中看出,寒冷信号直接刺激下丘脑,并不能直接刺激垂体,A项错误;下丘脑释放TRH,通过调控垂体而间接调控甲状腺,B项错误;由图示可知,甲状腺分泌的T4经过脱碘作用转化为T3后,才能作用于垂体,抑制TSH的释放,C项错误;T3和T4均含碘,长期缺碘不利于二者的合成与分泌,使体内T3和T4的含量减少,会促进TSH和TRH的合成与分泌,D项正确。
【加固训练·拔高】1.碘是甲状腺激素合成的重要原料。甲状腺滤泡上皮细胞膜上的钠-钾泵可维持细胞内外的Na+浓度梯度,钠-碘同向转运体借助Na+的浓度梯度将碘转运进甲状腺滤泡上皮细胞,碘被甲状腺过氧化物酶活化后,进入滤泡腔参与甲状腺激素的合成。下列说法正确的是( )A.长期缺碘可导致机体的促甲状腺激素分泌减少B.用钠-钾泵抑制剂处理甲状腺滤泡上皮细胞,会使其摄碘能力减弱C.抑制甲状腺过氧化物酶的活性,可使甲状腺激素合成增加D.使用促甲状腺激素受体阻断剂可导致甲状腺激素分泌增加
【解析】选B。本题主要考查体液调节。碘是甲状腺激素合成的重要原料,长期缺碘可导致甲状腺激素的合成减少,由于其合成、分泌过程存在反馈调节,机体的促甲状腺激素分泌增多,A项错误;甲状腺滤泡上皮细胞借助Na+的浓度梯度将碘转运进甲状腺滤泡上皮细胞,用钠-钾泵抑制剂处理甲状腺滤泡上皮细胞,会使其摄碘能力减弱,B项正确;碘被甲状腺过氧化物酶活化后,进入滤泡腔参与甲状腺激素的合成,抑制甲状腺过氧化物酶的活性,会使甲状腺激素合成减少,C项错误;使用促甲状腺激素受体阻断剂可导致垂体的调控作用降低,甲状腺激素分泌减少,D项错误。
2.欲研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用,对小鼠的分组及处理见表,并在适宜条件下正常饲养,每隔一定时间测定耗氧量,记录数据,统计分析。下列分析错误的是( )
A.应采用生长发育情况相同的同种小鼠进行实验B.设置乙组的目的是排除手术的影响C.采用耗氧量为观测指标的依据是甲状腺激素能促进物质代谢D.若在各组饲料中添加放射性碘,则丙组小鼠甲状腺部位放射性强度高于乙组
【解析】选D。为减小实验误差,除了控制其他无关变量外,还应采用生长发育状况相同的小鼠进行实验,A正确;乙组是对照组,设置乙组的目的是排除手术的影响,控制无关变量,B正确;因为甲状腺激素能促进物质的氧化分解,因此可测定耗氧量来分析其生理作用,C正确;若用甲状腺激素溶液给丙组小鼠灌胃,则丙组小鼠体内的甲状腺激素浓度升高,从而抑制小鼠甲状腺合成并分泌甲状腺激素,因此,若在各组饲料中添加放射性碘,则丙组小鼠甲状腺部位放射性应低于乙组,D错误。
考点二 血糖调节、体温调节和水盐调节【典例精研引领】(2020·全国Ⅰ卷)某研究人员用药物W进行了如下实验:给甲组大鼠注射药物W,乙组大鼠注射等量生理盐水,饲养一段时间后,测定两组大鼠的相关生理指标。实验结果表明:乙组大鼠无显著变化;与乙组大鼠相比,甲组大鼠的血糖浓度升高,尿中葡萄糖含量增加,进食量增加,体重下降。回答下列问题:
(1)由上述实验结果可推测,药物W破坏了胰腺中的____________细胞,使细胞失去功能,从而导致血糖浓度升高。 (2)由上述实验结果还可推测,甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加,导致肾小管液的渗透压比正常时的________________, 从而使该组大鼠的排尿量__________________。 (3)实验中测量到甲组大鼠体重下降,推测体重下降的原因是____________。 (4)若上述推测都成立,那么该实验的研究意义是______________________(答出1点即可)。
【解析】本题主要考查血糖平衡调节、渗透压平衡调节。(1)由于甲组大鼠注射药物W后,血糖浓度升高,则甲组大鼠不能调节血糖使其降低,而大鼠体内降血糖的激素只有胰岛素,胰岛素是由胰岛B细胞分泌的,可以推知药物W破坏了胰腺中的胰岛B细胞,使胰岛素的分泌量减少,从而导致血糖浓度升高。
(2)甲组大鼠的血糖浓度升高,尿中葡萄糖含量增加,则甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加,会导致肾小管液的渗透压比正常时高,肾小管、集合管对水分的重吸收减少,尿量增加。(3)甲组大鼠注射药物W后,由于胰岛素分泌不足,葡萄糖不能进入组织细胞氧化分解供能,组织细胞因为得不到足够的能量供应而导致机体脂肪和蛋白质的分解量增加,体重下降。(4)药物W破坏了胰腺中的胰岛B细胞,使大鼠因胰岛素缺乏而患糖尿病,这种动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物。
答案:(1)胰岛B (2)高 增加(3)甲组大鼠胰岛素缺乏,使机体不能充分利用葡萄糖来获得能量,导致机体脂肪和蛋白质的分解增加(4)获得了因胰岛素缺乏而患糖尿病的动物,这种动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加,导致肾小管液的渗透压比正常时的高,影响肾小管对水的重吸收;进而导致甲组大鼠细胞外液渗透压_____,垂体释放_______激素增多,该激素的作用是_____________________________。(科学思维:演绎与推理)
促进肾小管和集合管重吸收水
(2)经检查发现注射药物W前,甲组大鼠体内胰岛素含量正常,则注射药物W后甲组大鼠血糖浓度升高的原因可能是什么?(生命观念:结构与功能观)提示:药物W破坏了胰岛素的受体。
【知能素养提升】1.生命活动调节模型及分析:(科学思维:模型建构)
(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,分泌b(抗利尿激素),并由c(垂体后叶)释放,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。
2.下丘脑作为“神经中枢”的综合分析:(科学思维:归纳、分析)
(1)感受:如下丘脑的渗透压感受器可感受机体渗透压升降,维持水分代谢平衡。(2)传导:如下丘脑可将渗透压感受器产生的兴奋传至大脑皮层,使人产生渴感。(3)分泌:如在水盐调节中分泌抗利尿激素,在体温调节中分泌促甲状腺激素释放激素。(4)调节:如下丘脑中有体温调节中枢、渗透压调节中枢和血糖调节中枢等。
3.血糖调节、体温调节和水平衡调节的7个易错点:(科学思维:比较、批判性思维)(1)肝糖原可以分解产生葡萄糖,肌糖原不能分解产生葡萄糖。(2)下丘脑对胰岛细胞的作用是通过神经调节实现的,不是激素的分级调节。(3)体温调节中枢在下丘脑,体温感觉中枢在大脑皮层。(4)抗利尿激素是由下丘脑合成,垂体后叶释放的。(5)水盐调节中,下丘脑既是感受器,又是效应器。
(6)体温调节中产生冷觉与热觉以及水盐调节中产生渴觉过程中,神经冲动传到大脑皮层,反射弧不完整,不能称为反射。(7)恒温动物发烧升温过程中产热多于散热,体温降低过程中散热多于产热,一旦维持在某个体温,则产热等于散热。恒温动物当环境温度低时,机体为了防止体温下降,代谢速率加快,耗氧量增多,环境温度高则耗氧量减少;变温动物的体温随着环境温度改变而变化,体温高耗氧量高,体温低耗氧量低。
4.辨析生命活动调节的典型途径:(1)例如:膝跳反射的过程。
(2)例如:人进食后血糖升高,引起胰岛B细胞分泌胰岛素对血糖进行调节的过程。
(3)例如:当血糖浓度下降时,下丘脑发出指令会使胰岛A细胞分泌胰高血糖素,进而使血糖浓度恢复正常。
(4)例如:寒冷刺激下丘脑体温调节中枢,下丘脑会分泌物质作用于垂体,进而通过垂体分泌促甲状腺激素使甲状腺分泌甲状腺激素作用于靶细胞。
【热点考向演练】考向一 结合血糖调节过程,考查科学思维能力和生命观念中的结构和功能观1.(2019·海南高考)胰岛素与细胞膜上相应受体结合后可以促进细胞对葡萄糖的吸收。下列情况可以导致血糖浓度降低的是( )A.健康人早餐食用馒头、面包和米粥等食物后B.胰岛A细胞分泌增强,胰高血糖素水平上升C.体内胰岛素水平正常,胰岛素受体活性降低D.胰岛B细胞分泌增强,胰岛素受体活性正常
【解析】选D。健康人早餐食用馒头、面包和米粥等食物后,血糖浓度会上升,A项不符合题意;胰岛A细胞分泌增强,会导致胰高血糖素水平上升,促进肝糖原分解为葡萄糖,使血糖浓度上升,B项不符合题意;体内胰岛素水平正常,胰岛素受体活性降低,会导致血糖浓度上升,C项不符合题意;胰岛B细胞分泌增强,胰岛素受体活性正常,会导致血糖浓度下降,D项符合题意。
2.下列关于人体内胰岛素和胰高血糖素的叙述,错误的是( )A.胰岛素在胰岛B细胞中合成,胰高血糖素在胰岛A细胞中合成B.胰岛素是唯一降低血糖的激素,胰高血糖素不是唯一升高血糖的激素C.胰岛素激活胰岛素受体后,葡萄糖通过胰岛素受体进入细胞内D.胰岛素分泌不足或胰高血糖素分泌过多均可能导致糖尿病的发生
【解析】选C。本题主要考查胰岛素和胰高血糖素的相互作用。胰岛B细胞能分泌胰岛素,胰岛A细胞能分泌胰高血糖素,A正确;降低血糖的激素只有胰岛素一种,升高血糖的激素有胰高血糖素和肾上腺素,B正确;胰岛素与细胞膜上的胰岛素受体结合后,葡萄糖通过载体蛋白的协助进入细胞内,C错误;胰岛素分泌不足或胰高血糖素分泌过多,都会导致血糖浓度升高,可能导致糖尿病的发生,D正确。
【拓展延伸】糖尿病相关知识及曲线分析(1)Ⅰ型糖尿病的发病机理:胰岛B细胞受到破坏或免疫损伤导致胰岛素缺乏,注射胰岛素能治疗。(2)Ⅱ型糖尿病的发病机理:机体组织细胞对胰岛素敏感性降低(可能与细胞膜上胰岛素受体受损有关),而血液中的胰岛素含量降低并不明显,注射胰岛素不能治疗。
(3)症状:“三多一少”。①多尿:原尿中含有高浓度的葡萄糖,导致肾小管等对水分的重吸收困难,尿量增加。②多饮:多尿带走大量水分使细胞外液的渗透压上升,导致口渴,从而多饮。③多食、体重减少:糖分的流失导致患者营养物质缺乏,产生饥饿感,虽多食但消瘦。
(4)治疗:控制饮食与药物治疗相结合。(5)血糖代谢异常的曲线模式图:
①图1表示正常人和糖尿病患者的胰岛素浓度变化曲线,则A为正常人,B为糖尿病患者。判断的依据是A的胰岛素含量多且波动幅度大。②图2表示正常人和血糖异常患者的血糖浓度变化曲线。则b为正常人,a为高血糖或糖尿病患者,c为低血糖患者。
3.科学家研究发现细胞摄入葡萄糖需要借助细胞膜上的多种葡萄糖转运蛋白(GLUT4)。人体中有一种对胰岛素敏感的GLUT4,如图为胰岛素调节血糖的示意图。下列相关说法错误的是( )
A.若该细胞为肝细胞,则图中“?”可以是合成肝糖原B.细胞膜上的GLUT4的数量与胰岛素有关,同时还受相关基因的控制C.血糖浓度长期偏高的人,GLUT4在该细胞膜上的数量会偏多D.胰岛素需要与细胞膜上的特异性受体结合才能发挥作用
【解析】选C。胰岛素可以促进细胞内葡萄糖的氧化分解、合成糖原以及转化为脂肪和某些氨基酸等非糖物质,若该细胞为肝细胞,则图中“?”可以是合成肝糖原,A项正确;细胞膜上的GLUT4的数量与胰岛素有关,蛋白质的合成还受相关基因控制,B项正确;人体血糖浓度长期偏高,说明其葡萄糖转运至细胞内的过程发生障碍,则GLUT4在细胞膜上的数量可能偏少,C项错误;胰岛素发挥作用时,需要与细胞膜上的特异性受体结合,D项正确。
考向二 结合体温调节过程,考查科学思维能力4.(2019·全国卷Ⅲ)下列不利于人体散热的是( )A.骨骼肌不自主战栗 B.皮肤血管舒张C.汗腺分泌汗液增加D.用酒精擦拭皮肤
【解析】选A。在寒冷条件下,骨骼肌不自主战栗可以产生大量热量,从而维持体温的相对稳定,A项符合题意;皮肤血管舒张,通过血管向外辐射的热量增加,有利于人体散热,B项不符合题意;汗腺分泌汗液增加,汗液的蒸发可带走大量热量,有利于人体散热,C项不符合题意;用酒精擦拭皮肤,酒精容易挥发,有利于人体散热,D项不符合题意。
5.(2021·宜宾模拟)褐色脂肪组织(BAT)是小型哺乳动物适应性产热的主要部位。研究工作者以长爪沙鼠为实验材料,研究动物在寒冷条件下BAT含量及相关激素的变化,结果如表所示。
回答下列问题:(1)人体内环境主要由______________________组成,内环境的稳态是指正常机体在神经系统、体液和免疫系统的调节下,通过各个器官、系统的协调活动,共同维持内环境的化学成分和________相对稳定的状态。 (2)请写出在寒冷刺激时骨骼肌战栗相关的反射弧:____________________________________________________________________________________。
(3)表中BAT含量变化表明,长爪沙鼠在寒冷条件下能通过增加脂肪消耗量来增加产热量以维持体温。根据实验结果推测,乙组长爪沙鼠血浆中促甲状腺激素的含量比甲组________________。乙组长爪沙鼠下丘脑中促甲状腺激素释放激素的含量比甲组低,分析可能的原因是寒冷刺激使__________将促甲状腺激素释放激素释放到血液中的速度加快。
【解析】(1)人体内环境主要由血浆、组织液、淋巴组成,内环境的稳态是指正常机体在神经系统、体液和免疫系统的调节下,通过各个器官、系统的协调活动,共同维持内环境的化学成分和理化性质相对稳定的状态。(2)寒冷刺激时骨骼肌战栗相关的反射弧:寒冷→皮肤冷觉感受器→传入神经→下丘脑体温调节中枢→传出神经→骨骼肌。(3)根据实验结果推测,环境温度较低,机体需要产生更多的热量来维持体温,乙组长爪沙鼠血浆中促甲状腺激素的含量比甲组高,原因是寒冷刺激使下丘脑将促甲状腺激素释放激素释放到血液中的速度加快。
答案:(1)血浆、组织液、淋巴 理化性质(2)寒冷→皮肤冷觉感受器→传入神经→下丘脑体温调节中枢→传出神经→骨骼肌(3)高 下丘脑
【易错警示】明辨体温调节的五个易错点(1)寒冷条件下的体温调节方式既有神经调节,也有体液调节;高温条件下的体温调节方式主要是神经调节。(2)寒冷条件下的体温调节既增加产热量,又减少散热量;高温条件下的体温调节主要是增加散热量。(3)寒冷环境中比炎热环境中散热更快、更多。寒冷环境中机体代谢旺盛,产热也增加,以维持体温的恒定。
(4)在发高烧时,人体的产热不一定大于散热,除非病人的体温在持续升高,如果体温保持不变,则产热就等于散热。(5)体温调节中枢位于“下丘脑”;体温感觉中枢位于“大脑皮层”;温度感受器不只分布在皮肤,还广泛分布在黏膜及内脏器官中。
考向三 围绕水盐平衡调节,考查稳态与平衡观6.(2019·全国卷Ⅱ)当人体失水过多时,不会发生的生理变化是( )A.血浆渗透压升高B.产生渴感C.血液中的抗利尿激素含量升高D.肾小管对水的重吸收降低
【解析】选D。当人体失水过多时,会引起细胞外液渗透压升高,刺激下丘脑渗透压感受器产生兴奋,下丘脑一方面将信号传导给大脑皮层,产生渴感,另一方面合成并分泌抗利尿激素并由垂体释放,血液中抗利尿激素的含量升高,从而使肾小管对水的重吸收能力增强。
7.(2021·安徽皖江名校联考)尿崩症是指由于各种原因使抗利尿激素(九肽激素)的产生或作用异常,使肾脏对水分的重吸收产生障碍。下列相关叙述错误的是( )A.参与合成并分泌该激素的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体B.尿崩症患者常表现出多尿和多饮的症状,是由于其尿液渗透压较大C.若尿崩症因肾小管对该激素的反应障碍导致,则血浆中该激素的含量可为正常值D.若尿崩症由该激素的合成和释放量的减少导致,则可以通过注射该激素来治疗
【解析】选B。抗利尿激素属于九肽类激素,参与合成并分泌该激素的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体,A正确;发生尿崩时,大量水分随尿液排出,会导致尿液渗透压降低,B错误;发生尿崩的原因可能是血浆中的抗利尿激素含量不正常,也可能是激素含量正常,不能与靶细胞上的受体结合而发挥作用,C正确;若尿崩症由该激素的合成和释放量的减少导致,则可以通过注射该激素来治疗,D正确。
【加固训练·拔高】1.现有一组对胰岛素不敏感的高血糖小鼠X。为验证阿司匹林能恢复小鼠对胰岛素的敏感性,使血糖恢复正常。现将小鼠X随机均分成若干组,如表表示各组处理方法及实验结果。下列叙述正确的是( )
注:对胰岛素不敏感是指注射胰岛素后血糖浓度无明显变化;“+”表示有添加,“-”表示未添加,胰岛素和阿司匹林均用生理盐水配制。A.第4组为对照组,该组实验小鼠应选择血糖浓度正常的个体B.第1、3组的实验结果应分别为:高于正常、正常C.为了控制无关变量,三种试剂都应通过饲喂的方式添加D.该实验可以同时证明胰岛素是唯一能降低血糖浓度的激素
【解析】选B。第4组为对照组,题目中所提到的小鼠均为高血糖小鼠,所以该组实验小鼠应选择血糖浓度高于正常的个体,A错误;高血糖小鼠X对胰岛素不敏感,则第1组血糖浓度高于正常,阿司匹林能恢复小鼠对胰岛素的敏感性,使小鼠X的血糖浓度恢复正常,则第3组血糖浓度正常,B正确;胰岛素的化学本质是蛋白质,不能通过饲喂的方式添加,应注射,C错误;该实验只能证明胰岛素能降血糖,但不能证明胰岛素是唯一降血糖的激素,D错误。
2.正常人体感染病毒会引起发热,发热过程分为体温上升期、高温持续期和体温下降期。如图为体温上升期机体体温调节过程示意图,其中体温调定点是为调节体温于恒定状态,下丘脑体温调节中枢预设的一个温度值,正常生理状态下为37 ℃。请回答下列问题:
(1)图中激素甲的名称是_________________,激素乙通过__________________的途径作用于甲状腺。(2)体温上升期,人体骨骼肌不随意地节律性收缩,即出现“寒战”,有助于体温__________________。综合图解分析,体温上升期人体进行体温调节的方式有__________________。(3)高温持续期,人体产热量__________(填“大于”“小于”或“等于”)散热量。此阶段人体有时会出现脱水现象,垂体释放抗利尿激素增加,肾小管和集合管__________________从而减少尿量。
(4)体温下降期,机体增加散热的途径有__________________。(5)体温上升期,人体会出现心率加快、血压轻度升高等症状,易引发慢性心血管疾病急性发作。请解释血压升高的可能原因:___________________________________________________________________________________________。
【解析】(1)由题图中的下丘脑、垂体和甲状腺之间的关系可以推出激素甲是促甲状腺激素释放激素,激素乙是促甲状腺激素。激素乙通过体液运输作用于甲状腺。 (2)体温上升期产热量大于散热量,“寒战”有助于增加产热,可使体温上升到已上调的体温调定点。由题图可知,下丘脑中的体温调节中枢,通过传出神经支配骨骼肌收缩和皮肤血管收缩,这种调节方式属于神经调节;而“下丘脑→垂体→甲状腺→甲状腺激素→细胞代谢增强”这种调节方式属于体液调节。
(3)因体温调定点已上调,故高温持续期体温可一直维持在38.5 ℃,这时机体产热量等于散热量。此阶段人体可能出现脱水,垂体释放的抗利尿激素增加,肾小管和集合管对水的重吸收能力增强,从而使尿量减少。(4)体温下降期,机体产热量小于散热量,皮肤分泌汗液增加,皮肤血管舒张,血流量增加,从而增加散热量。(5)体温上升期,心率加快,使心脏血液输出量增加,但同时为减少散热量,外周血管收缩,从而导致血压轻度升高。
答案:(1)促甲状腺激素释放激素 体液运输 (2)上升到已上调的体温调定点(上升到38.5 ℃) 神经调节,体液调节 (3)等于 重吸收水的能力增强(重吸收水量增加)(4)汗腺分泌增加,皮肤血管舒张(5)心脏血液输出量增加,外周血管收缩
3.(2018·全国卷Ⅰ)为探究不同因素对尿量的影响,某同学用麻醉后的实验兔进行不同的实验,实验内容如下:a.记录实验兔的尿量(单位:滴/分钟)。b.耳缘静脉注射垂体提取液0.5 mL,记录尿量。c.待尿量恢复后,耳缘静脉注射20%葡萄糖溶液15 mL,记录尿量,取尿液做尿糖定性实验。
回答下列问题:(1)该同学发现,与a相比,b处理后实验兔尿量减少,其主要原因是_________________________________________________________________________。(2)c处理后,肾小管腔内液体的渗透压会升高,实验兔的尿量会___________。取尿液加入斐林试剂做糖定性实验出现砖红色,说明尿液中含有__________。(3)若某实验兔出现腹泻、尿量减少现象,导致尿量减少的主要原因是血浆渗透压升高,刺激了存在于__________________的渗透压感受器,从而引起尿量减少。
【解析】本题考查水盐平衡调节。(1)抗利尿激素由下丘脑分泌,垂体释放,作用于肾小管和集合管,使之重吸收的水增多,从而使尿量减少。(2)肾小管腔内液体的渗透压升高,则吸水力增强,导致尿量增多。尿液中若含有葡萄糖,会与斐林试剂发生反应生成砖红色沉淀。(3)渗透压感受器存在于下丘脑。
答案:(1)垂体提取液中含有抗利尿激素,促进了肾小管和集合管重吸收水(2)增加 葡萄糖 (3)下丘脑
【命题新情境】下丘脑是调节内脏活动的较高级枢纽,如图为其参与的部分调节模式图,请据图回答:
【命题新角度】1.激素A和B为两种调节血糖的激素,据图可知血糖调节的中枢位于________。胰岛分泌调节血糖的两种激素之间具有____________(填“拮抗”或“协同”)作用。
2.人在寒冷环境中,通过途径____________(填“①”“②”或“③”)使甲状腺激素分泌增加,促进了机体的产热,使体温维持正常。调查发现,学生在寒冷的室外比温暖的室内“精神头”要大,从神经调节和体液调节之间的关系的角度分析其原因是__________________________________________________________________________________________________________________。
3.临床上,由于下丘脑或垂体等损伤引起途径③中激素E分泌不足,导致尿崩症(尿特别多等症状),则激素E是________________________________,从激素调节的特点看,激素E分泌正常情况下的尿崩症的原因:_________________________________________________________________________________________。 4.据图分析神经调节占主导地位的原因是__________________________________________________________________________________________________。
【解析】1.激素A和B为两种调节血糖的重要激素,据图可知血糖调节的中枢位于下丘脑,胰岛分泌的调节血糖的两种激素(胰岛素和胰高血糖素)之间具有拮抗作用。2.人在寒冷环境中,通过途径②使甲状腺激素和肾上腺激素分泌增加,促进了机体的产热,使体温维持正常。调查发现,学生在寒冷的室外比温暖的室内“精神头”要大,从神经调节和体液调节之间的关系的角度分析其原因是在寒冷环境中甲状腺激素分泌增加,而甲状腺激素具有提高神经系统兴奋性的作用。
3.临床上,由于下丘脑或垂体等损伤引起途径③中激素E分泌不足,导致尿崩症(尿特别多等症状),则激素E是抗利尿激素,从激素调节的特点看,激素E分泌正常情况下的尿崩症的原因可能是肾小管和集合管抗利尿激素的受体损伤或减少(或靶器官、靶细胞上相应的受体的损伤或减少)。4.据图分析神经调节占主导地位的原因是内分泌腺是反射弧的效应器的组成部分,受神经的控制。
答案:1.下丘脑 拮抗2.② 在寒冷环境中甲状腺激素分泌增加,而甲状腺激素具有提高神经系统兴奋性的作用3.抗利尿激素 可能是肾小管和集合管抗利尿激素的受体损伤或减少(或靶器官、靶细胞上相应的受体的损伤或减少)4.内分泌腺是反射弧的效应器的组成部分,受神经的控制
【拓展视野】尿崩症尿崩症(DI)是指肾脏不能浓缩尿液而持续排出大量稀释性尿液的病理状态,是一种罕见的肾小管功能异常性疾病,患者常表现为多尿、烦渴及持续性低张尿。根据致病原因不同可分为中枢性尿崩症和肾性尿崩症两种。
肾性尿崩症(NDI)是由于多种病变引起肾脏对抗利尿激素(ADH)敏感性缺陷,导致肾小管重吸收水的功能障碍的一组临床综合征。中枢性尿崩症(又称血管加压素缺乏,下丘脑性尿崩症,CDI)是由于创伤、肿瘤、手术等多种原因引起下丘脑、垂体柄和垂体后叶损伤导致抗利尿激素(ADH)合成、转运和分泌不足而造成的尿崩症。
医学上常通过禁水-加压素试验进行诊断尿崩症。1.禁水试验:尿崩症患者,10个小时不喝水,如果肾脏不能浓缩尿液,尿量不会明显减少,出现低尿比重、低渗透压尿,水分丢失后,患者会出现明显的口渴,体重下降,血压下降,心率增快等表现,就可以确定患者存在尿崩症;2.注射加压素试验,给患者注射加压素后,如果出现尿量减少、尿比重和尿渗透压回升就说明是中枢性尿崩症;反之则为肾性尿崩症。
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