备课素材：褪黑素与昼夜节律-2022-2023学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

褪黑素与昼夜节律 先看一道试题： 松果体是人体的一种内分泌腺，能够分泌褪黑素．该激素的分泌呈现明显的昼夜节律变化，白天分泌减少，黑夜分泌增加．在人和哺乳动物，生理剂量的褪黑素具有促进睡眠的作用。据此回答下列问题： （1）切除啮齿类动物的松果体后，该动物的胸腺和脾脏功能被抑制，主要表现在T细胞介导的免疫功能的变化．由此推测，褪黑素会影响 。 （2）褪黑素能促进垂体对 的分泌，进而影响人体的生长发育．垂体分泌的这种激素与 存在协同作用． （3）细胞衰老时，细胞膜的通透性发生改变，使物质运输功能 ．褪黑素具有抗细胞衰老作用，其抗细胞衰老是通过抗自由基的作用来实现的． （4）科学研究发现，褪黑素对下丘脑-垂体-性腺轴的功能活动有抑制作用．现提供若干只健康的幼年雄性小鼠，请设计实验加以验证．实验操作：将小鼠平均分成两组，实验组 ，对照组假手术处理，将实验组和对照组的小鼠都放在适宜且相同的环境下饲养一段时间，测定各组的睾丸重量． 解析：1、特异性免疫包括体液免疫和细胞免疫，其具体过程如下： 2、衰老细胞的特征：（1）细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，但细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深；（2）细胞膜通透性功能改变，物质运输功能降低；（3）细胞色素随着细胞衰老逐渐累积；（4）有些酶的活性降低；（5）呼吸速度减慢，新陈代谢减慢． （1）T细胞既参与体液免疫，又参与细胞免疫，故切除啮齿类动物的松果体后，该动物的胸腺和脾脏功能被抑制，主要表现在T细胞介导的免疫功能的变化，应该是体液免疫和细胞免疫（特异性免疫）都被抑制，而再给该动物注射褪黑素，则其免疫功能又会恢复．由此推测，褪黑素会影响体液免疫和细胞免疫（特异性免疫）． （2）影响人体的生长发育的主要是生长激素，甲状腺激素和生长激素在促进生长发育方面具有协同作用． （3）细胞衰老时，细胞膜的通透性发生改变，使物质运输功能降低， （4）研究褪黑素对下丘脑-垂体-性腺轴的功能活动有抑制作用，实验的自变量是有无褪黑素，而褪黑素是松果体分泌的，故实验组切除松果体，对照组假手术处理，将实验组和对照组的小鼠都放在适宜且相同的环境下饲养一段时间，测定各组的睾丸重量． 答案： （1）体液免疫和细胞免疫（特异性免疫） （2）生长激素    甲状腺激素 （3）降低 （4）切除松果体 此体涉及到松果体与褪黑素。教材中没有提到。 那么，什么是褪黑素?有什么生理作用？ 褪黑素或N-乙酰基-5-甲氧基色胺是一种主要在松果体中产生的激素。它由必需氨基酸色氨酸通过血清素合成为褪黑素。褪黑素的产生在黑暗的影响下由视交叉上核调节。 褪黑素仅在晚上释放。到达晚上，血浆褪黑激素水平增加，直到达到最大浓度。之后，褪黑激素水平再次下降，在白天几乎检测不到。 在人的一生中，褪黑激素的水平也会发生变化。人在出生3个月后，松果体开始分泌褪黑素，幼儿期达到高峰，约为325 pg ml-1，青春期后逐渐呈下降趋势。35岁以后，松果体分泌的褪黑素平均每10年降低10％～15％，45岁时分泌量仅为幼儿期的一半，到80岁时降至极低水平。褪黑素水平随着年龄的增长而降低，因此老年人更容易患上褪黑素水平不足相关的疾病，如睡眠障碍和谵妄。 褪黑素在维持昼夜节律起着主要作用，并能改善睡眠潜伏期、持续时间和质量，参与抗氧化、昼夜节律维持、睡眠调节和神经元存活。 所有这些均需通过与褪黑素M1和M2型受体结合来完成。这些受体存在于视网膜和大脑中，也存在于心脏、肠道、淋巴细胞、肝脏中。 褪黑素的24小时变化规律 褪黑素水平减少会导致昼夜节律紊乱和睡眠紊乱，如引起失眠、多梦、疲劳健忘、老人谵妄等症状。昼夜节律紊乱和睡眠紊乱又可继发各种躯体疾病，如高血压、糖尿病、老人痴呆等。所以适当补充褪黑素可以保持良好的精神状态，改善睡眠，增强人体免疫系统功能。 微光褪黑素分泌试验表明影响褪黑素分泌的因素有光照、睡觉姿势和药物等，其中光线是控制褪黑素的开关：随着白天逐渐变暗，褪黑素水平在睡前1-3小时开始上升，促使我们变得困倦，夜晚12点至3点间褪黑素的分泌达到峰值；早晨，当光线照射到眼睛时，褪黑素的分泌就停止了。有实验表明，强光照1小时可完全抑制褪黑素的分泌，通常家庭的照明灯可部分抑制褪黑素的分泌，但是12小时以上的家庭灯光照也可完全抑制褪黑素的分泌。 怎样促进褪黑素的释放？ （1）睡觉前2小时适当把家里的灯光调暗。 （2）褪黑激素广泛存在于各种植物体内，食物中含量相对较多的有肉、鱼、鸡蛋、各种水果等。人们可以通过补充富含褪黑素的食物来促进睡眠。具体见下表。 食物种类 褪黑素浓度 食物种类 褪黑素浓度 肉