3.1 激素与内分泌系统课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修1

胰岛中的内分泌细胞及它们正在分泌的胰岛素（黄色） 3.1 激素与内分泌系统 选择性必修1第3章 体液调节 问题探讨 著名足球运动员梅西是侏儒症患者（因幼年期生长激素分泌不足而导致的生长迟缓、身材矮小）。治疗侏儒症需要注射生长激素，巴萨俱乐部为梅西支付了这笔费用，梅西也投桃报李加入了拉玛西亚青训营并在巴萨成长为一代巨星。 讨论 1.如果在梅西成年后才有机会注射生长激素，他的症状能缓解吗？为什么？ 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。 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， 骨不再长长，此后注射生长激素对长高已无作用。 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治疗应听从医生的建议。 本节聚焦 ·激素的发现过程带给你什么启示？ ·研究激素的基本方法有哪些？ ·人体主要的内分泌腺有哪些?它们主要分泌什么激素？ 人和高等动物体内都分布着许多能分泌物质的腺体。在这些 分泌腺中，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，如汗腺、唾液腺、胃腺等;凡是没有导管的腺体，其 分泌物——激素( hormone)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。 外分泌腺 内分泌腺 常见腺体 唾液腺、汗腺、胃腺、肠腺 垂体、甲状腺、胸腺、肾上腺 分泌物 唾液、汗液、消化液 激素 导管 有 无 输送方式 通过导管输送 随血液循环输送 “问题探讨”中提到的生长激素是由垂体分泌的，除垂体外、内分泌腺还有甲状腺、肾上腺等。 内分泌腺是内分泌系统的重要组成部分。 相关信息 内分泌腺病变可导致机体产生疾病，例如， 胰岛的功能异常可能会引起糖尿病；甲亢 与甲状腺的病变有关。 在相当长的时间内，人们对这些内分泌腺的机能并不 了解。到19世纪，大量的动物实验和临床研究表明，许多 疾病与内分泌腺有关，于是有人提出，内分泌腺可以不断 地向血液中释放某些物质，这些物质具有调节生长发育和 维持机体正常机能的作用。 一、激素的发现 在20世纪之前，激素这一概念还没有被提出，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。在这种情况下，探寻其他的调节方式就意味着向权 威观点提出挑战，这需要有勇于探索和创新的精神。 一、激素的发现 胰腺能分泌胰液。胰液通过导管注人小肠，其中的酶用来消化食物。胰液的分泌是如何调节的呢? 在19世纪，学术界普遍认为，胃酸(主要成分为盐酸)刺激小肠的神经，神经将兴奋传给胰腺，使胰腺分泌胰液。 验证假说，预测结果 1.囿于定论的沃泰默 思考.讨论 请运用神经调节的知识尝试解释。 内脏器官大多同时接受交感神经和副交感神经的双重支配 稀盐酸→________ (小肠神经) 神经调节 神经中枢 传出神经 效应器 （_______） →胰液 感受器 胰腺 法国学者沃泰默( E. Wertherimer, 1852- 1924) 通过实验发现: 把稀盐酸注人狗的上段小肠肠腔内，会引起胰腺分泌胰液。 a.稀盐酸→狗的上段小肠肠腔内→胰腺→胰液 若直接将稀盐酸注人狗的血液中则不会引起胰液的分泌。 b.稀盐酸→狗的血液→胰腺→胰液 × 他进而切除了通向该段小肠的神经，只留下血管，再向小肠内注人稀盐酸，发现这样仍能促进胰液分泌。 c.稀盐酸→→→血管→胰腺→胰液 切除神经 ②a、b组形成对照实验，自变量、因变量、对照组分别是什么？ ③根据a、b组对照实验的结果你能得出什么结论？ ④a、c组形成对照实验，自变量、因变量、对照组分别是什么？ ⑤根据a、c组对照实验的结果，得出__________________________的结论。 稀盐酸的作用部位 是否分泌胰液 a 稀盐酸不通过血液直接作用于，直接接受盐酸刺激的部位是小肠 是否切除神经 是否分泌胰液 a 胰腺分泌胰液可以不受神经调节 他对这一结果的解释是: 这是一个十分顽固的反射。之所以说它顽固，是由于小肠上微小的神经难以剔除干净。 你同意沃泰默的解释吗？阐明评价的依据。 A同学： 同意，因为支配小肠的神经比较纤细，很难完全去除； B同学： 不同意，除了神经调节之外，也许还有其他调节机制在起作用。 你同意沃泰默的解释吗？阐明评价的依据。 验证假说，预测结果 2.另辟蹊跷的斯他林和贝利斯 思考.讨论 英国科学家斯他林(E.H. Starling, 1866 -1927)和贝利斯(W.M. Bayliss,1860-1924)读了沃泰默的论文，却大胆地作出了另一种假设: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，这种物质进人血液后，随血流到达胰腺，引起胰液的分泌。 小肠黏膜细胞→→→→血液→胰腺→胰液 化学物质 如何验证化学物质？ 1902年，为了验证这一假设，他们把狗的一段小肠剪下，刮下黏膜，将稀盐酸加人黏膜磨碎，并制成提取液。将提取液注射到同一条狗的静脉中， 发现能促进胰腺分泌胰液。 这证明他们的假设是正确的。 他们把小肠黏膜分泌的这种化学物质称作促胰液素。 提取液＝化学物质 稀盐酸→→→→→静脉→胰腺→胰液 狗的一段小肠并磨碎 （提取液） 在斯他林和贝利斯的实验中，若排除稀盐酸和小肠黏膜本身 成分对实验结果的干扰，可增设两组对照组，请写出设计思 路并预期实验结果。 稀盐酸→→→同一条狗的静脉→胰腺不分泌胰液 注入 小肠黏膜→→→提取液→→同一条狗的静脉→胰腺不分泌胰液 注入 注入 验证假说，预测结果 3.巴甫洛夫的感慨 俄国生理学家巴甫洛夫是近代消化生理学的奠基人、 诺贝尔奖获得者。 他和他的学生们在消化腺的神经调节方面做了大量研究， 他们也曾认为小肠中盐酸导致胰液分泌属于神经反射。 斯他林和贝利斯的发现与他们的结论大相径庭，于是他们 做了重复实验，结果却与斯他林和贝利斯的一模一样。 巴甫洛夫对学生深表遗憾地说:“自然，人家是对的。 很明显，我们失去了一个发现真理的机会!” 思考.讨论 任务：请写出促胰液素分泌、运输和作用的过程图解。 比较：促胰液素调节胰液分泌的方式与神经调节的方式有何不同？ 稀盐酸→感受器 (小肠神经) 神经调节 神经中枢 传出神经 效应器 （胰腺） →胰液 小肠黏膜 促胰液素 血液循环 讨论 1.斯他林和贝利斯的实验比沃泰默实验验的巧妙之处在哪里？ 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？ 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？ 彻底排除了神经调节对实验结果的干扰。 神经调节反射弧实现，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。 敢于质疑，大胆提出新假设，巧妙设计实验验证假设。 胰腺分泌胰液的过程既受神经系统的调节，也受激素的调节。食物进入胃会刺激胃壁上的感受器，最终引起胰腺分泌胰液(含多 种消化酶)；由胃进入小肠的食物和盐酸会刺激小肠黏膜分泌促胰液素，促胰液素通过血液运输到达胰腺，进而引起胰腺分泌胰液。 神经-体液调节 归纳总结 胰腺分泌的多种调节途径图解 促胰液素的发现不仅使人类认识到一种新的化学物质，更 重要的是，这使人们认识到，机体除了神经调节，还存在 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。 自从第一种激素被发现，世界上就出现了一个寻找激 素的热潮。但激素的分泌悄无声息，它们直接进入血液周 游全身，难以收集和分离。那么，人们是如何寻找激素的 呢？又是如何确定它的分泌部位的？如何确定它的调节作 用呢？从下面的研究实例中，可以获得一些启示。 二、激素研究的实例 思考·讨论 研究激素的方法 实例1 胰岛素的发现 在显微镜下观察胰腺组织时，发现其中有一些聚集成岛状的 细胞堆，将其命名为“胰岛”。 但对它的作用一无所知。 糖尿病的症状： 吃得多、喝得多、尿得多、体重轻 （三多一少） 1889年，科学家无意中发现，切除胰腺的狗会患上与人的糖尿病 类似的疾病，据此提出胰腺能分泌某种抗糖尿病的物质的假说。 1916年，科学家将胰岛产生的、可能与糖尿病有关的物质命名为 胰岛素)，但这时没有人能精确地证实它的存在。 狗→胰腺→抗糖尿病的物质 × 糖尿病 从1889年到1920年的几十年里，科学家进行了几百次实验，试图 证明胰腺中内分泌物的存在。 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透发糖尿病的狗或糖尿病患者，但都收 效甚微。 为什么胰腺受损实验效果不佳？ 1920年，在加拿大任助教的班廷(F. Banting, 1891- 1941) 在查 阅资料时了解到，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，而胰岛却保持完好，这样机体不会患糖尿病。这 给了他获取胰岛素方法的启示: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。 狗→结扎（胆结石阻塞）胰管→胰腺萎缩→胰岛→糖尿病 × ？ 胰腺 提取液 糖尿病 治疗 1921年，班廷和助手 贝斯特(C.H Best, 1899 -1978) 先将狗的胰管结扎，使胰腺萎缩;然后摘除了另一只健康狗的胰腺，造成实验性糖尿病;之后从结扎的狗身上取出萎缩得只剩胰岛的胰腺做成提取液，注入因摘除胰腺而患糖尿病的狗身E。奇迹出现了，患病狗的血糖(血液中的葡萄糖)迅速下降。经数天治疗后，病狗的血糖恢复了正常。随后他们与生化学家合作，抑制胰蛋白酶的活性，可直接提取正常胰腺中的胰岛素。将提取的胰岛素用于糖尿病患者的治疗，取得了很好地效果。 结扎狗的胰管→胰腺萎缩，只剩胰岛 摘除另一只健康狗的胰腺→实验性糖尿病的狗 制备胰腺提取液 注入 血糖上升 二、激素研究的实例 研究激素的方法 实例2 睾丸分泌雄激素的研究 对雄性家禽、家畜实行阉割在我国已有一千多年的历史; 18世纪，英国也有学者进行了一系列令人感兴趣的性腺移植实验。 但对性腺生理功能进行真正科学研究，是19世纪的事情了。 1849年，德国研究者发现，公鸡被摘除睾丸后，其雄性性征明显消失:鲜红突出的鸡冠逐渐萎缩、不再啼鸣、求偶行为也慢慢消失。如果将睾丸重新移植回去，公鸡的特征又会逐步恢复。 摘除睾丸→雄性性征消失→注射适量的雄性激素→雄性性征重现 经过不断的实验，科学家从动物睾丸中提取出睾酮，经证实，睾酮就是睾丸分泌的雄激素。 睾丸（雄）→睾酮（雄性激素） 性腺→性激素→相关性特征、性行为 二、激素研究的实例 讨论 1. 在班廷之前，科学家试图通过实验证明胰腺中分泌物的存在， 为什么都收效甚微呢？ 2. 班廷是如何证实胰岛素是由胰腺中的胰岛分泌的？ 3. 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？ 4. 联系必修学到的内容，具有分析以上两个实例哪些实验用到了 “减法原理”或“加法原理”。 1.在班廷之前，科学家试图通过实验证明胰腺中分泌物的存在， 但都收效甚微，请你将原因标注在流程图中。 外分泌细胞 内分泌细胞 含胰蛋白酶 1. 在班廷之前，科学家试图通过实验证明胰腺中分泌物的存在，为什么都收效甚微呢？ 胰岛素属蛋白类激素，在班廷之前大多数实验用胰腺提取物注射 给实验性糖尿病的狗或糖尿病患者，因胰岛素被胰腺分泌的胰蛋 白酶分解，故难以获得预期结果。 2. 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。 3. 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→所察动物的症状→将已摘除的腺体重新移植回去/注射摘取腺体的提取物→观察相关症状是否恢复 摘除所研究的内分泌腺，观察实验动物出现的特异性症状， 将已摘除的腺体重新移植回去或注射摘除腺体的提取物，观 察相关症状是否恢复，由此判断该内分泌腺的功能。 4. 联系必修学到的内容，具有分析以上两个实例哪些实验用到了“减法原理”或“加法原理”。 4. 联系必修学到的内容，具有分析以上两个实例哪些实验用到了“减法原理”或“加法原理”。 上诉两个实验都分别用到了“加法原理”和“减法原理”。 班廷和助手们通过摘除健康狗的胰腺造成实验性糖尿病，然 后再给予注射从萎缩胰腺中提取的提取物，前者运用了“减 法原理”、后者运用了“加法原理”；在睾丸分泌雄性激素 的研究中，摘除睾丸和移植睾丸实验，也同样分别运用了 “减法原理”和“加法原理”。 摘除所研究的内分泌腺→所察动物的症状→将已摘除的腺体重新移植回去/注射摘取腺体的提取物→观察相关症状是否恢复 研究实例 变量处理 实验结果 原理应用 胰岛素的发现 摘除狗的胰腺 造成实验性糖尿病 减法原理 睾丸分泌雄激素的研究 摘除睾丸 减法原理 给予注射从萎缩胰 腺中提取的物质 病狗血糖恢复正常 减法原理 雄性性征明显消失 移植睾丸 雄性性征逐渐恢复 加法原理 一个多世纪以来，在众多科学家的努力下，多种内分 泌腺和它们分泌的激素陆续被发现，人们逐步认识到 了这些激素的来源和作用。 激素是什么物质呢？研究发现，不同的激素，化学组成不同。例如，胰岛素是一种含有51个氨基酸的蛋白质，而性激素主要是类固醇。 相关信息 胰岛素（蛋白质） 性激素（类固醇） 三、内分泌系统的组成和功能 有的内分泌细胞聚集在一起成为内分泌腺体；也有的内分泌细胞分散在一些器官、组织内，如在小肠黏膜上有分泌促胰液素等的众多内分泌细胞；下丘脑中的某些神经细胞，也具有内分泌功能。 内分泌系统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。 人体内主要内分泌腺及其分泌的激素如图3-1所示。 以表格的形式梳理人体内分泌腺及其分泌的激素的相应功能。 下丘脑 分泌促甲状腺激素释放激素 促性腺激素释放激素 促肾上腺皮质激素释放激素 抗利尿激素 这些激素作用于垂体， 调控垂体分泌释放相应 的激素。 本质 促激素释放激素 抗利尿激素 肽类 垂体 接受下丘脑分泌的激素的调节， 从而分泌促甲状腺激素 促性腺激素 促肾上腺皮质激素等 分别调节相应的内分泌腺的 分泌活动。分泌生长激素， 释放抗利尿激素，调节生长 发育等。 本质 促激素 肽类- 蛋白质类- 生长激素 甲状腺 接受垂体分泌的激素的调节, 分泌甲状腺激素等； 甲状腺激素具有调节体内的 有机物代谢、促进生长和发 育、提高神经系统的兴奋性 本质 甲状腺激素 氨基酸衍生物- 卵巢 接受垂体分泌的激素的调节, 分泌的雌激素和孕激素等具有促进女性生殖器官的发育、卵细胞的生成和女性第二性征的出现等作用。 本质 固醇类- 雌激素、孕激素 睾丸 接受垂体分泌的激素的调节, 分泌的雄激素（主要是睾酮）具有促进男性生殖器官的发育、精子细胞的生成和男性第二性征的出现等作用。 本质 固醇类- 雄激素（睾酮） 内分泌腺（细胞） 激素 作用 下丘脑 垂体 甲状腺 肾上腺 胰腺 卵巢/睾丸 内分泌系统是机体整体功能的重要调节系统。 各种内分泌腺间具有复杂的功能联系，共同调 节机体活动，包括维持内环境稳定、调节物质 和能量代谢、调控生长发育和生殖等。 功能 问题： 激素类药物有的可以口服，有的却不能口服，只能注射。 你认为这和激素的什么特性相关？ 思维训练 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； 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： 验证假说 预测结果 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？ 验证了假说1。如果假说2成立，性染色体为XX的家兔胚胎， 手术后应发育出雄兔。 两者都将发育出雄性器官。 练习与应用 一、概念检测 1. 1937年，科学家在实验中观察到：阻断实验动物垂体与下丘脑 之间的血液联系，可导致其生殖器官萎缩；若恢复垂体与下丘脑之 间正常的血液联系，生殖器官的功能也恢复正常。请判断下列说法 是否合理。 (1)该实验表明垂体的活动受下丘脑控制（ ） (2)该实验表明动物生殖器官的发育受垂体的直接控制（ ） (3)阻断垂体与下丘脑之间的血液联系，依据了实验变量控制中的 “减法原理”（ ） √ × √ 2.斯他林等在发现促胰液素之后，继续进行研究： 把一条狗的小肠黏膜刮下来，过滤后注射给另一条狗， 后者在胰液分泌明显增加的同时，血压还骤然下降。 下列推测或叙述合理的是( ) A.本实验对照组应注射等量的清水 B.胰液的增加是小肠分泌促胰液素的结果 C.该研究说明促胰液素还具有降血压的作用 D.滤液中物质的作用效果多样说明激素不具有专一性 练习与应用 一、概念检测 B 练习与应用 二、拓展应用 糖尿病分为1型和2型。它们都可以用注射胰岛素的方式进行治疗吗？为什么？请你查阅资料回答问题。 1型糖尿病主要原因是胰岛B细胞分泌功能衰退，患者缺乏胰岛素， 需要通过注射胰岛素进行治疗。 2型糖尿病主要原因是胰岛素作用效果差，也有胰岛素分泌不足的 情况，可以通过合理控制饮食，口服降糖药物治疗。 $$