3.1 激素与内分泌系统-【生物讲堂】2024-2025学年高二生物上册同步备课课件（人教版2019选择性必修1）

揭秘荷尔蒙的力量 ——3.1激素与内分泌系统 （hormone）即激素。 在过去的巴黎奥运会赛场上，我们全神贯注的紧盯运动员，每当他们拿分时，总会欢呼呐喊，这个过程涉及到反射嘛？反射是神经调节的基本方式，神经递质在神经调节中作为信号分子，调节反射活动。观众欢呼雀跃、心跳加快，这不仅受神经调节的影响，也受激素调节的影响。 外分泌腺： 内分泌腺： 由 分泌的高效生物活性物质，在体内作为 传递信息，对机体生理过程起 作用的物质，称为激素。 Q1：什么是激素？ 内分泌器官或内分泌细胞 信使 调节 和神经递质一样是一种起调节作用的信号分子。 Q2：何为内分泌腺？ 分泌腺 人和高等动物体内都分布着许多能分泌物质的腺体。 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？ 巴普洛夫 背景 胰液的分泌是一种神经调节！ 请说出胃酸刺激小肠引起胰液分泌的反射弧。 胃酸 感受器 （小肠神经） 传入神经 神经中枢 传出神经 效应器 （胰腺） HCl 一、激素的发现 胰 液 刺激 兴奋 副交感 理论依据： 当________神经活动占优势时，心跳减慢，但肠胃的蠕动和分泌液的分泌会加强。P19 食物从胃流经小肠后，胰腺分泌胰液，胰液（含消化酶）经导管流向十二指肠，促进食物的消化。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。 ① ② Q3：怎样设计实验去证明胰液的分泌一定是神经系统调节的结果呢，自变量是什么？应设置几组实验？怎么操作？因变量？ ③ 组别 自变量 因变量 结论 ①和② 胰腺是否分泌胰液 ①和③ 盐酸不直接作用于胰腺，而是通过小肠肠腔起作用。 胰腺分泌胰液可以不受神经调节，存在其他调节方式。 盐酸刺激的部位 有无通向小肠段的神经 1.沃泰默： 分泌胰液 不分泌 分泌胰液 这是一个十分顽固的神经反射。（教材P45） 假说2：在 的作用下， 产生了一种 ，该物质随着血流到达胰腺，引起胰腺的分泌。 盐酸 小肠黏膜 化学物质 Q4：若小肠黏膜真的产生一种化学物质，如何提取？证明其随着血液运输到胰腺发挥作用？ 小肠黏膜+稀盐酸 +砂子→提取液 将提取液注射入血管 观察是否分泌胰液？ 2.另辟蹊径的斯他林和贝利斯 斯他林 贝利斯 结果：分泌胰液 结论：斯他林和贝利斯采用 的科学方法，证明小肠黏膜在盐酸的刺激下，能产生某种物质，该物质随着血流到达胰腺，促进胰腺分泌胰液，把这种物质称为 。 假说—演绎法 促胰液素 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？ 将小肠黏膜在体外与稀盐酸一起研磨，获得提取液，与沃泰默的实验相比，彻底排除了神经对实验结果的干扰，结果分析更让人信服。 2：“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？ 不迷信权威、创造性思维、严谨的实验设计等 3：根据促胰液素的分泌、运输和发挥作用的部位，构建概念图—激素调节。 内分泌器官或细胞 分泌 激素 体液运输 靶器官 结果 机体做出反应 建模：激素调节过程 4.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,有激素调节的存在,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。 5.猜想：分别检测①、③两组实验中胰液的分泌量，若结果是 ，则支持“胰液的分泌受神经和激素的双重调节”这一结论。 胰液的分泌量①组 > ③组 6.比较：激素调节的方式与神经调节的方式有何不同？ 内外刺激 小肠神经 传入神经 神经中枢 传出神经 效应器 作出反应 激素 内分泌器官或细胞 体液运输 分泌 靶器官或细胞 神经调节 激素调节 通过反射弧来完成。 通过血液将激素运输到靶器官或细胞，引起下游生物学效应。 当 堂 巩 固 1．促胰液素是人们发现的第一种激素。它的出现不仅使人类发现了一种新的化学物质，更重要的是，这使人们认识到机体内还存在着除神经调节外的另一种调节方式——激素调节。下面是与促胰液素发现有关的4个实验： ①稀盐酸注入小肠肠腔→胰腺分泌胰液 ②稀盐酸注入静脉血液→胰腺不分泌胰液 ③稀盐酸注入小肠肠腔（去除神经）→胰腺分泌胰液 ④小肠黏膜+稀盐酸+沙子研磨制成提取液注入静脉血液→胰腺分泌胰液 对上述实验分析错误的是（    ） A．促胰液素的靶器官是胰腺 B．促胰液素的分泌受神经系统支配 C．①与③组成的对照实验中，自变量的控制采用了“减法原理” D．在稀盐酸刺激下，小肠黏膜产生的物质可通过血液运输来调节胰液的分泌 B 2．胰腺能分泌胰液，胰液通过导管注入小肠，其中的酶用来消化食物，如图是胰液分泌的两种调节机制。下列叙述不正确的是（    ）    A．促胰液素由小肠黏膜分泌可促进胰腺分泌胰液 B．斯他林和贝利斯的实验证明了机制2，同时否定了机制1 C．若切断迷走神经后胰液分泌量显著减少，则可证明机制1的存在 D．若切断通往小肠的神经后肠道内的盐酸仍能引起胰液分泌，则可证明 机制2的存在 B 3．食物进入胃会刺激胃壁上的感受器，引起胰腺分泌多种消化酶；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，也能引起胰腺的分泌。下列相关分析正确的是（　　） A．胰腺细胞上既有神经递质的受体，又有促胰液素的受体 B．感受器产生的兴奋可以不通过神经中枢传到胰腺 C．胰腺细胞分泌消化酶的过程体现了膜具有选择透过性的结构特点 D．促胰液素可以刺激胃壁上的感受器，促进胰腺分泌多种消化酶 A 人们是如何寻找激素的呢？如何确定它的分泌部位的？ 人们是如何寻找激素的呢？ 1 如何确定它的分泌部位的？ 2 如何确定它的调节作用呢？ 3 自从促胰液素被发现，激素概念提出后，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。 二、激素研究的实例 实例1：胰岛素的发现 任务一：阅读教材P46关于胰岛素的发现历史，以时间轴的形式将探索历程绘制出来。 1.研究激素的方法 1869 1889 1916 18891920 1921 发现并命 名“胰岛” 提出假说：胰腺能分泌某种抗糖尿病的物质。 胰腺 胰岛 将胰岛分泌的这种与糖尿病有关的物质命名为“胰岛素” 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。” 提取胰岛素的方法：结扎狗的胰管，提取萎缩的胰腺提取液。 班廷和贝斯特 结扎一只狗的胰管 摘除另一只狗的胰腺 萎缩胰腺的提取液 糖尿病模型 血糖含量 测定 制备 构建 注 射 任务二：用流程图将班廷和助手贝斯特的实验设计思路梳理出来： 实例1：胰岛素的发现 班廷和贝斯特进行实验。随后与生化学家合作通过抑制胰蛋白酶活性，直接提取到正常胰腺中的胰岛素。用于治疗糖尿病患者，效果很好。 结论：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。 结果：血糖恢复正常 实例1：胰岛素的发现 胰岛素的化学本质为蛋白质，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。 讨论1：科学家试图通过实验证明胰腺中分泌物的存在，从结构的角度说说为什么会收效甚微？ 胰腺 腺泡 胰岛细胞 （内分泌细胞） 腺泡 （外分泌腺） 胰岛素、 胰高血糖素 胰液（含多种蛋白酶） 实例2: 睾丸分泌雄性激素的研究 若要证实雄激素是公鸡的睾丸分泌的，如何设计实验方案？ 睾丸重新移植 摘除公鸡的睾丸 公鸡第二性征消失 公鸡第二性征重现 注射适量雄激素 后来，科学家从动物睾丸中提取出_____，并证实，其为睾丸分泌的_______ 睾酮 雄激素 讨论2：分析以上两个实例哪些处理用到了“减法原理”或“加法原理”。 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提取物 病狗的血糖恢复正常 加法原理 雄性性征明显消失 雄性性征逐渐恢复 移植睾丸 加法原理 与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。 与常态比较，人为减少某种影响因素的称为“减法原理”。 讨论3：从教材P46-47两个研究激素实例，你能归纳出研究一种内分泌腺及其分泌激素功能（或部位）的一般思路吗？ 推知相应激素生理功能 一般思路： 某种方法处理实验动物 出现相应病理症状 添加某激素后恢复正常 减法 加法 器官层面 物质（激素）层面 基因层面 酶层面 可用摘除法 注射或饲喂激素抑制剂 基因敲除或抑制表达 激素合成酶抑制剂 移植腺体 注射或饲喂激素 提高基因表达水平 增强受体活性或受体量 1.研究激素的方法 1.塑化剂事件的爆发，使我们认识到环境激素对人体的危害。有人猜测塑化剂的作用类似于雌激素，可能会引发性早熟。请设计实验探究上述猜测是否正确。说明：性成熟的早晚可以用初次发情时间为指标。 ①实验材料和用具：同种                    雌鼠若干，含适量浓度塑化剂的饲料（甲），                   的饲料（乙），普通饲料（丙）等。 ②实验目的：探究塑化剂的作用是否类似于雌激素，可引发性早熟。 ③实验原理：略。 ④实验思路： 第一步：                             。 第二步：A组每天饲喂一定量的饲料甲，B组每天饲喂等量的饲料乙，C组每天饲喂等量的饲料丙。 第三步：在相同且适宜的条件下饲养一段时间。 第四步：                                        。 ⑤如果猜测正确，则实验结果是                                       。 能 力 提 升 发育程度相同的同龄、幼年 含适量浓度雌性激素 将实验材料中的生长发育状况相似的幼龄雌鼠随机均分3组，编号A、B、C 观察记录每只雌鼠的初始发情时间，并取平均值 A、B两组的平均初始发情时间都短于C组 2．切除健康狗的胰脏，2天后狗出现糖尿病的一切症状。随后连续给其注射一定量溶于生理盐水的胰岛素，发现其血糖含量恢复正常。由此推测，胰岛素能降低血糖浓度。为了证明这一推论，下列最适宜作为对照组的是(　　) A．既不切除健康狗的胰脏，又不注射胰岛素 B．用溶解于蒸馏水的胰岛素溶液进行注射 C．切除健康狗体内的胰脏2天后，只注射等量的生理盐水 D．将健康狗体内摘除的胰脏制成提取液，注射给切除胰脏的狗 C 3．有研究认为，雌激素能改善动物记忆，为探究其可能机理，某研究团队利用大鼠进行研究，研究数据如下表： 组别 处理 BDNF mRNA (相对值) BDNF (相对值) 记忆 水平 A ？ 1.00 1.00 ＋＋＋＋＋＋ B 切除卵巢 0.35 0.26 ＋＋ C 切除卵巢，注射雌激素 0.95 0.98 ＋＋＋＋＋ (BDNF：脑源性神经营养因子，是一种具有神经营养作用的蛋白质) 请回答下列相关问题： (1)A组的处理为________________________，设置该组的作用是 ____________________________________________。 手术但不切除卵巢 作为对照，排除手术对实验结果的影响 (1)动物分组的基本要求：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。 (2)要注意设计对照实验，排除无关变量的影响，使实验更加科学。对照实验中， 用假手术法，或生理盐水不能用蒸馏水代替。 (3)在设计实验时，要充分考虑相关激素的化学本质，对不同的激素要选择不同的 实验方法。能用饲喂法进行实验的常见激素有甲状腺激素、性激素，它们的化 学本质分别是氨基酸衍生物、类固醇。不能用饲喂法进行实验的常见激素有胰 岛素、胰高血糖素、生长激素等，这些激素的化学本质是蛋白质(多肽)。 (4)在实际操作过程中，可能要综合运用多种方法。如摘除某内分泌腺(如公鸡的睾 丸)，一段时间后再注射该内分泌腺的激素(如睾酮)或重新植入该内分泌腺。 (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。 归纳1：实验设计的关键点 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 自身对照或条件对照组 — 实验目的 适用范围 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) 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 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 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 归纳2：常用的激素生理功能研究方法 22 你最近有过这些症状吗 ？ 　　1．内分泌系统的组成 　　内分泌系统由相对独立的 及兼有 共同组成。 内分泌腺 内分泌功能的细胞 由内分泌细胞聚集在一起构成 分散在一些器官、组织内 三、内分泌系统的组成和功能 小肠黏膜上有分泌促胰液素等的众多内分泌细胞； 下丘脑中某些神经细胞具有内分泌功能。 任务三：知识梳理 阅读教材第48页图3-1 人体主要内分泌腺及其分泌的激素。 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、化学本质、作用的靶器官（或细胞）。 结构基础 激素调节 内分泌系统 组成 内分泌腺 内分泌细胞 分泌 体液运输 作出 激素 靶器官或细胞 反应 （1） 下丘脑 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等 抗利尿激素 分泌 激素种类 靶器官 生理功能 化学本质 抗利尿激素 促XXX激素释放激素 促进肾小管、集合管对水的重吸收。 肾小管，集合管 调控垂体分泌释放相应的激素。 垂体 多肽 2、人体主要内分泌腺及其分泌的激素 垂体 储存 激素种类 靶器官 生理功能 化学本质 垂体 促甲状腺激素、 促性腺激素、 促肾上腺皮质激素…… 生长激素 生长激素 几乎体内所有细胞 蛋白质 促…激素 甲状腺、性腺、肾上腺 （2） 调节生长发育，主要促进蛋白质的合成和骨的生长 分泌 调节相应内分泌腺的分泌活动 （3）甲状腺 （4）肾上腺 甲状腺激素 分泌 激素种类 靶器官 生理功能 化学本质 甲状腺激素 几乎体内所有细胞 氨基酸衍生物 ①调节体内的有机物代谢②促进生长和发育③提高神经的兴奋性等 皮质 髓质 调节水盐代谢和有机物代谢 醛固酮、皮质醇 分泌 肾上腺素 分泌 醛固酮、皮质醇 提高机体的应激能力 几乎体内所有细胞 氨基酸衍生物 前者主要肾脏的集合管；后者几乎全身细胞 固醇类 肾上腺素 皮质 髓质 （5）胰腺 胰岛 (内分泌部) 胰岛B细胞 胰高血糖素 分泌 胰岛素 分泌 激素种类 靶器官 生理功能 化学本质 胰高血糖素 升高血糖 多肽 主要是肝脏 胰岛素 降低血糖 蛋白质 几乎全身所有细胞 胰岛A细胞 睾丸 卵巢 分泌 分泌 雌激素、孕激素等 雄激素（主要是睾酮） （5）性腺 激素种类 靶器官 生理功能 化学本质 雌激素、孕激素 雄激素 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 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 固醇 固醇 全身 全身 拓展：下丘脑——垂体结构 下丘脑神经分泌细胞 下丘脑分泌促xxx激素释放激素 下丘脑分泌，垂体释放，抗利尿激素 垂体分泌促XXX激素、生长激素 既能传导神经冲动，又有分泌激素的功能。 分泌 甲状腺激素 神经冲动 下丘脑 分泌 TRH 垂体 促进 分泌 TSH 促进 甲状腺 分级调节 甲状腺激素的分泌 下丘脑是内分泌系统的总枢纽。 下丘脑 促XXX激素释放激素 垂体 促XXX激素 靶腺体 XXX激素 靶细胞 思考：为什么有的激素类药物可口服，有的却不能口服，只能注射呢？ 大分子物质：消化道内会被消化酶分解，而失去调节作用。 小分子物质：口服后可直接被吸收，保留药效。 （蛋白质类激素） （氨基酸衍生物类、固醇类激素） 只能注射 注射/口服 根据不同动物激素的化学本质，推测其受体分布的位置细胞膜上/细胞内？ 1.某人身材矮小，但智力正常，这可能是因为其幼年时期缺乏_________。 2.某人身材高大，但面容奇特，关节突起增生样，这可能是其青春期后分泌 的 过多。 3.某人身材矮小，但智力低下，这可能是因为其幼年时期缺乏 。 4.某人脖子肿大，精神亢奋，代谢加快，可能是因为 分泌增多。 5.某男子成年后不长胡子，体毛较少，皮肤细嫩，可能是因为_________分泌减少。 6.某中年男子饭后检测血糖发现血糖高于正常值，一段时间后再测，血糖水平仍然高于正常值，可能是其缺乏_________引起，其分泌的部位是____________。 生长激素 生长激素 甲状腺激素 甲状腺激素 雄性激素 胰岛素 胰岛B细胞 糖尿病 学以致用 根据P48页图3-1内容进行填空： 幼年过少： 幼年过多： 成年过多： 幼年过少： 成年过少： 过多： 侏儒症 巨人症 肢端肥大症 呆小症 大脖子病 甲亢 ①调控生长发育和生殖； ②调节物质和能量代谢； ③维持内环境稳定。 作用 运用减法原理/加法原理的实验结果 内分泌失调症的临床表现 研究方法 课堂小结 思维训练 验证假说，预测结果 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 假说1 XX家兔手术后应表现为雄性 都将发育成雄性 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 √ √ × B 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。 $$