内容正文:
第26讲 体液调节与神经调节的关系
课标要求
1.举例说出神经调节与体液调节相互协调共同维持机体的稳态,如体温调节和水盐平衡的调节等。
2.举例说明其他体液成分参与稳态的调节,如二氧化碳对呼吸运动的调节等。
考点一 体液调节与神经调节
【知识回顾】
1.体液调节概念
激素等化学物质,通过体液传送的方式对生命活动进行调节,称为体液调节。激素调节是体液调节的主要内容。
【注意】
除激素外,其他一些化学物质,如组胺、某些气体分子(NO、CO等)以及一些代谢产物(如CO2),也能作为体液因子对细胞、组织和器官的功能起调节作用。
【教材深挖】
选择性必修1 P57“相关信息”:临床上给患者输入O2时,往往采用含有5%左右的CO2的混合气体,以达到刺激呼吸中枢的目的。
2.体液调节和神经调节的区别与联系
(1)区别
比较项目
体液调节
神经调节
作用途径
体液运输
反射弧
反应速度
较缓慢
迅速
作用范围
较广泛
准确、比较局限
作用时间
比较长
短暂
作用对象
靶细胞、靶器官
效应器
(2)联系
①内分泌腺分泌的激素可以影响神经系统的发育和功能,两者常常同时调节生命活动。
②不少内分泌腺直接或间接地受中枢神经系统的调节,在这种情况下,体液调节可以看作是神经调节的一个环节。
【思维拓展】
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,请据图回答下列问题:
(1)人在寒冷环境中,通过途径②(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,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。
提示 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。
(2)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,从激素调节的特点分析,激素E分泌正常情况下的尿崩症的原因。
提示 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)。
(3)据图分析,神经调节占主导地位的原因是什么?
提示 内分泌腺往往是反射弧的效应器的组成部分,受神经的控制。
【能力突破】
1.下列有关神经调节和体液调节的叙述,错误的是( )
A.与神经调节相比,体液调节反应速度较慢,作用范围比较局限
B.内分泌腺分泌的某些激素会影响脑的发育和神经系统的兴奋性
C.寒冷刺激下,机体甲状腺激素分泌增多的过程属于神经—体液调节
D.神经调节和体液调节都有信息分子参与,且信息分子与相应受体结合
2.肾上腺素既是肾上腺髓质分泌的激素,也是某些神经元分泌的神经递质。这种神经递质可与相应的受体结合,引起内脏及皮肤血管收缩,心跳加速,汗腺分泌,肝糖原分解。下列相关叙述错误的是( )
A.肾上腺髓质分泌肾上腺素受神经的直接支配
B.肾上腺素可引起突触后膜发生由“电信号→化学信号”的变化
C.肾上腺素能通过体液运输到达心脏,引起心跳加速
D.神经元分泌肾上腺素的过程与细胞呼吸有关
考点二 体温的调节
【知识回顾】
1.热量的来源和散失途径
(1)来源:安静状态下,人体主要通过肝、脑等器官的活动提供热量;运动时,骨骼肌成为主要的产热器官。
(2)散失:皮肤是人体最主要的散热器官,皮肤散热主要通过辐射、传导、对流以及蒸发的方式进行。
2.体温相对恒定的原因:机体的产热和散热过程保持动态平衡。
3.体温调节主要过程
4.调节过程分析
(1)调节中枢:下丘脑。
(2)冷、热觉中枢在大脑皮层,人和高等动物皮肤中分布着感受温度变化的温度感受器,包括冷觉感受器和热觉感受器。
(3)调节机制:由神经调节和体液调节共同实现。
5.体温调节失调:人体调节体温的能力是有限的。体温过低或过高都会影响物质代谢的正常进行,使细胞、组织和器官发生功能紊乱,破坏内环境稳态,严重时会危及生命。
【思维拓展】
体温调定点学说认为,人体存在体温调定点。假如,人的体温调定点是37 ℃,当体温高于或低于37 ℃时,机体能通过相关调节使体温恢复到37 ℃左右。人体的体温调定点并非一成不变,如病菌、病毒感染等不利因素能引起人体产生致热原(EP),EP会引起体温调定点改变进而导致发热。
某人受病毒感染引起发烧,如图是他的体温测量记录。
(1)AB段病人常表现为皮肤血管收缩、骨骼肌战栗等,并常伴有“害冷”的感觉,结合资料分析其原因。
提示 病毒感染产生的致热原(EP)使人体体温调定点升高至40 ℃左右,低于调定点的体温刺激冷觉感受器产生兴奋,一方面传至大脑皮层产生冷觉,另一方面传至下丘脑再经传出神经引起皮肤血管收缩以减少散热,引起骨骼肌战栗以增加产热,使体温迅速升高。
(2)人体受到寒冷刺激时,会起鸡皮疙瘩(或打寒战)时反射类型是条件反射还是非条件反射?请写出该反射的反射弧。
提示 非条件反射。皮肤冷觉感受器→传入神经→下丘脑体温调节中枢→传出神经→立毛肌(骨骼肌)收缩。
【能力突破】
3.某同学从温暖的教室里走到寒冷的室外,机体经过一系列调节达到相对稳定状态。在此状态下,下列有关说法错误的是( )
A.皮肤血管收缩,在室外的散热速率大于室内
B.血液中促甲状腺激素增多,会促进甲状腺激素的分泌
C.细胞内ATP的分解速率大于合成速率
D.机体的热量主要来自骨骼肌和肝脏产热
4.在夏季高温环境中,体液的大量丢失会导致严重的血液循环障碍,为了维持脑和心脏最基础的氧气供应,机体会关闭皮肤血液循环,汗液分泌随之关闭,体温失去体温调节中枢的控制,机体核心温度迅速升高,超过40 ℃,进而导致器官系统损伤,这就是热射病。下列相关分析不正确的是( )
A.夏季高温时,及时补水是预防热射病的有效措施
B.导致热射病病人体温升高的主要原因是散热不畅
C.热射病病人的排汗量减少,抗利尿激素分泌量减少
D.热射病病人体温过高,细胞内酶活性改变,细胞代谢紊乱
【归纳总结】
关于体温调节的六点理解
(1)人体通过调节产热与散热的动态平衡来维持体温的恒定。外界环境温度低时,机体产热多,散热也多;外界环境温度高时,机体产热少,散热也少。
(2)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。
(3)体温感受器的适宜刺激为“温度的变化”而不是“冷”“热”本身。
(4)在发高烧时,人体的产热不一定大于散热,除非病人的体温继续升高,如果体温保持不变,则产热仍等于散热。
(5)温度感受器是感受温度变化的感觉神经末梢,它不只分布在皮肤,还广泛分布在黏膜及内脏器官中。
(6)体温调节是由神经调节和体液调节共同实现的。
考点三 水和无机盐平衡的调节
【知识回顾】
1.水盐来源和排出途径
(1)水
(2)无机盐(以Na+为例)
2.Na+的浓度对于细胞外液渗透压的维持具有重要作用,机体对水和无机盐的调节,是基于保持细胞外液Na+浓度,即保持细胞外液渗透压不变。因此,水平衡和盐平衡的调节过程密切相关,通常称为渗透压调节,主要是通过肾完成的。
3.调节过程
(1)抗利尿激素的分泌及调节过程
(2)醛固酮的分泌及调节过程
4.调节过程分析
(1)调节中枢:下丘脑。
(2)渴觉中枢在大脑皮层。
(3)调节机制:神经调节和激素调节的共同作用下,通过调节尿量和尿的成分实现的。
(4)在水盐平衡调节中,下丘脑既是感受器,又是调节中枢,还能作为效应器。
【教材深挖】
(1)源于选择性必修1 P60“旁栏思考”:一般情况下,冬天人的尿较多,夏天人的尿较少的原因:冬天相比于夏天,汗液分泌减少,同时由于环境温度低,机体因代谢生成的水增加,会导致尿液量增加。
(2)源于选择性必修1 P62“正文小字”:K+不仅在维持细胞内液的渗透压上起决定性作用,而且还具有维持心肌舒张、保持心肌正常兴奋等重要作用。
(3)源于选择性必修1 P64“复习与提高·选择题4”:醛固酮具有吸钠排钾的作用。
【思维拓展】
如图表示体温调节和水盐调节的过程,据图分析回答下列问题:
(1)图中字母表示的分别是什么激素?
提示 a是促甲状腺激素释放激素,b是促甲状腺激素,c是甲状腺激素,d是抗利尿激素。
(2)在寒冷环境中,皮肤会发生怎样的变化?
提示 汗腺分泌减少、毛细血管收缩、立毛肌收缩等。
(3)以小鼠为实验材料,验证下丘脑是水盐调节的中枢并写出实验思路。
提示 将小鼠分为实验组与对照组两组,实验组手术处理,破坏下丘脑,对照组只做手术处理但保留下丘脑,两组供给相同的水量,测定各自的尿量。
【能力突破】
5.下图为人体水平衡调节机理,据图分析,下列说法错误的是( )
A.图示中的b、c分别为肾小管和集合管、渴觉中枢
B.图示a是由垂体分泌,并通过体液运送才能发挥作用
C.当血浆渗透压升高时,能感受其变化的感受器在下丘脑
D.由图可知通过调节水的来源和去路可以维持水的平衡
6.尿崩症分两种:因抗利尿激素(ADH)的缺乏引起的中枢性尿崩症(CDI)和因肾脏对ADH敏感性缺陷引起的肾性尿崩症(NDI),临床上可通过禁水加压(禁止饮水10 h后补充ADH)实验进行确诊。下列有关说法不正确的是( )
A.NDI患者体内ADH的含量与正常人相比要多
B.NDI患者的尿液渗透压明显低于血浆渗透压
C.禁水加压实验后,CDI患者的尿液渗透压将升高
D.禁水加压实验后,NDI患者的尿液渗透压将降低
【归纳总结】
下丘脑功能总结
(1)感受:可以感受细胞外液渗透压变化和血糖浓度变化。
(2)传导:在水盐平衡调节中,下丘脑可将渗透压感受器产生的兴奋传导至大脑皮层。
(3)效应器的分泌功能:分泌促激素释放激素,作用于垂体,使之分泌相应的促激素,如在外界环境温度低时分泌促甲状腺激素释放激素;也能分泌调节水盐的抗利尿激素。
(4)调节中枢:体温调节中枢、血糖调节中枢和渗透压调节中枢。
【重温高考】
1.(河北,17改编)交感神经兴奋引起血管收缩,肌细胞的代谢产物具有舒血管效应。运动时交感神经兴奋性增强,肌细胞的代谢产物增多,这种调控机制可使肌肉运动状态时的血流量增加到静息状态时的15~20倍。下列叙述正确的是( )
A.肌细胞的代谢产物进入内环境,参与体液调节
B.肌肉处于运动状态时,体液调节对肌肉血流量的影响大于神经调节
C.肌细胞的代谢产物经组织液大部分进入血液,血流量增多不利于维持肌细胞直接生活环境的稳定
D.运动时肌细胞的代谢产物使组织液渗透压升高,机体抗利尿激素释放减少
2.(辽宁,21)小熊猫是我国二级重点保护野生动物,其主要分布区年气温一般在0~25 ℃之间。测定小熊猫在不同环境温度下静止时的体温、皮肤温度(图1),以及代谢率(即产热速率,图2)。回答下列问题:
(1)由图1可见,在环境温度0~30 ℃范围内,小熊猫的体温__________,皮肤温度随环境温度降低而降低,这是在__________调节方式下,平衡产热与散热的结果。皮肤散热的主要方式包括
________________________________________________________________(答出两点即可)。
(2)图2中,在环境温度由20 ℃降至10 ℃的过程中,小熊猫代谢率下降,其中散热的神经调节路径是:皮肤中的____________受到环境低温刺激产生兴奋,兴奋沿传入神经传递到位于__________的体温调节中枢,通过中枢的分析、综合,使支配血管的__________(填“交感神经”或“副交感神经”)兴奋,引起外周血管收缩,皮肤和四肢血流量减少,以减少散热。
(3)图2中,当环境温度下降到0 ℃以下时,从激素调节角度分析小熊猫产热剧增的原因是
_______________________________________________________________________________。
(4)通常通过检测尿液中类固醇类激素皮质醇的含量,评估动物园圈养小熊猫的福利情况。皮质醇的分泌是由____________________________轴调节的。使用尿液而不用血液检测皮质醇,是因为血液中的皮质醇可以通过______________进入尿液,而且也能避免取血对小熊猫的伤害。
3.(江苏,26)如图是人体稳态调节机制的示意图,①~④表示相关的激素。请据图回答下列问题:
(1)某同学长跑时心跳加速,血压升高,压力感受器激活心血管中枢,传出神经释放神经递质,神经递质作用于心脏及血管细胞膜上的____________,从而降低血压,该调节方式属于____________调节。
(2)该同学因运动大量出汗,血浆渗透压升高,激活位于__________的神经元A,促使其合成和分泌________________(填①的名称),进而促进肾脏对水的重吸收,该调节方式属于____________调节。
(3)该同学因运动体温升高,体温调节中枢通过调节皮肤血管和汗腺,增加散热;运动后,神经元B合成和分泌②减少,导致③④合成和分泌_____________________________________,减少产热,维持体温相对稳定。激素②的名称是________________,其生理作用是________________________。
4.(江苏,30)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。下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,人体骨骼肌不随意的节律性收缩,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:__________________________________。
【易错判断】
1.判断关于体液调节与神经调节的叙述
(1)体液调节和神经调节是所有生物调节生命活动的重要方式( × )
(2)与神经调节相比,体液调节通常作用缓慢、持续时间长( √ )
(3)体液调节作用范围比较广泛,因为激素可作用于各种组织细胞( × )
2.判断关于体温的调节的叙述
(1)下丘脑是体温调节中枢,能产生冷觉( × )
(2)人从炎热环境进入寒冷环境中,散热量会减少( × )
(3)炎热环境中,机体可通过减少产热甚至不产热来降低机体的体温( × )
(4)人通过生理性调节和行为性调节来维持体温的相对恒定,其中生理性调节是基本调节方式( √ )
(5)寒冷刺激使血液中肾上腺素含量升高促进产热,属于体液调节( × )
3.判断关于水和无机盐平衡的调节的叙述
(1)体内血浆渗透压降低,抗利尿激素释放减少( √ )
(2)下丘脑分泌的抗利尿激素能够升高细胞外液的渗透压( × )
(3)如果排出的尿量过少,代谢废物不能及时随尿液排出体外,就会引起中毒而损害健康( √ )
(4)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( × )
(5)肾小管通过主动运输吸收水的过程受抗利尿激素的调节( × )
4.填空默写
(1)(选择性必修1 P57)体液调节:激素等化学物质,通过体液传送的方式对生命活动进行调节。
(2)(选择性必修1 P57)激素调节是体液调节的主要内容。
(3)(选择性必修1 P58)神经—体液调节:通过神经影响激素的分泌,再由激素对机体功能实施调节的方式。
(4)(选择性必修1 P62)神经调节和体液调节的关系:一方面,不少内分泌腺直接或间接地受中枢神经系统的调节,体液调节可以看作是神经调节的一个环节;另一方面,激素又能影响神经系统的发育和功能。
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