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

正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态叫做稳态。 目前普遍认为，神经-体液-免疫调节网络是机体维持稳态的主要机制 在第一章的学习中，我们把机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定的状态叫做稳态。人体正常的生命活动有赖于内环境的稳态。但是内环境的稳态是如何维持和调节的呢？在这一章当中，我们将会了解如何通过激素与内分泌系统对内环境的调节。 高二 人教版 生物学选择性必修1 第3章 授课人 叶新友 第1节 激素与内分泌系统 学习目标 生命观念 通过分析内分泌系统的组成和功能，形成生命的稳态与平衡观。 科学思维 归纳概括研究内分泌腺和激素功能的基本方法，通过分析促胰液素的发现史，评价科学家当时的实验结论，训练批判性思维能力。 科学探究 通过分析胰岛素发现的具体案例，培养实验设计及对实验结果的分析与讨论等科学探究素养。 社会责任 关注激素失调症，树立学以致用、关注人类健康的态度。 一起做生物课件 3 1. 法国科学家沃泰默的实验 稀盐酸 狗的上段小肠肠腔 胰腺分泌胰液 注入 结果 假设胰液分泌是一个神经反射，则感受器和效应器分别位于何处？ 盐酸刺激小肠肠腔进而间接作用于胰腺，使胰液分泌 稀盐酸 （感受器） 小肠肠腔（神经末梢） 传入神经 神经中枢 传出神经 胰腺 分泌胰液 （效应器） 思考 生理现象：酸性食糜进入狗的小肠会引起胰液的分泌。 1894年，为了验证胰液的分泌由神经调节，并探究神经调控胰液分泌的具体机制，法国学者沃泰默试图通过实验证明胰液的分泌是通过神经调节进行的。沃泰默使用盐酸来模拟胃酸，当盐酸被注入狗的小肠上段肠腔时，胰腺分泌胰液。（如果直接用盐酸刺激胰腺，则不能引起胰液的分泌） 他认为这一过程就是神经调节的结果。 请同学们思考，假设胰液分泌是一个神经反射，则感受器和效应器分别位于何处？ 有同学很快就能总结出，小肠中的神经末梢作为感受器，通过传入神经、神经中枢以及传出神经，最后作用到作为效应器的胰腺，刺激胰腺分泌胰液。 如何进一步证明胰液分泌就是由神经调控的呢？ 切除支配这段小肠的神经，重复上述操作。假如重复操作后，胰腺不再分泌胰液则足以说明胰液的分泌就是由神经调控。 法国科学家沃泰默的实验 稀盐酸 已切除神经的狗的上段小肠肠腔 胰腺分泌胰液 注入 结果 切除支配该段小肠的神经 合理推测：手术操作不当，神经未能完全剥离 如何解释上述实验结果？ 支配小肠的神经是十分微小、难以切除 沃泰默的实验结论： ① 机体通过神经调节胰液的分泌； ② 机体支配小肠的神经是十分微小、难以切除。 沃泰默的手术是成功的，神经的确被完全剥离了 思考 为了进一步证明“胰液的分泌受到神经调控”的结论，沃泰默通过手术，对这段小肠的神经进行了切除，再重复以上实验。按照他的设想，由于胰液的分泌受到神经调控，因此将支配这段小肠的神经切除后，重复之前的操作，往小肠注入盐酸，此时由于神经被破坏，胰腺将不再受到刺激，因此不会分泌胰液。这样就圆满地证明了“胰液的分泌受到神经调控”这一结论。 按照实验设计，沃泰默切除支配该段小肠的神经，然后将稀盐酸注入到已切除神经的狗的上段小肠肠腔。 然而，进行实验后，并没有出现沃泰默预想中的实验结果。往切除了神经的小肠中注入盐酸，胰腺仍然能够分泌胰液。 2. 英国科学家斯他林和贝利斯的实验 猜想： 存在有一种不依赖神经的调节方式，调控胰腺分泌胰液，并且推测这种调节方式是通过化学物质进行的。 新的假设： 设计实验证明 小肠黏膜细胞在受到盐酸刺激之后，会产生一种化学物质，这种物质通过血液进入胰腺，刺激胰腺引起胰液的分泌。 作为沃泰默实验的旁观者，英国学者斯他林及贝利斯在阅读沃泰默的论文时，敏锐地察觉到了这种可能性，并付诸行动加以证明。 斯他林及贝利斯大胆猜想，存在有一种不依赖神经的调节方式，在调节着胰腺分泌胰液，并且推测这种调节方式是通过化学物质进行的。 他们假设小肠黏膜细胞在受到盐酸刺激之后，会产生一种化学物质，这种物质通过血液进入胰腺，刺激胰腺引起胰液的分泌。 小肠黏膜细胞在受到盐酸刺激之后，会产生一种化学物质，这种物质通过血液进入胰腺，刺激胰腺引起胰液的分泌。 小肠黏膜+稀盐酸 制成提取液 狗的静脉 磨碎 注入 结果 胰腺分泌胰液 促胰液素——人们发现的第一种激素 新的假设： 新的实验 化学物质 进入血液 刺激胰腺 结论：存在一种独立于神经调节的方式，通过化学物质对胰腺分泌胰液进行调节 激素 为了证明他们这种调节方式的存在，他们剪下狗的一段小肠并将小肠黏膜刮下取出，加入盐酸磨碎，获得提取液。 根据他们的猜想，小肠黏膜细胞通过接触盐酸，能够分泌出某种化学物质，这种物质就在他们制得的提取液中。然后他们将提取液直接注射到狗的静脉中，让这种可能存在的物质通过血液循环进入到狗的胰腺中，幸运的是，提取液注射到狗的静脉中后，胰腺大量分泌胰液。如果只用盐酸或者只用小肠黏膜磨碎制成提取液注入狗的静脉则不能引起胰腺分泌胰液。（查文献） 他们的实验巧妙地避免了盐酸直接在体内刺激小肠，绕开了沃泰默遇到的小肠神经似乎难以剔除的困惑，直接使用提取液对胰腺进行刺激，引起胰液的大量分泌，因此证明了的的确确存在一种独立于神经的调节方式，通过化学物质对胰腺分泌胰液进行调节。他们创造了“激素”一词，并将所发现的这种能够促使胰腺分泌胰液的化学物质命名为促胰液素，这也是被人类发现的第一种激素。 观察现象， 提出问题 胰液的分泌是如何调节的呢？ 提出假设 实验验证 得出结论 沃泰默：这是神经调节（反射）的结果。 小肠 稀盐酸 胰腺分泌胰液 注入 结果 稀盐酸 血液 胰腺不分泌胰液 注入 结果 胰腺分泌胰液 结果 稀盐酸 小肠 注入 切除通向该段小肠的神经，只留下血管 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 分泌胰液 实验分析： a、b组对比 说明 只有用盐酸刺激小肠时，胰腺才能分泌胰液 a、c组对比 说明 胰腺分泌胰液可以不受神经调节 沃泰默：这是一个十分顽固的反射。 一、促胰液素的发现 1.沃泰默的观点 观察现象， 提出问题 提出假设 实验验证 实验分析 胰液的分泌是如何调节的呢？ 斯他林和贝利斯：这不是反射而是化学调节的结果 受盐酸刺激，小肠黏膜细胞可能产生了一种化学物质，这种物质进入血液后，随血流到达胰腺，引起胰液分泌。 小肠黏膜能产生某种物质，促进胰腺分泌胰液，把这种物质称为促胰液素。 如何排除稀盐酸和小肠黏膜本身成分的干扰？ 研磨 提取液 狗的小肠黏膜+稀盐酸+砂子 结果 胰腺分泌胰液 注射 狗静脉 得出结论 能否说明该调节不是神经调节？ 一、促胰液素的发现 2.斯他林和贝利斯 小肠黏膜研磨液 胰腺不分泌胰液 结果 提取液 研磨 注射 狗静脉 稀盐酸 血液 胰腺不分泌胰液 注入 结果 分泌腺 外分泌腺 内分泌腺 分泌物经由导管而流出体外或流到消化腔的。 汗腺 没有导管的腺体，其分泌物——激素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。 甲状腺 外分泌腺 内分泌腺 激素 机体做出反应 靶器官 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（教材P46） 研究表明，胰液的分泌受神经和体液的双重调节，但以体液调节为主 血液运输 结果 二、激素调节 （课本49页）斯他林等在发现促胰液素之后，继续进行研究：把一条狗的小肠粘膜刮下来，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.本实验对照组应该注射等量的清水 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 人们是如何寻找激素？ 又是如何确定它的分泌部位的？ 如何确定它的调节作用呢？ 12 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。很明显，这并不是一件容易的事情，激素的分泌悄无声息，他们直接进入血液，难以收集和分离。 下面我们将以两种激素的发现史为例，带领大家感受研究激素的基本方法。 胰管 腺泡细胞 胰岛 胰腺 血管 糖尿病的症状：吃得多、喝得多、尿得多，体重轻 1869年，研究者发现了胰腺中的胰岛，但对它的作用一无所知。 科学事实：1889年，科学家无意中发现，切除胰腺的狗会患上与糖尿病类似的病。 作出判断：糖尿病与胰腺有关。 提出假说：胰腺能分泌某种抗糖尿病的激素。 验证假说：制备胰腺提取物，注射给因摘除胰腺而患实验性糖尿病的狗。 科学家试图向实验性糖尿病狗注射胰腺提取物来证明胰岛素的存在，但收效甚微。这是为什么呢？ 胰岛素的化学本质为蛋白质，而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 三、激素研究的实例 1.胰岛素的发现 13 1920年，班廷了解到，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，但胰岛却保持完好，这样机体不会患糖尿病。 通过结扎狗的胰管，使胰腺萎缩，再用萎缩的胰腺提取液来治疗糖尿病。 实验启示 结扎狗的胰管 制备胰腺提取液 胰腺萎缩, 只剩胰岛 摘除另一只健康狗的胰腺 糖尿病模型的狗 注入 血糖下降，恢复正常 造成 班廷和贝斯特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 三、激素研究的实例 1.胰岛素的发现 2.睾丸分泌雄激素的研究 若要证实雄激素（睾酮）是公鸡的睾丸分泌的，如何设计实验方案？ 实验： 公鸡摘除睾丸 雄性性征明显消失 睾丸重新移植回去 雄性特征逐步恢复 正常的公鸡 阉割后的公鸡 重新移植的公鸡 科学家从动物睾丸中提取睾酮，证实睾酮就是睾丸分泌的雄性激素。 三、激素研究的实例 3.激素功能的研究方法(操作) 联系必修学到的内容，具体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）班廷摘除健康狗的胰腺造成实验性糖尿病——减法原理； 给实验性糖尿病的狗注射萎缩胰腺提取物——加法原理； （2）摘除睾丸—— 重新移植睾丸—— 减法原理 加法原理 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” 减法原理：与常态比较，人为减少某种影响因素的称为“减法原理” 三、激素研究的实例 激素 小结 激素调节 研究实例 胰岛素 雄激素 发现过程 沃泰默 斯他林和贝利斯 巴甫洛夫 多种 +内分泌细胞 分泌 内分泌腺 有导管 无导管 外分泌腺 内分泌系统 内分泌系统由相对独立的内分泌腺及兼有内分泌功能的细胞共同组成。 (1)内分泌腺: 下丘脑、垂体、甲状腺、肾上腺、胰腺、卵巢、睾丸。 (2)内分泌功能的细胞： 小肠黏膜分泌促胰液素的内分泌细胞； 下丘脑中某些神经细胞。 四、内分泌系统的组成和功能 1.内分泌系统的组成 18 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 垂体 促肾上腺皮质激素 促性腺激素 甲状腺 肾上腺皮质 卵巢 睾丸 甲状腺激素 肾上腺 皮质激素 性激素 分泌 分 泌 促甲状腺激素 分泌 分泌 分泌 内分泌 调节枢纽 四、内分泌系统的组成和功能 胰岛素 肾上 腺素 四、内分泌系统的组成和功能 2.常考激素的功能 20 2．生物实验小组的同学将某动物的某种提取液注射到小鼠体内，下列关于该小鼠的分析不正确的是(　　) A．若小鼠出现呼吸加快、体温升高等症状，则注射的提取液中可能含有甲状腺激素 B．若小鼠出现糖尿，则注射的提取液中可能含胰高血糖素 C．若小鼠排卵增多，则注射的提取液来自卵巢 D．若小鼠出现低血糖症状，则注射的提取液中可能含有胰岛素 C 促性腺激素能促进性激素的合成和分泌，进而促进排卵等，促性腺激素是垂体分泌的，若小鼠排卵增多，则注射的提取液可能来自垂体，也可能来自卵巢 3.加拿大诺贝尔奖获得者班廷在发现胰岛素初期进行了如下实验:将若干只生理状态相同的狗随机分成两组,甲组摘除胰腺,改造成糖尿病狗;乙组先结扎胰腺导管,待伤口恢复、胰腺腺泡凋亡后,取狗的胰腺制备粗提取液。随后,将粗提取液注射到糖尿病狗的体内,结果降低了这些狗的血糖水平。下列有关叙述正确的是 (　　) A.胰岛素是人类发现的第一种动物激素 B.胰岛素不是胰腺腺泡细胞产生的,而是由胰岛A细胞产生的 C.乙组待胰腺腺泡凋亡后取狗的胰腺是因为胰腺腺泡细胞能产生水解胰岛素的酶 D.可以给糖尿病狗饲喂乙组的粗提取液来达到降低血糖的目的 　 C 对位练习 内分泌腺（细胞） 激素 作用 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 调节垂体分泌相应激素 垂体 生长激素 促甲状腺激素 促性腺激素促肾上腺皮质激素 调节生长发育 调节相应内分泌腺的分泌活动 甲状腺 甲状腺激素 促进生长和发育、提高神经的兴奋性、调节体内的有机物代谢。 肾上腺 皮质：醛固酮、皮质醇 髓质：肾上腺素 调节水盐代谢 调节体内的有机物代谢 提高机体的应激能力 胰腺（胰岛细胞） 胰高血糖素 胰岛素 共同在糖代谢中发挥了重要的调节作用 睾丸 /卵巢 雄激素 ／雌激素、孕激素 促进男性／女性的第二性征的出现 男性／女性生殖器官的发育 精子／卵细胞的生成 你也可以再次暂停屏幕对自己的表格进行核对和补充 1.某同学从小鼠的体内提取了一种激素，推测其可能是胰岛素或甲状腺激素。为了探究该激素是上述两种中的哪一种，该同学把生理状况相同的小鼠分成四组，分别编号为甲、乙、丙、丁，给甲组小鼠注射一定量的该激素，乙组小鼠注射等量的生理盐水，丙组小鼠饲喂含等量该激素的饲料，丁组小鼠饲喂不含该激素的饲料，观察现象。下列分析错误的是（ ） A.如果甲组小鼠出现休克，注射适量的葡萄糖后恢复，说明该激素是胰岛素 B.如果甲组小鼠比乙组小鼠兴奋、呼吸和代谢加快，说明该激素是甲状腺激素 C.如果丙组小鼠出现休克，饲喂适量的葡萄糖后恢复，说明该激素是胰岛素 D.如果丙组小鼠比丁组小鼠兴奋、呼吸和代谢加快，说明该激素是甲状腺激素 C 题后补充：不同动物激素的化学本质 (1)类固醇：如肾上腺皮质激素、性激素(雌激素、雄激素)等 (2)氨基酸衍生物类：如甲状腺激素、肾上腺素等 (3)多肽和蛋白质类：如促激素释放激素、促激素、抗利尿激素、胰岛素和胰高血糖素等 24 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。 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 验证假说，预测结果 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： 请大家翻开书本第49页，阅读材料，并完成书本上的思维训练。你可以暂停视频来完成。 问题： 探究性激素在胚胎生殖系统发育中所起的作用？ 假说： 假说1： 假说2： 睾丸 外生殖器发育成雄性外生殖器；否则为雌性外生殖器 卵巢 外生殖器发育成雌性外生殖器；否则为雄性外生殖器 实验 提前摘除要发育成性腺的组织 性激素缺失 观察随后要发育成外生殖器的组织的发育情况 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 雄激素 雌激素 结论：睾丸分泌的雄激素可以促进雄性外生殖器的发育。 我们一起来看一下这个探究实验。该实验是为了探究性激素在胚胎生殖系统发育中所起的作用。 假说1，雄性胚胎的雄性外生殖器需要来自睾丸提供的激素信号，当这一信号缺失时，胚胎将会发育出雌性外生殖器。 假说2，雌性胚胎发育成雌性外生殖器需要来自卵巢提供的雌激素，当这一信号缺失时，胚胎将会发育出雄性外生殖器。 为了验证这一假说，研究人员利用减法原理，在胚胎发育成性腺前，就提取摘除了家兔胚胎将要发育成性腺的组织，家兔出生后，观察其外生殖器的表现。实验结果如表格所示。 那么上述实验结果验证了哪一种假说呢，经过对比，相信同学们很快就能得到，这个实验结果是支持假说1的。 性染色体为XY的胚胎本来应为雄性，但是提前摘除要发育成性腺的组织后，缺失了雄激素的信号，结果外生殖器发育成了雌性。假如假说2成立，性染色体为XX的胚胎提前摘除要发育成性腺的组织后，缺失了雌激素的信号，外生殖器应该要发育成雄性，显然实验结果与之不符，实验结果不支持假说2。 结论：睾丸分泌的雄激素可以促进雄性外生殖器的发育。 上述结果是否足以支持实验结论呢？ 有没有可能是睾丸分泌的其他物质促进了雄性外生殖器的发育呢？ 思考： 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（雄激素）刺激。观察其外生殖器的发育情况。 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？ 补充实验： 两者都发育出雄性外生殖器。 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 最后，我们可以得出什么样的结论呢？ 有同学很快得出，该实验结果表面，睾丸分泌的雄激素可以促进雄性外生殖器的发育。 但是，上述结果是否足以支持实验结论呢？有没有可能是睾丸分泌的其他物质促进了雄性外生殖器的发育呢？ 要得出上述结论应对如何进一步进行证明呢？ 有同学想到了上节课我们提到的，“要证明一种自然成分的功能，在生理学传统方法中就是去除该种成分并证明其功能也随之丧失；然后再引入该成分，并证明其功能又可以恢复”，在做了减法之后，再做加法，观察是否能够恢复原有功能。 相信大家都会想到了这样的实验设计，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？ 很明显，两者都发育出雄性外生殖器。后续的实验也的确验证了这一点。 所以我们通过上述实验，了解到雄激素不仅有促进并维持第二性征的功能，还有促进外生殖器的发育的功能。另外，经过研究，人们还发现雄激素具有促进精细胞生成的功能。 1）研究思路：某种方法处理实验动物→出现相应的病理症状→添加某激素后恢复正常→推知相应激素的生理功能。 2）研究方法：研究动物激素生理功能的常用方法有饲喂法、摘除法、移植法、注射法等，注射法和饲喂法在使用时要注意相关激素的化学本质。 3）可饲喂的激素：甲状腺激素、肾上腺激素、醛固酮、性激素； 必须注射的激素：胰岛素、胰高血糖素、抗利尿激素、生长激素等蛋白质或多肽类 4）注意事项： ①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，单一变量原则； ②在研究动物激素生理功能的实验设计中,要注意设计对照实验,对照实验中,不能用蒸馏水代替生理盐水； ③在设计实验时,要充分考虑相关激素的化学本质,选择不同的实验方法，例如，蛋白质、多肽类激素不能饲喂，只能注射； ④实际操作过程中,可能要综合运用多种方法：如摘除某种内分泌腺(如公鸡的睾丸),重新植入该内分泌腺,或一段时间后再注射该内分泌腺分泌的激素(如睾酮)等； 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 五、激素功能的研究方法(操作) 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 五.激素功能的研究方法(操作) 1.某生物兴趣小组将生长发育状况相似且健康的蝌蚪均分为甲、乙两组，甲组饲喂适量含甲状腺激素制剂的饲料，乙组饲喂等量的普通饲料，一段时间后，甲组发育成小型青蛙，乙组发育成大型蝌蚪。下列分析错误的是 A.甲组青蛙中促甲状腺激素含量高于乙组蝌蚪 B.该实验中甲组是实验组，乙组是对照组 C.该实验中饲料的饲喂量属于无关变量，但影响实验结果 D.该实验结果说明甲状腺激素能够促进蝌蚪的生长发育 A 对位练习 $$