内容正文:
大题03 生命活动的调节
通过对近四年试题分析,发现山东高考题对生命活动调节的考查主要集中在机体对环境的适应性调节(血糖调节、体温调节、水盐平衡的调节、甲状腺激素的分级调节等)、导致机体稳态失调的疾病、免疫的具体应用及分析、脊椎动物激素在生产和生活中的应用等,通过具体的生活、生产实践以及科研成果等情境在高考试题中得以考查,是本部分内容中的高频考点。科学研究对人体健康的探索从未停止,相关的论文也成为试题情境,多以实验过程、结果分析的形式呈现。2024年山东卷第9题考查了高血钾症的致病机理以及治疗措施和注意事项;2024年山东卷第24题以胆汁的分泌调节为情境,全面考查神经调节与体液调节的相关内容;2023年山东卷第22题以探究蛋白激酶 cPKCy对海马神经元自噬水平的实验为情境,考查血糖调节的相关知识;2022 年山东卷第23题、第9题分别对迷走神经对内脏的调节以及对免疫的影响、药物对突触间信息传递的影响进行了考查;都涉及对实验过程和数据的分析,对学生的综合能力要求较高。
预测 2025年可能从“兴奋在神经细胞间的传递”“针对机体稳态异常病例的分析”“特异性免疫过程”“传染病的防治”“激素调节的具体实例”等方面选择素材命题,这些都可以借助生活、生产实践及科研成果等情境进行考查。在复习教学中要关注教材相关内容的拓展延伸,更要关注最新神经、糖尿病、免疫等方面的科研成果,明确与生物学相关的内容,从生活、生产实践人手,以实践强化知识的系统化、条理化和综合化,要从不同渠道搜集相应的资料、文献、数据等创设情境,进行相关的实验探究及分析推理等。
典例一:下丘脑参与调节的实例分析
(2024·山东·高考真题)由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的胆汁属于消化液,其分泌与释放的调节方式如图所示。
(1)图中所示的调节过程中,迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节,说明肝细胞表面有 。肝细胞受到信号刺激后,发生动作电位,此时膜两侧电位表现为 。
(2)机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成。肝细胞合成功能发生障碍时,组织液的量 (填“增加”或“减少”)。临床上可用药物A竞争性结合醛固酮受体增加尿量,以达到治疗效果,从水盐调节角度分析,该治疗方法使组织液的量恢复正常的机制为 。
(3)为研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,据图设计以下实验,已知注射各试剂所用溶剂对实验检测指标无影响。
实验处理:一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射 (填序号)。①ACh抑制剂②CCK抗体③ACh抑制剂+CCK抗体
检测指标:检测两组小鼠的 。
实验结果及结论:若检测指标无差异,则下丘脑所在通路不受影响。
一、下丘脑参与的血糖、体温、水盐平衡的调节机制
二、下丘脑的四个功能和三个中枢
(1)四个功能:感受(如渗透压感受器)、传导(将兴奋传至大脑皮层、各内分泌腺等)、分泌(如抗利尿激素、各种促激素释放激素等)和调节。
(2)三个中枢:体温调节中枢、血糖调节中枢和水盐平衡调节中枢。
(2025·四川成都·二模)经典理论认为,急性应激状态下,机体通过“交感神经一肾上腺髓质轴”和“下丘脑一垂体一肾上腺皮质轴”调控血糖升高。但这两条途径需数十分钟才能升高血糖,不符合紧急情况下对能量的需求。2024年10月,中国科学家首次揭示,机体通过“下丘脑一交感神经一肝轴”快速调控血糖水平升高(图1)。请回答下列问题:
(1)人体内有多种激素参与调节血糖浓度升高,除图1中的激素外,还有 (至少填出2种)等激素。它们可通过促进 升高血糖浓度。
(2)用电刺激小鼠足底可引起急性应激反应,造成即时血糖升高(应激后立即升高)和延迟血糖升高(应激后半小时后升高)。因此研究团队质疑经典理论,提出假说:应激状态下,机体即时血糖的升高与肾上腺无关。为了验证该假说,请完善下表中的实验方案。
实验处理
对照组
①
实验组
②
预期结果
两组小鼠的即时血糖水平都立即升高
实验结论
应激状态下,机体即时血糖的升高与肾上腺无关
(3)为了探寻即时血糖升高的调节路径,研究团队利用示踪等技术,发现了图1途径③的下丘脑室旁核(PVN)—下丘脑腹内侧核(VMH)—中间外侧柱(IML)—肝脏的调节通路。科学家在深入研究途径③信号传导机理时,发现下丘脑PVN神经元通过调节γ-氨基丁酸受体在细胞膜上的分布,影响了VMH神经元的兴奋性(图2)。若对小鼠使用CRHR2受体拮抗剂,在急性应激状态下 (填“能”或“不能”)引起即时血糖升高,判断的依据是 。
(4)国家强调“只有重视基础研究,才能永远保持自主创新能力”。你认为,我国科学家首次发现的快速调控血糖水平升高的路径,具有的应用前景或价值是 (写出1条,合理即可)。
典例二:动物生理实验题的分析与设计
(2021·山东·高考真题)过度紧张、焦虑等刺激不仅会导致毛囊细胞数量减少引起脱发,也会导致黑色素细胞减少引起头发变白。利用黑色小鼠进行研究得出的相关调节机制如图所示。
(1)下丘脑通过垂体调节肾上腺分泌 G 的体液调节方式为 。
(2)研究发现,NE 主要通过过程②影响 MeSc,过程①作用很小。两过程中,NE作用于 MeSc 效果不同的原因可能是 、 、 。(答出 3 种原因即可)
(3)已知长期束缚会引起小鼠过度紧张、焦虑。请设计实验验证上述调节机制中长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响。
实验思路: 。
实验现象: 。
一、实验题型答题模板:
(1)取生理状态相同的……随机均分为几组,编号(注意是否需要先制作模式动物)
(2)实验组如何控制自变量,对照组如何处理(等量原则);
(3)其他条件相同且适宜 培养(或饲养)一段时间,如何检测因变量(一定写具体的可观测的指标)。
二、神经调节实验设计基本方法归纳
(1)判断传入神经和传出神经
设计关键:切断实验法确认传入神经与传出神经。
实验分析:若切断某一神经,刺激该神经的外周段(远离中枢的位置),肌肉不收缩,而刺激向中段(靠近中枢的位置),肌肉收缩,则切断的为传入神经;反之则为传出神经。
(2)“药物阻断”兴奋传导(传递)的实验
设计关键:探究某药物(如麻醉药)是阻断兴奋在神经纤维上传导还是阻断在突触处传递,可分别将药物置于神经纤维上或置于突触处,依据其能否产生“阻断”效果作出合理推断。
三、与内分泌腺和激素有关的实验设计归纳
(1)常用实验方法:切除法、饲喂法、注射法
(2)一般思路
(3)方法示例
①验证甲状腺激素的生理功能
②验证胰岛素的生理功能
四、免疫功能的实验探究
(1)免疫系统的组成与功能探究
①方法
②结论:来自骨髓的淋巴细胞参与体液免疫,来自胸腺的淋巴细胞参与细胞免疫。
(2)探究血清抗体有治疗作用的思路
(2025·湖南长沙·模拟预测)沉迷手机已成为社会通病,据统计,平均每个成年人每日使用手机时长不少于5小时,夜间躺着玩手机,走路玩手机的情况愈发严重。长时间玩手机,看电脑容易导致眼疲劳,眼酸眼胀,严重的情况可能导致青光眼。青光眼致盲是视神经受损的结果,而视神经损伤又与眼内压升高密切相关。如图为视觉形成过程示意图。回答下列问题:
(1)感光细胞受到光线刺激,由轴突末梢分泌 至双极细胞,使双极细胞膜内外发生的电位变化是 ,从而产生兴奋,最终在 产生视觉,这 一过程 (填:A.属于条件反射 B.属于非条件反射C.既不属于条件反射也不是非条件反射)。
(2)为验证兴奋在神经纤维上是双向传导,在突触处是单向传递,应刺激 点,观察到的现象是 ,再刺激d点,观察到电表1不偏转,电表2偏转,即可证明。
(3)青光眼眼压高可通过药物、手术和一般治疗来降眼压。临床上多采用降低眼压的手段来治疗青光眼。但眼压恢复正常后,视网膜神经节细胞受损数目增加导致损伤加剧,最终视力锐减。研究发现,在正常情况下,细胞毒性T细胞不能进入视网膜。将正常小鼠进行升高眼压处理后,在小鼠的视网膜中找到了细胞毒性T细胞。细胞毒性T细胞活化的条件有 。研究人员想进一步验证神经节细胞损伤是眼压恢复正常后,细胞毒性T细胞继续起作用,使神经节细胞损伤加剧导致的。
实验材料:患青光眼小鼠若干,细胞毒性T细胞活化抑制剂,蒸馏水,生理盐水等。
请帮科研人员写出科学的实验设计思路: 。预期实验结果: 。
典例三:神经-体液-免疫调节网络
(2022·山东·高考真题)迷走神经是与脑干相连的脑神经,对胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动起促进作用,还可通过一系列过程产生抗炎效应,如图所示。
分组
处理
TNF-α浓度
甲
腹腔注射生理盐水
+
乙
腹腔注射LPS
++++
丙
腹腔注射LPS+A处理
++
注:“+”越多表示浓度越高
(1)迷走神经中促进胃肠蠕动的神经属于 (填“交感神经”或“副交感神经”)。交感神经和副交感神经对同一器官的作用通常是相反的,其意义是 。
(2)消化液中的盐酸在促进消化方面的作用有 、 、 。(答出3种作用即可)
(3)研究人员对图中抗炎过程进行了相关实验,实验分组及结果见表。通过腹腔注射脂多糖(LPS)可使大鼠出现炎症,检测TNF-α浓度可评估炎症程度。据图分析,若丙组的A处理仅在肠巨噬细胞内起作用,推测A处理的3种可能的作用机制: ; ; 。
神经体液免疫调节的相互作用
1.神经系统对体液调节的调节:神经系统通过调节内分泌腺的活动来影响体液调节。例如,当人体受到寒冷刺激时,神经系统会促使甲状腺分泌甲状腺激素,以提高机体的代谢率,产生热量以抵御寒冷。
2.体液调节对神经系统的调节:内分泌腺分泌的激素也可以影响神经系统的功能。例如,甲状腺激素可以提高神经系统的兴奋性,而性激素则对神经系统的发育和功能有重要影响。
3.神经体液调节对免疫系统的调节:神经系统和体液调节可以通过调节免疫细胞的功能和数量来影响免疫应答。例如,应激状态下,神经系统可以通过释放神经递质来调节免疫细胞的功能,而某些激素(如糖皮质激素)则可以抑制免疫应答,减轻炎症反应。
4.免疫系统对神经体液调节的反馈:免疫系统也可以通过释放细胞因子等信号分子来调节神经系统和内分泌系统的功能。例如,细胞因子可以影响神经元的兴奋性,从而调节神经系统的活动;同时,细胞因子也可以影响内分泌腺的活动,调节激素的分泌。
(2025·四川成都·二模)肠易激综合征(IBS)是临床最常见的胃肠病之一,患者会出现腹痛、腹胀和排便频率改变等症状,发病机理较为复杂,遗传、饮食、肠道感染、精神心理因素等均可能诱发IBS。人体在应激状态下容易引发IBS,其机制如下图所示(+表示促进、—表示抑制,CRH表示促肾上腺皮质激素释放激素,ACTH表示促肾上腺皮质激素,CORT表示皮质酮)。回答下列问题:
(1)据图可知,应激源导致CRH分泌增加是 (填“神经”“体液”或“神经—体液”)调节的结果;下丘脑分泌CRH最终引起肾上腺皮质分泌CORT的过程中,具有明显的 调节机制。
(2)据图分析,副交感神经兴奋可导致多种促炎细胞因子的释放量 (填“增加”或“减少”),促炎细胞因子和CORT在诱导IBS发病方面表现出 作用。
(3)副交感神经分泌的乙酰胆碱和肾上腺皮质分泌的CORT都可以作为信号分子与相应靶细胞上的 结合,引起靶细胞发生相应的生理变化。与CORT调节生命活动的方式相比,副交感神经产生乙酰胆碱调节生命活动的方式具有的特点是 (答出3点)。
(4)有少部分同学每到大型考试就会出现腹痛、排便次数增加等症状,结合上图分析,原因可能是 。
1.(2023·山东·高考真题)研究显示,糖尿病患者由于大脑海马神经元中蛋白Tau过度磷酸化,导致记忆力减退。细胞自噬能促进过度磷酸化的蛋白Tau降解,该过程受蛋白激酶cPKCγ的调控。为探究相关机理,以小鼠等为材料进行了以下实验。
实验I:探究高糖环境和蛋白激酶cPKCγ对离体小鼠海马神经元自噬的影响。配制含有5mmol/L葡萄糖的培养液模拟正常小鼠的体液环境。将各组细胞分别置于等量培养液中,A组培养液不处理,B组培养液中加入75mmol/L的X试剂1mL,C组培养液中加入75mmol/L葡萄糖溶液1mL。实验结果见图甲。
实验Ⅱ:通过水迷宫实验检测小鼠的记忆能力,连续5天测量4组小鼠的逃避潜伏期,结果见图乙。逃避潜伏期与记忆能力呈负相关,实验中的糖尿病记忆力减退模型小鼠(TD小鼠)通过注射药物STZ制备。
(1)人体中血糖的来源有 (答出2个方面的来源即可)。已知STZ是通过破坏某种细胞引起了小鼠血糖升高,据此推测,这种细胞是 。
(2)实验I的C组中,在含5mmol/L葡萄糖的培养液中加入75mmol/L葡萄糖溶液后,细胞吸水、体积变大,说明加入该浓度葡萄糖溶液后培养液的渗透压 (填“升高”或“降低”),B组实验结果可说明渗透压的变化对C组结果 (填“有”或“没有”)干扰。图甲中A组和C组的实验结果说明蛋白激酶cPKCγ对海马神经元自噬水平的影响是
(3)图乙中a、b两条曲线所对应的实验动物分别是 (填标号)。
①正常小鼠 ②敲除cPKCγ基因的小鼠 ③TD小鼠 ④敲除cPKCγ基因的TD小鼠
(4)对TD小鼠进行干预后,小鼠的记忆能力得到显著提高。基于本研究,写出2种可能的干预思路: 。
2.(2020·山东·高考真题)科研人员在转入光敏蛋白基因的小鼠下丘脑中埋置光纤,通过特定的光刺激下丘脑CRH神经元,在脾神经纤维上记录到相应的电信号,从而发现下丘脑CRH神经元与脾脏之间存在神经联系,即脑-脾神经通路。该脑-脾神经通路可调节体液免疫,调节过程如图1所示,图2为该小鼠CRH神经元细胞膜相关结构示意图。
(1)图1中,兴奋由下丘脑CRH神经元传递到脾神经元的过程中,兴奋在相邻神经元间传递需要通过的结构是 ,去甲肾上腺素能作用于T细胞的原因是T细胞膜上有 。
(2)在体液免疫中,T细胞可分泌 作用于B细胞。B细胞可增殖分化为 。
(3)据图2写出光刺激使CRH神经元产生兴奋的过程: 。
(4)已知切断脾神经可以破坏脑-脾神经通路,请利用以下实验材料及用具,设计实验验证破坏脑-脾神经通路可降低小鼠的体液免疫能力。简要写出实验设计思路并预期实验结果。
实验材料及用具:生理状态相同的小鼠若干只,N抗原,注射器,抗体定量检测仪器等。
实验设计思路: 。
预期实验结果: 。
3.(2024·海南·高考真题)下丘脑特定神经元上的胰岛素受体与胰岛素结合后,导致该神经元的某激酶、钾离子通道相继被激活,最终通过迷走神经作用于肝脏,使肝脏中葡萄糖的生成减少,降低血糖水平。上述过程如图。回答下列问题:
(1)人的神经系统包括中枢神经系统和外周神经系统。图中的迷走神经是脑神经,属于 神经系统。
(2)图中支配肝脏的迷走神经属于副交感神经。当血糖水平降低时,下丘脑某区域兴奋,通过交感神经促进胰岛A细胞分泌 ,升高血糖水平。这说明副交感神经和交感神经对血糖调节的作用效果是 。
(3)从血糖来源方面分析,肝脏中葡萄糖生成减少的途径分别是 和 。
(4)某糖尿病模型小鼠补充足量胰岛素后,仍持续存在高血糖。据图分析,小鼠持续存在高血糖的可能原因中,除了胰岛素受体功能障碍外,还有 (答出2点即可)。
(5)据图分析,若一只正常小鼠下丘脑特定神经元的胰岛素受体出现功能障碍,则短期内该小鼠血液中胰岛素含量会 ,原因是 。
4.(2024·浙江·高考真题)人体受到低血糖和危险等刺激时,神经系统和内分泌系统作出相应反应,以维持人体自身稳态和适应环境。其中肾上腺发挥了重要作用,调节机制如图。
回答下列问题:
(1)遭遇危险时,交感神经促进肾上腺髓质分泌儿茶酚胺类激素,引起心跳加快、血压升高、肌肉血流量 等生理效应,有助于机体做出快速反应。从反射弧的组成分析,交感神经属于 。交感神经纤维末梢与 形成突触,支配肾上腺髓质的分泌。
(2)危险引起的神经冲动还能传到 ,该部位的某些神经细胞分泌促肾上腺皮质激素释放激素,该激素作用于腺垂体,最终促进糖皮质激素水平上升,该过程体现了糖皮质激素的分泌具有 调节的特点。
(3)儿茶酚胺类激素和糖皮质激素均为小分子有机物。儿茶酚胺类激素具有较强的亲水性,不进入细胞,其受体位于 。糖皮质激素属于脂溶性物质,进入细胞后与受体结合,产生的复合物与DNA特定位点结合,从而影响相关基因的 。糖皮质激素具有促进非糖物质转化为葡萄糖、抑制组织细胞利用葡萄糖等作用,在血糖浓度调节方面与胰岛素具有 (填“协同”或“拮抗”)作用。
(4)去甲肾上腺素属于肾上腺髓质分泌的儿茶酚胺类激素,也是某些神经元分泌的神经递质。下列关于激素和神经递质的叙述,错误的是哪一项?_____
A.均可作为信号分子 B.靶细胞都具有相应受体
C.都需要随血流传送到靶细胞 D.分泌受机体内、外因素的影响
(5)长期较大剂量使用糖皮质激素,停药前应逐渐减量。下列分析合理的有哪几项?_____
A.长期较大剂量用药可引起肾上腺皮质萎缩
B.立即停药可致体内糖皮质激素不足
C.停药前可适量使用促肾上腺皮质激素
D.逐渐减量用药有利于肾上腺皮质功能恢复
5.(2023·河北·高考真题)采食减少是动物被感染后的适应性行为,可促进脂肪分解,产生β-羟基丁酸(BHB)为机体供能。研究者用流感病毒(IAV)感染小鼠,之后统计其采食量并测定血中葡萄糖和BHB水平,结果见图1。测定BHB对体外培养的CD4+T细胞(一种辅助性T细胞)增殖及分泌干扰素-γ水平的影响,结果见图2。已知干扰素-γ具有促免疫作用。
回答下列问题:
(1)小鼠感染IAV后,胰岛 细胞分泌的 增多,从而促进 的分解及非糖物质的转化以维持血糖水平。
(2)IAV感染引发小鼠内环境改变,导致支配胃肠的 神经活动占据优势,胃肠蠕动及消化腺分泌减弱,此过程属于 反射。
(3)侵入机体的IAV经 摄取和加工处理,激活CD4+T细胞。活化的CD4+T细胞促进细胞毒性T细胞生成,增强机体 免疫。
(4)小鼠感染期采食量下降有利于提高其免疫力。据图分析,其机理为 。
6.(2023·江苏·高考真题)糖尿病显著增加认知障碍发生的风险。研究团队发现在胰岛素抵抗(IR)状态下,脂肪组织释放的外泌囊泡(AT-EV)中有高含量的miR-9-3p(一种miRNA),使神经细胞结构功能改变,导致认知水平降低。图1示IR鼠脂肪组织与大脑信息交流机制。请回答下列问题:
(1)当神经冲动传导至①时,轴突末梢内的 移至突触前膜处释放神经递质,与突触后膜的受体结合,使 打开,突触后膜电位升高。若突触间隙K+浓度升高,则突触后膜静息电位绝对值 。
(2)脂肪组织参与体内血糖调节,在胰岛素调控作用下可以通过 降低血糖浓度,IR状态下由于脂肪细胞的胰岛素受体 ,降血糖作用被削弱。图1中由②释放的③经体液运输至脑部,miR-9-3p进入神经细胞,抑制细胞内 。
(3)为研究miR-9-3p对突触的影响,采集正常鼠和IR鼠的AT-EV置于缓冲液中,分别注入b、c组实验鼠,a组的处理是 。2周后检测实验鼠海马突触数量,结果如图2.分析图中数据并给出结论: 。
(4)为研究抑制miR-9-3p可否改善IR引起的认知障碍症状,运用腺病毒载体将miR-9-3p抑制剂导入实验鼠。导入该抑制剂后,需测定对照和实验组miR-9-3p含量,还需通过实验检测 。
7.(2022·河北·高考真题)皮肤上的痒觉、触觉、痛觉感受器均能将刺激引发的信号经背根神经节(DRG)的感觉神经元传入脊髓,整合、上传,产生相应感觉。组胺刺激使小鼠产生痒觉,引起抓挠行为。研究发现,小鼠DRG神经元中的PTEN蛋白参与痒觉信号传递。为探究PTEN蛋白的作用,研究者进行了相关实验。回答下列问题:
(1)机体在 产生痒觉的过程 (填“属于”或“不属于”)反射。兴奋在神经纤维上以 的形式双向传导。兴奋在神经元间单向传递的原因是 。
(2)抓挠引起皮肤上的触觉、痛觉感受器 ,有效 痒觉信号的上传,因此痒觉减弱。
(3)用组胺刺激正常小鼠和PTEN基因敲除小鼠的皮肤,结果如下图。据图推测PTEN蛋白的作用是 机体对外源致痒剂的敏感性。已知PTEN基因敲除后,小鼠DRG中的TRPV1蛋白表达显著增加。用组胺刺激PTEN基因和TRPV1基因双敲除的小鼠,据图中结果推测TRPV1蛋白对痒觉的影响是 。
8.(2025·山东青岛·一模)禁食或高强度运动会导致血糖浓度降低,神经和免疫细胞“跨界合作”共同调节血糖以维持稳态的平衡。研究发现,当高强度运动导致血糖浓度降低时,神经系统调节先天样淋巴细胞(ILC2)发挥作用,通过增加ILC2的数量和改变ILC2的位置,进而影响胰腺中相应内分泌细胞的分泌作用,从而升高血糖。具体如下图所示。
(1)高强度运动时,血糖浓度降低,此时位于 的血糖调节中枢兴奋,通过 (填“交感”或“副交感”)神经支配,最终使胰腺中的胰岛A细胞分泌胰高血糖素,从而升高血糖。
(2)结合图中信息分析,参与血糖调节的信息分子有 ,图中ILC2能够升高血糖的作用机理是 。
(3)研究人员通过体外细胞培养技术来验证胰高血糖素的分泌是ILC2分泌的细胞因子起作用,而不是ILC2的直接作用。请利用以下实验材料设计实验思路并预期实验结果。
实验材料:胰岛A细胞、活化的ILC2、IL-13和IL-5、细胞因子阻断剂等
实验设计思路: 。预期实验结果: 。
9.(2025·宁夏内蒙古·一模)许多女性在怀孕时会发生妊娠期恶心和呕吐(NVP)。相关证据表明,NVP与一种作用于脑干的激素GDF15有关。回答下列问题:
(1)肠道受到刺激后引发人体呕吐的部分调节过程如下图所示。据图分析,迷走神经在此处按功能分类属于 神经,肠嗜铬细胞与迷走神经之间 (选填“有”或者“没有”)形成突触。5-HT(五羟色胺)是肠嗜铬细胞中合成的信号分子,当敲除肠嗜铬细胞中5-HT合成的关键酶基因后,呕吐反应 。
(2)在非妊娠状态下,GDF15是细胞应激时广泛表达的一种多肽分子,其能激活位于于脑干细胞的 (填细胞结构)的受体,引发恶心和呕吐反应。最新研究表明,妊娠状态下孕妇的胎盘组织大量合成GDF15,可通过测定胎盘细胞中的 含量来间接证明,同时发生NVP的孕妇的血浆中GDF15浓度明显增大。
(3)CDF15有H型和D型两类,它们的区别只在于第202号氨基酸不同,这表明控制H型合成和控制D型合成的基因之间的关系是 。研究人员指出,NVP孕妇的血浆中的GDF15绝大部分来自于胎盘。已知小鼠体内也存在CDF15基因,现提供纯种HH型(体内只含有H型CDF15)、纯种DD型(体内只含有D型CDF15)、杂合HD型(体内含有等量的H型和D型CDF15)的成年、生育能力正常的雌雄小鼠若干,设计实验验证研究人员的说法。
实验材料用具:小鼠、采血针、质谱分析仪(通过质谱分析可以区分不同大小和结构的分子)等。
I、实验思路:
①选择 型小鼠 ,等待母鼠怀孕。
②母鼠怀孕一段时间以后,抽取母鼠血液加入抗凝剂,然后 得到血浆,分离纯化后,得到GDF15蛋白。
③ 。
Ⅱ、预期实验结果: 。
10.(2025·山东聊城·一模)应急和应激反应都是机体对伤害性刺激所产生的非特异性防御反应。应急反应速度较快,有利于机体保持觉醒和警觉状态;应激反应速度反应较缓慢,引发代谢改变和其他全身反应。长时间焦虑还会导致肠道等器官发生炎症反应。下图为应急和应激反应的部分调节机制,回答下列问题:
(1)应急反应主要是通过图示的途径 过程。糖皮质激素的分泌受“下丘脑—垂体—肾上腺皮质”轴的分级调节,其分级调节的意义是 。途径②中支配肾上腺髓质的自主神经中占据优势的是 (填“交感神经”或“副交感神经”)。
(2)精神压力所致的炎症反应发生过程中,CD4T细胞应该是 T细胞。途径②过程中,T细胞释放的乙酰胆碱的作用是
(3)为了证明在精神紧张时,导致心率加快、血压上升的调节途径不仅仅通过途径②,设计了如下实验,请完善实验方案:取生理状态相同的健康小鼠若干只,随机均分为两组,将其中一组 处理作为实验组,另一组作为对照组;一段时间后,检测两组小鼠 。
11.(2025·山东济宁·一模)5-羟色胺(5-HT)是一种能使人产生愉悦情绪的神经递质,突触间隙5-HT的含量变化是引起抑郁症的主要内部因素。回答下列问题。
(1)5-HT与突触后膜受体结合后,少部分被迅速 ,大部分通过选择性转运蛋白SERT回收到突触前神经元,其生理意义是 。
(2)释放5-HT的神经元主要聚集在脑干的中缝核部位。研究人员测定了正常大鼠和抑郁型大鼠中缝核部位化学物质的相对含量,部分结果如下表,其中miR-16是一种影响基因表达的RNA.
组别
miR-16相对含量
SERT相对含量
突触间隙5-HT相对含量
正常大鼠
0.84
0.59
161
抑郁型大鼠
0.65
0.99
52
①进一步研究发现,miR-16的含量与SERT的含量具有直接相关性,推测miR-16可以 (填“抑制”或“促进”)SERT的合成。
②综上分析,与正常大鼠相比,抑郁型大鼠突触间隙5-HT相对含量低的原因是 。
(3)某口服抗抑郁药物X作用机理是通过降低SERT相对含量,进而降低对5-HT的回收速率,为验证药物X的作用机理,生物小组设计了如下实验。
组别
处理
检测指标
实验一
对照组
一定量正常饲料
__________
实验组
__________
对照组应选择 大鼠,实验组的处理为 ,检测指标为 。
12.(2025·海南·三模)胰腺腺泡细胞主要合成和分泌各种消化酶,小导管细胞主要分泌水和碳酸氢盐,二者的分泌物均属于胰液,胰腺内部的胰岛可分泌相关激素。胆汁是一种由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的消化液,在小肠中发挥作用,主要对食物中的脂肪起物理性消化。下图为胰腺分泌胰液的部分调节过程,图中实线表示引起水样分泌(水和盐多,酶少),虚线表示引起酶的分泌(水和盐少,酶多)。回答下列问题:
(1)图中主要促进胰腺分泌消化酶的信号分子可能是 。据图分析,咀嚼食物引起胰腺分泌胰液的调节方式有 。
(2)视、嗅食物引起胰液分泌的过程属于 反射。图示过程中的迷走神经传出纤维属于自主神经系统中的 。
(3)胰腺的小导管细胞分泌的碳酸氢盐可为 (填物质)提供适宜的pH,也可使小肠黏膜免受强酸的侵蚀。缩胆囊素具有促进胆囊收缩进而促进胆汁分泌、促进胰消化酶和胰岛素分泌等作用,请结合图示用文字描述缩胆囊素经分泌后,如何作用于靶器官或靶细胞,导致靶器官或靶细胞发生什么变化? 。
(4)奥曲肽是常用的抑制胰腺分泌胰液的药物,该药物可能作用于神经末梢和胰腺腺泡细胞接触处,推测该药物的作用机制是 (答出2点)。
13.(2025·湖北武汉·一模)胰腺是消化系统中重要的分泌腺,兼有内分泌和外分泌双重功能。胰液是由胰腺分泌到小肠的消化液,其分泌受到多种方式的调节。回答下列问题:
(1)胰腺的腺泡细胞能分泌胰液,因此腺泡细胞属于 (填“内分泌腺”或“外分泌腺”)。内分泌腺和外分泌腺在分泌物输送方式上的主要区别是 。
(2)胰液中有大量的NaHCO₃,NaHCO、可甲和进入小肠的胃酸。该中和反应发挥的主要作用有:一方面使肠黏膜免受强酸的侵蚀,另一方面 。
(3)食物尚未进入胃和小肠时就可以引起人体胰液的分泌,调节过程如下图所示。迷走神经活动增强时,腺泡细胞分泌胰液增多,因此从功能上判断,迷走神经属于 (填“交感神经”或“副交感神经”)。图中通过①和②对胰液分泌实施调节的方式称为 。
(4)食物经胃消化产生的混合物进入小肠后,会刺激小肠黏膜细胞产生促胰液素,进一步促进胰液的分泌。为探究混合物中的糖类能否单独促进胰液的分泌,请以实验狗及其小肠黏膜为材料,设计一个自身对照实验。实验思路是 。
14.(2025·江西·一模)延髓位于脑干的最下部分,也是脊髓的上延部分,延髓调节控制机体的心搏、血压、呼吸、消化等重要功能,是机体的生命中枢。如图为延髓对心脏、血管等的调节。回答下列问题:
(1)在结构组成上延髓背核属于 神经系统,图中迷走神经(由副交感神经纤维组成)是从延髓发出的 (填“躯体运动”或“内脏运动”)神经,其作用的特点是 。
(2)血压升高时,颈动脉窦和主动脉弓压力感受器兴奋,经减压神经传至延髓心血管中枢,使迷走神经兴奋性 ,导致心率 ,心输出量减少,外周阻力降低,进而动脉血压下降。
(3)刺激延髓某一区域可引起交感神经兴奋,通过交感神经节后纤维作用于血管,促使血管 ,同时还可作用于肾上腺髓质,促使其分泌 调节心脏和血管的活动。
(4)利用蛙的心脏进行离体实验,电刺激副交感神经或用乙酰胆碱溶液灌注心脏都会引起蛙的心率减慢,而上述实验现象均能被乙酰胆碱受体的阻断剂(阿托品)终止,以上实验说明在电刺激下 。
15.(2024·山东济宁·二模)长期夜间长时间使用手机会对人的健康造成一定的影响。科研人员以小鼠为实验材料进行研究发现:①手机光线刺激使得空腹小鼠在食用葡萄糖后的血糖浓度上升幅度高于对照小鼠;②夜间长时间手机光线刺激会扰乱小鼠的生物钟;③适当光照下,切除雌鼠松果体后,卵巢会增生变肥大,而注射褪黑素则会使卵巢重量减轻。光信号引起的部分调节如图所示。回答下列问题。
(1)检测发现,手机光线刺激不影响小鼠体内糖原、脂肪含量以及与血糖平衡有关的激素含量。光信号对棕色脂肪组织产热的调节属于 调节;综合分析,出现①结果的原因可能是
(2)褪黑素具有促进睡眠、使小鼠和人等生物形成生物钟的作用。当褪黑素的分泌量过多时,会抑制SCN的兴奋,该调节过程的意义是 。夜间长时间使用手机会 (填“促进”或“抑制”)人体褪黑素的分泌,进而扰乱人体生物钟。
(3)为探究褪黑素是怎样调节性腺发育的,研究人员结合人体下丘脑、垂体和性腺功能的分级调节系统与③结果提出几种假设,并以小鼠为实验对象,利用褪黑素试剂等在适当光照条件进行实验验证。他们提出的其中一种假设是褪黑素可以直接调节性腺的发育,提出的假设还可能是 ,写出验证后一假设是否正确的实验思路: 。
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大题03 生命活动的调节
通过对近四年试题分析,发现山东高考题对生命活动调节的考查主要集中在机体对环境的适应性调节(血糖调节、体温调节、水盐平衡的调节、甲状腺激素的分级调节等)、导致机体稳态失调的疾病、免疫的具体应用及分析、脊椎动物激素在生产和生活中的应用等,通过具体的生活、生产实践以及科研成果等情境在高考试题中得以考查,是本部分内容中的高频考点。科学研究对人体健康的探索从未停止,相关的论文也成为试题情境,多以实验过程、结果分析的形式呈现。2024年山东卷第9题考查了高血钾症的致病机理以及治疗措施和注意事项;2024年山东卷第24题以胆汁的分泌调节为情境,全面考查神经调节与体液调节的相关内容;2023年山东卷第22题以探究蛋白激酶 cPKCy对海马神经元自噬水平的实验为情境,考查血糖调节的相关知识;2022 年山东卷第23题、第9题分别对迷走神经对内脏的调节以及对免疫的影响、药物对突触间信息传递的影响进行了考查;都涉及对实验过程和数据的分析,对学生的综合能力要求较高。
预测 2025年可能从“兴奋在神经细胞间的传递”“针对机体稳态异常病例的分析”“特异性免疫过程”“传染病的防治”“激素调节的具体实例”等方面选择素材命题,这些都可以借助生活、生产实践及科研成果等情境进行考查。在复习教学中要关注教材相关内容的拓展延伸,更要关注最新神经、糖尿病、免疫等方面的科研成果,明确与生物学相关的内容,从生活、生产实践人手,以实践强化知识的系统化、条理化和综合化,要从不同渠道搜集相应的资料、文献、数据等创设情境,进行相关的实验探究及分析推理等。
典例一:下丘脑参与调节的实例分析
(2024·山东·高考真题)由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的胆汁属于消化液,其分泌与释放的调节方式如图所示。
(1)图中所示的调节过程中,迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节,说明肝细胞表面有 。肝细胞受到信号刺激后,发生动作电位,此时膜两侧电位表现为 。
(2)机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成。肝细胞合成功能发生障碍时,组织液的量 (填“增加”或“减少”)。临床上可用药物A竞争性结合醛固酮受体增加尿量,以达到治疗效果,从水盐调节角度分析,该治疗方法使组织液的量恢复正常的机制为 。
(3)为研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,据图设计以下实验,已知注射各试剂所用溶剂对实验检测指标无影响。
实验处理:一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射 (填序号)。①ACh抑制剂②CCK抗体③ACh抑制剂+CCK抗体
检测指标:检测两组小鼠的 。
实验结果及结论:若检测指标无差异,则下丘脑所在通路不受影响。
【答案】(1) ACh受体或乙酰胆碱受体 外负内正
(2) 增加 药物A竞争性结合醛固酮受体,抑制醛固酮的作用,减少肾小管和集合管对钠离子的重吸收,促进钠离子的排泄,从而增加尿量,使组织液的量恢复正常
(3) ② 检测两组小鼠的ACh释放量
【分析】【关键能力】
(1)信息获取与加工
题干关键信息
所学知识
信息加工
动作电位时膜两侧电位表现
兴奋的传导和传递的过程
动作电位的发生是由于钠离子的内流,发生动作电位膜两侧电位表现为外负内正
肝细胞合成功能发生障碍时,组织液的含量变化
内环境的理化性质
肝细胞合成功能发生障碍时,血浆蛋白减少,血浆渗透压降低,水分大量渗透到组织液,组织液的量增加,导致组织水肿
药物竞争性结合醛固酮受体的治疗机制
多种激素的作用
药物竞争性结合醛固酮受体,减少醛固酮的作用,从而减少肾小管对钠离子的重吸收,增加尿量,使组织液的量恢复正常
(2)逻辑推理与论证
【详解】(1)迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节,说明肝细胞表面有ACh受体或乙酰胆碱受体。发生动作电位膜两侧电位表现为外负内正。
(2)肝细胞合成功能发生障碍时,血浆蛋白减少,血浆渗透压降低,水分大量渗透到组织液,组织液的量增加,导致组织水肿。药物A竞争性结合醛固酮受体,减少醛固酮的作用,从而减少肾小管对钠离子的重吸收,增加尿量,使组织液的量恢复正常。
(3)研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,由图可知,小肠Ⅰ细胞所在通路相关的物质是CCK,即自变量是是否注射CCK抗体,因变量是ACh释放量(实验目的不是检测胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,因此检测指标不是胆汁释放量)。所以实验处理:一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射CCK抗体。检测指标:检测两组小鼠的ACh释放量。
一、下丘脑参与的血糖、体温、水盐平衡的调节机制
二、下丘脑的四个功能和三个中枢
(1)四个功能:感受(如渗透压感受器)、传导(将兴奋传至大脑皮层、各内分泌腺等)、分泌(如抗利尿激素、各种促激素释放激素等)和调节。
(2)三个中枢:体温调节中枢、血糖调节中枢和水盐平衡调节中枢。
(2025·四川成都·二模)经典理论认为,急性应激状态下,机体通过“交感神经一肾上腺髓质轴”和“下丘脑一垂体一肾上腺皮质轴”调控血糖升高。但这两条途径需数十分钟才能升高血糖,不符合紧急情况下对能量的需求。2024年10月,中国科学家首次揭示,机体通过“下丘脑一交感神经一肝轴”快速调控血糖水平升高(图1)。请回答下列问题:
(1)人体内有多种激素参与调节血糖浓度升高,除图1中的激素外,还有 (至少填出2种)等激素。它们可通过促进 升高血糖浓度。
(2)用电刺激小鼠足底可引起急性应激反应,造成即时血糖升高(应激后立即升高)和延迟血糖升高(应激后半小时后升高)。因此研究团队质疑经典理论,提出假说:应激状态下,机体即时血糖的升高与肾上腺无关。为了验证该假说,请完善下表中的实验方案。
实验处理
对照组
①
实验组
②
预期结果
两组小鼠的即时血糖水平都立即升高
实验结论
应激状态下,机体即时血糖的升高与肾上腺无关
(3)为了探寻即时血糖升高的调节路径,研究团队利用示踪等技术,发现了图1途径③的下丘脑室旁核(PVN)—下丘脑腹内侧核(VMH)—中间外侧柱(IML)—肝脏的调节通路。科学家在深入研究途径③信号传导机理时,发现下丘脑PVN神经元通过调节γ-氨基丁酸受体在细胞膜上的分布,影响了VMH神经元的兴奋性(图2)。若对小鼠使用CRHR2受体拮抗剂,在急性应激状态下 (填“能”或“不能”)引起即时血糖升高,判断的依据是 。
(4)国家强调“只有重视基础研究,才能永远保持自主创新能力”。你认为,我国科学家首次发现的快速调控血糖水平升高的路径,具有的应用前景或价值是 (写出1条,合理即可)。
【答案】(1) 胰高血糖素、甲状腺激素 肝糖原分解成葡萄糖或非糖物质转变成糖
(2) 进行手术但不切除肾上腺,刺激足底后立即测定血糖水平 手术切除肾上腺,刺激足底后立即测定血糖水平
(3) 不能 CRHR2受体拮抗剂会阻碍CRH与CRHR2受体结合,从而减弱对含γ-氨基丁酸受体的囊泡与突触后膜融合的抑制作用,增加了突触后膜上γ-氨基丁酸受体的数量,导致下丘脑VMH神经元受到抑制
(4)应急治疗严重低血糖患者;为垂体或肾上腺功能低下的低血糖患者提供新的治疗路径(其他答案合理即可)
【分析】具有升血糖作用的激素有:胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素、甲状腺激素等。
【详解】(1)人体内有多种激素参与调节血糖浓度,除胰高血糖素外,糖皮质激素、肾上腺素、甲状腺激素等有提高血糖浓度的作用,它们的作用机制不完全相同,但总体可通过促进肝糖原的分解或非糖物质的转变来提高血糖浓度。
(2)为了“验证应激状态下,机体即时血糖的升高与肾上腺无关”的假说,需设置对照实验,自变量为肾上腺的有无,所以对照组进行手术但不切除肾上腺,实验组手术切除肾上腺,两组均施加足底刺激,并即时测定血糖水平以反映应激状态下,血糖的即时升高是否与肾上腺有关。
(3)依据图2可知,应激状态下,途径③导致血糖即时升高的信号传导机理中,包含着下丘脑PVN神经元分泌CRH与下丘脑VMH神经元上CRHR2受体结合,从而抑制含γ-氨基丁酸受体的囊泡与突触后膜的融合,减少突触后膜上γ-氨基丁酸受体(抑制性神经递质受体)的数量,减弱下丘脑VMH神经元的抑制。若对小鼠使用CRHR2受体拮抗剂,将阻碍CRH与CRHR2受体结合,从而减弱对含γ-氨基丁酸受体的囊泡与突触后膜融合的抑制作用,增加突触后膜上γ-氨基丁酸受体的数量,导致下丘脑VMH神经元受到抑制,最终将不能引起即时血糖的升高。
(4)该机制的发现,将有助于采用应激刺激,促进严重低血糖患者即时血糖的升高;或为图1中途径①②存在障碍造成低血糖的患者提供新的治疗路径。
典例二:动物生理实验题的分析与设计
(2021·山东·高考真题)过度紧张、焦虑等刺激不仅会导致毛囊细胞数量减少引起脱发,也会导致黑色素细胞减少引起头发变白。利用黑色小鼠进行研究得出的相关调节机制如图所示。
(1)下丘脑通过垂体调节肾上腺分泌 G 的体液调节方式为 。
(2)研究发现,NE 主要通过过程②影响 MeSc,过程①作用很小。两过程中,NE作用于 MeSc 效果不同的原因可能是 、 、 。(答出 3 种原因即可)
(3)已知长期束缚会引起小鼠过度紧张、焦虑。请设计实验验证上述调节机制中长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响。
实验思路: 。
实验现象: 。
【答案】(1)分级调节
(2) 两过程NE的作用方式不同(或NE分别作为激素和神经递质起作用) 两过程NE的浓度不同 两过程NE运输到MeSC的时间不同
(3) 取生理状况相同的黑色小鼠若干只,随机平均分为A、B、C、D四组,A组不作处理,B组切除肾上腺,C组束缚,D组切除肾上腺并束缚,其他条件相同且适宜,饲养一段时间后,观察并记录小鼠体毛数量(生长情况)和颜色的变化。 A组小鼠的体毛无变化,B组小鼠的体毛增多,不变白,C组小鼠脱毛且变白,D组小鼠毛发增多(生长旺盛),变白
【分析】题图分析,过度紧张焦虑刺激下丘脑分泌相应激素作用于垂体,垂体分泌相应激素作用于肾上腺皮质,使其分泌糖皮质激素抑制成纤维细胞,通过一系列途经最终分化出的毛囊细胞减少。与此同时,过度紧张焦虑会刺激脑和脊髓通过传出神经作用于肾上腺髓质分泌NE或传出神经分泌NE作用于MeSc,使其异常增殖分化,最终黑色素细胞减少,据此答题。
【详解】(1)由图可知,下丘脑分泌相应激素通过体液运输作用于垂体,使垂体分泌相应激素,在通过体液运输作用于肾上腺皮质,使其分泌糖皮质激素,这过程体现了激素分泌的分级调节。
(2)过程②为传出神经直接分泌NE作用于MeSC细胞,过程①是传出神经先作用于肾上腺髓质使其分泌NE再作用于MeSC细胞,这两种方式中过程②的作用效果大于过程①,这可能原因有两过程NE的作用方式不同,过程②中NE作为神经递质起作用,而过程①NE作为激素起作用,也可能是两过程NE的浓度不同或两过程NE运输到MeSC的时间不同,过程②中NE作用时间快,过程①中NE作用时间慢。
(3)观察黑色小鼠的体毛即观察是否变白以及是否脱发,由图可知,过度紧张和焦虑会导致黑色素细胞减少,引起头发变白和导致毛囊细胞数量减少,引起脱发。为了验证长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响,可取生理状况相同的黑色小鼠若干只,随机平均分为A、B、C、D四组,A组不作处理,B组切除肾上腺,C组束缚,D组切除肾上腺并束缚,其他条件相同且适宜,饲养一段时间后,观察并记录小鼠体毛数量(生长情况)和颜色的变化。预期观察到的实验现象:A组小鼠的体毛无变化,B组小鼠的体毛增多,不变白,C组小鼠脱毛且变白,D组小鼠毛发增多(生长旺盛),变白。由此可见,长期束缚会引起小鼠过度紧张、焦虑导致脱发和白化现象,切除肾上腺有助于抑制脱毛的现象,但对白化减少影响不大。
【点睛】本题结合表格主要考查动物生命活动的调节实验,意在强化学生对动物激素的相关知识的理解与应用。
一、实验题型答题模板:
(1)取生理状态相同的……随机均分为几组,编号(注意是否需要先制作模式动物)
(2)实验组如何控制自变量,对照组如何处理(等量原则);
(3)其他条件相同且适宜 培养(或饲养)一段时间,如何检测因变量(一定写具体的可观测的指标)。
二、神经调节实验设计基本方法归纳
(1)判断传入神经和传出神经
设计关键:切断实验法确认传入神经与传出神经。
实验分析:若切断某一神经,刺激该神经的外周段(远离中枢的位置),肌肉不收缩,而刺激向中段(靠近中枢的位置),肌肉收缩,则切断的为传入神经;反之则为传出神经。
(2)“药物阻断”兴奋传导(传递)的实验
设计关键:探究某药物(如麻醉药)是阻断兴奋在神经纤维上传导还是阻断在突触处传递,可分别将药物置于神经纤维上或置于突触处,依据其能否产生“阻断”效果作出合理推断。
三、与内分泌腺和激素有关的实验设计归纳
(1)常用实验方法:切除法、饲喂法、注射法
(2)一般思路
(3)方法示例
①验证甲状腺激素的生理功能
②验证胰岛素的生理功能
四、免疫功能的实验探究
(1)免疫系统的组成与功能探究
①方法
②结论:来自骨髓的淋巴细胞参与体液免疫,来自胸腺的淋巴细胞参与细胞免疫。
(2)探究血清抗体有治疗作用的思路
(2025·湖南长沙·模拟预测)沉迷手机已成为社会通病,据统计,平均每个成年人每日使用手机时长不少于5小时,夜间躺着玩手机,走路玩手机的情况愈发严重。长时间玩手机,看电脑容易导致眼疲劳,眼酸眼胀,严重的情况可能导致青光眼。青光眼致盲是视神经受损的结果,而视神经损伤又与眼内压升高密切相关。如图为视觉形成过程示意图。回答下列问题:
(1)感光细胞受到光线刺激,由轴突末梢分泌 至双极细胞,使双极细胞膜内外发生的电位变化是 ,从而产生兴奋,最终在 产生视觉,这 一过程 (填:A.属于条件反射 B.属于非条件反射C.既不属于条件反射也不是非条件反射)。
(2)为验证兴奋在神经纤维上是双向传导,在突触处是单向传递,应刺激 点,观察到的现象是 ,再刺激d点,观察到电表1不偏转,电表2偏转,即可证明。
(3)青光眼眼压高可通过药物、手术和一般治疗来降眼压。临床上多采用降低眼压的手段来治疗青光眼。但眼压恢复正常后,视网膜神经节细胞受损数目增加导致损伤加剧,最终视力锐减。研究发现,在正常情况下,细胞毒性T细胞不能进入视网膜。将正常小鼠进行升高眼压处理后,在小鼠的视网膜中找到了细胞毒性T细胞。细胞毒性T细胞活化的条件有 。研究人员想进一步验证神经节细胞损伤是眼压恢复正常后,细胞毒性T细胞继续起作用,使神经节细胞损伤加剧导致的。
实验材料:患青光眼小鼠若干,细胞毒性T细胞活化抑制剂,蒸馏水,生理盐水等。
请帮科研人员写出科学的实验设计思路: 。预期实验结果: 。
【答案】(1) 神经递质 由外正内负转化为外负内正 大脑皮层 C
(2) c 电表1、2均发生两次方向相反的偏转
(3) 病原体入侵,被吞噬细胞摄取、处理后呈递给辅助性T细胞,辅助性T细胞分泌细胞因子,细胞毒性T细胞接受刺激后活化 将患青光眼小鼠随机均分为两组,一组注射细胞毒性T细胞活化抑制剂,另一组注射等量生理盐水,一段时间后检测两组小鼠视网膜神经节细胞受损数目 注射细胞毒性T细胞活化抑制剂的小鼠视网膜神经节细胞受损数目少于注射生理盐水的小鼠
【分析】神经调节的基本方式是反射,反射的结构基础是反射弧。所有的感觉中枢位于大脑皮层。兴奋在反射弧中的传递是单向的,这是由突触的结构决定的。
【详解】(1)感光细胞受到光线刺激,由轴突末梢分泌神经递质至双极细胞,导致双极细胞兴奋,由静息电位外正内负转化为外负内正,最终在大脑皮层产生视觉,由于该过程未经过完整的反射弧,不属于反射,所以既不属于条件反射也不是非条件反射,故选C。
(2)根据图中反射弧,为验证兴奋在神经纤维上是双向传导,在突触处是单向传递,应刺激c点,可观察到电表1、2均发生两次方向相反的偏转,说明兴奋在神经纤维上是双向传导,再刺激d点,观察到电表1不偏转,电表2偏转,说明兴奋在突触处是单向传递。
(3)细胞毒性T细胞的活化需要病原体入侵,被吞噬细胞摄取、处理后呈递给辅助性T细胞,辅助性T细胞分泌细胞因子,细胞毒性T细胞接受刺激后活化。
该实验目的是验证神经节细胞损伤是T细胞进入视网膜,眼压恢复正常后T细胞继续发挥作用,使神经节细胞损伤加剧造成的。所以实验的自变量为淋巴细胞种类不同,因变量为小鼠神经节细胞损伤的数量。实验思路为:将患青光眼小鼠随机均分为两组,一组注射细胞毒性T细胞活化抑制剂,另一组注射等量生理盐水,一段时间后检测两组小鼠视网膜神经节细胞受损数目。实验预期结果:注射细胞毒性T细胞活化抑制剂的小鼠视网膜神经节细胞受损数目少于注射生理盐水的小鼠。
典例三:神经-体液-免疫调节网络
(2022·山东·高考真题)迷走神经是与脑干相连的脑神经,对胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动起促进作用,还可通过一系列过程产生抗炎效应,如图所示。
分组
处理
TNF-α浓度
甲
腹腔注射生理盐水
+
乙
腹腔注射LPS
++++
丙
腹腔注射LPS+A处理
++
注:“+”越多表示浓度越高
(1)迷走神经中促进胃肠蠕动的神经属于 (填“交感神经”或“副交感神经”)。交感神经和副交感神经对同一器官的作用通常是相反的,其意义是 。
(2)消化液中的盐酸在促进消化方面的作用有 、 、 。(答出3种作用即可)
(3)研究人员对图中抗炎过程进行了相关实验,实验分组及结果见表。通过腹腔注射脂多糖(LPS)可使大鼠出现炎症,检测TNF-α浓度可评估炎症程度。据图分析,若丙组的A处理仅在肠巨噬细胞内起作用,推测A处理的3种可能的作用机制: ; ; 。
【答案】(1) 副交感神经 可以使机体对外界刺激作出更精确的反应,使机体更好地适应环境的变化。
(2) 为胃蛋白酶提供适宜pH
使食物中的蛋白质变性 使促胰液素分泌增加(或其他合理答案,以上三个空的答案顺序可颠倒)
(3) 抑制TNF-α合成 抑制TNF-α释放 增加N受体数量(或其他合理答案,以上三个空的答案顺序可颠倒)
【分析】外周神经系统包括脑神经和脊神经,它们都含有传入神经(感觉神经)和传出神经(运动神经)。传出神经又可分为支配躯体运动的神经(躯体运动神经)和支配内脏器官的神经(内脏运动神经),其中内脏运动神经的活动不受意识支配,称为 自主神经系统。
【详解】(1)当人处于安静状态时,副交感神经活动占据优势,此时,心跳减慢,但胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强,有利于食物的消化和营养物质的吸收;自主神经系统自主神经系统由交感神经和 副交感神经两部分组成。它们的作用通常是相反的,可以使机体对外界刺激作出更精确的反应,使机体更好地适应环境的变化。
(2)盐酸在促进消化方面可以有以下作用:使蛋白质变性,有利于蛋白酶与之结合;提供胃蛋白酶发挥催化作用的适宜pH;刺激小肠黏膜产生促胰液素,促进胰液分泌,进而促进消化。
(3)结合图示可知,丙组的TNF-α浓度低,炎症程度低于乙组,TNF-α作为一种细胞因子,化学成分是一种蛋白质,仅考虑A在肠巨噬细胞内起作用,可能的原因是抑制TNF-α合成;抑制TNF-α释放;增加N受体数量。
神经体液免疫调节的相互作用
1.神经系统对体液调节的调节:神经系统通过调节内分泌腺的活动来影响体液调节。例如,当人体受到寒冷刺激时,神经系统会促使甲状腺分泌甲状腺激素,以提高机体的代谢率,产生热量以抵御寒冷。
2.体液调节对神经系统的调节:内分泌腺分泌的激素也可以影响神经系统的功能。例如,甲状腺激素可以提高神经系统的兴奋性,而性激素则对神经系统的发育和功能有重要影响。
3.神经体液调节对免疫系统的调节:神经系统和体液调节可以通过调节免疫细胞的功能和数量来影响免疫应答。例如,应激状态下,神经系统可以通过释放神经递质来调节免疫细胞的功能,而某些激素(如糖皮质激素)则可以抑制免疫应答,减轻炎症反应。
4.免疫系统对神经体液调节的反馈:免疫系统也可以通过释放细胞因子等信号分子来调节神经系统和内分泌系统的功能。例如,细胞因子可以影响神经元的兴奋性,从而调节神经系统的活动;同时,细胞因子也可以影响内分泌腺的活动,调节激素的分泌。
(2025·四川成都·二模)肠易激综合征(IBS)是临床最常见的胃肠病之一,患者会出现腹痛、腹胀和排便频率改变等症状,发病机理较为复杂,遗传、饮食、肠道感染、精神心理因素等均可能诱发IBS。人体在应激状态下容易引发IBS,其机制如下图所示(+表示促进、—表示抑制,CRH表示促肾上腺皮质激素释放激素,ACTH表示促肾上腺皮质激素,CORT表示皮质酮)。回答下列问题:
(1)据图可知,应激源导致CRH分泌增加是 (填“神经”“体液”或“神经—体液”)调节的结果;下丘脑分泌CRH最终引起肾上腺皮质分泌CORT的过程中,具有明显的 调节机制。
(2)据图分析,副交感神经兴奋可导致多种促炎细胞因子的释放量 (填“增加”或“减少”),促炎细胞因子和CORT在诱导IBS发病方面表现出 作用。
(3)副交感神经分泌的乙酰胆碱和肾上腺皮质分泌的CORT都可以作为信号分子与相应靶细胞上的 结合,引起靶细胞发生相应的生理变化。与CORT调节生命活动的方式相比,副交感神经产生乙酰胆碱调节生命活动的方式具有的特点是 (答出3点)。
(4)有少部分同学每到大型考试就会出现腹痛、排便次数增加等症状,结合上图分析,原因可能是 。
【答案】(1) 神经 分级
(2) 减少 协同
(3) 特异性受体 作用范围准确、比较局限;作用时间短暂;反应迅速;作用途径为反射弧
(4)大型考试时,机体处于应激状态,通过下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴分泌的CORT增多,同时抑制副交感神经,使多种促炎细胞因子增多,从而引发相应症状
【分析】1、分级调节是一种分层控制的方式,比如下丘脑能够控制垂体,再由垂体控制相关腺体。反馈调节是一种系统自我调节的方式,指的是系统本身工作的效果,反过来又作为信息调节该系统的工作。反馈调节是生命系统中非常普遍的调节机制,有正反馈和负反馈调节两种方式。2、下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素促进垂体分泌促甲状腺激素,促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,进而促进代谢增加产热,这属于分级调节。当甲状腺激素含量过多时,会反过来抑制下丘脑和垂体的分泌活动,这叫做负反馈调节。
【详解】(1)据图可知,应激源刺激导致下丘脑释放CRH,经过了完整的反射弧,属于神经调节;人体内CORT的分泌过程中存在分级调节系统,该系统被称为下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴,既有神经调节又有体液调节,属于神经—体液;这种分级调节机制能够放大激素的调节效应,形成多级反馈调节,有利于精细调控,从而维持机体的稳态。
(2)副交感神经兴奋可抑制乙酰胆碱的释放,抑制巨噬细胞释放促炎细胞因子, 导致多种促炎细胞因子的释放量减少;巨噬细胞释放的促炎细胞因子增多,引发肠道炎症,CORT也能引发肠道炎症,两者为协同作用。
(3) 副交感神经分泌的乙酰胆碱(神经递质)和肾上腺皮质分泌的CORT(激素)都可以作为信号分子与靶细胞的特异性受体结合;CORT属于激素,参与体液调节,乙酰胆碱属于神经递质,参与神经调节,与体液调节相比,神经调节作用范围局限、准确,作用时间短暂,反应迅速。
(4)大型考试时,机体处于应激状态,通过下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴分泌的CORT增多,以及多种促炎细胞因子增多,引起肠道运动紊乱,从而出现腹痛、排便次数增加等症状。
1.(2023·山东·高考真题)研究显示,糖尿病患者由于大脑海马神经元中蛋白Tau过度磷酸化,导致记忆力减退。细胞自噬能促进过度磷酸化的蛋白Tau降解,该过程受蛋白激酶cPKCγ的调控。为探究相关机理,以小鼠等为材料进行了以下实验。
实验I:探究高糖环境和蛋白激酶cPKCγ对离体小鼠海马神经元自噬的影响。配制含有5mmol/L葡萄糖的培养液模拟正常小鼠的体液环境。将各组细胞分别置于等量培养液中,A组培养液不处理,B组培养液中加入75mmol/L的X试剂1mL,C组培养液中加入75mmol/L葡萄糖溶液1mL。实验结果见图甲。
实验Ⅱ:通过水迷宫实验检测小鼠的记忆能力,连续5天测量4组小鼠的逃避潜伏期,结果见图乙。逃避潜伏期与记忆能力呈负相关,实验中的糖尿病记忆力减退模型小鼠(TD小鼠)通过注射药物STZ制备。
(1)人体中血糖的来源有 (答出2个方面的来源即可)。已知STZ是通过破坏某种细胞引起了小鼠血糖升高,据此推测,这种细胞是 。
(2)实验I的C组中,在含5mmol/L葡萄糖的培养液中加入75mmol/L葡萄糖溶液后,细胞吸水、体积变大,说明加入该浓度葡萄糖溶液后培养液的渗透压 (填“升高”或“降低”),B组实验结果可说明渗透压的变化对C组结果 (填“有”或“没有”)干扰。图甲中A组和C组的实验结果说明蛋白激酶cPKCγ对海马神经元自噬水平的影响是
(3)图乙中a、b两条曲线所对应的实验动物分别是 (填标号)。
①正常小鼠 ②敲除cPKCγ基因的小鼠 ③TD小鼠 ④敲除cPKCγ基因的TD小鼠
(4)对TD小鼠进行干预后,小鼠的记忆能力得到显著提高。基于本研究,写出2种可能的干预思路: 。
【答案】(1)食物中糖类的消化吸收、肝糖原分解、脂肪等非糖物质转化 胰岛B细胞
(2) 降低 没有 在葡萄糖浓度正常时,蛋白激酶cPKCγ对自噬水平无明显影响;在高浓度葡萄糖条件下,蛋白激酶cPKCγ能提高细胞自噬水平
(3)④③
(4)①抑制Tau磷酸化
②提高蛋白激酶cPKCγ的活性;降低血糖(注射胰岛素);提高自噬水平
【分析】由图乙可知,a曲线变化平缓,应对应正常小鼠,b曲线变化相对快些,应对应TD小鼠,但cPKCγ基因正常,所以缓于cd两曲线。
【详解】(1)人体中血糖可通过食物中糖类的消化吸收、肝糖原分解、脂肪等非糖物质转化提供。某种细胞破坏而导致血糖升高,说明胰岛素分泌不足,推测这种细胞为胰岛B细胞。
(2)在含5mmol/L葡萄糖的培养液中加入75mmol/L葡萄糖溶液后,细胞吸水、体积变大,说明加入该浓度葡萄糖溶液后培养液的渗透压降低。B组较A组而言,自噬水平相对值不变,说明渗透压的变化对C组结果没有干扰。由题意可知,细胞自噬能促进过度磷酸化的蛋白Tau降解,该过程受蛋白激酶cPKCγ的调控,三组的实验结果说明在葡萄糖浓度正常时,蛋白激酶cPKCγ对自噬水平无明显影响;在高浓度葡萄糖条件下,蛋白激酶cPKCγ能提高细胞自噬水平。
(3)逃避潜伏期与记忆能力呈负相关,图乙中a、b两条曲线逃避潜伏期较长,说明记忆力较差。蛋白Tau过度磷酸化,导致记忆力减退,细胞自噬能促进过度磷酸化的蛋白Tau降解。由(2)可知,蛋白激酶cPKCγ促进海马神经元自噬,所以敲除cPKCγ基因后,细胞自噬过程受阻,记忆力减退。图中a曲线逃避潜伏期最长,说明记忆力最差,对应敲除cPKCγ基因的TD小鼠,b曲线对应TD小鼠,其cPKCγ基因正常,逃避潜伏期低于敲除cPKCγ基因的TD小鼠。d对应正常小鼠,C组对应敲除cPKCγ基因的小鼠。
(4)由题意可知,由于糖尿病导致小鼠记忆力减退,所以可通过注射胰岛素降低血糖使小鼠记忆力得到提高,也可通过抑制Tau磷酸化、提高蛋白激酶cPKr的活性、或使cPKCγ基因过量表达,提高自噬水平达到提升记忆力的作用。
2.(2020·山东·高考真题)科研人员在转入光敏蛋白基因的小鼠下丘脑中埋置光纤,通过特定的光刺激下丘脑CRH神经元,在脾神经纤维上记录到相应的电信号,从而发现下丘脑CRH神经元与脾脏之间存在神经联系,即脑-脾神经通路。该脑-脾神经通路可调节体液免疫,调节过程如图1所示,图2为该小鼠CRH神经元细胞膜相关结构示意图。
(1)图1中,兴奋由下丘脑CRH神经元传递到脾神经元的过程中,兴奋在相邻神经元间传递需要通过的结构是 ,去甲肾上腺素能作用于T细胞的原因是T细胞膜上有 。
(2)在体液免疫中,T细胞可分泌 作用于B细胞。B细胞可增殖分化为 。
(3)据图2写出光刺激使CRH神经元产生兴奋的过程: 。
(4)已知切断脾神经可以破坏脑-脾神经通路,请利用以下实验材料及用具,设计实验验证破坏脑-脾神经通路可降低小鼠的体液免疫能力。简要写出实验设计思路并预期实验结果。
实验材料及用具:生理状态相同的小鼠若干只,N抗原,注射器,抗体定量检测仪器等。
实验设计思路: 。
预期实验结果: 。
【答案】 突触 去甲肾上腺素受体 淋巴因子(或:细胞因子) 浆细胞和记忆细胞(或:效应B淋巴细胞和记忆B淋巴细胞) 光刺激光敏蛋白导致钠离子通道开放,钠离子内流产生兴奋 取生理状态相同的小鼠若干只,随机均分为两组,将其中一组小鼠的脾神经切断作为实验组,另一组作为对照组;分别给两组小鼠注射相同剂量的N抗原;一段时间后,检测两组小鼠抗N抗体的产生量 实验组小鼠的抗N抗体产生量低于对照组的产生量
【分析】1、神经元间兴奋的传递:兴奋在神经元之间的传递通过突触完成,突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜,突触后膜上有神经递质的特异性受体,当兴奋传至轴突末端时,轴突末端的突触小体释放神经递质,作用于突触后膜上的受体,使突触后膜所在神经元兴奋或抑制。
2、动作电位:当某一部位受刺激时,神经纤维膜对钠离子的通透性增加,即钠离子通道开放,Na+内流,使得刺激点处膜两侧的电位表现为内正外负,产生动作电位。
3、体液免疫过程为:(1)除少数抗原可以直接刺激B细胞外,大多数抗原被吞噬细胞摄取和处理,并暴露出其抗原决定簇;吞噬细胞将抗原呈递给T细胞,再由T细胞呈递给B细胞;(2)B细胞接受抗原刺激后,开始进行一系列的增殖、分化,形成记忆细胞和浆细胞;(3)浆细胞分泌抗体与相应的抗原特异性结合,发挥免疫效应。
【详解】(1)由以上分析可知,兴奋在相邻神经元之间是通过突触进行传递的。由图1可知,T细胞是去甲肾上腺素作用的靶细胞,激素之所以能作用于靶细胞,是因为靶细胞上有特异性受体,因此去甲肾上腺素能作用于T细胞,是因为T细胞膜上有去甲肾上腺素受体。
(2) 在体液免疫过程中,吞噬细胞处理抗原后呈递给T细胞,T细胞分泌淋巴因子作用于B细胞,B细胞经过增殖、分化,形成记忆细胞和浆细胞。
(3)生物膜的功能与蛋白质有关,分析图2,光敏蛋白受到光刺激后导致钠离子通道开放,钠离子内流,从而使CRH神经元产生兴奋。
(4) 实验目的是验证破坏脑—脾神经通路可降低小鼠的体液免疫能力,因此实验中的自变量为脑—脾神经通路是否被破坏。设计实验时要围绕单一自变量,保证无关变量相同且适宜,最终体液免疫能力的高低可通过产生抗体的量来进行检测。
实验设计思路为:取生理状态相同的小鼠若干只,随机均分为两组,将其中一组小鼠的脾神经切断作为实验组,另一组小鼠不作任何处理作为对照组;分别给两组小鼠注射相同剂量的N抗原;一段时间后,检测两组小鼠抗N抗体的产生量。
本题为验证性实验,预期实验结果应该符合题目要求,即破坏脑—脾神经通路可以降低小鼠的体液免疫能力,因此实验组小鼠的抗N抗体产生量低于对照组的产生量。
【点睛】本题主要考查了兴奋在神经元之间的传递、动作电位的形成原因、体液免疫过程等知识,需要考生识记相关内容,其中第(4)题,要根据实验题目找出自变量,按照单一自变量、无关变量相同且适宜的原则,根据所给材料进行实验设计。
3.(2024·海南·高考真题)下丘脑特定神经元上的胰岛素受体与胰岛素结合后,导致该神经元的某激酶、钾离子通道相继被激活,最终通过迷走神经作用于肝脏,使肝脏中葡萄糖的生成减少,降低血糖水平。上述过程如图。回答下列问题:
(1)人的神经系统包括中枢神经系统和外周神经系统。图中的迷走神经是脑神经,属于 神经系统。
(2)图中支配肝脏的迷走神经属于副交感神经。当血糖水平降低时,下丘脑某区域兴奋,通过交感神经促进胰岛A细胞分泌 ,升高血糖水平。这说明副交感神经和交感神经对血糖调节的作用效果是 。
(3)从血糖来源方面分析,肝脏中葡萄糖生成减少的途径分别是 和 。
(4)某糖尿病模型小鼠补充足量胰岛素后,仍持续存在高血糖。据图分析,小鼠持续存在高血糖的可能原因中,除了胰岛素受体功能障碍外,还有 (答出2点即可)。
(5)据图分析,若一只正常小鼠下丘脑特定神经元的胰岛素受体出现功能障碍,则短期内该小鼠血液中胰岛素含量会 ,原因是 。
【答案】(1)外周
(2) 胰高血糖素 相反
(3) 肝糖原分解减少 脂肪等非糖物质转化减少
(4)迷走神经受损、钾离子通道异常等
(5) 升高
胰岛素受体功能受损后,肝脏中的葡萄糖持续生成,导致血糖水平升高,血糖升高会刺激胰岛 B 细胞分泌更多胰岛素
【分析】自主神经系统:(1)概念:支配内脏、血管和腺体的传出神经,它们的活动不受意识支配,称为自主神经系统。(2)功能:当人体处于兴奋状态时,交感神经活动占据优势,心跳加快,支气管扩张,但胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动减弱;当人处于安静状态时,副交感神经活动占据优势,此时,心跳减慢,但胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强,有利于食物的消化和营养物质的吸收。
【详解】(1)神经系统包括中枢神经系统和外周神经系统,中枢神经系统由脑和脊髓组成,脑分为大脑、小脑和脑干;外周神经系统包括脊神经、脑神经,图中的迷走神经是脑神经,属于外周神经系统。
(2)胰岛A细胞分泌胰高血糖素能够升高血糖。迷走神经作用于肝脏,使肝脏中葡萄糖的生成减少,降低血糖水平,支配肝脏的迷走神经属于副交感神经,能够降低血糖水平,交感神经促进胰岛A细胞分泌胰高血糖素,升高血糖水平,由此可知,副交感神经和交感神经对血糖调节的作用效果是相反的。
(3)人体血液中的血糖来源于食物中的糖类消化吸收、肝糖原分解、脂肪等非糖物质转化,从血糖来源方面分析,肝脏中葡萄糖生成减少的途径分别是肝糖原分解减少,脂肪等非糖物质转化减少。
(4)由图可知,下丘脑特定神经元上的胰岛素受体与胰岛素结合后,导致该神经元的某激酶、钾离子通道相继被激活,最终通过迷走神经作用于肝脏,使肝脏中葡萄糖的生成减少,降低血糖水平,某糖尿病模型小鼠补充足量胰岛素后,仍持续存在高血糖,其可能的原因是迷走神经受损、钾离子通道异常,导致迷走神经不能作用于肝脏。
(5)若一只正常小鼠下丘脑特定神经元的胰岛素受体出现功能障碍,由于下丘脑特定神经元无法接收胰岛素的信号,不能通过迷走神经作用于肝脏使肝脏中葡萄糖的生成减少,血糖水平升高,血糖升高会刺激胰岛 B 细胞分泌更多胰岛素,所以短期内该小鼠血液中胰岛素含量会升高。
4.(2024·浙江·高考真题)人体受到低血糖和危险等刺激时,神经系统和内分泌系统作出相应反应,以维持人体自身稳态和适应环境。其中肾上腺发挥了重要作用,调节机制如图。
回答下列问题:
(1)遭遇危险时,交感神经促进肾上腺髓质分泌儿茶酚胺类激素,引起心跳加快、血压升高、肌肉血流量 等生理效应,有助于机体做出快速反应。从反射弧的组成分析,交感神经属于 。交感神经纤维末梢与 形成突触,支配肾上腺髓质的分泌。
(2)危险引起的神经冲动还能传到 ,该部位的某些神经细胞分泌促肾上腺皮质激素释放激素,该激素作用于腺垂体,最终促进糖皮质激素水平上升,该过程体现了糖皮质激素的分泌具有 调节的特点。
(3)儿茶酚胺类激素和糖皮质激素均为小分子有机物。儿茶酚胺类激素具有较强的亲水性,不进入细胞,其受体位于 。糖皮质激素属于脂溶性物质,进入细胞后与受体结合,产生的复合物与DNA特定位点结合,从而影响相关基因的 。糖皮质激素具有促进非糖物质转化为葡萄糖、抑制组织细胞利用葡萄糖等作用,在血糖浓度调节方面与胰岛素具有 (填“协同”或“拮抗”)作用。
(4)去甲肾上腺素属于肾上腺髓质分泌的儿茶酚胺类激素,也是某些神经元分泌的神经递质。下列关于激素和神经递质的叙述,错误的是哪一项?_____
A.均可作为信号分子 B.靶细胞都具有相应受体
C.都需要随血流传送到靶细胞 D.分泌受机体内、外因素的影响
(5)长期较大剂量使用糖皮质激素,停药前应逐渐减量。下列分析合理的有哪几项?_____
A.长期较大剂量用药可引起肾上腺皮质萎缩
B.立即停药可致体内糖皮质激素不足
C.停药前可适量使用促肾上腺皮质激素
D.逐渐减量用药有利于肾上腺皮质功能恢复
【答案】(1) 增加 传出神经 肾上腺髓质
(2) 下丘脑 分级
(3) 细胞膜上 转录(表达) 拮抗
(4)C
(5)ABCD
【分析】【关键能力】
(1)信息获取与加工
题干关键信息
所学知识
信息加工
心跳加快、血压升高
交感神经占主导地位心跳加快、血压升高、肌肉血流量增加
说明交感神经占主导低温,肌肉血流量增加
某些神经细胞分泌促肾上腺皮质激素释放激素,该激素作用于腺垂体,最终促进糖皮质激素水平上升
激素调节存在分级调节和负反馈调节诶
下丘脑分泌促XX激素释放激素作用于垂体,垂体分泌促XX激素作用于相应的腺体,相应腺体分泌具体激素,可反作用抑制下丘脑和垂体分泌相关激素
儿茶酚胺类激素具有较强的亲水性,不进入细胞
激素必须与受体结合后才能发挥作用,有的激素受体在细胞膜上,有的受体在细胞内
儿茶酚胺类激素受体位于细胞内
(2)逻辑推理与论证:
【详解】(1)遭遇危险时,交感神经促进肾上腺髓质分泌儿茶酚胺类激素,引起心跳加快、呼吸加深、血压升高、肌肉血流量增加等生理效应,有助于机体做出快速反应。从反射弧的组成分析,交感神经属于传出神经。交感神经纤维末梢与肾上腺髓质形成突触,支配肾上腺髓质的分泌。
(2)促肾上腺皮质激素释放激素由下丘脑分泌,因此危险引起的神经冲动还能传到下丘脑,使其分泌促肾上腺皮质激素释放激素,该激素作用于腺垂体,使肾上腺皮质分泌糖皮质激素,最终促进糖皮质激素水平上升,该过程中存在下丘脑-垂体-靶腺体轴,体现了糖皮质激素的分泌具有分级调节的特点。
(3)儿茶酚胺类激素具有较强的亲水性,不进入细胞,故其受体位于细胞膜上。糖皮质激素属于脂溶性物质,进入细胞后与受体结合,产生的复合物与DNA特定位点结合,从而影响相关基因的表达。胰岛素具有降血糖的作用,糖皮质激素具有促进非糖物质转化为葡萄糖、抑制组织细胞利用葡萄糖等作用,因此在血糖浓度调节方面与胰岛素具有拮抗作用。
(4)A、激素和神经递质都可作为信号分子,A正确;
B、激素和神经递质都与相关受体结合,引起靶细胞相关的生理活动,B正确;
C、激素随血流传送到靶细胞,神经递质通过组织液到达靶细胞,C错误;
D、激素和神经递质的分泌都受机体内、外因素的影响,D正确。
故选C。
(5)A、长期较大剂量用药,体内糖皮质激素的浓度很高,可通过负反馈调节导致自身激素合成减少,如促肾上腺皮质激素减少,可引起肾上腺皮质萎缩,A正确;
B、由于长期较大剂量使用糖皮质激素,自身促肾上腺皮质激素释放激素和促肾上腺皮质激素减少,肾上腺皮质功能较弱,自身分泌糖皮质激素不足,立即停药会导致体内糖皮质激素不足,B正确;
C、由于体内促肾上腺皮质激素水平较低,停药前可适量使用促肾上腺皮质激素,C正确;
D、为了避免血中糖皮质激素水平的突然降低,逐渐减量用药以促使自身肾上腺皮质功能的恢复,D正确。
故选ABCD。
5.(2023·河北·高考真题)采食减少是动物被感染后的适应性行为,可促进脂肪分解,产生β-羟基丁酸(BHB)为机体供能。研究者用流感病毒(IAV)感染小鼠,之后统计其采食量并测定血中葡萄糖和BHB水平,结果见图1。测定BHB对体外培养的CD4+T细胞(一种辅助性T细胞)增殖及分泌干扰素-γ水平的影响,结果见图2。已知干扰素-γ具有促免疫作用。
回答下列问题:
(1)小鼠感染IAV后,胰岛 细胞分泌的 增多,从而促进 的分解及非糖物质的转化以维持血糖水平。
(2)IAV感染引发小鼠内环境改变,导致支配胃肠的 神经活动占据优势,胃肠蠕动及消化腺分泌减弱,此过程属于 反射。
(3)侵入机体的IAV经 摄取和加工处理,激活CD4+T细胞。活化的CD4+T细胞促进细胞毒性T细胞生成,增强机体 免疫。
(4)小鼠感染期采食量下降有利于提高其免疫力。据图分析,其机理为 。
【答案】(1) A 胰高血糖素 肝糖原
(2) 交感 非条件
(3) 抗原呈递细胞(或“APC”或“B细胞”或“树突状细胞”或“巨噬细胞”) 细胞(或“特异性”)
(4)采食量下降,机体产生BHB增多,促进CD4+T细胞增殖,干扰素-γ分泌量增加,机体免疫力提高
【分析】1、神经系统包括中枢神经系统和外周神经系统,中枢神经系统由脑和脊髓组成,脑分为大脑、小脑和脑干,外周神经系统包括脊神经、脑神经、自主神经,自主神经系统包括交感神经和副交感神经。交感神经和副交感神经是调节人体内脏功能的神经装置所以也叫内脏神经系统,因为其功能不完全受人类的意识支配,所以又叫自主神经系统,也可称为植物性神经系统。
2、人体的免疫系统包括免疫器官(免疫细胞发生、成熟或集中分布的场所)、免疫活性物质(由免疫细胞或其他细胞产生并发挥免疫作用的化学物质)和免疫细胞(主要包括淋巴细胞和吞噬细胞等)。
【详解】(1)采食量下降导致血糖浓度下降,胰岛A细胞分泌的胰高血糖素增多。胰高血糖素作用于肝,促进肝糖原分解成葡萄糖进入血液,并促进非糖物质转变为糖。
(2)内脏活动受自主神经支配,自主神经系统由交感神经和副交感神经两部分组成,它们的作用通常是相反的。由“胃肠蠕动及消化腺分泌减弱”可推出交感神经活动占优势。此反射生来就有,不需要后天习得,所以为非条件反射。
(3)辅助性T细胞不能直接识别完整抗原IAV。IAV经抗原呈递细胞(APC)摄取并加工处理为可识别的抗原肽,才可被辅助性T细胞识别。在此,抗原呈递细胞包括树突状细胞、B细胞和巨噬细胞。活化的CD4+T细胞促进细胞毒性T细胞生成,可增强机体的细胞免疫。细胞免疫也属于机体的特异性免疫。
(4)由图1可知,采食量下降可促进机体BHB的生成;由图2可知,BHB可促进CD4+T细胞增殖和CD4+T细胞分泌干扰素-γ,从而提高免疫力。
6.(2023·江苏·高考真题)糖尿病显著增加认知障碍发生的风险。研究团队发现在胰岛素抵抗(IR)状态下,脂肪组织释放的外泌囊泡(AT-EV)中有高含量的miR-9-3p(一种miRNA),使神经细胞结构功能改变,导致认知水平降低。图1示IR鼠脂肪组织与大脑信息交流机制。请回答下列问题:
(1)当神经冲动传导至①时,轴突末梢内的 移至突触前膜处释放神经递质,与突触后膜的受体结合,使 打开,突触后膜电位升高。若突触间隙K+浓度升高,则突触后膜静息电位绝对值 。
(2)脂肪组织参与体内血糖调节,在胰岛素调控作用下可以通过 降低血糖浓度,IR状态下由于脂肪细胞的胰岛素受体 ,降血糖作用被削弱。图1中由②释放的③经体液运输至脑部,miR-9-3p进入神经细胞,抑制细胞内 。
(3)为研究miR-9-3p对突触的影响,采集正常鼠和IR鼠的AT-EV置于缓冲液中,分别注入b、c组实验鼠,a组的处理是 。2周后检测实验鼠海马突触数量,结果如图2.分析图中数据并给出结论: 。
(4)为研究抑制miR-9-3p可否改善IR引起的认知障碍症状,运用腺病毒载体将miR-9-3p抑制剂导入实验鼠。导入该抑制剂后,需测定对照和实验组miR-9-3p含量,还需通过实验检测 。
【答案】(1) 突触小泡 钠离子通道 变小
(2) 葡萄糖转化为甘油三酯
数量减少,结构异常 相关基因表达
(3) 注入等量的缓冲液 图像分析:b组与a组相比,正常鼠AT-EV不影响突触数量;c组与b组相比,IR鼠的AT-EV会使突触数量减少。结论:IR鼠的miR-9-3P能使突触数量减少
(4)突触数量,认知水平
【分析】 静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;兴奋时,钠离子大量内流,因此形成内正外负的动作电位。
【详解】(1)当神经冲动传导至①时,轴突末梢内的突触小泡移至突触前膜处释放神经递质,与突触后膜的受体结合,引发钠离子通道开放,钠离子内流,突触后膜电位升高;神经细胞膜内的钾离子浓度高于细胞膜外,静息时钾离子外流,若突触间隙K+浓度升高,则细胞内外钾离子浓度差变小,钾离子外流减少,突触后膜静息电位绝对值变小。
(2)胰岛素是机体中唯一降低血糖的激素,该过程中脂肪组织参与体内血糖调节,在胰岛素调控作用下可以通过葡萄糖转化为甘油三酯降低血糖浓度;胰岛素属于激素,需要与相应受体结合后发挥作用,分析题意,胰岛素抵抗(IR)状态下,使神经细胞结构功能改变,导致认知水平降低,胰岛素受体的数量减少,结构异常,导致胰岛素无法与其结合而发挥作用,降血糖作用被削弱;翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,miR-9-3p是一种miRNA,能够与mRNA结合导致mRNA不能作为模板起翻译作用,从而抑制相关基因的表达。
(3)分析题意,本实验目的是研究miR-9-3p对突触的影响,则实验的自变量是小鼠类型及miR-9-3p的有无,实验设计应遵循对照与单一变量原则,据图可知,图中的a是对照组,b、c组是注射溶于缓冲液的AT-EV,则a对照组应是注射等量的缓冲液;据图可知:b组与a组相比,正常鼠AT-EV不影响突触数量;c组与b组相比,IR鼠的AT-EV会使突触数量减少。说明IR鼠的miR-9-3P能使突触数量减少
(4)结合(3)可知,IR状态下突触数量等均会改变,故为研究抑制miR-9-3p可否改善IR引起的认知障碍症状,需测定对照和实验组miR-9-3p含量,还需通过实验检测对照和实验组突触数量、认知水平。
7.(2022·河北·高考真题)皮肤上的痒觉、触觉、痛觉感受器均能将刺激引发的信号经背根神经节(DRG)的感觉神经元传入脊髓,整合、上传,产生相应感觉。组胺刺激使小鼠产生痒觉,引起抓挠行为。研究发现,小鼠DRG神经元中的PTEN蛋白参与痒觉信号传递。为探究PTEN蛋白的作用,研究者进行了相关实验。回答下列问题:
(1)机体在 产生痒觉的过程 (填“属于”或“不属于”)反射。兴奋在神经纤维上以 的形式双向传导。兴奋在神经元间单向传递的原因是 。
(2)抓挠引起皮肤上的触觉、痛觉感受器 ,有效 痒觉信号的上传,因此痒觉减弱。
(3)用组胺刺激正常小鼠和PTEN基因敲除小鼠的皮肤,结果如下图。据图推测PTEN蛋白的作用是 机体对外源致痒剂的敏感性。已知PTEN基因敲除后,小鼠DRG中的TRPV1蛋白表达显著增加。用组胺刺激PTEN基因和TRPV1基因双敲除的小鼠,据图中结果推测TRPV1蛋白对痒觉的影响是 。
【答案】(1) 大脑皮层 不属于 电信号(神经冲动) 神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜
(2) 兴奋 抑制
(3) 减弱 促进痒觉的产生
【分析】1、神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,故兴奋在神经元之间只能单向传递。
2、分析题意,本实验的目的是探究PTEN蛋白的作用,则实验的自变量是PTEN等基因的有无,因变量是小鼠的痒觉,可通过抓挠次数进行分析。
【详解】(1)所有感觉的形成部位均是大脑皮层,故机体在大脑皮层产生痒觉;反射的完成需要经过完整的反射弧,机体产生痒觉没有经过完整的反射弧,不属于反射;兴奋在神经纤维上以电信号(神经冲动)的形式双向传导;由于由于神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中,只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,故兴奋在神经元之间只能单向传递。
(2)抓挠行为会引起皮肤上的触觉、痛觉感受器兴奋,有效抑制痒觉信号的上传,因此痒觉减弱。
(3)分析题意,本实验的自变量是PTEN和TRPV1基因的有无,因变量是30分钟内抓挠次数,据图可知,与正常小鼠相比,PTEN基因敲除小鼠的抓挠次数明显增加,说明PTEN基因缺失会增加小鼠的抓挠次数,即增加小鼠对痒觉的敏感性,据此推测PTEN基因控制合成的PTEN蛋白是减弱机体对外源致痒剂的敏感性,进而抑制小鼠的痒觉;而PTEN基因和TRPV1基因双敲除的小鼠与正常小鼠差异不大,说明TRPV1基因缺失可减弱PTEN缺失基因的效果,即会抑制小鼠痒觉的产生,即TRPV1基因控制合成的TRPV1蛋白可促进痒觉的产生。
8.(2025·山东青岛·一模)禁食或高强度运动会导致血糖浓度降低,神经和免疫细胞“跨界合作”共同调节血糖以维持稳态的平衡。研究发现,当高强度运动导致血糖浓度降低时,神经系统调节先天样淋巴细胞(ILC2)发挥作用,通过增加ILC2的数量和改变ILC2的位置,进而影响胰腺中相应内分泌细胞的分泌作用,从而升高血糖。具体如下图所示。
(1)高强度运动时,血糖浓度降低,此时位于 的血糖调节中枢兴奋,通过 (填“交感”或“副交感”)神经支配,最终使胰腺中的胰岛A细胞分泌胰高血糖素,从而升高血糖。
(2)结合图中信息分析,参与血糖调节的信息分子有 ,图中ILC2能够升高血糖的作用机理是 。
(3)研究人员通过体外细胞培养技术来验证胰高血糖素的分泌是ILC2分泌的细胞因子起作用,而不是ILC2的直接作用。请利用以下实验材料设计实验思路并预期实验结果。
实验材料:胰岛A细胞、活化的ILC2、IL-13和IL-5、细胞因子阻断剂等
实验设计思路: 。预期实验结果: 。
【答案】(1) 下丘脑 交感
(2) NE、IL-13、IL-5、胰高血糖素 ILC2受到NE的作用后会增殖并迁移至胰腺,分泌-13、IL-5,促进胰高血糖素的分泌,从而升高血糖
(3) 取生理状态相同的胰岛A细胞随机分成四组并编号甲、乙、丙、丁;甲组不做处理、乙组加适量活化的ILC2、丙组加等量活化的ILC2和适量细胞因子阻断剂,丁组加适量的IL-13和IL-5;在相同且适宜的条件下培养,检测培养液中胰高血糖素的含量 胰高血糖素含量乙≈丁>甲≈丙
【分析】与血糖调节相关的激素主要是胰岛素和胰高血糖素,其中胰岛素的作用是机体内唯一降低血糖的激素,胰岛素能促进全身组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖,从而降低血糖浓度;胰高血糖素能促进糖原分解,并促进一些非糖物质转化为葡萄糖,从而使血糖水平升高。
【详解】(1)血糖调节中枢位于下丘脑,高强度运动时,血糖浓度降低,此时位于下丘脑的血糖调节中枢兴奋,通过交感神经经支配,最终使胰腺中的胰岛A细胞分泌胰高血糖素,从而升高血糖。
(2)由图可知,NE作用于ILC2后,ILC2会增殖并迁移至胰腺,分泌-13、IL-5,促进胰高血糖素的分泌,从而升高血糖,因此可知参与血糖调节的信息分子有NE、IL-13、IL-5、胰高血糖素。
(3)本实验目的是验证胰高血糖素的分泌是ILC2分泌的细胞因子起作用,而不是ILC2的直接作用,因此自变量是ILC2分泌细胞因子的有无,因变量为胰高血糖素的分泌量。根据实验对照原则和单一变量的原则,因此实验思路为取生理状态相同的胰岛A细胞随机分成四组并编号甲、乙、丙、丁;甲组不做处理、乙组加适量活化的ILC2、丙组加等量活化的ILC2和适量细胞因子阻断剂,丁组加适量的IL-13和IL-5;在相同且适宜的条件下培养,检测培养液中胰高血糖素的含量。乙组和丁组都有细胞因子,因此一道A细胞都可分泌胰高血糖素,甲组不做处理,胰岛A细胞不分泌,丙组虽有活化的ILC2,但存在细胞因子阻断剂,因此胰岛A细胞不分泌,故实验结果为胰高血糖素含量乙≈丁>甲≈丙。
9.(2025·宁夏内蒙古·一模)许多女性在怀孕时会发生妊娠期恶心和呕吐(NVP)。相关证据表明,NVP与一种作用于脑干的激素GDF15有关。回答下列问题:
(1)肠道受到刺激后引发人体呕吐的部分调节过程如下图所示。据图分析,迷走神经在此处按功能分类属于 神经,肠嗜铬细胞与迷走神经之间 (选填“有”或者“没有”)形成突触。5-HT(五羟色胺)是肠嗜铬细胞中合成的信号分子,当敲除肠嗜铬细胞中5-HT合成的关键酶基因后,呕吐反应 。
(2)在非妊娠状态下,GDF15是细胞应激时广泛表达的一种多肽分子,其能激活位于于脑干细胞的 (填细胞结构)的受体,引发恶心和呕吐反应。最新研究表明,妊娠状态下孕妇的胎盘组织大量合成GDF15,可通过测定胎盘细胞中的 含量来间接证明,同时发生NVP的孕妇的血浆中GDF15浓度明显增大。
(3)CDF15有H型和D型两类,它们的区别只在于第202号氨基酸不同,这表明控制H型合成和控制D型合成的基因之间的关系是 。研究人员指出,NVP孕妇的血浆中的GDF15绝大部分来自于胎盘。已知小鼠体内也存在CDF15基因,现提供纯种HH型(体内只含有H型CDF15)、纯种DD型(体内只含有D型CDF15)、杂合HD型(体内含有等量的H型和D型CDF15)的成年、生育能力正常的雌雄小鼠若干,设计实验验证研究人员的说法。
实验材料用具:小鼠、采血针、质谱分析仪(通过质谱分析可以区分不同大小和结构的分子)等。
I、实验思路:
①选择 型小鼠 ,等待母鼠怀孕。
②母鼠怀孕一段时间以后,抽取母鼠血液加入抗凝剂,然后 得到血浆,分离纯化后,得到GDF15蛋白。
③ 。
Ⅱ、预期实验结果: 。
【答案】(1) 传入 没有 大大减轻
(2) 细胞膜上 GDF15mRNA
(3) 互为等位基因 HH型雄鼠和DD型雌鼠 杂交 沉淀、离心 用质谱分析仪进行质谱分析 母鼠血液中H型GDF15含量略低于总量的50%,D型GDF1S含量略高于50%
【分析】神经调节的基本方式是反射,反射活动的结构基础是反射弧,反射弧包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器,人体在完成一项反射活动时,必须保持反射弧结构的完整,任何一个环节出现障碍,反射活动就不能正常进行。
【详解】(1)据图分析,迷走神经可将刺激传导至脑干,因此迷走神经在此处按功能分类属于传入神经;肠嗜铬细胞是一类肠道内分泌细胞,与迷走神经之间没有形成突触;5-HT(五羟色胺)是肠嗜铬细胞中合成的信号分子,当敲除肠嗜铬细胞中5-HT合成的关键酶基因后,信号分子的作用减弱,呕吐反应大大减轻(减弱、消失)。
(2)GDF15是细胞应激时广泛表达的一种多肽分子,其受体位于细胞膜上;GDF15通过转录可形成对应的mRNA,故妊娠状态下孕妇的胎盘组织大量合成GDF15,可通过测定胎盘细胞中的GDF15mRNA含量来间接证明。
(3)等位基因是位于同源染色体相同位置控制相对性状的基因,CDF15有H型和D型两类,它们的区别只在于第202号氨基酸不同,这表明控制H型合成和控制D型合成的基因之间的关系是互为等位基因;
本实验目的是验证NVP孕妇的血浆中的GDF15绝大部分来自于胎盘,则应通过选择不同基因型的父本和母本杂交来验证,据所给实验材料可知,实验步骤如下:①选择HH型雄鼠和DD型雌鼠(或者HH型雌鼠和DD型雄鼠)型小鼠杂交,等待母鼠怀孕。②母鼠怀孕一段时间以后,抽取母鼠血液加入抗凝剂,然后沉淀离心得到血浆,分离纯化后,得到GDF15蛋白。③用质谱分析仪进行质谱分析。由于本实验是验证实验,实验结果应与假设一致,故预期结果为:母鼠血液中H型GDF15含量略低于总量的50%,D型GDF1S含量略高于50%(父母本对调则反过来)。
10.(2025·山东聊城·一模)应急和应激反应都是机体对伤害性刺激所产生的非特异性防御反应。应急反应速度较快,有利于机体保持觉醒和警觉状态;应激反应速度反应较缓慢,引发代谢改变和其他全身反应。长时间焦虑还会导致肠道等器官发生炎症反应。下图为应急和应激反应的部分调节机制,回答下列问题:
(1)应急反应主要是通过图示的途径 过程。糖皮质激素的分泌受“下丘脑—垂体—肾上腺皮质”轴的分级调节,其分级调节的意义是 。途径②中支配肾上腺髓质的自主神经中占据优势的是 (填“交感神经”或“副交感神经”)。
(2)精神压力所致的炎症反应发生过程中,CD4T细胞应该是 T细胞。途径②过程中,T细胞释放的乙酰胆碱的作用是
(3)为了证明在精神紧张时,导致心率加快、血压上升的调节途径不仅仅通过途径②,设计了如下实验,请完善实验方案:取生理状态相同的健康小鼠若干只,随机均分为两组,将其中一组 处理作为实验组,另一组作为对照组;一段时间后,检测两组小鼠 。
【答案】(1) ③ 分级调节可以放大激素的调节效应,形成多级反馈调节,有利于精细调控,从而维持机体的稳态 交感神经
(2) 辅助性 促进B细胞增殖分化为浆细胞
(3) 切断支配肾上腺髓质的自主神经 心率和血压
【分析】自主神经系统由交感神经和副交感神经两部分组成,它们的作用通常是相反的。当人体处于兴奋状态时,交感神经活动占据优势,心跳加快,支气管扩张,但胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动减弱;而当人处于安静状态时,副交感神经活动则占据优势,此时,心跳减慢,但胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强,有利于食物的消化和营养物质的吸收。交感神经和副交感神经对同一器官的作用,犹如汽车的油门和刹车,可以使机体对外界刺激作出更精确的反应,使机体更好地适应环境的变化。
【详解】(1)由图可知,途径①为体液调节,途径②为神经-体液调节,途径③为神经调节,应急反应速度较快,有利于机体保持觉醒和警觉状态,主要通过途径③过程。分级调节可以放大激素的调节效应,形成多级反馈调节,有利于精细调控,从而维持机体的稳态。应急状态下,交感神经占据优势,因此途径②中支配肾上腺髓质的自主神经中占据优势的是交感神经。
(2)由图可知,CD4T细胞可接受APC细胞的作用,因此CD4T细胞是辅助性T细胞。途径②过程中,T细胞释放的乙酰胆碱作用B细胞,使B细胞增殖分化为浆细胞。
(3)为了证明在精神紧张时,导致心率加快、血压上升的调节途径不仅仅通过途径②,因此自变量为途径②的有无,因变量为心率血压变化。故试验方案为取生理状态相同的健康小鼠若干只,随机均分为两组,将其中一组切断支配肾上腺髓质的自主神经处理作为实验组,另一组作为对照组;一段时间后,检测两组小鼠心率和血压变化。若实验组仍出现心率增快、血压升高,说明尚有其他调节途径。
11.(2025·山东济宁·一模)5-羟色胺(5-HT)是一种能使人产生愉悦情绪的神经递质,突触间隙5-HT的含量变化是引起抑郁症的主要内部因素。回答下列问题。
(1)5-HT与突触后膜受体结合后,少部分被迅速 ,大部分通过选择性转运蛋白SERT回收到突触前神经元,其生理意义是 。
(2)释放5-HT的神经元主要聚集在脑干的中缝核部位。研究人员测定了正常大鼠和抑郁型大鼠中缝核部位化学物质的相对含量,部分结果如下表,其中miR-16是一种影响基因表达的RNA.
组别
miR-16相对含量
SERT相对含量
突触间隙5-HT相对含量
正常大鼠
0.84
0.59
161
抑郁型大鼠
0.65
0.99
52
①进一步研究发现,miR-16的含量与SERT的含量具有直接相关性,推测miR-16可以 (填“抑制”或“促进”)SERT的合成。
②综上分析,与正常大鼠相比,抑郁型大鼠突触间隙5-HT相对含量低的原因是 。
(3)某口服抗抑郁药物X作用机理是通过降低SERT相对含量,进而降低对5-HT的回收速率,为验证药物X的作用机理,生物小组设计了如下实验。
组别
处理
检测指标
实验一
对照组
一定量正常饲料
__________
实验组
__________
对照组应选择 大鼠,实验组的处理为 ,检测指标为 。
【答案】(1) 降解/失活 避免 5-HT 持续作用于受体/避免突触后神经元持续兴奋
(2) 抑制 miR-16 含量降低,对 SERT 合成的抑制作用降低,使得突触前膜 SERT 数 量增多,5-HT 被过多摄取回突触前神经元
(3) 抑郁型 饲喂添加药物 X 的等量正常饲料 突触间隙 5-HT 相对含量;SERT 的相对含量
【分析】兴奋在两个神经元之间传递是通过突触进行的,突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分组成,神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中,只能由突触前膜释放,进入突触间隙,作用于突触后膜上的特异性受体,引起下一个神经元兴奋或抑制,所以兴奋在神经元之间的传递是单向的。突触可完成“电信号→化学信号→化学信号”的转变。静息时,K+外流,造成膜两侧的电位表现为内负外正;受刺激后,Na+内流,造成膜两侧的电位表现为内正外负。
【详解】(1)神经递质发挥作用后有两种常见去向,一是被相应酶降解,二是被回收。5 - HT 与突触后膜受体结合后,少部分迅速被降解失活,大部分通过选择性转运蛋白 SERT 回收到突触前神经元,这样做的生理意义是避免 5 - HT 持续作用于受体,防止突触后神经元持续兴奋。
(2)从表格数据可知,正常大鼠 miR - 16 相对含量高,SERT 相对含量低;抑郁型大鼠 miR - 16 相对含量低,SERT 相对含量高。因为 miR - 16 的含量与 SERT 的含量具有直接相关性,所以可推测 miR - 16 可以抑制 SERT 的合成。结合前面推测 miR - 16 抑制 SERT 合成,抑郁型大鼠 miR - 16 含量降低,对 SERT 合成的抑制作用降低,使得突触前膜 SERT 数量增多,5 - HT 被过多摄取回突触前神经元,从而导致突触间隙 5 - HT 相对含量低。
(3)要验证药物 X 的作用机理是通过降低 SERT 相对含量,进而降低 5 - HT 的回收速率。实验的自变量是药物 X 的有无,因变量是突触间隙 5 - HT 相对含量和 SERT 的相对含量。为了观察药物对抑郁症状的影响,对照组应选择抑郁型大鼠,实验组的处理为饲喂添加药物 X 的等量正常饲料,检测指标为突触间隙 5 - HT 相对含量和 SERT 的相对含量。
12.(2025·海南·三模)胰腺腺泡细胞主要合成和分泌各种消化酶,小导管细胞主要分泌水和碳酸氢盐,二者的分泌物均属于胰液,胰腺内部的胰岛可分泌相关激素。胆汁是一种由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的消化液,在小肠中发挥作用,主要对食物中的脂肪起物理性消化。下图为胰腺分泌胰液的部分调节过程,图中实线表示引起水样分泌(水和盐多,酶少),虚线表示引起酶的分泌(水和盐少,酶多)。回答下列问题:
(1)图中主要促进胰腺分泌消化酶的信号分子可能是 。据图分析,咀嚼食物引起胰腺分泌胰液的调节方式有 。
(2)视、嗅食物引起胰液分泌的过程属于 反射。图示过程中的迷走神经传出纤维属于自主神经系统中的 。
(3)胰腺的小导管细胞分泌的碳酸氢盐可为 (填物质)提供适宜的pH,也可使小肠黏膜免受强酸的侵蚀。缩胆囊素具有促进胆囊收缩进而促进胆汁分泌、促进胰消化酶和胰岛素分泌等作用,请结合图示用文字描述缩胆囊素经分泌后,如何作用于靶器官或靶细胞,导致靶器官或靶细胞发生什么变化? 。
(4)奥曲肽是常用的抑制胰腺分泌胰液的药物,该药物可能作用于神经末梢和胰腺腺泡细胞接触处,推测该药物的作用机制是 (答出2点)。
【答案】(1) 促胰液素、促胃液素、缩胆囊素、神经递质(或乙酰胆碱) 神经调节、体液调节、神经-体液调节
(2) 条件 副交感神经
(3) 消化酶 缩胆囊素分泌后,随体液运输到全身各处,在胆囊、胰腺处与靶细胞上的受体结合,使胆囊强烈收缩,排出胆汁,同时导致胰腺细胞的代谢增强,分泌相应的物质增多
(4)抑制乙酰胆碱的释放;促进乙酰胆碱的降解或回收;抑制乙酰胆碱与乙酰胆碱受体结合;降低腺泡细胞膜上Na+通道的活性等(合理即可)
【分析】1、神经调节和体液调节的联系:一方面,体内大多数内分泌腺活动都受中枢神经系统的控制;另一方面,内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的功能,如甲状腺分泌的甲状腺激素,如果缺乏这种激素,就会影响幼年动物大脑的发育。2、激素调节特点:微量高效、通过体液运输、作用于靶器官和靶细胞、作为信使传递信息。
【详解】(1)咀嚼食物经过感受器、神经中枢、迷走神经传出纤维释放神经递质作用于胰腺,促进胰腺分泌胰液属于神经调节;盐酸刺激小肠分泌促胰液素,促进胰腺分泌胰液属于体液调节;咀嚼食物经过感受器、神经中枢、迷走神经传出纤维,促进胃窦分泌促胃液素,作用与胰腺,促进胰腺分泌胰液属于神经—体液调节,即作用于胰腺的信息分子有神经递质、促胃液素、缩胆囊素和促胰液素。
(2)食物的形状、气味则通过条件反射引起胰液分泌。迷走神经传出纤维促进消化液的分泌,属于自主神经系统中的副交感神经。
(3)小导管细胞活性增加后,分泌水和碳酸氢盐增多,进入小肠后能中和胃酸(使肠黏膜免受强酸的侵蚀),保证小肠内多种消化酶处于最适的pH环境,促进小肠内食物的消化。缩胆囊素分泌后,随体液运输到全身各处,在胆囊、胰腺处与靶细胞上的受体结合,使胆囊强烈收缩,排出胆汁,同时导致胰腺细胞的代谢增强,分泌相应的物质增多
(4)迷走神经末梢通过胞吐释放乙酰胆碱直接作用于胰腺引起胰液分泌,说明乙酰胆碱是兴奋性神经递质,释放后会引起胰腺细胞膜上的Na+通道开放,从而引发突触后膜的电位变化。注射药物奥曲肽可显著减少胰液分泌,推该药物可能作用于神经末梢和胰腺腺泡细胞接触处,其原因可能是抑制突触前膜释放胰腺胆碱,或抑制乙酰胆碱与乙酰胆碱受体的结合,或促进乙酰胆碱的降解与回收,或降低腺泡细胞膜上Na+通道的活性等。
13.(2025·湖北武汉·一模)胰腺是消化系统中重要的分泌腺,兼有内分泌和外分泌双重功能。胰液是由胰腺分泌到小肠的消化液,其分泌受到多种方式的调节。回答下列问题:
(1)胰腺的腺泡细胞能分泌胰液,因此腺泡细胞属于 (填“内分泌腺”或“外分泌腺”)。内分泌腺和外分泌腺在分泌物输送方式上的主要区别是 。
(2)胰液中有大量的NaHCO₃,NaHCO、可甲和进入小肠的胃酸。该中和反应发挥的主要作用有:一方面使肠黏膜免受强酸的侵蚀,另一方面 。
(3)食物尚未进入胃和小肠时就可以引起人体胰液的分泌,调节过程如下图所示。迷走神经活动增强时,腺泡细胞分泌胰液增多,因此从功能上判断,迷走神经属于 (填“交感神经”或“副交感神经”)。图中通过①和②对胰液分泌实施调节的方式称为 。
(4)食物经胃消化产生的混合物进入小肠后,会刺激小肠黏膜细胞产生促胰液素,进一步促进胰液的分泌。为探究混合物中的糖类能否单独促进胰液的分泌,请以实验狗及其小肠黏膜为材料,设计一个自身对照实验。实验思路是 。
【答案】(1) 外分泌腺 内分泌腺通过血液循环(或体液)输送分泌物,外分泌腺通过导管输送分泌物
(2)为小肠中的消化酶提供适宜的pH值
(3) 副交感神经 神经-体液调节
(4)测量实验处理前实验狗胰液的分泌量(前测)。将混合物中的糖类加入小肠黏膜磨碎制成提取液(研磨法),将提取液注射到实验狗的静脉中(注射静脉),再次测量胰液的分泌量(后测),比较两次测量结果
【分析】支配内脏、血管和腺体的传出神经,它们的活动不受意识支配,称为自主神经系统。自主神经系统由交感神经和副交感神经两部分组成,它们的作用通常是相反的。
【详解】(1)外分泌腺是一类有导管的腺体,分泌物通过导管排出;内分泌腺没有导管,分泌物直接进入腺体内的毛细血管。胰腺泡细胞分泌的胰液通过导管排到小肠,所以胰腺泡细胞属于外分泌腺。内分泌腺和外分泌腺在分泌物输送方式上的主要区别:内分泌腺的分泌物(激素)直接进入血液,通过血液循环运输到全身各处;外分泌腺的分泌物通过导管排出到特定的部位,所以区别是内分泌腺无导管,分泌物直接进入血液,外分泌腺有导管,分泌物通过导管排出 。
(2)胰液中的 NaHCO3中和胃酸除了使肠黏膜免受强酸的侵蚀外,还为小肠内多种消化酶提供适宜的弱碱性环境,因为小肠内的消化酶在弱碱性环境下活性较高,有利于对食物的消化。
(3)副交感神经兴奋时,会使心跳减慢,消化腺分泌活动增强等。迷走神经活动增强时,腺泡细胞分泌胰液增多,所以从功能上判断,迷走神经属于副交感神经。 分析调节方式:图中通过①(神经调节,味觉咀嚼吞咽等刺激引起迷走神经兴奋)和②(体液调节,胃泌素这种激素对胰腺的调节 )对胰液分泌实施调节的方式称为神经 - 体液调节。
(4)要探究混合物中的糖类能否单独促进胰液的分泌,自身对照实验的设计思路为:
测量实验处理前实验狗胰液的分泌量(前测)。将混合物中的糖类加入小肠黏膜磨碎制成提取液(研磨法),将提取液注射到实验狗的静脉中(注射静脉),再次测量胰液的分泌量(后测),比较两次测量结果。
14.(2025·江西·一模)延髓位于脑干的最下部分,也是脊髓的上延部分,延髓调节控制机体的心搏、血压、呼吸、消化等重要功能,是机体的生命中枢。如图为延髓对心脏、血管等的调节。回答下列问题:
(1)在结构组成上延髓背核属于 神经系统,图中迷走神经(由副交感神经纤维组成)是从延髓发出的 (填“躯体运动”或“内脏运动”)神经,其作用的特点是 。
(2)血压升高时,颈动脉窦和主动脉弓压力感受器兴奋,经减压神经传至延髓心血管中枢,使迷走神经兴奋性 ,导致心率 ,心输出量减少,外周阻力降低,进而动脉血压下降。
(3)刺激延髓某一区域可引起交感神经兴奋,通过交感神经节后纤维作用于血管,促使血管 ,同时还可作用于肾上腺髓质,促使其分泌 调节心脏和血管的活动。
(4)利用蛙的心脏进行离体实验,电刺激副交感神经或用乙酰胆碱溶液灌注心脏都会引起蛙的心率减慢,而上述实验现象均能被乙酰胆碱受体的阻断剂(阿托品)终止,以上实验说明在电刺激下 。
【答案】(1) 中枢 内脏运动 不受意识支配
(2) 增强 减慢
(3) 收缩 儿茶酚胺
(4)由蛙副交感神经释放并作用于心肌细胞的神经递质是乙酰胆碱
【分析】延髓的功能:延髓是脑干的一部分,负责调节心搏、血压、呼吸、消化等重要功能。
迷走神经的作用:属于副交感神经,控制内脏运动,作用缓慢、持久。
【详解】(1)延髓背核属于中枢神经系统,负责调节内脏器官的功能。 迷走神经是由副交感神经纤维组成的,属于内脏运动神经,主要控制内脏器官的运动和分泌。 副交感神经的作用特点是不受意识支配。
(2)当血压升高时,压力感受器兴奋,信号通过减压神经传至延髓心血管中枢,迷走神经兴奋性增强。 迷走神经兴奋后,心率减慢,心输出量减少,外周阻力降低,最终使动脉血压下降。
(3)刺激延髓某区引起交感神经兴奋会使血管收缩,同时促使肾上腺髓质分泌儿茶酚胺,从而调节心脏和血管活动。
(4)离体蛙心实验表明,无论电刺激副交感神经还是直接给予乙酰胆碱均能减慢心率,且这一效应都能被阿托品阻断,说明由蛙副交感神经释放并作用于心肌细胞的神经递质是乙酰胆碱。
15.(2024·山东济宁·二模)长期夜间长时间使用手机会对人的健康造成一定的影响。科研人员以小鼠为实验材料进行研究发现:①手机光线刺激使得空腹小鼠在食用葡萄糖后的血糖浓度上升幅度高于对照小鼠;②夜间长时间手机光线刺激会扰乱小鼠的生物钟;③适当光照下,切除雌鼠松果体后,卵巢会增生变肥大,而注射褪黑素则会使卵巢重量减轻。光信号引起的部分调节如图所示。回答下列问题。
(1)检测发现,手机光线刺激不影响小鼠体内糖原、脂肪含量以及与血糖平衡有关的激素含量。光信号对棕色脂肪组织产热的调节属于 调节;综合分析,出现①结果的原因可能是
(2)褪黑素具有促进睡眠、使小鼠和人等生物形成生物钟的作用。当褪黑素的分泌量过多时,会抑制SCN的兴奋,该调节过程的意义是 。夜间长时间使用手机会 (填“促进”或“抑制”)人体褪黑素的分泌,进而扰乱人体生物钟。
(3)为探究褪黑素是怎样调节性腺发育的,研究人员结合人体下丘脑、垂体和性腺功能的分级调节系统与③结果提出几种假设,并以小鼠为实验对象,利用褪黑素试剂等在适当光照条件进行实验验证。他们提出的其中一种假设是褪黑素可以直接调节性腺的发育,提出的假设还可能是 ,写出验证后一假设是否正确的实验思路: 。
【答案】(1) 神经 手机光线刺激使棕色脂肪组织细胞对葡萄糖摄取量降低
(2) 使褪黑素的含量保持相对稳定,有利于维持机体的稳态 抑制
(3) 褪黑素通过作用于垂体(或下丘脑)调节性腺的发育 将小鼠随机分成两组,一组注射适量褪黑素试剂,一组注射等量生理盐水,一段时间后测定并比较两组小鼠促性腺激素(或促性腺激素释放激素)的浓度
【分析】分析题意可知,褪黑素的分泌受日照周期变化影响,通过“光周期信号→松果体→褪黑素”途径调控,白天分泌减少,晚上分泌增多。在淋巴细胞中含有特异性褪黑素受体,说明褪黑素可以与相应的受体发生特异性结合,(直接)作用于淋巴细胞,从而影响免疫力。切除雌鼠的松果体会引起卵巢增生肥大,注射褪黑素会导致卵巢重量减轻,说明褪黑素可能通过下丘脑-垂体抑制性腺的发育。
【详解】(1)结合图中信息可知褪黑素 的分泌是由神经调节的结果,此反射弧的组成 为:视网膜为感受器、传入神经、下丘脑视交 叉上核(或SCN)为神经中枢、传出神经、传 出神经末梢及其支配的松果体为效应器;出现①结果的原因可能是手机光线刺激使棕色脂肪组织细胞对葡萄糖摄取量降低;
(2)褪黑激素能抑制下丘脑视交叉上核,当褪黑素的分泌量过多时,会抑制SCN的兴奋,这种调节属于负反馈调节,从而使得褪黑素的分泌量维持在一定的水平,有利于维持机体的稳态;夜间长时间使用手机会抑制人体褪黑素的分泌,进而扰乱人体生物钟;
(3)利用褪黑素试剂等在适当光照条件进行实验验证,其中一种假设是褪黑素可以直接调节性腺的发育,提出的假设还可能是褪黑素通过作用于垂体(或下丘脑)调节性腺的发育;实验思路:将健康、生理状态相同的小鼠随机分成甲乙两组,甲组注射适量褪黑素试剂,乙组注射等量生理盐水,一段时间后测定并比较两组小鼠促性腺激素(或促性腺激素释放激素)的浓度。
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