内容正文:
第四节 体温稳定的调节
[学习目标]
[素养要求]
1.简述体温的概念、产热和散热的途径。
2.概述体温的调节过程。
1.生命观念:结合体温调节的过程,深化稳态与平衡观。
2.科学思维:构建体温调节的概念模型。
知识点一 产热和散热的平衡
1.人体的体温
(1)分类
①体核体温:人体核心部位的温度,能维持相对稳定。
②体壳体温:人体表层部位的温度,会随环境变化而发生较大变化。
③生理学的体温:体核部位的平均温度,通常以直肠、口腔和腋窝的温度来表示人体体温。其中,直肠的温度最接近体核体温。人体的平均体温一般稳定在37 ℃左右。
(2)人体体温维持稳定的机理
2.人体的产热
(1)热量的主要来源:糖类、脂肪和蛋白质等有机物的细胞代谢。
(2)基础代谢:体内能量的消耗只用于维持基本的生命活动,能量代谢比较稳定,把这种状态下的能量代谢称为基础代谢。
(3)产热器官:人体最主要的产热器官是肝和骨骼肌。
(4)产热途径:细胞代谢产热、骨骼肌运动产热和骨骼肌战栗产热。
3.人体的散热
(1)主要散热部位:皮肤。
(2)散热途径
①外界温度低于体表温度:主要通过辐射、传导和对流等方式散热。
②外界温度等于或高于体表温度:主要通过汗液蒸发散热。
③其他散热途径:呼气、排尿、排便等。
(3)人体调节散热的方式
①人体是通过调节皮肤的血流量来控制皮肤散热量的。
②炎热环境下,皮肤血管舒张,血流量增多,散热量增加。
③寒冷环境下,皮肤血管收缩,血流量减少,散热量减少。还可通过逆流交换系统减少热量的散失。
(1)肝和骨骼肌是人体最主要的产热器官。(√)
(2)经测量某人体温在24小时内都处于39 ℃,由此可判断此人的产热量大于散热量。(×)
提示:温度处于恒定状态时,产热量等于散热量。
(3)寒冷环境中,机体通过各种途径减少散热,其产热量低于炎热环境。(×)
提示:寒冷环境中散热量大于炎热环境中,则产热量也相应大于炎热环境中。
知识点二 体温稳定的调节
1.体温稳定的调节
(1)调节方式:神经—体液调节。
(2)调节中枢:下丘脑。
(3)体温调节过程
提醒:(1)体温感受器的适宜刺激为“温度的变化”而不是“冷”“热”本身。(2)寒冷环境下,甲状腺激素和肾上腺素的分泌量都会上升,但两者调节机制不同。甲状腺激素的分泌调节属于神经—体液调节,肾上腺素的分泌调节属于神经调节。
(4)体温相对稳定
[微思考]
带婴幼儿看病时,为什么要等他们停止哭闹几分钟之后,再给他们量体温?
提示:哭闹时,情绪激动、挣扎等会使血液循环加速、新陈代谢增强,导致机体产热增加。若此时测量体温,体温会偏高。
2.行为性体温调节和自主性体温调节
(1)人体的温度感受器都位于皮肤上。(×)
提示:人体外周温度感受器存在于皮肤、黏膜和内脏中。
(2)下丘脑是体温感觉中枢,调节机体产热和散热的动态平衡。(×)
提示:下丘脑是体温调节中枢,感觉在大脑皮层中形成。
(3)冬泳爱好者入水后,中枢神经系统兴奋,肌肉收缩加强,同时甲状腺激素分泌增加。(√)
(4)运动员剧烈运动后,汗腺分泌增强,汗液蒸发带走大量热量,使体温持续下降。(×)
提示:运动过程产热增加,机体通过汗液的分泌增强散热,保证体温的稳定。
探究点一 分析产热和散热的平衡
[思考探讨]
1.尝试绘出人体散热量随环境温度变化的曲线,并分析比较25 ℃与10 ℃条件下机体产热量和散热量的大小关系。
提示:如图所示
当人从25 ℃的环境到10 ℃的环境后,经过机体调节人体的产热增加,散热减少。人体25 ℃时的产热量(a)、散热量(b)和10 ℃时的产热量(c)、散热量(d)的大小关系是人体25 ℃时产热量(a)=25 ℃时散热量(b)<10 ℃时产热量(c)=10 ℃时散热量(d)。
2.当环境温度由25 ℃降至10 ℃时,人体内酶的活性怎么变化?原因是什么?
提示:人体内酶的活性不变。人是恒温动物,在不同的外界温度条件下,人的体温维持相对稳定。
3.尝试写出在寒冷条件下产生冷觉的神经传导路径。
提示:皮肤冷觉感受器―→传入神经―→大脑皮层―→产生冷觉。
4.某同学因感冒而发烧,试分别分析在体温上升期、体温稳定期、体温下降期时该同学的产热量和散热量的大小关系。
提示:体温上升期:产热量>散热量;体温稳定期:产热量=散热量;体温下降期:产热量<散热量。
[核心归纳]
1.体温调节的过程
(1)调节方式:神经—体液调节。
(2)温度感受器:热感受器和冷觉感受器,分布于皮肤、黏膜和内脏等。
(3)体温调节中枢:位于下丘脑。
(4)体温感觉中枢:位于大脑皮层。
2.关于体温调节的四点理解
(1)人体通过调节产热与散热的动态平衡来维持体温的相对稳定。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,产热少,散热也少。
(2)参与体温调节的激素有甲状腺激素和肾上腺素等,它们之间表现为协同作用。
(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,除非病人的体温在继续升高,如果体温保持不变,则产热仍等于散热。
[迁移运用]
1.(2025·江苏盐城期末)人体通过多种调节机制保持体温的相对稳定。下列说法正确的是( )
A.人体体温调节中枢在大脑皮层
B.人体最主要的产热器官是肝脏和骨骼肌
C.炎热环境下,皮肤血管收缩,汗腺分泌增多
D.寒冷环境下,机体会分泌甲状腺激素,使产热大于散热
解析 B 人体体温调节中枢在下丘脑,A错误;人体最主要的产热器官是肝脏和骨骼肌,运动时,主要是骨骼肌产热,安静时,主要是肝脏产热,B正确;炎热环境下,皮肤血管舒张,增大血流量,汗腺分泌增多,C错误;人体为恒温动物,寒冷环境下,散热量增大,产热量也增大,达到平衡,D错误。
2.(2025·江苏连云港期末)调定点是人体下丘脑体温调节中枢预设的一个温度值,当体温偏离调定点时,机体能通过调节使体温回到调定点水平。如图表示某人受病毒感染引起发热时体温变化与调定点变化的过程。下列有关叙述错误的是( )
A.脊髓、脑干以及下丘脑等处分布着很多对温度变化敏感的神经元
B.体温上升期体温调定点升高,冷觉感受器产生兴奋传至大脑皮层产生冷觉
C.体温上升期,皮肤血管收缩,皮肤血流量减少,汗腺分泌也减少
D.在高热持续期可以通过加盖棉被的方式增加排汗进行散热降低体温
解析 D 脊髓、脑干以及下丘脑等处分布着很多对温度变化敏感的神经元,参与体温调节,A正确;根据题图分析可知,在上升期,调定点上升到39 ℃,此时产热量大于散热量,说明冷觉感受器产生兴奋传至大脑皮层产生冷觉,调节产热增加,散热减少,体温逐渐上升,B正确;体温上升期,皮肤血管收缩,皮肤血流量减少,汗腺分泌也减少,散热减少,C正确;根据题图分析可知,在高热持续期,此时产热量等于散热量,加盖棉被减少热量散失,排汗增加,散热增加,但是体温不变,不会降低体温,D错误。
探究点二 人体体温稳定的调节过程
[思考探讨]
有一项实验研究环境温度对人皮肤温度和身体温度的影响。实验时,受试者处于一个相对湿度保持在65%的房间内,可以进食和自由活动,但不可以改变所穿的衣服。实验结果如图所示,结合图示回答下列问题:
(1)当室内温度从18 ℃上升到38 ℃时,皮肤会发生哪些生理变化?
提示:毛细血管舒张,汗腺分泌增多。
(2)当室内温度为40 ℃时,生物体内的产热和散热量有什么关系?说明理由。
提示:相等,当室内温度为40 ℃时,身体的温度维持在37 ℃,因此产热和散热相等。
(3)研究发现如果人长时间处于高温且湿度高于95%时会中暑,为什么?
提示:高温条件下散热途径主要依赖汗液蒸发,湿度高于95%时汗液难以蒸发,因此导致散热困难,从而使体温升高而中暑。
(4)受试者在实验结束后最好不要立即到温度很低的空调间“乘凉”,其主要原因是什么?
提示:低温环境的刺激,使机体产热作用增强、毛细血管收缩、出汗减少,最终导致机体体内热量不能及时散出。
[核心归纳]
归纳概括体温调节中的“三、二、一”
[迁移运用]
3.超低温冷疗是一项让运动员们快速恢复运动机能的“黑科技”。运动员暴露在-130 ℃的超低温冷疗舱中2~3分钟,随即回到常温环境,在这个过程中外周血管会发生应激性收缩和舒张,加速血液循环;同时还能减轻运动员的肌肉酸痛和损伤。相关说法错误的是( )
A.运动员体内支配外周血管收缩与舒张的是自主神经系统
B.与常温环境相比,在寒冷环境中产热量和散热量均会增加
C.低温环境刺激运动员的下丘脑分泌更多促甲状腺激素释放激素
D.加快肌肉中的乳酸转运和代谢可以使内环境的pH由酸性恢复正常
解析 D 自主神经系统是外周传出神经系统的一部分,能调节内脏和血管平滑肌、心肌和腺体的活动,A正确;在寒冷环境中,体温和外界环境的温差更大,所以散热增加的同时产热也增加,以维持体温相对稳定,B正确;下丘脑存在体温调节中枢,低温环境刺激运动员的下丘脑分泌更多促甲状腺激素释放激素,作用于垂体,促进其释放促甲状腺激素,促甲状腺激素作用于甲状腺,促进其分泌甲状腺激素,促进机体产热增多,C正确;内环境中的pH为7.35~7.45,由于内环境中存在缓冲物质,一般不会变成酸性,D错误。
4.(多选)下图是人处于饥寒交迫时,体内发生一些生理变化的示意图(图中①~④为激素,A~D表示器官或细胞)。下列分析正确的是( )
A.在寒冷环境下,受困者靠大脑皮层中的体温调节中枢调节体温
B.当温度感受器受到寒冷等刺激时,相应的神经冲动传到下丘脑,下丘脑就会分泌较多的促甲状腺激素释放激素
C.饥寒交迫时,胰岛A细胞分泌的④含量增加
D.产生冷觉后,A通过控制运动来调节体温的基本过程是促使肌肉细胞的细胞呼吸加快
解析 BCD 体温调节中枢位于下丘脑,大脑皮层是感觉产生的部位,A错误;甲状腺激素能够增加产热,且其分泌存在分级调节,当身体的温度感受器受到寒冷等刺激时,相应的神经冲动传到下丘脑,下丘脑就会分泌较多的促甲状腺激素释放激素,B正确;饥饿时血糖浓度低,会引起图中④胰高血糖素分泌增加,胰高血糖素一方面促进肝糖原的分解,另一方面促进脂肪等非糖物质转化为葡萄糖,从而使血糖水平升高,C正确;A为大脑皮层,产生冷觉后,A通过控制运动来调节体温的基本过程是促使肌肉细胞的细胞呼吸加快,提高代谢速率,产热增加,D正确。
[构建课堂要点]
[检测学习效果]
1.下列有关人体体温调节的叙述,错误的是( )
A.寒冷环境刺激可使肾上腺素分泌增加,机体产热增加
B.寒冷环境刺激可使皮肤血管收缩,机体散热减少
C.炎热环境刺激可使甲状腺分泌的激素明显增加,机体散热增加
D.持续发烧38 ℃的病人,其产热量等于散热量
解析 C 寒冷条件下,机体通过增加甲状腺激素和肾上腺素的量增强代谢,以增加产热量,同时毛细血管收缩,减少散热,以维持机体体温相对稳定,A、B正确;炎热环境刺激可使甲状腺分泌的激素减少,C错误;持续高烧的病人,体温也维持相对稳定,即产热量和散热量保持相对稳定,D正确。
2.如图表示寒冷环境中的体温调节过程,下列相关叙述,正确的是( )
A.如果乙表示激素的作用,则涉及的主要是甲状腺激素和肾上腺素
B.甲的含义是汗腺分泌减少,毛细血管舒张
C.感受外界环境温度变化的感受器和体温调节中枢都在下丘脑中
D.如果丙表示相关骨骼肌的活动,则通过战栗增加无氧呼吸的强度
解析 A 寒冷条件下,甲状腺激素和肾上腺素分泌增加,从而使产热增加,A正确;甲的含义是汗腺分泌减少,毛细血管收缩,B错误;感受外界环境温度变化的感受器主要存在于皮肤上,C错误;骨骼肌战栗时增加有氧呼吸强度,D错误。
3.大雪纷飞的冬天,室外人员的体温仍能保持相对稳定,其体温调节过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.寒冷刺激下,骨骼肌不由自主地舒张以增加产热
B.寒冷刺激下,皮肤血管反射性地收缩以减少散热
C.寒冷环境中,甲状腺激素分泌增加以促进物质分解产热
D.寒冷环境中,体温受神经与体液的共同调节
解析 A 寒冷刺激下,骨骼肌不由自主地收缩以增加产热,A错误;寒冷刺激下,皮肤血管收缩,血流量减少,以减少散热,B正确;寒冷环境中,通过分级调节使甲状腺激素分泌增加,以促进新陈代谢增加产热,C正确;据图可知,寒冷环境中既有下丘脑参与的神经调节,也有甲状腺激素参与的体液调节,故体温受神经和体液的共同调节,D正确。
4.(多选)(2024·江苏盐城期中)有人说“春捂秋冻”,也有人讲“知冷知热”,下列关于人体体温调节的说法错误的是( )
A.如果体温低于正常体温,机体通过相关活动增加产热,此时肾上腺和甲状腺属于效应器
B.持续高烧39 ℃时,机体产热大于散热
C.体温调节中枢在下丘脑,感觉中枢在大脑皮层
D.寒冷环境比炎热环境产热更多,散热更少
解析 ABD 当体温低于正常体温时,机体通过神经—体液调节增加产热,减少散热,肾上腺是由下丘脑的传出神经支配的,传出神经末梢及其所支配的肾上腺可构成效应器,而甲状腺是受垂体分泌的促甲状腺激素的调节,此时甲状腺不属于效应器,A错误;持续高烧39 ℃时,由于体温相对恒定,所以机体产热等于散热,B错误;体温调节中枢在下丘脑,而感觉中枢在大脑皮层,大脑皮层是最高级神经中枢,C正确;为了维持体温的相对恒定,寒冷环境比炎热环境产热多,散热也多,D错误。
5.(多选)某人在换了一个房间后,其体内和体表温度的变化如图所示,下列有关叙述错误的是( )
A.通过反射活动,皮肤血管舒张且血流量增加
B.相较前一个房间,此人换到了更温暖的房间
C.体温调节中枢兴奋性上升,汗腺分泌减弱
D.相较前一个房间,产热量与散热量均增加
解析 CD 据图可知,某人在换了一个房间后,体表温度升高,说明换到了一个更温暖的房间,此时皮肤血管舒张且血流量增加,汗腺分泌增加,增加散热,但产热量与散热量均减少。
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