内容正文:
第3节 体液调节与神经调节的关系
本节聚焦
体液调节和神经调节的特点有什么区别?
体温和水盐平衡是如何保持的?
体液调节和神经调节是如何协调的?
在游乐园乘坐过山车,头朝下疾驰时,不少人感到心怦怦直跳,并狂呼乱叫。如果此时检测血液,发现能使心跳和呼吸加快的肾上腺素含量也会明显升高。
问题探讨
1.既然知道过山车是安全的,为什么心跳还会加速呢?
心脏活动受自主神经支配,是不随意的,当受到极速行驶致使体位发生变化的刺激后,人体处于兴奋状态,此时,交感神经活动占优势,会使心跳加快。
2.在这个例子中,人体所作出的反应,哪些与神经调节有关?哪些与激素调节有关?你能说出两者之间的关系吗?
坐过山车
交感神经兴奋
心脏
和肺
肾上腺
心跳呼吸加快
肾上腺素
分泌
神经调节
激素调节
对复杂环境的刺激及时作出反应
维持机体内各机能间的协调统一
人和高等动物
神经调节
体液调节
3
一、体液调节与神经调节的比较
1.体液调节
指某些化学物质(如激素、二氧化碳、组织胺、H+等),
通过体液传送的方式对生命活动进行调节。
激素调节是体液调节的主要内容
①单细胞动物和一些多细胞低等动物只有体液调节,没有神经调节。
②在人和高等动物体内,体液调节和神经调节都是机体调节生命活动的重要方式。
(1)类型:
激素调节
体液调节
其他化学物质
:如甲状腺激素、生长激素等
:代谢产物CO2、组织胺、某些气体分子等
(2)对象:
【相关信息P57】临床上给患者输入O2时,常常采用含有5%左右CO2的混合气体,以达到刺激呼吸中枢的目的。
细胞代谢加快,产生较多CO2
血液中的CO2含量升高
呼吸
中枢
维持体内CO2含量的相对稳定
相关感受器
排除较多CO2
刺激
呼吸
运动加强
思考:CO2是如何调节呼吸运动?
脑干
CO2是调节呼吸运动的重要体液因子
一、体液调节与神经调节的比较
判断:CO2引起呼吸加快,这一过程属于体液调节。( )
神经—体液调节
×
资料1:某人右手不小心碰到仙人掌上,右手立刻缩回,
随后很快恢复到正常状态。
资料2:人进食后血糖浓度升高,直接引起胰岛B细胞分泌胰岛素,
使血糖浓度降低。
思考:
①两则资料中所列举的实例分别是什么调节方式?
②二者有什么区别?
神经调节
体液调节
一、体液调节与神经调节的比较
比较项目 信息分子 作用途径 反应速度 作用范围 作用时间
体液调节
神经调节
体液运输
较缓慢
较广泛
比较长
反射弧
迅速
准确、比较局限
短暂
激素、CO2等
神经递质
主要以电信号
直达效应器
由效应器决定
神经递质作用后迅速被降解或回收进细胞
激素与靶细胞结合发挥作用后会被灭活,但血液中各种激素活性可保持一段时间
通过体液运输
有相应受体的细胞都可受调控
体液调节和神经调节的特点比较及原因
一、体液调节与神经调节的比较
南溪一中生物教研组 刘海晗
【易错练习】
1.与神经调节相比,体液调节的特点有:______________________________________________________________________________________________________________________________(答出4点即可)。
2.激素调节的特点有:
______________________________________________________________________________________________________________________________(答出4点即可)。
①反应速度缓慢;②作用范围广;
③作用时间较长;④作用途径是体液运输
①微量和高效;②通过体液运输;
③作用于靶器官、靶细胞;④作为信使传递信息
体液调节和神经调节的结构基础和作用方式都不一样,
但二者并不是各行其道、互不相干的。
它们是如何相互联系并彼此协调的呢?
实例一:体温的调节
实例二:水和无机盐平衡的调节
二、体液调节与神经调节的协调
人体热量
产热
散热
主要来源
最主要器官
代谢产热
皮肤
安静
运动
主要通过肝、脑等器官的活动提供热量
骨骼肌成为主要的产热器官
方式
辐射
传导
对流
蒸发
如以红外线等形式将热量传到外界
机体热量直接传给同它接触的物体
通过气体来交换热量
如汗液的蒸发
*代谢产热主要通过有机物的氧化分解来完成;
除皮肤可散热外,呼气、排尿、排便等过程亦可;
实例1:体温的调节
1.体温保持相对稳定的原因:
人体______和______过程保持__________。
产热
散热
动态平衡
2.人体产热和散热的机制:
若产热多于散热,则体温______;
若产热少于散热,则体温______.
升高
降低
【检测】如图表示某发烧病人体温测量记录图,BC段持续高烧,写出以下三段散热量和产热量的关系(>、<、≈)
AB______________
BC_______________
CD_______________
散热量<产热量
散热量≈产热量
散热量>产热量
实例1:体温的调节
体温正常
持续高烧38.5℃
体温从36℃上升到38℃
体温从38℃下降为36℃
→产热等于散热
→产热等于散热
→产热大于散热
→产热小于散热
S z L w h
汗腺分泌量减少
血管收缩
骨骼肌战栗
生理性调节
行为性调节
取暖基本靠抖
实例1:体温的调节
3.体温调节方式:人通过生理性调节和行为性调节来维持体温相对稳定。其中,生理性调节是基本的调节方式,而行为性调节是重要的补充。这里主要讨论生理性调节过程。
使用空调
添加衣物
前往温暖的环境
体温的调节中枢在哪里?
下丘脑
体温的感觉中枢在哪里?
大脑皮层
温度感受器分布在哪里?
分布:人体的皮肤、粘膜和内脏器官
种类
冷觉感受器
热觉感受器
与体温调节有关的结构
注意:体温感受器的适宜刺激为“温度的变化”而不是“冷”“热”本身。
皮肤的体温调节作用示意图
汗腺分泌量减少
汗腺分泌量增加
立毛肌舒张
血管收缩,
血流量减少,
散热减少
血管舒张,血流量增多,散热增加
甲状腺激素
TSH
TRH
寒冷刺激
垂 体
甲状腺
反馈
反馈
下丘脑——体温调节中枢
冷觉感受器
骨骼肌战栗
皮肤血管收缩
汗腺分泌减少
肾上腺素分泌增加
传出神经
传入神经
增加产热
减少散热
寒冷条件,散热加快,那么机体如何维持体温相对恒定的?
大脑皮层
产生冷觉
增添衣物
肝等组织细胞
代谢活动增强
实例1:体温的调节
寒冷环境中的体温调节,哪些步骤是神经调节,哪些步骤是体液调节呢?
15
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。
甲状腺激素
TSH
TRH
局部体温低于正常体温
垂 体
甲状腺
反馈
反馈
下丘脑——体温调节中枢
冷觉感受器
骨骼肌战栗
皮肤血管收缩
汗腺分泌减少
肾上腺素分泌增加
传出神经
传入神经
增加产热
减少散热
大脑皮层
产生冷觉
增添衣物
神经调节
体液调节
影响
体温调节主要
依赖于神经调节
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炎热刺激
下丘脑-体温调节中枢
热觉感受器
皮肤血管舒张
血流量增多
汗腺分泌增多
传入神经
增加散热
自主神经系统的调节
肾上腺等腺体的分泌
大脑皮层
产生热觉
减少衣物,使用空调等
炎热环境中,相应激素分泌减少,并非无激素调节。
尝试构建炎热刺激下体温调节的模型
实例1:体温的调节
炎热环境中,
主要是增加散热。
体温调节主要依赖于神经调节
起作用后会失活
17
寒冷
皮肤冷觉感受器
传入神经
传入神经
皮肤热觉感受器
炎热
下丘脑的体温调节中枢(分析、综合)
传出神经
甲状腺激素
甲状腺
垂体
减少散热
增加产热
增加散热
肾上腺素释放
骨骼肌战栗
皮肤血管收缩
汗腺分泌减少
皮肤血管舒张
汗液分泌增多
TRH
TSH
实例1:体温的调节
体温调节是由________和________共同实现的,且存在 调节机制。
神经调节
体液调节
负反馈
自主神经系统的调节
肾上腺等腺体的分泌
寒
冷
皮肤冷觉
感受器
皮肤血管
收缩
汗腺分泌
量减少
骨骼肌战栗
肾上腺素分泌增多
传入
神经
传出
神经
增加产热
减少
散热
炎热
皮肤热觉
感受器
下丘脑体温调
节中枢
皮肤血管舒张、皮肤血流量增多
汗液分泌增多
传入
神经
自主神经系统
增加散热
肾上腺等腺体的分泌
TRH
甲状腺
甲状腺激素分泌增多
垂体
TSH
协同作用
下丘脑
大脑皮层
甲状腺激素和肾上腺素表现为:
调节方式:
体温调节中枢:
冷觉和热觉的形成部位:
神经-体液调节
温度感受器分布:
皮肤、黏膜及内脏
大脑皮层
产生冷/热觉
行为性调节
课堂小结
19
传出神经末梢及其支配的汗腺/骨骼肌/肾上腺/血管等
(1)体温调节中枢:___________
(2)体温感觉中枢:___________
(3)体温调节的方式:____________
(4)温度感受器:________________________
(5)温度感受器分布:______________________
(6)效应器:____________________________________
(7)体温调节参与的激素:____________________
下丘脑
大脑皮层
感受温度变化的感觉神经元末梢
皮肤、黏膜、内脏器官
神经-体液调节
总结
体温调节相关知识点
问题:人体调节体温的能力是无限的吗?如果当我们在寒冷或
高温环境中停留过久会有哪些表现?
甲状腺激素和肾上腺素
调节能力有限
寒冷环境
高温环境
停留过久
停留过久
机体产生的热量不足以补偿散失的热量
体温降低
机体产生的热量不能及时散出
体温升高
①影响物质代谢的正常进行;
②使细胞、组织和器官发生
功能紊乱;
③破坏内环境稳态;
④严重时危及生命;
人体体温恒定的意义:保证酶的活性,维持机体内环境稳态,保证新陈代谢等,
是生命活动正常进行的必要条件。
恒温动物才有体温调节机制,变温动物的体温随外界环境温度的改变而改变。
(冻疮:皮肤血管持久性收缩引起)
(中暑)
(失温)
体温失衡
1.将小鼠和青蛙从25℃的室温下移至4℃的环境中,两者的耗氧量、酶活性和皮肤血流量发生的变化分别是:
小鼠: 耗氧量 , 酶活性 , 血流量 ;
青蛙: 耗氧量 , 酶活性_______, 血流量 。
增加
不变
减少
减少
降低
减少
只有恒温动物才有体温调节机制,变温动物的体温随外界环境温度的改变而改变。
2.下图表示两类动物的耗氧量与环境温度的关系,请分析甲、乙两种动物
恒温
变温
小白鼠
青蛙
S z L w h
3.成年健康小白鼠下丘脑的部分结构被破坏后, 其代谢状况与环境温度的关系如下图, 可能出现的情况是( )
D
S z L w h
解析: 下丘脑被破坏后,小鼠机体无法实现体温调节,体温将随环境温度的改变而改变,但是代谢状况并不是与温度呈直线相关,因为参与代谢活动的生物酶的最适温度在正常体温附近,当温度高于或低于最适温度时,酶活性都会降低,代谢活动相应也减弱.所以,可能出现的情况应该是D.
23
材料2:为维持人体体温稳定,分析比较从25 ℃室内进入0 ℃雪地,10 min后再返回室内过程中,人体产热量的变化?
提示:人体25 ℃时的产热量(a)、散热量(b)
0 ℃时的产热量(c)、散热量(d)
25 ℃时产热量(a)=25 ℃时散热量(b)<0 ℃时产热量(c)=0 ℃时散热量(d)。
提醒:
(1)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。
在寒冷环境中,机体“减少散热”和“增加产热”都是相对于调节前而言。
(2)“寒战”是指骨骼肌不自主战栗,由下丘脑体温调节中枢控制,而不是躯体运动中枢。
材料3:剧烈运动后,为什么不能立即冲冷水澡呢,从体温调节的角度分析,其理由是什么?
提示:在剧烈运动后,立即冲冷水澡,此时皮肤冷觉感受器兴奋,机体通过神经—体液调节,使汗腺分泌减少,皮肤毛细血管收缩,减少散热;同时机体适当增加产热,虽然皮肤温度下降,但内部温度升高,对机体内环境稳态不利。
4.如图表示机体由T1环境进入T2环境的过程中产热量和散热量的变化,下列叙述正确的是
A.根据图示信息可知T2>T1
B.曲线A表示产热量,曲线B表示散热量
C.a~b过程中皮肤毛细血管舒张,汗腺分泌增加等方式增加散热
D.T2环境中产热量和散热量均高于T1环境,机体表现为体温升高
判断产热和散热曲线:
迅速变化的是散热
产热是机体可调节的,
散热主要受环境影响
散热增加
→进入寒冷环境
>
平衡,体温维持恒定
产热
散热
B
1.体温升高,对人体只有害而无益吗?
体温升高可分为两种情况,
第一种情况是病理条件下的体温升高,叫发热;
第二种情况是由于机体进行剧烈活动,在一定时间内体热产生量超过其
散发量,体温暂时升高或超过正常最高水平。
一定限度的发热是人体抵抗疾病的生理性防御反应,这使得白细胞增多、肝细胞功能加强、物质代谢速度加快,病人的抵抗力有所提高,但体温过高或长时间发热,会使病人的生理功能紊乱。
第二种情况引起的体温升高,经过短时间休息后可恢复至正常体温水平,不存在有害或有益的问题。
习题巩固
27
P59【旁栏思考题】体温升高或降低,对人体只有害而无益吗?
发热对机体的影响是多方面的。一定限度的发热是人体抵抗疾病的生理性防御反应。这使得白细胞增多、肝细胞功能加强、物质代谢速度加快,病人的抵抗力有所提高。在很多急性病中,发热可以代表人体有良好的反应能力,这属于体温升高有利的一面。
但同时,体温过高或长时间发热,会使病人的生理功能紊乱,如引起神经系统的功能障碍,使病人出现烦躁、幻觉甚至抽搐等,这就是体温升高有害的一面了。
第二种情况引起的体温升高、经过短时间休息后便可恢复至正常体温水平,不存在有害或有益的问题。
2.体温降低,对人体只有害而无益吗?
低体温对机体极为不利,可诱发或加重疾病;
但另一方面,利用低温对机体影响的某些特性,降低体温又成为一种医疗手段,尤其对重要器官的保护有重要意义。
3.带婴幼儿看病时,为什么要等他们停止哭闹几分钟之后,
再给他们量体温呢?
婴幼儿在哭闹时会使血液循环加速,
细胞代谢加强,使体温高于实际体温。
习题巩固
29
1200mL
300mL
1000mL
摄入
由肾排出(尿液)
食物中的水
饮水
代谢产水
1500mL
500mL
400mL
由皮肤排出(汗液)
由肺排出(呼吸)
排出
100mL
由大肠排出(粪便)
人体中的水
正常机体:水的摄入量 = 排出量,使机体保持水平衡
(主要途径)
1.水的来源和去向
思考1:一般情况下,冬天人的尿较多,夏天较少。你能解释这种情况吗?
四、水和无机盐平衡的调节
尿液的多少与水的产生和排出都有关系。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.无机盐(以Na+为例)的来源和去向
思考2:机体中除了水平衡外,无机盐的摄入和排出也应是保持平衡的,
请尝试画出无机盐的摄入和排出平衡概念图。
(主要)
几乎全部由小肠吸收
人
体
内
的Na+
(主要途径)
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。
正常机体:Na+的摄入量 = 排出量,使机体保持盐平衡
食盐
肾(尿液)
皮肤(汗液)
大肠(粪便)
四、水和无机盐平衡的调节
肾脏
输尿管
膀胱
尿液
(排出体外)
肾小球
肾小囊
肾小管
集合管
尿液
肾单位
血液
肾小球的滤过作用
原尿
肾小管、集合管
重吸收作用
全部葡萄糖大部分水
部分无机盐
尿液
(180升/天)
(1.5升/天)
血液
水、无机盐、尿素
水、无机盐、
葡萄糖、尿素等
血液
肾静脉
已过滤的血
尿液的形成过程
肾小球
肾小囊
肾小管
入球小动脉
出球小
动脉
尿液
原尿
人体泌尿系统结构模式图
肾
输尿管
膀胱
尿液的形成过程
血 液
肾小球的
滤过作用
原 尿
肾小管、集合管
重吸收作用
99%的水、全部葡萄糖、部分无机盐等被重吸收
终 尿
(1.5升/天)
(150升/天)
一、水和无机盐平衡的调节
下丘脑
下丘脑神经分泌细胞
下丘脑神经分泌细胞
促××激素释放激素
促××激素
抗利尿激素、催产素等
下丘脑分泌,垂体释放!
下丘脑分泌并释放
垂体分泌并释放
释放到血液才叫释放! 脑垂体或者神经垂体
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思考3:当吃的食物过咸时,就会感觉口渴难耐,
阐述原因并构建模型图。
水平衡调节过程
饮水不足、体内失水过多或吃的食物过咸
细胞外液渗透压升高
下丘脑渗透压感受器
大脑皮层
产生渴觉
主动饮水
补充水分
细胞外液渗透压 下降
(-)
刺激
(1)当饮水不足或吃的食物过咸时,
细胞外液渗透压如何变化?
(2)渗透压感受器位于?
(3)产生渴觉的部位?
35
思考4:饮水不足时尿量也会减少,阐述原因并构建模型。
1.抗利尿激素由哪里分泌?
2.抗利尿激素由哪里释放?
3.抗利尿激素作用部位?作用是?
水平衡调节过程
饮水不足、体内失水过多或吃的食物过咸
细胞外液渗透压升高
下丘脑渗透压感受器
大脑皮层
垂体
产生渴觉
主动饮水
补充水分
抗利尿激素
肾小管、集合管重吸收水
尿量减少
细胞外液渗透压 下降
细胞外液渗透压
下降
(-)
(+)
刺激
(-)
神经分泌细胞
下丘脑
垂体后叶
抗利尿激素
毛细血管
下丘脑
36
思考5:哪些步骤是体液调节呢?他们之间有什么关系呢?
水平衡调节过程
饮水不足、体内失水过多或吃的食物过咸
细胞外液渗透压升高
下丘脑渗透压感受器
大脑皮层
垂体
产生渴觉
主动饮水
补充水分
抗利尿激素
肾小管、集合管重吸收水
尿量减少
细胞外液渗透压 下降
细胞外液渗透压
下降
(-)
(+)
刺激
(-)
神经调节
体液调节
下丘脑
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思考5:哪些步骤是体液调节呢?他们之间有什么关系呢?
水平衡调节过程
饮水不足、体内失水过多或吃的食物过咸
细胞外液渗透压升高
下丘脑渗透压感受器
大脑皮层
垂体
产生渴觉
主动饮水
补充水分
抗利尿激素
肾小管、集合管重吸收水
尿量减少
细胞外液渗透压 下降
细胞外液渗透压
下降
(-)
(+)
刺激
(-)
下丘脑
产生渴觉不算反射,
到主动饮水才算反射
调节方式:
神经-体液调节
存在负反馈调节
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思考6:当饮水过多或者盐分丢失过多,尿量也会增多,阐述原因。
水平衡调节过程
肾小管、集合管重吸收水____
饮水过多,盐分丢失过多时
减少
上升
细胞外液渗透压______
下丘脑
刺激
垂体
抗利尿激素
(+)
细胞外液渗透压
(-)
释放____
下降
减少
尿量_____
增加
神经——体液调节
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总结:
(1)水平衡的调节机制: 。
(2)水平衡的调节中枢: 。
(3)渴觉中枢: 。
(4)渗透压感受器分布: 。
(5)参与水平衡调节的激素: 。
饮水减少→细胞外液渗透压 →抗利尿激素分泌 →尿量 。
(6)抗利尿激素的产生、分泌部位 ;释放部位 ;
作用部位 。作用 。
(7)下丘脑在水平衡调节中的作用:
下丘脑
大脑皮层
神经-体液调节
下丘脑渗透压感受器
抗利尿激素
增加
增加
减少
①水平衡的中枢;②细胞外液渗透压的感受器;③合成分泌抗利尿激素
下丘脑
垂体
促进肾小管和集合管对水的重吸收
肾小管和集合管
神经分泌细胞
下丘脑
垂体后叶
抗利尿激素
毛细血管
血浆渗透压、抗利尿激素含量和尿量的关系:血浆渗透压升高,抗利尿激素分泌增多,二者呈正相关;抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收,使尿量减少,二者呈负相关。三者关系如图。
针对练2.肾小管、集合管细胞主要通过水通道蛋白从管腔中吸收水分。抗利尿激素(ADH)可促进该过程。人体水盐平衡调节的部分过程如图所示,回答下列问题:
(1)人体内水的主要来源有_______________________________________(至少答出两点),水的排出主要依靠_________。
饮水、食物中所含有的水、代谢中产生的水
肾排尿
(2)当人饮水不足或吃的食物过咸时,就会引起细胞外液渗透压升高,使_____________________受到刺激,产生兴奋。下丘脑神经内分泌细胞分泌的______________,由______释放后促进了肾小管、集合管对水的重吸收作用。
下丘脑渗透压感受器
抗利尿激素
垂体
(3)如图表示ADH发挥作用的部分过程,可推测ADH促进肾小管重吸收水的机制,并作出简要说明:________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________。
ADH与特异性受体结合后经信号转导,一方面促进水通道蛋白的合成,另一方面促进包裹有水通道蛋白的囊泡移动到细胞膜。增加了肾小管上皮细胞表面水通道蛋白的数量
1.请利用渗透作用原理,解释糖尿病患者多尿的原因?
2.某老年男性具有多尿的症状,但检测结果显示其血糖含量正常,尿中也无葡萄糖,医生怀疑其可能患有尿崩症。(1)尿崩症患者会出现大量排尿现象,其病因之一是垂体病变导致的,请分析其具体的发病机理:
(2)尿崩症患者经常会出现口渴、多饮等症状,请用文字和箭头从神经调节方面说明出现口渴、多饮症状的原因。
【情景应用】---原因类答题训练
原尿渗透压高,导致肾小管和集合管对水的重吸收减弱。
垂体病变使抗利尿激素释放减少(1分),
肾小管和集合管对水的重吸收减弱,导致尿量增加。(1分)
水分丢失
细胞外液渗透压升高
下丘脑渗透压感受器兴奋
大脑皮层产生渴觉
主动饮水
问题七:Na+的浓度对于细胞外液渗透压的维持具有重要作用,
那么像Na+等无机盐是如何调节渗透压平衡的呢?
阅读教材,回答下列问题:
(1)有的人喜欢吃清淡的食物,炒菜时放盐极少,如果长期这样下去,
可能会有什么影响?
(2)参与盐平衡调节的激素是什么?
(3)该激素由哪里分泌?作用部位是?
(4)该激素的作用是什么?
食盐的主要成分是NaCl。Na+是维持细胞外液渗透压的重要成分之一,是人体健康不可或缺的重要物质。长期食盐摄入不足,会导致细胞外液渗透压降低,影响细胞内外渗透压的平衡。
体液调节和神经调节的协调
二、水和无机盐平衡的调节
2.盐平衡调节
(1)Na+的来源和去路
①摄入:主要来源是 ,几乎全部由小肠吸收。
②排出:主要经 排出,排出量几乎 摄入量。
食盐
肾脏
等于
Na+浓度,对于维持 的渗透压有重要作用,机体对水和无机盐的调节→保持细胞外液Na+浓度→保持细胞外液 不变。
细胞外液
渗透压
③渗透压调节包括 和 的调节,
主要是通过 完成的。
④相关激素: 、 。
水平衡
盐平衡
肾脏
抗利尿激素
醛固酮
47
二
——渗透压调节
1.参与无机盐平衡调节的激素——醛固酮
①合成、分泌部位:
②化学本质:
④生理作用:
③靶细胞:
肾上腺皮质
固醇类
促进肾小管和集合管对Na+的重吸收,维持血钠平衡。
肾小管和集合管
无机盐平衡的调节过程——以Na+为例
大量丢失水分使细胞外液量减少以及血钠含量降低
肾上腺皮质
(+)
醛固酮
(+)
肾小管和集合管对Na+的重吸收
维持血钠含量平衡
血钠含量升高
(-)
(-)
无机盐平衡的调节过程——以Na+为例
细胞外液量减少
血Na+含量降低
肾上腺皮质
醛固酮
重吸收Na+
+
饮水不足、失水过多、食物过咸
细胞外液渗透压升高
下丘脑渗透压感受器
下丘脑,垂体
分泌,释放
抗利尿激素
肾小管、集合管
尿量减少
细胞外液渗透压下降
大脑皮层
产生渴觉
主动饮水
+
(—)
+
重吸收水
水盐平衡调节
神经—体液调节
细胞外液增加
血Na+含量增加
50
水盐平衡调节
神经—体液调节
水和无机盐平衡的调节是由神经调节和体液调节共同实现的。
饮水或失水异常、盐分摄入异常等
尿量变化
肾小管、集合管重吸收水、Na+,排出K+
细胞外液渗透压异常
下丘脑
刺激
抗利尿激素
垂体 释放
影响
神经调节
体液调节
肾上腺皮质
醛固酮
血钠异常
刺激
释放
影响
负反馈
细胞外液渗透压
改变
血钠改变
水盐平衡调节
神经调节
体液调节
52
水盐平衡调节总结
水平衡调节中枢:
调节方式:
渴觉中枢:
渗透压感受器分布:
相关激素:
下丘脑
大脑皮层
下丘脑
抗利尿激素
神经分泌细胞
下丘脑
垂体后叶
抗利尿激素
毛细血管
产生、分泌部位:
释放部位:
靶器官:
作用:
下丘脑的神经分泌细胞
垂体后叶
肾小管、集合管
促进肾小管、集合管重吸收水分
神经—体液调节
产生、分泌部位:
靶器官:
作用:
醛固酮
肾上腺皮质
肾小管、集合管
促进肾小管、集合管重吸收Na+
水和无机盐的平衡,对于维持人体的稳态起着非常重要的作用,
是人体各种生命活动正常进行的必要条件。
剧烈运动、高温工作、患病(剧烈呕吐、严重腹泻)
严重失水和无机盐(主要是钠盐)
细胞外液渗透压下降
出现血压下降、心率加快、四肢发冷等
及时补充生理盐水缓解症状
及时补充生理盐水
4.水和无机盐平衡调节的意义
说明:人体除丢失水和Na+外,还会丢失K+。K+负责维持细胞内液渗透压,维持心肌舒张、保持心肌正常兴奋等重要作用。
人体每昼夜有35~50g的代谢废物必须随尿液排出,而溶解这些代谢废物的最低尿量应在500mL以上。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。因此人每天都要保证一定量的饮水。
保证一定量的饮水
水和无机盐的平衡,对于维持人体的稳态起着非常重要的作用,
是人体各种生命活动正常进行的必要条件。
4.水和无机盐平衡调节的意义
【P61旁栏思考题】
有人说,不要等渴了再喝水,你觉得这句话有道理吗?为什么?
这句话是有道理的。
从水盐平衡调节示意图可以看出,当人意识到渴了,说明机体细胞渗透压已经升高,机体已经在调动心脏、肾等器官以及泌尿系统、循环系统等调节渗透压,会引起起一系列问题,如血液粘稠度增高、血压升高、酸中毒等。长期如此,会对机体健康造成影响。
【思考题】
成年人每天水的摄入量是多少,是不是越多越好?
成年人每天水的摄入量为2000-2500ml
(饮水量1000-1200ml,食物含水量700-1000ml)
不是越多越好,每天饮用超过4L水可能引起水中毒,当摄入量超过了排水量,引起血浆渗透压下降和循环血量增多。过多的水会稀释人体内的钠离子浓度,所以在医学上又称为稀释性低血钠
世卫组织声明:“每天饮用超过4L水可能会‘水中毒’,导致大脑功能受损甚至死亡”。而马拉松运动后大量饮用淡水也会导致“水中毒”。
水中毒
“水中毒”是指机体水的摄入量超过了排水量,以致于水分在体内潴留,打破了水平衡,引起血浆渗透压下降和循环血量增多。过多的水会稀释人体内的钠离子浓度,所以在医学上又称为稀释性低血钠。
【P61旁栏思考题】
有人说:“一个人一天内不吃饭、不喝水,但只要没有大小便,就可以维持体内水和无机盐的平衡”。这种说法对吗?为什么?
这种说法不对。
不吃饭会使机体营养摄入不足;不喝水会导致机体细胞外液渗透压失衡;大便和小便是人体排出代谢废物的重要途径,如果这些废物不能及时排出体外,会引起中毒或其他病症,损害健康。
1
下丘脑的功能
60
1.感受器:下丘脑中的渗透压感受器可感受内环境中渗透压的改变,
维持水分代谢平衡。
2.传导功能:下丘脑可将渗透压感受器产生的兴奋传至大脑皮层,
使人产生渴觉。
3.神经中枢:下丘脑中有体温、血糖、水盐平衡调节中枢等。
4.效应器的分泌功能:
水盐平衡调节中下丘脑既是感受器和神经中枢,又是效应器(分泌抗利尿激素)
体温调节中,下丘脑既是神经中枢,又是效应器(分泌促甲状腺激素释放激素)
拓展总结:下丘脑具有感受、传导、调节、分泌四大功能
延伸拓展:肾上腺分泌的各种激素及其作用
醛固酮的分泌受血钠浓度的调控;皮质醇的分泌受下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的调控,存在分级调节和反馈调节;肾上腺素的分泌是神经调节。
5.洄游鱼类在从海水环境中移动到淡水中时(如俗称大麻哈鱼的鲑类产卵洄游)面临什么样的水盐平衡问题? 请查找资料, 看看它们是如何解决这一问题的。
课堂练习
海水→淡水:吸水体液浓度减少【调节措施:排水保盐】
①减少或停止饮水,减少离子的吸收和排出;
②分泌激素使肾小球滤过率增大,并减少肾小管对水的吸收,
加强吸盐能力排出大量稀薄的尿。
③肾上腺素等激素的分泌也明显增加,经鳃排出的Na+和Cl-减少,
并利用离子主动转运系统,从低渗环境中吸收Na+和Cl-,从而维
持体内较高的渗透压。
63
5.洄游鱼类在从海水环境中移动到淡水中时(如俗称大麻哈鱼的鲑类产卵洄游)面临什么样的水盐平衡问题? 请查找资料, 看看它们是如何解决这一问题的。
课堂练习
淡水→海水:失水体液浓度增加【调节措施:排盐保水】
①大量饮水。
②鳃主动向海水排出离子。
③肾小球的滤过率减少,肾小管吸水能力增大,尿量减少。
④血浆的皮质醇浓度升高,提高了鳃上ATP酶活性和由鳃排出的Na+增加
64
3.(2024·福州高二期中)洄游鱼类在从海水环境移动到淡水时,生理调节机制会改变水和盐的摄入和排出以维持水盐平衡。下列关于洄游鱼类进入淡水后发生的变化的叙述中,错误的是
A.饮水量明显增加
B.肾小管对水的重吸收减少
C.Cl-排出量减少
D.从淡水中主动吸收Na+
√
2
3
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8
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11
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14
15
1
实例分析
1.夏天喝冰水后,先感受到短暂的凉爽,但之后反而会有更明显的燥热感,原因是什么?
内脏冷觉感受器兴奋,甲状腺和肾上腺素的分泌量增加,促进产热。
2.寒冷环境比炎热环境神经系统兴奋性更高的原因是什么?
寒冷环境中甲状腺激素含量较高,提高了神经系统的兴奋性。
三、神经调节和体液调节的联系和意义
神经调节
体液调节
直接或间接调节
肾上腺髓质
肾上腺素等激素
靶
细胞
分泌
兴奋
作用于
产生相应反应
交感神经
(1)不少内分泌腺本身直接或间接地受中枢神经系统的调节,在这种情况下,体液调节可以看作神经调节的一个环节。
例如:人在恐惧、剧痛、失血等紧急情况下,肾上腺素的分泌增多,表现出警觉性提高、反应灵敏、物质代谢加快、呼吸频率提高、心率加快等应激反应。
1.神经调节和体液调节的关系
神经调节
体液调节
影响发育和功能
幼年时缺乏甲状腺激素
影响
脑的发育
成年时甲状腺激素分泌不足
神经系统的兴奋性降低
头晕、反应迟钝、记忆力减退等症状
(2)内分泌腺所分泌的激素可以影响神经系统的发育和功能。
1.神经调节和体液调节的关系
人和高等动物体的各项生命活动常常同时受______和______的调节。正是由于这两种调节方式的配合,_____________的活动才能协调一致,内环境的_______才得以维持,各项生命活动才能____________,机体才能适应环境的不断变化。
神经
体液
各器官、系统
稳态
正常进行
适应环境的不断变化
人体内环境
感知变化
神经调节
体液调节
调节校正
恢复稳定
各项生命活动正常
1.神经调节和体液调节的关系
70
1.体液调节
(1)途径
化学物质通过体液传送,调节靶细胞、靶器官的活动。
进食后血糖浓度升高,直接引起胰岛B细胞
分泌胰岛素,使血糖浓度降低。
(3)实例
体液调节与神经—体液调节
(2)模型
71
2.神经—体液调节
(1)模型Ⅰ
涉及神经递质与激素两类信号分子
(2)途径
下丘脑→有关神经→内分泌腺→分泌激素→靶细胞
(3)实例
血糖浓度降低,下丘脑通过有关神经使胰岛A细胞分泌胰高血糖素,使血糖浓度升高。
体液调节与神经—体液调节
只强调激素的分泌——为神经调节,
只强调激素在起作用——为体液调节。
72
2.神经—体液调节
(1)模型II
涉及神经递质与激素两类信号分子
(2)途径
分级调节,下丘脑→垂体→内分泌腺→体液传送→靶细胞。
体液调节与神经—体液调节
(3)实例
举例:日照长短变化刺激鸟类的神经系统,下丘脑分泌促性腺激素释放激素作用于垂体,垂体分泌促性腺激素作用于性腺,性腺分泌的性激素增加,促使鸟类产卵。
73
如图表示机体内生命活动调节的途径。下列说法正确是
A.若A表示正处于危险状态,通过①⑥④的调节方式属于神经—体液调节
B.若A表示血糖浓度过高,可通过①②③④和①⑥④调节来维持血糖稳定
C.若A表示寒冷环境,可通过①②③④、①⑥④和①②来维持体温相对恒定
D.若A表示血浆渗透压降低,可通过①②使垂体合成、释放抗利尿激素量增加
典例
3
√
如图为下丘脑参与的人体生命活动调节的部分示意图,其中字母代表有关器官或细胞,数字代表有关激素。据图分析,下列说法正确的是
A.下丘脑既参与了神经调节,又参与了激素调节
B.激素②④之间和激素④⑦之间均具有协同作用
C.c表示胰岛A细胞,d、e分别表示垂体和肾
D.寒冷条件下,激素④⑦分泌增多,激素①⑤⑥分泌减少
√
典例
2
(2024·湛江调研)如图为下丘脑在神经调节和体液调节中的部分作用机理。下列叙述错误的是
A.途径①中胰岛B细胞分泌激素a属于神经调节的范畴
B.若激素c是性激素,则其靶器官可以是下丘脑
C.途径③反映出细胞之间通过直接接触的方式交流信息
D.激素d可能是抗利尿激素,可以提高肾小管和集合管对水的通透性
√
典例
1
针对练1.下列有关神经调节和体液调节的说法,正确的是
A.神经调节完全依赖电信号,而激素属于化学物质,故神经调节的速度
更快
B.神经调节的结果是使效应器作出反应,而激素调节的结果是使靶细胞的生理活动发生改变,神经调节作用范围较局限
C.在人与高等动物生命活动调节过程中,体液调节起主导作用
D.给病人输氧时混入5%左右的CO2以维持呼吸中枢的兴奋属于神经调节
√
细胞代谢加快,产生较多CO2
血液中的CO2含量升高
呼吸
中枢
维持体内CO2含量的相对稳定
排除较多CO2
刺激
呼吸
运动加强
相关感受器
5.(创新情境)人体体温调定点是下丘脑预设的一个温度值,正常生理状态下为37 ℃,某些病毒感染人体后,会使体温调定点升高继而引起发热,某人因病毒感染体温上升至38.5 ℃的调节过程如图所示,回答下列问题:
(1)人体组织细胞被病毒侵染后,释放____________________,使位于_________的体温调节中枢兴奋,体温调定点上升至38.5 ℃。
致热性细胞因子
下丘脑
(2)人从发热到恢复过程一般分为体温上升期、高温持续期和体温下降期。在发热初期,患者往往感到很冷,这是因为体温调定点上升以后,兴奋传导至__________形成冷觉。此时,即使体温是38 ℃,机体也会通过释放激素、骨骼肌收缩、皮肤血管收缩等方式增加产热、减少散热,这是因为____________________。
大脑皮层
体温低于体温调定点
(3)人持续发烧在38.5 ℃时,人体产热量_______(填“大于”“小于”或“等于”)散热量。体温下降期,机体增加散热的途径有_______________
_________________________________。
等于
皮肤血管舒张、
皮肤血流量增多、汗液分泌增多
针对练4.产热量和散热量是决定体温变化的直接因素。“体温调定点学说”认为:正常状态下,人体调定点一般为37 ℃,当体温偏离调定点时,机体会通过相应的机制将体温调节至调定点附近。机体发热状态下的散热量和产热量的变化曲线如图所示,其中A~D表示不同阶段。回答下列问题:
(1)代谢产热是机体热量的主要来源。安静状态下,人体热量主要来自_________等器官,运动时的主要产热器官是__________。
肝、脑
骨骼肌
(2)某发热患者的体温调定点为38.5 ℃,其发热初期的体温低于38.5 ℃,机体会出现B阶段所示的变化,此时散热量和产热量的大小关系为____________________,机体皮肤处的血流量和汗腺的分泌量的变化趋势分别是_______和______(填“增加”“减少”或“不变”)。据图可推测,乙曲线代表的是__________(填“产热量”或“散热量”)的变化情况。
产热量大于散热量
减少
减少
产热量
(3)在发热初期,随着体温的逐渐升高,我们经常会感觉浑身发冷,这是由调定点上升所带来的冷刺激信号刺激__________所产生的感觉。
大脑皮层
(4)某发热患者的临床表现之一为大量出汗。当该患者大量出汗时,其尿量减少,原因是____________________________________________________
_____________________________________________________。
该患者大量出汗导致细胞外液渗透压升高,抗利尿激素分泌增加,促进肾小管和集合管对水的重吸收,使得尿量减少
√
2.(2024·眉山高二期末)血液中CO2能够透过血—脑脊液屏障进入脑脊液与H2O结合成碳酸,碳酸解离出来的H+刺激位于延髓腹外侧浅表部位的中枢化学感受器,引起呼吸中枢兴奋,使呼吸运动加快、加深。下列叙述正确的是
A.哺乳动物细胞无氧呼吸产生CO2发生在细胞质基质
B.哺乳动物剧烈运动产生乳酸会导致血浆pH明显降低
C.脑脊液、血红蛋白及血浆中的CO2都属于内环境的组成成分
D.H+刺激中枢化学感受器后可产生动作电位从而传递兴奋
3.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.炎热时,机体产热增加是中暑病人体温高于正常体温的主要原因
B.炎热时,皮肤血管舒张、血流量增加,汗腺分泌增多,散热增加
C.寒冷时,TRH与甲状腺细胞的受体结合,促使其分泌甲状腺激素
D.寒冷时,参与体温调节的传入神经有躯体运动神经和内脏运动神经
√
6.(2025·恩施高二期末)寒冷是冻疮发病的主要原因。冻疮患者的皮肤在遇到寒冷、潮湿或冷暖急变时,局部小动脉发生收缩,久之动脉血管麻痹而扩张,静脉淤血,局部血液循环不良,进而导致皮肤发红并产生水肿。水肿的组织会刺激神经末梢,并使人体产生痒痛感。下列说法正确的是
A.寒冷环境下,交感神经活动占据优势,使小动脉收缩
B.冻疮导致皮肤受损是细胞发生了凋亡
C.水肿的组织刺激神经末梢使人体产生痒痛感的过程是与生俱来的,属于非条件反射
D.人体在寒冷环境受冻后,应立即用热水浸泡或取火烘烤
√
2
3
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5
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12
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14
1
针对练1.醛固酮是一种类固醇类激素,其受体位于细胞内。该激素和受体结合后启动相关基因的表达,进而促进肾小管和集合管对Na+和水的重吸收以及对K+的排出。下列叙述正确的是
A.血钠含量下降时,醛固酮分泌量减少
B.血钾含量升高时,醛固酮分泌量减少
C.醛固酮在肾上腺皮质合成后,以胞吐的方式运出细胞
D.醛固酮发挥作用后导致尿量和尿的成分发生变化
√
1.(2024·玉溪高二期末)下列与抗利尿激素相关的叙述,错误的是
A.抗利尿激素是由垂体释放的
B.下丘脑细胞能表达抗利尿激素受体基因
C.神经系统可参与调节抗利尿激素的释放
D.抗利尿激素能促进肾小管和集合管对水分的重吸收
√
2.渗透压渴觉是指细胞外液渗透压升高引起的渴觉;低血容量性渴觉是指体液流失(大量失血)引起的渴觉。等渗性脱水表现为失水的同时伴有等比例无机盐丢失,会产生渴觉。下列说法错误的是( )
A.产生渗透压渴觉和低血容量性渴觉的部位均为大脑皮层
B.产生渗透压渴觉时垂体会释放更多的抗利尿激素以减少尿量
C.等渗性脱水不会影响细胞外液渗透压,会导致低血容量性渴觉
D.渗透压渴觉和等渗性脱水导致的渴觉都需要补充生理盐水才能缓解
√
预习案·自主学习
探究案·互动探究
联系实际·素养落实
1.神经调节和体液调节对于机体稳态的维持具有重要作用,
判断下列表述是否正确:
(1)在寒冷的环境中,人体产热大于散热,
使体温得以稳定。( )
(2)神经调节和体液调节是两个独立的调节系统。( )
(3)人体中的体液调节以激素调节为主。( )
×
×
√
课堂练习
91
2.人体在剧烈运动、大量出汗后,因口渴而大量饮水。关于此间发生的内环境变化及调节过程,下列推断正确的是( )
A.饮水后血浆渗透压下降、渗透压感受器抑制、抗利尿激素增加
B.出汗时体温增高、冷觉感受器抑制、促甲状腺激素释放激素减少
C.口渴时血浆渗透压增高、抗利尿激素含量增加、尿量减少
D.出汗后体温下降、热觉感受器兴奋、促甲状腺激素释放激素增加
C
课堂练习
92
均有一定道理。
"春捂秋冻"有益健康的谚语,大意是春季适当缓减衣物,秋天活当缓增衣物,有利于健康。我国北方,春季通常是由冷转暖的过渡期,一天之内室内外温度变化较大,适当缓减衣物,使机体逐步适应环境温度的变化,有利健康。秋季是从暖到冷的过渡阶段,适当缓增衣物,接受一定的防寒锻炼,提高机体的调节能力,利于提升防寒能力。
"知冷知热"不会生病,大意是说,人应该注意环境的冷暖变化,及时增减衣物,可预防生病。人体调节体温的能力是有限的,从这个角度看,注意环境冷热变化,防寒避暑,有利于预防疾病。
练习与应用 P62
1.有人说“春捂秋冻”有益健康;也有人讲“知冷知热”不会生病。
哪一种说法更有道理呢?
【拓展应用】
4.人在恐惧、剧痛、失血等紧急情况下, 肾上腺素的分泌增多,人表现出警觉性提高、反应灵敏、物质代谢加快、呼吸频率提高和心率加速等应激反应。请分析在这个例子中,神经调节和体液调节之间的联系,并解释这些应激反应的意义。
课堂练习
人体在恐惧、剧痛、失血等内外刺激下,支配内脏的交感神经活动占据优势,交感神经一方面使心跳加快,呼吸频率提高,另一方面促进相关内分腺活动,使肾上腺素等相关激素水平上升,激素调节相关内脏器官活动加强,物质代谢加快,警觉性等应激反应提高,适应能力增强。在这一系列调节中,既有神经调节,又有体液调节,两种调节相互协调配合,大大提高机体应激反应能力。
94
1.对于高热不退的病人,可以采用一些辅助措施来降低体温。
下列措施不恰当的是 ( )
A. 适当撤减衣服
B. 加盖棉被,增加排汗量
C. 用酒精棉球擦拭四肢等部位
D. 在额头上敷用冷水浸泡过的毛巾
B
复习与提高
95
2.下图表示某雄性哺乳动物雄激素(睾酮)产生的调节过程,a〜e
表示有关生理活动过程。下列相关叙述,不正确的是 ( )
A. 睾酮由睾丸产生,与下丘脑和垂体无关
B. 图中各激素只作用于有相关受体的细胞
C. a、b、c过程体现了睾酮分泌的分级调节
D. d和e过程体现了激素分泌的负反馈调节
A
复习与提高
96
3.X和Y是两种激素。X刺激Y的分泌,Y能够抑制分泌X的细胞的分泌活性。如果Y的水平下降,那么接下来立即发生的是 ( )
X的分泌减少
B. X的分泌增多
C. Y的分泌停止
D. X的分泌停止
B
复习与提高
97
4.大面积烧伤的病人由于严重脱水,血钾含量升高,
细胞外液渗透压升高,此时血液中( )
A. 抗利尿激素浓度增加,醛固酮浓度降低
B. 抗利尿激素浓度降低,醛固酮浓度增加
C. 抗利尿激素浓度增加,醛固酮浓度增加
D. 抗利尿激素浓度降低,醛固酮浓度降低
C
复习与提高
98
5.当你突然遇到一只大狗或一条蛇时,会感到毛骨悚然,甚至打寒颤、出冷汗。在上述过程中,自主神经系统中起主要作用的是__________,它使你的呼吸变得_______,心脏跳动_______,支气管_______ 。同时,你消化系统的各项功能将______,肝细胞中_________ 转化为葡萄糖加剧。因为皮肤毛细血管______,所以你吓得脸色苍白;打寒颤使产热 _______,同时汗腺分泌_______,为散热做准备。这一幕的细节储存进了__________ 里的某个区域,成为经验的一部分。
交感神经
加快
加快
扩张
下降
肝糖原
收缩
增加
加强
大脑皮层
复习与提高
99
6.下图中的曲线分别表示两个人饭后血糖变化的情况。请分析该图回答:
哪一条曲线是糖尿病患者的?为什么?
红色曲线为糖尿病患者的血糖浓度变化曲线。
曲线反映饭后血糖浓度迅速大幅上升,大大超出了正常范围,几小时后血糖浓度仍在高位。曲线表明人体血糖调节能力不足。
复习与提高
100
7.垂体和下丘脑发生病变都可引起甲状腺功能异常。现有甲、乙两人都表现为甲状腺激素水平低下,通过给两人注射适量的TRH,分别测定每个人注射前30 min和注射后30 min的TSH浓度来鉴别病变的部位是垂体还是下丘脑。测定结果如右表。
复习与提高
101
(1 ) 由上述结果可以推测甲、乙发生病变的部位分别是哪里?为什么?
甲发生病变部位可能是下丘脑,TRH是下丘脑分泌的,当注射适量的TRH后,垂体分泌的TSH水平恢复至接近正常,表明垂体是正常的。乙发生病变的部位可能是垂体,因为适量注射TRH后,垂体分泌的TSH水平并未明显恢复。
(2) 给小鼠注射TSH,会使下丘脑的TRH分泌减少。基于对甲状腺激素分泌分级调节的认识,对此现象的解释有两种观点:观点1认为TSH直接对下丘脑进行反馈调节;观点2认为TSH通过促进甲状腺分泌甲状腺激素,甲状腺激素对下丘脑进行反馈调节。请你设计一实验,证明哪个观点是正确的。
复习与提高
102
(1)选取生长发育正常且年龄和性别等生理状况基本相同的小鼠若干,随机平均分为甲、乙两组,分别测定它们的 1 。
(2)甲组小鼠,摘除垂体,适量注射 2 ,测定TRH分泌量。
乙组小鼠,摘除 2 ,适量注射 2 ,测定TRH分泌量。
(3)结果分析:
①如果仅是 1 组TRH分泌量明显减少,表明甲状腺激素对下丘脑分泌的TRH具有负反馈调节。
②如果仅是 1 组TRH分泌量明显减少,表明垂体分泌的TSH对下丘脑分泌的TRH具有负反馈调节。
③如果甲、乙组TRH分泌量均明显减少,表明 2 。
TRH分泌量
甲状腺激素
甲状腺
TSH
(促甲状腺激素)
甲
乙
TSH和甲状腺激素对TRH的分泌均具有负反馈调节作用
$