内容正文:
考向2 神经调节与体液调节的关系
【通考源·知识奠基】
一、厘清体液调节的4个特点、2个作用和2种调节
【提醒】激素作用与运输的2点警示
(1)激素运输无特异性:所有激素都可以通过体液运输,但激素作用具有特异性,如促甲状腺激素只作用于甲状腺。
(2)有些激素也可以作为神经递质,如肾上腺素和去甲肾上腺素。
二、下丘脑在神经、体液调节中的作用模型
【提醒】体温调节的3个核心点
(1)寒冷环境下,甲状腺激素和肾上腺素分泌增多引起产热增加,都是神经—体液调节模式;甲状腺激素分泌增多引起产热增加,还有分级调节模式。
(2)体温调节感受的刺激是温度的变化,冷觉与热觉形成的部位是大脑皮层,而体温调节的中枢是下丘脑。
(3)持续发烧时,体温高于正常但是恒定,此时产热量等于散热量。
三、神经调节与体液调节
1.激素间的关系:
(1)纵向关系——激素的分级调节和反馈调节
(2)横向关系——协同作用和相抗衡作用
2.神经调节和体液调节之间的关系:
【提醒】
人在紧急情况下,机体分泌肾上腺素,为神经调节,而肾上腺素具有使心跳与血液流动加速、瞳孔放大的功能,如果算上肾上腺素后续的作用,整个过程属于神经-体液调节。
【串珠成链】
【研考题·方法领悟】
1.(2025·河北高考)血液中CO2浓度升高刺激Ⅰ型细胞,由此引发的Ca2+内流促使神经递质释放,引起传入神经兴奋,最终使呼吸加深加快。通过Ⅰ型细胞对信息进行转换和传递的通路如图所示。下列叙述错误的是( )
A.Ⅰ型细胞受CO2浓度升高刺激时,胞内K+浓度降低,引发膜电位变化
B.阻断Ⅰ型细胞的Ca2+内流,可阻断该通路对呼吸的调节作用
C.该通路可将CO2浓度升高的刺激转换为传入神经的电信号
D.机体通过Ⅰ型细胞维持CO2浓度相对稳定的过程存在负反馈调节
[识破命题陷阱]
难点
A项、B项
C项、D项
命题
陷阱
不能正确判断钾通道、钙通道是否同时打开与关闭
不能建立联系:血液中CO2浓度升高与传入神经的变化之间的联系;机体通过Ⅰ型细胞维持CO2浓度与负反馈之间的联系
答题
攻略
据图可知,Ⅰ型细胞受CO2浓度升高刺激时,使钾通道关闭,钙通道打开,Ca2+内流促使神经递质释放
将CO2浓度升高的刺激转换为传入神经的电信号的原因是:Ca2+内流促使神经递质释放,引起传入神经兴奋。机体通过Ⅰ型细胞维持CO2浓度相对稳定的过程,最终使呼吸加深加快,血液中CO2浓度降低,存在负反馈调节
【解析】选A。Ⅰ型细胞受CO2浓度升高刺激时,使K+通道关闭,K+外流减少,胞内K+浓度增加,A错误;由题意可知,Ca2+内流促使神经递质释放,引起传入神经兴奋,最终使呼吸加深加快,故阻断Ⅰ型细胞的Ca2+内流,可阻断该通路对呼吸的调节作用,B正确;血液中CO2浓度升高刺激Ⅰ型细胞,由此引发的Ca2+内流促使神经递质释放,引起传入神经兴奋,故该通路可将CO2浓度升高的刺激转换为传入神经的电信号,C正确;机体通过Ⅰ型细胞维持CO2浓度相对稳定的过程,最终使呼吸加深加快,血液中CO2浓度降低,故存在负反馈调节,D正确。
2.(2025·黑吉辽内蒙古高考)黄毛鼠在不同环境温度下独居或聚群时的耗氧量(代表产热量)测定值见下图。下列叙述正确的是( )
A.与20 ℃相比,10 ℃时,黄毛鼠产热量增加,散热量减少
B.10 ℃时,聚群个体的产热量和散热量比独居的多
C.10 ℃时,聚群个体下丘脑合成和分泌TRH比独居的少
D.聚群是黄毛鼠在低温环境下减少能量消耗的生理性调节
【解析】选C。依据题干信息,耗氧量代表产热量,依据图示信息可知,与20 ℃相比,10 ℃时,黄毛鼠的耗氧量较高,说明产热量增加,低温下,散热量也增加,产热和散热处于动态平衡,A错误;黄毛鼠属于恒温动物,其产热量等于散热量,10 ℃时,聚群动物的耗氧量低于独居动物,说明集群动物的产热量低于独居动物,散热量也低于独居动物,B错误;10 ℃时,聚群动物的耗氧量低于独居动物,说明集群动物的产热量低于独居动物,甲状腺激素可以促进产热,甲状腺激素的分泌是通过下丘脑垂体甲状腺→甲状腺激素来实现的,所以可推知,10 ℃时,聚群个体下丘脑合成和分泌TRH比独居的少,C正确;聚群是黄毛鼠在低温环境下减少能量消耗的行为性调节,D错误。
【加固训练】
(2024·广西高考)我国科研人员研发了一种长效胰岛素制剂。当血糖浓度升高时,该制剂能迅速释放胰岛素,使血糖恢复正常,之后缓慢持续释放微量胰岛素,维持血糖稳定。关于该制剂的说法,错误的是( )
A.参与维持血糖浓度的动态平衡
B.适宜采用注射方式给药
C.释放胰岛素受神经系统直接调控
D.药效受机体内环境的影响
【解析】选C。分析题意可知,当血糖浓度升高时,该制剂能迅速释放胰岛素,使血糖恢复正常,之后缓慢持续释放微量胰岛素,维持血糖稳定,所以参与维持血糖浓度的动态平衡,A正确;胰岛素的化学本质是蛋白质,口服会被分解,故适宜采用注射方式给药,B正确;当血糖浓度升高时,该制剂能迅速释放胰岛素,使血糖恢复正常,之后缓慢持续释放微量胰岛素,故释放胰岛素受血糖直接调控,C错误;这种长效胰岛素制剂在内环境中能“感知”血糖变化,会根据血糖变化来调节胰岛素释放的速度,故药效受机体内环境的影响,D正确。
3.(2025·安徽高考)当气温骤降时,机体会发生一系列的生理反应,参与该反应的部分器官和调节路径如图1所示。
回答下列问题。
(1)外界寒冷刺激____________________产生兴奋,兴奋通过传入神经传到下丘脑体温调节中枢。
【解析】(1)寒冷刺激人体皮肤里的冷觉感受器产生兴奋,经过传入神经传到下丘脑中的体温调节中枢,引起人体产热增加,散热减少,维持体温稳定,兴奋传至大脑皮层的躯体感觉中枢产生冷觉。
答案:(1)皮肤冷觉感受器
(2)气温骤降时,机体常通过神经调节引起骨骼肌战栗性收缩;同时,机体通过_________________调节、_________________调节均使皮肤血管收缩和骨骼肌血管舒张。这些效应的生理意义是________________________________。
【解析】(2)气温骤降时,皮肤里的冷觉感受器接受刺激,产生兴奋并将兴奋传至下丘脑体温调节中枢,通过中枢的调节,皮肤血管收缩,血流量减少,进而减少散热量,同时寒冷引起交感神经兴奋,随后肾上腺分泌的肾上腺素增多,表现出心率加快、反应灵敏、皮肤血管收缩、骨骼肌和肝脏等器官的血管舒张、物质代谢加快等应激反应,该过程存在反射弧和激素发挥作用,属于神经—体液调节。这些效应的生理意义是减少散热量,增加产热量以维持机体的体温平衡。
答案:(2)神经 体液 减少散热(皮肤血管收缩)、增加产热,维持机体的体温平衡
(3)气温骤降时,机体内糖皮质激素等分泌明显增加,同时机体通过____________抑制胰岛B细胞的分泌,以维持较高的血糖浓度,满足机体的能量需求。
【解析】(3)寒冷刺激会激活下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴,促使糖皮质激素(如皮质醇)分泌增加。糖皮质激素通过促进糖异生、抑制外周组织对葡萄糖的利用,升高血糖水平,同时机体也会通过交感神经兴奋来减少胰岛素分泌,降低葡萄糖向细胞内转运,同时配合糖皮质激素和胰高血糖素的作用,确保血糖浓度维持在较高水平,为体温调节和重要器官功能提供充足能量。
答案:(3)交感神经
(4)正常情况下,胰岛B细胞的分泌主要受血糖浓度的反馈调节。当血糖持续升高时,血浆中胰岛素的浓度变化如图2所示。此变化的原因是___________________
___________________________________________。
【解析】(4)当血糖升高时会直接刺激胰岛B细胞分泌胰岛素,初期快速释放储存的胰岛素,随后会有所减少,但是由于基因表达的增强会合成新胰岛素并分泌到内环境中,胰岛素浓度持续升高,所以当血糖发生持续升高的情况下,血浆中胰岛素的浓度变化会出现图2中的变化曲线。
答案:(4)血糖升高直接刺激胰岛B细胞分泌胰岛素,初期快速释放储存的胰岛素,随后基因表达增强合成新胰岛素,使浓度持续升高
[高考变式探究]
(1)当血糖浓度降低时,胰岛A细胞的活动增强,胰高血糖素的分泌量增加。胰高血糖素主要作用于______________(填靶器官),促进_________________________,
使血糖浓度回升到正常水平。
答案:(1)肝 肝糖原分解成葡萄糖进入血液,促进非糖物质转变为糖
(2)由于紧张恐惧,会出现肾上腺素短时间内分泌增加、呼吸频率加快、心率加速等症状。肾上腺素能在短时间内增加,而心率恢复却较慢,其原因是__________
____________________________________________________。
答案:(2)紧张恐惧时,人体肾上腺素会在短时间内分泌增加,这一过程属于神经调节,反应迅速;肾上腺素使呼吸频率加快,心率加速,这一过程属于体液调节,体液调节作用时间比较长,故心率恢复较慢
【练考向·素养提升】
1.(2025·肇庆模拟)某团队探究胰岛素泵强化治疗(持续注入)对2型糖尿病患者相关生理指标的影响,部分数据如下。下列叙述错误的是( )
90例2型糖尿病患者胰岛素泵治疗前后临床参数变化
时间
空腹血糖/(mmol/L)
餐后2小时血糖/(mmol/L)
胰岛素泵治疗前
12.45±1.33
20.52±3.15
胰岛素泵治疗后
6.89±1.41
10.08±2.32
A.胰岛素泵持续注入模拟了体内激素源源不断产生的现象
B.被治疗患者在用餐2小时后胰岛A细胞不再受到抑制
C.夜间需降低胰岛素的注入量以避免患者血糖过低
D.此治疗方案使2型糖尿病患者的血糖浓度得到有效控制
【解析】选B。胰岛素泵持续注入模拟了体内激素源源不断产生的现象,A正确;与胰岛素泵治疗前比,被治疗患者在用餐2小时后血糖降低,说明胰岛A细胞仍受到抑制,B错误;胰岛素会使血糖降低,夜间无葡萄糖摄入,需降低胰岛素的注入量以避免患者血糖过低,C正确;由表中实验结果可知,此治疗方案使2型糖尿病患者的血糖浓度得到有效控制,D正确。
2.松果体是调控人体昼夜节律的主要内分泌腺,调控机制如下图。下列叙述错误的是( )
A.上述人体昼夜节律的调节方式属于神经-体液调节
B.直接刺激下丘脑视交叉上核引起松果体分泌褪黑素属于反射
C.褪黑素随体液运输作用于靶器官,具有微量、高效的特点
D.青少年临睡前长时间使用电子产品可能难以进入睡眠状态
【解析】选B。从图中可以看到,白天和黑夜的变化刺激视网膜,通过传入神经将信号传到下丘脑视交叉上核,这属于神经调节。而下丘脑视交叉上核通过传出神经作用于松果体,使松果体分泌褪黑素,褪黑素通过体液运输作用于靶器官,这属于体液调节。所以人体昼夜节律的调节方式属于神经-体液调节,A正确。反射的结构基础是反射弧,完整的反射弧包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。直接刺激下丘脑视交叉上核,没有经过完整的反射弧,不能称为反射,B错误。褪黑素作为一种激素,具有激素的一般特点,即通过体液运输,微量、高效,且作用于靶器官、靶细胞,C正确。青少年临睡前长时间使用电子产品,其发出的光会抑制褪黑素的分泌。褪黑素能促进睡眠,其分泌受抑制就可能难以进入睡眠状态,D正确。
【加固训练】
瘦素是一种由脂肪细胞分泌的蛋白质类激素,它在血清中的含量与动物脂肪组织大小成正比。瘦素作用于中枢神经系统,从而调控生物的行为以及新陈代谢。当生物体的体脂增加时,血清中瘦素含量升高,进而抑制进食并且加速新陈代谢。图1表示瘦素通过下丘脑发挥作用的过程,已知瘦素可分别引起神经元A兴奋、神经元B抑制;图2为图1中局部结构放大图。回答下列问题:
(1)脂肪细胞分泌的瘦素通过__________方式分泌出细胞,可作用于神经元A和B,原因是______________________________,其作用效果不同的直接原因是______________________________。
【解析】(1)瘦素是蛋白质类激素,属于分泌蛋白,通过胞吐方式分泌出细胞。神经元A和B都可以接收瘦素,是因为神经元A和B上有瘦素的特异性受体,且瘦素引起神经元A兴奋,引起神经元B抑制,效果不同,说明神经元A和B上接受瘦素的受体不同。
答案: (1)胞吐 神经元A和B上有瘦素的特异性受体 神经元A和B上接受瘦素的受体不同(合理即可)
(2)当图2中神经元B释放物质甲,并引起③抑制时,③处的膜内外电位为____________________,神经递质只能从①释放作用于③的原因是______________________________。
【解析】(2)神经元B释放物质甲,并引起③抑制时,③处的膜内外电位为膜内负电位膜外正电位。神经递质只存在于突触小泡中,只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,所以神经递质只能从①释放作用于③。
答案:(2)膜内负电位膜外正电位(外正内负) 神经递质只存在于突触小泡中,只能由突触前膜释放作用于突触后膜
(3)图1中饥中枢决定发动摄食,饱中枢决定停止进食,研究人员将实验动物下丘脑的食欲中枢某区域破坏,引起动物食欲下降,据此判断该区域属于下丘脑中的__________。瘦素分泌增加会通过下丘脑使胰岛素分泌减少,这种调节方式为______________________________。
【解析】(3)饥中枢决定发动摄食,饥中枢被破坏,动物食欲下降,发动摄食的动力下降。瘦素分泌增加会通过下丘脑使胰岛素分泌减少,涉及瘦素作用于神经元A和B,属于体液调节,从神经元A和B到下丘脑再至胰岛B细胞分泌胰岛素涉及神经调节,所以是神经-体液调节。
答案:(3)饥中枢 神经调节和体液调节(神经-体液调节)
(4)研究发现,肥胖小鼠的脑组织中存在某种蛋白酶,该酶可以破坏瘦素受体,此时机体产生的瘦素会增多。某科研小组选取不表达该种蛋白酶的突变型肥胖小鼠和正常肥胖小鼠为实验材料,设计实验验证该蛋白酶的作用。请根据实验思路写出预期结果。
实验思路:将相同数量的生长发育相同的突变型肥胖小鼠和正常肥胖小鼠,在相同环境下饲喂等量高脂肪食物,一段时间后,测量两组小鼠体内的瘦素含量和体重变化量。
预期结果:_______________________________________________________。
【解析】(4)根据题意可知,肥胖小鼠的脑组织中存在某种蛋白酶,该酶可以破坏瘦素受体,导致瘦素无法发挥作用,瘦素含量会增加,体重也会增加。所以将相同数量的生长发育相同的突变型肥胖小鼠和正常肥胖小鼠,在相同环境下饲喂等量高脂肪食物,一段时间后,测量两组小鼠体内的瘦素含量和体重变化量。正常肥胖小鼠含有该酶,会破坏瘦素受体,所以正常肥胖小鼠体重的增加量比突变型肥胖小鼠的大,正常肥胖小鼠体内瘦素的含量也高于突变型肥胖小鼠。
答案:(4)正常肥胖小鼠体重的增加量比突变型肥胖小鼠的大,正常肥胖小鼠体内瘦素的含量高于突变型肥胖小鼠
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