内容正文:
高阶思维应用8 生活方式与人体健康
【思维探究】
【情境】
随着人们饮食等生活习惯的改变以及社会的发展,糖尿病成为危害人类健康的主要疾病之一。2型糖尿病患者的数量正逐年快速增长,该疾病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病,患者对胰岛素的敏感性降低(胰岛素抵抗),且早期2型糖尿病患者体内的胰岛素水平较高。
【探究】
(1)健康人血糖升高时,胰岛素分泌增多,其通过促进组织细胞________________
以及抑制______________________两个方面使血糖浓度恢复正常水平。
【解析】(1)胰岛素通过促进组织细胞对血糖的吸收、利用和储存,以及抑制肝糖原分解和非糖物质转变成葡萄糖,从而使血糖浓度恢复正常水平。
答案:(1)对血糖的吸收、利用和储存 肝糖原分解和非糖物质转变成葡萄糖
(2)2型糖尿病患者的靶细胞对胰岛素作用不敏感,胰岛素的靶细胞主要通过细胞膜上的GLUT4来摄取葡萄糖,胰岛素通过与靶细胞细胞膜上的受体结合,经过一系列信号传递来促进储存GLUT4的囊泡与细胞膜融合。试结合上述研究,解释2型糖尿病的两种不同患病机制: ________________________________________。
【解析】(2)2型糖尿病患者的靶细胞对胰岛素作用不敏感,可能是因为胰岛素受体结构异常或数量减少或者胰岛素与靶细胞细胞膜上的受体结合后,信号传递受阻,从而使得胰岛素无法发挥作用,导致血糖升高。
答案:(2)①胰岛素受体结构异常或数量减少;②胰岛素与靶细胞细胞膜上的受体结合后,信号传递受阻(合理即可)
(3)人在剧烈运动时交感神经兴奋释放去甲肾上腺素,作用于胰岛B细胞抑制胰岛素的分泌,其生理学意义是_________________________________________。
【解析】(3)人在剧烈运动时,机体需要更多能量,此时交感神经兴奋释放去甲肾上腺素作用于胰岛B细胞抑制胰岛素的分泌。胰岛素的作用是促进组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖,抑制其分泌可以减少组织细胞对葡萄糖的摄取和利用,从而使更多的葡萄糖释放到血液中,为剧烈运动提供充足的能量。所以其生理学意义是在剧烈运动时减少胰岛素分泌,使血糖含量升高,为运动提供更多能量。
答案:(3)满足运动过程中对能量的需求,避免血糖浓度过低
【思维源点】
一、糖尿病的发病机制
1.1型糖尿病的发病机制:
1型糖尿病主要是由遗传因素、免疫因素与环境因素共同作用,进而由免疫介导选择性破坏胰岛B细胞而导致胰岛素缺乏(如图)。
2.2型糖尿病的发病机制:
2型糖尿病初期通常表现为胰岛素抵抗,并伴有胰岛素分泌相对不足。胰岛素抵抗的具体机制,可划分为受体前、受体和受体后三种情况(如图)。
二、血压的调节
当动脉血压升高时,分布于颈动脉窦和主动脉弓血管外膜下的感觉神经末梢压力感受器兴奋,窦神经、迷走神经活动加强,通过中枢调节,作用于心脏和血管等器官,使心率减慢、血管舒张,从而降低血压。此外,在较严重的缺血、缺氧状态下,动脉外周化学感受器能感受血液中动脉血氧分压(PaO2)、动脉血二氧化碳分压(PaCO2)和pH的变化,对动脉血压发挥一定的调节作用(如图)。
【迁移应用】
1.(2025·大连一模)人动脉血压升高时会刺激颈动脉窦压力感受器产生兴奋,最终使心肌收缩力减弱、心率减慢、血管平滑肌舒张以降低血压。相关传出神经释放的神经递质及其作用效果如下表,下列叙述正确的是( )
传出神经
神经递质
种类
作用效果
心交感神经
去甲肾上腺素
心肌收缩力增强,心率加快
心迷走神经
乙酰胆碱
心肌收缩力减弱,心率减慢
交感缩血管神经
去甲肾上腺素
血管平滑肌收缩
血管平滑肌舒张
A.上述反射弧的中枢位于小脑
B.表中的传出神经属于自主神经系统
C.动脉血压升高将会引起心交感神经活动增强、心迷走神经活动减弱
D.心肌细胞和各种血管平滑肌细胞的去甲肾上腺素受体蛋白结构相同
【解析】选B。血压调节属于自主神经反射,其中枢位于延髓(脑干的一部分)和脊髓,而非小脑,A错误;自主神经系统包括交感神经和副交感神经,二者共同调节内脏活动(如心脏、血管),表中的心交感神经、心迷走神经(副交感神经分支)和交感缩血管神经均属于自主神经系统,B正确;动脉血压升高时,身体会通过负反馈降低血压,此时应抑制心交感神经(减弱心肌收缩力和减慢心率),增强心迷走神经活动(进一步减慢心率),C错误;虽然心肌细胞和血管平滑肌细胞均可能接受去甲肾上腺素,但其作用效果不同(心肌收缩增强,血管平滑肌可能收缩或舒张),从而推知受体类型不同,D错误。
2.醛固酮是一种脂质激素,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。某人因嗜盐、低血压、体重骤降就医,经检查后被诊断为艾迪生病(表现为肾上腺皮质功能减退)。下表为其体检化验结果。下列叙述正确的是( )
项目名称
检测结果
参考值
血Na+
130 mmol/L
137~147 mmol/L
血K+
6.5 mmol/L
3.5~5.3 mmol/L
血pH
7.15
7.35~7.45
血浆皮质醇
2.68 μg/dL
3 μg/dL
尿醛固酮
2.3 nmol/24 h
2.7~44.3 nmol/24 h
A.血浆中的Na+浓度下降可能会导致突触间隙中的乙酰胆碱水解酶的数量增多
B.皮质醇通过体液定向运输传送到靶细胞,与受体结合后发挥作用
C.该患者因肾上腺皮质分泌醛固酮的过程发生障碍,从而对K+的排出减弱
D.醛固酮可促进肾小管和集合管对Na+和水的重吸收,从而使血压降低
【解析】选C。血浆中的Na+浓度下降可能会导致突触间隙中的乙酰胆碱水解酶的活性改变,但数量不一定增多,A错误。皮质醇通过体液运输,但体液运输是全身各处都能到达,不是定向运输到靶细胞,而是通过与靶细胞上的特异性受体结合后发挥作用,B错误。醛固酮由肾上腺皮质分泌,其作用是促进肾小管和集合管对Na+和水的重吸收以及对K+的排出。该患者诊断为艾迪生病(肾上腺皮质功能减退),从化验结果看尿醛固酮低于参考值,说明肾上腺皮质分泌醛固酮的过程发生障碍,醛固酮分泌减少,从而对K+的排出减弱,导致血K+浓度高于正常范围,C正确。醛固酮可促进肾小管和集合管对Na+和水的重吸收,会使血浆渗透压升高,血容量增加,从而使血压升高,而不是降低,D错误。
3.下图是多种信号分子对胰岛B细胞分泌活动的部分调节机制,其中乙酰胆碱是一种神经递质。揭示调控胰岛B细胞分泌活动的分子机制可为治疗糖尿病的药物研发提供理论基础。回答下列问题:
(1)据图可知,胰岛素分泌的调节方式有__________________,多种信号分子可参与胰岛素分泌调节的原因是________________________,其中乙酰胆碱通过激活Na+通道进而使细胞内______(离子)浓度增大,促进胰岛素释放。
【解析】(1)据题图可知,胰岛素分泌的调节方式有神经调节和体液调节。多种信号分子可参与胰岛素分泌调节的原因是胰岛B细胞膜上同时存在多种信号分子的受体,其中乙酰胆碱通过激活Na+通道使Na+内流,进而引起膜内Ca2+浓度增大,引起胰岛素释放。
答案:(1)神经调节和体液调节 胰岛B细胞膜上同时存在多种信号分子的受体 Ca2+
(2)人工研发的GLP-1类药物的降糖机制是________________________。
【解析】(2)据图可知,人工研发的GLP-1类药物的降糖机制是通过GLP-1R受体激活腺苷酸环化酶来调节细胞内cAMP的含量,进而通过调控PKA的功能促进胰岛素基因的表达和胰岛素的释放。
答案:(2)GLP-1类药物通过GLP-1R受体激活腺苷酸环化酶来调节细胞内cAMP的含量,进而通过调控PKA的功能促进胰岛素基因的表达和胰岛素的释放
(3)研究发现,GLP-1类药物调节胰岛素分泌依赖于较高浓度的葡萄糖。结合图示分析,使用该药物引发低血糖的风险______(填“高”或“低”),理由是 __________
__________________________________________________________。
【解析】(3)GLP-1类药物调节胰岛素分泌依赖于较高浓度的葡萄糖。结合图示分析可知,GLP-1类药物作用过程需依赖葡萄糖分解形成的ATP。当GLP-1类药物促进胰岛素分泌使得血糖水平降低时,葡萄糖进入细胞减少,产生的ATP减少,GLP-1类药物的作用会减弱,导致胰岛素合成和分泌减少,不会持续降低血糖。
答案:(3)低 GLP-1类药物促进胰岛素分泌使得血糖水平降低时,葡萄糖进入细胞减少,产生的ATP减少,GLP-1类药物的作用会减弱,导致胰岛素合成和分泌减少,不会持续降低血糖
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