内容正文:
第三章 体液调节
第1节 激素与内分泌系统
人教版 高二生物 选择性必修1
1
激素研究的实例
内分泌系统的组成和功能
课堂小结与实战训练
02
03
04
激素的发现
01
01
02
03
学习目标
通过分析内分泌系统的组成和功能,形成生命的稳态与平衡观。(生命观念)
通过分析促胰液素的发现史,评价科学家当时的实验结论,训练批判性思维能力。(科学思维)
通过分析胰岛素发现的具体案例,培养实验设计及对实验结果的分析与讨论等科学探究素养。(科学探究)
著名足球运动员梅西小时候是侏儒症患者(因幼年期生长激素分泌不足而导致的生长迟缓、身材矮小)。
治疗侏儒症需要注射生长激素,巴萨俱乐部为梅西支付了这笔治疗费用,梅西也投桃报李加入了拉玛西亚青训营并在巴萨成长为一代足球巨星。
情景一:
1. 如果在侏儒症患者成年时给他们注射生长激素,他们的症状能缓解吗?为什么?
2.有的青少年觉得自己长得不够高,想去注射生长激素。你赞同这种想法吗?说出你的理由。
不能。生长激素促进身高生长主要在儿童期和青少年时期,成年人骨干和骨端之间的软骨组织已经生成骨组织,骨不再生长。
合作探究一:请同学们自主阅读教材P44-46,梳理下列问题,并做相应勾画标注。
1.什么是外分泌腺?与内分泌腺的区别?
2.沃泰默实验的过程?实验自变量?因变量?结果?
3.斯他林和贝利斯的实验比沃泰默实验的巧妙之处在哪里?
4.斯他林和贝利斯的实验能否说明该调节不是神经调节?为什么?
5.促胰液素调节胰液分泌的方式与神经调节的方式有哪些不同?
6.促胰液素发现的意义?
01 激素的发现
01 腺体的种类
1.外分泌腺
分泌物经由导管而流出体外或流到消化腔的,如汗腺、唾液腺、胃腺等。
01 腺体的种类
2.内分泌腺
没有导管的腺体,其分泌物——激素直接进入腺体内的毛细血管,并随血液循环输送到全身各处, 如垂体、甲状腺、肾上腺等。
01 腺体的种类
外分泌腺 内分泌腺
有无导管
分泌物
分泌物量
分泌物的排出
举例
有导管
无导管
激素
汗液、皮脂、消化液等
微量
较多
直接进入腺体内的毛细血管,并随血液循环输送到全身各处
由导管流出,
排到体外或消化道等处
甲状腺、肾上腺、胰腺等
唾液腺、汗腺、胰腺等
胰腺是一种特殊的腺体,
分为外分泌部和内分泌部。
01 腺体的种类
胰腺:
01 促胰液素的发现
胰腺
导管
胆
小肠
小肠
上皮
细胞
狗进食后,胃便开足马力,把食物磨碎,当食物进入小肠时,胰腺马上会分泌出胰液并立刻送到小肠,和磨碎的食物混合起来,进行消化活动。
食物到达小肠的消息,
胰腺是如何得知的?
01 促胰液素的发现
19世纪前,学术界普遍认为:
胃酸刺激小肠的神经,神经将兴奋传给胰腺,使胰腺分泌胰液。
胃酸
(主要成分HCI)
小肠神经(感受器)
传入神经
神经中枢
传出神经
胰 腺
胰 液
HCl
HCl
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01 促胰液素的发现
现象:大量的动物实验和临床研究表明,许多疾病与内分泌腺有关。
结论:有人提出内分泌腺可以不断地向血液中释放某些物质,这些物质具有调节生长发育和维持机体正常机能的作用。
激素这一概念还没有提出,学术界普遍认为,
人和动物体的一切生理活动都是由神经系统调节的。
19世纪:
20世纪前:
毛细血管
01 促胰液素的发现
囿于定论的沃泰默
(1)提出问题:
(2)作出假说:
(3)实验验证:
胰液的分泌是如何调节的呢?
胰液的分泌受神经调节控制。
稀盐酸
狗的上段小肠肠腔①
狗的血液中②
狗的上段小肠肠腔(去除神经)③
注入
注入
注入
现象
现象
现象
分泌胰液
分泌
胰液
不分泌胰液
01 促胰液素的发现
(4)分析结果,得出结论:
囿于定论的沃泰默
②、③组对比
①、②组对比
说明
用稀盐酸刺激小肠时,胰腺才能分泌胰液
①、③组对比
说明
小肠上神经的有无不影响胰液的分泌
结论:小肠上微小的神经难以剔除干净,所以胰液的分泌是一个十分顽固的神经反射。
胃酸
刺激
小肠神经
胰腺
胰液
分泌
兴奋
01 促胰液素的发现
另辟蹊径的斯他林和贝利斯
作出假说:
这不是反射而是化学调节的结果
在盐酸的作用下,小肠黏膜可能产生了一种化学物质,这种物质进入血液后,随血流到达胰腺,引起胰液的分泌。
毛细血管
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受体
胰腺
开始释放胰液
01 促胰液素的发现
另辟蹊径的斯他林和贝利斯
实验步骤与现象:
稀盐酸
小肠黏膜
混合研磨
制成
提取液
同一条狗的静脉
注射
实验现象
胰腺分泌胰液
实验结论:
在盐酸的作用下,小肠黏膜产生了一种能促进胰液分泌的化学物质,这种物质进入血液后,随血流到达胰腺,引起胰液的分泌。这种物质被命名为促胰液素。
受体
胰腺
开始释放胰液
促胰液素
胰液
01 促胰液素的发现
彻底排除了神经调节对实验结果的干扰。
2.斯他林和贝利斯的实验能否说明该调节不是神经调节?为什么?
不能。该实验只能说明盐酸刺激小肠黏膜后引起胰液分泌增多,有激素调节的存在,但由于通向小肠的神经被切除,无法判断该过程中是否有神经调节。
1.斯他林和贝利斯的实验比沃泰默实验的巧妙之处在哪里?
01 促胰液素的发现
3.胰腺分泌胰液的过程存在神经系统的调节吗?
胃酸
小肠神经
传入神经
神经中枢
传出神经
胰 腺
胰 液
促胰液素
血液循环
小肠黏膜
HCl
HCl
HCl
HCl
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激素调节
神经调节
胰液的分泌受神经和体液的双重调节!
01 激素的发现
激素调节:
机体由内分泌器官或细胞分泌的化学物质——激素进行调节的方式。
内分泌器官
内分泌细胞
激素
靶器官
靶细胞
反应
分泌
血液运输
作出
血管
内分泌细胞
激素
靶细胞
受体
1.判断正误:
(1)沃泰默认为调节胰腺分泌胰液的途径只有神经调节。( )
(2)促胰液素能够强烈促进食物的消化。( )
(3)促胰液素是由小肠黏膜分泌的。( )
(4)促胰液素的分泌不需要导管。( )
(5)促胰液素是人们发现的第一种激素。( )
实战训练
√
×
√
√
√
2.下面是与促胰液素的发现过程有关的四个实验,有关分析错误的是( )
①稀盐酸→小肠肠腔→胰腺分泌胰液
②稀盐酸→静脉血液→胰腺不分泌胰液
③稀盐酸→小肠肠腔(去除神经)-胰腺分泌胰液
④小肠黏膜+稀盐酸+砂子制成提取液→静脉血液→胰腺分泌胰液
A.要证明胰液分泌还受不受神经的调节应该再设计实验继续探究
B.促胰液素是人们发现的第一种激素,是由胰腺分泌的
C.①②③④对比说明胰液分泌受小肠黏膜产生的某种物质的调节
D.①②④对比说明胰液分泌不是稀盐酸直接作用的结果
实战训练
合作探究二:请同学们自主阅读教材P46-47,梳理下列问题,并做相应勾画标注。
1.人们是如何寻找激素的?
2.如何确定激素的分泌部位和作用?
3.班廷是如何证实胰岛素是由胰腺中的胰岛分泌的?
4.你能归纳出研究一种内分泌腺及其分泌激素功能的方法吗?
5.分析以上实例,哪些实验用到了“减法原理”或 “加法原理”?
02 激素研究的实例
02 激素研究的实例
实例1:胰岛素的发现
①1869年:观察胰腺组织时发现并命名“胰岛”。
胰岛
导管
腺泡
胰腺中的胰岛
分泌胰岛素和胰高血糖素, 调节血糖平衡
胰腺
腺泡
胰岛
导管
血管
02 激素研究的实例
实例1:胰岛素的发现
②1889年:切除胰腺的狗患糖尿病,提出胰腺能分泌某种抗糖尿病的物质的假说。
③1916年:将胰岛产生的、可能与糖尿病有关的物质命名为胰岛素。
④1889年到1920年:大多数实验都集中于制备胰腺提取物,然后注射给由胰腺受损诱发糖尿病的狗或糖尿病患者,但都收效甚微。
为什么会收效甚微?
腺泡细胞
胰蛋白酶
胰岛细胞
胰岛素
分泌
分泌
分解
02 激素研究的实例
实例1:胰岛素的发现
⑤1920年:班廷查阅资料了解到,结扎胰管或阻塞胰管会引起胰腺萎缩,而胰岛却保持完好,这样机体不会患糖尿病,这给了他获取胰岛素方法的启示。
结扎狗的胰管
胰腺萎缩只剩胰岛
胰腺提取液
糖尿病的狗
血糖恢复正常
摘除另一只
健康狗的胰腺
获得胰岛素
02 激素研究的实例
通过结扎胰腺导管,使胰腺萎缩丧失分泌胰蛋白酶的功能,但胰岛仍正常,由此证明胰岛素是由胰岛分泌的。
班廷是如何证实胰岛素是由胰腺中的胰岛分泌的?
02 激素研究的实例
实例2:睾丸分泌雄激素的研究
1849年,德国研究者做了如下实验:
公鸡摘除睾丸
雄性性征明显消失
睾丸重新移植回去
雄性特征逐步恢复
正常的公鸡
阉割后的公鸡
重新移植的公鸡
科学家从动物睾丸中提取睾酮,证实睾酮就是睾丸分泌的雄激素。
02 激素研究的实例
从以上实例,你能归纳出研究一种内分泌腺及其分泌激素功能的方法吗?
摘除法和移植法
推知相应激素的生理功能。
用某种方法处理实验动物(摘除所研究的内分泌腺)
出现相应的病理症状(观察实验动物)
注射摘除腺体的提取物(已摘除的腺体重新移植回去)
02 激素研究的实例
两个实例中哪些实验用到了“加法原理”,哪些实验用到了“减法原理”?
研究实例 变量处理 实验结果 原理应用
胰岛素的发现 摘除狗的胰腺 造成实验性糖尿病
给予注射从萎缩胰腺中提取的提取物 病狗的血糖
恢复正常
睾丸分泌雄激素的研究 摘除睾丸 雄性性征明显消失
移植睾丸 雄性性征逐渐恢复
[旧知识回顾] 加法原理:与常态比较,人为增加某种影响因素。
减法原理:与常态比较,人为去除某种影响因素。
减法原理
加法原理
减法原理
加法原理
02 归纳总结:激素研究的方法
④推知相应激素的生理功能
(1) 探究思路
①某种方法处理实验动物→
②出现相应的病理症状→
③添加某激素后恢复正常→
研究方法:
自变量
因变量:
激素的有无
控制
加法原理:注射、饲喂、移植
减法原理:切除、加激素抑制剂
激素的效应
02 归纳总结:激素研究的方法
注射甲状
腺激素
①摘除法(植入法):如甲状腺、垂体等
实验组
摘除甲状腺
对照组
手术但不摘除甲状腺
停止发育
继续发育
正常发育
甲状腺能促进生长发育
(空白对照)
自身前后对照
排除手术对实验的影响
②饲喂法:
实验组
饲喂含甲状腺激素的饲料
对照组
饲喂等量普通饲料
迅速发育
正常发育
甲状腺激素能促进发育
如甲状腺激素、性激素等
02 归纳总结:激素研究的方法
③注射法:
实验组
注射胰岛素
对照组
注射等量生理盐水
出现低血糖症状
低血糖症状消失
无症状
胰岛素能降低血糖
(空白对照)
自身前后对照
如胰岛素等
注射葡萄糖溶液
检测指标:
激素 检测指标
甲状腺激素
胰岛素/胰高血糖素
性激素
实验动物的活动状态、耗氧量、发育程度等
实验动物血糖含量测定、尿糖测定
实验动物第二性征的改变等
02 归纳总结:激素研究的方法
研究方法 摘除法(移植法) 饲喂法 注射法
实验组 摘除内分泌腺 饲喂动物激素 注射动物激素
对照组
自身对照或
条件对照组 —
实验目的
适用范围
手术但不摘除
饲喂等量正常饲料
注射等量生理盐水
对摘除内分泌腺的实验组植入内分泌腺(或补充激素)
饲喂动物激素抑制剂
验证或探究某种内分泌腺的生理作用
验证或探究某种激素的生理作用
验证或探究某种激素的生理作用
所有内分泌腺
只适用于甲状腺激素、性激素等非蛋白质或多肽类激素
所有激素
注意事项:
02 归纳总结:激素研究的方法
1.动物分组的基本要求:选择生理状况相似的动物进行随机平均分组,且每组不能只有一只。
2.在研究动物激素生理功能的实验设计中,要注意设计对照实验,排除无关变量的影响,使实验结论更加科学。进行注射实验时,空白对照组应注射等量生理盐水(不可用蒸馏水);进行饲喂实验时,空白对照组可饲喂蒸馏水。
3.在设计实验时,要充分考虑相关激素的化学本质,选择不同的实验方法。蛋白质或多肽类激素不能饲喂,只能注射,因为动物消化道内有蛋白酶,会将蛋白类激素消化掉而使其失去作用。
4.各种内分泌腺均可通过摘除法验证其产生的激素的功能,但在实际操作中要考虑可操作性,太小动物一般不用此法, 例如研究甲状腺激素对蝌蚪发育的影响就应该采用饲喂法。
1.为了验证胰岛素具有降低血糖的作用,以小鼠活动状况为观察指标设计实验。请完成实验步骤和分析:
(1)将_________________的小鼠随机分成A、B两组,观察并记录其活动状况。
(2)A组小鼠_____________________________,
B组小鼠____________________________。
(3)一段时间后,A组小鼠会出现四肢无力活动减少、甚至昏迷等低血糖症状,B组小鼠活动状况无变化。
(3)A组小鼠出现低血糖症状后,分别给A、B两组注射 。一段时间后A组小鼠 ,B组活动状况 。该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。
注射等量的生理盐水
注射适量的胰岛素溶液
生长状况相同
症状缓解
无变化
等量的葡萄糖溶液
实战训练
2.班廷在发现胰岛素初期进行了如下实验:将狗分成两组,甲组摘除胰腺,改造成糖尿病狗;乙组先结扎胰管,待伤口恢复、胰腺腺泡萎缩后,取狗的胰腺,从中制备粗提液。随后,将粗提液注入糖尿病狗的体内,结果降低了这些狗的血糖水平。下列有关说法正确的是( )
A.胰岛素是人类发现的第一种动物激素
B.胰岛素是由胰腺腺泡细胞产生的
C.乙组待胰腺腺泡萎缩后取狗的胰腺,是因为胰腺腺泡细胞可以产生消化酶水解胰岛素
D.可以给糖尿病狗饲喂乙组的粗提液来达到降低血糖的目的
实战训练
A.既不切除体内的甲状腺,又不注射甲状腺激素
B.增加甲状腺激素的注射量后进行切除手术,一段时间后再移植甲状腺
C.切除老鼠体内的甲状腺后,只注射用于该实验的某种溶剂
D.切除老鼠体内的甲状腺后,注射溶解于另一种溶剂的甲状腺激素
实战训练
3.切除老鼠的甲状腺后,表现出萎靡不振等症状,接着连续给老鼠注射一定量溶于某种溶剂中的甲状腺激素,又恢复正常,由此可以推测:甲状腺激素能增强物质代谢能力。为了证明这一推论,有必要再进行其他对照实验,以做观察比较。你认为下列最适宜作为对照组的是 ( )
03 内分泌系统的组成和功能
内分泌系统的组成:
由相对独立的内分泌腺及兼有内分泌功能的细胞共同组成。
内分泌系统
内分泌腺
内分泌细胞
内分泌细胞
聚集一起
一些器官、组织内
分散在
如: 垂体、甲状腺、胰腺(胰岛)
肾上腺、性腺(卵巢、睾丸)
如: 小肠黏膜上分散着能分泌促胰液素等的内分泌细胞,下丘脑中的某些神经细胞,具有内分泌功能。
03 内分泌系统的组成和功能
1937年,科学家在实验中观察到:阻断实验动物垂体与下丘脑之间的血液联系,可导致其生殖器官萎缩;若恢复垂体与下丘脑之间正常的血液联系,生殖器官的功能也恢复正常。这说明什么?
激素调节是通过血液运输的
过程:
内分泌细胞或器官
血液循环(体液循环)
靶细胞或靶器官
生理活动发生改变
激素
激素
03 内分泌系统的组成和功能
人体主要的内分泌腺:
(1)下丘脑
分泌促甲状腺激素释放激素、促性腺激素释放激素、促肾上腺皮质激素释放激素等多种激素。
下丘脑
垂体
作用于垂体,调控垂体分泌释放相应的激素。
抗利尿激素(促进肾小管、集合管对水的重吸收)和催产素由下丘脑合成(分泌),储存于垂体(垂体后叶),由垂体释放。
促 激素释放激素
03 内分泌系统的组成和功能
(2)垂体
垂 体
促甲状腺激素、促性腺激素、
促肾上腺皮质激素等。
接受下丘脑分泌的激素的调节,从而调节相应的内分泌腺的分泌活动。
分泌生长激素,调节生长发育,主要促进蛋白质的合成和骨的生长。
生长激素
幼年少
幼年多
成年多
——侏儒症
——巨人症
——肢端肥大症
促 激素
03 内分泌系统的组成和功能
(3)甲状腺
作用于几乎全身细胞:
①促进新陈代谢;
②促进生长和发育;
③提高神经的兴奋性。
接受垂体分泌的促甲状腺激素的调节,
分泌甲状腺激素。
甲状腺激素
幼年少
成年少
成年多
——呆小症
——地方性甲状腺肿大
——甲亢
03 内分泌系统的组成和功能
(4)肾上腺
分为皮质和髓质两部分。皮质接受垂体分泌的促肾上腺皮质激素的调节。
主要分泌醛固酮、皮质醇等。调节水盐代谢和有机物代谢。
皮质
髓质
分泌肾上腺素,提高机体的应激能力。
03 内分泌系统的组成和功能
(5)胰腺
既是内分泌腺也是外分泌腺。
胰岛B细胞分泌胰岛素,降低血糖;
胰岛A细胞分泌胰高血糖素,升高血糖。
这两种激素在糖代谢中发挥重要的调节作用。
03 内分泌系统的组成和功能
(6)卵巢
卵巢
卵巢
雌激素、
孕激素等
分泌
促进卵细胞的生成
促进女性生殖器官的发育
促进女性的第二性征的出现
作用
03 内分泌系统的组成和功能
(7)睾丸
雄激素(主要是睾酮)
促进精子细胞的生成
促进男性生殖器官的发育
促进男性的第二性征的出现
分泌
作用
03 内分泌系统的组成和功能
四
下丘脑
垂体
甲状腺
肾上腺
胰腺
卵巢
睾丸
03 内分泌系统的组成和功能
下丘脑与垂体的关系?和其它腺体的关系?
03 内分泌系统的组成和功能
胰岛素
肾上
腺素
实战训练
甲、乙两人皆因患病身体消瘦,甲有多饮、多食、多尿的症状,乙有亢奋症状,以下针对两人的治疗方法可能有效的是( )
A.甲口服胰岛素 B.甲注射胰岛素
C.乙口服甲状腺激素 D.乙注射甲状腺激素
为什么激素类药物有的可以口服,有的却不能口服,只能注射?
04 激素的化学本质
1.固醇类激素
2.氨基酸衍生物类激素
3.多肽和蛋白质类激素
醛固酮、皮质醇、雄激素(睾酮)、雌激素、孕激素
甲状腺激素(含碘氨基酸类)、肾上腺素
下丘脑和垂体分泌的激素,胰岛素和胰高血糖素(分泌蛋白)
01
02
多肽和蛋白质类激素只能注射,不能口服。
固醇类激素和氨基酸衍生物类激素既可口服,又可注射。
03 内分泌系统的组成和功能
受体位置
如:雄激素、雌激素、
甲状腺激素
这些激素如何发挥作用?
03 内分泌系统的组成和功能
内分泌系统是机体整体功能的重要调节系统。各种内分泌腺间具有复杂的功能联系,共同调节机体活动,包括维持内环境稳定、调节物质和能量代谢、调控生长发育和生殖等。
内分泌系统的功能:
如: 下丘脑分泌的抗利尿激素可以调节机体的水盐平衡。
如: 甲状腺激素可以提高细胞的代谢速率。
如: 性腺分泌的性激素可促进生殖器官的发育、生殖细胞的生成、第二性征的出现; 甲状腺激素和生长激素可以调节生长发育。
实战训练
1.判断题
(1)各种动物激素都可用双缩脲试剂进行检测。( )
(2)促胰液素是人们发现的第一种动物激素,是由胰腺分泌的。
( )
(3)肾上腺皮质主要分泌醛固酮和肾素。( )
(4)所有的活细胞都能产生酶,但只有内分泌器官(或细胞)才能
合成激素。 ( )
(5)激素能直接参与细胞内多种代谢过程从而调节生命活动。( )
(6)下丘脑中的某些神经细胞也具有内分泌功能。 ( )
×
×
×
×
×
√
实战训练
2.科研人员分别给三只大白鼠注射了①②③三种激素后,观察到的相应反应是①可引起低血糖,甚至昏迷;②促进蛋白质的合成,并使软骨生长明显;③使细胞代谢加快,体内产热量增加。据此判断激素①②③的名称依次是( )
A.甲状腺激素、胰岛素、生长激素
B.胰高血糖素、生长激素、甲状腺激素
C.胰岛素、生长激素、甲状腺激素
D.生长激素、胰岛素、甲状腺激素
05 验证假设,预测结果
某科学家为了研究性激素在胚胎生殖系统发育中所起的作用,提出了如下假说。
假说1:发育出雄性器官需要来自睾丸提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎发育出雌性器官;
假说2:发育出雌性器官需要来自卵巢提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎发育出雄性器官;
问题:性激素在胚胎生殖系统发育中所起的作用
睾丸
假说
雄激素
雄性器官、否则为雌性
卵巢
雌激素
雌性器官、否则为雄性
性染色体组成 外生殖系统表观
未做手术 手术后
XY 雄性 雌性
XX 雌性 雌性
实验结论:睾丸分泌的雄激素可以促进雄性生殖器官发育。
03 内分泌系统的组成和功能
为此,他设计了如下实验:在家兔胚胎生殖系统分化之前,通过手术摘除即将发育为卵巢或睾丸的组织。当幼兔生下来之后,观察它们的 ,性染色体组成及外生殖器的表现。实验结果如下:
$