内容正文:
第27讲 激素调节的过程
【思维导图】
考点一 激素的发现及激素研究的实例
【夯实基础】
一、【生物科学史】激素的发现
1.外分泌腺和内分泌腺
种类
结构特点
分泌物
举例
外分
泌腺
有 导管,分泌物流出 体外 或流到 消化腔
汗液、
消化液
汗腺、唾液腺、胃腺、胰腺中的外分泌部等
内分
泌腺
无 导管,分泌物直接进入腺体内的毛细血管,通过 血液循环 输送到全身各处
激素
垂体、甲状腺、肾上腺、胰腺中的胰岛等
2.促胰液素的发现
(1)沃泰默的实验
(2)斯他林和贝利斯的实验
①实验假设:在盐酸的作用下,小肠黏膜细胞可能产生了一种能促进胰腺分泌胰液的化学物质。
②实验设计
实验组:
对照组:
稀盐酸狗血液胰腺不分泌胰液
③实验结论:胰液的分泌是 激素 调节的结果;人和动物生命活动的调节,除了神经调节,还有 激素 调节。
【判断对错】
促胰液素是由胰腺分泌的一类内分泌激素。 (×)
【提示】 促胰液素由小肠黏膜分泌。
3.胰岛素的发现
(1)方法:结扎法、摘除法。
(2)发现过程
4.睾丸分泌雄激素的研究
(1)方法:摘除法、 移植 法。
(2)过程
结论:公鸡的雄性性征与睾丸有关。
(3)经过不断的实验,科学家从动物睾丸中提取出睾酮,经证实,睾酮是睾丸分泌的雄激素。
二、激素研究的方法
1.在研究激素的方法中,常用到“加法原理”或“减法原理”。
(1)“加法原理”:如用饲喂法研究甲状腺激素,用 注射法 研究动物胰岛素和生长激素,用移植法研究性激素等。
(2)“减法原理”:如用 摘除法 研究甲状腺激素的功能,用阉割(摘除性腺)法研究性激素的功能等。
2.探究动物激素功能的一般思路
3.动物激素调节生理实验案例
(1)针对小分子激素及其分泌器官:如甲状腺激素和甲状腺,性激素和性腺。
①饲喂法(在饲料中添加激素:只适用于甲状腺激素、性激素等小分子或脂质类激素,而多肽和蛋白质类激素则不能采用饲喂法)
②切除法(切除相应腺体:适用于个体较大的动物,幼小的动物一般不采用)和注射法(向动物体内注射某激素:适用于各种激素,幼小的动物一般不采用)
(2)针对大分子激素及其分泌器官:如生长激素和垂体,胰岛素、胰高血糖素和胰岛(胰腺)。
①常用实验方法:切除法、注射法。
②实例:探究胰岛素对血糖调节的影响
组别
实验动物
实验处理
观察指标
实验组
A
饥饿处理
的小鼠
连续注射一定量胰岛素→出现低血糖症状→补充糖类
小鼠生活状况
对照组
B
不注射胰岛素,定期补充糖类
4.探究激素功能实验成功的几个关键点
(1)动物分组的基本要求:选择性别、年龄、体重、生理状况相似的动物随机分组,每组要有数量相等的多只动物。
(2)实验设计时要注意设置对照实验,控制无关变量,保证单一变量。
(3)进行注射实验时空白对照组应注射生理盐水(不可用蒸馏水);进行饲喂实验时,空白对照组可饲喂蒸馏水。
【思维延伸】
1,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,生殖器官的功能又恢复正常。该实验说明了什么?阻断垂体与下丘脑之间的血液联系,依据了实验变量控制中的什么原理? 说明垂体的活动受下丘脑控制。“减法原理” 。
【高考联接】
一、激素的发现
(2024·贵州卷,T18节选)每当中午放学时,同学们结伴而行,有说有笑走进食堂排队就餐。回答下列问题:
(1)同学们看到喜欢吃的食物时,唾液的分泌就会增加,这一现象属于 (填“条件”或“非条件”)反射。完成反射的条件有
。
(2)食糜进入小肠后,可刺激小肠黏膜释放 (填激素),从而引起胰液大量分泌。
【答案】 (1)条件 完整的反射弧和适宜的刺激 (2)促胰液素
【解析】 略。
二、动物激素功能的实验探究
1.(2025·全国卷,T3)为研究肾上腺的生理机能,某研究小组将小鼠按照下表进行处理,一定时间后检测相关指标。
分组
实验处理
甲
不摘除肾上腺
乙
摘除肾上腺
丙
摘除肾上腺,注射醛固酮
下列叙述错误的是()。
A.乙组小鼠的促肾上腺皮质激素水平会升高
B.乙组小鼠饮生理盐水有利于改善水盐平衡
C.三组小鼠均饮清水时,丙组小鼠血钠含量最低
D.甲组小鼠受寒冷刺激时,肾上腺素释放量增加
【答案】 C
【解析】 乙组小鼠摘除肾上腺后,糖皮质激素的分泌量减少,通过负反馈调节使下丘脑分泌的促肾上腺皮质激素释放激素和垂体分泌的促肾上腺皮质激素水平升高,A正确。乙组小鼠因缺乏醛固酮(保钠排钾)而血钠含量降低,饮用生理盐水可补充钠离子,有利于改善水盐平衡,B正确。丙组小鼠虽摘除肾上腺,但注射了醛固酮,醛固酮可促进肾小管和集合管对钠离子的重吸收,血钠应接近正常水平;乙组小鼠因缺乏醛固酮且未补充而血钠含量最低;甲组小鼠血钠含量正常,C错误。甲组小鼠肾上腺未被摘除,寒冷刺激时肾上腺会增加肾上腺素的释放量以促进产热,D正确。
2.(2025·浙江卷1月,T15)为研究甲状腺激素分泌的调控,某同学给大鼠注射抗促甲状腺激素血清后,测定其血液中相关激素的含量并进行分析。下列叙述正确的是()。
A.甲状腺激素对下丘脑的负反馈作用减弱
B.垂体分泌促甲状腺激素的功能减弱
C.促甲状腺激素释放激素含量降低
D.甲状腺激素含量升高
【答案】 A
【解析】 给大鼠注射抗促甲状腺激素血清后,促甲状腺激素不能发挥作用,导致甲状腺分泌的甲状腺激素含量减少,甲状腺激素对下丘脑和垂体的负反馈作用减弱,下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素含量增多,垂体分泌促甲状腺激素的功能增强,A正确,B、C、D错误。
考点二 激素与内分泌系统
【夯实基础】
1.内分泌系统的组成
内分泌系统是由相对独立的 内分泌腺 以及兼有内分泌功能的细胞共同构成的。
【判断对错】
(1)人体的内分泌系统由内分泌腺和内分泌细胞组成。 (√)
(2)(2025·北京卷,T16)在人体各系统中,甲状腺属于内分泌系统。 (√)
2.人体主要内分泌腺及其分泌的激素
内分
泌腺
激素名称
功能
下丘脑
促甲状腺(性腺、肾上腺皮质)激素释放激素
调控垂体合成并分泌促甲状腺(性腺、肾上腺皮质)激素
① 抗利尿 激素
促进肾小管、集合管对水的重吸收
垂体
促甲状腺(性腺、肾上腺皮质)激素
促进甲状腺(性腺、肾上腺皮质)的② 生长发育 ,促进甲状腺激素(性激素、肾上腺皮质激素)的③ 合成和分泌
生长激素
调节④ 生长发育 等
甲状腺
甲状腺激素
调节体内的有机物代谢、促进⑤ 生长和发育 ,提高⑥ 神经 的兴奋性
肾上腺
⑦ 醛固酮、皮质醇 等
调节⑧ 水盐 代谢和⑨ 有机物 代谢
肾上腺素
提高机体的⑩ 应激能力
胰腺
胰高血糖素
促进 肝糖原 分解和 非糖物质转变成糖
胰岛素
促进血糖进入组织细胞进行 氧化分解 ,进入肝、肌肉并合成 糖原 ,进入脂肪细胞和肝细胞转变为 甘油三酯 等;抑制 肝糖原分解 和 非糖物质转变为葡萄糖
卵巢
雌激素、孕激素等
促进女性 生殖器官 的发育、 卵细胞 的生成和女性 第二性征 的出现
睾丸
雄激素
促进男性 生殖器官 的发育、 精子细胞 的生成和男性 第二性征 的出现
3.不同动物激素的化学本质及相应受体位置
(1)类固醇:如肾上腺皮质激素、性激素(雌激素、雄激素)、孕激素。
(2)氨基酸衍生物类:如甲状腺激素、肾上腺素等。
(3)多肽和蛋白质类:如促激素释放激素、促激素、抗利尿激素、胰岛素、胰高血糖素、生长激素等。
【归纳提升】
激素、酶、抗体、神经递质的比较
比较
项目
激素
酶
抗体
神经
递质
化学
本质
蛋白质、多肽、类固醇、氨基酸衍生物等
绝大多数是蛋白质,少数是RNA
免疫球
蛋白
乙酰胆碱、多巴胺、氨基酸类等
产生
细胞
内分泌腺细胞或下丘脑细胞
活细胞
浆细胞
神经元
作用
部位
靶细胞或靶器官
细胞内外
内环境
突触
后膜
作用后
变化
失活
不发生改变
被降解
被降解
或回收
4.正确区分激素间相互作用的两种类型
(1)协同作用:不同激素对同一生理效应都发挥相同的作用,从而达到增强效应的结果,如:
(2)相抗衡:不同激素对同一生理效应发挥相反的作用,如胰岛素与胰高血糖素(肾上腺素)。
5.内分泌系统的作用
(1) 内分泌系统 是机体整体功能的重要调节系统。
(2)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。
【高考联接】
一、动物激素的种类、化学本质及作用
(2025·湖南卷,T7)机体可通过信息分子协调各组织器官活动。下列叙述正确的是()。
A.甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性
B.抗利尿激素和醛固酮协同提高血浆中Na+含量
C.交感神经兴奋释放神经递质,促进消化腺分泌活动
D.下丘脑释放促肾上腺皮质激素,增强肾上腺分泌功能
【答案】 A
【解析】 甲状腺激素具有调节体内的有机物代谢、促进生长和发育、提高神经的兴奋性等作用,A正确;抗利尿激素的作用是促进肾小管和集合管对水的重吸收,醛固酮的作用是促进肾小管和集合管对Na+的重吸收及对K+的排出,二者并不能协同提高血浆中Na+含量,B错误;交感神经兴奋时会抑制消化腺的分泌活动,副交感神经兴奋时会促进消化腺的分泌活动,C错误;下丘脑释放促肾上腺皮质激素释放激素,垂体释放促肾上腺皮质激素,促肾上腺皮质激素能增强肾上腺分泌功能,D错误。
二、以情境为载体考查动物激素(高频)
(2025·河南卷,T16)饥饿可以通过肾上腺影响毛发生长。研究人员进行了相关实验,小鼠分组处理情况和实验结果如表所示。下列叙述错误的是()。
分组
处理
实验结果
皮质醇水平
毛发
甲
正常饮食
正常
正常
乙
断食
升高
减少
丙
断食+切除肾上腺
无
正常
A.断食处理可通过体液调节使靶细胞发生一系列的代谢变化
B.通过甲、乙组对比分析不能证明毛发的生长受肾上腺的调节
C.丙组切除肾上腺处理是采用了自变量控制中的“减法原理”
D.根据甲、乙、丙组实验可以证明饥饿通过皮质醇调节毛发生长
【答案】 D
【解析】 分析三组实验,推测断食通过肾上腺影响毛发生长,肾上腺分泌的激素通过体液调节使靶细胞发生一系列的代谢变化,A正确;甲、乙组的自变量为是否断食,两组的皮质醇水平不同,甲、乙组对比分析不能证明毛发的生长受肾上腺的调节,B正确;与常态比较,人为去除某种影响因素称为“减法原理”,丙组切除肾上腺处理是采用了自变量控制中的“减法原理”,C正确;甲、乙、丙组的实验结果不能证明饥饿通过皮质醇调节毛发生长,若要证明饥饿通过皮质醇调节毛发生长,还需要给丙组小鼠注射高浓度皮质醇后检测毛发再生是否停滞,D错误。
考点三 激素调节的过程
【夯实基础】
一、血糖平衡的调节
1.血糖的来源和去向(正常情况下)
2.血糖平衡调节的过程
【思考】
体液调节: 高浓度血糖 可直接刺激 胰岛B细胞 分泌胰岛素, 低浓度血糖 可直接刺激 胰岛A细胞 分泌胰高血糖素。
【判断对错】
(1)血糖调节主要是体液调节,其次为神经—体液调节。 (√)
(2)胰岛素与甲状腺激素在血糖浓度调节上相抗衡。 (√)
(3)胰高血糖素可以促进肝糖原和肌糖原的分解,从而使血糖浓度升高。 (×)
【提示】 肌糖原不能分解成葡萄糖。
(4)(2025·安徽卷,T18)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。 (√)
3.反馈调节
(1)概念:在一个系统中,系统本身工作的 效果 ,反过来又作为 信息 调节该系统的工作的调节方式。
(2)实例:在血糖平衡调节过程中,胰岛素(胰高血糖素)的作用结果会反过来影响胰岛素(胰高血糖素)的分泌,如下图。
(3)意义:反馈调节是生命系统中非常普遍的调节机制,它对于 机体维持稳态 具有重要意义。
二、甲状腺激素分泌的分级调节
1.甲状腺激素分泌的分级调节图示
【思考】
(1)三种腺体:a. 下丘脑 ;b. 垂体 ;c. 甲状腺 。
(2)三种激素:甲 促甲状腺激素释放激素 ;乙 促甲状腺激素 ;甲状腺激素。
(3)两种效果:“+”“-”分别表示 促进 、 抑制 。
【思维延伸】
为什么缺碘会患地方性甲状腺肿? 碘是合成甲状腺激素的原料,缺碘会导致甲状腺激素合成不足,负反馈作用减弱,促甲状腺激素分泌增多,作用于甲状腺,促进甲状腺生长和发育 。
2.分级调节
概念
下丘脑、垂体和靶腺体之间存在的这种 分层 调控
分级调
节轴
意义
分级调节可以放大激素的调节效应,形成多级反馈调节,有利于精细调控,从而维持机体的稳态
【思维延伸】
根据反馈调节的原理解释为什么运动员长期注射性激素(或类固醇激素)会导致性腺萎缩,甚至失去生育能力。 性激素(或类固醇激素)过多会通过负反馈调节抑制垂体分泌促性腺激素,促性腺激素可以促进性腺发育,因此人体缺少促性腺激素后性腺会萎缩,甚至失去生育能力 。
三、激素调节的特点
1.通过 体液 进行运输。内分泌腺没有导管,内分泌细胞产生的激素弥散到体液中,随血液流到全身,传递着各种信息。
2.作用于 靶器官、靶细胞 。激素选择靶细胞,是通过与靶细胞上的 特异性受体 相互识别,并发生特异性结合实现的。
激素名称
靶器官(或靶细胞)
甲状腺激素
几乎全身的组织细胞
促甲状腺激素释放激素
垂体
促甲状腺激素
甲状腺
抗利尿激素
肾小管、集合管
胰岛素
几乎全身的组织细胞
胰高血糖素
主要作用于肝脏细胞
3.作为信使传递信息。
4.微量和 高效 。微量的激素可显著地影响机体的生理活动。
【思维延伸】
(1)为什么动物体需要源源不断地产生激素? 激素一经靶细胞接受并起作用后就失活了 。
(2)临床上通过抽取血样来检测激素水平以确定内分泌系统疾病的依据是什么? 人体内激素含量保持相对稳定,激素含量过高或过低会导致相应疾病的发生;人体内分泌细胞产生的激素弥散到体液中,随血液运输 。
【判断对错】
(1)在甲状腺激素分泌的反馈调节中,下丘脑和垂体细胞是甲状腺激素的靶细胞。 (√)
(2)激素通过体液只运输到靶器官或靶细胞。 (×)
【提示】 激素通过体液运输到全身,定向作用于靶细胞、靶器官。
【深化探究】
多囊卵巢综合征(PCOS)是育龄期妇女常见的一种内分泌及代谢异常疾病。内分泌紊乱会引起卵巢功能障碍,患者主要表现为胰岛素抵抗、雄激素分泌过多,以及无排卵、多毛症等症状,有关影响过程见下图。请回答下列问题:
(1)图中GnRH为 激素,图中参与雄激素分泌的调节轴是 。构成该调节轴的各环节之间进行分级调控,这种调控的意义是可以 ,有利于精细调控,从而维持机体的稳态。
(2)健康女性在排卵前一天左右,卵巢分泌的雌激素增加,高浓度的雌激素诱导LH继续增加,这种LH分泌调节机制属于 。
(3)高水平的胰岛素一方面直接作用于卵巢卵泡膜细胞,影响卵泡发育和受孕;另一方面胰岛素抵抗使得雄激素分泌 (填“增多”“减少”或“不变”),阻断优势卵泡发育,使卵泡生长停滞甚至闭锁,影响患者受孕和胚胎着床,进而导致育龄期PCOS患者表现出 症状。
(4)胰岛素过多还可直接刺激卵巢,导致卵巢增大。以生理状况正常的20只雌鼠为实验材料,设计实验验证该结论。请完善实验思路:取生理状态相同的雌性小鼠若干,均分成甲、乙两组;
,
在相同且适宜的条件下饲养一段时间后,检测并比较两组小鼠 。
【答案】 (1)促性腺激素释放 下丘脑—垂体—卵巢轴 放大激素的调节效应,形成多级反馈调节 (2)正反馈调节 (3)增多 不排卵、不育 (4)甲(乙)组每天注射一定量的胰岛素,乙(甲)组每天注射等量的生理盐水 卵巢的平均大小
【解析】 (1)据图可知,GnRH由下丘脑分泌,作用对象是垂体,且后续涉及卵巢分泌雄激素,因此GnRH为促性腺激素释放激素。分级调控路径为下丘脑(分泌GnRH)—垂体(分泌促性腺激素,如LH、FSH)—卵巢(分泌雄激素、雌激素等),该路径构成的调节轴为下丘脑—垂体—卵巢轴。分级调控通过下丘脑—垂体—靶腺轴的多级信号传递放大激素的调节效应(如少量GnRH就可促使垂体分泌较多促性腺激素,进而促使卵巢分泌较多性激素);同时,通过各级激素的反馈调节(如性激素反馈性抑制下丘脑和垂体激素的分泌)实现精细调控,二者共同维持机体的稳态。(2)排卵前,高浓度的雌激素不仅不抑制垂体,反而诱导LH继续增加,形成“雌激素增多→LH增多”的正向循环,因此该调节机制为正反馈调节。(3)PCOS患者主要表现为胰岛素抵抗、雄激素分泌过多等症状。胰岛素抵抗时,机体可能通过代偿机制分泌更多胰岛素,进而刺激卵巢分泌更多雄激素。雄激素过多会阻断优势卵泡发育,使卵泡生长停滞甚至闭锁——卵泡发育异常则无法正常排卵,而排卵是受孕和胚胎着床的前提。因此,育龄期PCOS患者会表现出不排卵、不育症状。(4)验证“胰岛素过多导致卵巢增大”的实验设计,自变量应为胰岛素含量,无关变量如小鼠生理状态、饲养环境、处理时间等需完全相同。因此,实验组注射胰岛素,对照组注射等量生理盐水,以排除注射操作或溶剂的影响。实验目的是“验证胰岛素过多导致卵巢增大”,因此检测并比较的指标应为卵巢的平均大小(直接反映卵巢是否增大)。
【题后归纳】
激素调节的深化理解
(1)精准调节的机制
①分子层面:激素浓度极低,通过“下丘脑—垂体—靶腺轴”的级联放大效应,引发显著生理效应,并借助靶细胞受体亚型差异、表达量的差异和细胞内信号分子组合的不同等实现精准靶向作用。
②调控层面:“下丘脑—垂体—靶腺轴”分级调节放大信号,负反馈调节为主要闭环,辅以必要的正反馈,维持激素稳定;“分级放大+反馈制约”的机制既保证了调节的高效性,又避免了激素过度分泌的危害。
③功能层面:通过激素间的相抗衡作用或协同作用调节代谢平衡,这些相互作用形成网络协同、动态平衡的复杂系统,保障稳定且灵活的调控。
(2)激素间的复杂作用网络:人体激素调节是“牵一发而动全身”的网络系统。某一激素的“分泌异常”或“敏感性降低”,会通过反馈调节异常、代偿性分泌、激素间协同或相抗衡失衡三个核心路径,引发上下游激素或相关代谢通路的连锁紊乱,最终表现为多系统症状的疾病。
【高考联接】
一、血糖平衡调节的基本过程分析(高频)
(2025·江西卷,T2)为分析两种不同类型糖尿病患者的血糖调节差异,研究人员检测了健康个体、患者甲和乙的空腹血糖及胰岛素浓度(见表)。下列推测合理的是()。
检测对象
血糖/(mmol·L-1)
胰岛素/(mIU·L-1)
健康个体
5.0
12.5
患者甲
13.3
2.3
患者乙
9.9
25.1
A.患者甲的血糖浓度高于健康个体是由于胰岛素未能发挥功能
B.患者乙的血糖浓度高于健康个体是由于胰高血糖素分泌过多
C.若药物X能促进胰岛素的分泌,则可用于缓解患者甲的高血糖
D.若药物Y能抑制胰岛素的分泌,则可用于缓解患者乙的高血糖
【答案】 C
【解析】 根据表格信息,患者甲的胰岛素含量远低于健康个体,其血糖浓度高于健康个体的原因是胰岛素分泌不足,若药物X能促进胰岛素分泌,则可用于缓解患者甲的高血糖症状,A不合理,C合理;患者乙的胰岛素含量高于健康个体,其血糖浓度高于健康个体的主要原因是胰岛素抵抗,药物Y能抑制胰岛素分泌,但不能改善胰岛素抵抗,故不能缓解患者乙的高血糖症状,B、D不合理。
二、激素分泌的分级调节及激素调节的特点
(2025·重庆卷,T17)人体的脂质合成存在昼夜节律,长期熬夜会破坏脂质合成的节律,从而增加患肥胖等代谢性疾病的风险。
(1)光信号影响脂质合成的过程如图1所示,昼夜节律的调节中枢SCN位于 。光信号通过神经影响激素的分泌,从而调节脂质合成。这种调节方式属于 调节。
(2)熬夜会增加促肾上腺皮质激素的分泌。研究者测定了两组志愿者体内的皮质醇含量(图2A)推测②比① 。皮质醇变化引起脂肪组织EGR3基因的表达变化,是熬夜导致肥胖的重要原因。由图2B推测,EGR3对脂质合成的作用是 。
(3)保持良好的作息习惯有利于控制体重。与熬夜相比,正常作息时,夜间体内会发生的过程有 。
A.感光细胞向SCN传递的兴奋信号减少
B.皮质醇促进EGR3基因的表达
C.肾上腺皮质的活动增强
D.脂肪组织EGR3基因的表达量上升
【答案】 (1)下丘脑 神经—体液 (2)高 抑制 (3)AD
【解析】 (1)在人体的调节系统中,昼夜节律的调节中枢SCN位于下丘脑。光信号首先通过神经传导,然后影响激素的分泌,最后调节脂质合成,这种调节方式既有神经调节(光信号通过神经传递)又有体液调节(激素参与调节),即神经—体液调节。(2)熬夜会增加促肾上腺皮质激素的分泌,而促肾上腺皮质激素会促进皮质醇分泌,所以熬夜组(②)的皮质醇含量比正常作息组高。分析图2B,正常作息时EGR3基因相对表达量高,此时脂质合成受抑制(不易肥胖),熬夜时EGR3基因相对表达量低,脂质合成增加(易肥胖),所以推测EGR3对脂质合成的作用是抑制。(3)正常作息时感光细胞接受的光刺激少,向SCN传递的兴奋信号就会减少,A符合题意;正常作息时皮质醇分泌少,由图2B可知,正常作息时EGR3基因表达量高,说明皮质醇会抑制EGR3基因的表达,B不符合题意,D符合题意;正常作息时,促肾上腺皮质激素分泌少,肾上腺皮质的活动会减弱,C不符合题意。
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