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菊潭高级中学2025级高二生物 ----- 夯实基础从每日读背开始
1.1细胞生活的环境
1.体液:生物体内含有大量以水为基础的液体,统称为体液。体液包括细胞内液和细胞外液,体内细胞生活在细胞外液中。
体液 细胞内液(存在于细胞内,约占2/3)
细胞外液(存在于细胞外,约占1/3),主要由血浆 组织液和淋巴液组成。
(1)体液各组成之间的关系
2.各种细胞生活的直接环境:
(1)血浆是血细胞直接生活的环境。
(2)组织液是体内绝大多数细胞直接生活的环境。
(3)淋巴液是淋巴细胞和吞噬细胞直接生活的环境。
3.内环境:血浆、组织液和淋巴液通过动态的有机联系,共同构成机体内细胞生活的直接环境。为了区别于个体生活的外界环境,人们把这个由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。
4.内环境的成分
(1)血浆的化学成分:血浆中约90%为水、蛋白质(7%~9%)、无机盐(约1%)血液运输的其他营养物质(葡萄糖)、激素、各种代谢废物等。
(2)淋巴与组织液的化学成分:组织液和淋巴液的成分和各成分的含量与血浆相近,但又不完全相同,最主要的差别在于血浆中含有较多的 蛋白质(血浆蛋白),而组织液和淋巴液中蛋白质含量很少。
5.细胞外液的理化性质: 渗透压、 酸碱度和温度 。
(1)溶液渗透压
①概念:指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
②决定因素:渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目:溶质微粒越多,即溶液浓度越高,对水的吸引力越大,溶液渗透压越高;溶质微粒越少,即溶液浓度越低,对水的吸引力越小,溶液渗透压越低。
③血浆渗透压的大小主要与无机盐、 蛋白质的含量有关。
④在组成细胞外液的各种无机盐离子中,含量上有明显优势的是Na+和Cl-,细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-。0.9%的生理盐水是血浆的等渗溶液。细胞内液渗透压来源于K+
⑤37℃时,人的血浆渗透压约为770kPa
(2)酸碱度:①正常人的血浆近中性,pH为7.35~7.45
②血浆pH之所以能保持相对稳定,与它含有的 等缓冲对有关。
③调节血浆pH的物质:缓冲物质,如 (主要)
(3)温度:人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右。变化幅度一般不超过1℃
6.内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
(1)体内细胞可以直接与内环境进行物质交换:不断获取进行生命活动所需要的物质,同时又不断排出代谢产生的废物。
(2)内环境与外界环境的物质交换过程,需要体内各个器官 系统的参与,同时,细胞和内环境之间也相互影响、相互作用的。
(3)内环境与体内各器官、系统的联系:①直接与物质交换有关的系统有消化系统、呼吸系统、 循环系统和泌尿系统,器官有小肠、肺、肾脏、皮肤
②营养物质→消化系统→循环系统→内环境→组织细胞代谢废物内环境→循环系统→--泌尿系统和皮肤。
③O2→呼吸系统→循环系统→内环境→组织细胞内环境→循环系统→呼吸系统。
④静脉注射时,药物直接进入血浆;肌肉注射时,药物直接进入组织液
7、组织水肿
原因:①血浆渗透压下降②组织液渗透压升高
8、细胞与外界环境物质交换的穿膜问题
1.养料(如葡萄糖)(1)穿膜层数:进出小肠上皮细胞(2层)+进出毛细血管壁细胞(4层)+进入组织细胞(1层)=7层
2.O2(氧气)(1)穿膜层数:进出肺泡壁细胞(2层)+进出毛细血管壁细胞(2层)+进出红细胞(2层)+进出毛细血管壁细胞(2层)+进入组织细胞(1层)=9层;若被利用,加进入线粒体(2层)=11层。
3.CO2(1)穿膜层数:出线粒体(2层)+出组织细胞(1层)+进出毛细血管壁细胞(2层)+进出毛细血管壁细胞(2层)+进出肺泡壁细胞(2层)=9层。
9.在人体中,内环境的作用主要为:①是细胞生活的直接环境;②细胞通过内环境与外界环境进行物质交换。
10.人体血浆渗透压主要取决于血浆中Na+和Cl-的颗粒数,针对长期营养不良导致的组织水肿不能(填“能”或“不能”)通过静脉注射NaCl溶液进行治疗,原因是注射NaCl溶液可以提高血浆渗透压,但由于NaCl可以从毛细血管进入组织液,同时也提高了组织液的渗透压,因此无法起到消除水肿的作用
11.内环境中存在的与不存在的化学物质归类
1.2内环境的稳态
1.内环境的稳态
(1)含义:正常机体通过调节作用,使各个器官、系统协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态。
(2)实质:内环境的每一种化学成分和理化性质都处于动态平衡中。
(3)调节机制:神经-体液-免疫调节网络
(4)人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。
稳态会被破坏的原因:①外界环境变化过于剧烈;②人体自身的调节功能有障碍。内环境的稳态就会遭到破坏,导致细胞代谢紊乱,疾病发生。
(5)意义:内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
2.内环境稳态的重要意义:内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
(1)血糖 含量和血液中的含氧量保持在正常范围内,才能为细胞代谢提供充足的反应物。
(2)适宜的 温度和pH 等条件保证酶正常地发挥催化作用。
3.【实验】生物体维持pH稳定的机制
(1)实验原理
本实验采用对比实验的方法,通过向自来水 、缓冲液、生物材料中加入 酸或碱 溶液引起pH的不同变化,定性说明在一定范围内生物体内液体环境与缓冲液相似,从而说明生物体pH相对稳定的机制。
(2)实验结果与结论
曲线图:以酸或碱的滴数为横轴,以pH为纵轴,画出各次实验中pH变化的曲线。
图甲:对自来水的处理 图乙:对缓冲液的处理 图丙:对生物材料的处理
(3) 实验结论:比较以上三曲线的变化规律可知,生物材料的性质类似于缓冲液而不同于自来水,说明生物材料内含有缓冲物质,因而能够维持pH的相对稳定。
(4) 缓冲对主要是: HCO3-/H2CO3 HPO42-/H2PO4-
4.肺气肿患者呼吸不畅,血液的pH将略有降低,这是因为O2不足时,人体细胞进行无氧呼吸产生乳酸,同时有氧呼吸产生的CO2排出不畅。
5.有人到青藏高原后,会出现头痛、乏力、心跳加快,甚至血压升高等症状,这是因为高原空气稀薄,大气压和氧分压低,造成了体内缺氧。
2.1神经调节的结构基础
知识点一:神经系统的基本结构
人的神经系统由脑、脊髓和它们发出的神经组成,包括中枢神经系统和外周神经系统。
结构
位置
功能
脑
①大脑
位于颅腔内
包括左右两个大脑半球,表面是大脑皮层,大脑皮层是调节机体活动的最高级中枢,其中有语言、听觉、视觉、运动等高级中枢
②小脑
位于脑干背侧,大脑的后方
协调运动,维持身体平衡
③下丘脑
位于大脑腹面
脑的重要组成部分,其中有体温调节中枢、水平衡的调节中枢等,还与生物节律等的控制有关
④脑干
位于大脑的下方,小脑的前方,下部 与脊髓连接
连接脊髓和脑其他部分的重要通路,有许多维持生命的必要中枢,如调节呼吸、心脏功能的基本活动中枢
脊髓
⑤白质
位于椎管内,上端与脑干相连,下抵腰椎
白质是脑与躯干、内脏之间的联系通路;灰质中有调节运动的低级中枢,如调节膝跳反射的中枢
⑥灰质
2、外周神经系统
(1)外周神经系统分布在全身各处,包括与脑相连的脑神经和与脊髓相连的脊神经,它们都含有传入神经(感觉神经)和传出神经(运动神经)。传入神经将接受到的信息传递到中枢神经系统;中枢神经系统经过分析和处理,发出指令信息,再由传出神经将指令信息传输到相应器官,从而使机体对刺激作出反应。
(2)传出神经又可分为支配躯体运动的神经(躯体运动神经)和支配内脏器官的神经(内脏运动神经)。
(3)奔跑等身体运动是由躯体运动神经支配的,它明显受到意识的支配;而由于惊恐所引起的心跳与呼吸的变化是由内脏运动神经控制的,是不随意的。支配内脏、血管和腺体的传出神经,它们的活动不受意识支配,称为自主神经系统。
(4)自主神经系统由交感神经和副交感神经两部分组成,它们的作用通常是相反的。当人体处于兴奋状态时,交感神经活动占据优势,心跳加快,支气管扩张,但胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动减弱;而当人体处于安静状态时,副交感神经活动则占据优势,此时,心跳减慢,但胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强,有利于食物的消化和营养物质的吸收。交感神经和副交感神经对同一器官的作用,犹如汽车的油门和刹车,可以使机体对外界刺激作出更精确的反应,使机体能更好地适应环境的变化。
(5)饭后为什么不宜做打排球等剧烈运动?
饭后做剧烈运动,人体会处于兴奋状态,交感神经活动占据优势,心跳加快,支气管扩张,但胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动减弱,不利于食物的消化和营养物质的吸收。
(6)交感神经由脊髓发出,副交感神经由脑干和脊髓发出;二者都属于外周神经系统的传出神经。 绝大多数内脏器官受交感神经和副交感神经的双重支配,但也有少数内脏和组织只受单一神经支配,例如立毛肌和骨骼肌内的血管只受交感神经支配等。
注意(1)中枢神经系统≠神经中枢;
(2)中枢神经系统是神经系统的主要部分,包括脊髓和脑;
(3)神经中枢是在中枢神经系统内,由功能相同的神经细胞聚集在一起形成的,对机体某一特定的生理功能具有调节和控制作用;
(4)中枢神经系统中有许多神经中枢,它们分别负责调控机体某一特定的生理功能。同一生理功能可以由不同的神经中枢调控,这些不同的神经中枢之间相互联系与调控。
补充:交感神经和副交感神经对同一器官的作用不一定都是相反的,交感神经和副交感神经对同一器官的作用有时是一致的。
知识点二:组成神经系统的细胞
(1)神经细胞(神经元)——神经系统结构与功能的基本单位
①细胞体:神经元的膨大部分,主要集中在脑和脊髓的灰质中,内含细胞核。是代谢和营养中心。
②树突:细胞体向外伸出的树枝状突起,通常短而粗,数量较多,作用:接受信息并将其传导到细胞体。
③轴突:长而细的突起,数量较少,作用:将来自细胞体的信息传向其他神经元、肌肉或腺体。
④神经末梢:树突和轴突末端的细小分支,分布在全身各处。
⑤神经纤维:一般把神经元胞体发出的长突起(轴突或长树突)称为神经纤维。神经纤维又可分为有髓神经纤维和无髓神经纤维,有髓神经纤维外表套有一层髓鞘。
(2) 神经:许多神经纤维集结成束,外面包有一层包膜,构成一条神经。
(3) 神经元的功能:接受刺激信息,产生兴奋,并将兴奋传导至其他的神经元、肌肉或腺体。
2、神经胶质细胞
神经胶质细胞广泛分布于神经元之间,其数量为神经元数量的10~50倍,是对神经元起辅助作用的细胞,具有支持、保护、营养和修复神经元等种功能。
补充:1、神经元的分类——根据神经元的功能,可将其分为以下三种:
①感觉神经元:又叫传入神经元,接受刺激,产生信息,并将其传导至神经中枢。
②中间神经元:链接感觉神经元和运动神经元。
③运动神经元:又叫传出神经元,传导信息至效应器,支配肌肉或腺体等的活动。
3.(1)在外周神经系统中,神经胶质细胞参与构成神经纤维表面的髓鞘。
(2)神经元和神经胶质细胞共同完成神经系统的调节功能。
2.2神经调节的基本方式
1. 反射——神经调节的基本方式
概念:在中枢神经系统的参与下,机体对内外刺激所产生的规律性应答反应。
(2)反射发生的必备条件
①要有完整的反射弧,反射弧中任何环节在结构、功能上受损,反射均不能完成。
②要有适宜的刺激(刺激种类及刺激强度均适宜)。
③具有神经系统的多细胞生物才能发生反射。
注意:反应(应激性)≠反射≠感觉
①反应(应激性)是指生物体对内外刺激作出的规律性应答,不需要完整的反射弧,如用针刺坐骨神经引起的与坐骨神经相连的肌肉的收缩。
②反射的发生要有完整的反射弧和一定条件的刺激,如用针刺脚趾引起的缩腿行为。
③感觉是在大脑皮层形成的,需要感受器、传入神经、神经中枢参与,传出神经和效应器可不参与,可不产生反应。
2.反射完成的结构基础——反射弧
兴奋传导
反射弧结构
结构组成与特点
功能
结构破坏
①感受器
传入神经末梢和与之相连的特化结构
将内外界刺激的信息转变为神经的兴奋
无感觉无效应
②传入神经
传入神经元,有神经节
将兴奋由感受器传至神经中枢
无感觉无效应
③神经中枢
调节某一特定生理功能的神经元群
对传入的兴奋进行分析与综合
无感觉无效应
④传出神经
传出神经元
将兴奋由神经中枢传至效应器
只有感觉无效应
⑤效应器
传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等
对内外界刺激做出应答反应
只有感觉无效应
相互联系
反射弧的各部分是由反射活动连接起来的,是反射活动的结构基础;反射弧中任何一个环节中断,反射都不能发生,因此必须保证反射弧结构的完整性
3.兴奋概念:动物体或人体内的某些细胞或组织(如神经组织)感受外界刺激后,由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。
兴奋产生条件:①可兴奋的细胞或组织;②适宜的刺激
4.反射一般可以分为两大类:非条件反射和条件反射。出生后无须训练就具有的反射,叫作非条件反射;出生后在生活过程中通过学习和训练而形成的反射叫作条件反射。
项目
非条件反射
条件反射
概念
出生后无须训练就具有的反射
出生后在生活过程中通过学习和训练而形成的反射
神经
中枢
大脑皮层以下的神经中枢
一般经过大脑皮层
神经
联系
反射弧及神经联系永久、固定,反射一般不消退
反射弧及神经联系暂时、可变,反射易消退,需强化稳定
意义
完成机体基本的生命活动
使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性,大大提高人和动物适应复杂环境的能力(具有预见性)
数量
是有限的
几乎是无限的
举例
缩手反射、膝跳反射、眨眼反射、排尿反射等
谈虎色变、望梅止渴、画饼充饥、听见铃声走进教室等
联系
条件反射是在非条件反射的基础上,通过学习和训练建立的。条件反射应不断用非条件刺激强化才能维持下去,否则将不断减弱,甚至消退
5.条件反射的建立和消退
(1)条件反射的消退
原因
反复应用条件剌激而不给予非条件刺激
机理
条件反射的消退不是条件反射的简单丧失,而是中枢把原先引起兴奋性效应的信号转变为产生抑制性效应的信号
实质
条件反射的消退使得动物获得了两个刺激间新的联系,是一个新的学习过程,需要大脑皮层的参与
6.判断传入神经与传出神经的方法
方法一:根据是否有神经节判断:有神经节的为传入神经
方法二:根据脊髓灰质的结构判断:脊髓中部的“蝴蝶”状区域是它的灰质,其中两个角是宽的,两个角是窄的,反射弧的传入神经和传出神经是“ 窄进宽出”,即与前角(粗大端)相连的为传出神经,与后角(狭长端)相连的为传入神经
方法三:根据脊髓灰质内突触结构判断:与“<”相连的为传入神经,与“●一”相连的为传出神经
7.“三看法"判断条件反射与非条件反射
一看“形成”:若无需训练就具有的,遗传获得,先天性⇒非条件反射
若后天生活中学习和训练形成→ 条件反射
二看“中枢”:大脑皮层不参与→非条件反射大脑皮层参与→条件反射
三看“存在”:若终生存在,不消退→非条件反射 若可消退、可建立⇒条件反射
2.3神经冲动的产生和传导
1.在神经系统中,兴奋是以 电信号 (局部电流)的形式沿着 神经纤维 传导的,这种电信号也叫 神经冲动 。
注:神经细胞膜内、膜外K+、Na+浓度不一样,膜内 K+ 浓度高,膜外 Na+ 浓度高。
2.兴奋的产生与传导
①传导过程
静息时: 静息 电位 膜电位: 内负外正
形成原因:膜主要对 K+有通透性,K+外流(方式: 协助扩散 )刺激
兴奋时: 动作 电位 膜电位: 内正外负
形成原因:膜对 Na+ 的通透性增加,Na+内流(方式:协助扩散 )
兴奋传导 兴奋部位: 内正外负 电位差
电荷 移动 局部 电流
形成
刺激
相近的未兴奋部位 电位变化……,兴奋向前传导,后方又恢复为 静息 电位
产生
未兴奋部位: 内负外正
3.兴奋在神经纤维上的传导过程:
膜内局部电流方向:兴奋部位→未兴奋部位;
膜外局部电流方向:未兴奋部位→兴奋部位;
兴奋传导方向与膜内局部电流方向一致。
4.兴奋的传导方向
(1)兴奋在离体的神经纤维上传导方向:双向传导
双向传导的前提①神经纤维需离体,②刺激不能发生在神经元的胞体或树突;在中部刺激神经纤维,会形成兴奋区,而两侧临近的未兴奋区与该兴奋区都存在电位差,形成局部电流,因此可以双向传导。
(2)兴奋在反射弧中传导方向:单向传导
在反射过程中,兴奋只能从感受器传到效应器,因此,在生物体内的反射弧上,兴奋在神经纤维上的传导方向是单向的。
5.神经纤维上膜电位变化曲线解读
(1)b点之前——静息电位:膜电位表现为 内负外正 , K+ 外流(方式: 协助扩散 )。
(2)bd段——动作电位的形成:受刺激后, Na+ 迅速大量内流(方式: 协助扩散 ),导致膜电位迅速逆转,由 内负外正 变为 内正外负 。d点为动作电位的 峰值 。
(3)de段——静息电位的恢复: K+ 迅速大量外流(方式: 协助扩散 ),导致膜电位由 内正外负 变为 内负外正 。
(4)ef段——恢复初静息水平:静息电位恢复后,Na+-K+泵吸 K+ 排 Na+ (方式: 主动运输 )。
(5)整个过程中神经细胞膜内Na+始终比膜外少,K+始终比膜外多
6.突触的常见类型
① 轴突—细胞体 型(表示为:)、 轴突—树突 型(表示为:)神经元与效应器间:A:轴突(突触前膜)——肌肉 B:轴突(突触前膜)——腺体
7.突触的结构:突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜组成。
突触小体:神经元的轴突末梢经过多次分支,最后每个小枝末端膨大呈杯状或球状,叫做突触小体。突触前膜:突触小体(轴突)的部分细胞膜,突触间隙:充满了组织液,突触后膜:下一个神经元树突或细胞体的膜。
8. 兴奋的传递过程
神经冲动→ 轴突 末梢→ 突触前膜 内侧的 突触小泡 释放神经递质(方式: 胞吐 )→神经递质扩散通过 突出间隙 →神经递质与 突触后膜 上的特异性 受体 (化学本质: 糖蛋白 )结合→引起下一个神经元 兴奋 或 抑制 。
9.传递特点:①单向传递 原因:神经递质只存在于突触小泡内,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜。
②突触延搁 突触处的兴奋传递需要电信号→化学信号→电信号的转换,以及神经递质的释放、扩散以及对突触后膜的作用都需要一定的时间。因此兴奋的传递速度比神经纤维上要慢。
10.信号转换:
突触前膜上:电信号→化学信号;突触:电信号→化学信号→电信号
突触后膜上:化学信号→电信号。
11.神经递质(信息分子)
(1)兴奋性递质——如乙酰胆碱、谷氨酸等,引起兴奋的机理为该类递质作用于突触后膜后,能增强突触后膜对Na+通透性,使Na+内流,从而使突触后膜产生动作电位,即引起下一神经元发生兴奋。
(2)抑制性递质——如甘氨酸、γ-氨基丁酸、去甲肾上腺素等,引起抑制的机理为该类递质作用于突触后膜后,能增强突触后膜对K+、Cl-,尤其是Cl-的通透性,使Cl-进入细胞内,静息电位绝对值增大(外正内负的电位差变大),从而使神经元难以产生兴奋。
12.电突触:电信号能从一个神经细胞直接传递给另一个神经细胞。电突触比化学突触传递速度快,信号传递方式为电信号→电信号,传递方向是双向的。
13.在神经元之间电流计指针偏转问题分析
①刺激b点:兴奋先到达 a 点,后到达 d 点。指针偏转 2 次,
方向 先左偏后右偏 。
②刺激c点:兴奋只能到达 d 点,不能到达 a 点。指针偏转 1 次,方向 右偏 。
注:图中突触上兴奋传递方向: 从左向右 (从左向右/从右向左)。
14.滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
(1)某些药物与突触后膜上的 受体 结合,兴奋无法在细胞间传递,导致肌肉松弛(肌无力)。
(2)药物抑制分解 神经递质的酶 的活性,使神经递质持续作用于突触后膜上的 受体 ,导致肌肉僵直、震颤。
(3)药物止痛机理:药物与神经递质争夺突触后膜上的 特异性受体 ,阻碍兴奋的传递;药物阻碍 神经递质 的合成与释放。
15.兴奋在神经纤维上传导和在神经元之间传递的比较
比较项目
在神经纤维上的传导
在神经元之间的传递
信号变化
局部电流
局部电流、神经递质
结构基础
神经元(神经纤维)
突触
信号形式
电信号
电信号→化学信号→电信号
速度
传导快
传递慢
方向
可以双向
单向传递
2.4神经系统的分级调节
1. 人的大脑由灰质和白质构成。
2. 大脑的表面覆盖着主要由神经元胞体及其树突构成的薄层结构——大脑皮层。大脑皮层是调节机体活动的最高级中枢。
3. 人的大脑有着丰富的沟回,沟即凹陷部分,回即隆起部分,这使得大脑在有限体积的颅腔内,可以具有更大的表面积。
4. 白质位于大脑皮层以内,将两个大脑半球以及小脑、脑干、脊髓巧妙地联系起来。大脑发出的指令,可以通过脑干传到脊髓。
5. 躯体的运动如膝跳反射、缩手反射等,不仅受脊髓的控制,也受大脑的调节。
6. 躯体运动中枢:位于大脑皮层的中央前回,又叫第一运动区。
7. 躯体各部分的运动机能在皮层的第一运动区内都有它的代表区,而且皮层代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的。刺激大脑皮层中央前回的顶部,可以引起下肢的运动;刺激中央前回的下部,则会引起头部器官的运动;刺激中央前回的其他部分,则会引起其他相应器官的运动。中央前回与躯体运动关系总结为:除面部外的区域,上下倒置,左右交叉,头面部依然是正置的。如刺激右侧大脑皮层的第一运动区,可见其左侧肢体运动。
8. 大脑皮层代表区范围的大小与躯体的大小无关,与躯体运动的精细程度有关,运动越精细且复杂的器官,其大脑皮层代表区的面积越大。如面积大的躯干,在大脑皮层代表区的面积很小。
9. 损伤表现:若第一运动区某部位受到损伤,则对侧机体相应部位运动功能出现障碍。
10. 躯体运动受大脑皮层以及脑干、脊髓等的共同调控,
脊髓是机体运动的低级中枢,大脑皮层是最高级中枢,
脑干等连接低级中枢和高级中枢。意义:脑中的相应
高级中枢发出指令对低级中枢进行不断调整,使机体
的运动变得更加有条不紊与精准。
11. 神经系统对内脏活动的调节与它对躯体运动的调节相似,也是通过反射进行的。在中枢神经系统的不同部位(如脊髓、脑干、下丘脑和大脑),都存在着调节内脏活动的中枢。小脑中不存在调节内脏活动的中枢。
12. 排尿不仅受到脊髓的控制,也受到大脑皮层的调控;
13. 尿道内括约肌和膀胱逼尿肌均为平滑肌,受副交感神经和交感神经支配,尿道外括约肌为骨骼肌,受躯体运动神经支配。
14. 副交感神经使膀胱逼尿肌收缩,尿道内括约肌舒张,促进排尿;交感神经使逼尿肌松弛,尿道内括约肌收缩,抑制排尿。脊髓对膀胱扩大和缩小的控制是由自主神经系统支配的,自主神经系统中的副交感神经的作用占优势。
15. 神经系统对其他内脏活动的分级调节
16. 人之所以能有意识地控制排尿,是因为大脑皮层对脊髓进行着调控。如果没有高级中枢的调控,排尿反射可以进行,但排尿不完全,也不能受意识控制。注意:成人有意识地控制排尿,神经中枢在脊髓和大脑皮层。排尿反射没有分级调节,有意识的排尿有分级调节。
中枢
地位
功能
大脑
皮层
最高级中枢
是许多低级中枢活动的高级调节者,它对各级中枢的活动起调整作用,这就使得自主神经系统并不完全自主。
脑干
基本中枢
有许多重要的调节内脏活动的基本中枢,如调节呼吸运动的中枢,调节心血管活动的中枢等
下丘脑
较高级中枢
是调节内脏活动的较高级中枢,它也使内脏活动和其他生理活动相联系,以调节体温、水平衡、摄食等主要生理过程
脊髓
低级中枢
是调节内脏活动的低级中枢,通过它可以完成简单的内脏反射活动,如排尿、排便 、血管舒缩等
17.大脑皮层是许多低级中枢活动的高级调解者,它对各级中枢的活动起调节作用,这就使得自主神经系统并不完全自主。
2.5人脑的高级功能
1.大脑皮层是整个神经系统中最高级的部位。大脑皮层功能:感知外部世界以及控制机体的反射活动。大脑皮层具有语言、学习、记忆、情绪等高级功能。
2.语言功能:是人脑特有的高级功能。语言文字是人类社会信息传递的主要形式,也是人类进行思维的主要工具。语言功能包括与语言、文字相关的全部智能活动,涉及人类的听、说、读、写。
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3.人类的语言活动是与大脑皮层某些特定区域相关的,这些特定区域叫言语区。(大脑左半球)
言语区
联想记忆
受损特征
运动性语言
中枢(S区)
Sport→S
运动性失语症:病人可听懂别人的讲话和看懂文字,但不会讲话
听觉性语言
中枢(H区)
Hear→H
听觉性失语症:病人能讲话、书写,能看懂文字,但听不懂别人的谈话(能听见)
视觉性语言
中枢(V区)
Visual→V
失读症:病人的视觉无障碍,但看不懂文字的含义,变得不能阅读
书写性语言
中枢(W区)
Write→W
失写症:病人可听懂别人讲话、看懂文字,会讲话,手部运动正常,但失去书写、绘图能力
书写性语言中枢
W区
视觉性语言中枢
V区
运动性语言中枢
S区
听觉性语言中枢
H区
【拓展】:常见生理或病理现象及参与或损伤的神经中枢分析
(1)视觉性语言中枢(V区)≠视觉中枢,此区受损,患者仍有视觉,只是“看不懂”语言文字的含义。
(2)听觉性语言中枢(H区)≠听觉中枢,此区受损,患者仍有听觉,只是“听不懂”话的含义。
4.人脑左右半球的功能
5. 学习与记忆
(1)学习与记忆是指神经系统不断接受刺激,获得新的行为、习惯和积累经验的过程。条件反射的建立就是动物的学习过程。特点:学习与记忆不是单一脑区控制,而是由多个脑区和神经通路参与,二者是相互联系,不可分割的。
(2)学习和记忆的结构基础:涉及脑内神经递质的作用以及某些种类蛋白质的合成。
注:学习和记忆两个功能并不是只有人脑才具有,如狗听铃声分泌唾液。
(3)人的记忆分为四个阶段:感觉性记忆,第一级记忆,第二级记忆和第三级记忆。
1 短时记忆:可能与神经元之间即时的信息交流有关,尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关。短时记忆包括感觉性记忆和第一级记忆。感觉性记忆也可以叫做瞬时记忆。感觉性记忆所记的信息并不构成真正的记忆。
2 长时记忆:可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关。长时记忆包括第二级记忆和第三级记忆。举例:
1 临时记住某个验证码:第一级记忆
2 查找字典上某个词时,对其他词一览而过的记忆:感觉性记忆
3 拨打一个陌生电话号,拨完就忘:第一级记忆
④经历的重要事件:第二级记忆
⑤本人姓名,生日:第三级记忆
6、情绪及抑郁与抑郁症的比较
抗抑郁药一般通过作用于突触处来影响神经系统的功能。例如,有的药物可选择性地抑制突触前膜对5-羟色胺的回收,使得突触间隙中5-羟色胺的浓度维持在一定水平。
3.1激素与内分泌系统
1.内分泌腺和外分泌腺的区别
(1)外分泌腺:凡是分泌物经由导管而流出体外或流到消化腔的,称为外分泌腺。例:汗腺,唾液腺、胃腺、皮脂腺等
内分泌腺:凡是没有导管的腺体,其分泌物—激素直接进入腺体的毛细血管,并随血液循环输送到全身各处的,称为内分泌腺。例:垂体,甲状腺等。
(2)内分泌腺和外分泌腺最主要的区别是分泌物有无导管的运输。内分泌腺没有导管。
(3)胰腺是一种特殊的腺体,分为外分泌部和内分泌部。其外分泌部可以分泌消化液(胰液),内分泌部(胰岛)可以分泌胰岛素和胰高血糖素等。胰腺是重要的消化道器官,也是重要的内分泌器官。
2.胰液素的发现以及激素的概念
(1)促胰液素的发现
实验
沃泰默的实验
斯他林,贝利斯的实验
实验假设
胰液的分泌受神经调节的控制
在盐酸的作用下,小肠黏膜细胞可能产生了一种化学物质,这种物质进入血液后,随血流达到胰腺,引起胰液的分泌。
实验步骤
和现象
实验分析
(1) 甲,乙组对比:只有用盐酸刺激小肠时胰腺才能分泌胰液。
(2) 甲,丙组对比:小肠上神经的有无,不影响胰液分泌。
(1) 对照组为沃泰默实验中的乙组。
(2) 说明小肠产生一种化学物质,随血流到达胰腺促进胰液分泌。
实验结论
小肠上微小的神经难以剔除干净,胰液的分泌受神经调节的控制(囿于定论的结论,实际上小肠神经的有无,不影响胰液分泌)。
胰腺分泌胰液受化学物质的调节控制,并将这种物质命名为促胰液素。
共性
(1) 两个实验都遵循单一变量原则和对照原则。
(2) 两个实验都体现了科学发展的一般过程:发现问题→提出问题→作出假设→实验验证→得出结论
(2)激素调节的概念: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。
【注意提醒】
1.促胰液素是人们发现的第一种激素,它是由小肠黏膜分泌的。作用促进胰腺分泌胰液。
2.沃泰默在实验中切除了通向狗的上段小肠的神经,反射弧的完整性受到破坏,故实验得出的“胰液的分泌受神经调节的控制”的结论是错误的。沃泰默和斯他林,贝利斯的实验不能证明胰腺分泌胰液与神经调节无关。
3.在研究激素功能的方法中,常用到“加法原理”和“减法原理”
(1)“加法原理”:如果饲喂法研究甲状腺激素的功能,用注射法研究动物胰岛素和生长激素的功能,用移植法研究性激素的功能等。
(2)“减法原理”:如用摘除法研究甲状腺激素和生长激素的功能,用阉割法(摘除性腺)研究性激素的功能等。
3.内分泌系统的组成和功能
(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组成的一个调节系统。
(2)人体内主要内分泌腺及分泌的激素
分泌部位
激素名称
作用部位
化学本质
主要功能
下丘脑
促甲状腺激素释放激素
垂体
多肽
促进垂体合成和分泌促甲状腺激素
促性腺激素释放激素
促进垂体合成和分泌促性腺激素
促肾上腺皮质激素释放激素
促进垂体合成和分泌促肾上腺皮质激素
抗利尿激素
肾小管集合管
促进肾小管和集合管对水的重吸收
垂体
生长激素
全身
蛋白质
促进生长发育等,主要是促进蛋白质合成和骨的生长
促甲状腺激素
甲状腺
促进甲状腺的生长发育,调节甲状腺激素的合成和分泌
促性腺激素
性腺
促进性腺的生长发育,调节性激素的合成和分泌
促肾上腺皮质激素
肾上腺皮质
多肽
调节肾上腺皮质激素的合成和分泌
甲状腺
甲状腺激素
全身
氨基酸衍生物
调节体内的有机物代谢,促进生长和发育,提高神经系统的兴奋性等
肾上腺
皮质
醛固酮,皮质醇等
肾脏
类固醇
调节水盐代谢和有机物代谢
髓质
肾上腺素
肝脏等
氨基酸衍生物
提高机体的应激能力;增强心脏活动,使血管收缩,血压升高,心率加快;促进肝糖原分解,升高血糖;促进代谢,增加产热等
胰
岛
胰岛A细胞
胰高血糖素
肝脏
多肽
促进肝糖原分解成葡萄糖进入血液,促进非糖物质转变成糖
胰岛
B细胞
胰岛素
全身
蛋白质
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,进入脂肪组织细胞转变为甘油三酯,抑制肝糖原的分解和非糖物质转变为葡萄糖
睾丸
雄激素(主要是睾酮)
全身
类固醇
促进雄性生殖器官的发育,精子细胞的生成和雄性第二性征的出现等
卵巢
雌激素
全身
促进雌性生殖器官的发育,卵细胞的生成和雌性第二性征的出现等
孕激素
卵巢,乳腺
促进子宫内膜和乳腺的发育,为受精卵着床和泌乳准备条件
【注意提醒】
1.哪些激素可以口服?哪些激素不可以口服
根据激素的化学本质可以分为三类(1)蛋白质或多肽类,一旦进入消化道就会被消化酶分解失去作用,因此不能口服(2)氨基酸衍生物类激素,可口服也可注射(3)类固醇类激素:可口服也可注射
(3)人类与激素分泌异常有关的疾病
激素
病症
病因
症状
甲状腺激素
呆小症
幼年时分泌不足
身材矮小,智力低下
甲亢
分泌过多
精神亢奋,代谢旺盛,身体日渐消瘦
地方性甲状腺肿
因缺碘导致合成不足
甲状腺代偿性增生(“大脖子病”)
生长激素
侏儒症
幼年时分泌过少
身材矮小,智力正常
巨人症
青少年时分泌过多
身材异常高大
肢端肥大症
青春期后分泌过多
身体指,趾等端部增大
胰岛素
糖尿病
分泌不足等
出现尿糖等症状
3.内分泌系统的调节功能
(1)维持内环境稳定。如下丘脑分泌的抗利尿激素可以调节机体的水盐平衡。
(2)调节物质和能量代谢。如胰岛B细胞分泌胰岛素,胰岛A细胞分泌胰高血糖素,这两种激素在糖代谢中发挥重要的调节作用。
(3)调控生长发育和生殖等。如性腺分泌的性激素可促进生殖器官的发育,生殖细胞的生成和第二性征的出现等。
4.研究动物激素生理功能的常用方法
(1)实验思路
用某种方法处理实验动物→出现相应的病理征状→添加激素后实验动物恢复正常→推知该激素的生理功能。
(2)研究动物激素生理功能的常用方法
处理方法
异常反应
结论(功能)
适用性
饲喂法
用甲状腺激素制剂饲喂蝌蚪
1短时间内发育成小型青蛙
1.2.5说明甲状腺激素能促进幼小动物的发育;3.4说明甲状腺激素可促进新陈代谢,加速体内物质氧化分解;
6说明甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性
只适用于甲状腺激素,性激素等非蛋白质或非多肽类激素
摘除法
摘除蝌蚪的甲状腺
2发育停止3身体臃肿
理论上各种内分泌腺均能通过摘除法证明其产生的激素的功能
摘除幼龄狗的甲状腺
4身体臃肿,基础代谢低;5发育停止6呆笨,萎靡;
阉割法
↓
移植法
割除公鸡睾丸→移植卵巢
雄性第二性征逐渐消退→逐渐出现雌性第二性征
雌(雄)激素能激发并维持雌(雄)性第二特征
适用于性腺
注射法
给小白鼠注射一定剂量的胰岛素
小鼠反应迟钝,活动减少,甚至昏迷
胰岛素能够降低血糖浓度,较大剂量注射时会出现低血糖昏迷
各种激素均可
切除法
↓
注射法
切除幼龄狗垂体→注射一定量的生长激素
生长停滞
↓
逐渐恢复生长
垂体分泌的生长激素可促进动物的生长
理论上各种内分泌腺均可通过切除法与注射法配合,证明其功能及产生激素的功能
【注】1.一次实验一般只能研究某种激素的某些生理作用,而不能研究该激素的全部生理作用。
2.在实际操作过程中,可能要综合运用多种方法。若摘除某种内分泌腺,一段时间后再注射该内分泌腺分泌的激素或重新植入该内分泌腺。
3.对于幼小的动物,一般不采用摘除法或注射法。如研究甲状腺激素对蝌蚪发育的影响,最好采用饲喂法。
3.2激素调节的过程
1.血糖的来源和去向(正常情况下)
食物中糖类的消化、吸收是血糖的主要来源,血糖进入组织细胞被氧化分解是血糖的主要去向。
肝糖原可直接补充血糖,肌糖原不能直接补充血糖。
(3)当长时间不进食时,血糖首先从肝糖原的分解得到补充,当肝糖原耗尽时,从脂肪酸等非糖物质的转化得到补充。
2.血糖的调节主要依靠激素的作用
激素种类
胰岛素
胰高血糖素
分泌部位
胰岛B细胞
胰岛A细胞
作用部位
几乎全身组织细胞
主要是肝脏
生理作用
一方面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,进入脂肪组织细胞转变为甘油三酯;另一方面又能抑制肝糖原的分解和非糖物质转变成葡萄糖
促进肝糖原分解成葡萄糖进入血液,促进非糖物质转变成糖
作用结果
血糖浓度降低到正常水平
血糖浓度回升到正常水平
靶细胞
几乎全身细胞
主要作用于肝
相互关系
①胰岛素能抑制胰高血糖素的分泌,而胰高血糖素能促进胰岛素的分泌;
②胰岛素和胰高血糖素之间作用相抗衡,共同维持血糖含量的稳定
(2)调节模型
【注意提醒】①.作用不等于作用结果
作用:促进糖原分解和一些非糖物质转化为葡萄糖
胰高血糖素
作用结果:使血糖浓度升高
②.胰岛素是唯一能够降低血糖浓度的激素。
③.糖皮质激素、肾上腺素、甲状腺激素等通过调节有机物的代谢或影响胰岛素的分泌和作用,直接或间接地提高血糖浓度,但主要是胰高血糖素的作用。
【注意】
(1)调节中枢:下丘脑。
调节方式:神经-体液调节
①神经调节:下丘脑通过有关神经可直接调控甲状腺、肾上腺、胰岛B细胞和胰岛A细胞。在此种调节方式中,内分泌腺本身就是反射弧效应器的一部分。
②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。
(2)影响胰岛素分泌的因素
①血糖浓度——高浓度。②神经调节——下丘脑传出神经。③胰高血糖素。
(3)影响胰高血糖素分泌的因素
①血糖浓度——低浓度。②神经调节——下丘脑传出神经。③胰岛素。
(4)与血糖平衡调节有关的4种器官
①下丘脑:血糖平衡调节的神经中枢。
②胰岛:胰岛B细胞分泌胰岛素,降低血糖浓度;胰岛A细胞分泌胰高血糖素,升高血糖浓度。
③肝脏:进行肝糖原与葡萄糖的相互转化,进行葡萄糖和非糖物质的转化等。
④骨骼肌:将葡萄糖转化为肌糖原,暂时储存。
(5)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。
②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。
③反馈调节:分为正反馈和负反馈
正反馈:加强并偏离静息水平,如血液凝固、排尿排便、胎儿分娩、河流的重度污染等。
负反馈:偏离后纠正回归到静息水平,在生物体中更常见,如体温调节、血糖调节等。
(6)激素间的相互作用
①协同作用:不同激素对同一生理效应都发挥相同作用,如生长激素与甲状腺激素在促进生长发育方面,肾上腺素与胰高血糖素在升高血糖浓度方面,肾上腺素与甲状腺激素在促进新陈代谢方面,都具有协同作用。
②抗衡作用:不同激素对同一生理效应发挥相反作用,如胰岛素和胰高血糖素在调节血糖方面具有拮抗作用。
3.血糖的平衡受到神经系统的调节以及反馈调节的概念
(1)血糖含量升高时:下丘脑的相关区域兴奋,通过副交感神经直接刺激胰岛B细胞释放胰岛素,同时抑制胰岛A细胞分泌胰高血糖素,从而使血糖含量降低至正常水平。
(2)血糖含量降低时:下丘脑的另一相关区域兴奋,通过交感神经使胰岛A细胞分泌胰高血糖素,使得血糖含量上升。
(3)神经系统还通过控制甲状腺和肾上腺的分泌活动来调节血糖含量。
【注意提醒】血糖平衡的调节方式有神经调节和体液(激素)调节,主要是激素调节。
4.血糖平衡异常以及原因分析
(1)正常情况:血糖浓度保持相对稳定,维持能量供应。
胰岛素分泌不足或胰岛素受体受损
血糖浓度过高:出现糖尿 肾小管对糖的吸收不正常
(2)异常情况 摄糖过多
长时间不进食,糖的来源不足
血糖浓度过低:低血糖
胰岛素水平过高,糖利用快
(3)实例分析 糖尿病
①定义:糖尿病是一组由多病因引起的,以慢性高血糖为特征的代谢性疾病,高血糖是由胰岛素分泌缺陷或胰岛素作用缺陷引起的。
1型糖尿病:胰岛功能减退,胰岛素分泌减少,通常在青少年时期发病
②类型
2型糖尿病:与遗传、环境、生活方式等密切相关,但确切的发病机理目前仍不明确
③症状: 多食、多尿、多饮。
④对身体的危害
糖尿病是终生性疾病,需要终生治疗,并可能出现多种并发症,如糖尿病神经病变、糖尿病肾病、糖尿病心血管并发症,糖尿病足等。
⑤治疗措施:目前糖尿病没有根治措施,患者可以调节和控制饮食,并结合药物治疗(口服降血糖药或注射胰岛素)。
5.血糖调节的相关曲线分析
(1)正常人和血糖异常患者口服葡萄糖后的血糖浓度变化曲线
a:高血糖或糖尿病患者 b:正常人 c:低血糖患者
(2)正常人和糖尿病患者口服葡萄糖后的胰岛素相对含量变化曲线
A:正常人 B:糖尿病患者
(3)一个健康的人进食半个小时后的血糖、胰岛素和胰高血糖素的变化曲线如图,据图探讨下列问题:
(1)图中a、b、c分别代表上述哪种物质的浓度变化曲线?
提示:a、b、c分别代表血糖、胰岛素、胰高血糖素的浓度变化曲线。
(2)胰岛素和胰高血糖素在血糖平衡调节中存在负反馈调节机制吗?并阐述理由。
提示:血糖调节过程中存在负反馈调节机制。进食后,血糖浓度上升,胰岛素含量升高,使血糖浓度降低,继而又会使胰高血糖素浓度上升,使血糖浓度进而升高,由此可知血糖平衡调节中存在负反馈调节机制
6.甲状腺激素分泌的分级调节
(1)甲状腺激素分泌的调节
寒冷环境中,身体内几乎所有的细胞都被动员起来,共同抵御寒冷。起动员作用的是神经冲动和激素。甲状腺激素几乎作用于体内所有的细胞,提高细胞代谢的速率,使机体产生更多的热量。
甲状腺激素分泌的调节存在分级调节和反馈调节
①分级调节:下丘脑---垂体--甲状腺轴。
②反馈调节:当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时,又会抑制下丘脑和垂体分泌相关激素,进而使甲状腺激素的分泌减少而不至于浓度过高。
(2)分级调节
概念
人们将下丘脑、垂体和靶腺体之间存在的这种分层调控,称为分级调节
分级调
节系统
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
相关问题探究:
下图表示人体的下丘脑—垂体—靶腺体轴。
利用上述图示模型,归纳相关靶腺体及分泌的激素,培养归纳与概括及模型与建模等科学思维能力;借助于上述图示模型,概述大脖子病的发病机理及渔业生产中激素应用问题的分析,提升自己的社会责任感。
①如果靶腺体代表甲状腺,则激素b的名称是什么?如果靶腺体代表肾上腺皮质,则激素a的名称是什么?(科学思维)
提示:促甲状腺激素;促肾上腺皮质激素释放激素。
②当血液中的甲状腺激素浓度高于正常水平时,①和②的效应是什么?血液中的甲状腺激素浓度低于正常水平呢?(科学思维)
提示:均为抑制;均为抑制作用减弱。
③饮食长期缺碘,会造成甲状腺代偿性增生,俗称大脖子病。请简要叙述大脖子病的发病机理。(社会责任)
提示:饮食长期缺碘,造成血液中甲状腺激素的浓度偏低,对下丘脑和垂体的抑制作用减弱,造成垂体分泌的促甲状腺激素含量升高,促进了甲状腺的生长和发育,引起了甲状腺代偿性增生。
④渔业生产中,为提高鱼的繁殖效率,通常会给亲鱼施用一定剂量的某种激素。这种激素是上图中的b还是c,为什么?(社会责任)
提示:b;因为b是促性腺激素,c是性激素,虽然都具有促进精子细胞和卵细胞形成和成熟的作用,但如果施用激素c,通过负反馈调节,会使亲鱼分泌的促性腺激素减少,导致亲鱼性腺萎缩。
⑤巧借“箭头指向”判断下丘脑、垂体与甲状腺
7.激素调节的特点
(1)通过体液进行运输:内分泌腺无导管,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:能被特定激素作用的器官、细胞就是该激素的靶细胞、靶器官。不同激素的靶器官、靶细胞一般不同,作用范围有大有小,如甲状腺激素几乎对全身的细胞都起作用,而促甲状腺激素只作用于甲状腺。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。
(3)作为信使传递信息:激素犹如信使,将信息从内分泌细胞传递给靶细胞,靶细胞发生一系列的代谢变化。激素一经靶细胞接受并起作用后就失活了。
(4)微量和高效:在正常生理状态下,血液中激素含量甚微,但其作用效果极其显著。激素是微量、高效的生物活性物质。
注意:①激素作用于靶器官、靶细胞,不等于激素只运输到靶器官、靶细胞。激素运往全身各处,但只作用于靶器官靶细胞。
②激素的“三不一变” “三不”:激素不组成细胞结构,不提供能量,不起催化作用
“一变”:激素随体液到达靶细胞,使靶细胞原有的生理活动发生变化
③临床上常常通过抽取血样测定血液中激素含量来检测疾病的原因:激素随血液流到全身;一旦体内激素含量偏离了生理范围,就会严重影响机体机能。
拓展:酶、激素与神经递质的比较
激素
酶
化学本质
有些是多肽或蛋白质(如胰岛素、胰高血糖素、生长激素、促甲状腺激素等),有些不是蛋白质(如性激素属于类固醇,甲状腺激素、肾上腺素属于氨基酸衍生物)
绝大多数是蛋白质,少数是RNA
产生细胞
内分泌器官(或细胞)或下丘脑的神经细胞
活细胞(人和哺乳动物成熟的红细胞除外)
作用
调节(促进或抑制)生物体的生命活动,从而达到某种生理效应
催化生物体内的各种化学反应
作用部位
随血液循环到达相应的靶器官或靶细胞,调节其生理过程
在细胞内或分泌到细胞外催化特定化学反应
作用条件
需与膜上或膜内的受体特异性识别
受pH、温度等因素影响
作用后变化
被灭活
不发生变化
相同点和联系
①都是微量、高效物质;②都不是细胞的能源物质和结构物质;③有些激素作为信息分子能改变酶的活性,从而影响细胞代谢,而激素的合成需要酶的催化,故酶与激素的合成和分泌在一定程度上相互影响
易错点:
1.酶、激素的来源不一,结构各异。酶是由活细胞产生的,激素是由一些特殊细胞产生的。能产生激素的细胞也能产生酶;能产生酶的细胞不一定能产生激素,比如肌肉细胞
2.激素、酶都能影响生物的生命活动,都具有“微量和高效”的特点。
3.激素只能在生物体内起作用,酶在体外适宜条件下也可以发挥作用。
4.激素和神经递质都可以在细胞间传递信息,体现细胞膜的信息传递功能;二者发挥作用后都可被分解或灭活,另外有些游离的神经递质可被重新吸收。
5.血液中的糖称为血糖,主要是葡萄糖。但是血糖≠血液中的葡萄糖。
6.血糖的主要来源是:食物中的糖类经消化,吸收进入血液。
空腹时血糖的重要来源是:肝糖原分解成葡萄糖进入血液。
7.能够直接或者间接提高血糖浓度的激素有:糖皮质激素、肾上腺素、甲状腺激素、胰高血糖素等。
8.胰岛素是唯一降血糖的激素。
9.胰岛素的生理功能应表述为促进血糖进入组织细胞进行氧化分解,合成糖原并转化为甘油三酯等,从而使血糖水平降低。切忌笼统地表述为降血糖,降血糖只是胰岛素的作用结果。同理,牢记胰高血糖素的生理功能为促进肝糖原分解,并促进一些非糖类物质转化为葡萄糖,从而使血糖水平升高。
10.掌握引起胰岛素分泌的因素有血糖含量升高、有关神经兴奋及胰高血糖素分泌增加等。
11.作答有关升血糖的问题时,应明确肌糖原只为骨骼肌提供能量物质,不补充血糖。即答题时不能出现“肌糖原分解”的错误表述。
12.体内需要源源不断的产生激素的原因:激素一经靶细胞接受并起作用后就被灭活了。
13. 激素是内分泌细胞分泌的,通过体液进行运输,作用于靶器官、靶细胞,具有高效调节作用的微量信息分子
14.激素既不组成细胞结构,又不提供能量,也不起催化作用;而是随体液运输到达靶细胞,使靶细胞原有的生命活动发生变化。
15.激素只作用于靶细胞、靶器官的直接原因是:只有靶细胞膜上或者膜内由于相应激素特异性结合的受体;根本原因:与相应激素结合的特异性受体基因只在靶细胞中特异性表达。
3.3体液调节和神经调节的关系
1.体液调节和神经调节的比较
(1)体液调节概念:激素等化学物质,通过体液传送的方式对生命活动进行调节,称为体液调节。激素调节是体液调节的主要内容。
(2)体液因子:参与体液调节的化学物质有激素(主要)、组胺、某些气体分子(NO、CO等)以及一些代谢产物(CO2)等, CO2是调节呼吸运动的重要体液因子。
(3)传递方式:主要由细胞外液(血浆、组织液、淋巴液等)进行运输,然后作用于靶器官、靶细胞。
(4)体液调节范围:①单细胞动物和一些多细胞低等动物只有体液调节;
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。
(5)调节机制:体液因子与靶细胞上的特异性受体发生特异性结合,改变细胞代谢。
2.体液调节和神经调节的区别与联系
比较项目
体液调节
神经调节
结构基础
内分泌系统、体液
神经系统(反射弧)
作用方式
与靶器官或靶细胞特异性结合,调节其特定的生理过程
反射(非条件反射、条件反射)
传递方式
随体液运输到全身各处
①以局部电流的形式在神经纤维上传导;
②以神经递质的形式在神经元之间单向传递
作用途径
体液运输
反射弧
作用对象
特定的靶器官靶细胞
效应器
反应速度
较缓慢
迅速
作用范围
较广泛
准确、比较局限
作用时间
比较长
短暂
二者联系
①部分内分泌腺直接或间接的受中枢神经系统的调节②内分泌腺分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能③人和高等动物体的各项生命活动常常同时受神经和体液的调节。
2.体温调节
(1)体温相对恒定的原因:机体产热过程和散热过程保持动态平衡
(2)皮肤散热途径:辐射:以红外线等形式将热量传到外界;传导:机体热量直接传给同它接触的物体;对流:通过气体来交换热量;蒸发:如汗液的蒸发
(3)维持体温相对恒定的意义:保证了酶的活性,维持了内环境稳定,是细胞代谢等生命活动正常进行的必要条件,大大提高了人适应环境变化的能力。
(4)体温调节的过程
调节方式:神经—体液调节
①神经调节途径
寒冷环境下的反射弧
炎热环境下的反射弧
②体液调节的过程
a. 下丘脑分泌的TRH→垂体分泌的TSH→甲状腺分泌的甲状腺激素→甲状腺激素作用于相应的靶器官或靶细胞。
b. 肾上腺髓质分泌的肾上腺素作用于相应的靶器官或靶细胞。
③
④体温调节中枢在下丘脑,体温感觉中枢在大脑皮层。热觉或冷觉的产生是在大脑皮层的躯体感觉中枢。
⑤体温调节中的反射活动为非条件反射。参与体温调节的激素主要有甲状腺激素和肾上腺素,两者在调节体温方面表现为协同作用。
⑥温度感受器感受的刺激是温度的变化,而非绝对温度;部分冷觉感觉器和热觉感受器,既存在于皮肤中,也存在于黏膜、内脏器官中。
(5) 人体调节体温的能力是有限的
3.水和无机盐平衡的调节
(1)水的来源和排出
尿的形成原因是肾小球和肾小囊内壁的滤过作用:当血液流经肾小球时,除血细胞和大分子蛋白质外,血浆中的一部分水、无机盐、葡萄糖和尿素等物质,都可以经过肾小球和肾小囊内壁的滤过作用进入肾小囊中,形成原尿。
肾小管的重吸收作用:当原尿流经肾小管时,其中对人体有用的物质,如全部葡萄糖、大部分水和部分无机盐等被肾小管重吸收进入分布在肾小管外的毛细血管中,送回血液,而剩下的水、无机盐、尿素等形成尿液。
(2)由抗利尿激素参与的水盐平衡调节
水盐平衡调节过程中既有神经调节又有体液调节,它们的过程分别如下:
1 神经调节
a. 细胞外液渗透压升高→下丘脑渗透压感受器兴奋→传入神经→下丘脑渗透压调节中枢→传入神经→大脑皮层渴觉中枢产生渴觉→传出神经→直接调节水的摄入(增加饮水)。
b. 引起抗利尿激素释放的反射过程:感受器(下丘脑渗透压感受器)→传入神经→神经中枢(下丘脑)→传出神经→效应器(下丘脑分泌、垂体后叶释放的抗利尿激素增加或减少)。
2 激素调节
抗利尿激素增多(或减少)→作用于肾小管、集合管→对水的重吸收增多(或减少)→尿量减少(或增多)→细胞外液渗透压降低(或升高)。
(3)无机盐的平衡及由醛固酮参与的无机盐平衡调节
1 无机盐的平衡
人体内的无机盐多以离子状态存在,如Na+、K+、Ca2+、Cl-、HCO3-等。下面以Na+为例来说明。
2 无机盐平衡的调节(如右图所示)
醛固酮的作用是促进肾小管和集合管对Na+的吸收、对K+的排出。当血钠高时,醛固酮的分泌量减少,抑制肾小管和集合管对 Na+的吸收,从而使Na+浓度平衡;同理,当血钠低时,醛固酮的分泌量增加,促进肾小管和集合管对Na+的吸收,从而使Na+浓度平衡。
(4)水和无机盐平衡的意义: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.下丘脑在生命活动调节中的作用
(1)下丘脑的功能
下丘脑的部分细胞称为神经分泌细胞,既能传导神经冲动,又有分泌激素的功能,下丘脑集多种功能于一身,其功能概括为调节、感受、分泌、传导四大功能。
调节
血糖调节
下丘脑中血糖调节中枢通过神经调节直接作用于胰岛细胞,调节胰岛素和胰高血糖素的分泌
体温调节
下丘脑中的体温调节中枢,可调节体温的相对恒定
水盐平衡调节
下丘脑中具有水盐平衡调节中枢,通过该中枢调节体内的水盐平衡
内分泌调节
下丘脑通过分泌多种促激素释放激素作用于垂体,通过垂体来调节多种内分泌的内分泌腺的分泌活动
感受
下丘脑中有渗透压感受器,可以感受内环境中渗透压的改变,从而调节水盐平衡
分泌
下丘脑可以分泌抗利尿激素,调节水盐平衡
传导
下丘脑可将渗透压感受器产生的兴奋传导至大脑皮层,使之产生渴觉
(2)下丘脑调节过程图解
下丘脑是内分泌系统的总枢纽,同时也受大脑皮层的调控。下丘脑的部分细胞既能传导神经冲动,又有分泌的功能。
【归纳】
5.易混淆激素分泌调节的方式
(1)激素分泌调节的方式
方式一:下丘脑→垂体→靶腺体(内分泌腺)→激素甲(神经-体液调节)
方式二:下丘脑合成→垂体释放→激素乙(神经-体液调节)
方式三:自主神经系统→内分泌腺→激素丙(神经-体液调节)
方式四:直接感受内环境中某种理化因子的变化,并作出相应的反应(体液调节)
易错易混点:
1.体液运输主要是指通过细胞外液运输;体液调节≠激素调节。
2.神经调节与体液调节都是通过信息传递引起相应的组织、器官产生相应的反应,前者借助的是生物电、神经递质,后者借助激素或CO2等化学物质。
3.“寒战”是指骨骼肌不自主战栗,由下丘脑体温调节中枢控制,不是躯体运动中枢。
4.只有恒温动物才有体温调节机制,变温动物体温随环境变化而变化。
5.正常情况下,体温的调节方式是神经调节和体液调节;但病原体感染引起发热的情况下,体温的调节方式除神经调节和体液调节外,还有免疫调节。
6.温度感受器不仅分布在皮肤,体内黏膜及内脏器官表面也有温度感受器分布,其可感觉机体内部的温度变化。
7.下丘脑中有体温调节中枢、血糖调节中枢、水盐平衡调节中枢等,但冷觉、热觉及渴觉等感觉的产生都是在大脑皮层。。
8.寒冷环境中比炎热环境中散热更快、更多。寒冷环境中机体代谢旺盛,产热也增加,以维持体温的恒定。
9.发烧时机体产热量与散热量的大小关系对体温变化的影响可以用下图中曲线表示。
(1)无论体温是否偏离正常范围,只要体温保持稳定,不再继续升高或降低(ab、cd、ef段),机体的产热量与散热量均相等。所以,持续一定温度的高烧(如38.5℃)时,机体的产热量应等于散热量。
(2)当体温升高时(bc段),产热量大于散热量,体温由37℃上升到38.5℃的过程中就是如此。当体温降低时(de段),产热量小于散热量,体温由38.5 ℃恢复到37℃的过程中就是如此。
参与调节的激素是抗利尿激素,由下丘脑神经分泌细胞合成、分泌,储存于垂体后叶中,最终由垂体后叶释放, ,作用于肾小管、集合管,增加其对水的重吸收。
10.在水盐平衡调节中,下丘脑既是感受器,也是神经中枢,又是效应器(分泌激素)。
11.水盐平衡调节的方式为神经-体液调节,该过程中存在反馈调节机制。
12.Na+的浓度对于细胞外液渗透压的维持特具有重要作用。
13.K+在维持细胞内液的渗透压上起决定性作用。
14.醛固酮由肾上腺皮质分泌,存在激素分级调节;细胞外液的量减少或血钠下降时,醛固酮的分泌量会增加,反之则减少。肾上腺素是由肾上腺髓质分泌,不存在激素的分级调节。
15.水和无机盐的平衡是在神经调节和激素调节共同作用下,主要通过肾来完成的。
4.1免疫系统的组成和功能
知识点一:免疫系统的组成
1.免疫器官①概念:主要由淋巴组织构成,并借助于血液循环和淋巴循环相互联系。
②种类:
【归纳总结】
①胸腺--既是免疫器官,又是内分泌腺。作为免疫器官,它是T淋巴细胞发育、成熟的场所;作为内分泌腺,它能产生胸腺激素,以促进T淋巴细胞的发育和成熟。②骨髓--是B淋巴细胞发育成熟的场所。
2.免疫细胞①概念:执行免疫功能的细胞,它们来自骨髓的造血干细胞。
②种类:
③抗原呈递细胞(APC):B细胞、树突状细胞和巨噬细胞都能摄取和加工处理抗原,并且可以将抗原信息暴露在细胞表面,以便呈递给其他免疫细胞。
3.抗原:能够与免疫细胞表面的受体结合,从而引发免疫反应的物质称为抗原。(大多数抗原是蛋白质)
特性:①特异性;②异物性:抗原一般是外来物质,但自身的一些成分或细胞(如癌细胞等),也可以成为抗原;③大分子性。
4.免疫活性物质①概念:由免疫细胞或其他细胞产生的、并发挥免疫作用的物质。 ②种类:
知识点二:免疫系统的功能
1. 保卫人体的三道防线
(1)第一道防线:皮肤和黏膜(血胎屏障和血脑屏障等)
(2)第二道防线:体液中的杀菌物质(如溶菌酶)和吞噬细胞(如巨噬细胞和树突状细胞)
(3)第三道防线:机体在个体发育过程中与病原体接触后获得的,主要针对特定的抗原起作用
【归纳总结】
(1)溶菌酶杀菌一定是非特异性免疫,唾液、泪液中的溶菌酶为第一道防线,血浆中的溶菌酶为第二道防线。
(2)吞噬细胞(如巨噬细胞和树突状细胞)既参与非特异性免疫,也参与特异性免疫。
2.非特异性免疫和特异性免疫的区别和联系
项目
非特异性免疫
特异性免疫
含义
机体在长期进化过程中遗传下来的不针对某一类特定的病原体,而是对多种病原体都有防御作用
机体在个体发育过程中与病原体接触后获得的,主要针对特定的抗原起作用,因而具有特异性
来源
遗传而来,人人都有的先天性免疫
出生后与病原体斗争过程中形成的后天性免疫,并非人人都有
特点
①先天性;②对多种病原体都有防御作用;③作用弱、范围广、时间短
①后天性;②主要针对特定的抗原起作用;③作用强、范围小、时间长
基础
第一、二道防线
第三道防线
联系
①特异性免疫是在非特异性免疫基础上形成的;②特异性免疫中产生的免疫活性物质会加强非特异性免疫的功能;③三道防线是统一的整体,它们共同实现免疫防御、免疫自稳和免疫监视三大基本功能
3.免疫系统的三大基本功能
判断:
(1)机体排除“外来抗原性物质”一般指的是免疫防御
(2)机体清除“衰老或损伤的细胞”一般指的是免疫自稳
(3)识别和清除“突变的细胞”一般指的是免疫监视
4.2特异性免疫
1、体液免疫:主要靠抗体“作战”的方式。
(1)B细胞的活化需要两个信号的刺激,一些病原体可以和B细胞接触,这为激活B细胞提供了第一个信号。辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合,这是激活B细胞的第二个信号。此外还需要细胞因子的作用,它能促进B细胞的分裂、分化过程。当B细胞活化后,就开始增殖、分化,大部分分化为浆细胞,小部分分化为记忆细胞。随后,浆细胞产生并分泌抗体。抗体与病原体的结合可以抑制病原体的增殖或对人体细胞的黏附,在多数情况下,抗体与病原体结合后会发生发生进一步的变化,如形成细胞沉淀等,进而被其他免疫细胞吞噬消化。记忆细胞可在抗原消失后存活几年甚至几十年,当再接触这种抗原时,能迅速增殖分化成浆细胞快速产生大量的抗体。
(2)二次免疫:再次接触相同抗原时,记忆细胞快速作出的免疫应答。①特点:与初次免疫相比,二次免疫反应更快、更强烈,产生的抗体数量更多,能在抗原侵入但尚未导致机体患病之前就将它们消灭。初次免疫浆细胞只来自B细胞的分化,二次免疫浆细胞除来自B细胞的分化之外,记忆细胞也能更快地增殖分化出更多的浆细胞。②初次免疫和二次免疫反应过程中抗体浓度和患病程度如图所示。多次注射相同疫苗可以增加记忆细胞的数量,以提高机体的免疫力。
(3)注意:①通常一个B细胞只针对一种特异的病原体,活化、增殖后只产生一种特异性抗体。
②浆细胞不能(填“能”或“不能”)识别抗原,抗原呈递细胞能识别抗原,但不具特异性。
③吞噬细胞既可以在非特异性免疫中发挥作用,又可以在特异性免疫中发挥作用。
④细胞因子的作用是促进B细胞的增殖分化。
⑤抗原呈递细胞的作用:将抗原处理后呈递在细胞表面,然后传递给辅助性T细胞。
2、细胞免疫:当某些病原体(如病毒、胞内寄生菌等)进入细胞内部后,就要靠T细胞直接接触靶细胞来“作战”,这种方式为细胞免疫。
①细胞免疫中,细胞毒性T细胞的活化需要条件:靶细胞的接触、辅助性T细胞分泌的细胞因子的作用。
②活化后的细胞毒性T细胞的作用:识别并裂解被同样病原体感染的靶细胞。
③细胞免疫中记忆T细胞作用:如果再次遇到相同的抗原,记忆T细胞会立即分化为细胞毒性T细胞, 迅速、高效地产生免疫反应。
④细胞免疫中细胞毒性T细胞从细胞毒性T细胞和记忆T细胞分化而来
⑤细胞免疫中能识别抗原的有细胞毒性T细胞和记忆T细胞。
⑥细胞免疫能否彻底清除胞内寄生抗原?不能。活化后的细胞毒性T细胞使靶细胞裂解后,暴露出病原体,病原体失去了寄生的基础,但还需要与抗体结合或直接被其他免疫细胞吞噬、消灭。
⑦靶细胞凋亡:活化的细胞毒性T细胞与靶细胞接触并使其裂解、死亡属于细胞凋亡。
⑧对于胞内寄生物,如病毒、结核分枝杆菌和麻风分枝杆菌等,体液免疫先起作用,阻止寄生病原体通过血液循环而散播,当寄生病原体进入细胞后,细胞免疫将病原体释放,再由体液免疫最后清除。
3、体液免疫和细胞免疫的协调配合
项 目
体液免疫
细胞免疫
作用对象
侵入内环境的抗原
被抗原入侵的宿主细胞、自身突变的细胞、移植的组织或器官、自身衰老损伤的细胞
参与的细胞
B细胞(主要)、抗原呈递细胞、辅助性T细胞、记忆B细胞、浆细胞
抗原呈递细胞、辅助性T细胞(主要)、细胞毒性T细胞、记忆T细胞
作用方式
浆细胞产生的抗体与相应的抗原特异性结合
细胞毒性T细胞与靶细胞密切接触,使靶细胞裂解、死亡
联系
①体液免疫产生的抗体能消灭细胞外液中的病原体,细胞免疫能裂解被病原体入侵的靶细胞,使病原体失去藏身之所,此时体液免疫又会发挥作用。
②体液免疫和细胞免疫巧妙配合、密切合作,共同完成对机体稳态的调节。
4、神经一体液一免疫调节网络
(1)神经系统、内分泌系统、免疫系统在信息分子的作用下形成一个调节网络(如图所示),相互调节、共同作用,调节内环境的稳态。
(2)神经调节、体液调节和免疫调节的实现离不开信号分子(如神经递质、激素和细胞因子等)。信号分子的作用方式都是直接与受体结合。信号分子与受体的结合具有特异性。
5.内环境稳态调节中的四类“信息分子”归纳
调节方式
信息分子
来源
靶细胞或作用部位
神经调节
神经递质
突触前膜释放
突触后膜
体液调节
激素
内分泌腺或内分泌细胞
靶细胞
免疫调节
抗体
浆细胞
抗原
细胞因子
主要为辅助性T细胞
B细胞、细胞毒性T细胞等
6.神经调节、体液调节、免疫调节之间的区别与联系
项目
神经调节
体液调节
免疫调节
调节方式
反射
体液运输
体液免疫和细胞免疫
结构基础
反射弧
主要是内分泌腺以及兼有内分泌功能的细胞
由免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质等共同组成的免疫系统
三种调节的共性与相互作用
神经调节、体液调节和免疫调节的实现都离不开信号分子(如神经递质,激素和细胞因子等),这些信号分子的作用方式都是直接与受体接触。受体一般是蛋白质分子,不同受体的结构各异,因此信号分子与受体的结合具有特异性。通过这些信号分子复杂的机体才能够实现统一协调,稳态才能够得以维持。
7.肿瘤细胞大量表达 PD-L1,与细胞毒性T细胞表面的PD-1结合,抑制细胞毒性T细胞活化,逃避被细胞毒性T细胞攻击。为阻断肿瘤细胞的免疫逃逸通路,可利用现代生物技术制备抗PD-L1抗体,该抗体注入体内后阻断肿瘤细胞免疫逃逸的具体过程为与肿瘤细胞表达的PD-L1结合,解除其对细胞毒性T细胞的活化抑制,活化后的细胞毒性T细胞对肿瘤细胞进行免疫反应,从而阻断肿瘤细胞的免疫逃逸。
4.3免疫失调
知识点一:过敏反应(防卫功能过强,是一种异常的体液免疫)
(1)概念:已产生免疫的机体,在 再次 接受 相同的抗原 时所发生的组织损伤或功能紊乱的免疫反应。
(2)过敏原:能引起过敏反应的抗原物质叫做 过敏原 。
(3)机理:在接触过敏原时,在过敏原的刺激下,B细胞 会活化产生抗体。抗体吸附在皮肤、呼吸道或消化道黏膜以及血液中某些细胞的表面。
(4)特点:①有_快慢_之分:过敏者可能在接触过敏原后数分钟出现反应,也可能24h后才有症状。②有明显的 遗传倾向 和 个体差异 。
(5)主要预防措施:找出过敏原并且尽量避免再次接触该过敏原 。药物治疗:抑制组织胺等化学物质发挥功能。(6)举例:荨麻疹、过敏性鼻炎、过敏性休克等。
知识点二:自身免疫病(防卫功能过强)
(1)概念:自身免疫反应对组织和器官 造成损伤并出现症状。
(2)举例: 类风湿性关节炎 、 系统性红斑狼疮 、风湿性心脏病等。
(3)风湿性心脏病发病机理:某种链球菌的表面有一种抗原分子 ,与心脏瓣膜上一种物质的结构十分相似,当人体感染这种病菌后,免疫系统不仅向病菌发起进攻,而且也向心脏瓣膜发起进攻。
(4)目前很有前景的治疗方法:自体造血干细胞移植。
知识点三:免疫缺陷病(防卫功能过弱)
(1)概念:指由机体免疫功能不足或缺乏 而引起的疾病。
(2)种类:①先天性免疫缺陷病——重症联合免疫缺陷病 ; ②获得性免疫缺陷病——大多数免疫缺陷病,如艾滋病 。
(3)实例:艾滋病(又叫获得性免疫缺陷综合征,简称 AIDS ),艾滋病属于传染病,不属于遗传病。
①抗原(病原体): 人类免疫缺陷病毒 ,属于逆转录病毒,简称 HIV 。
②致病机理:HIV侵入人体后,能够攻击人体的 免疫 系统,特别是能够侵入 辅助性T细胞 ,使其大量死亡,导致患者 体液免疫下降,细胞免疫丧失,几乎丧失一切免疫功能 ,各种传染病则乘虚而入。
遗传信息的传递方式:
③主要传播途径:性接触传播、血液传播、母婴传播
④预防措施:采安全的 性行为;避免注射吸毒;接受检测并积极治疗HIV等性传播感染;不与他人共用牙刷和剃须刀;不用未经消毒的器械文眉、穿耳等。
⑤特点:具有潜伏期;HIV侵入人体后通常可以潜伏2-10年甚至更长时间;
⑥过程:潜伏期期间,HIV会经历迅速增殖,刺激机体产生免疫反应,免疫系统分泌抗HIV的抗体,这也是目前HIV检测重要依据,直到艾滋病病发时,机体仍会继续分泌该抗体;但是,随着病毒的复制,T细胞的数量持续下降,使免疫系统功能减退,感染者出现淋巴结肿大、发热、体重下降等症状。
⑦直接死亡原因:由免疫功能丧失引起的严重感冒或恶性肿瘤等。
【易错易混点】
1.抗原≠过敏原
比较内容
抗原
过敏原
性质不同
一般是大分子
不一定是大分子,如青霉素
来源不同
可以是外来物质,也可以是机体自身的成分
一定是外来物质
感染对象不同
不具有个体差异性
具有个体差异性,不同过敏体质的人,过敏原可能不同
2.体液免疫≠过敏反应
比较项目
过敏反应
体液免疫
激发因素
过敏原
抗原
反应时机
机体再次接触过敏原
机体初次接触抗原即可发生
抗体分布
吸附在某些细胞的表面
血清(主要)、组织液、外分泌液
反应结果
使细胞释放组胺,从而引发过敏反应
抗体与抗原结合形成沉淀
联系
过敏反应是异常的体液免疫
4.4免疫学的应用
知识点一:疫苗
1.概念:通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。
2.作用:接种疫苗后,人体内可产生相应的抗体,从而对特定传染病具有抵抗力。
注意:疫苗相当于抗原,注射疫苗可刺激机体产生免疫应答,通常情况下,由于疫苗不具有致病性,注射疫苗不会引起细胞免疫,会引起机体产生体液免疫,产生相应抗体。
3. 实例:天花疫苗的发明和使用,根除了天花这种传染病;
卡介苗、脊髓灰质炎疫苗和麻疹疫苗等的研制; 人乳头瘤病毒(HPV)疫苗可以防御由HPV引起的几种子宫颈癌,是世界上第一个预防癌症的疫苗;
2018年5月,我国首个人和动物的DNA疫苗获得新兽药证书,用于预防某个亚型的禽流感。这种新型的基因工程疫苗,未来将有广阔的前景。
4.疫苗的类型
(1)减毒活疫苗:接种后能感染人体而使人产生免疫力,从而达到预防效果。如“糖丸”就是一种减毒活疫苗,口服后可预防小儿脊髓灰质炎。
(2)灭活的死疫苗:这类疫苗中的病原体已被杀死,安全性很好,但产生的免疫效果不如减毒活疫苗,常需要多次强化免疫,如流感疫苗。
(3)新型疫苗
知识点二、器官移植
1.概念:医学上用正常的器官置换丧失功能的器官,以重建其生理功能的技术。
2.现状:器官移植已成为治疗多种重要疾病的有效手段,其主要原因有两点:①器官保存技术和外科手术方法等的不断改进;②高效免疫抑制剂的陆续问世。
3.组织相容性抗原(HLA):每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质——组织相容性抗原,也叫人类白细胞抗原,简称HLA。
注意:每个人的白细胞都能识别自身细胞的HLA,正常情况下不会攻击自身的细胞。如果是异体器官或组织移植过来,白细胞就能识别出HLA不同而发起攻击。
4.器官移植面临的问题及解决方法
注意事项:(1)对受体来说,供体组织或器官相当于抗原(实际上是含有抗原)
(2)除了同卵双胞胎,要想在世界上找到两个HLA完全一致的人几乎是不可能的
(3)器官移植引起的免疫排斥反应主要是细胞免疫
知识点三、免疫预防、免疫诊断与免疫治疗
1.免疫预防
(1)含义:免疫预防又称预防接种。是指在患病前,将各种人工制备的免疫制剂(疫苗或血清等)接种到人体内,使人体产生抗体及记忆细胞,增强人的免疫力,以达到预防传染病的目的。
(2)类型:对某种传染病的特异性免疫可由病后天然免疫和人工免疫获得。免疫预防属于人工免疫,包括人工主动免疫(注射抗原)和人工被动免疫(注射抗体)
通过免疫预防,人们能预防多种传染病,但是不能预防所有的传染病。因为接种一种疫苗只能预防一种或一类传染病,而且有些传染病的病原体还可能发生变异。
2.免疫诊断
(1)含义:根据抗原能和抗体特异性结合的特性,用人工标记的抗体对组织内的抗原进行检测,帮助人们发现体内组织中的抗原。
(2)检测方法
3.免疫治疗
(1)含义:利用免疫学原理,针对疾病的发生机制,人为干预或调整机体的免疫功能
(2)种类:①免疫增强疗法:针对免疫功能低下者,输入胸腺激素、抗体、细胞因子等,增强患者的免疫力
②免疫抑制疗法:使用免疫抑制剂,抑制免疫系统的功能,(主要抑制T细胞的增值和功能)使免疫系统暂时处于无应答或弱应答状态,如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等疾病的治疗。
知识点四、免疫学的实验探究
1.证明抗体具有专一性
(1)对实验动物(性别、年龄、生长状况相同)同时注射某种流感疫苗。
(2)一段时间后,再分别注射不同种的流感病毒(包括①中的流感病毒),观察其患病情况。
2.证明血清抗体有治疗作用(以治疗破伤风为例)
(1)从患破伤风的小鼠体内获得血清。
(2)选取各方面相同的小鼠等量分成a、b两组。
(3)a组注射破伤风毒素后再注射血清,b组只注射破伤风毒素。
(4)观察两组小鼠的生活状况。
【易错易混点】
1.接种疫苗所属免疫学应用类型:接种疫苗属于免疫学应用中的免疫预防;
2.疫苗不必须包含一个完整的病原体,只需要含有抗原成分。
5.1 植物生长素
知识点一、生长素的发现过程
(一)生长素发现过程中的重要实验
1.达尔文的实验(19世纪末)
(1)发现问题:植物的向光性,即在单侧光的照射下,植物朝向光源方向生长的现象。
(2)实验材料:对金丝雀虉草的胚芽鞘进行单侧光照射。
(3)实验处理:
(4)实验分析:①A为对照组,B、C、D为实验组;
②.A、B对照,说明胚芽鞘的向光弯曲生长与胚芽鞘尖端有关;
③.C、D与A对照,说明胚芽鞘的感光部位在尖端,而向光弯曲部位是尖端下面的一段
(5)实验结论:胚芽鞘的尖端受单侧光刺激后,向下面的伸长区传递了某种“影响”,造成伸长区背光面比向光面生长快,因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。
2.鲍森·詹森的实验(1913年)
(1) 实验处理及现象:①不弯曲 不生长,②向光弯曲生长
(2) 自变量:尖端和琼脂片的有无
(3) 实验结论:胚芽鞘尖端产生的“影响”可透过琼脂片传递给下部。
3.拜尔的实验(1918年)(1)自变量:尖端放置的位置
(2)黑暗的作用:排除单侧光对实验结果的干扰
(3)实验结论:胚芽鞘的弯曲生长,是尖端产生的“影响”在其下部分布不均匀造成的。
4.温特的实验
5.1934年,科学家首先从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质———吲哚乙酸( IAA )。
6.直到1946年,人们才从高等植物中分离出了生长素,并确认它就是IAA。
【易错提醒】
(1)拜尔的实验没有设置空白对照组,而是通过相互对照,证明胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的“影响”在其下部分布不均匀造成的。
(2)对温特实验之前的实验结论进行描述时,不能出现“生长素”,因为当时并不清楚产生的“影响”是生长素。
(3)温特命名“生长素”,但没有分离出生长素,分离出生长素的是后来的科学家。
(4)科学实验中,胚芽鞘的几个重要部位:
感受单侧光刺激的部位
胚芽鞘的尖端
产生生长素的部位
胚芽鞘的尖端
弯曲生长的部位
尖端下部的伸长区
(5)生长素的产生不需要光照,即有光、无光均可产生。
(6)琼脂不能感光,不影响生长素的运输和传递,而云母片、玻璃片等会阻碍生长素的运输。
(二)植物向光性的解释
单侧光照射后,胚芽鞘背光一侧的生长素含量多余向光一侧,因而引起两侧的生长不均匀(背光侧生长快,向光侧生长慢),从而造成向光弯曲。
(三)植物激素概念
由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。
知识点二、生长素的合成、运输与分布
1.生长素的合成
(1)主要合成部位:芽、幼嫩的叶和发育中的种子。
(2)合成过程:色氨酸经过一系列反应可转变为生长素。
2.生长素的运输
(1)极性运输(由遗传物质决定,在太空中依然存在):
在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中, 生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,而不能反过来运输,也就是只能单方向地运输。极性运输是一种主动运输(需要消耗能量,需要载体蛋白)。
(2)非极性运输
在成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输。生长素的非极性运输和其他有机物的运输没有区别。
(3)横向运输:外界某些刺激(单侧光/重力/离心作用等)可使生长素在尖端进行横向运输。
【知识补充】
(1)形态学上端与下端的辨别方法:
以地面为基准,靠近地面的都是下端,远离地面的都是上端。
对根来说,根尖是形态学上端,对茎来说,茎尖是形态学上端。
(2)常见影响生长素运输的因素
①单侧光;②重力;③离心作用
3.生长素的分布:
生长素在植物体各器官中都有分布,但相对集中的分布在生长旺盛的部分,如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
知识点三、生长素的生理作用
1.生长素的作用方式
给细胞传达信息,起着调节细胞生命活动的作用。
注意:不催化细胞代谢,不为细胞提供能量,不直接参与细胞代谢(与动物体内激素起作用的方式基本相似)
2.生理作用
①细胞水平上:促进细胞伸长生长,诱导细胞分化等作用;
②在器官水平上:影响器官的生长发育,如促进侧根和不定根发生,影响花、叶、果实发育等。
注:生长素首先与细胞内某种蛋白质——生长素受体特异性结合,引发细胞内发生一系列信号转导过程,进而诱导特定基因的表达,从而产生效应。
3.作用特点的影响因素
(1)一般情况下,生长素在浓度较低时促进生长,在浓度过高时则会抑制生长。
①曲线AB段表示:在一定范围内,随生长素浓度升高,对根生长的促进作用逐渐增强;
②B点对应的浓度为:促进根生长的最适浓度;
③曲线BC段表示:超过最适浓度,随生长素浓度升高,对根生长的促进作用逐渐减弱;
④C点的生长素浓度对根生长的效应是:既不促进,也不抑制;
⑤曲线CD段表示:随生长素浓度升高,对根生长的抑制作用逐渐增强;
⑥E、F表示:生长素浓度虽然不同,但促进效果相同。
不同浓度的生长素对同一器官的影响不同
(2)相同浓度的生长素对同一植物的不同器官影响不同
①不同器官对生长素的敏感程度:根>芽>茎。
②A、B、C三点分别是促进根、芽、茎生长的最适浓度。
③D点时的浓度对根、茎、芽的作用分别是对根抑制、对芽促进、对茎促进。
(3)不同种类的植物对生长素的敏感程度不同
①图示说明双子叶植物比单子叶植物敏感。
②应用:农田中用高浓度生长素的生长素杀死单子叶农作物中的双子叶杂草。
4.生长素两重性的实例
(1)顶端优势
①概念:顶芽优先生长,侧芽生长受到抑制的现象。
②原因:
③解除方法:去除顶芽。
④应用:果树的剪枝、茶树摘心、棉花打顶等都能增加侧枝,提高产量。
(3) 茎的背地性、根的向地性分析
①外因:重力对生长素分布的影响,近地侧高于远地侧。(茎:D>C,根:B>A)
②内因:根、茎本身的遗传特性,根对生长素比较敏感。
③茎的背地性、根的向地性分析
原理:当幼苗横放时,由于重力的作用,生长素发生横向运输,在近地侧浓度较高,即:B>A,D>C;茎对生长素敏感性低,C、D两侧都是促进作用,且D侧促进作用更强,使茎背地弯曲生长;根对生长素敏感性敏感,B侧浓度高,抑制生长,因此生长速度A>B,使根向地弯曲生长,这体现了生长素生理作用的两重性。
知识点四:生长素极性运输的实验验证
1.实验操作
(1)将胚芽鞘两端切去只留中间一段分为a、b两组
(2)将含有生长素的琼脂块分别放在a组胚芽鞘的形态学上端和b组胚芽鞘的形态学下端,再将两组胚芽鞘放置在不含生长素的琼脂块。
(3)一段时间后,将每组下部的琼脂块取出,再放在另外一段切去尖端的胚芽鞘的形态学上端一侧上。
2.实验结果
经过一段时间,a组胚芽鞘弯曲生长,b组胚芽鞘不弯曲也不生长。
结论:生长素只能由胚芽鞘的形态学上端运输至形态学下端,而不能倒过来运输。
知识点五:分析不同处理条件下植物生长、弯曲情况
类别
处理条件
实验结果
暗箱类
①直立生长;
②向光弯曲生长
遮盖类
①直立生长;
②向光弯曲生长
云母插入类
①向光弯曲生长;
②直立生长;
③向光弯曲生长;
④向光弯曲生长
移植类
①直立生长;
②向左弯曲生长;③④中IAA的含量a=b+c,b>c;⑤向右弯曲生长
旋转类
①直立生长;
②向光弯曲生长;
③向小孔处弯曲生长;
④茎向心生长,根离心生长
注意:
1.在植物激素的研究中,常用到的一些材料用具及其作用:
(1)锡箔:遮蔽光线
(2)云母片或玻璃片:生长素无法穿透,阻挡生长素的运输。
(3)琼脂块:允许水分和生长素通过,也可储存生长素。
由此可知,琼脂块不会影响生长素的运输,而云母片、玻璃片等会阻碍生长素的运输。
2.生长素的有无与光照没有关系,单侧光只影响生长素在尖端的分布。
3.与植物激素的分子结构和生理效应(或只有生理效应)类似的人工合成或微生物产生的有机物不能称为植物激素。如植物体内产生的赤霉素是一种植物激素,而赤霉菌产生的赤霉素不能称为植物激素。
4.植物各部分生长素含量的比较
(1)合成部位<积累部位,如顶芽<侧芽、分生区<伸长区
(2)生长旺盛的部位>衰老部位:如根尖分生区>老根。
5.根的向地性体现生长素的作用特点:一般情况下,生长素在浓度较低时促进生长,在浓度过高时则会抑制生长。(生长素的两重性);茎的背地性未体现。
5.2其他植物激素
知识点一:其他植物激素的种类和作用
1、其他植物激素
植物激素
合成部位
分布
主要作用
主要应用
生长素
芽,幼嫩的叶和发育中的种子
各器官都有分布,集中分布在生长旺盛的部位
①细胞水平:促进细胞伸长,诱导细胞分化。
②器官水平:影响器官的生长,发育,如促进侧根和不定根的发生,影响花,叶和果实的发育。
赤霉素
(GA)
幼芽,幼根和未成熟的种子
主要分布在植物生长相对旺盛的地方
①促进细胞伸长,从而引起植株增高;②促进细胞分裂和分化;③促进种子萌发,开花和果实发育。
促进矮生性植株长高;解除种子休眠;
细胞分裂素(CTK)
主要是根尖
主要分布在正在进行细胞分裂的部位
①促进细胞分裂;②促进芽的 分化,侧枝发育和叶绿素的合成。(补充:延缓叶片变黄、衰老;解除顶端优势)
保持蔬菜鲜绿,延长储藏时间。
脱落酸(ABA)
根冠,萎蔫的叶片等
将要脱落或进入休眠期的器官和组织中含量多
①抑制细胞分裂;②促进气孔关闭;③促进叶和果实的衰老和脱落;④维持种子休眠;(补充:脱落酸可促进气孔关闭)
使棉叶在棉铃成熟前脱落
乙烯
(PE)
植物体各个部位
各器官中都存在
①促进果实成熟;②促进开花;③促进叶,花,果实脱落;
催熟
2、第六类植物激素—油菜素内酯(BR)
主要作用:促进茎,叶细胞的扩展和分裂;促进花粉管生长,种子萌发等。
3、植物激素的作用机制
一般来说,植物激素对植物生长发育的调控,是通过调控细胞分裂,细胞伸长,细胞分化和细胞死亡等方式实现的。
易错点:
1、表中五类植物激素的相同点及不同点
(1)相同点:①均由植物体的一定部位产生;②均由产生部位运输到作用部位;③在植物体内含量较少;④调节作用显著。
(2)不同点:①对植物的生理效应不完全相同。②发挥作用的时期不完全相同。
2、生长素可进行极性运输,其生理作用具有两重性(生长素在浓度较低时促进生长,在浓度过高时则会抑制生长),其他植物激素一般不具有。
3、植物激素具有调节功能,不参与植物体结构的形成,也不是植物的营养物质。
4、唯一的气体激素——乙烯
5、植物激素在各个器官都有分布,只是分布的主要部位不同。
6、植物激素的本质不是蛋白质,是化学物质。
7、乙烯促进果实的成熟。生长素和赤霉素促进果实发育。
8、欲证明生长素和赤霉素在促进月季插条生根方面的相互作用,请说出实验的分组处理。提示:该实验应分为四组,编号甲、乙、丙、丁,其中甲、乙、丙三组分别用等量适宜浓度的生长素溶液、赤霉素溶液和一定比例的生长素、赤霉素混合溶液处理,丁组不做处理
知识点二:植物激素间的相互作用
1、植物激素在植物不同的发育阶段,含量不同
在植物的生长发育和适应环境变化的过程中,某种植物激素的含量会发生变化。
2、在植物生长发育和适应环境变化的过程中,各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素相互作用,共同调节。
(1)不同植物激素作用的相关性
①生长素和赤霉素:赤霉素通过促进生长素的合成和抑制生长素的分解来促进细胞伸长
②生长素和细胞分裂素
③生长素和乙烯
低浓度的生长素促进细胞的伸长,但生长素浓度升高到一定值时,就会促进乙烯的合成,乙烯含量的升高,反过来会抑制生长素的作用。
④脱落酸和赤霉素
a、种子萌发过程中,脱落酸和赤霉素两种激素浓度的变化:
赤霉素促进种子萌发,脱落酸抑制种子萌发,所以种子是否萌发取决于赤霉素和脱落酸浓度之比,两者对种子萌发的作用是相反的。
较高→利于分化形成雌花
b、黄瓜茎端的脱落酸和赤霉素的比值
较低→利于分化形成雄花
(2)具有协同作用的激素
生理作用
相关激素
促进细胞伸长
生长素,赤霉素
促进果实发育
生长素、赤霉素、细胞分裂素
促进叶片生长
细胞分裂素,生长素,赤霉素
延缓叶片衰老
生长素,细胞分裂素
诱导愈伤组织分化成根和芽
生长素,细胞分裂素
促进种子发芽
细胞分裂素,赤霉素
促进果实坐果和生长
生长素,细胞分裂素,赤霉素
(3)具有对抗作用的激素
生理作用
起促进作用的激素
起抑制作用的激素
细胞分裂
细胞分裂素
脱落酸
器官衰老
脱落酸
生长素,细胞分裂素
种子萌发
赤霉素,细胞分裂素
脱落酸
(4)决定器官生长,发育的是不同植物激素的相对含量
在植物各器官中同时存在着多种植物激素,决定器官生长,发育的往往不是某种激素的绝对含量,而是不同植物激素的相对含量。
3、不同种激素的调节往往还表现出一定的顺序性
在植物生长发育过程中,不同种激素的调节还往往表现出一定的顺序性。
4、植物的生长,发育,是由多种激素相互作用形成的调节网络调控的
果实在不同发育时期植物激素的种类和含量是不同的,这是受植物基因控制的,其实质是基因选择性表达的结果。(植物激素的合成是受基因控制的,通过间接途径:基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状)。
果实的发育过程是多种激素共同协调起作用的。
5.3植物生长调节剂的应用
1.由人工合成的,对植物的生长、发育有调节作用的化学物质,称为植物生长调节剂。
2.植物生长调节剂具有原料广泛、容易合成、效果稳定等优点,在农业园艺生产上有广泛的应用。植物生长调节剂的作用是提高作物产量,改善产品品质等。
3.植物生长调节剂主要有两类:一类分子结构和生理效应与植物激素类似,如吲哚丁酸;另一类分子结构与植物激素完全不同,但具有与植物激素类似的生理效应,如а-萘乙酸、矮壮素等。
4.几种常见的植物生长调节剂
植物激素
相应生长调节剂
应用
生长素
а-萘乙酸、2,4-D
①促进扦插枝条生根;②促进果实发育,防止落花落果;
③农业除草剂;④培育无子果实等
赤霉素
人工合成的赤霉素
①促进植物茎杆伸长;②解除种子休眠,提早播种;
③用赤霉素处理大麦,可使大麦无须发芽就能产生а-淀粉酶
细胞分裂素
青鲜素
蔬菜储藏中,常用来保持蔬菜鲜绿,延长储存时间
乙烯
乙烯利
主要用于催熟果实
脱落酸
矮壮素
控制植物徒长,使植物长得矮、粗、壮,根系发达,抗倒伏
5.在正式实验前可先做预实验,预实验的实验目的:为进一步的实验摸索条件,可以检验实验设计的科学性和可行性。但不能减小实验误差,预实验需设置空白对照组,正式实验可不设置。
6.本实验中,生长素类调节剂的浓度是自变量,生根数目或根的长度是因变量,植物枝条的种类、每组枝条的数量、处理时间、温度、光照等为无关变量。
7.选取新鲜、健壮的一年生植物枝条,去掉成熟叶片(降低蒸腾作用),带3~4个芽(可产生生长素),枝条形态学下端要削成斜面(增加吸水面积),扦插时将形态学下端(插条基部)插入土壤中。
8.处理插条的方法有浸泡法和沾蘸法,且处理都是插条的基部,其中浸泡法要求溶液的浓度较小,并且最好在遮阴和空气湿度较高的地方进行处理。
5.4环境因素参与调节植物的生命活动
1.高等植物的生长发育是受环境因素调节的,光、温度、重力对植物生长发育的调节作用尤为重要
2.光不仅给植物提供能量,还作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程。
3.光的调控机制
(1)植物的光感受系统:能接受光信号的分子;光敏色素:吸收红光和远红光并发生可逆转换的光受体;蓝光受体:感受蓝光和近紫外光区域的光
(2)光敏色素本质:是一类蛋白质(色素-蛋白复合体)分布:植物的各个部位,在分生组织细胞内较丰富;吸收光能:主要吸收红光和远红光;
4.在受到光照射时,光敏色素的结构会发生变化,这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核,影响特定基因的表达,从而表现出生物学效应。
5.植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行的,温度可以通过影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动,从而参与调节植物的生长发育。此外,植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
6.有些植物在生长期需要经历一段时期的低温之后才能开花,这种经历低温诱导促使植物开花的作用,称为春化作用。
7.重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞,可以将重力信号转换成运输生长素的信号,造成生长素分布不均衡,从而调节植物的生长方向。“淀粉——平衡石假说”是被普遍承认的一种解释重力对植物生长调节的机制。
8.植物生长发育的调控,是由基因表达的调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
9.对于多细胞植物体来说,细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调,需要通过激素传递信息。激素作为信息分子,会影响细胞的基因表达,从而其到调节作用。同时,激素的产生、分布是基因表达调控的结果,也受到环境因素的影响。
10.植物的生长、发育、繁殖、休眠,都处在基因适时选择性表达的调控之下。实际上,是植物响应环境变化,调控基因表达以及激素产生、分布,最终表现在器官和个体水平上的变化。
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