生物 必修三 激素的调节及应用 逐字稿-5,403字
师:同学们,大家好,今天我们一起来复习激素的调节及应用。动物激素种类繁多,功能复杂,但它们内部存在必然联系,相互影响和作用。今天我们采用模型建构的方法进行复习,通过建构几个模型,挖掘激素内部的相互联系,提高复习效果。
首先,我们建构第一个模型——激素调节特点的模型。激素由内分泌腺分泌,内分泌腺无导管,产生的激素弥散在体液中,并通过体液运输到全身。但激素只作用于靶细胞或靶器官,这是因为靶细胞和靶器官表面有激素的特异性识别受体,它们相互识别、接收,激素就能将信息传递给靶细胞,引发其代谢变化。这里要特别注意,激素只作用于靶细胞,但并非只运输给靶细胞。
其次,激素的受体并不都在细胞膜上,比如性激素的受体分布在细胞内。另外,激素具有微量而高效的特点,既不组成细胞结构,也不提供能量,不起催化作用,而是作为信号分子发挥调节作用。激素一经靶细胞接受并起作用后就会被灭活。
为什么要建立这个模型呢?就是想让大家意识到,激素作为信息分子,能将内分泌腺相关信息传递给靶细胞,引起靶细胞的一系列代谢变化。下面我们运用这个模型,通过具体实例进行分析。
以水盐平衡为例,之前我们复习过,当细胞外液渗透压变化时,下丘脑的渗透压感受器感知并传递给下丘脑的水平衡调节中枢。中枢兴奋后,下丘脑内的神经分泌细胞分泌抗利尿激素,该激素顺着线路移入垂体,由垂体释放,再经血液循环到全身,最终作用于肾小管和集合管,促进它们对水的重吸收。
思考一下,如果破坏下丘脑水平衡调节中枢里的某个细胞,引发尿崩症,原因是什么呢?这体现了抗利尿激素作为信息分子的作用,它将下丘脑(内分泌腺)受损的信息传递给了肾小管、集合管这些靶细胞,引发了它们代谢的相关变化。
再看体温调节的例子,如果外界寒冷,体温调节中枢接收到变化。下丘脑有体温调节中枢,中枢兴奋后,从下丘脑进入垂体,进而进入相关内分泌腺,形成下丘脑 - 垂体 - 靶腺轴的联系。此时,下丘脑神经分泌细胞产生促甲状腺激素释放激素,其靶器官是垂体;垂体分泌促甲状腺激素,靶器官是甲状腺;甲状腺分泌甲状腺激素,靶器官几乎是全身细胞,全身细胞加快新陈代谢,促进产热,实现体温调节。
通过这两个实例,再次说明激素是重要的信息分子,在内分泌腺和靶器官之间传递信息。同时,大家有没有意识到下丘脑非常重要,它是调节内分泌活动的枢纽。在刚才的例子中,下丘脑神经内分泌细胞既能传导兴奋,又能分泌相关激素,经血液运输到相应靶细胞发挥作用,像体温调节、水盐平衡都体现了这种作用。所以,凡由下丘脑参与的调节,既有神经调节,又有相关激素分泌的体液调节,我们称之为下丘脑参与的神经 - 体液调节方式。
除此以外,还有单纯的神经调节方式,比如上节课复习的膝跳反射;也有单纯以激素调节为主的体液调节方式。由此可见,神经调节和体液调节密切联系,又有不同之处。下面我们用表格简单比较一下:
从作用途径来讲,神经调节借助反射弧实现,体液调节经体液传送;速度方面,神经调节迅速,体液调节相对缓慢;作用范围上,神经调节准确但局限,体液调节因弥散传送,范围更广泛;时间上,神经调节短暂,体液调节较长。要特别注意两者的联系:许多内分泌腺直接或间接受中枢神经系统调节,比如下丘脑可直接作用于垂体,也能间接影响甲状腺等内分泌腺,所以体液调节可看作神经调节的一个环节;激素也能影响神经系统的发育和功能,例如甲状腺激素能促进神经系统发育;神经调节和体液调节共同协调、相辅相成,以神经调节为主。
接下来,我们建立第二个模型——分级和反馈调节模型。为什么要建立这个模型呢?主要是说明很多激素彼此相互关联、相互影响。最典型的就是下丘脑 - 垂体 - 靶腺轴的作用关系,下丘脑分泌促激素释放激素作用于垂体,垂体分泌促相关激素作用于甲状腺或性腺等腺体,它们再分泌相应激素。从这条路径看,是一级级的促进作用,我们称之为分级调节。同时,激素还会反作用于垂体和下丘脑,这就是反馈调节。
反馈调节包括正反馈和负反馈调节。假设激素含量少了,它会作用于下丘脑和垂体,增加自身分泌量。激素本身少,作用后变多,朝着相反方向发展,这种反馈叫负反馈调节;正反馈则是使效应更加强。
下面围绕这个图解,看看在一些病例中如何应用相关机理。
某人体检发现甲减,甲减是甲状腺被破坏导致甲状腺激素分泌减少引发的病症。如果测量该患者体内促甲状腺激素的含量,是多还是少呢?有人认为甲减就是甲状腺激素少,所以促甲状腺激素也少,其实不然。用反馈调节思路分析,甲状腺激素少会反作用于垂体,使垂体大量分泌促甲状腺激素,所以此时促甲状腺激素含量增多。
再看这道题,排卵时促性腺激素促进孕激素分泌,这属于反馈调节吗?对应一下相关激素,促性腺激素由垂体分泌,孕激素由女性性腺(卵巢)分泌,这两者是分级调节关系,不存在反馈调节。
还有,垂体只能接受下丘脑分泌的激素调节,这种说法很片面,从分级调节角度讲没错,但还有反馈调节,垂体同时受甲状腺激素调节。
最后看这道题,剪断下丘脑通往垂体的血管一段时间后,实验动物的甲状腺可能会萎缩吗?题目中有下丘脑、垂体和甲状腺三个重要腺体,构成下丘脑 - 垂体 - 靶腺轴模型。剪断下丘脑产生的促甲状腺激素释放激素运输的血管,切断了途径,最终会影响甲状腺,所以甲状腺完全可能萎缩。
接着,我们构建本节课第三个模型,研究动物激素的功能,即研究动物激素功能的加减模型。对于动物,一般用实验法,比如注射和摘除。以注射为例,实验组研究什么激素就注射相关动物激素,对照组不注射,为保证单一变量原则,注入等量生理盐水。如果是摘除,实验组摘除动物激素或其抑制剂,对照组不摘除。
这里要注意,注射和摘除方法不能随意选取,要关注激素化学本质。像性激素属于固醇类,甲状腺激素、肾上腺素属于氨基酸衍生物类,这两类激素注射和饲喂方法都可采用。而下丘脑和垂体分泌的促什么什么激素释放激素、促什么什么激素,以及胰岛素、胰高血糖素等,本质是多肽和蛋白质类,不能饲喂,否则会被消化丧失功能,所以常采用注射方法,比如注射胰岛素,没有口服胰岛素的说法。
对于动物,还常用摘除方法,研究某种动物激素时,不能直接摘除激素,因为激素经体液运输无法去除,所以通常摘除产生该激素的内分泌腺,实验组如此操作,对照组不摘除内分泌腺。
但这样做可能会有人质疑,研究对象是某种动物激素,却摘除内分泌腺,结论是否科学准确呢?所以做完减法后,通常再做加法,即补充相应动物激素,看症状是否恢复,这样更科学、有说服力。比如切除公鸡性腺,公鸡第二性征逐渐消失,注射雄性激素后,公鸡又恢复第二性征,说明雄性激素具有激发并维持相应第二性征的功能。