地物新學案必修三北師大版講義第2章 第4節(jié) 動物生命活動的化學調(diào)節(jié) 第2課時

第2課時激素的生理作用及作用特征激素調(diào)節(jié)信號轉導的分子機制[目標導讀]1.結合教材P48甲狀腺激素對蝌蚪變態(tài)和發(fā)育的影響實驗，闡明激素的基本生理作用、作用特征和激素調(diào)節(jié)的特點。2.在闡明激素化學本質(zhì)的基礎上，結合教材P51圖2－37、2－38，掌握含氮類、類固醇激素在靶細胞內(nèi)信號轉導的分子機制。[重難點擊]1.激素的作用特征和激素調(diào)節(jié)的特點。2.激素在靶細胞內(nèi)信號轉導的分子機制。一激素的基本生理作用各種激素都有著各自獨特的功能，概括起來主要集中于幾個基本的生理作用，請通過下面實驗進行歸納。1．實驗：甲狀腺激素對蝌蚪變態(tài)和發(fā)育的影響(1)方法步驟①將飼養(yǎng)蝌蚪的3個容器分別編號為1號、2號和3號。②每個容器內(nèi)加自來水約2000mL，內(nèi)放5只小蝌蚪和等量的新鮮水草。③1號容器作為對照，不添加任何藥物，2號容器內(nèi)加入甲狀腺激素5mg,3號容器內(nèi)加入甲硫咪唑5mg。每個容器內(nèi)都加入等量的少許飯粒作為蝌蚪的食物。④每天換水1次，每次換水量為3/4,2號和3號容器都要分別再加入甲狀腺激素和甲硫咪唑5mg。每天飼喂等量的食物。⑤每天觀察測量1次并填表，連續(xù)2周(2)現(xiàn)象不同的飼養(yǎng)條件下，蝌蚪的生長發(fā)育狀況是不同的。2號容器中蝌蚪的變態(tài)過程最快，3號容器中蝌蚪的變態(tài)過程延緩。(3)實驗結論甲狀腺激素具有促進生長發(fā)育的作用。把蝌蚪放在含有甲狀腺激素的水中，能促進蝌蚪變態(tài)的過程。2．結合上述實驗和教材P49內(nèi)容，歸納激素的基本生理作用激素的作用具體作用內(nèi)容參與的激素調(diào)節(jié)新陳代謝調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)、脂肪和糖的代謝，為生理活動供能生長激素、甲狀腺激素、胰島素、糖皮質(zhì)激素、腎上腺素維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)體內(nèi)水、無機鹽、血糖等的平衡，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)抗利尿激素、鹽皮質(zhì)激素、胰島素、胰高血糖素、糖皮質(zhì)激素、腎上腺素調(diào)節(jié)生殖、生長和發(fā)育促進生殖器官的發(fā)育和成熟，調(diào)節(jié)生殖活動，促進細胞的分裂與分化，調(diào)節(jié)機體的生長發(fā)育過程雄激素、雌激素和孕激素、催產(chǎn)素增強機體對有害刺激的抵抗能力影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，調(diào)節(jié)機體的行為，與神經(jīng)系統(tǒng)配合提高機體的抵抗力，使機體更好地適應環(huán)境變化甲狀腺激素、胸腺激素、腎上腺素活學活用1．成年大鼠血液中甲狀腺激素濃度升高時，可能出現(xiàn)()A．體溫升高、耗氧量減少B．體溫下降、耗氧量增加C．神經(jīng)系統(tǒng)興奮性提高、耗氧量增加D．神經(jīng)系統(tǒng)興奮性提高、體溫下降答案C解析甲狀腺激素可促進小動物的生長發(fā)育(特別是中樞神經(jīng)系統(tǒng))和促進能量代謝，增加基礎代謝的耗氧量。因此，血液中甲狀腺激素濃度升高，動物神經(jīng)系統(tǒng)興奮性提高，耗氧量增加。二激素作用的特征和激素調(diào)節(jié)的特點激素和神經(jīng)系統(tǒng)都能調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)，激素調(diào)節(jié)具有獨特的特征。1．激素作用的特征(1)觀察激素的作用示意圖激素由內(nèi)分泌細胞分泌出來釋放到血液中，通過血液的運輸分布到全身各處，并與組織細胞有著廣泛的接觸。任何一種激素都只對它所“認識”的特定細胞產(chǎn)生作用，這種細胞稱為該激素的靶細胞，如圖中A、B兩種細胞中B是該激素的靶細胞，因為該細胞上有與這種激素結合的受體。這說明激素的作用具有特異性。(2)資料美國學者肯德爾從3t新鮮的動物甲狀腺中才提取出0.23g的甲狀腺激素。在人體血液中甲狀腺激素的含量只有3×10－5～1.4×10－4mg/mL，而1mg甲狀腺激素可使人體產(chǎn)熱增加4200kJ。①激素在動物體內(nèi)的含量極微，但生理作用非常明顯，這說明激素的作用具有高效性。②假如某種激素的分泌量稍有不足或者過多，就會引起機體代謝異?；蚬δ墚惓?，分別稱為內(nèi)分泌腺功能減退或功能亢進。(3)激素的生理作用雖然各不相同，但可以互相影響：如雌激素和孕激素都有刺激子宮黏膜增生的作用，它們之間表現(xiàn)為相互協(xié)同關系。而在調(diào)節(jié)血糖水平方面，胰島素與胰高血糖素表現(xiàn)為相互拮抗關系，機體的某項代謝活動常受幾種激素的共同調(diào)節(jié)，這說明激素的作用具有復雜性。2．激素調(diào)節(jié)的特點(1)激素發(fā)揮作用后也會被相應的酶逐漸分解，大部分的分解產(chǎn)物由尿液排出體外。(2)激素調(diào)節(jié)具有不同于神經(jīng)調(diào)節(jié)的特點，請完成下表：項目神經(jīng)調(diào)節(jié)激素調(diào)節(jié)作用途徑反射弧體液運輸反應速度迅速比較緩慢作用時間短暫比較持久作用范圍比較局限比較廣泛活學活用2．判斷下列關于人體激素敘述的正誤。(1)激素在人體內(nèi)作為信息物質(zhì)而發(fā)揮作用()(2)激素在人體內(nèi)含量較低，但有高效的生物催化作用()(3)甲狀腺激素除了促進人體產(chǎn)熱，還有其他生理效應()(4)在正常人體內(nèi)，激素的分泌受反饋調(diào)節(jié)()(5)激素是一種重要的結構物質(zhì)()(6)神經(jīng)系統(tǒng)的某些結構也能分泌激素()(7)甲狀腺激素的靶器官可以是垂體()答案(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×(6)√(7)√解析激素在人體內(nèi)含量較低，作為信息物質(zhì)，具有高效的生物調(diào)節(jié)作用；甲狀腺激素具有促進新陳代謝、提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性、促進生物的生長和發(fā)育等作用；人體內(nèi)，激素的分泌受反饋調(diào)節(jié)，從而保證生命活動的正常進行；下丘腦也能分泌激素；甲狀腺激素濃度過高會反饋給下丘腦和垂體，抑制其分泌活動。三激素調(diào)節(jié)信號轉導的分子機制激素將信息傳遞到靶細胞內(nèi)部的過程就是激素調(diào)節(jié)信號的轉導過程，閱讀教材P50～51，分析相關材料，探究下列問題。1．激素的化學本質(zhì)人們按照激素的化學性質(zhì)將激素分類，請閱讀教材，完成下表：激素類型舉例相對分子質(zhì)量溶性能否穿過細胞膜補充途徑種類數(shù)含氮類激素蛋白質(zhì)類和肽類促激素、生長激素、胰島素、胰高血糖素、抗利尿激素等大水溶性不能直接穿過細胞膜注射多胺類腎上腺素、甲狀腺激素等類固醇激素腎上腺皮質(zhì)激素、性激素等小脂溶性可直接穿過細胞膜口服或注射少2.含氮類激素在靶細胞的信號轉導(1)第一信使(激素)的作用：含氮類激素(H)被運送到靶細胞以后，首先與細胞膜上的特異性受體(R)結合，通過細胞膜上的鳥苷酸調(diào)節(jié)蛋白(GP)傳遞信息，激活位于細胞膜內(nèi)側面的腺苷酸環(huán)化酶(AC)，在Mg2＋的參與下，AC催化ATP轉化為環(huán)一磷酸腺苷(cAMP第二信使)。(2)第二信使的作用：cAMP激活蛋白激酶系統(tǒng)，使蛋白質(zhì)磷酸化，從而引起細胞特有的生理效應。然后cAMP被磷酸二酯酶(PDE)分解為5′－AMP失去活性。3．類固醇激素在靶細胞的信號轉導(1)類固醇激素的性質(zhì)：相對分子質(zhì)量一般都比較小，而且具有脂溶性，易透過細胞膜。(2)激素靶細胞受體：位于細胞質(zhì)中。(3)信號轉導：類固醇激素到達靶細胞直接進入細胞內(nèi)部，首先與細胞質(zhì)受體蛋白結合，形成激素—胞質(zhì)受體復合物→進入細胞核→形成激素—核受體復合物→結合到染色質(zhì)非組蛋白的特異位點上→啟動基因DNA的轉錄過程，從而生成特異的mRNA，mRNA透過核膜進入細胞質(zhì)中，誘導細胞合成新的酶蛋白，從而產(chǎn)生新的生理效應。活學活用3．胰島素是調(diào)節(jié)血糖穩(wěn)態(tài)的一種激素，下列關于胰島素的說法不正確的是()A．胰島素的受體在細胞的表面B．胰島素發(fā)揮作用需要Mg2＋的參與C．胰島素在靶細胞信號轉導中屬于第二信使D．胰島素是蛋白質(zhì)類激素，缺乏時不能口服補充問題導析(1)胰島素屬于含氮類激素。(2)在靶細胞的信號轉導過程中，含氮類激素是第一信使，環(huán)一磷酸腺苷是第二信使。答案C解析胰島素在靶細胞信號轉導中屬于第一信使，第二信使是cAMP，其合成需要Mg2＋的參與，胰島素是蛋白質(zhì)類激素，很難進入細胞，其受體在細胞的表面，口服會導致胰島素被消化，因此只能注射。當堂檢測1．以下關于人體激素及其調(diào)節(jié)的敘述中，不正確的是()A．激素是信息分子，成分都是有機物B．激素直接參與細胞內(nèi)的許多代謝活動C．激素只作用于相應的靶器官、靶細胞D．神經(jīng)系統(tǒng)的某些結構也可以釋放激素答案B解析激素的作用是調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的代謝活動，重在調(diào)節(jié)而不是直接參與。2．下列有關人體內(nèi)激素和酶的敘述，正確的是()①均為蛋白質(zhì)②均由活細胞產(chǎn)生③均對新陳代謝的各種化學反應起催化作用④均由內(nèi)分泌腺分泌⑤產(chǎn)生不正常時都可能引起疾?、奕梭w正常生理活動中不可缺少A．①②④B．③⑤⑥C．③④⑤D．②⑤⑥答案D解析只有部分激素的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)；人體內(nèi)激素只能由內(nèi)分泌器官(或細胞)產(chǎn)生，活細胞(成熟的紅細胞除外)均可產(chǎn)生酶；酶有催化作用，而激素只能改變細胞代謝水平以實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能。3．關于人體激素的敘述中，不正確的是()A．激素在人體內(nèi)含量很少，但有高效的生物催化作用B．激素既不組成細胞成分，又不提供能量C．激素隨體液到達靶細胞，使靶細胞原有的生理活動發(fā)生變化D．甲狀腺分泌甲狀腺激素的多少，要受到下丘腦和垂體的調(diào)節(jié)答案A解析激素在人體內(nèi)含量很少，具有調(diào)節(jié)作用，而不具有生物催化作用；激素既不組成細胞成分，又不提供能量；激素能夠調(diào)節(jié)靶細胞的生理活動狀態(tài)；甲狀腺分泌甲狀腺激素的多少，受下丘腦和垂體的調(diào)節(jié)。4．人體血糖濃度的相對穩(wěn)定受多種因素影響?，F(xiàn)有甲、乙、丙三人，甲正常，乙的胰島B細胞被破壞，丙的胰島B細胞功能正常，但體內(nèi)的胰島素受體被破壞。請回答下列問題：(1)甲在某次運動前后血糖濃度的變化如圖所示。bc段血糖濃度下降的直接原因是________________________________，cd段血糖濃度升高主要是由于血液中腎上腺素和________________的明顯增加引起的。(2)用斐林試劑對甲、乙、丙三人空腹時的尿樣進行檢測，水浴加熱后觀察到的顏色分別是__________________。從激素調(diào)節(jié)機制分析，乙尿樣檢測結果產(chǎn)生的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)給丙注射胰島素________(填“能”或“不能”)有效調(diào)節(jié)其血糖水平，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)運動初期消耗大量的葡萄糖胰高血糖素(2)藍色、磚紅色、磚紅色乙的胰島B細胞受損，不能正常分泌胰島素，血糖濃度高(3)不能胰島素不能與其受體結合解析對于正常人來說，運動開始后，血糖濃度下降的直接原因是通過有氧呼吸消耗了大量的能量，要分解大量的能源物質(zhì)，分解量大于產(chǎn)生量，血糖濃度下降；腎上腺素與胰高血糖素可以提高血糖濃度；斐林試劑可以用來檢測還原性糖的存在，正常人的尿液中沒有還原性糖，所以顯示試劑本身的顏色；人體內(nèi)胰島素濃度較低時，尿液中含有一定量的葡萄糖，與斐林試劑反應會出現(xiàn)磚紅色沉淀。40分鐘課時作業(yè)[學考達標]知識點一激素的基本生理作用1．下列關于人體內(nèi)激素作用機理的闡述，正確的是()A．激素的作用主要是參與靶細胞的新陳代謝B．在血液中含有多種激素C．激素只運輸?shù)较鄳陌衅鞴?、靶細胞D．當激素作用于某一靶細胞后，再通過體液運輸作用于其他靶細胞答案B解析eq\x(激素是調(diào)節(jié)生命活動的信息分子，調(diào)節(jié)細胞生理活動，A錯)→eq\x(多數(shù)激素通過血液運輸，所以血液中含有多種激素，B對)→eq\x(激素通過體液運輸?shù)綆缀跛屑毎辉诎屑毎鹱饔?，因為該細胞膜上有相應受體，C錯)→eq\x(激素與受體結合發(fā)揮作用后即被滅活，D錯)2．下列有關人類內(nèi)分泌激素的來源及其生理反應的選項，不正確的是()選項激素來源生理反應A甲狀腺激素甲狀腺降低細胞代謝速率B促甲狀腺激素釋放激素下丘腦促使垂體分泌促甲狀腺激素C胰島素胰島B細胞促進細胞對葡萄糖的利用D促甲狀腺激素垂體促使甲狀腺合成與分泌甲狀腺激素答案A解析甲狀腺分泌的甲狀腺激素的作用是提高細胞代謝速率。知識點二激素調(diào)節(jié)的特征和激素調(diào)節(jié)的特點3．正常人體內(nèi)的激素、酶和神經(jīng)遞質(zhì)均有特定的生物活性，這三類物質(zhì)都是()A．在細胞內(nèi)發(fā)揮作用B．由活細胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)C．與特定分子結合后起作用D．在發(fā)揮作用后還能保持活性答案C解析酶可在細胞內(nèi)和細胞外發(fā)揮作用，A項錯誤；激素、酶和神經(jīng)遞質(zhì)并非都是蛋白質(zhì)。部分激素是蛋白質(zhì)；絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA，神經(jīng)遞質(zhì)的化學本質(zhì)不是蛋白質(zhì)，故B項錯誤；激素與靶細胞細胞膜上的受體結合，神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結合，酶與相應的底物結合后起作用，C項正確；激素發(fā)揮作用后就被滅活，神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮作用后可被降解，而酶發(fā)揮作用后仍具有活性，D項錯誤。4．下列有關激素調(diào)節(jié)特點的敘述中，不正確的是()A．微量高效B．通過體液運輸C．作用于靶器官、靶細胞D．只運輸給相應的靶器官、靶細胞答案D解析激素隨體液運往全身，但只特異性地作用于靶器官、靶細胞。知識點三激素調(diào)節(jié)信號轉導的分子機制5．含氮類激素在靶細胞的信號轉導過程中的作用是()A．負責把信息從細胞膜上接過來傳送到細胞內(nèi)部B．負責把調(diào)節(jié)信息從內(nèi)分泌細胞傳送到靶細胞膜C．負責把信息從靶細胞膜傳送到分泌細胞D．負責把調(diào)節(jié)信息從靶細胞膜傳送到細胞器答案B解析含氮類激素負責把調(diào)節(jié)信息從內(nèi)分泌細胞傳送到靶細胞膜，稱為第一信使。6．據(jù)最新研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮素在皮膚中分布不均，是造成色斑的主要原因。內(nèi)皮素拮抗劑進入皮膚，可以和黑色素細胞膜的受體結合，使內(nèi)皮素失去作用，這為美容研究機構帶來了福音。分析上述材料可得出的結論是()A．黑色素細胞膜上的受體和內(nèi)皮素拮抗劑的結合不具有特異性B．黑色素細胞膜上的受體的化學本質(zhì)是糖蛋白C．內(nèi)皮素拮抗劑屬于胞間信號，是第一信使D．內(nèi)皮素屬于胞內(nèi)信號，是第二信使答案C解析細胞膜上的受體大多數(shù)是糖蛋白，有少部分是糖脂，根據(jù)材料無法推斷其化學本質(zhì)。[高考提能]7．體重近似、發(fā)育正常的甲、乙、丙、丁四只雄性小狗，丁狗不作處理，甲、乙、丙狗分別做不同的手術處理。幾個月后查得各自血液中三種激素的含量如下表，則下列敘述不正確的是()雄激素甲狀腺激素生長激素甲3.80.15.8乙3.62.80.1丙0.835.5丁436A.甲狗可能出現(xiàn)的癥狀是行動呆笨而遲緩、精神萎靡、食欲不振、身體發(fā)育停止B．乙狗可能出現(xiàn)的癥狀是生長立即停滯C．丙狗可能出現(xiàn)的癥狀是性情變得溫順D．在相同條件下飼養(yǎng)一段時間后，其個體大小變化為：甲、丁狗個體小，基本處于手術前狀態(tài)，丙、乙狗不斷長大答案D解析甲狗切除后導致甲狀腺激素低于正常值，從而出現(xiàn)了精神萎靡，食欲不振，因為甲狀腺激素能提高興奮性。乙狗生長激素含量降低，生長激素促進生長特別是骨的生長，缺少后生長緩慢或停滯。雄激素可維持第二性征，丙狗體內(nèi)雄激素量很低因而性情變得溫順。丁狗不做處理應正常生長，乙狗個體小，基本處于術前狀態(tài)，甲狗由于甲狀腺激素少，而患呆小癥，丙含有生長激素能長大。8．當動物缺乏某種激素時，可以通過“飼喂法”或“注射法”對該激素進行人為補充，下列可通過“飼喂法”補充的是()A．生長激素、胰島素B．甲狀腺激素、性激素C．胰島素、性激素D．性激素、生長激素答案B解析由于生長激素和胰島素的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，隨飲食進入消化道后，會在各種蛋白酶及腸肽酶作用下分解為氨基酸，消化后的氨基酸被吸收后將不再起“激素”的作用，因而這類激素必須直接進入血液，不能口服或飼喂。甲狀腺激素屬于氨基酸衍生物，而性激素屬于類固醇激素，這兩種物質(zhì)可直接被消化道吸收，因此，可隨飲食補充。9．選擇30只生理狀況大致相同的健康成年小白鼠，測定其單位時間耗氧量的平均值，以代表小白鼠的物質(zhì)代謝強度。將這30只小白鼠隨機分為甲、乙兩組，處理方法及結果如下表所示：組別實驗處理方法實驗結果甲切除小白鼠體內(nèi)的甲狀腺切除10天后，測得其物質(zhì)代謝強度大大下降乙切除小白鼠體內(nèi)的甲狀腺，5天后，連續(xù)給其注射一定量溶解于某種溶劑中的甲狀腺激素切除10天后，測得其物質(zhì)代謝強度沒有下降由此可以推測：甲狀腺激素能增強小白鼠的物質(zhì)代謝能力。為了證明這一推論，要增加下列哪項作為對照實驗()A．切除甲狀腺，注射生理鹽水B．既不切除甲狀腺，又不注射甲狀腺激素C．從切除甲狀腺后的第5天開始，注射用于該實驗的某種溶劑D．從切除甲狀腺后的第5天開始，注射溶解于另一種溶劑的甲狀腺激素答案C解析對照實驗應遵循單一變量原則，乙組的實驗與甲組形成的對照，無法排除“某種溶劑”對小鼠的物質(zhì)代謝的影響。因此應增加一組小白鼠，并切除小白鼠體內(nèi)的甲狀腺，5天后，連續(xù)注射一定量的“某種溶劑”，以此作為對照實驗。10．細胞間和細胞內(nèi)信息傳遞過程中，需要受體對信號的識別。圖甲、乙分別表示人體細胞內(nèi)受體和細胞表面受體的作用機制模式圖。下列有關受體的敘述，錯誤的是()A．圖中細胞膜上的受體、細胞質(zhì)受體和核受體的化學本質(zhì)均為蛋白質(zhì)B．雌激素只能與特定的受體結合，從而使雌激素作用于特定的靶細胞C．人體內(nèi)其他激素的作用機制與圖甲相似，即通過細胞內(nèi)受體識別特定的激素D．若圖乙可以表示神經(jīng)元間興奮的傳遞方式，其中信號分子為神經(jīng)遞質(zhì)答案C解析不同激素的受體存在的部位不同，如胰島素、生長激素等蛋白質(zhì)類激素的受體存在于細胞膜外表面，故C錯誤。11．根據(jù)下面資料和圖示回答問題：資料美國學者肯德爾從3t新鮮的動物甲狀腺中才提取出0.23g的甲狀腺激素。在人體血液中甲狀腺激素的含量只有3×10－5～1.4×10－4mg/mL，而1mg甲狀腺激素可使人體產(chǎn)熱量增加4200kJ。圖示(1)由資料可得出激素調(diào)節(jié)具有____________________的特點。(2)由圖A看出激素調(diào)節(jié)具有____________、______________________的特點。(3)激素作為信號分子，并不直接參與細胞的代謝過程，而是通過與細胞__________(如圖B)或細胞__________(如圖C)的特異性__________結合，影響細胞的代謝過程，或影響基因的表達過程。答案(1)高效性(2)通過體液運輸特異性(3)表面內(nèi)部受體[個性拓展]12．一批生長激素過了保質(zhì)期，需設計一個實驗來檢驗它是否還有使用價值。現(xiàn)給你一群生長狀況完全相同的幼齡小白鼠和飼養(yǎng)它們的必需物品，具有生物活性的生長激素、生理鹽水、注射器、酒精棉等物品。請回答下列有關問題：(1)實驗步驟第一步：將小白鼠平均分為三組，分別編號為甲、乙、丙。第二步：向甲組小白鼠體內(nèi)注射適量的已過期的生長激素；向乙組、丙組小白鼠體內(nèi)分別注射等量的________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第三步：在相同環(huán)境條件下，飼喂相同食物，一段時間后，測定_________________________________________