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新高考生物一轮复习学案:第23讲 人体内环境稳态及实例(含解析)
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高中生物一轮复习学案
第23讲 人体内环境稳态及实例
考点一 内环境及其稳态
1.内环境的组成
(1)体液与内环境
(2)内环境三种成分之间的关系
(3)连线几种细胞所生活的具体内环境
2.内环境的成分、理化性质及作用
(1)内环境的成分
①血浆的主要成分
②与血浆相比,组织液、淋巴中蛋白质的含量很少。
(2)内环境的理化性质
(3)内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介
图中各器官或系统是:[a]消化系统、[b]呼吸系统、[c]泌尿系统、[d]皮肤、[e]循环系统。
3.内环境的稳态
[基础诊断]
1.血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关。(必修3 P5正文)(√)
2.细胞外液渗透压的85%以上来源于Na+和Cl-。(必修3 P5正文)(×)
3.稳态是指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。(必修3 P8正文)(√)
4.某种器官的功能出现障碍,不会引起稳态失调。(必修3 P8正文)(×)
[深度拓展]
1.(必修3 P3相关信息)手和脚有时会磨出“水泡”,甚至“血泡”。“水泡”和“血泡”的主要成分相同吗?请说明理由。
提示:不相同。“水泡”的主要成分是组织液,“血泡”的主要成分是血浆。
2.(必修3 P3正文)若人体毛细血管壁通透性增加,会导致组织水肿的原因是什么?
提示:血浆蛋白会流失到组织液中使血浆浓度下降,组织液浓度升高,打破原来的平衡,从而使更多水分进入组织液。
3.(必修3 P5正文)剧烈运动后,运动员会肌肉酸痛但内环境中的酸碱度却能保持相对稳定,请解释上述现象出现的原因。
提示:剧烈运动时,由于供氧不足,肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸导致肌肉酸痛,但由于内环境中存在缓冲物质(碳酸/碳酸氢钠)进行调节,使pH保持相对稳定。
1.内环境中的四类物质和四种生理过程
(1)归纳概括内环境中的4类物质
(2)明确发生和不发生在内环境中的生理过程
2.内环境稳态的两个实例
(1)血浆pH调节的过程
(2)渗透压变化引起的组织水肿
1.(2022·新昌模拟)下列关于人体内环境的叙述,错误的是( )
A.淋巴细胞生活的内环境是淋巴和血浆
B.抗原与抗体的特异性结合发生在内环境中
C.内环境与外界环境的物质和能量构成动态平衡
D.内环境成分中含有CO2、尿素、血浆蛋白、神经递质等
C [淋巴和血浆中都存在淋巴细胞,因此淋巴细胞生活的内环境是淋巴、血浆等,A正确;抗体主要分布在血浆中,所以抗原与抗体的特异性结合发生在内环境中,B正确;稳态不仅包括内环境与外界环境的物质和能量构成动态平衡,还包括细胞与内环境之间的物质和能量构成动态平衡,C错误;CO2、尿素可以存在于血浆、组织液等中,是内环境的组成成分,神经递质会被分到突触间隙,突触间隙的液体是组织液,因此神经递质是内环境的组成成分,D正确。]
2.(2021·潍坊期末)脑脊液充满在各脑室内,能不断产生又不断被吸收回流至静脉,它向脑细胞供应一定的营养,并运走脑细胞的代谢产物,调节着中枢神经系统的酸碱平衡。下列说法错误的是( )
A.脑脊液属于细胞外液
B.脑脊液是脑细胞与血浆进行物质交换的媒介
C.大脑深度思考时呼吸作用释放的CO2能使脑脊液pH明显降低
D.脑脊液中可能含有葡萄糖、氨基酸和激素等物质
C [脑脊液是脑细胞生活的直接环境,属于细胞外液,是脑细胞与血浆进行物质交换的媒介,A、B正确;内环境中有酸碱缓冲物质,大脑深度思考时呼吸作用释放的CO2不会使脑脊液pH明显降低,C错误;脑脊液属于内环境,可能含有葡萄糖、氨基酸和激素等物质,D正确。]
3.如图是人体体液中物质交换示意图,下列说法正确的是( )
A.②③④依次为组织液、血浆、淋巴
B.①是细胞内液,其中不可能含有血红蛋白
C.与③④相比,②中含有较多的蛋白质
D.①②③④共同构成细胞生存的液体环境
C [②③④依次为血浆、组织液、淋巴,A错误;①是细胞内液,若是红细胞,则其中含有血红蛋白,B错误;与③组织液和④淋巴相比,②血浆中含有较多的蛋白质,C正确;②③④共同构成细胞生存的液体环境——内环境,D错误。]
4.(2022·吉林大学附属中学模拟)图中甲~丁表示人体中部分体液的关系图,下列叙述正确的是( )
A.甲~丁均属于内环境
B.甲中不会发生抗原与抗体的结合
C.丙中的细胞参与了内环境的形成和维持
D.丁可表示神经细胞的细胞内液
C [根据单箭头方向可以判断,甲为组织液,丙为淋巴,乙为血浆,丁为血细胞的细胞内液,丁不属于内环境,A、D错误;甲中会发生抗原与抗体的结合,B错误;淋巴细胞参与了内环境的形成和维持,C正确。]
巧用“箭头走向”分析内环境物质交换示意图
5.(2021·中山市调研)如图为高等动物的体内细胞与外界环境的物质交换示意图,下列叙述正确的是( )
A.内环境从外界得到营养物质要通过消化系统、呼吸系统、循环系统等结构
B.代谢废物完全由③过程排出
C.O2从红细胞进入组织细胞中发挥作用的部位至少要经过4层生物膜
D.体内细胞能直接与外界环境进行物质交换
A [图示为高等动物的体内细胞与外界环境的物质交换示意图,其中①表示食物的消化、吸收,需要通过消化系统才能完成;②表示O2进入内环境、CO2排出体外,需要通过呼吸系统才能完成;③表示代谢废物排出体外,需要泌尿系统等来完成;④表示养料和O2进入细胞;⑤表示代谢废物排出细胞。内环境从外界得到营养物质要通过消化系统、呼吸系统、循环系统等结构,A正确;③表示代谢废物排出体外,需要泌尿系统来完成,还可以由皮肤通过汗腺排出,B错误;O2从红细胞进入组织细胞中发挥作用的部位至少要经过:1层红细胞膜,2层毛细血管壁细胞膜,1层组织细胞膜,2层线粒体膜,共有6层生物膜,C错误;绝大多数体内细胞不能直接与外界环境进行物质交换,必须通过内环境,D错误。]
6.(2021·信阳市联考)如图是细胞直接与内环境进行物质交换示意图,⑤处的箭头表示血液流动的方向。下列说法正确的是( )
A.②渗回①和渗入④的量相差不大
B.若③为脑细胞,⑤处的O2浓度高于①处,而CO2浓度相反
C.若③为肝脏细胞,饭后一小时⑤处的血糖浓度低于①处
D.⑤的pH能够保持稳定是因为HCO含量较多
B [题图是细胞直接与内环境进行物质交换示意图,图中①为血浆,②为组织液,③为组织细胞,④为淋巴,⑤处箭头表示血液流动的方向,为动脉端。题图中的②组织液渗回①血浆的量较②组织液渗入④淋巴的量多,A错误;若③为脑细胞,⑤处表示血液流动的动脉端,①处为静脉端,所以⑤处的O2浓度高于①处,而CO2浓度相反,B正确;饭后一小时血浆中的葡萄糖含量偏高,机体会分泌胰岛素促进葡萄糖合成肝糖原,所以若③为肝脏细胞,饭后一小时⑤动脉端的血糖浓度高于①,C错误;⑤的pH能够保持稳定是因为血浆中存在缓冲物质,D错误。]
7.(2021·天津河东区开学考试)下图为机体调节示意图。下列叙述正确的是( )
A.人体清除衰老细胞体现的是图中②免疫系统的免疫防御功能
B.图中③神经系统均直接控制内分泌腺的活动
C.坎农提出人体内环境稳态的维持是神经—体液—免疫调节的结果
D.血糖调节的主要途径是①④⑥⑤
D [人体清除衰老细胞体现的是免疫系统的免疫自稳功能,A错误;神经系统可直接或间接调控内分泌腺的活动,B错误;神经—体液—免疫调节是目前普遍认可的维持内环境稳态的调节机制,而坎农认为内环境稳态是在神经和体液调节的共同作用下,通过机体各器官和系统分工合作、协调统一实现的,C错误;血糖调节主要是通过血糖浓度的升降刺激胰岛细胞分泌胰岛素或胰高血糖素来实现的,D正确。]
8.(2022·湖北模拟)下列关于内环境及其稳态的叙述,正确的是( )
A.人体内环境稳态的失调与外界环境无关
B.人的体温在一天中是保持不变的
C.严重腹泻、呕吐,只需补充足够的水分即可
D.剧烈运动时细胞产生较多的乳酸,但血浆pH仍维持相对稳定
D [人体内环境稳态的失调与外界环境有关,当外界环境变化过于剧烈,可能会出现稳态失调,A错误;人的体温在一天中在一定的范围内波动,B错误;严重腹泻、呕吐会流失无机盐,在补充水分的同时要补充无机盐等营养物质,C错误;剧烈运动时细胞产生较多的乳酸,血浆中存在缓冲物质会中和乳酸,所以血浆pH仍维持相对稳定,D正确。]
内环境稳态失调引起的疾病
考点二 体温调节和水盐调节
1.体温调节
(1)人体的产热和散热
①人体热量的来源主要是细胞中有机物的氧化放能,产热的主要器官是肝脏和骨骼肌。
②人体热量的散出主要是通过汗液的蒸发、皮肤内毛细血管的散热,其次还有呼气、排尿和排便等,散热的主要器官是皮肤。
(2)体温的调节过程
①体温调节方式为神经—体液调节。
②寒冷条件下参与产热的激素有肾上腺素和甲状腺激素,前者的分泌是由下丘脑的传出神经调节的,后者的分泌是由下丘脑和垂体分级调节的,两种激素之间表现为协同作用。
③体温调节的结构
名称
位置
体温调节中枢
下丘脑
体温感觉中枢
大脑皮层
温度感受器
皮肤、黏膜和内脏器官
2.水盐平衡的调节
(1)调节中枢:下丘脑。
(2)调节方式:神经—体液调节。
(3)相关激素:在水分调节中起主要作用的激素是抗利尿激素,它是由下丘脑产生,由垂体释放的,作用是促进肾小管和集合管对水分的重吸收,从而使排尿量减小。
(4)调节过程
[基础诊断]
1.下丘脑是体温调节中枢,能产生冷觉。(必修3 P32资料分析)(×)
2.寒冷环境中肾上腺素分泌量增加,将引起骨骼肌不自主战栗。(必修3 P32资料分析)(×)
3.人体热量的来源主要是细胞中有机物的氧化放能,尤以骨骼肌和肝脏产热为多。(必修3 P32资料分析)(√)
4.下丘脑产生并释放抗利尿激素。(必修3 P32资料分析)(×)
[深度拓展]
(必修3 P32资料分析)结合教材P32分析图表示的体温调节和水盐调节过程,回答下列问题:
(1)图中字母a、b、c、d分别表示的激素是____________________、______________、____________、____________。
提示:促甲状腺激素释放激素 促甲状腺激素 甲状腺激素 抗利尿激素
(2)在寒冷环境中,皮肤会发生的变化是_________________________________________
________________________________________________________________________。
提示:汗腺分泌减少、毛细血管收缩、立毛肌收缩等
(3)某人一天要喝10多千克水,经检查发现他的垂体功能有问题,请分析此人多饮的原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示:垂体功能出现问题,则不能释放由下丘脑分泌的抗利尿激素,使肾小管和集合管重吸收水分减少,尿量增加,只能通过神经调节将信息传到大脑皮层产生渴觉,主动饮水,造成多饮
(4)以小鼠为实验材料,验证下丘脑是水盐平衡调节的中枢。写出实验思路:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示:将小鼠均分为实验组与对照组两组,实验组破坏下丘脑,对照组不作处理,两组供给相同的水量,测定各组小鼠的尿量
1.归纳概括体温调节的六个重要结论
(1)寒冷条件下的体温调节方式既有神经调节,也有体液调节;高温条件下的体温调节方式主要是神经调节。
(2)寒冷条件下的体温调节既增加产热量,又减少散热量;高温条件下的体温调节主要是增加散热量。
(3)温度感受器感受的刺激是温度的变化,而非绝对温度。
(4)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,产热增加,以维持体温的恒定。
(5)在发高烧时,人体的产热不一定大于散热,除非病人的体温在持续升高,如果体温保持不变,则产热就等于散热。
(6)体温调节中枢位于“下丘脑”;体温感觉中枢位于“大脑皮层”;温度感受器是感受温度变化速率的“感觉神经末梢”,它不只分布在皮肤,还广泛分布在黏膜及内脏器官中。
2.理解血浆渗透压、抗利尿激素含量和尿量的关系
血浆渗透压升高,抗利尿激素分泌增多,二者呈正相关;抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收,使尿量减少,二者呈负相关。三者关系如图所示。
1.(2019·全国卷Ⅲ)下列不利于人体散热的是( )
A.骨骼肌不自主战栗 B.皮肤血管舒张
C.汗腺分泌汗液增加 D.用酒精擦拭皮肤
A [本题考查体温调节的相关知识,意在考查考生的理解能力。骨骼肌不自主战栗是增加产热的一种途径,A符合题意;皮肤血管舒张,血流量增加,利于散热,B不符合题意;汗腺分泌汗液增加,利于蒸发散热,C不符合题意;用酒精擦拭皮肤可以带走身体的大量热量,D不符合题意。]
2.(2022·诸暨市模拟)如图表示机体由T1环境进入T2环境的过程中产热量和散热量的变化,下列叙述正确的是( )
A.根据图示信息可知T2>T1
B.曲线A表示产热量,曲线B表示散热量
C.a~b过程中机体通过皮肤毛细血管舒张,汗腺分泌增加等方式增加散热
D.T2环境中由于产热量和散热量均高于T1环境,机体表现为体温升高
B [由曲线情况可知,机体由温度为T1的环境进入到温度为T2的环境的产热和散热量增加,T2<T1,A错误;机体由温度为T1的环境进入到温度为T2的环境的产热和散热量增加,说明是由高温环境到低温环境,由于进入温度为T2的环境短时间内B曲线上升比A曲线迅速,确定曲线A表示产热量,曲线B表示散热量,B正确;a~b过程中机体由高温环境到低温环境,皮肤毛细血管收缩,汗腺分泌减少,C错误;由图示可以看出,和T1相比,T2环境中机体产热量和散热量均高于T1环境,但机体的体温保持稳定,D错误。]
恒温动物和变温动物体温调节的特点与耗氧量的关系
(1)一定范围内,恒温动物的耗氧量与外界温度呈反比。恒温动物要保持体温,在寒冷环境中新陈代谢加快,耗氧量增加。
(2)一定范围内,变温动物的耗氧量与外界温度呈正比。变温动物的体温随环境温度的变化而变化,在低温环境中体温降低,酶活性下降,代谢能力减弱,耗氧量减少;在高温环境中代谢快,耗氧量增加。
3.(2021·全国甲卷)人体下丘脑具有内分泌功能,也是一些调节中枢的所在部位。下列有关下丘脑的叙述,错误的是( )
A.下丘脑能感受细胞外液渗透压的变化
B.下丘脑能分泌抗利尿激素和促甲状腺激素
C.下丘脑参与水盐平衡的调节;下丘脑有水平衡调节中枢
D.下丘脑能感受体温的变化;下丘脑有体温调节中枢
B [下丘脑上有渗透压感受器,能感受细胞外液渗透压的变化,A正确。下丘脑能分泌抗利尿激素和促甲状腺激素释放激素,B错误。下丘脑能分泌抗利尿激素,参与水盐平衡的调节;下丘脑有水平衡调节中枢,能够调节体内水平衡,C正确。下丘脑能感受体温的变化;下丘脑有体温调节中枢,能够调节体温平衡,D正确。]
4.(2019·全国卷Ⅱ)当人体失水过多时,不会发生的生理变化是( )
A.血浆渗透压升高
B.产生渴感
C.血液中的抗利尿激素含量升高
D.肾小管对水的重吸收降低
D [本题考查人体内环境稳态中的水盐平衡调节,意在考查考生的理解能力。当人体水分丢失过多时,会导致细胞外液渗透压升高,下丘脑渗透压感受器受到刺激,产生兴奋传递到大脑皮层产生渴感。由下丘脑分泌并由垂体释放的抗利尿激素增多,在抗利尿激素的作用下,肾小管和集合管对水分的重吸收能力增强,以减少水分随尿液流失,D项符合题意。]
归纳概括水盐调节的四个重要结论
(1)渗透压感受器和渗透压调节中枢在下丘脑,渴觉中枢在大脑皮层。水盐平衡的调节方式为神经—体液调节。
(2)抗利尿激素的产生、分泌部位是下丘脑的神经分泌细胞,而释放部位是垂体后叶。(3)在水盐平衡调节中,下丘脑内既有感受器,又有效应器(分泌激素)。
(4)水和无机盐的平衡是在神经调节和激素调节共同作用下,主要通过肾脏来完成的。
1.(2017·全国卷Ⅲ)若给人静脉注射一定量的0.9% NaCl溶液,则一段时间内会发生的生理现象是( )
A.机体血浆渗透压降低,排出相应量的水后恢复到注射前水平
B.机体血浆量增加,排出相应量的水后渗透压恢复到注射前水平
C.机体血浆量增加,排出相应量的NaCl和水后恢复到注射前水平
D.机体血浆渗透压上升,排出相应量的NaCl后恢复到注射前水平
C [0.9%的NaCl溶液的渗透压与血浆渗透压相等,所以静脉注射该溶液后,血浆渗透压不变,A、D所述现象不会发生;静脉注射一定量的0.9% NaCl溶液会导致血浆量增加,而后经过机体的调节会将过多的水和NaCl排出体外,C能够发生,而B不会发生。]
2.(2017·全国卷Ⅰ)血浆渗透压可分为胶体渗透压和晶体渗透压,其中,由蛋白质等大分子物质形成的渗透压称为胶体渗透压,由无机盐等小分子物质形成的渗透压称为晶体渗透压。回答下列问题:
(1)某种疾病导致人体血浆蛋白含量显著降低时,血浆胶体渗透压降低,水分由______进入组织液,可引起组织水肿等。
(2)正常人大量饮用清水后,胃肠腔内的渗透压下降,经胃肠吸收进入血浆的水量会________,从而使血浆晶体渗透压________。
(3)在人体中,内环境的作用主要为:①细胞生存的直接环境,②____________________。
解析: (1)由题干信息可知,胶体渗透压是由蛋白质等大分子物质形成的,而晶体渗透压是由无机盐等小分子物质形成的。某种疾病导致人体血浆蛋白含量显著降低时,血浆胶体渗透压降低,水分由血浆进入组织液,可引起组织水肿等。(2)正常人大量饮用清水后,胃肠腔内的渗透压下降,经胃肠吸收进入血浆的水量会增加,致使血浆中无机盐等小分子的浓度变小,血浆晶体渗透压降低。(3)细胞作为一个开放的系统,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,从而维持细胞正常的生命活动。所以说内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
答案: (1)血浆 (2)增加 降低 (3)细胞与外界环境进行物质交换的媒介
析个性
第1题以选择题的形式考查0.9% NaCl溶液对血浆渗透压的影响;第2题以非选择题的形式,引入胶体渗透压和晶体渗透压的概念,考查蛋白质和无机盐对渗透压的影响
找共性
两个题目都围绕渗透压,考查无机盐、蛋白质、水等对血浆渗透压的影响
1.渗透压大小取决于单位体积溶液中溶质微粒数目的多少,溶质微粒数目越多,溶液的渗透压越大,因此1 mol/L NaCl溶液的渗透压大于1 mol/L蔗糖溶液的渗透压。
2.NaCl主要维持细胞外液的渗透压,KCl主要维持细胞内液的渗透压。
3.糖尿病病人尿中含糖,肾小管液的渗透压比正常人的高,尿量增加。
1.(2021·河北高考改编)高盐饮食后一段时间内,虽然通过调节饮水和泌尿可以使细胞外液渗透压回归Na+摄入前的水平,但机体依旧处于正钠平衡(总Na+摄入多于排泄)状态。下列叙述不正确的是( )
A.细胞外液渗透压主要来源于Na+和Cl-
B.细胞外液渗透压回归与主动饮水、抗利尿激素分泌增加有关
C.细胞内液不参与细胞外液渗透压的调节
D.细胞外液渗透压回归但机体处于正钠平衡时,细胞外液总量和体液总量均增多
C [细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-,A正确;高盐饮食一段时间后,细胞外液渗透压会升高,机体可以通过主动饮水和抗利尿激素分泌的增加降低细胞外液渗透压,从而使细胞外液渗透压回归Na+摄入前的水平,B正确;细胞内液可以与细胞外液相互交换成分,因此细胞内液参与细胞外液渗透压的调节,C错误;细胞外液渗透压回归但机体处于正钠平衡时,通过调节饮水和泌尿可以使细胞外液渗透压回归Na+摄入前的水平,饮水和抗利尿激素分泌增加可以增加细胞外液总量,体液由细胞外液和细胞内液组成,体液的总量也会增多,D正确。]
2.(2022·临沂模拟)下列有关渗透压的叙述,正确的是( )
A.血浆蛋白含量的变化不会影响组织液的渗透压
B.血浆和组织液的渗透压升高都容易引发组织水肿
C.细胞外液渗透压的调节有激素和神经递质的参与
D.细胞外液渗透压的改变不会影响组织细胞的渗透压
C [血浆蛋白含量的变化会引起血浆渗透压变化,又由于血浆和组织液可以相互渗透,因此血浆渗透压变化会影响组织液的渗透压,A错误;血浆的渗透压升高,水分会从组织液进入血浆,使组织液水分减少,不会导致组织水肿,B错误;在神经—体液调节下,人体细胞外液的渗透压保持相对稳定,该过程有激素和神经递质的参与,C正确;组织细胞生活在细胞外液中,细胞外液的渗透压改变,会影响组织细胞的渗透压,D错误。]
3.(2022·德州模拟)尿崩症分两种:因抗利尿激素(ADH)的缺乏引起的中枢性尿崩症(CDI)和因肾脏对ADH敏感性缺陷引起的肾性尿崩症(NDI),临床上可通过禁水加压(禁止饮水10 h后补充ADH)实验进行确诊。下列有关说法不正确的是( )
A.NDI患者体内ADH的含量与正常人相比要多
B.NDI患者的尿液渗透压明显低于血浆渗透压
C.禁水加压实验后,CDI患者的尿液渗透压将升高
D.禁水加压实验后,NDI患者的尿液渗透压将降低
D [NDI是因肾脏对ADH敏感性缺陷引起的肾性尿崩症,所以患者体内ADH的含量与正常人相比要多,A正确;NDI患者对水分重吸收少,所以其尿液渗透压明显低于血浆渗透压,B正确;禁水加压实验后,由于禁止饮水10h后补充ADH,ADH促进肾小管和集合管对水分的重吸收,所以CDI患者的尿液渗透压将升高,C正确;禁水加压实验后,虽然NDI患者的肾脏对ADH敏感性缺陷,补充ADH几乎不起作用,但因禁止饮水10 h,导致尿液渗透压升高,D错误。]
一、网络构建
二、要语必记
1.体液包括细胞内液和细胞外液,细胞外液又包括血浆、组织液和淋巴等,三种细胞外液组成内环境。
2.血浆与组织液和淋巴相比含有更多的蛋白质。
3.内环境的理化性质主要包括温度、酸碱度和渗透压。
4.内环境的稳态指的是各种理化性质和化学成分保持相对稳定的状态,内环境稳态的调节机制是神经—体液—免疫调节网络。
5.体温调节、血糖调节和水盐调节都是通过神经—体液调节实现的。
6.参与体温调节的激素主要有甲状腺激素和肾上腺素,参与水盐调节的激素是抗利尿激素。参与血糖调节的激素主要是胰岛素、胰高血糖素和肾上腺素。
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