2024年高中生物新教材同步学案 选择性必修第一册 第3章 第3节 第2课时　水和无机盐平衡的调节（含解析）

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第2课时　水和无机盐平衡的调节[学习目标]　1.概述水盐平衡的调节过程。2.掌握神经调节和体液调节之间的关系。1．机体保持水平衡的机制2．Na＋的来源和去路：Na＋的主要来源是食盐，几乎全部由小肠吸收，主要经肾随尿排出，排出量几乎等于摄入量。3．渗透压调节：水平衡和盐平衡的调节过程密切相关，通常称为渗透压调节。4．水和无机盐平衡的调节过程(1)水盐平衡的调节过程(2)血钠平衡的调节过程(3)水盐平衡的意义：水和无机盐的平衡，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。5．神经调节和体液调节的联系和意义(1)关系eq \x(神经系统)eq \o(,\s\up7(直接或间接调节),\s\do5(影响发育和功能))eq \x(内分泌腺)(2)意义：神经调节和体液调节相互协调，共同维持内环境稳态，保证各项生命活动正常进行，机体才能适应环境的不断变化。判断正误(1)下丘脑既是水盐平衡的调节中枢，也是渴觉中枢(　　)(2)抗利尿激素是由垂体合成和分泌的，其靶细胞是肾小管、集合管细胞(　　)(3)血钠升高时，肾上腺髓质分泌降低，血液中醛固酮减少(　　)(4)K＋对于维持细胞外液的渗透压起重要作用(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×任务：水盐平衡调节的过程分析1．就水的来源和去路图解，分析我们为何在冬天尿液比夏天多呢？提示　冬天比较冷，人体的排汗会少，摄入量和排出量是维持平衡的，会有更多的水分随尿液排出。在寒冷环境中细胞代谢加快，产生的水也多，所以随尿液排出的水会多。2．根据水盐平衡的调节过程，讨论并回答以下问题。(1)①水平衡调节中枢：下丘脑。②渴觉中枢：大脑皮层。③渗透压感受器分布：下丘脑。④相关激素：抗利尿激素。请据图回答该激素特殊之处：由下丘脑合成分泌，由垂体释放。⑤抗利尿激素的作用：促进肾小管和集合管对水分的重吸收。请据图分析抗利尿激素的作用机理：抗利尿激素与肾小管上皮细胞膜上的特异性受体结合后，促进储存水通道蛋白的囊泡与细胞膜(管腔面)融合，使细胞膜(管腔面)上水通道蛋白的数量增加，最终促进了肾小管上皮细胞对水的重吸收。注：小管液是指在肾小囊中的原尿经肾小管流向集合管后的称呼，简单来说指的是在肾脏内小管的流体。⑥抗利尿激素的作用结果：减少了尿量的排出，保留了体内的水分。(2)尝试写出水盐平衡调节过程中的神经调节途径和神经—体液调节途径的具体流程图。神经调节途径：细胞外液渗透压升高→下丘脑渗透压感受器→大脑皮层→产生渴觉→主动饮水、补充水分；神经—体液调节途径：细胞外液渗透压升高→下丘脑渗透压感受器→垂体释放抗利尿激素→肾小管和集合管重吸收水→尿量减少。1．下丘脑在生命活动调节中的作用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，如图所示。(1)调节①血糖调节：下丘脑中的血糖调节中枢通过神经调节直接作用于胰岛细胞和肾上腺，调节胰岛素、胰高血糖素和肾上腺素的分泌(图中c)。②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(图中d)。③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(图中a)。④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腺的分泌活动(图中e)。(2)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。(3)分泌：下丘脑可以分泌抗利尿激素，调节水盐平衡(图中a)。(4)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(图中b)。2．肾上腺分泌的各种激素及其作用醛固酮的分泌受血钠浓度的调控，皮质醇的分泌受下丘脑－垂体－肾上腺皮质轴的调控，存在分级调节和反馈调节。肾上腺素的分泌是神经调节。1．(2022·吉林白城高二期中)机体摄入水总量大大超过排出水量，以致水分在体内潴留，引起血浆渗透压下降和循环血量增多，该现象称之为水中毒，又称稀释性低钠血症。恐惧、失血、休克、急性感染、创伤、手术等应激刺激均会导致抗利尿激素(ADH)分泌异常增多，也会引起水中毒。关于水中毒现象，下列叙述不正确的是(　　)A．ADH异常增多，可能使患者肾小管细胞膜上水通道蛋白数量增多B．水中毒时下丘脑合成和释放ADH减少，肾小管和集合管对水的重吸收减弱C．利用药物抑制ADH与其受体的结合，有利于缓解患者水中毒症状D．运动员运动出汗后，不能通过大量饮用纯净水来补水，否则容易引起水中毒答案　B2．下图为人体血糖、体温和水盐调节的部分过程示意图。下列相关分析正确的是(　　)A．途径①可参与血糖调节，神经元②的轴突末梢释放的神经递质作用于胰岛B细胞B．途径②可参与体温调节，激素B是促甲状腺激素，激素C是甲状腺激素C．途径③属于水盐平衡调节，垂体合成和分泌的激素D是抗利尿激素D．下丘脑中有血糖调节中枢、体温调节中枢、水盐平衡调节中枢和渴觉中枢答案　A解析　途径①是血糖升高时，通过相关神经作用于胰岛B细胞，使其合成分泌胰岛素，参与血糖的调节过程，神经元②的轴突末梢释放的神经递质作用于胰岛B细胞细胞膜上的受体，A正确；途径②是在寒冷环境中，下丘脑分泌的激素B(促甲状腺激素释放激素)作用于垂体，促进激素C(促甲状腺激素)的合成和分泌，进一步促进甲状腺激素的分泌，B错误；抗利尿激素D是由下丘脑合成和分泌，由垂体释放的，可参与水盐平衡调节，C错误；下丘脑中有血糖调节中枢、体温调节中枢、水盐平衡调节中枢，渴觉中枢在大脑皮层，D错误。题组一　水盐平衡调节1．下列对水和Na＋的来源及排出的叙述，错误的是(　　)A．水的来源有饮水、食物和代谢B．Na＋的主要来源是食盐C．肾排尿是排出水和Na＋的主要途径D．水平衡和盐平衡调节过程是完全相同的过程答案　D2．如图为水盐平衡调节机制，请据图判断a、b、c依次为(　　)A．抗利尿激素、大脑皮层、肾小管和集合管B．大脑皮层、肾小管和集合管、抗利尿激素C．抗利尿激素、肾小管和集合管、大脑皮层D．大脑皮层、抗利尿激素、肾小管和集合管答案　C解析　血浆渗透压升高时，会导致下丘脑分泌、垂体释放的抗利尿激素增多，促进肾小管和集合管对水分的重吸收，使尿量减少，因此图中a为抗利尿激素，b为肾小管和集合管，感觉中枢是大脑皮层，因此c为大脑皮层，C正确。3．(2022·河南新乡第一中学高二期末)醛固酮是一种类固醇类激素，受体位于细胞内。该激素和受体结合后启动相关基因的表达，进而促进肾小管和集合管对钠离子和水的重吸收以及对钾离子的排出。下列叙述错误的是(　　)A．血钠含量下降时，醛固酮分泌量增加B．醛固酮在肾上腺髓质合成，只能以胞吐的方式运出细胞C．血钾含量升高时，醛固酮分泌量增加D．醛固酮发挥作用后导致尿的成分和尿量发生变化答案　B解析　醛固酮在肾上腺皮质合成，且醛固酮是一类脂溶性激素，故以自由扩散的方式运出细胞，B错误。4．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答案　B解析　下丘脑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，促甲状腺激素是由垂体分泌的，B错误；下丘脑中的水平衡调节中枢参与人体水盐平衡的调节，C正确；下丘脑能够感受体温的变化，下丘脑中的体温调节中枢参与人体的体温调节，D正确。5．(2022·四川宜宾高二期末)一定运动强度的锻炼可能导致人体丢失大量水分，从而使细胞外液量减少和血钠含量降低。健康人早晨和下午不同时段、同等运动强度的锻炼条件，体内醛固酮含量的变化如图。据图分析，下列相关叙述不正确的是(　　)A．锻炼使醛固酮分泌量增加，可促进肾小管和集合管对钠离子的重吸收B．早晨比下午锻炼时脱水更严重，故晨练不宜进行高强度运动C．大量出汗后，垂体分泌并释放的抗利尿激素增加，同时大脑皮层渴觉中枢兴奋D．运动后适量补充含葡萄糖和电解质的功能性饮料有助于快速恢复体液平衡答案　C解析　图中显示运动使血浆中醛固酮分泌量增加，运动过程会丢失钠盐，血浆中钠盐含量减少，因此血浆中醛固酮分泌量增加可促进肾小管和集合管对钠离子的重吸收，A正确；早晨运动时血浆中醛固酮的含量比下午运动时醛固酮的含量高，说明早晨人体运动丢失的水分更多，故晨练不宜进行高强度运动，B正确；大量出汗后，血浆渗透压升高，下丘脑分泌、垂体释放的抗利尿激素增加，同时大脑皮层渴觉中枢兴奋，C错误；运动后适量补充含葡萄糖和电解质的功能性饮料，人体直接吸收葡萄糖和电解质，有利于补充能量和恢复体液平衡，D正确。6．高渗性脱水是指机体中水和钠同时丧失，且失水多于失钠。下列对高渗性脱水后出现的生理现象的描述中，错误的是(　　)A．肾小管和集合管重吸收的水增多，使尿量减少B．调节水盐平衡的抗利尿激素的分泌存在反馈调节C．细胞外液渗透压升高，引起垂体渗透压感受器兴奋D．渗透压感受器产生兴奋后，大脑皮层会产生渴觉答案　C解析　高渗性脱水时，细胞外液渗透压升高，引起下丘脑渗透压感受器兴奋，C错误。题组二　神经调节和体液调节的关系7．下列关于神经调节和体液调节特点的叙述，正确的是(　　)A．神经调节迅速、准确，作用时间短暂，作用范围比较广泛B．体液调节缓慢，作用范围局限，作用时间持久C．内分泌腺分泌的激素也能影响神经系统的发育和功能D．神经调节和体液调节共同协调，相辅相成，但以激素调节为主答案　C解析　神经调节迅速、准确，作用范围比较局限，作用时间短暂，而体液调节反应速度缓慢，作用时间持久，作用范围广泛，A、B错误；神经调节和体液调节共同协调，相辅相成，但以神经调节为主，D错误。8．动物体的各项生命活动常常受神经调节和体液调节的共同作用(如图所示)。下列有关神经调节和体液调节的叙述，错误的是(　　)A．据图可知，内外刺激a可引起神经系统和内分泌腺作出反应B．在血糖调节中，胰岛可以作为效应器C．血糖浓度升高会促进图中c的胰岛A细胞分泌活动增强D．若图中的激素d是甲状腺激素，则该激素可影响神经系统b的发育和功能答案　C解析　血糖浓度升高会促进图中c的胰岛B细胞分泌胰岛素的活动增强，C项错误。9．(2022·天津静海一中高二期末)如图表示正常人分别快速饮用1 L清水、1 L生理盐水后排尿量和血浆渗透压的变化情况。下列相关叙述正确的是(　　)A．曲线c表示饮用1 L生理盐水后排尿量的变化B．饮用大量生理盐水后循环血量出现暂时性增加C．曲线d表示饮用1 L生理盐水后血浆渗透压的变化D．饮用大量清水后垂体合成和分泌的抗利尿激素减少答案　B解析　当饮用1 L 生理盐水后，细胞外液渗透压不变，则b代表饮用1 L生理盐水溶液后血浆渗透压的变化，曲线d表示饮用1 L生理盐水后排尿量的变化，A、C错误；饮用大量生理盐水后循环血量出现暂时性增加，B正确；抗利尿激素是下丘脑合成的，D错误。10．(2023·河北石家庄实验中学高二月考)尿崩症患者可能会出现多饮、多尿、脱水等症状，尿崩症根据致病机理可分为中枢性尿崩症(抗利尿激素缺乏)和肾源性尿崩症(肾细胞表面相应受体缺乏)；临床上可通过对患者禁水加压(禁止饮水10 h后补充抗利尿激素)后，测定其尿液渗透压的方法加以鉴别。下列相关叙述错误的是(　　)A．中枢性尿崩症可能是下丘脑渗透压感受器受损导致的B．肾源性尿崩症是肾小球细胞膜上抗利尿激素受体受损导致的C．禁水加压后尿液渗透压将明显升高的是中枢性尿崩症D．禁水加压后尿液渗透压将无明显变化的是肾源性尿崩症答案　B解析　肾源性尿崩症的病因是抗利尿激素不能发挥作用，可能是肾小管和集合管细胞膜上的抗利尿激素受体受损，B错误。11．低钠血症分为脑性盐耗综合征和抗利尿激素不适当分泌综合征两大类。人体内的脑钠素可引起尿钠增加，而醛固酮可导致尿钠减少，两种激素分泌异常均可导致钠从肾丢失引起脑性盐耗综合征；抗利尿激素不适当分泌综合征是指渗透压调节中枢功能紊乱所引起的稀释性低钠血症。下列叙述错误的是(　　)A．血钠的来源主要是食物，去路有排尿、排汗等B．脑性盐耗综合征可能由于脑钠素分泌增加或醛固酮分泌减少引起C．检测血液中脑钠素、醛固酮、抗利尿激素三种激素的含量可判断某低钠血症患者的病因D．醛固酮、抗利尿激素在血钠调节上相互协同，其靶细胞都是肾小管、集合管管壁细胞答案　D解析　血钠的来源主要是食物中的食盐，去路有排尿、排汗等，A正确；脑钠素可引起尿钠增加，而醛固酮可导致尿钠减少，脑性盐耗综合征可能是由脑钠素分泌增加或醛固酮分泌减少引起的，B正确；理论上可以从全身各处的血管处抽取血液进行检测，通过血液中脑钠素、醛固酮、抗利尿激素三种激素的含量可判断某低钠血症患者的病因，C正确；醛固酮可导致尿钠减少，抗利尿激素不适当分泌综合征是指渗透压调节中枢功能紊乱所引起的稀释性低钠血症，说明二者相抗衡，D错误。12．(2022·江苏灌云高级中学高二期中)正钠平衡指Na＋的吸收大于排出，负钠平衡指Na＋的吸收小于排出。正常情况下，人体通过神经调节和激素调节，正钠平衡和负钠平衡可最终达钠平衡。醛固酮是由肾上腺皮质分泌的一种激素，能促进肾小管对Na＋的重吸收。下列说法错误的是(　　)A．人体内组织液渗透压主要由无机盐维持B．正钠平衡时，垂体分泌的抗利尿激素增加C．负钠平衡时，肾上腺皮质分泌的醛固酮增加D．醛固酮和抗利尿激素均能促进肾小管重吸收水答案　B解析　人体内组织液渗透压主要取决于无机盐，其中90%以上来自Na＋、Cl－，A正确；抗利尿激素是由下丘脑分泌、垂体释放的，B错误；负钠平衡时，肾上腺皮质分泌的醛固酮增加，促进肾小管对Na＋的重吸收，C正确；醛固酮通过促进肾小管对Na＋的重吸收进而促进对水的重吸收，抗利尿激素能促进肾小管和集合管对水的重吸收，D正确。13．为研究不同因素对家兔尿液生成速率的影响，科研小组将家兔麻醉后，施加不同药物并检测实验家兔的尿液生成速率(实验中对家兔采用静脉的方式给予各种药物，每次注射药物后待尿量恢复稳定再注射下一种药物，其中垂体后叶素含有抗利尿激素，呋塞米为利尿剂)，实验结果如下表所示。下列叙述错误的是(　　)A.注射垂体后叶素后，抗利尿激素促进肾小管与集合管对水的重吸收，尿量减少B．去甲肾上腺素在影响家兔尿液生成速率的过程中需要与特异性受体结合C．注射生理盐水后，细胞外液渗透压会明显降低从而使尿液生成速率增加D．呋塞米增大尿液生成速率，可能与其减弱肾小管对Na＋和Cl－重吸收速率有关答案　C解析　注射生理盐水后，由于生理盐水是等渗溶液，细胞外液渗透压不会明显降低，C错误。14．如图是某人在体内失水过多的情况下，机体水盐平衡调节的部分过程，其中①②③表示体液，ADH表示抗利尿激素。请据图分析回答下列问题：(1)①表示的内环境是__________；①与②的成分和含量最主要的差别是_______________。(2)图中的刺激表示______________________________________________________________。(3)据图分析，ADH促进肾小管上皮细胞对水分重吸收的机制可能是_________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。(4)脱水是指人体大量丧失水分和Na＋，引起细胞外液严重减少的现象，可分为低渗性脱水(失盐多于失水)、高渗性脱水(失水多于失盐)和等渗性脱水。若某患者发生低渗性脱水，则细胞外液渗透压__________________，垂体释放的ADH的量将会________________。答案　(1)血浆　①中含有较多的蛋白质，②中的蛋白质含量很少　(2)细胞外液渗透压升高　(3)促进图中酶的作用；促进水通道蛋白的合成；促进储存水通道蛋白的囊泡向细胞膜转移并与细胞膜融合　(4)降低　减少15．渗透压渴觉是指血浆渗透压升高时，渗透压感受器接受刺激引起抗利尿激素释放，同时引起渴觉。容量性渴觉是指有效循环血量降低而引起的渴觉。有效循环血量降低不但可以引起抗利尿激素分泌增加，还可以通过神经反射机制引起交感神经活动增强，促进肾素分泌，再通过肾素—血管紧张素—醛固酮系统收缩血管，保钠排钾减少水分流失。根据以上信息，回答相关问题：(1)渗透压渴觉的产生是由于血浆渗透压升高引起的。感受器位于____________，渴觉产生的部位是__________。(2)等渗性脱水表现为失水同时伴有失Na＋，两者丢失的比例相同或大体相同，一般不会影响细胞外液渗透压。因此发生等渗性脱水时，由于______________降低刺激渴觉中枢而引起口渴。此时应及时补充__________就可以缓解上述症状。(3)醛固酮分泌异常会引发疾病，比如分泌过多会引起高血压。对此，人们已经筛选出了一种降压效果显著的药物依普利酮。已知依普利酮是醛固酮受体拮抗药(竞争性地与醛固酮受体结合)。请设计实验验证该药物的作用原理。实验步骤：①选取生理状况相同的健康大鼠60只，选取20只作为甲组，另外40只制备成____________的大鼠，随机均分成乙组和丙组。②测定各组大鼠的醛固酮含量和血压值，并进行数据统计。③甲组和乙组大鼠均注射等量生理盐水，丙组大鼠均注射______________________溶液，连续处理16周，在此过程中各组大鼠均饲喂普通饲料，自由饮食。④16周后分别测定每组大鼠的醛固酮水平和血压值，并进行数据统计。实验结果：____________________________________________________________________。实验结论：____________________________________________________________________。答案　(1)下丘脑　大脑皮层　(2)有效循环血量　生理盐水　(3)①高血压　③等量一定浓度的依普利酮　④乙组和丙组大鼠的醛固酮水平相同且高于甲组，但血压值丙组低于乙组　依普利酮是醛固酮受体拮抗药药物尿量变化(滴/min)注射前1 min注射后1 min生理盐水470.1 g/L去甲肾上腺素751 000 U/L垂体后叶素6210 g/L呋塞米128