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全国通用高中生物 一轮复习 第七单元 专题十八 体液调节及其与神经调节的关系课件PPT
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这是一份全国通用高中生物 一轮复习 第七单元 专题十八 体液调节及其与神经调节的关系课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了考情解读，必备知识通关，解题能力提升，解析▶，答案▶D，解析▶建模如下等内容，欢迎下载使用。
考点1 脊椎动物激素的调节 必备知识通关 解题能力提升 考法1 动物激素及其功能分析考点2 激素分泌的调节及神经调节与体液调节的关系 必备知识通关 解题能力提升 考法2 激素分泌的调节 考法3 生命活动调节方式分析
考法4 下丘脑的功能分析 易错1 混淆激素、酶、抗体和神经递质 易错2 混淆分级调节与反馈调节、拮抗作用与协同作用 “双一流”名校冲刺 创新应用4 利用疾病动物模型破解生物学难题 实验突破5 实验步骤的完善和实验结果的分析 实验突破6 验证性实验和探究性实验的分析
课标要求说出人体内分泌系统主要由内分泌腺组成,包括垂体、甲状腺、胸腺、肾上腺、胰岛和性腺等多种腺体,它们分泌的各类激素参与生命活动的调节;举例说明激素通过分级调节、反馈调节等机制维持机体的稳态,如甲状腺激素分泌的调节和血糖平衡的调节等;举例说明其他体液成分参与稳态的调节,如二氧化碳对呼吸运动的调节等；举例说出神经调节与体液调节相互协调共同维持机体的稳态,如体温调节和水盐平衡的调节等。
高考怎么考本专题是人体生命活动调节的核心,属于高考命题的必考点之一。本专题重视基础知识和基础生理过程的考查,主要考查点有激素的种类、作用和激素调节的特点,与激素有关的实验设计和分析,以及神经调节与体液调节的关系等,命题形式比较灵活,既有选择题,也有非选择题。预计2022年高考可能仍会重点考查相关腺体和激素的生理功能、激素调节的特点和原理、激素调节与神经调节的关系等核心知识,突显生命观念这一生物学科核心素养;结合实例分析、实验探究等进行多角度考查,由“是什么”深入到“为什么”,突显科学思维和科学探究等生物学科核心素养。
考点1 脊椎动物激素的调节
一、促胰液素的发现历程1.沃泰默观点:胰腺分泌胰液只受神经调节。2.斯他林和贝利斯
3.结论:胰液的分泌是促胰液素调节的结果。
二、人体内激素的种类和生理作用1.激素的分泌、功能及相互关系
名师提醒 激素只是一种信号分子,既不组成细胞结构,又不提供能量,也不起催化作用,只是起调节作用,使靶细胞原有的生理活动发生变化。2.几种常见激素的化学本质(1)固醇类激素:性激素。(2)氨基酸衍生物类激素:甲状腺激素、肾上腺素。
3.激素之间的相互作用——协同作用和拮抗作用
4.人体激素分泌异常引起的疾病
三、激素调节的概念和特点1.概念:由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质对生命活动进行的调节。2.特点:(1)微量和高效。(2)通过体液运输。(3)作用于靶器官、靶细胞。不同激素的靶器官(靶细胞)不同。
名师提醒思考:甲状腺激素的靶细胞几乎是全身各种细胞,这与激素作用具有特异性矛盾吗?为什么?提示:不矛盾,只有具有甲状腺激素特异性受体的细胞才能作为其靶细胞,几乎全身各种细胞都具有甲状腺激素的特异性受体。拓展延伸 激素只作用于靶细胞≠只运输给靶细胞:激素只作用于靶细胞(因只有靶细胞的细胞膜上或细胞内才有其受体),但激素分泌后会广泛运输或弥散于体液中,并非只运输给靶细胞。
考法1 动物激素及其功能分析1.不同类型激素受体的位置(1)蛋白质类激素,不易穿过细胞膜,其受体一般分布在细胞膜上。(2)固醇类激素,易通过磷脂双分子层,其受体一般分布在细胞内。2.分析激素生理作用的研究思路
3.探究激素生理作用的常用实验方法
注意1.实验中必须要遵循对照原则和单一变量原则。2.一次实验一般只能说明某种激素的某项生理作用,而不能验证该激素的全部生理作用。3.多肽类、蛋白质类激素在使用过程中只能注射不能口服。4.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应该采用饲喂法。
命题角度1 动物激素的种类、化学本质和生理功能考情回顾▶判断正误:1.[2020全国卷Ⅰ,T3A、C]切除小鼠垂体,会导致甲状腺激素分泌不足,机体产热减少;( )给成年小鼠注射甲状腺激素后,其神经系统兴奋性会增强。( )2.[2019海南,T13D]幼年时缺乏甲状腺激素不会影响神经系统的发育。( )3.[2018全国卷Ⅱ,T2B]固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输。( )4.[2018江苏,T20A、B]成年后生长激素不再分泌,身高不再增加;( )体内多种激素具有直接降低血糖的作用。( )
答案▶1.√ √ 2.×(提示:甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性和促进神经系统的发育,幼年缺乏甲状腺激素会影响神经系统的发育) 3.×(提示:固醇类激素属于脂质,以自由扩散的方式进入靶细胞) 4.× ×(提示:胰岛素是目前所知人体内唯一能直接降低血糖的激素)示例1 [2018全国卷Ⅱ,3,6分]下列有关人体内激素的叙述,正确的是A.运动时,肾上腺素水平升高,可使心率加快,说明激素是高能化合物B.饥饿时,胰高血糖素水平升高,促进糖原分解,说明激素具有酶的催化活性C.进食后,胰岛素水平升高,其既可加速糖原合成,也可作为细胞的结构组分D.青春期,性激素水平升高,随体液到达靶细胞,与受体结合可促进机体发育
命题角度2 结合图示信息考查激素的调节机理示例2 [2017天津理综,8,12分]胰岛素可以改善脑神经元的生理功能,其调节机理如图所示。据图回答:
(1)胰岛素受体(InR)的激活,可以促进神经元轴突末梢释放 ,作用于突触后膜上的受体,改善突触后神经元的形态与功能。该过程体现了细胞膜的 功能。
(2)胰岛素可以抑制神经元死亡,其原因是胰岛素激活InR后,可以 。 (3)某些糖尿病病人胰岛功能正常,但体内胰岛素对InR的激活能力下降,导致InR对GLUT转运葡萄糖的直接促进作用减弱,同时对炎症因子的抑制作用降低,从而 了炎症因子对GLUT的抑制能力。最终,神经元摄取葡萄糖的速率 。与正常人相比,此类病人体内胰岛素含量 。解析▶(1)由图示可知,胰岛素受体(InR)被激活后引起了多方面的变化,例如促进神经元轴突末梢释放神经递质。神经递质作为信息分子,会引起突触后神经元的变化,该过程体现了细胞膜具有信息交流的功能。(2)胰岛素受体被激活后,可以抑制神经元凋亡,同时还抑制了炎症因子的释放,而炎症因子可以促进神经细胞变性、坏死。(3)胰岛素受体被激活后可
以促进GLUT的功能,同时抑制了炎症因子的释放,而炎症因子能抑制GLUT的功能,所以当胰岛素对胰岛素受体的激活能力下降后,不仅会导致InR对GLUT转运葡萄糖的促进作用减弱,同时对炎症因子的抑制作用也减弱,即炎症因子对GLUT的抑制作用加强。GLUT被抑制后,神经元摄取葡萄糖的速率也下降。该类病人胰岛功能正常但体内胰岛素对InR的激活能力下降,导致机体对葡萄糖的摄取减弱,血糖浓度高于正常人,故体内胰岛素的含量会增加。答案▶(1)神经递质 信息交流 (2)抑制神经元凋亡,并抑制炎症因子释放导致的神经细胞变性、坏死 (3)加强 下降 偏高
命题角度3 设计实验探究或验证动物激素的生理作用示例3 [2016浙江理综,31,12分]欲研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用,对成年小鼠的分组及处理见表。在适宜的实验条件下,正常饲养,每隔一定时间测定耗氧量(单位时间内单位体重的氧消耗量),记录数据并统计分析。
注:本实验中灌胃是指将液体由动物口直接注入到胃中。请回答:(1)表中W是对丁组小鼠的处理,该处理是 。 (2)预测实验结果(设计一个坐标系,将预测的实验结果用示意曲线表示)。(3)分析与讨论
①合成与分泌促甲状腺激素释放激素的细胞位于 ,该激素经 的血液运至腺垂体发挥作用。 ②通过服用放射性131I来检测甲状腺功能的依据是 , 。思路分析▶
解析▶(1)本实验的自变量是有无甲状腺和有无甲状腺激素灌胃,表格中甲、乙两组涉及的自变量是有无甲状腺,丙、丁两组涉及的自变量是有无甲状腺激素灌胃,所以对丁组小鼠的处理是用生理盐水灌胃。(2)本实验的因变量是耗氧量,甲状腺激素有促进新陈代谢的作用,缺乏甲状腺会使体内甲状腺激素水平降低,从而导致耗氧量减少,相反,甲状腺激素含量升高会导致耗氧量上升,所以绘制甲组曲线时应注意随时间延长曲线趋势是下降的,绘制丙组曲线时应注意随时间延长曲线趋势是上升的,而乙组和丁组属于对照组,绘制曲线时应注意随时间延长曲线趋势是基本不变的。(3)①促甲状腺激素释放激素由位于下丘脑的神经分泌细胞合成
与分泌,该激素可经垂体门脉运至腺垂体发挥作用。②I是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一 ,131I的放射性强度可被仪器测定,故可通过服用放射性131I来检测甲状腺的功能。答案▶(1)生理盐水灌胃 (2)如图所示
(3)①下丘脑 垂体门脉 ②I是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一 131I的放射性强度可被仪器测定
考点2 激素分泌的调节及神经调节与体液调节的关系
一、激素的分级调节和反馈调节1.模型
3.实例:甲状腺激素、性激素和肾上腺皮质激素分泌的调节。
二、神经调节与体液调节的关系
误区警示 体液调节≠激素调节 激素调节是体液调节的主要形式,但不是唯一的,如CO2、H+等对生命活动的调节也属于体液调节。
考法2 激素分泌的调节1.巧借“箭头指向”快速判断下丘脑、垂体与甲状腺
2.界定两类反馈调节——正反馈调节与负反馈调节(1)负反馈调节的实例:甲状腺激素的调节、体温调节、血糖调节等。
(2)正反馈调节的实例:排尿反射、血液凝固、分娩过程等。
3.模型法分析激素分泌调节的常见类型
(1)甲类型——分级调节和反馈调节:甲状腺激素、性激素等分泌的调节。(2)乙类型——下丘脑合成,垂体释放:抗利尿激素的分泌调节。(3)丙类型——神经调节
说明 某些细胞还可以直接感受内环境中某种理化因子的变化,如胰岛细胞能直接感受血糖含量的变化,当血糖含量降低时,胰岛A细胞会加速分泌胰高血糖素。
命题角度4 激素分泌的分级调节和反馈调节考情回顾▶[2015新课标全国卷Ⅱ,T30(1)]通常,新生儿出生后,由于所处环境温度比母体内低,甲状腺激素水平会升高。在这个过程中,甲状腺激素分泌的调节是分级的,其中由 分泌促甲状腺激素释放激素,由 分泌促甲状腺激素。答案▶下丘脑 垂体示例4 [2020江苏,26,8分]如图是人体稳态调节机制的示意图,①~④表示相关的激素。请据图回答下列问题:
(1)某同学长跑时心跳加速,血压升高,压力感受器激活心血管中枢,传出神经释放神经递质,递质作用于心脏及血管细胞膜上的 ,从而降低血压,该调节方式属于 调节。 (2)该同学因运动大量出汗,血浆渗透压升高,激活位于 的神经元A,促使其合成和分泌 (填①的名称),进而促进肾脏对水的重吸收,该调节方式属于 调节。 (3)该同学因运动体温升高,体温调节中枢通过调节皮肤血管和汗腺,增加散热;运动后,神经元B合成和分泌②减少,导致③、④合成和分泌 ,减少产热,维持体温相对稳定。激素②的名称是 ,其生理作用是 。
解析▶(1)神经递质在兴奋传递中是担当“信使”的特定化学物质,神经递质只有和相应的受体结合后才能发挥作用。结合题图分析,长跑时心跳加速,血压升高,压力感受器激活心血管中枢,传出神经释放神经递质,作用于心脏及血管细胞膜上的特异性受体,从而使血压下降,该过程是神经调节。反馈调节是指在一个系统中,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。长跑时,心跳加快、血压升高,机体通过神经调节作用于血管和心脏,使血压下降,该调节方式为负反馈调节。(2)抗利尿激素是由下丘脑合成、垂体释放的,作用于肾小管和集合管。抗利尿激素的主要作用是提高肾小管和集合管对水的通透性,促进水的重吸收。运动时大量出汗,血
浆渗透压升高,激活位于下丘脑的神经元A,促使其合成和分泌抗利尿激素,进而促进肾脏对水的重吸收,该调节过程既有神经系统的参与,又有激素的参与,称为神经—体液调节,该调节也属于负反馈调节。(3)促甲状腺激素释放激素的生理作用是促进垂体合成和分泌促甲状腺激素。运动后,下丘脑中的神经元B合成和分泌②(促甲状腺激素释放激素)减少,导致③(促甲状腺激素)和④(甲状腺激素)合成和分泌减少,减少产热。答案▶(1)(特异性)受体 神经(或负反馈) (2)下丘脑 抗利尿激素 神经—体液(或负反馈) (3)下降 促甲状腺激素释放激素 促进(腺)垂体合成与分泌促甲状腺激素
考法3 生命活动的调节方式分析1.神经调节——仅涉及神经递质这种信号分子(1)途径:完全依赖反射弧(2)模型:(3)实例:膝跳反射、缩手反射等。2.体液调节——仅涉及激素或其他化学物质(1)途径:化学物质通过体液传送,调节靶细胞的活动。(2)模型:(3)实例:人进食后血糖浓度升高,直接引起胰岛B细胞分泌胰岛素,使血糖浓度降低。
3.神经—体液调节——涉及神经递质与激素(主要是激素)两类信号分子(1)模型Ⅰ:①途径:下丘脑→有关神经→内分泌腺(作为效应器)→分泌激素→靶细胞。②实例:血糖浓度降低,下丘脑通过有关神经使胰岛A细胞分泌胰高血糖素,使血糖浓度升高。(2)模型Ⅱ:①途径:分级调节,下丘脑→垂体→内分泌腺→体液传送→靶细胞。②实例:日照长短变化刺激鸟类的神经系统,下丘脑分泌促性腺激素释放激素作用于垂体,垂体分泌促性腺激素作用于性腺,性激素分泌增加,促使鸟类产卵。
命题角度5 体液调节和神经调节的综合分析示例5 [2016天津理综,8,10分]哺乳动物的生殖活动与光照周期有着密切联系。如图表示了光暗信号通过视网膜—松果体途径对雄性动物生殖的调控。
据图回答:(1)光暗信号调节的反射弧中,效应器是 ,图中去甲肾上腺素释放的过程中伴随着 信号到 信号的转变。 (2)褪黑素通过影响HPG轴发挥调节作用,该过程属于 调节。在HPG轴中,促性腺激素释放激素(GnRH)运输到 ,促使其分泌黄体生成素(LH,一种促激素);LH随血液运输到睾丸,促使其增加雄激素的合成和分泌。 (3)若给正常雄性哺乳动物个体静脉注射一定剂量的LH,随后其血液中GnRH水平会 ,原因是 。解析▶(1)光暗信号调节的反射弧中,视网膜为感受器,传出神经末梢及松果体为效应器;图中去甲肾上腺素是由传出神经末梢释放的神经递质,当
兴奋传到传出神经末梢时,释放去甲肾上腺素,该过程伴随着电信号到化学信号的转变。(2)褪黑素通过影响HPG轴发挥调节作用,该过程属于激素调节(体液调节)。促性腺激素释放激素可运输到垂体,促使其分泌黄体生成素。(3)LH为促激素,可促进睾丸分泌雄激素,当雄激素含量较高时,会反馈抑制下丘脑分泌GnRH,所以给正常雄性哺乳动物个体静脉注射一定剂量的LH后,血液中的GnRH水平会降低。答案▶(1)传出神经末梢及松果体 电 化学 (2)体液(或激素) 垂体 (3)降低 LH促进雄激素的分泌,雄激素抑制下丘脑分泌GnRH
核心素养解读 本题主要考查的核心素养是生命观念和科学思维,具体表现在四个角度:
考法4 下丘脑的功能分析
从图中可以看出,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兴奋,又有分泌激素的功能。下丘脑在机体稳态中的作用主要包括以下4个方面:1.作为感受器:如下丘脑的渗透压感受器可以感受机体渗透压的升降,维持水盐平衡。2.传导:如下丘脑可将渗透压感受器产生的兴奋传至大脑皮层,使人产生渴感。3.分泌:如分泌抗利尿激素,促激素释放激素。4.作为神经中枢:下丘脑中有体温调节中枢、渗透压调节中枢和血糖调节中枢等。
命题角度6 以下丘脑为核心综合考查内环境的稳态 考情回顾▶判断正误:1.[2020浙江1月选考,T13A]下丘脑的有些神经细胞能分泌激素。( )2.[2019浙江4月选考,T21C]甲状腺激素能作用于下丘脑但不能作用于垂体。( )3.[2017江苏,T15D]肾小管细胞和下丘脑神经分泌细胞能够选择性表达抗利尿激素受体基因。( )4.[2017海南,T15D]下丘脑参与神经调节而不参与体液调节。( )答案▶1.√ 2.×(提示:甲状腺激素既能作用于下丘脑,也能作用于垂体) 3.×(提示:下丘脑神经分泌细胞不是抗利尿激素的靶细胞,不表达抗利尿激素受体基因) 4.×
示例6 [江苏高考,28,9分]如图表示下丘脑参与人体体温、水盐和血糖平衡的部分调节过程。请回答下列问题:
(1)受到寒冷刺激时,下丘脑可通过垂体促进腺体A的分泌活动,腺体A表示的器官是 。 (2)人体剧烈运动大量出汗后,下丘脑增加 激素的生成和分泌,并由垂体释放进入血液,促进 对水分的重吸收。
(3)当血糖浓度上升时,下丘脑中的葡萄糖感受器接受刺激产生兴奋,使胰岛B细胞分泌活动增强,血糖浓度下降,此过程属于 调节。胰岛分泌的胰岛素需要与靶细胞的受体结合才能发挥作用,胰岛素的受体分布在靶细胞的 (填“细胞膜上”或“细胞质中”或“细胞核中”)。 (4)Ⅰ型糖尿病由胰岛B细胞损伤引起,患病率具有种族差异性,患者血液中含有抗胰岛B细胞的抗体和效应T细胞。据此推测:Ⅰ型糖尿病是由 决定的、针对胰岛B细胞的一种 病;胰岛B细胞的损伤是机体通过 免疫导致的。解析▶(1)寒冷环境中,甲状腺激素(由甲状腺合成)和肾上腺素(由肾上腺合成)的分泌均增多,使代谢增强,产热增多,但下丘脑通过垂体控制的腺体是甲状腺。(2)与水盐平衡调节有关的激素是抗利尿激素,由下丘脑合成
和分泌、垂体释放,促进肾小管和集合管对水分的重吸收。(3)血糖浓度上升时,刺激下丘脑中的葡萄糖感受器,使其产生兴奋,使胰岛B细胞分泌的胰岛素增多,这属于神经调节;胰岛素通过调节作用使血糖浓度下降,这属于体液调节。胰岛素的受体位于靶细胞的细胞膜上。(4)因血液中含有抗胰岛B细胞的抗体和效应T细胞,它们能作用于胰岛B细胞使其损伤,故属于自身免疫病;患病率有种族差异性,说明是由遗传(基因)决定的。抗体参与体液免疫,效应T细胞参与细胞免疫,故胰岛B细胞的损伤是机体通过体液免疫和细胞免疫导致的。答案▶(1)甲状腺 (2)抗利尿 肾小管和集合管 (3)神经—体液 细胞膜上 (4)遗传(基因) 自身免疫 体液免疫和细胞(特异性)
核心素养解读 本题主要考查的核心素养是生命观念和科学思维,具体表现在四个角度:
避误区 · 易错易混
易错1 混淆激素、酶、抗体和神经递质示例7 [2020海南,8,2分]下列关于胰蛋白酶和胰岛素的叙述,正确的是A.都可通过体液运输到全身B.都在细胞内发挥作用C.发挥作用后都立即被灭活D.都能在常温下与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应解析▶胰腺分泌的胰液中含有胰蛋白酶,其通过导管运输至消化道内发挥作用,而胰岛素由胰岛B细胞分泌,可通过血液运输至全身,A错误;胰蛋白酶在消化道内发挥作用,而胰岛素通过与靶细胞膜上的受体结合,进而调节靶细胞的代谢活动,二者均不在细胞内发挥作用,B错误;胰蛋白酶在催化反应前后性
质不改变,胰岛素发挥作用后会被灭活,C错误;胰蛋白酶和胰岛素的化学本质都是蛋白质,都能在常温下与双缩脲试剂发生紫色反应,D正确。答案▶D错因分析▶不清楚激素、抗体、酶和神经递质的本质、作用部位及作用后的变化而无法作出正确判断,它们之间的关系如表所示:
易错2 混淆分级调节与反馈调节、拮抗作用与协同作用示例8 肾上腺糖皮质激素是一种可使血糖浓度升高的动物激素,当人体受到某一外界刺激后体内会发生如图所示的过程,下列相关叙述错误的是
A.肾上腺糖皮质激素的分泌具有反馈调节的特点,因此其含量在血液中保持相对稳定B.肾上腺糖皮质激素与胰高血糖素在调节血糖平衡方面具有协同作用C.肾上腺糖皮质激素和胰高血糖素分泌的调节机理相同D.下丘脑中既有识别神经递质的受体,也有识别肾上腺糖皮质激素的受体
解析▶从题图可以看出,下丘脑通过CRH促进垂体分泌ACTH,而ACTH又促进肾上腺糖皮质激素的分泌,故肾上腺糖皮质激素的分泌属于分级调节;而肾上腺糖皮质激素的含量变化又可以调节下丘脑和垂体的活动,这属于反馈调节。肾上腺糖皮质激素的含量变化会影响垂体和下丘脑的分泌活动,调控相关激素的分泌,维持肾上腺糖皮质激素含量的相对稳定,A项正确。肾上腺糖皮质激素与胰高血糖素都能升高血糖,故二者在调节血糖平衡方面具有协同作用,B项正确。胰高血糖素的分泌既受血糖浓度的影响,也受下丘脑的神经调节,而肾上腺糖皮质激素的分泌受下丘脑、垂体的分级调节,二者分泌的调节机理不同,C项错误。由题图可知,下丘脑神经细胞能够
识别神经递质,传递兴奋,也能够识别肾上腺糖皮质激素,故下丘脑中既有识别神经递质的受体,也有识别糖皮质激素的受体,D项正确。答案▶C错因分析▶审题不仔细,没看清图解中肾上腺糖皮质激素的分泌特点及其与胰高血糖素的关系而答错。解答此题需要弄清反馈调节与分级调节、拮抗作用与协同作用的关系。分级调节、反馈调节强调各内分泌腺及其分泌物间的“纵向”关系(“上级”→“下级”为“分级调节”,“下级”→“上级”为“反馈调节”),而拮抗或协同作用则强调不同激素对同一生理效应的作用效果——若作用效果相同,则为协同关系,若作用效果不同,则为拮抗关系。
“双一流”名校冲刺
创新应用4 利用疾病动物模型破解生物学难题 对于人类的很多疾病来说,科学家没办法对其病理进行直接研究,一些新研制的药物也没办法直接用于病人,这就需要先在一些动物身上做实验。这样,为了模拟人类疾病的特定病理表型或发病机制而培育或诱导的,用于研究疾病或药物的一类实验动物,科学家们称之为“疾病动物模型”,这对人类疾病的发病机理的研究和治疗方案的制定具有非常重要的意义,对临床医学有重要的指导意义,需要引起考生的关注。2020全国卷ⅠT31就是用药物W将大鼠的胰岛B细胞破坏掉,研究该大鼠的病理情况,并且探索治疗相关疾病的药物的疗效等,下面我们就针对此题带领考生进行深入分析,做到学以致用。
示例9 [2020全国卷Ⅰ,31,10分]某研究人员用药物W进行了如下实验:给甲组大鼠注射药物W,乙组大鼠注射等量生理盐水,饲养一段时间后,测定两组大鼠的相关生理指标。实验结果表明:乙组大鼠无显著变化;与乙组大鼠相比,甲组大鼠的血糖浓度升高,尿中葡萄糖含量增加,进食量增加,体重下降。回答下列问题:(1)由上述实验结果可推测,药物W破坏了胰腺中的 细胞,使细胞失去功能,从而导致血糖浓度升高。 (2)由上述实验结果还可推测,甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加,导致肾小管液的渗透压比正常时的 ,从而使该组大鼠的排尿量 。 (3)实验中测量到甲组大鼠体重下降,推测体重下降的原因是 。 (4)若上述推测都成立,那么该实验的研究意义是 (答出1点即可)。
解析▶(1)胰岛B细胞受损会使胰岛素分泌不足,血液中的葡萄糖进入组织细胞被利用、转化和储存的过程受阻,最终导致血糖浓度升高。(2)若肾小管液中的葡萄糖含量增加,肾小管液的渗透压比正常时的高,会使肾小管上皮细胞对水分的重吸收减少,从而导致大鼠的排尿量增加。(3)甲组大鼠胰岛素缺乏,机体不能充分利用葡萄糖,从而使脂肪和蛋白质的分解增加,会造成大鼠体重下降。(4)题中实验获得了因胰岛素缺乏而患糖尿病的动物,这种动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物。答案▶(1)胰岛B (2)高 增加 (3)甲组大鼠胰岛素缺乏,使机体不能充分利用葡萄糖来获得能量,导致机体脂肪和蛋白质的分解增加 (4)获得了因胰岛素缺乏而患糖尿病的动物,这种动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物(答案合理即可)
思维拓展 实际上,在生物学的多个领域的研究中,常用到基因突变、器官缺陷等的“疾病动物模型”,用以研究特定基因、特定器官的作用等。
另外,科学家运用“基因敲除技术”可以剪切掉某种动物的某个基因(每个动物只敲掉对应基因),构建基因缺陷动物模型,观察并分析该基因缺陷动物的病理情况,从而确定该基因的作用。
实验突破5 实验步骤的完善和实验结果的分析1.明确实验的一般步骤
2.实验设计中语言叙述应注意的问题
3.学会甄选科学的实验探究方法(1)对照实验法,如比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。(2)模拟实验法,如利用渗透作用装置模拟成熟植物细胞渗透吸水和失水的过程。(3)杂交实验法,如孟德尔利用杂交实验法,研究出遗传的两大基本规律。
(4)显微观察法,如利用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体。(5)调查法,如用标志重捕法或样方法调查种群密度。(6)染色法,如利用苏丹Ⅲ染液将脂肪染成橘黄色。(7)差速离心法,如利用不同的离心速度将各种细胞器分开。(8)引流法,如观察植物细胞质壁分离及复原实验中,使细胞处于0.3 g/mL的蔗糖溶液中。(9)同位素标记法,如利用18O和14C分别追踪光合作用中氧原子和碳原子的转移途径。
示例10 [2018全国卷Ⅱ,29,8分]为研究垂体对机体生长发育的作用,某同学用垂体切除法进行实验。在实验过程中,用幼龄大鼠为材料,以体重变化作为生长发育的检测指标。回答下列问题:(1)请完善下面的实验步骤①将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理,A组(对照组)的处理是 ;B组的处理是 。 ②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。③ 。 ④对所得数据进行统计处理与分析。(2)实验结果与分析B组大鼠生长发育的状况不如A组,出现这种差异的原因是B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的 激素和 激素。
答案▶(1)①手术但不切除垂体 切除垂体 ③每隔一定时间,测定并记录两组大鼠的体重 (2)生长 促甲状腺技巧点拨 解实验题牢记“3”“3”“1” 在解题时应明确“3”“3”“1”是什么。第一个“3”指三个变量:自变量、因变量和无关变量。第二个“3”指实验步骤“三步曲”:共性处理、变量处理和实验结果处理。“1”指实验目的只有一个。解答任何实验题,都要牢记程序,不忘“3”“3”“1”,先寻找解题思路,再思考具体问题。
实验突破6 验证性实验和探究性实验的分析1.验证性实验和探究性实验的比较
2.验证性实验和探究性实验的解题规律第一步,明确实验目的。可采用变量审题法,即从试题中找到提出的问题:验证或探究×××(自变量)对×××(因变量)的×××,找出问题即可确定自变量和因变量。
第二步,分析实验原理。可从以下方面进行分析:①自变量和因变量的关系;②因变量的观测指标;③实验具体过程描述。第三步,选择实验材料。实验材料的选取原则是符合实验要求(科学性)、取材容易(简便性)、实验现象明显(直观性)等。第四步,设计实验步骤。可套用实验突破5中的步骤,即取材、分组→材料处理→观察、记录。第五步,描述实验结果和结论。示例11 [2019河南洛阳三模,9分]恒温动物在寒冷环境中保持体温恒定的机理如下:当机体的温度感受器受到寒冷刺激时,产生的相应神经冲动经传入神经传到下丘脑,促使下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素,促甲状腺激素释放激素经体液运输,作用于垂体,促使垂体分泌促甲状腺激素,促
甲状腺激素经体液运输,作用于甲状腺,促进甲状腺激素的合成和分泌,从而促进机体产热。请根据该过程回答下列有关问题:(1)该过程的调节方式属于 (填“神经调节”“体液调节”或“神经—体液调节”)。 (2)促甲状腺激素只作用于甲状腺细胞,是因为甲状腺细胞具有 ,而其他细胞没有该物质。 (3)为验证小白鼠的体温调节中枢是下丘脑而不是脊髓,请完成以下实验。实验步骤:①取生理状况相同且良好的小白鼠若干,均分为甲、乙、丙、丁四组,并测量四组小白鼠的体温;②甲组不进行任何处理,乙组破坏 ,丙组破坏 ,丁组破坏下丘脑和脊髓;
③将四组小白鼠放在相同的寒冷环境中,一段时间后, 。
将预测的实验结果在表中补充完整。解析▶(1)当机体的温度感受器受到寒冷刺激时,产生的相应神经冲动经传入神经传到下丘脑,促使下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素,这部分属于神经调节的过程,促甲状腺激素释放激素作用于垂体,促使垂体分泌促甲状腺激素,促甲状腺激素经体液运输到甲状腺,促进甲状腺激素的合成和分泌,这部分是体液调节的过程,因此题述过程的调节方式属于神经—体液调节。(2)促甲状腺激素具有特异性,只能作用于甲状腺细胞,是因为只有甲状腺细胞具有与之结合的促甲状腺激素受体。(3)②根据实验的目的“验证小白鼠的体温调节中枢是下丘脑而不是脊髓”可推断本实验
考点1 脊椎动物激素的调节 必备知识通关 解题能力提升 考法1 动物激素及其功能分析考点2 激素分泌的调节及神经调节与体液调节的关系 必备知识通关 解题能力提升 考法2 激素分泌的调节 考法3 生命活动调节方式分析
考法4 下丘脑的功能分析 易错1 混淆激素、酶、抗体和神经递质 易错2 混淆分级调节与反馈调节、拮抗作用与协同作用 “双一流”名校冲刺 创新应用4 利用疾病动物模型破解生物学难题 实验突破5 实验步骤的完善和实验结果的分析 实验突破6 验证性实验和探究性实验的分析
课标要求说出人体内分泌系统主要由内分泌腺组成,包括垂体、甲状腺、胸腺、肾上腺、胰岛和性腺等多种腺体,它们分泌的各类激素参与生命活动的调节;举例说明激素通过分级调节、反馈调节等机制维持机体的稳态,如甲状腺激素分泌的调节和血糖平衡的调节等;举例说明其他体液成分参与稳态的调节,如二氧化碳对呼吸运动的调节等；举例说出神经调节与体液调节相互协调共同维持机体的稳态,如体温调节和水盐平衡的调节等。
高考怎么考本专题是人体生命活动调节的核心,属于高考命题的必考点之一。本专题重视基础知识和基础生理过程的考查,主要考查点有激素的种类、作用和激素调节的特点,与激素有关的实验设计和分析,以及神经调节与体液调节的关系等,命题形式比较灵活,既有选择题,也有非选择题。预计2022年高考可能仍会重点考查相关腺体和激素的生理功能、激素调节的特点和原理、激素调节与神经调节的关系等核心知识,突显生命观念这一生物学科核心素养;结合实例分析、实验探究等进行多角度考查,由“是什么”深入到“为什么”,突显科学思维和科学探究等生物学科核心素养。
考点1 脊椎动物激素的调节
一、促胰液素的发现历程1.沃泰默观点:胰腺分泌胰液只受神经调节。2.斯他林和贝利斯
3.结论:胰液的分泌是促胰液素调节的结果。
二、人体内激素的种类和生理作用1.激素的分泌、功能及相互关系
名师提醒 激素只是一种信号分子,既不组成细胞结构,又不提供能量,也不起催化作用,只是起调节作用,使靶细胞原有的生理活动发生变化。2.几种常见激素的化学本质(1)固醇类激素:性激素。(2)氨基酸衍生物类激素:甲状腺激素、肾上腺素。
3.激素之间的相互作用——协同作用和拮抗作用
4.人体激素分泌异常引起的疾病
三、激素调节的概念和特点1.概念:由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质对生命活动进行的调节。2.特点:(1)微量和高效。(2)通过体液运输。(3)作用于靶器官、靶细胞。不同激素的靶器官(靶细胞)不同。
名师提醒思考:甲状腺激素的靶细胞几乎是全身各种细胞,这与激素作用具有特异性矛盾吗?为什么?提示:不矛盾,只有具有甲状腺激素特异性受体的细胞才能作为其靶细胞,几乎全身各种细胞都具有甲状腺激素的特异性受体。拓展延伸 激素只作用于靶细胞≠只运输给靶细胞:激素只作用于靶细胞(因只有靶细胞的细胞膜上或细胞内才有其受体),但激素分泌后会广泛运输或弥散于体液中,并非只运输给靶细胞。
考法1 动物激素及其功能分析1.不同类型激素受体的位置(1)蛋白质类激素,不易穿过细胞膜,其受体一般分布在细胞膜上。(2)固醇类激素,易通过磷脂双分子层,其受体一般分布在细胞内。2.分析激素生理作用的研究思路
3.探究激素生理作用的常用实验方法
注意1.实验中必须要遵循对照原则和单一变量原则。2.一次实验一般只能说明某种激素的某项生理作用,而不能验证该激素的全部生理作用。3.多肽类、蛋白质类激素在使用过程中只能注射不能口服。4.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应该采用饲喂法。
命题角度1 动物激素的种类、化学本质和生理功能考情回顾▶判断正误:1.[2020全国卷Ⅰ,T3A、C]切除小鼠垂体,会导致甲状腺激素分泌不足,机体产热减少;( )给成年小鼠注射甲状腺激素后,其神经系统兴奋性会增强。( )2.[2019海南,T13D]幼年时缺乏甲状腺激素不会影响神经系统的发育。( )3.[2018全国卷Ⅱ,T2B]固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输。( )4.[2018江苏,T20A、B]成年后生长激素不再分泌,身高不再增加;( )体内多种激素具有直接降低血糖的作用。( )
答案▶1.√ √ 2.×(提示:甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性和促进神经系统的发育,幼年缺乏甲状腺激素会影响神经系统的发育) 3.×(提示:固醇类激素属于脂质,以自由扩散的方式进入靶细胞) 4.× ×(提示:胰岛素是目前所知人体内唯一能直接降低血糖的激素)示例1 [2018全国卷Ⅱ,3,6分]下列有关人体内激素的叙述,正确的是A.运动时,肾上腺素水平升高,可使心率加快,说明激素是高能化合物B.饥饿时,胰高血糖素水平升高,促进糖原分解,说明激素具有酶的催化活性C.进食后,胰岛素水平升高,其既可加速糖原合成,也可作为细胞的结构组分D.青春期,性激素水平升高,随体液到达靶细胞,与受体结合可促进机体发育
命题角度2 结合图示信息考查激素的调节机理示例2 [2017天津理综,8,12分]胰岛素可以改善脑神经元的生理功能,其调节机理如图所示。据图回答:
(1)胰岛素受体(InR)的激活,可以促进神经元轴突末梢释放 ,作用于突触后膜上的受体,改善突触后神经元的形态与功能。该过程体现了细胞膜的 功能。
(2)胰岛素可以抑制神经元死亡,其原因是胰岛素激活InR后,可以 。 (3)某些糖尿病病人胰岛功能正常,但体内胰岛素对InR的激活能力下降,导致InR对GLUT转运葡萄糖的直接促进作用减弱,同时对炎症因子的抑制作用降低,从而 了炎症因子对GLUT的抑制能力。最终,神经元摄取葡萄糖的速率 。与正常人相比,此类病人体内胰岛素含量 。解析▶(1)由图示可知,胰岛素受体(InR)被激活后引起了多方面的变化,例如促进神经元轴突末梢释放神经递质。神经递质作为信息分子,会引起突触后神经元的变化,该过程体现了细胞膜具有信息交流的功能。(2)胰岛素受体被激活后,可以抑制神经元凋亡,同时还抑制了炎症因子的释放,而炎症因子可以促进神经细胞变性、坏死。(3)胰岛素受体被激活后可
以促进GLUT的功能,同时抑制了炎症因子的释放,而炎症因子能抑制GLUT的功能,所以当胰岛素对胰岛素受体的激活能力下降后,不仅会导致InR对GLUT转运葡萄糖的促进作用减弱,同时对炎症因子的抑制作用也减弱,即炎症因子对GLUT的抑制作用加强。GLUT被抑制后,神经元摄取葡萄糖的速率也下降。该类病人胰岛功能正常但体内胰岛素对InR的激活能力下降,导致机体对葡萄糖的摄取减弱,血糖浓度高于正常人,故体内胰岛素的含量会增加。答案▶(1)神经递质 信息交流 (2)抑制神经元凋亡,并抑制炎症因子释放导致的神经细胞变性、坏死 (3)加强 下降 偏高
命题角度3 设计实验探究或验证动物激素的生理作用示例3 [2016浙江理综,31,12分]欲研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用,对成年小鼠的分组及处理见表。在适宜的实验条件下,正常饲养,每隔一定时间测定耗氧量(单位时间内单位体重的氧消耗量),记录数据并统计分析。
注:本实验中灌胃是指将液体由动物口直接注入到胃中。请回答:(1)表中W是对丁组小鼠的处理,该处理是 。 (2)预测实验结果(设计一个坐标系,将预测的实验结果用示意曲线表示)。(3)分析与讨论
①合成与分泌促甲状腺激素释放激素的细胞位于 ,该激素经 的血液运至腺垂体发挥作用。 ②通过服用放射性131I来检测甲状腺功能的依据是 , 。思路分析▶
解析▶(1)本实验的自变量是有无甲状腺和有无甲状腺激素灌胃,表格中甲、乙两组涉及的自变量是有无甲状腺,丙、丁两组涉及的自变量是有无甲状腺激素灌胃,所以对丁组小鼠的处理是用生理盐水灌胃。(2)本实验的因变量是耗氧量,甲状腺激素有促进新陈代谢的作用,缺乏甲状腺会使体内甲状腺激素水平降低,从而导致耗氧量减少,相反,甲状腺激素含量升高会导致耗氧量上升,所以绘制甲组曲线时应注意随时间延长曲线趋势是下降的,绘制丙组曲线时应注意随时间延长曲线趋势是上升的,而乙组和丁组属于对照组,绘制曲线时应注意随时间延长曲线趋势是基本不变的。(3)①促甲状腺激素释放激素由位于下丘脑的神经分泌细胞合成
与分泌,该激素可经垂体门脉运至腺垂体发挥作用。②I是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一 ,131I的放射性强度可被仪器测定,故可通过服用放射性131I来检测甲状腺的功能。答案▶(1)生理盐水灌胃 (2)如图所示
(3)①下丘脑 垂体门脉 ②I是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一 131I的放射性强度可被仪器测定
考点2 激素分泌的调节及神经调节与体液调节的关系
一、激素的分级调节和反馈调节1.模型
3.实例:甲状腺激素、性激素和肾上腺皮质激素分泌的调节。
二、神经调节与体液调节的关系
误区警示 体液调节≠激素调节 激素调节是体液调节的主要形式,但不是唯一的,如CO2、H+等对生命活动的调节也属于体液调节。
考法2 激素分泌的调节1.巧借“箭头指向”快速判断下丘脑、垂体与甲状腺
2.界定两类反馈调节——正反馈调节与负反馈调节(1)负反馈调节的实例:甲状腺激素的调节、体温调节、血糖调节等。
(2)正反馈调节的实例:排尿反射、血液凝固、分娩过程等。
3.模型法分析激素分泌调节的常见类型
(1)甲类型——分级调节和反馈调节:甲状腺激素、性激素等分泌的调节。(2)乙类型——下丘脑合成,垂体释放:抗利尿激素的分泌调节。(3)丙类型——神经调节
说明 某些细胞还可以直接感受内环境中某种理化因子的变化,如胰岛细胞能直接感受血糖含量的变化,当血糖含量降低时,胰岛A细胞会加速分泌胰高血糖素。
命题角度4 激素分泌的分级调节和反馈调节考情回顾▶[2015新课标全国卷Ⅱ,T30(1)]通常,新生儿出生后,由于所处环境温度比母体内低,甲状腺激素水平会升高。在这个过程中,甲状腺激素分泌的调节是分级的,其中由 分泌促甲状腺激素释放激素,由 分泌促甲状腺激素。答案▶下丘脑 垂体示例4 [2020江苏,26,8分]如图是人体稳态调节机制的示意图,①~④表示相关的激素。请据图回答下列问题:
(1)某同学长跑时心跳加速,血压升高,压力感受器激活心血管中枢,传出神经释放神经递质,递质作用于心脏及血管细胞膜上的 ,从而降低血压,该调节方式属于 调节。 (2)该同学因运动大量出汗,血浆渗透压升高,激活位于 的神经元A,促使其合成和分泌 (填①的名称),进而促进肾脏对水的重吸收,该调节方式属于 调节。 (3)该同学因运动体温升高,体温调节中枢通过调节皮肤血管和汗腺,增加散热;运动后,神经元B合成和分泌②减少,导致③、④合成和分泌 ,减少产热,维持体温相对稳定。激素②的名称是 ,其生理作用是 。
解析▶(1)神经递质在兴奋传递中是担当“信使”的特定化学物质,神经递质只有和相应的受体结合后才能发挥作用。结合题图分析,长跑时心跳加速,血压升高,压力感受器激活心血管中枢,传出神经释放神经递质,作用于心脏及血管细胞膜上的特异性受体,从而使血压下降,该过程是神经调节。反馈调节是指在一个系统中,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。长跑时,心跳加快、血压升高,机体通过神经调节作用于血管和心脏,使血压下降,该调节方式为负反馈调节。(2)抗利尿激素是由下丘脑合成、垂体释放的,作用于肾小管和集合管。抗利尿激素的主要作用是提高肾小管和集合管对水的通透性,促进水的重吸收。运动时大量出汗,血
浆渗透压升高,激活位于下丘脑的神经元A,促使其合成和分泌抗利尿激素,进而促进肾脏对水的重吸收,该调节过程既有神经系统的参与,又有激素的参与,称为神经—体液调节,该调节也属于负反馈调节。(3)促甲状腺激素释放激素的生理作用是促进垂体合成和分泌促甲状腺激素。运动后,下丘脑中的神经元B合成和分泌②(促甲状腺激素释放激素)减少,导致③(促甲状腺激素)和④(甲状腺激素)合成和分泌减少,减少产热。答案▶(1)(特异性)受体 神经(或负反馈) (2)下丘脑 抗利尿激素 神经—体液(或负反馈) (3)下降 促甲状腺激素释放激素 促进(腺)垂体合成与分泌促甲状腺激素
考法3 生命活动的调节方式分析1.神经调节——仅涉及神经递质这种信号分子(1)途径:完全依赖反射弧(2)模型:(3)实例:膝跳反射、缩手反射等。2.体液调节——仅涉及激素或其他化学物质(1)途径:化学物质通过体液传送,调节靶细胞的活动。(2)模型:(3)实例:人进食后血糖浓度升高,直接引起胰岛B细胞分泌胰岛素,使血糖浓度降低。
3.神经—体液调节——涉及神经递质与激素(主要是激素)两类信号分子(1)模型Ⅰ:①途径:下丘脑→有关神经→内分泌腺(作为效应器)→分泌激素→靶细胞。②实例:血糖浓度降低,下丘脑通过有关神经使胰岛A细胞分泌胰高血糖素,使血糖浓度升高。(2)模型Ⅱ:①途径:分级调节,下丘脑→垂体→内分泌腺→体液传送→靶细胞。②实例:日照长短变化刺激鸟类的神经系统,下丘脑分泌促性腺激素释放激素作用于垂体,垂体分泌促性腺激素作用于性腺,性激素分泌增加,促使鸟类产卵。
命题角度5 体液调节和神经调节的综合分析示例5 [2016天津理综,8,10分]哺乳动物的生殖活动与光照周期有着密切联系。如图表示了光暗信号通过视网膜—松果体途径对雄性动物生殖的调控。
据图回答:(1)光暗信号调节的反射弧中,效应器是 ,图中去甲肾上腺素释放的过程中伴随着 信号到 信号的转变。 (2)褪黑素通过影响HPG轴发挥调节作用,该过程属于 调节。在HPG轴中,促性腺激素释放激素(GnRH)运输到 ,促使其分泌黄体生成素(LH,一种促激素);LH随血液运输到睾丸,促使其增加雄激素的合成和分泌。 (3)若给正常雄性哺乳动物个体静脉注射一定剂量的LH,随后其血液中GnRH水平会 ,原因是 。解析▶(1)光暗信号调节的反射弧中,视网膜为感受器,传出神经末梢及松果体为效应器;图中去甲肾上腺素是由传出神经末梢释放的神经递质,当
兴奋传到传出神经末梢时,释放去甲肾上腺素,该过程伴随着电信号到化学信号的转变。(2)褪黑素通过影响HPG轴发挥调节作用,该过程属于激素调节(体液调节)。促性腺激素释放激素可运输到垂体,促使其分泌黄体生成素。(3)LH为促激素,可促进睾丸分泌雄激素,当雄激素含量较高时,会反馈抑制下丘脑分泌GnRH,所以给正常雄性哺乳动物个体静脉注射一定剂量的LH后,血液中的GnRH水平会降低。答案▶(1)传出神经末梢及松果体 电 化学 (2)体液(或激素) 垂体 (3)降低 LH促进雄激素的分泌,雄激素抑制下丘脑分泌GnRH
核心素养解读 本题主要考查的核心素养是生命观念和科学思维,具体表现在四个角度:
考法4 下丘脑的功能分析
从图中可以看出,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兴奋,又有分泌激素的功能。下丘脑在机体稳态中的作用主要包括以下4个方面:1.作为感受器:如下丘脑的渗透压感受器可以感受机体渗透压的升降,维持水盐平衡。2.传导:如下丘脑可将渗透压感受器产生的兴奋传至大脑皮层,使人产生渴感。3.分泌:如分泌抗利尿激素,促激素释放激素。4.作为神经中枢:下丘脑中有体温调节中枢、渗透压调节中枢和血糖调节中枢等。
命题角度6 以下丘脑为核心综合考查内环境的稳态 考情回顾▶判断正误:1.[2020浙江1月选考,T13A]下丘脑的有些神经细胞能分泌激素。( )2.[2019浙江4月选考,T21C]甲状腺激素能作用于下丘脑但不能作用于垂体。( )3.[2017江苏,T15D]肾小管细胞和下丘脑神经分泌细胞能够选择性表达抗利尿激素受体基因。( )4.[2017海南,T15D]下丘脑参与神经调节而不参与体液调节。( )答案▶1.√ 2.×(提示:甲状腺激素既能作用于下丘脑,也能作用于垂体) 3.×(提示:下丘脑神经分泌细胞不是抗利尿激素的靶细胞,不表达抗利尿激素受体基因) 4.×
示例6 [江苏高考,28,9分]如图表示下丘脑参与人体体温、水盐和血糖平衡的部分调节过程。请回答下列问题:
(1)受到寒冷刺激时,下丘脑可通过垂体促进腺体A的分泌活动,腺体A表示的器官是 。 (2)人体剧烈运动大量出汗后,下丘脑增加 激素的生成和分泌,并由垂体释放进入血液,促进 对水分的重吸收。
(3)当血糖浓度上升时,下丘脑中的葡萄糖感受器接受刺激产生兴奋,使胰岛B细胞分泌活动增强,血糖浓度下降,此过程属于 调节。胰岛分泌的胰岛素需要与靶细胞的受体结合才能发挥作用,胰岛素的受体分布在靶细胞的 (填“细胞膜上”或“细胞质中”或“细胞核中”)。 (4)Ⅰ型糖尿病由胰岛B细胞损伤引起,患病率具有种族差异性,患者血液中含有抗胰岛B细胞的抗体和效应T细胞。据此推测:Ⅰ型糖尿病是由 决定的、针对胰岛B细胞的一种 病;胰岛B细胞的损伤是机体通过 免疫导致的。解析▶(1)寒冷环境中,甲状腺激素(由甲状腺合成)和肾上腺素(由肾上腺合成)的分泌均增多,使代谢增强,产热增多,但下丘脑通过垂体控制的腺体是甲状腺。(2)与水盐平衡调节有关的激素是抗利尿激素,由下丘脑合成
和分泌、垂体释放,促进肾小管和集合管对水分的重吸收。(3)血糖浓度上升时,刺激下丘脑中的葡萄糖感受器,使其产生兴奋,使胰岛B细胞分泌的胰岛素增多,这属于神经调节;胰岛素通过调节作用使血糖浓度下降,这属于体液调节。胰岛素的受体位于靶细胞的细胞膜上。(4)因血液中含有抗胰岛B细胞的抗体和效应T细胞,它们能作用于胰岛B细胞使其损伤,故属于自身免疫病;患病率有种族差异性,说明是由遗传(基因)决定的。抗体参与体液免疫,效应T细胞参与细胞免疫,故胰岛B细胞的损伤是机体通过体液免疫和细胞免疫导致的。答案▶(1)甲状腺 (2)抗利尿 肾小管和集合管 (3)神经—体液 细胞膜上 (4)遗传(基因) 自身免疫 体液免疫和细胞(特异性)
核心素养解读 本题主要考查的核心素养是生命观念和科学思维,具体表现在四个角度:
避误区 · 易错易混
易错1 混淆激素、酶、抗体和神经递质示例7 [2020海南,8,2分]下列关于胰蛋白酶和胰岛素的叙述,正确的是A.都可通过体液运输到全身B.都在细胞内发挥作用C.发挥作用后都立即被灭活D.都能在常温下与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应解析▶胰腺分泌的胰液中含有胰蛋白酶,其通过导管运输至消化道内发挥作用,而胰岛素由胰岛B细胞分泌,可通过血液运输至全身,A错误;胰蛋白酶在消化道内发挥作用,而胰岛素通过与靶细胞膜上的受体结合,进而调节靶细胞的代谢活动,二者均不在细胞内发挥作用,B错误;胰蛋白酶在催化反应前后性
质不改变,胰岛素发挥作用后会被灭活,C错误;胰蛋白酶和胰岛素的化学本质都是蛋白质,都能在常温下与双缩脲试剂发生紫色反应,D正确。答案▶D错因分析▶不清楚激素、抗体、酶和神经递质的本质、作用部位及作用后的变化而无法作出正确判断,它们之间的关系如表所示:
易错2 混淆分级调节与反馈调节、拮抗作用与协同作用示例8 肾上腺糖皮质激素是一种可使血糖浓度升高的动物激素,当人体受到某一外界刺激后体内会发生如图所示的过程,下列相关叙述错误的是
A.肾上腺糖皮质激素的分泌具有反馈调节的特点,因此其含量在血液中保持相对稳定B.肾上腺糖皮质激素与胰高血糖素在调节血糖平衡方面具有协同作用C.肾上腺糖皮质激素和胰高血糖素分泌的调节机理相同D.下丘脑中既有识别神经递质的受体,也有识别肾上腺糖皮质激素的受体
解析▶从题图可以看出,下丘脑通过CRH促进垂体分泌ACTH,而ACTH又促进肾上腺糖皮质激素的分泌,故肾上腺糖皮质激素的分泌属于分级调节;而肾上腺糖皮质激素的含量变化又可以调节下丘脑和垂体的活动,这属于反馈调节。肾上腺糖皮质激素的含量变化会影响垂体和下丘脑的分泌活动,调控相关激素的分泌,维持肾上腺糖皮质激素含量的相对稳定,A项正确。肾上腺糖皮质激素与胰高血糖素都能升高血糖,故二者在调节血糖平衡方面具有协同作用,B项正确。胰高血糖素的分泌既受血糖浓度的影响,也受下丘脑的神经调节,而肾上腺糖皮质激素的分泌受下丘脑、垂体的分级调节,二者分泌的调节机理不同,C项错误。由题图可知,下丘脑神经细胞能够
识别神经递质,传递兴奋,也能够识别肾上腺糖皮质激素,故下丘脑中既有识别神经递质的受体,也有识别糖皮质激素的受体,D项正确。答案▶C错因分析▶审题不仔细,没看清图解中肾上腺糖皮质激素的分泌特点及其与胰高血糖素的关系而答错。解答此题需要弄清反馈调节与分级调节、拮抗作用与协同作用的关系。分级调节、反馈调节强调各内分泌腺及其分泌物间的“纵向”关系(“上级”→“下级”为“分级调节”,“下级”→“上级”为“反馈调节”),而拮抗或协同作用则强调不同激素对同一生理效应的作用效果——若作用效果相同,则为协同关系,若作用效果不同,则为拮抗关系。
“双一流”名校冲刺
创新应用4 利用疾病动物模型破解生物学难题 对于人类的很多疾病来说,科学家没办法对其病理进行直接研究,一些新研制的药物也没办法直接用于病人,这就需要先在一些动物身上做实验。这样,为了模拟人类疾病的特定病理表型或发病机制而培育或诱导的,用于研究疾病或药物的一类实验动物,科学家们称之为“疾病动物模型”,这对人类疾病的发病机理的研究和治疗方案的制定具有非常重要的意义,对临床医学有重要的指导意义,需要引起考生的关注。2020全国卷ⅠT31就是用药物W将大鼠的胰岛B细胞破坏掉,研究该大鼠的病理情况,并且探索治疗相关疾病的药物的疗效等,下面我们就针对此题带领考生进行深入分析,做到学以致用。
示例9 [2020全国卷Ⅰ,31,10分]某研究人员用药物W进行了如下实验:给甲组大鼠注射药物W,乙组大鼠注射等量生理盐水,饲养一段时间后,测定两组大鼠的相关生理指标。实验结果表明:乙组大鼠无显著变化;与乙组大鼠相比,甲组大鼠的血糖浓度升高,尿中葡萄糖含量增加,进食量增加,体重下降。回答下列问题:(1)由上述实验结果可推测,药物W破坏了胰腺中的 细胞,使细胞失去功能,从而导致血糖浓度升高。 (2)由上述实验结果还可推测,甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加,导致肾小管液的渗透压比正常时的 ,从而使该组大鼠的排尿量 。 (3)实验中测量到甲组大鼠体重下降,推测体重下降的原因是 。 (4)若上述推测都成立,那么该实验的研究意义是 (答出1点即可)。
解析▶(1)胰岛B细胞受损会使胰岛素分泌不足,血液中的葡萄糖进入组织细胞被利用、转化和储存的过程受阻,最终导致血糖浓度升高。(2)若肾小管液中的葡萄糖含量增加,肾小管液的渗透压比正常时的高,会使肾小管上皮细胞对水分的重吸收减少,从而导致大鼠的排尿量增加。(3)甲组大鼠胰岛素缺乏,机体不能充分利用葡萄糖,从而使脂肪和蛋白质的分解增加,会造成大鼠体重下降。(4)题中实验获得了因胰岛素缺乏而患糖尿病的动物,这种动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物。答案▶(1)胰岛B (2)高 增加 (3)甲组大鼠胰岛素缺乏,使机体不能充分利用葡萄糖来获得能量,导致机体脂肪和蛋白质的分解增加 (4)获得了因胰岛素缺乏而患糖尿病的动物,这种动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物(答案合理即可)
思维拓展 实际上,在生物学的多个领域的研究中,常用到基因突变、器官缺陷等的“疾病动物模型”,用以研究特定基因、特定器官的作用等。
另外,科学家运用“基因敲除技术”可以剪切掉某种动物的某个基因(每个动物只敲掉对应基因),构建基因缺陷动物模型,观察并分析该基因缺陷动物的病理情况,从而确定该基因的作用。
实验突破5 实验步骤的完善和实验结果的分析1.明确实验的一般步骤
2.实验设计中语言叙述应注意的问题
3.学会甄选科学的实验探究方法(1)对照实验法,如比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。(2)模拟实验法,如利用渗透作用装置模拟成熟植物细胞渗透吸水和失水的过程。(3)杂交实验法,如孟德尔利用杂交实验法,研究出遗传的两大基本规律。
(4)显微观察法,如利用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体。(5)调查法,如用标志重捕法或样方法调查种群密度。(6)染色法,如利用苏丹Ⅲ染液将脂肪染成橘黄色。(7)差速离心法,如利用不同的离心速度将各种细胞器分开。(8)引流法,如观察植物细胞质壁分离及复原实验中,使细胞处于0.3 g/mL的蔗糖溶液中。(9)同位素标记法,如利用18O和14C分别追踪光合作用中氧原子和碳原子的转移途径。
示例10 [2018全国卷Ⅱ,29,8分]为研究垂体对机体生长发育的作用,某同学用垂体切除法进行实验。在实验过程中,用幼龄大鼠为材料,以体重变化作为生长发育的检测指标。回答下列问题:(1)请完善下面的实验步骤①将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理,A组(对照组)的处理是 ;B组的处理是 。 ②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。③ 。 ④对所得数据进行统计处理与分析。(2)实验结果与分析B组大鼠生长发育的状况不如A组,出现这种差异的原因是B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的 激素和 激素。
答案▶(1)①手术但不切除垂体 切除垂体 ③每隔一定时间,测定并记录两组大鼠的体重 (2)生长 促甲状腺技巧点拨 解实验题牢记“3”“3”“1” 在解题时应明确“3”“3”“1”是什么。第一个“3”指三个变量:自变量、因变量和无关变量。第二个“3”指实验步骤“三步曲”:共性处理、变量处理和实验结果处理。“1”指实验目的只有一个。解答任何实验题,都要牢记程序,不忘“3”“3”“1”,先寻找解题思路,再思考具体问题。
实验突破6 验证性实验和探究性实验的分析1.验证性实验和探究性实验的比较
2.验证性实验和探究性实验的解题规律第一步,明确实验目的。可采用变量审题法,即从试题中找到提出的问题:验证或探究×××(自变量)对×××(因变量)的×××,找出问题即可确定自变量和因变量。
第二步,分析实验原理。可从以下方面进行分析:①自变量和因变量的关系;②因变量的观测指标;③实验具体过程描述。第三步,选择实验材料。实验材料的选取原则是符合实验要求(科学性)、取材容易(简便性)、实验现象明显(直观性)等。第四步,设计实验步骤。可套用实验突破5中的步骤,即取材、分组→材料处理→观察、记录。第五步,描述实验结果和结论。示例11 [2019河南洛阳三模,9分]恒温动物在寒冷环境中保持体温恒定的机理如下:当机体的温度感受器受到寒冷刺激时,产生的相应神经冲动经传入神经传到下丘脑,促使下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素,促甲状腺激素释放激素经体液运输,作用于垂体,促使垂体分泌促甲状腺激素,促
甲状腺激素经体液运输,作用于甲状腺,促进甲状腺激素的合成和分泌,从而促进机体产热。请根据该过程回答下列有关问题:(1)该过程的调节方式属于 (填“神经调节”“体液调节”或“神经—体液调节”)。 (2)促甲状腺激素只作用于甲状腺细胞,是因为甲状腺细胞具有 ,而其他细胞没有该物质。 (3)为验证小白鼠的体温调节中枢是下丘脑而不是脊髓,请完成以下实验。实验步骤:①取生理状况相同且良好的小白鼠若干,均分为甲、乙、丙、丁四组,并测量四组小白鼠的体温;②甲组不进行任何处理,乙组破坏 ,丙组破坏 ,丁组破坏下丘脑和脊髓;
③将四组小白鼠放在相同的寒冷环境中,一段时间后, 。
将预测的实验结果在表中补充完整。解析▶(1)当机体的温度感受器受到寒冷刺激时,产生的相应神经冲动经传入神经传到下丘脑,促使下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素,这部分属于神经调节的过程,促甲状腺激素释放激素作用于垂体,促使垂体分泌促甲状腺激素,促甲状腺激素经体液运输到甲状腺,促进甲状腺激素的合成和分泌,这部分是体液调节的过程,因此题述过程的调节方式属于神经—体液调节。(2)促甲状腺激素具有特异性,只能作用于甲状腺细胞,是因为只有甲状腺细胞具有与之结合的促甲状腺激素受体。(3)②根据实验的目的“验证小白鼠的体温调节中枢是下丘脑而不是脊髓”可推断本实验
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