【精品】2019版高中生物第2章生物个体的内环境与稳态第4节动物生命活动的化学调节第2课时学案北师大版必修3.pdf

1第 2 课时激素的生理作用及作用特征激素调节信号转导的分子机制 目标导读 1.结合教材P48甲状腺激素对蝌蚪变态和发育的影响实验，阐明激素的基本生理作用、作用特征和激素调节的特点。2.在阐明激素化学本质的基础上，结合教材P51图 237、238，掌握含氮类、类固醇激素在靶细胞内信号转导的分子机制。重难点击 1.激素的作用特征和激素调节的特点。2.激素在靶细胞内信号转导的分子机制。一激素的基本生理作用各种激素都有着各自独特的功能，概括起来主要集中于几个基本的生理作用，请通过下面实验进行归纳。1实验：甲状腺激素对蝌蚪变态和发育的影响(1)方法步骤将饲养蝌蚪的3 个容器分别编号为1 号、2 号和 3 号。每个容器内加自来水约2 000 mL，内放 5 只小蝌蚪和等量的新鲜水草。1 号容器作为对照，不添加任何药物，2 号容器内加入甲状腺激素5 mg,3 号容器内加入甲硫咪唑 5 mg。每个容器内都加入等量的少许饭粒作为蝌蚪的食物。每天换水1 次，每次换水量为3/4,2号和 3 号容器都要分别再加入甲状腺激素和甲硫咪唑5 mg。每天饲喂等量的食物。每天观察测量1 次并填表，连续2 周(2)现象不同的饲养条件下，蝌蚪的生长发育状况是不同的。2 号容器中蝌蚪的变态过程最快，3 号容器中蝌蚪的变态过程延缓。(3)实验结论2甲状腺激素具有促进生长发育的作用。把蝌蚪放在含有甲状腺激素的水中，能促进蝌蚪变态的过程。2结合上述实验和教材P49内容，归纳激素的基本生理作用激素的作用具体作用内容参与的激素调节新陈代谢调节蛋白质、脂肪和糖的代谢，为生理活动供能生长激素、甲状腺激素、胰岛素、糖皮质激素、肾上腺素维持内环境的稳态调节体内水、无机盐、血糖等的平衡，维持内环境稳态抗利尿激素、盐皮质激素、胰岛素、胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素调节生殖、生长和发育促进生殖器官的发育和成熟，调节生殖活动，促进细胞的分裂与分化，调节机体的生长发育过程雄激素、雌激素和孕激素、催产素增强机体对有害刺激的抵抗能力影响中枢神经系统的兴奋性，调节机体的行为，与神经系统配合提高机体的抵抗力，使机体更好地适应环境变化甲状腺激素、胸腺激素、肾上腺素活学活用1成年大鼠血液中甲状腺激素浓度升高时，可能出现()A体温升高、耗氧量减少B体温下降、耗氧量增加C神经系统兴奋性提高、耗氧量增加D神经系统兴奋性提高、体温下降答案C 解析甲状腺激素可促进小动物的生长发育(特别是中枢神经系统)和促进能量代谢，增加基础代谢的耗氧量。因此，血液中甲状腺激素浓度升高，动物神经系统兴奋性提高，耗氧量增加。二激素作用的特征和激素调节的特点激素和神经系统都能调节内环境的稳态，激素调节具有独特的特征。1激素作用的特征(1)观察激素的作用示意图3激素由内分泌细胞分泌出来释放到血液中，通过血液的运输分布到全身各处，并与组织细胞有着广泛的接触。任何一种激素都只对它所“认识”的特定细胞产生作用，这种细胞称为该激素的靶细胞，如图中 A、B两种细胞中B是该激素的靶细胞，因为该细胞上有与这种激素结合的受体。这说明激素的作用具有特异性。(2)资料美国学者肯德尔从3 t新鲜的动物甲状腺中才提取出0.23 g的甲状腺激素。在人体血液中甲状腺激素的含量只有31051.4 10 4mg/mL，而 1 mg甲状腺激素可使人体产热增加 4 200 kJ。激素在动物体内的含量极微，但生理作用非常明显，这说明激素的作用具有高效性。假如某种激素的分泌量稍有不足或者过多，就会引起机体代谢异常或功能异常，分别称为内分泌腺功能减退或功能亢进。(3)激素的生理作用虽然各不相同，但可以互相影响：如雌激素和孕激素都有刺激子宫黏膜增生的作用，它们之间表现为相互协同关系。而在调节血糖水平方面，胰岛素与胰高血糖素表现为相互拮抗关系，机体的某项代谢活动常受几种激素的共同调节，这说明激素的作用具有复杂性。2激素调节的特点(1)激素发挥作用后也会被相应的酶逐渐分解，大部分的分解产物由尿液排出体外。(2)激素调节具有不同于神经调节的特点，请完成下表：项目神经调节激素调节作用途径反射弧体液运输反应速度迅速比较缓慢作用时间短暂比较持久作用范围比较局限比较广泛活学活用2判断下列关于人体激素叙述的正误。(1)激素在人体内作为信息物质而发挥作用()(2)激素在人体内含量较低，但有高效的生物催化作用()(3)甲状腺激素除了促进人体产热，还有其他生理效应()4(4)在正常人体内，激素的分泌受反馈调节()(5)激素是一种重要的结构物质()(6)神经系统的某些结构也能分泌激素()(7)甲状腺激素的靶器官可以是垂体()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)解析激素在人体内含量较低，作为信息物质，具有高效的生物调节作用；甲状腺激素具有促进新陈代谢、提高神经系统的兴奋性、促进生物的生长和发育等作用；人体内，激素的分泌受反馈调节，从而保证生命活动的正常进行；下丘脑也能分泌激素；甲状腺激素浓度过高会反馈给下丘脑和垂体，抑制其分泌活动。三激素调节信号转导的分子机制激素将信息传递到靶细胞内部的过程就是激素调节信号的转导过程，阅读教材P5051，分析相关材料，探究下列问题。1激素的化学本质人们按照激素的化学性质将激素分类，请阅读教材，完成下表：激素类型举例相对分子质量溶性能否穿过细胞膜补充途径种类数含氮类激素蛋白质类和肽类促激素、生长激素、胰岛素、胰高血糖素、抗利尿激素等大水溶性不能直接穿过细胞膜注射多胺类肾上腺素、甲状腺激素等类固醇激素肾上腺皮质激素、性激素等小脂溶性可直接穿过细胞膜口服或注射少2.含氮类激素在靶细胞的信号转导(1)第一信使(激素)的作用：含氮类激素(H)被运送到靶细胞以后，首先与细胞膜上的特异性受体(R)结合，通过细胞膜上的鸟苷酸调节蛋白(GP)传递信息，激活位于细胞膜内侧面的腺苷5酸环化酶(AC)，在 Mg2的参与下，AC催化 ATP转化为环一磷酸腺苷(cAMP第二信使)。(2)第二信使的作用：cAMP激活蛋白激酶系统，使蛋白质磷酸化，从而引起细胞特有的生理效应。然后cAMP被磷酸二酯酶(PDE)分解为 5 AMP 失去活性。3类固醇激素在靶细胞的信号转导(1)类固醇激素的性质：相对分子质量一般都比较小，而且具有脂溶性，易透过细胞膜。(2)激素靶细胞受体：位于细胞质中。(3)信号转导：类固醇激素到达靶细胞直接进入细胞内部，首先与细胞质受体蛋白结合，形成激素胞质受体复合物进入细胞核 形成激素核受体复合物结合到染色质非组蛋白的特异位点上启动基因DNA的转录过程，从而生成特异的mRNA，mRNA 透过核膜进入细胞质中，诱导细胞合成新的酶蛋白，从而产生新的生理效应。活学活用3胰岛素是调节血糖稳态的一种激素，下列关于胰岛素的说法不正确的是()A胰岛素的受体在细胞的表面B胰岛素发挥作用需要Mg2的参与C胰岛素在靶细胞信号转导中属于第二信使D胰岛素是蛋白质类激素，缺乏时不能口服补充问题导析(1)胰岛素属于含氮类激素。(2)在靶细胞的信号转导过程中，含氮类激素是第一信使，环一磷酸腺苷是第二信使。答案C 解析胰岛素在靶细胞信号转导中属于第一信使，第二信使是cAMP，其合成需要Mg2的参与，胰岛素是蛋白质类激素，很难进入细胞，其受体在细胞的表面，口服会导致胰岛素被消化，因此只能注射。6当堂检测1以下关于人体激素及其调节的叙述中，不正确的是()A激素是信息分子，成分都是有机物B激素直接参与细胞内的许多代谢活动C激素只作用于相应的靶器官、靶细胞D神经系统的某些结构也可以释放激素答案B 解析激素的作用是调节细胞内的代谢活动，重在调节而不是直接参与。2下列有关人体内激素和酶的叙述，正确的是()均为蛋白质均由活细胞产生均对新陈代谢的各种化学反应起催化作用均由内分泌腺分泌产生不正常时都可能引起疾病人体正常生理活动中不可缺少A BC D答案D 解析只有部分激素的化学本质是蛋白质；人体内激素只能由内分泌器官(或细胞)产生，活细胞(成熟的红细胞除外)均可产生酶；酶有催化作用，而激素只能改变细胞代谢水平以实现调节功能。3关于人体激素的叙述中，不正确的是()A激素在人体内含量很少，但有高效的生物催化作用B激素既不组成细胞成分，又不提供能量C激素随体液到达靶细胞，使靶细胞原有的生理活动发生变化D甲状腺分泌甲状腺激素的多少，要受到下丘脑和垂体的调节答案A 解析激素在人体内含量很少，具有调节作用，而不具有生物催化作用；激素既不组成细胞成分，又不提供能量；激素能够调节靶细胞的生理活动状态；甲状腺分泌甲状腺激素的多少，受下丘脑和垂体的调节。4人体血糖浓度的相对稳定受多种因素影响。现有甲、乙、丙三人，甲正常，乙的胰岛B细胞被破坏，丙的胰岛B细胞功能正常，但体内的胰岛素受体被破坏。请回答下列问题：(1)甲在某次运动前后血糖浓度的变化如图所示。bc 段血糖浓度下降的直接原因是7_，cd 段血糖浓度升高主要是由于血液中肾上腺素和_的明显增加引起的。(2)用斐林试剂对甲、乙、丙三人空腹时的尿样进行检测，水浴加热后观察到的颜色分别是_。从 激 素 调 节 机 制 分 析，乙 尿 样 检 测 结 果 产 生 的 原 因 是_ _。(3)给 丙 注 射 胰 岛 素 _(填“能”或“不 能”)有 效 调 节 其 血 糖 水 平，原 因 是_ _。答案(1)运动初期消耗大量的葡萄糖胰高血糖素(2)蓝色、砖红色、砖红色乙的胰岛B细胞受损，不能正常分泌胰岛素，血糖浓度高 (3)不能胰岛素不能与其受体结合解析对于正常人来说，运动开始后，血糖浓度下降的直接原因是通过有氧呼吸消耗了大量的能量，要分解大量的能源物质，分解量大于产生量，血糖浓度下降；肾上腺素与胰高血糖素可以提高血糖浓度；斐林试剂可以用来检测还原性糖的存在，正常人的尿液中没有还原性糖，所以显示试剂本身的颜色；人体内胰岛素浓度较低时，尿液中含有一定量的葡萄糖，与斐林试剂反应会出现砖红色沉淀。40 分钟课时作业 学考达标 知识点一激素的基本生理作用1下列关于人体内激素作用机理的阐述，正确的是()A激素的作用主要是参与靶细胞的新陈代谢B在血液中含有多种激素C激素只运输到相应的靶器官、靶细胞D当激素作用于某一靶细胞后，再通过体液运输作用于其他靶细胞答案B 解析激素是调节生命活动的信息分子，调节细胞生理活动，A错8 多数激素通过血液运输，所以血液中含有多种激素，B对 激素通过体液运输到几乎所有细胞，但只在靶细胞起作用，因为该细胞膜上有相应受体，C错 激素与受体结合发挥作用后即被灭活，D错2下列有关人类内分泌激素的来源及其生理反应的选项，不正确的是()选项激素来源生理反应A 甲状腺激素甲状腺降低细胞代谢速率B 促甲状腺激素释放激素下丘脑促使垂体分泌促甲状腺激素C 胰岛素胰岛 B细胞促进细胞对葡萄糖的利用D 促甲状腺激素垂体促使甲状腺合成与分泌甲状腺激素答案A 解析甲状腺分泌的甲状腺激素的作用是提高细胞代谢速率。知识点二激素调节的特征和激素调节的特点3正常人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，这三类物质都是()A在细胞内发挥作用B由活细胞产生的蛋白质C与特定分子结合后起作用D在发挥作用后还能保持活性答案C 解析酶可在细胞内和细胞外发挥作用，A 项错误；激素、酶和神经递质并非都是蛋白质。部分激素是蛋白质；绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，神经递质的化学本质不是蛋白质，故 B项错误；激素与靶细胞细胞膜上的受体结合，神经递质与突触后膜上的受体结合，酶与相应的底物结合后起作用，C 项正确；激素发挥作用后就被灭活，神经递质发挥作用后可被降解，而酶发挥作用后仍具有活性，D项错误。4下列有关激素调节特点的叙述中，不正确的是()A微量高效B通过体液运输C作用于靶器官、靶细胞D只运输给相应的靶器官、靶细胞答案D 解析激素随体液运往全身，但只特异性地作用于靶器官、靶细胞。知识点三激素调节信号转导的分子机制5含氮类激素在靶细胞的信号转导过程中的作用是()9A负责把信息从细胞膜上接过来传送到细胞内部B负责把调节信息从内分泌细胞传送到靶细胞膜C负责把信息从靶细胞膜传送到分泌细胞D负责把调节信息从靶细胞膜传送到细胞器答案B 解析含氮类激素负责把调节信息从内分泌细胞传送到靶细胞膜，称为第一信使。6据最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均，是造成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂进入皮肤，可以和黑色素细胞膜的受体结合，使内皮素失去作用，这为美容研究机构带来了福音。分析上述材料可得出的结论是()A黑色素细胞膜上的受体和内皮素拮抗剂的结合不具有特异性B黑色素细胞膜上的受体的化学本质是糖蛋白C内皮素拮抗剂属于胞间信号，是第一信使D内皮素属于胞内信号，是第二信使答案C 解析细胞膜上的受体大多数是糖蛋白，有少部分是糖脂，根据材料无法推断其化学本质。高考提能 7体重近似、发育正常的甲、乙、丙、丁四只雄性小狗，丁狗不作处理，甲、乙、丙狗分别做不同的手术处理。几个月后查得各自血液中三种激素的含量如下表，则下列叙述不正确的是()雄激素甲状腺激素生长激素甲3.8 0.1 5.8 乙3.6 2.8 0.1 丙0.8 3 5.5 丁4 3 6 A.甲狗可能出现的症状是行动呆笨而迟缓、精神萎靡、食欲不振、身体发育停止B乙狗可能出现的症状是生长立即停滞C丙狗可能出现的症状是性情变得温顺D在相同条件下饲养一段时间后，其个体大小变化为：甲、丁狗个体小，基本处于手术前状态，丙、乙狗不断长大答案D 解析甲狗切除后导致甲状腺激素低于正常值，从而出现了精神萎靡，食欲不振，因为甲状腺激素能提高兴奋性。乙狗生长激素含量降低，生长激素促进生长特别是骨的生长，缺少后10生长缓慢或停滞。雄激素可维持第二性征，丙狗体内雄激素量很低因而性情变得温顺。丁狗不做处理应正常生长，乙狗个体小，基本处于术前状态，甲狗由于甲状腺激素少，而患呆小症，丙含有生长激素能长大。8当动物缺乏某种激素时，可以通过“饲喂法”或“注射法”对该激素进行人为补充，下列可通过“饲喂法”补充的是()A生长激素、胰岛素B甲状腺激素、性激素C胰岛素、性激素D性激素、生长激素答案B 解析由于生长激素和胰岛素的化学本质是蛋白质，随饮食进入消化道后，会在各种蛋白酶及肠肽酶作用下分解为氨基酸，消化后的氨基酸被吸收后将不再起“激素”的作用，因而这类激素必须直接进入血液，不能口服或饲喂。甲状腺激素属于氨基酸衍生物，而性激素属于类固醇激素，这两种物质可直接被消化道吸收，因此，可随饮食补充。9选择 30 只生理状况大致相同的健康成年小白鼠，测定其单位时间耗氧量的平均值，以代表小白鼠的物质代谢强度。将这 30 只小白鼠随机分为甲、乙两组，处理方法及结果如下表所示：组别实验处理方法实验结果甲切除小白鼠体内的甲状腺切除 10 天后，测得其物质代谢强度大大下降乙切除小白鼠体内的甲状腺，5 天后，连续给其注射一定量溶解于某种溶剂中的甲状腺激素切除 10 天后，测得其物质代谢强度没有下降由此可以推测：甲状腺激素能增强小白鼠的物质代谢能力。为了证明这一推论，要增加下列哪项作为对照实验()A切除甲状腺，注射生理盐水B既不切除甲状腺，又不注射甲状腺激素C从切除甲状腺后的第5 天开始，注射用于该实验的某种溶剂D从切除甲状腺后的第5 天开始，注射溶解于另一种溶剂的甲状腺激素答案C 解析对照实验应遵循单一变量原则，乙组的实验与甲组形成的对照，无法排除“某种溶剂”对小鼠的物质代谢的影响。因此应增加一组小白鼠，并切除小白鼠体内的甲状腺，5 天后，连续注射一定量的“某种溶剂”，以此作为对照实验。10细胞间和细胞内信息传递过程中，需要受体对信号的识别。图甲、乙分别表示人体细胞内受体和细胞表面受体的作用机制模式图。下列有关受体的叙述，错误的是()11A图中细胞膜上的受体、细胞质受体和核受体的化学本质均为蛋白质B雌激素只能与特定的受体结合，从而使雌激素作用于特定的靶细胞C人体内其他激素的作用机制与图甲相似，即通过细胞内受体识别特定的激素D若图乙可以表示神经元间兴奋的传递方式，其中信号分子为神经递质答案C 解析不同激素的受体存在的部位不同，如胰岛素、生长激素等蛋白质类激素的受体存在于细胞膜外表面，故C错误。11根据下面资料和图示回答问题：资料美国学者肯德尔从3 t 新鲜的动物甲状腺中才提取出0.23 g 的甲状腺激素。在人体血液中甲状腺激素的含量只有31051.4 104mg/mL，而 1 mg甲状腺激素可使人体产热量增加 4 200 kJ。图示(1)由资料可得出激素调节具有_的特点。(2)由图 A看出激素调节具有_、_的特点。(3)激素作为信号分子，并不直接参与细胞的代谢过程，而是通过与细胞_(如图 B)或细胞 _(如图C)的特异性 _结合，影响细胞的代谢过程，或影响基因的表达过程。答案(1)高效性(2)通过体液运输特异性(3)表面内部受体 个性拓展 12一批生长激素过了保质期，需设计一个实验来检验它是否还有使用价值。现给你一群生12长状况完全相同的幼龄小白鼠和饲养它们的必需物品，具有生物活性的生长激素、生理盐水、注射器、酒精棉等物品。请回答下列有关问题：(1)实验步骤第一步：将小白鼠平均分为三组，分别编号为甲、乙、丙。第二步：向甲组小白鼠体内注射适量的已过期的生长激素；向乙组、丙组小白鼠体内分别注射等量的 _ _。第 三 步：在 相 同 环 境 条 件 下，饲 喂 相 同 食 物，一 段 时 间 后，测 定_ _。(2)预测结果，并得出相应的结论若甲组与乙组小白鼠的个体大小(或体重)相同，则说明过期生长激素还具有完全正常的生物活性，可以使用。若 _，则说明过期生长激素还具有部分生物活性，可以使用。若甲组与丙组小白鼠的个体大小(或体重)相同，则说明 _。若甲组个体出现不良反应或死亡，则说明_ _。答案(1)第二步：具有正常生物活性的生长激素、生理盐水第三步：小白鼠的生长状况，如大小或体重(2)甲组个体比乙组个体小(或轻)，但比丙组个体大(或重)过期生长激素丧失了生物活性，不能使用过期生长激素不能使用解析根据实验目的是检验过了保质期的生长激素是否还有使用价值，确定该实验的自变量为小白鼠体内是否注射过了保质期的生长激素。因为生长激素具有促进生物生长发育的作用，所以实验的因变量应是小白鼠的生长状况，观察指标可选用小白鼠的大小或体重。为了增强实验结果的说服力，应设置对照实验：实验组应是注射了适量过期生长激素的小白鼠，而对照组则是注射了具有正常生物活性的生长激素和生理盐水的两组小白鼠。预测实验结果时，应根据三组小白鼠生长状况的比较，得出相应的结论。结果一般包括四种类型：虽然过了保质期，但仍然具有正常的生物活性；保留了部分生物活性；完全丧失了生物活性；对生物体造成危害，出现不良反应，无法使用。