师:同学们,今天我们一起来学习高二人教版生物学选择性必修一、第三章第二节激素调节的过程第一课时。本节课的学习目标有:一、构建血糖来源和去向的模型;二、构建血糖平衡调节模型,说明激素反馈调节维持机体稳态的机制;三、了解糖尿病的分类、预防和治疗。
同学们,有关注过马拉松比赛吗?请看课本50页的问题探讨。在马拉松比赛中,运动员每小时需要消耗300克的糖类,而血糖可以补充肌肉因运动而消耗的糖类。根据课本给出的正常人的血糖含量以及全身的血量的数据,请大家尝试计算,如果仅靠血液中的葡萄糖,运动员能跑多久?首先说明,血液中的糖称为血糖,主要是葡萄糖。请大家暂停计算。
假设血糖浓度为4毫摩尔每升,乘以全身的血量5升,再除以1000换算为摩尔,再乘以葡萄糖的相对分子质量180,就得到了血糖的质量是3.6克。再把每小时消耗300克除以60,换算成每分钟消耗5克。最后用3.6克除以5克每分钟,发现运动员能跑不足一分钟。这看似不合理,说明必定有一些途径让血糖在消耗的同时也能得到补充。
那么,长跑过程中大量消耗葡萄糖会导致血糖含量下降吗?答案是可能会略有下降,但不会持续下降。血糖可以通过哪些途径得到补充呢?带着这个问题,我们开始新课的学习。
食物中的淀粉等糖类物质经过人体的消化吸收,以葡萄糖的形式进入到血液中,这是血糖的主要来源。马拉松比赛时,运动员的血糖消耗很快,这时肝脏中的肝糖原分解为葡萄糖进入血液,这是空腹血糖的主要来源。此外,细胞中的脂肪等非糖物质也可以转化为葡萄糖并进入血液。所以,血糖的来源有这3个途径。
随着血液循环,血糖源源不断地被组织细胞所摄取之后,细胞又会怎样利用这些葡萄糖呢?这是我们要思考的第二个问题,请大家暂停尝试归纳。比如跑步的时候,细胞内的葡萄糖会被氧化分解,产生二氧化碳和水,并释放大量能量用于肌肉收缩,这就是我们所知道的细胞呼吸过程。各种其他生命活动,也都是通过这一过程来提供能量的。
餐后体内血糖浓度会明显上升,机体暂时用不了那么多葡萄糖怎么办?在肝脏细胞,葡萄糖能合成肝糖原;在肌肉细胞,葡萄糖又能合成肌糖原,这些糖原会被暂时储存起来。而在脂肪组织和肝脏中,葡萄糖还可以转变为非糖物质,如甘油三酯储存起来。正是有以上血糖的来源和去向,正常人空腹的血糖总是在3.9 - 6.1毫摩尔每升的范围内波动。需要注意的是,肌糖原是不能直接分解为葡萄糖的,糖原中只有肝糖原才可以转化为血糖。
同学们,我们的机体又是怎么感知血糖浓度的变化,从而调节血糖的代谢速率的呢?在初中我们学过胰岛的功能,胰岛散布在胰腺中。胰腺既有外分泌功能,也有内分泌功能。外分泌腺能分泌胰液,起消化的作用;而内分泌腺也就是胰岛,其中的胰岛A细胞分泌胰高血糖素,提高血糖浓度;胰岛B细胞分泌胰岛素,降低血糖浓度。
它们是通过什么方式来升糖、降糖的呢?请同学们结合血糖的来源和去向,阅读课本51页最后一段,并归纳。
对于胰岛素而言,一方面,它能促进血糖被各种组织细胞摄取,促进细胞内葡萄糖的氧化分解,促进葡萄糖合成为糖原或转化为甘油三酯等非糖物质;另一方面又能抑制肝糖原的分解和非糖物质转化为葡萄糖。也就是说,胰岛素既增加了血糖的去向,又减少了血糖的来源,从而使血糖浓度下降到正常水平。
而胰高血糖素则主要作用于肝脏,促进肝脏的肝糖原分解为葡萄糖进入血液和促进非糖物质转化为糖,从而使血糖浓度回升到正常水平。这也说明胰高血糖素的作用范围比胰岛素更小。
不同的激素为什么有不同的作用范围?我们将在第二课时讨论。下面请同学们结合自己的实际生活,尝试解答课本55页的习题三。我给大家两点提示:第一是血糖的来源和去向的模型;二是可以尝试用以下的语句来描述,请暂停思考回答。
我们可以这样分析:早餐后,随着食物中的淀粉等糖类物质被消化吸收进入血液,血糖浓度升高。当血糖升高到一定程度时,胰岛B细胞的活动增强,胰岛素的分泌量增加。胰岛素水平的上升一方面促进血糖进入组织细胞进行氧化分解,进入肝、肌肉并合成糖原,进入脂肪细胞转化为甘油三酯;另一方面抑制肝糖原的分解和非糖物质转变为葡萄糖,从而使血糖浓度恢复到正常水平。
10点以后,随着血糖浓度降低,胰岛A细胞的活动增强,胰高血糖素的分泌量增加,促进肝糖原分解和非糖物质转变为糖,使血糖恢复到正常水平。
同学们,根据以上分析,你能用文字和箭头整理出血糖平衡调节的模型吗?课本的图3 - 4是一个简化的模型,请同学们暂停书写完善这个模型。比如我们可以先写血糖浓度的变化,再写刺激了哪种细胞,增加了哪种激素的分泌,接着写促进或抑制了哪些途径,最后使血糖浓度发生怎样的改变。
需要补充说明两点:第一,课本51页的相关信息栏目提到了肾上腺素、甲状腺激素等也能提高血糖浓度,请暂停阅读;第二,血糖平衡还受到神经系统的调节,请阅读52页最后一段正文的例子。当血糖含量降低时,下丘脑的某个区域兴奋,通过交感神经使胰岛A细胞分泌胰高血糖素,使得血糖含量上升。另外,神经系统还通过控制甲状腺和肾上腺的分泌活动来调节血糖含量。
同学们,血糖调节的结果都是使血糖浓度趋于正常,而不是一直降低或者一直升高。为什么?这是本节课的第5个问题。
