师:同学们,今天我们一起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二课时。本节课的学习目标有:一、构建甲状腺激素分泌的调节模型。二、说明激素的分级调节、反馈调节等维持机体稳态的机制,概括激素调节的特点。三、分析激素应用中与健康相关的实际问题,指导健康生活。
大家看图,有一位工作人员正在制作冰雕,在这样寒冷的环境中,他全身所有细胞都被动员起来帮助抵御寒冷。起动员作用的是神经冲动和激素,其中直接起作用的是甲状腺激素。它能随血液运到全身,几乎作用于体内所有细胞。请同学们在课本53页第一段画出甲状腺激素的相关功能。
甲状腺激素的功能是提高细胞代谢的速率,使机体产生更多的热量。那么,甲状腺激素的分泌是怎样的调节过程呢?53页的思考讨论有几个研究实验,它们围绕下丘脑、垂体、甲状腺和它们所分泌的激素展开,三者到底存在怎样的关系?请带着讨论的第一个问题,阅读并整理出每一个实验的变量处理和实验结果。注意对照组在资料中没有提及,我先做补充。请暂停开始整理。
实验组一,变量处理是摘除垂体,采用了减法原理。实验结果甲状腺萎缩,甲状腺激素显著减少。说明垂体对甲状腺及其分泌的激素有什么作用?是维持甲状腺的大小并促进甲状腺激素的分泌。
实验组二,变量处理是对摘除垂体的大鼠注射垂体提取物,这是在减法之后再用加法来补救。结果甲状腺大小部分恢复了。这进一步表明,维持甲状腺形态并促进甲状腺分泌甲状腺激素的很可能就是垂体中的某些物质。同学们,请你们用文字和箭头把垂体、甲状腺以及相关物质的关系做一个梳理,构建一个模型。可以写作垂体产生某些物质,促进甲状腺,增加甲状腺激素的分泌。
同样的方法,请同学们继续梳理第二个实验。这个实验有三个实验组。
实验组一,变量处理是静脉注射下丘脑分泌的TRH,使用了加法原理,结果是垂体分泌的TSH增加。
实验组二,捣毁下丘脑中分泌TRH的区域,结果是TSH明显降低。这两组共同说明下丘脑分泌的TRH对垂体分泌的TSH有什么作用呢?有促进作用。
实验组三,注射微量甲状腺激素,却发现TSH明显下降,跟实验组一注射TRH的结果相反,这说明甲状腺激素可以抑制垂体分泌TSH。请大家暂停,根据这个实验对刚才的模型做进一步的补充完善。可以写作下丘脑分泌TRH,促进垂体分泌TSH,而TSH又促进甲状腺分泌甲状腺激素,当甲状腺激素过多时,反过来抑制垂体分泌TSH,这是一种反馈调节的机制。这种机制我们在上节课学过,血糖平衡的调节就存在反馈调节。
让我们继续通过一些临床的数据来检验这个模型,请看课本第二段资料。甲状腺激素升高,TSH就降低,甲状腺激素下降,TSH就升高,说明甲状腺激素对垂体分泌TSH起什么作用呢?抑制作用,也就是说临床现象也证实了甲状腺激素对垂体存在反馈调节。需要补充说明的是,甲状腺激素对下丘脑也有反馈调节,我们把模型完善一下,增加一处反馈。虽然课本没有给出资料,但有兴趣的同学课后可以尝试设计实验来证明。同学们构建模型的过程有趣而富有挑战性,需要寻找大量的研究资料并进行梳理、检验、修正。希望你们通过这节课能掌握构建模型的方法。
总结一下,当机体感受到寒冷刺激,相应的神经冲动会传到下丘脑。接着通过下丘脑 - 垂体 - 甲状腺轴分层调控,促进甲状腺激素的合成和分泌,从而提高细胞代谢速率,增加产热,帮助机体抵御寒冷。人们将下丘脑、垂体和甲状腺这样的靶腺体之间存在的分级调控称为分级调节。请同学们把53页的黑体字画起来。在人和高等动物体内存在不同的分级调节系统,除了下丘脑 - 垂体 - 甲状腺轴,还有下丘脑 - 垂体 - 肾上腺皮质轴、下丘脑 - 垂体 - 性腺轴,调节的模型都是相似的。
课本的思考讨论还有第二个问题,在正常情况下,血液中的甲状腺激素的水平总是维持在一定范围,这是如何实现的?首先,维持激素水平不至于过高,是通过反馈调节来实现的,而维持甲状腺激素不会过少,又是通过下丘脑 - 垂体 - 甲状腺轴的分级调节来实现。分级调节能放大激素的调节效应,形成多级反馈,有利于精细调控,从而维持机体的稳态。请大家把53页最后两行画起来,这就是分级调节的意义。
接下来我们归纳一下激素调节的特点。课本55页有一份甲状腺激素检测报告单,临床上可以通过抽血取样来检测激素水平。这是为什么?因为内分泌细胞产生的激素会弥散到体液中,随着血液流到全身,这是激素调节的第一个特点——通过体液进行运输。激素分子弥散在全身体液中是否对所有细胞都起作用呢?我们回想一下刚才讲过的一些例子。甲状腺激素几乎作用于全身细胞,而TSH只作用于甲状腺细胞。胰岛素几乎作用于全身细胞,而胰高血糖素却主要作用于肝脏。不同的激素作用范围不同,能被激素特定作用的器官或细胞就好像靶子一样,所以激素调节的第二个特点就是作用于靶器官、靶细胞。
请同学们观察课本的图3 - 6,靶细胞表面有一些特异性受体。激素选择靶细胞正是通过与靶细胞上的特异性受体相互识别并进行特异性结合从而实现的。激素在生命活动的过程中充当了什么角色呢?它是否组成细胞结构?是否像糖类那样提供能量或者像酶那样起催化作用?答案都不是。激素特异性作用于靶细胞,使靶细胞发生一系列的代谢变化。因此,激素调节的第三个特点是激素作为信使传递信息。补充说明激素一经靶细胞接受并起作用后就灭活,因此体内需要源源不断地产生激素以维持含量的动态平衡。
