师:同学们,大家好。今天我们一起来学习高二生物学人教版选择性必修一第三章第三节《体液调节与神经调节的关系》第一课。
本节课我们的学习目标是:一、明确激素调节与体液调节的关系;二、阐述体液调节和神经调节特点的区别;三、以体温调节为例,说明体液调节和神经调节的协调与联系。在学习新课之前,我们先来回顾一下前面学过的相关内容。
首先,什么是内环境?人体体液分为细胞内液和细胞外液。细胞外液包括血浆、组织液和淋巴液,它是细胞直接生活的环境,也叫内环境。
其次,什么是内环境稳态?内环境的各种化学成分和理化性质在一定范围内保持动态平衡,这种状态就叫做稳态。这需要机体各个器官系统协调活动,其中包括神经系统、循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统等。目前普遍认为,神经 - 体液 - 免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
神经调节主要依赖神经系统,人的神经系统包括中枢神经系统和外周神经系统。中枢神经系统包括脑和脊髓。在中枢神经系统内,大量神经细胞聚集在一起,形成许多不同的神经中枢,分别负责调控某一特定的生理功能。外周神经系统包括与脑相连的脑神经和与脊髓相连的脊神经,它们都含有传入神经(也就是感觉神经)和传出神经(也就是运动神经)。
人体接收到的信息通过传入神经传递到中枢神经系统,中枢神经系统经过分析、综合处理,发出指令信息,再由传出神经传输到相应器官,从而使机体对刺激做出反应。其中,躯体运动神经支配四肢运动,内脏运动神经(也就是自主神经系统)支配内脏、血管和腺体。而自主神经系统由交感神经和副交感神经组成。神经调节的基本方式是反射,完成反射的结构基础是反射弧,反射弧通常由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器组成。反射的大致过程是:感受器接受到一定刺激后产生兴奋,沿着传入神经向神经中枢传导,神经中枢随之产生兴奋,并对信息进行分析和综合。神经中枢的兴奋经过传出神经到达效应器,效应器对刺激作出应答。兴奋还会在脑与脊髓等中枢神经系统中传导。
上两节课我们学习了激素调节,知道激素是由内分泌器官或细胞分泌的化学物质,通过体液运输作用于靶细胞、靶器官,其含量甚微,但传递信息调节细胞生理活动的效果极其显著。我们还以血糖平衡的调节和甲状腺激素分泌的调节,解释了反馈调节和分级调节方式。那么,激素调节跟体液调节有什么关系呢?激素是通过体液传送的方式对生命活动进行调节的,而除了激素外,还有很多化学物质也是通过体液传送参与调节,其中包括某些气体分子,如一氧化氮、一氧化碳等,以及一些代谢产物如二氧化碳。课本 57 页的相关信息告诉我们,在临床上给患者输入氧气时,往往采用含有 5%左右的二氧化碳的混合气体刺激呼吸中枢,这正是因为体液中的二氧化碳浓度变化会刺激相关的感受器,从而通过神经系统对呼吸运动进行调节。同学们运动完后有没有呼吸加快呢?这就是二氧化碳对呼吸运动的调节。在人和高等动物体内,体液调节和神经调节都是机体调节生命活动的重要方式,它们的特点有很大差异,请同学们尝试自己填写完成比较表格。体液调节是通过体液运输流经全身,因此反应速度较慢,但范围更广,作用时间也比较长。而神经调节是通过反射弧进行的,因此作用范围准确,但局限,兴奋以电信号的形式沿着神经纤维传导,并通过神经递质在神经元之间传递,因此作用迅速但时间短。那么这两种调节方式之间有什么关系呢?我们一起来分析一下课本问题探讨中的例子。同学们坐过山车时会感觉到刺激,过程中我们会感到心怦怦直跳,控制不住大声尖叫,甚至做完后心跳久久不能降下来。如果这时候检测血液,就会发现肾上腺素明显升高。那么我们思考一下:
一、既然知道过山车是安全的,为什么心跳还会加速呢?这是因为心脏活动受自主神经系统支配,当受到强烈刺激,人体处于兴奋状态,交感神经活跃,使得心跳加快。
二、在这个例子中,人体所做出的反应,哪些与神经调节有关?哪些与激素调节有关?你能说出两者之间的关系吗?首先,交感神经兴奋性加强,通过神经调节促进心跳加快加强,同时也促进肾上腺分泌肾上腺素。肾上腺素通过血液运输到心脏,也使心跳加快。可见神经调节可以直接调节心脏活动,也可以通过调节激素的分泌,再通过激素调节心脏活动。
通过这个例子,我们可以感受到这两种调节方式相互联系、彼此协调,共同调节机体内环境的稳态。下面我们再通过实例来加深理解。温度是内环境理化性质的重要方面,正常情况下,我们的体温始终接近 37 度,这是因为人体的产热和散热过程能保持动态平衡。我们的热量来自细胞呼吸,安静状态下主要通过肝、脑等器官的活动提供热量,而运动时主要通过骨骼肌的代谢活动产热。散热最主要通过皮肤进行,皮肤散热主要通过四种方式:一是辐射,如以红外线等形式将热量传到外界;二是传导,是指通过直接接触将机体热量传给所接触的物体,如我们用手握冰块,会使冰块融化;三是对流,是指通过气体来交换热量,所以凉风吹过我们会感到凉快;四是汗液的蒸发也能带走皮肤的热量。如果机体的产热大于散热,那么体温就会升高,反之散热大于产热,体温就会降低。
不知道同学们有没有见到过,带婴幼儿看病时,护士通常要等他们停止哭闹几分钟之后再给他们量体温。这是为什么呢?大家都能想到,这是因为婴幼儿在哭闹时情绪激动、挣扎等,会使血液循环加速,代谢增强,从而导致机体产热增加,如果此时测量体温就会偏高。因此需要等他们停止哭闹几分钟后再测量体温。
同学们再想一下,当周围环境的温度下降,也就是我们的散热增加了,身体要如何保持体温恒定呢?没错,就是要通过调节增加产热量,减少散热量。调节的过程是怎样的呢?我们一起来完成这个模型。在寒冷环境中,由于散热加快,皮肤冷觉感受器受到刺激并产生兴奋,传递到下丘脑体温调节中枢,通过中枢的分析综合,再使有关神经兴奋,引起皮肤血管收缩,皮肤血流量减少,散热量也相应减少。所以冷的时候我们会脸色发白,对吧?同时汗腺的分泌量减少,蒸发散热也随之减少。
