資源簡介

第3節　體液調節與神經調節的關系
【學習目標】
1.通過分析總結神經調節和體液調節的關系,樹立穩態與平衡觀。(生命觀念)
2.通過建立體溫調節及水和無機鹽平衡調節的模型,培養建立模型的思維。(生命觀念、科學思維)
3.通過學習體溫調節及水和無機鹽平衡調節的機制,養成關注人體健康的習慣,培養社會責任。(社會責任)
【自主預習】
一、體液調節與神經調節的比較
1.體液調節
2.體液調節與神經調節的關系
(1)基于神經調節和體液調節的區別,判斷下列表述的正誤。
Ⅰ.體液調節比神經調節作用的時間長。 (√)
Ⅱ.單細胞生物只有體液調節。 (√)
Ⅲ.與神經調節相比,體液調節準確而緩慢。 (×)
　　【提示】　神經調節準確、迅速,體液調節廣泛、緩慢。
Ⅳ.神經調節和體液調節的結構基礎相同。 (×)
　　【提示】　神經調節和體液調節的結構基礎不同,前者是反射弧,后者是內分泌系統。
Ⅴ.體液調節能影響神經調節。 (√)
(2)聯系
Ⅰ.不少內分泌腺直接或間接地受　中樞神經系統　的調節。
Ⅱ.內分泌腺分泌的激素也可以　影響神經系統　的發育和功能。
二、體液調節和神經調節的協調
1.體溫的調節
(1)體溫恒定的原理:機體的產熱量　=　散熱量。
(2)體溫調節過程
a.體溫調節中樞:　下丘腦　。
b.調節過程
Ⅰ.寒冷→冷覺感受器→傳入神經→下丘腦的體溫調節中樞→傳出神經→效應器。
Ⅱ.炎熱→熱覺感受器→傳入神經→下丘腦的體溫調節中樞→傳出神經→效應器。
c.調節方式:　神經調節和體液調節　共同實現。
(3)人體調節體溫的能力是有限的。體溫過低或過高都會影響物質代謝的正常進行,使細胞、組織和器官發生功能紊亂,破壞　內環境穩態　,嚴重時會危及生命。
2.水和無機鹽平衡的調節
(1)人體內水的來源和去路
(2)人體內的無機鹽
a.存在形式:大多以　離子　形式存在。
b.Na+的來源和去路:Na+的主要來源是　食鹽　,幾乎全部由小腸吸收,主要經腎隨尿排出,排出量幾乎等于攝入量。
(3)水和無機鹽平衡的調節過程
a.當人飲水不足或吃的食物過咸或失水過多時:
Ⅰ.神經調節途徑:下丘腦中的滲透壓感受器興奮→　大腦皮層　產生渴覺,使人主動飲水、補充水分。
Ⅱ.神經—體液調節途徑:下丘腦中的滲透壓感受器興奮→下丘腦分泌、垂體釋放的　抗利尿激素　增加,從而促進　腎小管　和　集合管　對水分的重吸收,減少了尿量的排出,保留了體內的水分,使細胞外液的滲透壓趨向于恢復正常。
b.當大量丟失水分使細胞外液量減少以及血鈉含量降低時,腎上腺皮質增加分泌　醛固酮　,促進　腎小管和集合管　對Na+的重吸收,維持血鈉含量的平衡。
c.水和無機鹽的平衡,是在神經調節和激素調節的共同作用下,通過調節尿量和尿的成分實現的。
【合作探究】
任務1　體液調節與神經調節的比較
活動1　多角度比較神經調節與體液調節
　　同學們玩過過山車嗎 在游樂園乘坐過山車,頭朝下疾馳時,不少人感到心怦怦直跳,有些人還會狂呼亂叫,此時能使心跳和呼吸加快的腎上腺素含量明顯升高。這一現象我們姑且稱之為“過山車現象”。既然知道過山車是安全的,為什么心跳還會加速呢 請分析并回答這個例子中有關神經調節和體液調節的問題:
1.體液調節與激素調節有什么不同
　　【提示】　體液調節包括激素調節,激素調節只是體液調節的一部分,是體液調節的主要內容,除激素外還有CO2等其他體液因子的其他調節。
2.為什么體液調節比神經調節的反應速度慢
　　【提示】　兩者運輸途徑不同,體液調節是通過體液運輸的,而神經調節是在神經纖維上以電信號形式傳導的,前者較慢,后者較快。
3.腎上腺素隨體液運輸作用于人體,人表現為呼吸頻率加快,心率加快等,這一過程的調節方式是什么
　　【提示】　體液調節或者激素調節。
4.當恐懼因素消除后,心率一般不會立馬恢復至安靜水平,這是為什么
　　【提示】　腎上腺素對心率的調節屬于體液調節,體液調節作用時間較長。
5.血液中CO2 增多引起呼吸頻率加快,請分析該過程的調節機制。
　　【提示】　血液中CO2 增多,高濃度的CO2 隨體液運輸,可有效刺激呼吸中樞,使呼吸中樞活動加強,肺的通氣量增大,從而加快對CO2 的清除,此過程是由體液調節和神經調節共同參與完成的。
認知生成
體液調節與神經調節的比較
1.體液調節中的“體液”并非調節因子,而是傳送調節因子的一些液體。這些液體主要是指構成內環境的三種液體:組織液、血漿和淋巴液。
2.體液調節≠激素調節。體液調節的研究對象不僅包括激素,還包括參與機體生命活動調節的其他體液因子,而激素調節的研究對象只有激素。
3.許多復雜的調節過程既有神經調節又有體液調節,一般來說神經調節占主導地位。
4.神經調節與體液調節都是通過信息傳遞引起相應的組織、器官產生相應的反應,只是前者借助的是生物電、神經遞質,后者主要是借助激素或其他一些化學物質。
5.在激素調節中,對于某一生理活動的調節一般不是由一種激素完成的,而是由多種激素相互協調、相互作用、共同完成的。
例1　(2022·松原期中)奧運會10米跳臺決賽中,某運動員五個動作三跳滿分,以創紀錄的成績奪冠。下列與運動員在跳水時的神經調節和體液調節相關的敘述,不正確的是(　　)。
A.神經調節反應迅速、準確,作用時間短暫,但作用范圍比較局限
B.一些低等動物和人不同,只有體液調節,沒有神經調節
C.在某些情況下,體液調節可以看作是神經調節的一個環節
D.跳水運動員在很短的時間內做出復雜的動作,只通過神經調節就可完成
　　【答案】　D
【解析】　跳水運動員在很短的時間內做出復雜的動作,該過程需要神經系統的調節,也需要多種激素的參與,是通過神經調節和體液調節共同來完成的,D不正確。
【易錯提醒】
體液調節和神經調節的結構基礎和作用方式都不一樣,但二者并不是各行其道、互不相干的,而是相互聯系、彼此協調的。
對點練1　(2022·蘇州期中)下列有關神經調節和體液調節的敘述,正確的是(　　)。
A.體液因子CO2可使大腦皮層中的呼吸中樞興奮
B.神經遞質都能與突觸后膜上的受體結合,使后膜興奮
C.體液調節的作用范圍較廣泛,但反應速度較緩慢
D.神經系統以神經沖動的形式作用于內分泌腺
　　【答案】　C
【解析】　呼吸中樞位于腦干,A錯誤;神經遞質分為興奮性和抑制性兩種,其中抑制性神經遞質不能使后膜興奮,B錯誤;神經系統通過神經遞質作用于內分泌腺,D錯誤。
任務2　體液調節和神經調節的協調
活動2　構建體溫調節模型,理解體液調節和神經調節的協調關系
1.露天作業時,人受陽光直接暴曬,腦膜充血,大腦皮層缺血而引起中暑。中暑后人體的產熱和散熱還平衡嗎 原因是什么
【提示】　不平衡。外界溫度過高致使體內產生的熱量不能及時散出。
2.當人從25 ℃的室內到5 ℃的室外后,試分析其體內發生的一些變化:
(1)通過機體調節,人體的產熱和散熱有什么變化 請比較人體在室內時的產熱量(a)、散熱量(b)和在室外時的產熱量(c)、散熱量(d)的大小關系。
(2)體內酶的活性如何變化 原因是什么
　　【提示】　(1)當人從25 ℃ 的室內到5 ℃ 的室外后,人體的散熱增加,所以產熱增加。人體25 ℃ 時的產熱量(a)、散熱量(b)和5 ℃ 時的產熱量(c)、散熱量(d)的大小關系:人體25 ℃ 時的產熱量(a)=25 ℃ 時的散熱量(b)<5 ℃ 時的產熱量(c)=5 ℃ 時的散熱量(d),即a=b(2)酶活性基本不變。因為人是恒溫動物,環境溫度變化后,體溫依然維持在37 ℃左右。
3.寒冷刺激下機體通過哪些途徑來增加產熱
　　【提示】　通過神經調節使骨骼肌不自主戰栗,增加產熱;促進甲狀腺激素和腎上腺素等激素釋放,促進細胞代謝,增加產熱。
4.試結合體溫調節過程,分析人在劇烈運動后為什么會出現“面紅耳赤”的現象。
　　【提示】　劇烈運動使機體產熱增加,為維持體溫相對恒定,機體散熱也會增加,毛細血管舒張,血流速度加快,所以人在劇烈運動后會出現“面紅耳赤”的現象。
認知生成
1.無論在寒冷條件還是高溫條件下,只要體溫恒定,產熱量就等于散熱量。例如,在發高燒時,若病人的體溫升高,則是因為人體的產熱量大于散熱量,若體溫保持不變,則是因為產熱量等于散熱量。
2.人體的體溫調節中樞在下丘腦,熱覺和冷覺在大腦皮層的感覺中樞產生,溫度感受器分布于皮膚、黏膜和內臟器官中。體溫調節中的反射活動均為非條件反射。
3.炎熱環境中并非沒有激素調節,只是相應激素分泌減少。
例2　下圖為人體體溫調節示意圖,據圖分析,下列敘述錯誤的是(　　)。
A.當受到炎熱刺激時,機體主要依靠D、E和F途徑散熱
B.當受到寒冷刺激時,機體可通過B→C→G進行調節
C.D途徑主要是依靠骨骼肌產熱完成的
D.人體體溫調節的過程屬于神經—體液調節
　　【答案】　A
【解析】　在炎熱環境中,機體主要是依靠皮膚血管和汗腺散熱的,A錯誤。
【技巧歸納】
1.溫度感受器接受的適宜刺激是“溫度的變化”,而不是“冷”與“熱”本身(如下圖所示實驗)。
2.熱覺或冷覺不是在下丘腦中產生的,而是在大腦皮層的軀體感覺中樞中產生的。
3.恒溫動物才有體溫調節機制,變溫動物的體溫隨外界環境溫度的改變而改變。
對點練2　(不定項)某成年人從25 ℃環境來到10 ℃環境中,體溫維持正常,其散熱速率變化如圖所示。下列敘述正確的是(　　)。
A.a~b段的散熱量少于產熱量
B.b~c段散熱加快是由于汗液分泌增加
C.c~d段皮膚血管逐漸收縮
D.d~e段的產熱速率大于a~b段
　　【答案】　CD
【解析】　a~b段體溫維持正常,說明散熱量=產熱量,A錯誤;b~c段散熱加快是由于外界溫度降低,溫差增大,B錯誤;c~d段處于寒冷條件下,皮膚血管逐漸收縮,減少散熱,C正確;體溫正常,即a~b段產熱速率=散熱速率,d~e段產熱速率=散熱速率,由題圖可看出d~e段的環境溫度低于a~b段的,散熱速率大,所以d~e段的產熱速率大于a~b段,D正確。
活動3　請結合課本P61“水鹽平衡的調節示意圖”,討論并回答下列問題
1.當吃的食物過咸時,會感覺口渴難耐,此時體內如何調節以維持水鹽平衡
　　【提示】　吃的食物過咸時,細胞外液滲透壓升高,下丘腦分泌、垂體釋放的抗利尿激素增加,促進腎小管和集合管重吸收水,減少了尿量的排出;同時,下丘腦中的滲透壓感受器受到刺激后產生的興奮會傳至大腦皮層,產生渴覺,促使人主動飲水以補充體內的水分。
2.當血鈉含量升高時,體內如何調節以維持血鈉含量平衡
　　【提示】　當血鈉含量升高時,腎上腺皮質分泌醛固酮的量減少,腎小管和集合管對Na+的重吸收減弱,維持血鈉含量的平衡。
3.水和無機鹽的平衡機制是什么
　　【提示】　水和無機鹽的平衡是在神經調節和激素調節的共同作用下,通過調節尿量和尿的成分實現的。
4.某同學為減少上廁所的次數而很少喝水,這種做法是否可取 為什么
　　【提示】　不可取。人體每天需要通過排尿排出代謝廢物,如果攝入的水量過少,尿量就會很少,通過排尿就無法正常排出代謝廢物,進而造成人體內環境的紊亂。
認知生成
1.水鹽平衡的調節過程
2.鈉/鉀鹽平衡的調節過程
例3　(2022·松原期中)下列關于人體內水鹽平衡調節的敘述,錯誤的是(　　)。
A.細胞外液滲透壓穩定的調節過程存在負反饋調節
B.一次性大量飲水后,可能會導致血漿的滲透壓下降
C.體內失水過多會引起下丘腦的滲透壓感受器產生興奮
D.飲食過咸會引起垂體合成并釋放的抗利尿激素增多
　　【答案】　D
【解析】　細胞外液滲透壓升高會促進腎小管和集合管對水分的重吸收,以降低細胞外液滲透壓,細胞外液滲透壓降低會抑制相關激素的分泌,使細胞外液滲透壓保持穩定,故細胞外液滲透壓穩定的調節過程存在負反饋調節,A正確;一次性大量飲水后,水會進入血漿,可能會導致血漿的滲透壓下降,尿量增多,B正確;體內失水過多,會引起細胞外液滲透壓升高,從而引起下丘腦中的滲透壓感受器興奮,C正確;抗利尿激素是由下丘腦分泌、垂體釋放的,D錯誤。
【技巧歸納】
1.水和無機鹽的平衡都是在神經調節和激素調節的共同作用下,通過腎臟來完成的。
2.水和無機鹽的多和少,取決于兩者的相對含量,它們共同決定細胞內液、細胞外液的滲透壓。若水多鹽少,會導致細胞外液滲透壓降低,反之則導致細胞外液滲透壓升高。
3.血漿滲透壓、抗利尿激素的含量和尿量的關系
(1)血漿滲透壓升高,抗利尿激素分泌增多,二者呈正相關;抗利尿激素促進腎小管和集合管對水分的重吸收,使尿量減少,二者呈負相關。
(2)抗利尿激素由下丘腦神經細胞產生,儲存在垂體中,由垂體后葉釋放到內環境中。
對點練3　(2022·棗莊期中)下圖表示人體水鹽平衡的調節機理。請據圖判斷甲、乙、丙依次為(　　)。
A.渴覺中樞、腎小管和集合管、抗利尿激素
B.抗利尿激素、渴覺中樞、腎小管和集合管
C.渴覺中樞、抗利尿激素、腎小管和集合管
D.抗利尿激素、腎小管和集合管、渴覺中樞
　　【答案】　D
【解析】　細胞外液滲透壓升高后,下丘腦滲透壓感受器受到刺激,下丘腦合成、垂體釋放的抗利尿激素增多,促進腎小管、集合管對水分的重吸收,使尿量減少;同時大腦皮層(渴覺中樞)產生渴覺。所以圖中甲、乙、丙依次是抗利尿激素、腎小管和集合管、渴覺中樞,D符合題意。
素能提升　結合實例分析體溫調節(科學解釋能力)
　　人和哺乳動物體內的脂肪組織可分為白色脂肪組織(WAT)和棕色脂肪組織(BAT),二者可以相互轉化。WAT主要是將多余的糖等能源物質以甘油三酯的形式儲存起來,BAT則專門用于分解脂質等以滿足額外的熱量需求。研究人員對小鼠脂肪組織的代謝進行了相關研究。
(1)脂肪是　　　　　　物質,具有保溫、　　　　和　　　　　　的作用。
(2)圖1是小鼠WAT和BAT細胞結構模式圖。從結構和功能相適應的角度分析,WAT轉化為BAT之后,產熱效率提高的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出兩點)。
(3)雌激素相關受體α(ERRα)與BAT代謝密切相關。科學家獲得ERRα基因缺陷小鼠A,將其與野生型小鼠B同時暴露在4 ℃的寒冷環境中進行實驗,發現ERRα基因缺陷小鼠A體溫迅速下降而死亡。結果說明ERRα與　　　　　　關系密切。檢測兩種小鼠在4 ℃的寒冷環境中體內BAT和WAT的數量,計算其比值(BAT/WAT),結果如圖2,由此可推測　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)進一步研究發現,位于線粒體內膜上的UCP1蛋白具有減少ATP合成,促進能源物質中的化學能更大比例地轉化為熱能的作用。綜上可知,ERRα在相關激素的調節下,通過　　　　　　　　　　　　　　,使小鼠適應寒冷環境。
　　【答案】　(1)儲能　緩沖　減壓　(2)脂肪滴數量變多,體積變小,相對表面積增大,易于分解產熱;線粒體數量增多,產熱增加　(3)抵抗寒冷　雌激素通過ERRα(通過一系列信號傳導通路)促進WAT轉化為BAT　(4)促進WAT轉化為BAT,促進UCP1基因的表達
【解析】　(1)脂肪是生物體內良好的儲能物質,具有保溫、緩沖和減壓的作用。(2)根據題干信息可知,圖1中BAT內含有許多小的脂肪滴和線粒體,所以從結構和功能相適應的角度分析,WAT轉化為BAT之后產熱效率提高的原因是脂肪滴數量變多,體積變小,相對表面積增大,易于分解產熱;線粒體數量增多,產熱增加。(3)題述實驗現象說明ERRα與抵抗寒冷關系密切。根據以上分析并結合圖2可知,雌激素通過ERRα(通過一系列信號傳導通路)促進WAT轉化為BAT。(4)綜上研究可知,ERRα在相關激素的調節下,通過促進WAT轉化為BAT,促進UCP1基因的表達,使小鼠產熱增加而適應寒冷環境。
認知生成
體溫調節過程中,熱量來自細胞呼吸過程中氧化分解有機物釋放的熱能;細胞呼吸的主要場所是線粒體;促進細胞呼吸,促進產熱有利于機體適應寒冷環境。
例4　(2023·四平段考)熱射病是高溫相關急癥中最嚴重的情況,即重癥中暑,是長時間處于高溫、高濕環境中,身體調節功能失衡而引起的。下列有關說法正確的是(　　)。
A.高溫、高濕環境,機體皮膚血管收縮,散熱減少
B.炎熱環境,機體的體溫調節方式只有神經調節
C.寒冷環境,機體的體溫調節方式為神經—體液調節
D.寒冷環境,下丘腦體溫調節中樞興奮,產生冷覺
　　【答案】　C
【解析】　高溫、高濕環境,在神經調節作用下,機體皮膚血管舒張、汗液分泌增多,散熱增多,A錯誤;炎熱環境,機體的體溫調節方式既有神經調節,也有體液調節,B錯誤;寒冷環境,在神經調節作用下,機體皮膚血管收縮、汗腺分泌減少,在體液調節作用下,甲狀腺激素、腎上腺素分泌增多,C正確;產生冷覺的神經中樞位于大腦皮層,D錯誤。
對點練4　(2023·安慶聯考)下圖為某人在饑餓時參加冰桶挑戰時體內的一些生理變化過程示意圖(圖中①~④為激素,A、B、C表示器官、組織或細胞)。請據圖回答下列問題:
(1)參加者在被冰水澆遍全身時,寒冷刺激皮膚里的　　　　　　產生興奮,經過傳入神經傳到　　　　中的體溫調節中樞,再通過傳出神經傳到效應器,使機體產熱增加,同時減少散熱,維持體溫恒定。在此過程中,機體產熱量　　　　(填“大于”、“等于”或“小于”)散熱量。產生冷覺的A是　　　　　　。
(2)全身被冰水澆濕后,下丘腦會分泌①,①促使B分泌②,②促使甲狀腺分泌③,該過程中①表示　　　　　　,B表示　　　　,該過程體現了激素調節中的　　　　　　調節的特點;當③增加到一定程度后可以抑制下丘腦和B分泌①和②,該過程體現了激素調節中的　　　　調節。
(3)饑寒交迫時,　　　　細胞分泌的④　　　　　　含量增加,圖中的C主要是指　　　　。
　　【答案】　(1)冷覺感受器　下丘腦　等于　大腦皮層　(2)促甲狀腺激素釋放激素(TRH)　垂體　分級　負反饋　(3)胰島A　胰高血糖素　肝臟
【解析】　(1)寒冷刺激人體皮膚里的冷覺感受器產生興奮,興奮傳導至下丘腦體溫調節中樞,引起人體產熱增加,散熱減少,維持體溫穩定;興奮傳至大腦皮層的軀體感覺中樞產生冷覺。此時機體的產熱量等于散熱量,體溫維持穩定。(2)當身體的溫度感受器受到寒冷等刺激時,相應的神經沖動傳到下丘腦。下丘腦就會分泌①促甲狀腺激素釋放激素(TRH),運輸到垂體,促使垂體分泌②促甲狀腺激素。該過程體現了激素調節中的分級調節。但甲狀腺激素過量時,會抑制下丘腦和垂體分泌相應的激素,維持激素含量的相對穩定,屬于負反饋調節。(3)饑寒交迫時,胰島A細胞分泌的④胰高血糖素含量增加,該激素能夠促進肝糖原的分解和非糖物質的轉化,從而升高血糖。
【隨堂檢測】
課堂小結 課堂小測
判斷下列敘述的正誤。 (1)草履蟲等單細胞動物只有體液調節。 (√) (2)體液調節就是通過體液傳送激素或其他一些化學物質對生命活動進行調節。 (√) (3)體溫調節中樞、冷覺中樞都位于下丘腦。 (×) (4)某人體溫維持39 ℃約2小時,此時其產熱量大于散熱量。 (×) (5)正常人體內的水來自飲水和食物。 (×) (6)正常人體內的Na+主要來自食鹽。 (√) (7)下丘腦釋放的抗利尿激素作用于腎小管、集合管。 (×) (8)腎上腺髓質分泌的醛固酮作用于腎小管和集合管。 (×) (9)人和高等動物的皮膚內分布有溫度感受器、滲透壓感受器等多種感受器。 (×)
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