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第三章 體液調節
第1節 激素與內分泌系統（第一課時）
目標
01
02
03
通過分析促胰液素的發現史，評價科學家當時的實驗結論，訓練批判性思維能力。
（科學思維）
通過分析內分泌系統的組成和功能，形成生命的穩態與平衡觀。
（生命觀念）
通過分析胰島素發現的具體案例，培養實驗設計及對實驗結果的分析與討論等科學探究素養。（科學探究）
教學目標
1.如果在侏儒癥患者成年時給他們注射生長激素，他們的癥狀能緩解嗎？為什么？
侏儒癥患者的癥狀就是生長遲緩，身材矮小，病因是患者幼年時生長激素分泌不足。
不能。生長激素促進身高生長主要在兒童期和青少年時期，成年人骨干和骨端之間的軟骨組織已經生成骨組織，骨不再長長，此后注射生長激素對長高已無作用。
一、問題探討
侏儒癥患者
2.有的青少年覺得自己長得不夠高，想去注射生長激素，你贊同這種想法嗎？請說明理由。
不贊同。人的身高生長受多種因素影響，如遺傳、營養、運動和激素調節等，青少年身高不理想的原因，需通過醫院醫生嚴格全面檢查和分析才能確定，是否需要注射生長激素，治療應聽從醫生的建議。
1.概念:
(1)外分泌腺:
凡是分泌物經由_______而流出_______或流到_________的，稱為外分泌腺，例如_______、________、________等。
導管
體外
消化腔
汗腺
唾液腺
胃腺
二、外分泌腺和內分泌腺
汗腺
唾液腺
胃腺
1.概念:
(2)內分泌腺:
凡是沒有_____的腺體，其分泌物——_____直接進入腺體內的________，并隨_________輸送到_________的，稱為內分泌腺，例如_____、_______、________等。
導管
激素
毛細血管
血液循環
全身各處
垂體
甲狀腺
腎上腺
二、外分泌腺和內分泌腺
胰腺
甲狀腺
腎上腺
外分泌腺 內分泌腺
有無導管
分泌物
分泌物量
分泌物的排出
舉例
有導管
無導管
激素
汗液、皮脂、消化液等
微量
較多
直接進入腺體內的毛細血管，并隨血液循環輸送到全身各處
由導管流出，排到體外或消化道等處
垂體、甲狀腺、腎上腺、性腺、胸腺等
唾液腺、胃腺、腸腺、汗腺、皮脂腺、乳腺、淚腺等
二、外分泌腺和內分泌腺
①現象: 19世紀，大量的動物實驗和臨床研究表明，許多疾病與內泌腺有關。
1. 推測內分泌腺可分泌具有調節作用的物質
②結論: 內泌腺可以不斷地向血液中釋放某些物質，這些物質具有調節生長發育和維持機體正常機能的作用。
在20世紀之前，激素這一概念還沒有被提出，學術界普遍認為，人和動物體的一切生理活動都是由神經系統調節的。
三、激素的發現
二
激素的發現
HCl
HCl
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四、促胰液素的發現
19世紀普遍認為: 胃酸刺激小腸的神經，神經將興奮傳給胰腺，使胰腺分泌胰液。如下圖所示。
胃
胰腺
小腸
狗的胃、小腸和胰腺的位置示意圖
事實與問題：胰腺分泌胰液，胰液（含消化酶）經導管流向十二指腸，促進食物的消化。胰液的分泌是如何調節的呢？
稀鹽酸→感受器（ ）→傳入神經→神經中樞→傳出神經→效應器（ ）→分泌胰液
小腸粘膜
胰腺
四、促胰液素的發現
請運用神經調節的知識嘗試解釋。
胃酸
刺激
小腸神經
興奮
傳導
胰腺
分泌
胰液
如果胰液分泌是神經調節，那么該反射的感受器與效應器分布在哪里？
（1）實驗假設：
（2）實驗步驟和結果
胰液的分泌受__________調節。
神經系統
稀鹽酸
狗的上段小腸腸腔內(A組)
狗的血液(B組)
狗的上段小腸腸腔(切除通向該段小腸的神經)(C組)
注入
現象
現象
現象
胰液分泌
胰液分泌
胰液不分泌
思考：A、B、C三組實驗的結論分別是什么？
A組：_________________________________________________________
B組：_________________________________________________________
C組：_____________________________________________________________
_________________
胰液的分泌是鹽酸刺激小腸腸腔（小腸黏膜）引起的
鹽酸本身不會直接刺激胰腺分泌胰液(必須用鹽酸刺激小腸)
鹽酸刺激小腸黏膜引起胰腺分泌胰液可以不通過神經調節的方式來完成
小腸的神經
稀鹽酸
胰腺
胰液
刺激
傳遞 興奮
沃泰默的實驗
（1）實驗假設：
（2）實驗步驟和結果
胰液的分泌受__________調節。
神經系統
稀鹽酸
狗的上段小腸腸腔內(A組)
狗的血液(B組)
狗的上段小腸腸腔(切除通向該段小腸的神經)(C組)
注入
現象
現象
現象
胰液分泌
胰液分泌
胰液不分泌
小腸的神經
稀鹽酸
胰腺
胰液
刺激
傳遞 興奮
沃泰默的實驗
思考：對比A、B組，說明胰腺是怎么分泌胰液的？自變量、因變量、對照組分別是什么？
說明只有用鹽酸刺激小腸時，胰腺才能分泌胰液。
AB自變量是稀鹽酸的作用部位，因變量是胰腺是否分泌胰液，對照組是 A組。
（1）實驗假設：
（2）實驗步驟和結果
胰液的分泌受__________調節。
神經系統
稀鹽酸
狗的上段小腸腸腔內(A組)
狗的血液(B組)
狗的上段小腸腸腔(切除通向該段小腸的神經)(C組)
注入
現象
現象
現象
胰液分泌
胰液分泌
胰液不分泌
小腸的神經
稀鹽酸
胰腺
胰液
刺激
傳遞 興奮
沃泰默的實驗
思考：對比A、C組，還能說明胰腺分泌胰液就是神經調節嗎？自變量、因變量、對照組分別是什么？
說明小腸上神經的有無不影響胰液分泌。AC 自變量為是否切除神經，因變量為胰腺是否分泌胰液，對照組是A。
沃泰默解釋：這是由于小腸上微小的神經難以剔除干凈的緣故，所以是一個十分頑固的神經反射。
這不是神經反射而是化學調節——在鹽酸作用下，小腸粘膜可能產生了一種化學物質，這種物質進入血液后，隨血流到達胰腺，引起胰液的分泌。
斯他林和貝利斯的實驗
斯他林
貝利斯
毛細血管
斯他林和貝利斯的實驗
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受體
胰腺
開始釋放胰液
斯他林和貝利斯的實驗
受體
胰腺
開始釋放胰液
促胰液素
胰液
這不是神經反射而是化學調節——在鹽酸作用下，小腸粘膜可能產生了一種化學物質，這種物質進入血液后，隨血流到達胰腺，引起胰液的分泌。
如果要證明斯他林和貝利斯的觀點，應該如何設計實驗？
通過以下問題設計實驗
①若是化學調節，如何排除神經的干擾？
②如果小腸粘膜受鹽酸刺激產生了化學物質，如何設法提取該物質？
③根據假設，提取的物質通過什么途徑作用于胰腺？
斯他林和貝利斯的實驗
斯他林
貝利斯
實驗假設：
實驗過程：
實驗結果：
實驗結論：
在鹽酸的作用下，小腸黏膜細胞可能產生了一種化學物質，這種物質進入血液后，隨血流到達胰腺，引起胰液的分泌。
注射
小腸黏膜+稀鹽酸
磨碎
制成提取液
同一條狗的靜脈
胰腺分泌胰液
在鹽酸的刺激下，小腸黏膜產生了一種化學物質（促胰液素），刺激胰腺分泌胰液。
斯他林和貝利斯的實驗
以上實驗設計是否科學嚴謹？
進一步完善的實驗過程：
注射
A組：小腸黏膜+稀鹽酸
磨碎
制成提取液
狗的靜脈
斯他林和貝利斯的實驗
實驗結論：
在鹽酸的刺激下，小腸黏膜產生了一種化學物質（促胰液素），刺激胰腺分泌胰液。
結果
胰腺分泌胰液
注射
B組： 稀鹽酸
同一條狗的靜脈
結果
胰腺不分泌胰液
C組：
注射
小腸黏膜
磨碎
制成提取液
狗的靜脈
結果
胰腺不分泌胰液
深度思考
斯他林和貝利斯的實驗能否說明該調節不是神經調節？為什么？
不能。該實驗只能說明鹽酸刺激小腸黏膜后引起胰液分泌增多，有體液調節的存在，但由于通向小腸的神經被切除，無法判斷該過程中是否有神經調節。
思考與討論
討論1：斯他林和貝利斯的實驗比沃泰默實驗的巧妙之處在哪里？
徹底排除了神經調節對實驗結果的干擾。
討論3：“機遇只偏愛那種有準備的頭腦”。是什么因素使斯他林和貝利斯抓住了成功的機遇呢？
敢于質疑，大膽提出新假設，巧妙設計實驗驗證假設。
斯他林和貝利斯的實驗
討論2：促胰液素調節胰液分泌的方式與神經調節的方式有哪些不同？
神經調節通過反射弧實現，在促胰液素調節胰液分泌時，促胰液素通過血液運輸到達胰腺，引起胰腺分泌。
稀鹽酸
小腸黏膜
混合研磨
制成______
提取液
注射
同一條狗的靜脈
促進胰腺分泌胰液
HCl
HCl
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促胰液素調節
神經調節
促胰液素的調節
請寫出促胰液素分泌、運輸和作用的過程圖解。
比較：促胰液素調節胰液分泌的方式與神經調節的方式有何不同
稀鹽酸
→
感受器(小腸神經)
傳入神經
神經中樞
傳出神經
效應器 (胰腺)
胰液
→
小腸粘膜
促胰液素
血液循環
促胰液素調節胰液分泌的方式：通過血液循環將促胰液素運到胰腺，引起胰液分泌。
促胰液素的調節
研究表明，胰液的分泌受神經和體液的雙重調節，但以體液調節為主。
神經調節：則要通過反射弧來完成。
俄國生理學家巴甫洛夫是近代消化生理學的奠基人、諾貝爾獎獲得者（1904年諾貝爾生理學和醫學獎）。
他和他的學生們在消化腺的神經調節方面做了大量研究，他們也曾認為小腸中鹽酸導致胰液分泌屬于神經反射。
斯他林和貝利斯的發現與他們的結論大相徑庭，于是他們做了重復實驗，結果卻與斯他林和貝利斯的一模一樣。巴甫洛夫對學生深表遺憾地說:“自然，人家是對的。很明顯，我們失去了一個發現真理的機會!”
巴甫洛夫的感慨
①促胰液素發現的意義:
促胰液素的發現不僅使人類發現了一種新的化學物質，更重要的是，使人們認識到，機體除了神經調節，還存在激素調節。
②激素調節
激素調節
是人們發現的 激素，它由 分泌。進入 后，隨血流到達 引起胰腺分泌 。
第一種
小腸粘膜
血液
胰腺
胰液
由_____________或________（如小腸黏膜上皮細胞）分泌的化學物質—— _______進行調節的方式，就是激素調節。
內分泌器官
細胞
激素
運輸
內分泌細胞或器官
血液
循環
作用于
靶細胞或靶器官
結果
生理活動發生改變
激素調節
想一想: 斯他林和貝利斯分離提純了促胰液素嗎？
說明：第一個被分離提純的激素是胰島素。
產生促胰液素和促胰液素作用的部位分別是__________和_______。
小腸黏膜
胰腺
自從第一種激素被發現，世界上就出現了一個尋找激素的熱潮。但激素的分泌悄無聲息，他們直接進入血液周游全身，難以收集和分離。
人們是如何尋找激素的呢？
又是如何確定它的分泌部位的？
如何確定它的調節作用呢？
胰腺
腺泡
胰島
導管
血管
胰島
導管
腺泡
胰腺中的胰島
五、激素研究的實例
實例1: 胰島素的發現
1869年，在顯微鏡下觀察胰腺組織時，發現其中有一些聚集成島狀的細胞堆，將其命名為________，但對它的作用一無所知。
胰島
胰島素的發現
注意：
胰腺是一種特殊的腺體，分為外分泌部和內分泌部。
胰腺外分泌部(腺泡)能分泌胰液, 含有多種消化酶(如胰蛋白酶), 胰液經導管進入小腸，胰腺外分泌部分泌的一種堿性溶液。主要成分是水、碳酸氫鹽及多種消化酶。其中，胰淀粉酶能將淀粉分解為麥芽糖，胰麥芽糖酶可將麥芽糖分解成葡萄糖。胰脂肪酶能將中脂肪分解成甘油和脂肪酸。
胰腺的內分泌部(胰島)能分泌胰島素和胰高血糖素, 調節血糖平衡。
1889年: 科學家無意發現，切除胰腺的狗患上糖尿病, 提出胰腺能________________________的假說。
1916年: 將胰島產生的、可能與糖尿病有關的物質命名為_______。
1889年到1920年:科學家進行了幾百次實驗，試圖證明胰腺中內分泌物的存在。大多數實驗都集中于制備__________, 然后注射給由_________誘發糖尿病的狗或糖尿病患者, 但都收效甚微；
分泌某種抗糖尿病的物質
胰島素
胰腺提取物
胰腺受損
胰島素的發現
科學事實：1889年，科學家無意中發現，切除胰腺的狗會患上與人的糖尿病類似的病。
作出判斷：糖尿病與胰腺有關。
提出假說：胰腺能分泌某種抗糖尿病的激素。
驗證假說：制備胰腺提取物，注射給因摘除胰腺而患實驗性糖尿病的狗。
討論1：科學家試圖向實驗性糖尿病狗注射胰腺提取物來證明胰島素的存在，但收效甚微。這是為什么呢？
胰島
胰腺
腺泡細胞
胰蛋白酶
胰島細胞
胰島素
分泌
分泌
分解
胰島素的發現
胰島素的化學本質為蛋白質，而胰腺的腺泡中含有多種蛋白酶，直接制備胰腺提取物，胰島素被胰腺分泌的胰蛋白酶分解，故難以獲得預期結果
1920年，班廷了解到，以實驗方法結扎胰管或因膽結石阻塞胰管都會引起胰腺_____，但胰島卻_________，這樣機體_____患糖尿病，這給了他獲取胰島方法的啟示：
結扎狗的胰管，使___________________，再用__________________來治療糖尿病。
萎縮
胰腺萎縮
萎縮的胰腺提取液
保持完好
不會
胰島素的發現
問：要想獲得胰島素，必須排除胰腺分泌的胰蛋白酶的干擾，應該怎么操作？
（提示：分泌消化酶的外分泌腺，有導管）
胰腺
萎縮
1921年，班廷和助手貝斯特做了如下實驗:
結扎狗的胰管
制備胰腺提取液
胰腺萎縮, 只剩胰島
摘除另一只健康狗的胰腺
實驗性糖尿病的狗
注入
血糖下降，恢復正常
隨后，他們與生化學家合作，找到了直接提取正常胰腺胰島素的方法:____________________。將提取的胰島素用于對糖尿病患者的治療，取得了很好的效果。
抑制蛋白酶的活性
胰島素的發現
正常
胰腺
胰島
腺泡
正常狗
結扎胰管
摘除胰腺的
糖尿病狗
治愈的狗
1923年，班廷因發現并提取胰島素，而獲得諾貝爾生理學或醫學獎
胰島素的發現
討論2：班廷是如何證實胰島素是由胰腺中的胰島分泌的？
通過結扎胰腺導管，使胰腺萎縮喪失分泌胰蛋白酶的功能，但胰島仍正常，由此證明胰島素是由胰島分泌的。
班廷
1849年，德國研究者做了如下實驗:
公雞摘除睪丸
雄性性征明顯消失
睪丸重新移植回去
雄性特征逐步恢復
正常的公雞
閹割后的公雞
后來，科學家從動物睪丸中提取出_____，并證實，其為睪丸分泌的_____
睪酮
雄激素
睪丸分泌雄性激素的研究
重新移植的公雞
推知相應激素的生理功能。
用某種方法處理實驗動物（摘除所研究的內分泌腺）
出現相應的病理癥狀（觀察實驗動物）
注射摘除腺體的提取物（已摘除的腺體重新移植回去）
討論3：從以上實例，你能歸納出研究一種內分泌腺及其分泌激素功能的方法嗎？
五、激素研究的實例
“要證明一種自然成分的功能，在生理學傳統方法中就是去除該種成分并證明其功能也隨之喪失；然后再引入該成分，并證明其功能又可以恢復”。
——2000年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者卡爾森
上述兩個實驗都分別用到了“加法原理”和“減法原理”。
（1）班廷摘除健康狗的胰腺造成實驗性糖尿病——減法原理。
給實驗性糖尿病的狗注射萎縮胰腺提取物——加法原理。
（2）摘除睪丸——減法原理 重新移植睪丸——加法原理
討論4：聯系必修學到的內容，具體分析以上兩個實例哪些實驗用到了 “減法原理”或 “加法原理”。
五、激素研究的實例
加法原理：與常態比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”
減法原理：與常態比較，人為減少某種影響因素的稱為“減法原理”
1、下面是與促胰液素發現過程有關的四個實驗，有關分析錯誤的是(　　)
①稀鹽酸→小腸腸腔→胰腺分泌胰液　
②稀鹽酸→靜脈血液→胰液不分泌　
③稀鹽酸→小腸腸腔(去除神經)→胰腺分泌胰液　
④小腸黏膜＋稀鹽酸＋沙子研磨制成提取液注入靜脈血液→胰腺分泌胰液
A. ①與②、②與④對比說明胰液分泌不是稀鹽酸直接作用的結果
B. ①與③對比說明胰液分泌不受神經的調節
C. ①②③④對比說明胰液分泌受小腸黏膜產生的物質(由血液運輸)調節
D. 要證明胰液分泌受不受神經的調節應該再設計實驗繼續探究
B
刺激通向胰腺的神經，胰液分泌量增加；
習題鞏固
促胰液素（多肽）
睪酮（脂質）
番外篇之一——促胰液素和睪酮的結構式

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