专题七 动物的新陈代谢及其调节1.doc

【知识联系框架】 【重点知识联系与剖析】 一、动物的新陈代谢 1单细胞动物的物质交换 单细胞动物体内与外界环境只相隔一层细胞膜，因而体内与外界直接进行物质交换。 2内环境与内环境的稳态 (1)内环境的概念内环境是指人体内（高等的多细胞动物体内）的细胞外液体，是人体细胞赖依生存的液体环境。内环境就是细胞外液，主要包括淋巴、血浆和组织液，它们之间的关系是：血浆和组织液之间可以通过毛细血管壁互相渗透，组织液可以渗人毛细淋巴管成为淋巴，淋巴只有通过淋巴循环再回到血浆。可用如下关系式表示： 在研究内环境时，要搞清楚消化道的地位，消化道是动物在进化过程中形成的被围在体内的专门用于消化食物的特殊的外界环境。消化腺分泌的消化液已经脱离了内环境，不属于体液，也不属于细胞外液。(2)内环境的稳态 内环境是体内细胞生存的直接环境。由于细胞与内环境之间、内环境与外界环境之间不断地进行着物质交换，因此细胞的代谢活动和外界环境的不断变化，必然会影响内环境的理化性质，如 pH值、渗透压、温度等，但内环境通过机体的调节活动能够维持相对的稳定。下面以pH值为例作一说明： 人体在新陈代谢过程中，会产生许多酸性物质，如乳酸、碳酸；人的食物（如蔬菜、水果）中往往含有一些碱性物质(如碳酸钠)。这些酸性和碱性的物质进入血液，就会使血液的pH值发生变化。但是在血液中含有许多对酸碱度起缓冲作用的物质缓冲物质，每一对缓冲物质都是由一种弱酸和相应的一种强碱盐组成，如H2CO3NaH2PO4/Na2HPO4等。当机体剧烈运动时，肌肉中产生大量的乳酸、碳酸等物质，并且进入血液。乳酸进入血液后，就与血液中的NaHCO3发生作用，生成乳酸钠和H2CO3，H2CO3是一种弱酸，而且不稳定，易分解成CO2和H2O，所以对血液的pH值影响不大。血液中增加的CO2会刺激呼吸活动的神经中枢，增强呼吸运动，增加通气量，从而将CO2排出体外。当Na2CO3进入血液后，就与血液中的H2CO3发生作用，生成碳酸氢盐，而过多的碳酸氢盐可以由肾脏排出。这样由于血液中缓冲物质的调节作用，可以使血液的pH值不会发生大的变化，通常稳定在735745之间。内环境的其他理化性质，如温度、渗透压、各种化学物质的含量等，在神经系统和体液的调节之下，通过各个器官、系统的协调活动，也都能维持在一个相对稳定的状态。 生理学家把正常机体在神经系统和体液的调节之下，通过各个器官、系统的协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态，称为内环境的稳态。(3)免疫 免疫的概念 传统的免疫概念是指机体抵抗病原微生物的能力，即抗传染免疫。随着科学技术的发展，免疫的概念已大大超过了抗传染免疫的范围。因此，现代免疫的概念是：免疫是机体的一种生理机能，机体依靠这种功能能够识别“自己”和“非己”成分，从而破坏和排斥进入机体内的抗原物质，如病原体，异体组织等或机体本身所产生的老死和受损细胞肿瘤细胞等，以维持内环境的稳定。 免疫分非特异性免疫和特异性免疫。非特异性免疫是指对所有病原微生物都有一定程度的抵抗能力，没有特殊的选择性。又称为天然免疫或先天性免疫。如皮肤、黏膜的屏障作用，血脑屏障，胎盘等的屏障作用；吞噬细胞的吞噬作用（血液中的中性粒细胞和组织中的运噬细胞）和杀菌物质（溶菌酶等）的杀菌作用。特异性免疫是指机体针对某一种或某一类微生物或其产物所产生的特异性抵抗力，包括体液免疫和细胞免疫。 体液免疫主要是指通过B淋巴细胞产生抗体的免疫过程。如进入体内的细菌外毒素，与机体内的抗毒素（一种抗体）结合后使它丧失毒性，病毒侵入机体后，抗体与抗原（病毒）结合后使病毒失去活力，不能侵人细胞。体液免疫的过程大致分为三个阶段：感应阶段、反应阶段和效应阶段。感应阶段是指抗原侵人机体后，被巨噬细胞吞噬，吞噬后再将抗原决定基传递给T淋巴细胞，再通过T淋巴细胞传递给B淋巴细胞。反应阶段是指B淋巴细胞被激活后形成效应B淋巴细胞，其中一小部分转化为记忆细胞，大部分效应B淋巴细胞迅速增殖，产生大量的效应B淋巴细胞，产生大量的抗体。效应阶段效应B淋巴细胞产生的抗体再与抗原结合发挥免疫反应的过程。 细胞免疫主要是指通过T淋巴细胞发挥免疫作用的免疫反应过程，与体液免疫过程一样也分为三个阶段。感应阶段与体液免疫的感应阶段基本一样。反应阶段是指T淋巴细胞接受抗原刺激后形成效应T细胞，其中一部分转变成记忆T细胞，大部分迅速增殖形成大量的效应T细胞，产生更强的特异性免疫反应。效应阶段是指效应T细胞与被抗原入侵的宿主细胞（即靶细胞）密切接触，激活靶细胞内的溶酶体，使靶细胞的膜透性改变，渗透压发生变化，最终导致某细胞死亡。当免疫功能正常时对机体发挥免疫保护作用，当免疫功能失调时，可引起过敏性反应(如花粉过敏、青霉素过敏等)、自身免疫病(如风湿性心脏病、类风湿关节炎。系统性红斑狼疮等)或免疫缺陷病(如艾滋病）等，损害机体的健康。 淋巴细胞的起源和分化 淋巴细胞起源于骨髓中的造血干细胞，造血干细胞通过有丝分裂产生淋巴干细胞，经生长、发育、分化，最后形成淋巴细胞。T淋巴细胞（胸腺依赖型淋巴细胞）是造血干细胞分裂、分化形成淋巴干细胞中的一部分随血流进入胸腺，在胸腺分泌的胸腺素的作用下分化、发育形成的，成熟后转移到外周各种淋巴器官或组织，如淋巴结、扁桃体、脾等处，T淋巴细胞参与细胞免疫过程。B淋巴细胞（骨髓依赖型淋巴细胞）是指骨髓中淋巴于细胞在骨髓中发育成的，成熟后转移至外周各种淋巴器官或组织，B淋巴细胞参与体液免疫过程。 抗原 抗原是指一种能刺激人或动物机体产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与这些产物在体内或体外发生特异性反应的物质。 抗原的基本能力是免疫原性和反应原性。免疫原性又称为抗原性，是指能够刺激机体形成特异抗体或致敏淋巴细胞的能力。反应原性是指能与由它刺激所产生的抗体或致敏淋巴细胞发生特异性反应。具备免疫原性和反应原性两种能力的物质称为完全抗原，如病原体、异种动物血清等。只具有反应原性而没有免疫原性的物质，称为半抗原，如青霉素、横胺等。半抗原没有免疫原性，不会引起免疫反应。但在某些特殊情况下，如果半抗原和大分子蛋白质结合以后，就获得了免疫原性而变成完全抗原，也就可以刺激免疫系统产生抗体和效应细胞。在青霉素进入体内后，如果其降解产物和组织蛋白结合，就获得了免疫原性，并刺激免疫系统产生抗青霉素抗体。当青霉素再次注射人体内时，抗青霉素抗体立即与青霉素结合，产生病理性免疫反应，出现皮疹或过敏性休克，甚至危及生命。 抗原的基本性质具有异物性、大分子性和特异性。异物性是指进入机体组织内的抗原物质，必须与该机体组织细胞的成分不相同。抗原一般是指进入机体内的外来物质，如细菌、病毒、花粉等；抗原也可以是不同物种间的物质，如马的血清进入兔子的体内，马血清中的许多蛋白质就成为兔子的抗原物质；同种异体间的物质也可以成为抗原，如血型、移植免疫等；自体内的某些隔绝成分也可以成为抗原，如眼睛水晶体蛋白质、精细胞、甲状腺球蛋白等，在正常情况下，是固定在机体的某一部位，与产生抗体的细胞相隔绝，因此不会引起自体产生抗体。但当受到外伤或感染，这些成分进入血液时，就像异物一样也能引起自体产生抗体，这些对自体具有抗原性的物质称为自身抗原，所产生的抗体称为自身抗体。由于自身抗体与自身抗原发生反应，于是就引起自身免疫疾病，如过敏性眼炎、甲状腺炎等。机体其它自身组织的蛋白可因电离辐射、烧伤、某些化学药品和某些微生物等理化和生物因素的作用发生变性时，也可成为自身抗原，引起自身免疫疾病，如红斑狼疮病、白细胞减少病、慢性肝炎等。大分子性是指构成抗原的物质通过是相对分子质量大于10000的大分子物质，分子量越大，抗原性越强。绝大多数蛋白质都是很好的抗原。为什么抗原物质都是大分子物质呢？这是因为大分子物质能够较长时间停留在机体内，有足够的时间和免疫细胞（主要是巨噬细胞、T淋巴细胞和B淋巴细胞）接触，引起免疫细胞作出反应。如果外来物质是小分子物质，将很快被机体排出体外，没有机会与免疫细胞接触，如大分子蛋白质经水解后成为小分子物质，就失了抗原性。特异性是指一种抗原只能与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合。抗原的特异性是由分子表面的特定化学基因所决定的，这些化学基团称为抗原决定簇。抗原以抗原决定簇与相应淋巴细胞的抗原受体结合而激活淋巴细胞引起免疫应答。换言之，淋巴细胞表面的抗原识别受体通过识别抗原决定簇而区分“自身”与“异己”。抗原也是以抗原决定簇与相应抗体特异性结合而发生反应的。因此，抗原决定族是免疫应答和免疫反应具有特异性的物质基础。 抗体 抗体是机体受抗原刺激后产生的，并且能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。抗体主要分布于血清中，也分布于组织液及外分泌液(如乳汁）中。抗体与抗原结合时，如果抗原分子是可溶性蛋白质，这种结合就会使抗原分子失去溶解性而沉淀：如果抗原分子是位于细胞上的，这种结合就会使这些细胞凝集成团而失去活动能力，接着吞噬细胞就会将抗原抗体反应形成的沉淀或细胞集团吞噬消化。 3物质代谢 物质代谢包括糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪的代谢。这三类营养物质的代谢枢纽是呼吸作用，主要是通过呼吸作用的中间产物，如丙酮酸、乙酸辅酶A、柠檬酸等中间产物。糖类转变成蛋白质必须通过转氨基作用，将氨基转移给糖代谢的中间产物就能产生新的氨基酸，如将氨基转给丙酮酸即为丙氨酸。蛋白质转变成糖类必须经过脱氨基作用，形成的不含氮部分才能转变成糖类。糖类转变成脂肪必须通过乙酸辅酶A，脂肪转变成乙酸辅酶A后才能进入呼吸作用，继而再转变成糖类和蛋白质。 在蛋白质代谢过程中，氨基酸经脱氨基作用形成的含N部分是NH3，NH3对人体是有毒的，但在肝脏中通过肝脏的解毒作用转变成尿素，尿素基本对人体无害，再通过循环系统运至肾脏，以尿液的形成排出体外，或运至皮肤的汗腺以汗液的形式排出体外。 二、动物新陈代谢的调节 1激素和酶的关系 激素和酶都是由生物体内的活细胞产生的，酶一般都是蛋白质，但激素不一定是蛋白质，如胰岛素、生长激素是蛋白质，但性激素不是蛋白质。酶的生理功能是催化生物体内的各种化学反应，使生物体内的各种化学反应能够顺利进行，激素的生理功能是对生物体的各种化学反应进行调节，促进或抑制这些反应的过程，从而达到某种生理效应。 2外分泌腺和内分泌腺 外分泌腺是有导管的，腺细胞的分泌物进入导管，通过导管排到腺体外，如胰腺的外分泌部。唾液腺。汗腺等。内分泌腺是没有导管的腺体，其腺细胞的分泌物直接进入血液，通过血液运输到其他的器官并在那里发挥效应，如胰腺的内分泌部胰岛，还有甲状腺、垂体等。 3甲状腺激素甲状腺激素是一种含碘的氨基酸，在化学上应归为胺类物质。合成和分泌甲状腺激素的器官是甲状腺，但甲状腺的活动要受到垂体和下丘脑的调节。下丘脑通过分泌促甲状腺激素释放激素来促进垂体合成和分泌促甲状腺激素，垂体能通过合成和分泌促甲状腺激素来影响甲状腺的活动，但体内甲状腺激素含量的多少可以反馈性地抑制或促进下丘脑和垂体的活动。具体的调节过程如图7-1所示。体内甲状腺激素的浓度高于正常水平，就反馈性抑制垂体合成和分泌促甲状腺激素，还要进一步反馈性地抑制下丘脑合成和分泌促甲状腺激素释放因子来减弱垂体的活动，使甲状腺合成和分泌甲状腺激素的量减少。如果体内的甲状腺激素的水平下降，则反馈性地促进垂体合成和分泌促甲状腺激素，促进甲状腺激素的合成和分泌。还可以促进下丘脑合成和分泌促甲状腺激素释放激素，进一步促进垂体的活动，使垂体分泌更多的促甲状腺激素，进一步加强甲状腺的活动。上述调节过程称为负反馈调节。图7-1 碘是甲状腺合成甲状腺激素的原料，没有碘就不能合成甲状腺激素，此时体内的甲状腺激素不足，通过反馈调节，垂体分泌过多的促甲状腺激素，就有可能使甲状腺的腺泡组织增生而出现甲状腺肥大。在我国有许多地区的食物中缺碘，这些地区的甲状腺肥大的发病率很高，这种病称为地方性甲状腺肿。甲状腺激素对人体的发育是至关重要的，特别是对大脑发育的影响，幼儿期缺甲状腺激素对大脑造成的智力损害是不可逆的。所以幼年时缺少甲状腺激素不仅器官发育不良，身体不长，而且智力低下，称为呆小症。如果地区性食物中缺碘，就会因碘缺乏而造成智力伤害。我国为消除因碘缺乏造成智力伤害从1995年起实行了“食物加碘”战略。 4性激素 性激素是属于类固醇激素，主要分为两类：雌性激素是由雌性动物的卵巢分泌的，作用是促进雌性生殖器官的发育和卵细胞的形成，激发并维持雌性动物的第二性征和正常的性周期；雄性激素是由雄性动物的精巢（或睾丸）分泌的，作用是促进雄性动物生殖器官的发育和精子的生成，激发并维持雄性动物的第二性征。第二性征是指两性在体表上的差异，即雄性动物具有某种特征而雌性动物无此相应特征，第一性征是两性在生殖器官上的差异。公鸡和母鸡生殖腺的阉割和移植实验就证明了性激素具有激发并维持动物第二性征的作用。性激素分泌的调节也类似于甲状腺激素负反馈调节过程。体育运动中运动员禁用的兴奋剂就是类固醇激素或类固醇激素的类似物。长期服用兴奋剂会干扰体内正常的内分泌功能，对健康不利，也违背体育比赛的公平竞争原则。 5胰岛素 胰腺分为内分泌部和外分泌部两部分，外分泌部属于消化腺。内分泌部是分散在胰腺组织中的许多孤立的细胞团称为胰岛，作用是分泌胰岛素。胰岛素是一种蛋白质，共有51个氨基酸，两条肽链。胰岛素的生理作用是：促进血糖合成糖元，促进血糖分解，降低血糖浓度。胰岛素分泌的调节主要是受血糖浓度的反馈调节，血糖浓度上升，胰岛素分泌量增加，促使血糖浓度降低；如果血糖浓度降低，胰岛素的分泌量就下降，使血糖浓度升高。胰岛素分泌的调节过程不受垂体的直接控制。如果因胰岛病变，胰岛素的分泌量不足或没有，血糖浓度就会升高，当血糖浓度超过肾小管的重吸收极限时，葡萄糖就会随尿液排出体外，因尿液中有葡萄糖，这种病就称为糖尿病。 6生长激素 生长激素是由垂体分泌的一种含有191个氨基酸组成的一条多肽链，实际也是一种蛋白质。生长激素的生理作用主要是促进幼小动物的生长，对发育几乎没有影响。生长激素也能促进体内蛋白质的合成，抑制蛋白质的分解，提高对糖类和脂肪的利用率。人在幼年时缺少生长激素会得殊儒症，患者身材特别矮小，但智力是与常人一样的。如果幼年时生长激素分泌过多会使生长速度过快而身材特别高大，称为巨人症。成年人分泌过多会使关节软骨、关节头、短骨等处的骨组织增生，从而使关节活动不灵活，甚至不能活动，这种病称为肢端肥大症。 7相关激素间的协同作用和拮抗作用 协同作用：是指不同激素对同一生理效应都发挥作用，从而达到增强效应的结果。如：生长激素和甲状腺激素对生长发育的作用。生长激素主要通过促进蛋白质的合成和骨的生长而达到促进生长的作用：甲状腺激素则对机体的生长发育，尤其是中枢神经系统的发育和神经系统功能的完善具有重要作用。机体正常的生长发育必需在生长激素与甲状腺激素协同作用下才能完成。如果人在幼年时期生长激素分泌不足，即使甲状激素的分泌量是正常的，身体的生长还是会出现障碍，身材特别矮小而得“侏儒症”。如果生长激素分泌正常，但甲状腺激素分泌不足，身体的生长还会出现障碍，身材矮小，同时神经系统的发育也会出现障碍，特别是大脑的发育障碍而导致智力低下，临床上称为“呆小症”。 拮抗作用：拮抗作用是指不同激素对某一生理效应发挥相反的作用。如；胰岛素和胰高血糖素对血糖浓度的调节作用，如图7-2。图7-2 胰岛素的作用是促进血糖合成糖元，抑制非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖浓度降低；胰高血糖素的作用是促进糖元分解和非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖升高。胰岛素和胰高血糖素的生理作用正好相反。当血糖浓度较高时，胰岛素的分泌量增加，胰高血糖素分泌量减少，两种激素拮抗作用的结果是胰岛素占优势，产生的效应是：促进血糖合成糖元，并抑制非糖物质转化为葡萄糖，使血糖的含量降低。当血糖含量较低时，胰岛素分泌量减少，胰高血糖素分泌量增加，两种激素拮抗作用的结果是胰高血糖素占优势，产生的效应是：促进糖元分解为葡萄糖，并使非糖物质转化为葡萄糖，使血糖浓度升高。胰岛素的降血糖作用和胰高血糖素的升血糖作用相互拮抗，共同实现对糖代谢的调节，使血糖含量维持在相对稳定的水平。 8其它化学物质的调节作用 参与体液调节的化学物质主要是激素，除此之外还有CO2、H+等。 CO2对呼吸运动的调节：二氧化碳是调节呼吸的有效生理刺激。人体细胞在进行呼吸作用时是吸入氧气，放出二氧化碳，二氧化碳释放到血液，通过血液循环运输到肺泡，再通过呼吸运动排出体外。尽力屏气一分钟后，血液中的二氧化碳不能及时通过呼吸运动排出体外，肺泡气中的二氧化碳含量会迅速升高，动脉血液中的二氧化碳含量也随之升高，这样就形成了对呼吸中枢的有效生理刺激，呼吸中枢兴奋，呼吸加深加快，肺的通气量也增大，从而加快对二氧化碳的清除，使肺泡气和动脉血中的二氧化碳维持在正常水平。在给危重病人接氧气时，一定要在氧气中混有一定量的CO2，因为少量的CO2对呼吸中枢具有兴奋作用。 三、神经调节 单细胞的原生动物没有神经系统，对外界刺激作出反应是通过原生质进行的。多细胞动物对外界刺激作出反应是通过神经系统完成的，其基本方式是反射，完成反射过程的神经结构称为反射弧，组成包括5个部分：感受器、传入神经纤维、神经中枢、传出神经纤维和效应器。反射属于应激性的范畴，是应激性高度进化的产物。 1反射是神经调节的基本方式 反射是指是在中枢神经系统的参与下，人和动物个体和外界环境的各种刺激所发生的规律性的反应。在大脑皮层的参与下，机体通过反射，可使躯体、内脏等各部分的生命活动更加协调，并大大提高了动物适应变化环境的能力。是长期自然选择的结果。 2反射的种类 非条件反射：是指动物生下来就有的，通过遗传获得的先天性反射，只在大脑皮层下的中枢即可完成的反射，称为非条件反射。如：哺乳动物和人刚生下来的动物或婴儿就会吮奶；哺乳动物和人吃到东西时分泌大量的唾液；受到强光刺激时闭眼；婴儿生病打针时的哭叫等。 条件反射：是指动物出生后，在生活过程中通过训练逐渐形成，需要大脑皮层的参考才能完成的后天性反射。条件反射是在非条件反射的基础上，经过一定的过程，在大脑皮层的参与下形成的。条件反射是一种高级的神经活动，是高级神经活动的基本方式。条件反射提高了人和动物对环境的适应能力。 反射的生物学意义：人和高等动物对内外环境的适应，都是通过非条件反射和条件反射来实现的，非条件反向只能对恒定的环境变化进行适应，而条件反射可以随着环境的变化而不断地新建，使人和高等动物对于环境的变化能够更精确的反应。 3反射的神经结构反射弧 参与反射活动的神经结构称为反射弧（见图7-3）。反射弧包括感受器（感受刺激产生兴奋）、传入神经（将兴奋传向中枢）、神经中枢（对刺激进行分析和综合）、传出神经（将兴奋传到效应器）和效应器（产生相应的活动）。图7-3 反射弧只有在结构上保持其完整性，才能完成反射活动。组成反射弧结构的任何一个部分受到损伤，反射活动都将不能完成。 4兴奋的传导 神经细胞（神经元）的基本功能是受到刺激能够产生兴奋，并且能够传导兴奋。神经纤维上的传导：在静息时，神经细胞的膜电位是膜外为正，膜内为负。当受到刺激时，在刺激点上变为膜内为正膜外变负，产生兴奋。邻近的未兴奋部位膜外的正电荷向兴奋部位移动，膜内的兴奋部位正电荷向未兴奋部位移动。这种在兴奋部位与相邻未兴奋部位之间的局部电流达到一定强度后，便会引起未兴奋部位产生兴奋，这样兴奋就传递下去了。而原先兴奋的部位又恢复原先的电位。如图7-4所示。图7-4图中弯箭头表示内外局部电流的流动方向，下方直箭头表示兴奋传导方向。 兴奋在神经纤维上的传导是没有方向性的，也是不会衰减的。 5细胞间的传导 兴奋在细胞间的传导是通过突触来完成的。突触的结构(如图7-5)图7-5 突触小体：是指一个神经元的轴突轴突末梢分枝末端的膨大部分形成的小体。这些突触小体可以与多个神经元的细胞体或树突相接触而形成突触。在突触小泡内靠近前膜处含有大量突触小泡，内含化学物质_神经递质(如乙酸胆碱、去甲肾上腺激素等)。 兴奋通过突触的传递过程是：当兴奋沿轴突传到突触时，突触小泡就向突触前膜移动，与突触前膜接触融合后就将递质释放到突触间隙里，使突触后膜兴奋或抑制，这样就使兴奋从一个神经元传到另一个神经元。 6高级神经中枢的调节 人类的高级神经中枢是在大脑皮层：大脑皮层有许多功能区，管理着人体某一方面的活动，但各功能区之间是相互协调的。比较重要的功能区有：躯体运动中央、躯体感觉中枢、视觉中枢、听觉中枢和嗅觉中枢等，管理这些功能的功能区在大脑皮层中都有它们的典型代表区。在躯体运动中枢中，躯体各部位在皮层的代表区所占的比例是不均等的，一般运动越是复杂的躯体部分在皮层中的代表区所占的比例比较大，运动简单的躯体部分在皮层中的代表区所占的比例较小。 语言中枢是人类特有的高级神经活动：语言中枢在大脑皮层的代表区较为分散。人类的语言有多种形式，如书写、口语、阅读、听语等，与这些功能相关的代表区一般靠在相应的功能区附近。如运动性语言中枢和书写中枢靠在躯体运动中枢附近，听性语言中枢则靠在听觉中枢附近，视性语言中枢则靠在视觉中枢附近。 下丘脑是植物性神经的最高级中枢，管理着人体最基本的生命活动：交感神经和副交感神经之间的协调就是通过下丘脑完成的。中枢神经系统通过下丘脑与垂体发生联系，从而使神经调节和激素调节相互联系在一起，共同调节人体的生命活动。7神经调节和体液调节之间的比较 两种调节方式的特点：神经调节的特点是以反射的形式来实现的，反射的结构基础是反射弧；体液调节的特点主要是激素随着血液循环送到全身各处而发挥调节作用的。两种调节方式的联系与区别比较：(见表7-1)表7-1：神经与体液调节的区别与联系神经调节体液调节反应速度迅速、准确比较缓慢作用范围比较局限比较广泛作用时间短暂比较长二者关系二者共同协调、相辅相通成，但神经调节占主导地位 神经调节与体液调节之间的关系：一方面大多数内分泌腺都受中枢神经系统的控制；另一方面内分泌腺分泌的激素也可以影响神经系统的功能。 四、动物行为产生的生理基础动物行为是指动物个体或群体对外界条件变化所做的有规律的、成系统的适应性反应。1激素调节与行为动物行为的形成机制，如图7-6所示。图7-6 动物行为的产生与动物体内分泌系统的活动有直接关系，激素对动物行为的影响最显著的表现是在繁殖行为上。 实验表明，鸟类求偶行为的强烈程度与其体内性激素水平成正相关。摘除动物睾丸会导致繁殖行为的消失；在非繁殖季节对动物施加性激素能诱发繁殖行为，如对幼鼠注射或口服睾丸酮后，出生仅14d的雄鼠就表现出交配行为。如果将公鸡的睾丸摘除，公鸡就不再啼鸣，鸡冠萎缩，求偶行为消失。如果将睾丸重新植入阔割公鸡的体内，公鸡的特征和行为就可以得到恢复。如果对阉割的母鸡注射或口服睾丸酮，母鸡就会出现公鸡的形态特征和交配行为。性激素还影响着动物的其它行为，如攻击行为等。垂体分泌睥促性腺激素能够促进性腺的发育和性激素的分泌，进而影响动物的性行为。 候鸟的迁徙活动与甲状腺激素的含量有关，科学实验证明，对候鸟注射或口服甲状腺激素，可使其提前迁徙。对候岛来说，日照时间的延长或缩短都会通过视觉系统将信号传递到下丘脑，通过下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素影响垂体的活动，使垂体合成和分泌更多的促甲状腺激素，中状腺就合成和分泌更多的甲状腺激素，从而使候鸟开始迁徙。 在一些动物中，垂体分泌的催乳素能够调控某些动物对幼仔的照顾行为，而且能够促进某些合成食物的器官发育和生理机能的完成，如促进哺乳动物乳腺的发育和泌乳，促进鸽的嗉囊分泌鸽乳的活动等。2神经调节与行为动物行为的类型： 先天性行为：先天性行为是由动物体内遗传物质决定的，是本物种的一种遗传特性，不需要后天学习，生来就有的一种行为能力，这种能力在适当条件下，由神经调节或激素调节就能表现出来。如失去幼仔的母狗，它的哺育后代的本能并不消失，会把无母的小猫当作自己的后代给以抚爱、哺乳；失去蛋的企鹅会把鹅卵石当作企鹅蛋来孵化等。这种行为除特种遗传性以外，还和某些生理成熟有关，如垂体分泌催乳素等。(1)趋性 趋性是动物对环境刺激最简单的定向反应。如趋光性、趋热性和趋化性等。趋性一般分为正趋性和负趋性，如草履虫对有害的高浓度的盐水而避开，是负趋性，而它又趋于集中到有0.2的醋酸的地方，这是正趋性。趋性根据刺激物性质的不同而分为趋光性、趋化性、趋热性等。昆虫具有趋光性，但对光性质的反应却因种类而异。夜出性昆虫对灯光具正趋性，对日光是负趋性。寄生虫能辨认寄主，则是对寄主身上散放出来的特殊化学物质十分敏感，这是趋化性。臭虫总是向温度较高的地方集中，周围环境发生1的变化它都能感知，这是趋化性。 趋性是整个动物体都产生运动，没有神经系统的原始种类也具有趋性，所以趋性是一种简单的反应。在高等动物中，趋性是十分少的。(2)非条件反射 非条件反射是动物生下来就具有的对刺激作用反应的能力。是不需要大脑皮层参考的，在大脑皮层下的中枢即可完成的反射。 非条件反射和趋性相似的是通过刺激产生定向的反应行为。但非条件反射与趋性不同点是反射不是整个身体的定向运动，而是身体的某一部分对某项单一刺激的定向反应。通常一种反射的反应方式有其先天的基础，这种先天的基础不受既往经验和特殊刺激的影响。非条件反射包括许多保护性反射，如搔痒、擦拭和躲避反射，眨眼和瞳孔反射，喷嚏、咳嗽和呕吐反射，维护肌肉恒定长度的反射如膝跳反射、控制平衡及姿势的反射。反射必须通过神经系统完成，没有神经系统的原生动物对刺激作出的反应是通过原生质完成的，所以没有反射，原生动物对刺激作用的反应只能称为应激性。反射是应激性高度进化的产物。（3）本能 本能是由一系列非条件反射按一定的顺序连锁发生构成的。本能是先天具有的固定性行为，它由刺激引起，但不完全由刺激所决定，还与动物体内的生理状况有关，并由遗传决定，但又必须是达到一定的发育阶段才能出现，本能在种的个体中表现大都相似。如有性生殖的动物，达到一定的发育阶段都有性欲和交配。各种织网蜘蛛，它们都能吐丝织网。蜜蜂的工蜂达到一定发育阶段都可以采粉，还有鸟类的迁徙、鱼类的洄游等都是本能。 某些本能行为虽然有固定的行为方式，但它会被日后的学习过程所改变或补充，使本能行为更加完善。由于这个缘故，许多本能行为现已成为先天的和后天的行为的结合。例如猫捉老鼠，这是大家所熟知的本能行为，但这里也有和学习行为相结合的成分，刚生下来的小猫就会抓老鼠，但它只抓老鼠身体的任何一部分，这是先天性（定型）行为，但通过跟老猫的学习后，就会抓住老鼠致死的部位颈部，这是通过学习而表现出来的行为。后天性行为 后天性行为是动物出生后通过学习得来的行为。动物建立后天行为的主要方式是条件反射。学习是指动物在成长过程中，通过经验的影响，发生行为的改变或形成新行为的过程。动物学习能力的大小与其进化的程度呈正相关，动物的种类越高等，学习能力就越强，后天行为所占的比重就越大。 印随学习： 印随学习是动物出生后早期的学习方式，具特定的敏感期。如著名奥地利生物学家康拉德劳伦兹对灰腿鹅（或幼鸭）进行了一项不寻常的实验。他把灰腿鹅生的蛋分作两组孵化。第一组由母鹅孵化，孵出的雏鹅最先看到的活动物是它们的母亲，于是母亲走到哪儿，它们就跟到那儿。第二组鹅蛋放在人工孵化器里，雏鹅出世后不让它们看见自己的母亲，而让它们最先看到劳伦兹本人。于是劳伦兹走到哪儿，小鹅跟到哪儿，小鹅把劳伦兹当作“妈妈”了。随后劳伦兹把两群小鹅放在一起，扣在一只箱子下面，让母鹅在不远的一边看着。当劳伦兹把箱子提起时，受惊吓的小鹅朝两个方向跑去：记住母亲的那些小鹅朝母鹅跑去，记住劳伦兹的朝劳伦兹跑来。据实验，能产生印记行为的动物有许多种，大部分鸟类、豚鼠、绵羊、鹿、山羊、水牛、某昆虫及多种鱼类。可以形成印记的动物，是那些生出来就能立即四处活动的种类。印记是新生动物学习的一种重要形式，它可以使这些没有自卫能力的小动物紧紧依附着它们的父母，从而使食物供应和庇护要求均更有保障。模仿学习： 模仿是动物通过观察模仿同类动物的行为，是通过模仿来间接地获取经验的一种行为。如小鸡模仿母鸡用爪扒地的方式索食。年幼的黑猩猩会模仿成年的黑猩猩用沾水的小树枝从洞穴中取出白蚁作为食物。在20世纪30年代发现了英国的山雀“偷奶”，经过科学家的长期研究发现，清早送奶人送到每个居民门口奶瓶的薄铝盖被戳破，牛奶也减少了，开始也许是某只山雀的偶然行为，然后在山雀群中得到模仿所致。模仿学习的意义是从同类中学习经验不消耗精力，同时这种适应环境的方式也不完全依赖遗传机制来继承，这对动物获得新知识和不断的适应新环境是十分有利的。判断和推理： 亦称为悟性学习、洞察学习。是动物后天性行为发展的最高级形式，是大脑皮层的功能活动。动物的判断和推理能力是得用经验去解决问题，因而是高等动物具有的能力。如：把食物昆虫和螳螂用玻璃隔开，螳螂发现食物后不会绕过玻璃去捕捉食物，而只在玻璃上乱撞。如果把食物香蕉等放在玻璃另一侧，猴子则只一次就会绕道拿到食物。把食物挂在猩猩够不着的高处，它一观察到食物则会推木箱或用粗细两根不同的竹杆相接去获得食物。 判断和推理能力的特征是一个动物自发地领悟一个新的情况，事先考虑到行为程序所需的空间和时间上的次序，然后第一次就能正确地完成这个程序。 五、体温及其调节 人的体温是指人身体内部的温度。人体的一切生命活动基础是新陈代谢，恒定的体温是新陈代谢的基础。体温过低会影响酶的活性，从而影响新陈代谢的正常进行，使各种细胞、组织和器官的功能发生紊乱，严重时还会导致死亡。所以相对恒定的体温是维持机体内环境稳定，保证新陈代谢等生命活动正常进行的必要条件。体温调节是指通过神经系统中的体温调节中枢（位于下丘脑）的调节，使机体的产热量和散热量保持动态的平衡。人体内温度的变化可以通过人体的皮肤、黏膜和内脏器官中的温度感受器来感受。温度感受器分为温觉感受器和冷觉感受器。在寒冷环境中，寒冷刺激了皮肤里的冷觉感受器，通过体温调节中枢的调节作用，引起皮肤血管收缩，减少皮肤中的血流量，从而使皮肤的散热量减少；骨髓肌会不自主战栗，使产热量增加；促进肾腺的分泌活动，使体内肾上腺素的含量增加，导致体内代谢活动加强，总之，冷觉感受器感觉寒冷刺激后，将兴奋传到体温调节中枢产生的效应是散热减少，产热增加，从而使体温上升。当人处于炎热环境中时，温觉感受器兴奋并将兴奋传到下丘脑中的体温调节中枢，通过中枢的调节体，使皮肤血管舒张，增加皮肤的血液流量，升高皮肤温度，有利于热量的散失。同时汗液的分泌也会增多，通过水分的蒸发来增加散热量。【经典例题解析】例题1 图7-7为人体对水的摄入、吸收、分泌和排出的示意图，请仔细分析后回答下列问题：图7-7(1)胃肠道的水分通过_方式进入内环境。(2)内环境的水分通过_的形式进入胃肠道内。(3)内环境的水分通过_作用成为_的主要成分，其中大部分的水分又通过_作用进入内环境。(4)内环境的水分通过皮肤的_结构排出体外。(5)如内环境中液体的浓度升高，细胞内液的水分_。 解析 水是人体不可缺少的物质，约占人体的6070，是细胞的主要组成成分，体内的养分和废物都必须溶解于水才能被运输。水溶液在体内的流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的废物运送到排泄器官或直接排出体外。 胃肠道等消化道中的水分是通过渗透（自由扩散）的方式被吸收到血浆中进入内环境的。细胞从内环境获得水分，这些水分参与了细胞内的物质代谢过程，其中也包括各种消化腺上皮细胞用来合成消化液，然后又分泌到胃肠道内用于消化食物。血液流过肾小球时，把内环境中的水分通过滤过作用成为原尿的主要成分，原尿流过肾小管时，又把大部分的水分通过重吸收作用进入血液。 内环境中多余的水分通过皮肤的汗腺排出体外。内环境中的液体浓度升高，渗透压升高，细胞内液将外渗，同时内环境中的水分通过皮肤、肾脏等排出体外的过程发生困难，内环境中水分增多，引起组织水肿。 本题是一个学科内综合性很强的题目，是对水分在人体内代谢过程的总结。答案 (1)渗透 (2)消化液 (3)滤过 原尿 重吸收 (4)汗腺 (5)外渗例题2 图7-8是正常人的糖代谢途径及其调节的示意图，请仔细分析后回答下列问题：图7-8(1)图中A代表肠、胰_酶和肠、胰_酶，以及_淀粉酶。(2)胰岛素注射剂给糖尿病人一次注入过量会使病人休克，原因是胰岛素可使血糖浓度_。人在饥饿情况下，胰岛素的分泌量会_。(3)图中B过程所需的能量主要是_呼吸产生的，其次是由_呼吸产生的，前者反应如图中 ，后者反应的产物是_。(4)图中D代表_。一次大量吃糖以后，图中 过程会增多。(5)F程是何种运输方式？_。血糖进入红细胞的运输方式是_。前者需图中 提供_。(6)血糖到达各种细胞是通过_系统的 _作用。 (7)G和B共有的中间产物是_，其中B过程比G过程的产物多了_。 (8)如果尿液中含有葡萄糖，其直接原因是_，发病的器官或部位是_。这种病称为糖尿病。(9)如过程主要发生在_中，其产物中的水是由氢_给_合成的。 解析 糖代谢的中心是血糖，在人体内血糖的来源和代谢去向是高中生物教材中的重点和难点。(1) 食物中的淀粉被消化成葡萄糖必须要在两种酶的催化下才能完成，淀粉酶将淀粉分解成麦芽糖，淀粉酶有三种，唾液淀粉酶、胰淀粉酶和肠淀粉酶，淀粉消化的场所在口腔和小肠，但主要在小肠内被彻底消化；麦芽糖被消化成葡萄糖需麦芽糖酶催化，麦芽糖酶有两种，胰麦芽精酶和肠麦芽糖酶，消化麦芽糖的场所是小肠。(2)胰岛素是由内分泌腺胰岛分泌的，其生理功能是促进血糖分解，促进血糖合成糖元，总体效应是降低血糖浓度，与胰岛素功能相持抗的是胰高血糖素，也是由胰岛分泌的，其作用与胰岛素相反，是升高血糖浓度。在人的血液中，血糖浓度稳定在0.080.12之间，是依靠胰岛素和胰高血糖素的共同调节下实现的。单就胰岛素与血糖浓度的关系而言，血糖浓度升高，胰岛素含量也升高，血糖浓度下降，胰岛素浓度也下降。人在饥饿的状态下，由于吸收不到葡萄糖，血糖浓度由于消耗而开始下降，此时胰岛素的浓度也相应下降。(3)根据运动生理，骨骼肌在剧烈运动时的供能系统有个：ATP磷酸肌酸供能系统无氧呼吸供能系统和有氧呼吸供能系统。ATP磷酸肌酸供能系统在剧烈运动时一般只能维持30秒左右的时间，接着依靠无氧呼吸供能系统再维持30秒左右，在此过程中，由于人体内ATP的大量消耗，产生了大量的ADP和NAD+，这两种物质对有氧呼吸有强烈的促进作用，大约1分钟后有氧呼吸的速度大大加快，甚至达到有氧呼吸速度的极限，为剧烈运动提供大量的能量，这时无氧呼吸和磷酸肌酸提供的ATP在整个能量供应中所占的比例很小，几乎可以忽略不计。所以在剧烈运动过程所需能量主要是由有氧呼吸提供的，其次是无氧呼吸。(4)一次性糖吃得太多，就会出现糖的过剩，糖就开始转化成脂肪，糖转化成脂肪的过程主要是在肝脏内完成的。肝脏是人体的代谢中心。(5)消化道中的葡萄糖转变成血糖是一个吸收过程，小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，此过程要消耗呼吸作用产生的ATP。红细胞吸收葡萄糖是一个协助扩散的过程，不需要消耗ATP。(6)血糖到达各个组织细胞是通过循环系统的运输作用，各组织细胞产生的代谢废物也要通过循环系统的运输作用才能到达相应的排泄器官将其排出体外。(7)图中G表示的是有氧呼吸过程，B表示在剧烈运动过程既有有氧呼吸，也有无氧呼吸，所以G和B过程共同的中间产物是丙酮酸。B过程还包含有无氧呼吸，所以B过程的产物中有乳酸，而在G过程中没有乳酸产生。(8)尿液含葡萄糖的直接原因是由于血糖浓度过高，血液流经肾小球时，经肾小球的滤过作用形成的原尿中也有较高浓度的葡萄糖，原尿的葡萄糖浓度与血糖浓度是基本相等的，当原尿中的葡萄糖浓度超过了肾小管的重吸收作用的最大极限后，在尿液中就会出现葡萄糖，因尿液中有葡萄糖，这种病就称为糖尿病。但发病的部位不在肾脏，而是在胰岛，是胰岛不分泌胰岛素或分泌得很少，导致血糖浓度升高所致。(9)图中G过程表示组织细胞内的有氧呼吸，有氧呼吸过程除第一阶段的糖酵解过程在细胞质基质中进行外，第二阶段的三核酸循环和第三阶段的氧化磷酸化过程都是在线粒体中进行的，三羧酸循环主要在线粒体基质中进行，氧化磷酸化过程主要在线粒体的内膜上进行。呼吸作用产物中的水是在第三阶段中生成的，是H传递给氧生成的水。所以有氧呼吸过程中一定有水生成，而无氧呼吸一定没有水生成。答案 (1)淀粉 麦芽糖 唾液 (2)降低 减少 (3)有氧 无氧 G 乳酸 (4)脂肪 E (5)主动运输 协助扩散 G ATP (6)循环 J运输 (7)丙酮酸 乳酸 (8)血糖浓度太高，肾小管来不及重吸收 胰岛 (9)线粒体 转递 氧例题3 一个人出现组织水肿，其原因可能是（ ） A血浆中尿素过多B皮下脂肪积存过多 C血糖含量过少D血浆蛋白质含量过少 解析 当血液流经毛细血管时，血浆中的水分子、无机盐、葡萄糖、氨基酸、尿素、尿酸等小分子物质均可透过毛细血管壁进入组织液，但大分子的蛋白质不能透过毛细血管壁，所以由这些小分子物质溶解于水中构成的渗透压，组织液和血浆之间是基本相等的。但由蛋白质构成的渗透压，血浆大于组织液。组织液的生成主要发生在毛细血管的动脉端，生成组织液的动力主要是毛细血管中的血压。血液在流经毛细血管时的阻力是很大的，所以在毛细血管静脉端的血压较低，与组织液的压力基本接近。组织液回渗到毛细血管中的动力主要是由血浆中的蛋白质构成的渗透压。如果血浆中蛋白质的含量过少，远低于7，就会使组织液中的水分难以回渗到毛细血管，水分在组织液中积存，引起组织水肿。答案 D 例题4 图7-9表示运动前后血液中乳酸浓度的变化曲线，请对曲线仔细分析后，你认为对曲线BC段的变化解释正确的是（ ）图7-9A乳酸与NaHCO3反应生成CO2 B乳酸与Na2CO3反应生成CO2 C乳酸与NaH2PO4反应生成H3PO4 D乳酸与Na2HPO4反应生成NaH2PO4 解析 详见“重点知识联系与剖析”。答案 A 例题5 (2000年上海高考题)下列反应属于条件反射的是（ ） A见到话梅就分泌唾液B一粒糖放入口中，就会分泌唾液 C手一碰到火就缩回来D婴儿一出生就会吮奶 解析 非条件反射和条件反射的不同在于前者是生来就有不学就会的，其中枢位于大脑皮层以下（由大脑皮层以下部位就可以完成）；而条件反射则是在后天的学习过程中逐渐形成的高级神经活动，必须有大脑皮层的参与才能完成。在题目给出的4个选项中，见到话梅就分泌唾液是话梅作为一种具体信号对人形成了条件刺激，引起了唾液分泌条件反射中为食物引起的非条件反射；C是触觉引起的非条件反射出为奶头刺激引起的非条件反射。答案 A 例题6 切除胰腺的狗排出的尿液常常会吸引许多蚂蚁，这是因为（ ） A.肌糖元分解，使血糖升高B非糖的物质转化，使尿糖升高 C胰岛素缺乏，使狗出现糖尿D蛋白质分解，使尿糖升高 解析 本题主要考查的知识点是胰岛素的生理作用、胰岛素分泌的部位和肾小管的重吸收作用等。根据题干给出的条件理顺解题的思路是解题的一般规律。蚂蚁被尿液吸引，显然尿液中有蚂蚁所需要的营养物质。进而可知尿的营养物质是葡萄糖。切除胰腺的狗，体内缺少胰岛素。胰岛素有降低血糖浓度的作用，所以导致该狗血糖浓度升高，原尿中的葡萄糖浓度超过了肾小管的重吸收的最大能力，就会使一部分葡萄糖不能被肾小管重吸收，使狗出现糖尿。尿中的葡萄糖不会由肌糖元直接分解得到，蛋白质分解不会直接产生葡萄糖。答案 C 例题7 2001年全国高考理科综合试题(江苏、浙江)卷运动员在进行不同项目运动时，机体供能方式不同。对3种运动项目的机体总需氧量、实际摄入氧量和血液中乳酸增加量进行测定，结果如表7-2。表7-2运动项目总需氧量(升)实际摄入氧量(升)血液乳酸增加时马拉松跑400米跑100米跑60016858020略有增加显著增加未见增加根据以上资料分析马拉松跑、400米跑、100 米跑运动过程中机体的主要供能方式分别是（ ）A.有氧呼吸、无氧呼吸、磷酸肌酸分解B无氧呼吸、有氧呼吸、磷酸肌酸分解C有氧呼吸、无氧呼吸、无氧呼吸D有氧呼吸、磷酸肌酸分解、无氧呼吸 解析 这是一道将高中生物教材上能量代谢的有关知识与人的运动生理相结合的一道学科内综合测