高考二轮复习动物和人体生命活动的调节教案

专题五生命活动的调节第9讲动物和人体生命活动的调节1.人体神经调节的结构基础和调节过程(Ⅱ)2.神经冲动的产生、传导和传递(Ⅱ)3.人脑的高级功能(Ⅰ)4.脊椎动物激素的调节(Ⅱ)5.脊椎动物激素在生产中的应用(Ⅰ)热点一通过神经系统的调节下图表示反射弧的结构模式图(虚线框内为脊髓的部分结构),①～⑤表示相关结构。判断下列叙述的正误。(1)该反射弧由3个神经细胞组成,刺激①引起⑤应答的反射属于条件反射。(×)提示:条件反射是后天形成的,由大脑皮层控制,该反射无大脑皮层的参与,属于非条件反射。(2)刺激④,引起该肌肉收缩的过程属于反射。(×)提示:反射必须经过完整的反射弧。(3)神经细胞静息电位形成的主要原因是K+外流。(√)(4)刺激②,刺激位点膜电位会由外正内负变为外负内正。(√)(5)引起突触后神经细胞兴奋的过程中,Na+通过被动运输进入突触后膜内。(√)(6)神经递质从突触前膜释放到突触间隙,再扩散到突触后膜均需要消耗能量。(×)提示:神经递质从突触前膜通过胞吐释放到突触间隙,需要消耗能量,再扩散到突触后膜不需要消耗能量。(7)刺激④,电流表指针偏转两次。(×)提示:兴奋在突触部位只能单向传递,刺激④电流表指针偏转一次。[基础回顾](1)兴奋在神经元之间只能单向传递的原因:神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜。(2)呼吸中枢位于脑干,平衡中枢位于小脑,下丘脑除了含有体温调节中枢、水平衡调节中枢、血糖调节中枢外,还与生物节律等的控制有关。(3)一般来说,位于脊髓的低级中枢受脑中相应的高级中枢的调控。(4)某病人能听,能看懂,会写,不能讲话,初步诊断为大脑言语区的S区受损导致。(5)短期记忆主要与神经元的活动及神经元之间的联系有关,而长期记忆主要与新突触的建立有关。[思维拓展](1)验证兴奋在神经元间单向传递应分别电刺激②④,观察电流表指针偏转次数。(2)神经递质发挥作用后,不引起突触后膜持续兴奋或抑制的原因是神经递质发挥作用后被酶分解或被及时回收到突触前神经元。(3)降低环境中的Na+浓度,刺激产生的动作电位峰值会降低。(4)有些人由于外伤等意识丧失,出现像婴儿那样尿床的情况,主要原因是控制排尿的高级中枢即大脑受损。围绕兴奋的产生、传导、传递,考查科学思维能力[典例引领1](2021·浙江1月选考)当人的一只脚踩到钉子时,会引起同侧腿屈曲和对侧腿伸展,使人避开损伤性刺激,又不会跌倒。其中的反射弧示意图如下,“+”表示突触前膜的信号使突触后膜兴奋,“-”表示突触前膜的信号使突触后膜受抑制。甲～丁是其中的突触,在上述反射过程中,甲～丁突触前膜信号对突触后膜的作用依次为(A)A.+、-、+、+ B.+、+、+、+C.-、+、-、+ D.+、-、+、-[解题思路][模拟训练1](2021·安徽蚌埠联考)NO是一种可自行失活(平均5s即失活)的神经递质,它凭借其脂溶性穿过细胞膜,迅速在细胞间扩散,可不经受体介导直接进入突触后膜细胞内,如果进入血管平滑肌细胞内,通过增强GC(鸟苷酸环化酶)的催化活性,打开离子通道,使血管平滑肌松弛。下列有关NO的说法错误的是(D)+通道根据题意可知,NO凭借其脂溶性穿过细胞膜,说明其释放是通过自由扩散实现的,不是通过胞吐完成的;NO可不经受体介导直接进入突触后膜细胞内,说明其突触后膜上无相应受体;根据题意可知,NO的释放实现了电信号到化学信号的转变;NO可打开血管平滑肌细胞膜上的离子通道,使血管平滑肌松弛,由此判断打开的是阴离子通道,如Cl-通道,导致平滑肌松弛。结合实验考查科学探究能力[典例引领2](2021·湖南卷)研究人员利用电压钳技术改变枪乌贼神经纤维膜电位,记录离子进出细胞引发的膜电流变化,结果如图所示,图a为对照组,图b和图c分别为通道阻断剂TTX、TEA处理组。下列叙述正确的是(A)A.TEA处理后,只有内向电流存在+通道所介导C.TTX处理后,外向电流消失D.内向电流结束后,神经纤维膜内Na+浓度高于膜外[解题思路][模拟训练2]用微电极记录细胞膜上的电位变化是研究神经冲动产生、传导和突触传递原理的常用方法。根据以下实验方法和结果,分析和解决相关问题。(1)当图1中的微电极M记录到动作电位时,突触小泡将依次产生的反应是。突触后膜上将依次产生的反应是。

(2)研究表明,在突触小体未产生动作电位的情况下,微电极N上也会记录到随机产生的、幅度几乎相等的微小电位变化,如图2所示。结合突触的结构和突触传递的过程,分析该电位变化产生的原因:

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(3)在某些突触中,突触小体产生动作电位后,微电极N上记录到电位负值增大的抑制性突触后电位(IPSP),如图3所示。已知K+和Cl-通道都参与了IPSP的形成,IPSP产生的原理是

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(4)已知从刺激开始到动作电位产生有一短暂的延迟,且与刺激强度有关。为了规避该延迟对测量精度的影响,请利用微电极记录技术设计实验,精确测量动作电位在神经轴突上的传导速率(实验仪器:微电极记录设备、刺激器、计时器、刻度尺等):

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(1)当图1中的微电极M记录到动作电位时,即兴奋传到轴突末梢时,突触小泡逐渐向突触前膜移动,与突触前膜融合后,以胞吐的方式释放神经递质。突触后膜上受体结合神经递质后,引起突触后膜上电位发生变化。(2)在突触小体未产生动作电位的情况下,微电极N上也会记录到随机产生的、幅度几乎相等的微小电位变化,说明有神经递质作用于突触后膜,但不能引发动作电位,推测可能原因是少量突触小泡释放神经递质进入突触间隙,引起突触后膜产生微小的电位变化。(3)正常情况下,静息时神经细胞膜对K+的通透性大,K+大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对Na+的通透性增大,Na+内流,因此形成内正外负的动作电位。微电极N上记录到电位负值增大的抑制性突触后电位(IPSP),由于K+和Cl-通道都参与了IPSP的形成,推测在电位负值增大的过程中,膜内负电位增强是Cl-内流和K+外流的结果。(4)若要规避该延迟对测量精度的影响,精确测量动作电位在神经轴突上的传导速率,可测量两个电极之间的距离,同时测量电极记录到的动作电位的起始点的时间差,然后通过相应公式计算,即先用刻度尺测量两个微电极之间的距离,用刺激器刺激1次,同时用计时器记录两个微电极记录设备发生变化的时间差,从而根据时间和距离的关系式计算出传导速率。(1)向突触前膜移动,与突触前膜融合释放神经递质突触后膜上的受体与神经递质结合,突触后膜电位发生变化(2)少量突触小泡释放神经递质进入突触间隙,引起突触后膜产生微小的电位变化(3)K+通道开放导致K+外流,Cl-通道开放导致Cl-内流(4)在神经轴突上选取两点,插入微电极记录设备,用刻度尺测量两个微电极之间的距离,用刺激器刺激两微电极同一侧的轴突某点,分别计时微电极测得动作电位的时间,用微电极间的距离除以二者产生动作电位的时间差,即为动作电位在神经轴突上的传导速率反射弧中兴奋传导特点的实验探究(1)探究神经冲动在神经纤维上的传导方法设计:电刺激图中①处,观察A的反应,检测②处电位变化。结果分析:A有反应,②处电位改变→双向传导;A有反应,②处电位未变→单向传导。(2)探究神经冲动在神经元之间的传递方法设计:先电刺激①处,测③处电位变化;再电刺激③处,测①处电位变化。结果分析:两次实验的检测部位均有电位变化→双向传递;只有一处有电位变化→单向传递。热点二通过激素的调节材料一炎性甲亢是甲状腺滤泡细胞膜通透性发生改变,滤泡细胞中的甲状腺激素大量释放进入血液,从而引起机体内甲状腺激素含量明显升高的一种疾病。材料二如图表示正常人体进食后血糖浓度变化和血糖调节的部分过程示意图。根据材料判断下列叙述的正误。(1)正常情况下,甲状腺的分泌活动直接受下丘脑的控制。(×)提示:正常情况下,甲状腺的分泌活动直接受垂体分泌的促甲状腺激素的影响,间接受下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素的影响。(2)甲状腺激素作用的靶细胞比促甲状腺激素作用的靶细胞数量多。(√)(3)炎性甲亢患者血液中促甲状腺激素释放激素的含量比正常人高。(×)提示:炎性甲亢患者血液中甲状腺激素水平过高,反馈调节抑制促甲状腺激素释放激素的释放。(4)炎性甲亢患者体内细胞代谢旺盛,机体产生的热量减少。(×)提示:炎性甲亢患者体内细胞代谢旺盛,机体产生的热量增多。(5)人体进食后血糖浓度变化的调节是神经—体液调节。(√)(6)激素甲作用于靶细胞促进其加速摄取、利用和合成葡萄糖。(×)提示:激素甲为胰岛素,作用于靶细胞促进其加速摄取、利用和储存葡萄糖。(7)调节激素乙合成分泌过程的信息分子有酶和神经递质。(×)提示:酶不属于信息分子。(8)激素甲和激素乙相互协调,共同维持人体的正常血糖水平。(√)[基础回顾](1)促甲状腺激素由垂体分泌,只作用于甲状腺,而甲状腺激素可作用于几乎全身所有细胞。(2)甲状腺激素和生长激素都有促进生长发育的作用,但作用不同,甲状腺激素主要促进发育,生长激素主要促进生长。(3)激素不组成细胞结构、不提供能量、不起催化作用,属于信息分子,只起调节作用。(4)激素运输无特异性,通过体液运输到全身各处,与特定受体结合后才发挥作用。(5)参与体液调节的不仅仅是激素,还有二氧化碳等物质,其中激素调节是体液调节的主要内容。[思维拓展](1)在体温调节过程中,甲状腺激素的调节机制是既具有分级调节、又具有反馈调节。(2)皮下注射胰岛素而不是口服使用的原因是胰岛素的本质是大分子蛋白质,不能被人体细胞直接吸收,在消化道内会被蛋白酶催化水解而失去作用。(3)激素和神经递质的两个共性:①可在细胞间传递信息,②发挥作用后被分解或灭活。结合激素调节原理与应用考查科学思维能力[典例引领1](2021·北京卷)先天性甲状腺功能减低症(甲减)可对哺乳动物生长发育造成严重影响。以大鼠为实验材料,检测甲减仔鼠及补充甲状腺激素的甲减仔鼠的各项指标,结果见下表。指标正常仔鼠甲减仔鼠补充甲状腺激素的甲减仔鼠甲状腺激素浓度/(pmol·L-1)促甲状腺激素浓度/(TSH,mIU·L-1)心肌质量/mg结合上表分析甲状腺激素分泌的调节及其与心肌生长的关系,错误的是(A)[解题思路][模拟训练1]原发性甲减患者由于甲状腺本身病变,血清中甲状腺激素不足。下列说法正确的是(B)A.该患者细胞代谢速率加快,体温上升甲状腺激素可以促进细胞新陈代谢,提高神经系统的兴奋性,原发性甲减患者甲状腺激素分泌不足,细胞代谢速率减慢,神经系统的兴奋性较正常人低;甲状腺激素为氨基酸衍生物,可通过口服缓解病情;由于患者体内甲状腺激素含量较低,对下丘脑的抑制作用弱,下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素含量较正常人高。高等动物主要激素的分泌器官、功能及相互关系围绕有关激素及其调节的实验探究,考查科学思维与探究能力[典例引领2](2019·天津卷)人类心脏组织受损后难以再生。该现象可追溯到哺乳动物祖先,随着它们恒温状态的建立,心脏组织再生能力减弱。(1)哺乳动物受到寒冷刺激后,通过

(填“神经”“体液”或“神经—体液”)调节促进甲状腺激素分泌,使机体产生更多热量以维持体温。(2)活跃分裂的动物细胞多是二倍体细胞,多倍体细胞通常不能分裂。①对比不同动物心脏中二倍体细胞所占比例及其甲状腺激素水平,结果如图。恒温动物的心脏组织因二倍体细胞比例,再生能力较差;同时体内甲状腺激素水平。由此表明甲状腺激素水平与心脏组织再生能力呈负相关。

②制备基因工程小鼠,使其心脏细胞缺乏甲状腺激素受体,导致心脏细胞不受调节。与正常小鼠相比,基因工程小鼠体内的甲状腺激素水平正常,心脏组织中二倍体细胞数目却大幅增加。由此证明甲状腺激素正常小鼠心脏组织再生能力。

③以斑马鱼为材料进行进一步研究。将成年斑马鱼分成A、B两组,分别饲养在不同水箱中,A组作为对照,B组加入甲状腺激素。若组斑马鱼心脏组织受损后的再生能力比另一组弱,则证明甲状腺激素对变温动物斑马鱼心脏组织再生能力的影响与对恒温动物小鼠的影响一致。

[解题思路](1)神经—体液(2)①小高②甲状腺激素抑制③B[模拟训练2]如图表示有关腺体和激素对蛙发育过程的影响。图中①②③分别代表三种激素。发育过程大致分为两个阶段,前20d蝌蚪的下丘脑、垂体和甲状腺都尚未成熟,后20d逐渐成熟。下列有关叙述正确的是(A)A.前20d中①②③的含量都比较低,并在此期间都逐渐增加B.用含碘丰富的饲料持续喂养蝌蚪,可使蝌蚪早于38d发育成小型成蛙C.若蝌蚪切除了垂体后不能发育成蛙,说明促甲状腺激素的功能是促进发育D.切除成蛙的垂体,此蛙的甲状腺可能出现萎缩,①②③的含量都会减少分析题图可知,①表示下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素,②表示垂体分泌的促甲状腺激素,③表示甲状腺分泌的甲状腺激素。由题干可知,前20d蝌蚪的下丘脑、垂体、甲状腺发育不成熟,各自分泌的激素较少,由图示知,6～20d内蝌蚪形态在发生改变,即蝌蚪在不断发育,所以①②③的分泌都逐渐增加;甲状腺激素的合成受到下丘脑、垂体的调控,前20d下丘脑、垂体、甲状腺发育不成熟,故碘增加不能使甲状腺激素合成量增加,因此喂含碘饲料不能使蝌蚪提前发育成小型成蛙;由图示知,②(促甲状腺激素)的作用是促进甲状腺合成和分泌甲状腺激素,甲状腺激素的作用是促进发育;切除蛙的垂体则蛙缺少促甲状腺激素,其甲状腺可能出现萎缩,致使甲状腺激素的分泌量减少,但由于存在负反馈调节,①的含量会增加。模型解读:分级调节与反馈调节(1)分级调节:下丘脑能够控制垂体,垂体控制相关腺体,这种分层控制的方式称为分级调节。(2)反馈调节:在一个系统中,系统本身工作的效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,这种调节方式称为反馈调节,如甲状腺激素分泌过多,反过来抑制下丘脑和垂体分泌相关激素。1.(2021·江西南昌阶段考)下丘脑在人体内环境的稳态调节过程中发挥重要作用,如图所示为神经系统对激素分泌的三种调节方式,下列叙述不正确的是(D)A.若方式甲的靶腺体为甲状腺,则下丘脑活动受靶腺体分泌激素的负反馈调节B.性激素、抗利尿激素的合成和分泌(及释放)分别符合图中方式甲、乙C.兴奋在M处单向传递,因为神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜D.方式丙中激素的释放为神经—体液调节的结果,内分泌腺属于效应器的一部分若方式甲中的靶腺体为甲状腺,则甲状腺分泌的甲状腺激素过多时会抑制垂体和下丘脑分泌相应的激素,下丘脑的活动受靶腺体分泌激素的负反馈调节。性激素的合成和分泌受下丘脑与垂体的分级调节,与图中方式甲相符;抗利尿激素由下丘脑合成和分泌、经垂体释放,符合图中方式乙。兴奋在M所示的突触处是单向传递的,因为神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜。方式丙中激素的释放是神经调节的结果,内分泌腺属于效应器的一部分。2.(2021·山东济南模拟)精氨酸加压素是一种水平衡调节激素,可在运动中维持水分平衡,保持血浆容量的稳定。运动中精氨酸加压素分泌主要受到血浆渗透压等的影响,血浆渗透压升高时,下丘脑中的感受器兴奋,引起该激素的分泌量增加。下列相关叙述错误的是(C)B.分泌该激素调节水平衡的方式属于神经—体液调节由题意可知,运动强度和运动时间会影响该激素的分泌;分泌该激素调节水平衡的方式属于神经—体液调节;抗利尿激素是由下丘脑分泌,垂体释放的;激素在体内含量较少,但作用效果显著。3.褪黑素是由哺乳动物和人的松果体产生的激素,它能缩短入睡时间、延长睡眠时间,从而起到调整睡眠的作用。褪黑素的分泌调节过程如图所示,下列说法错误的是(D)分级调节是一种分层控制的方式,比如下丘脑能够控制垂体,再由垂体控制相关腺体,本题中下丘脑直接控制松果体分泌褪黑素,不能体现激素的分级调节;据图分析可知,暗信号会促进褪黑素的分泌,故长时间光照会使褪黑素的分泌减少;据图可知,褪黑素由松果体分泌后,经体液运输到下丘脑,反过来抑制下丘脑的活动,属于(负)反馈调节;褪黑素能缩短入睡时间、延长睡眠时间,但褪黑素不是作用于下丘脑促进动物睡眠。4.(2021·湖南长沙模拟)瘦素是脂肪细胞分泌的一种蛋白质激素,能抑制食欲、增加能量代谢、抑制脂肪合成从而减少脂肪积累。当健康者外周脂肪增多时,瘦素分泌增多并作用于下丘脑,通过图示途径参与血脂代谢的调节。(1)组成瘦素的基本单位是。瘦素通过进行运输,作用于下丘脑中的