第05讲神经-体液-免疫调节网络-备战2023年高考生物核心考点讲练

专题三动物生理学第05讲神经-体液-免疫调节中的信息传递【学习目标】1.从题干文字、曲线等获取有效信息，运用兴奋的传导和传递知识，区分电突触与化学突触，理解两类突触对生物适应环境意义；2.通过“减肥”这一生活热点问题，构建神经—体液—免疫调节过程中信息产生、传递、发挥作用的模型。3.通过对信息产生、传递、发挥作用的情境迁移应用，进行归纳总结、建模思维的训练，从系统分析的角度认识个体生命活动的稳态。【学习过程】探究点1神经调节中的电突触和化学突触【情境引领】神经元之间或者神经元与效应细胞(如肌细胞)之间通过突触完成神经冲动的传导。突触包括电突触(图1)和化学突触(图2)。电突触(图1)是细胞间形成间隙连接，电冲动可直接通过间隙连接从突触前向突触后传导。形成电突触的两个相邻细胞间的距离特别小，两侧的神经元膜上都存在一些贯穿质膜的蛋白，称为连接子。突触前膜和后膜上的连接子相对形成间隙连接。连接子中间形成一个通道，允许小的水溶性分子通过。通过连接子，许多带电离子可以从一个细胞直接流入另一个细胞，形成局部电流和突触后电位。化学突触(图2)中，从冲动到达突触前膜至突触后细胞出现电位变化，有接近1ms的延迟(即突触延迟)。电突触没有延迟，电流瞬间从一个细胞传递到下一个细胞。在多数情况下，电突触的传递是双向的。与化学突触传递信号不同，电突触具有双向传播和速度快等特点。研究人员用细胞内微电极研究鸡睫状神经节中兴奋在神经元间的传递方式，方法如图3所示。电刺激节前神经，神经节细胞电位变化如图4中A所示。先用细胞内微电极给神经节细胞通一定强度的电流使其膜内外电位差增大，再电刺激节前神经，神经节细胞电位变化如图4中B所示。【教材追根】⑴化学突触的结构包括_________________________。兴奋经过化学性突触有接近1ms的延迟(即突触延迟的原因是_____________________________________________。⑵从突触结构、兴奋传递速度、兴奋传递方向比较电突触和化学突触的不同。⑶十九世纪时，有些学者认为“神经元是独立的单元”；另一些学者认为“神经元由原生质桥相连形成一个整体”。请结合文中信息，对这两种观点进行评价。⑷研究人员根据图3和图4推断节前神经元与神经节细胞之间既存在电突触，又存在化学突触。请根据这一推断，续写以下对曲线B的解释。节前神经受到刺激产生兴奋，通过电突触迅速传递给神经节细胞，因为膜内外电位差较大，神经节细胞未能产生兴奋；一段时间延迟后，________________________________。⑸利用荧光黄染料和图3中实验装置设计实验可以进一步证实节前神经元与神经节细胞之间存在电突触，实验方法和预期结果是____________________________________________________________________。⑹从进化与适应的观点分析神经调节中电突触存在的积极意义是_______________________________________________________________________。(写出一项)【评价检测】1.（单选）河豚毒素(TTX)是一种离子通道阻断剂。用TTX处理突触前神经纤维，然后每隔5min对突触前神经纤维施加一次刺激，分别测量突触后神经元的电位变化，结果如图，TTX的作用机理可能为＋通道，阻断突触前神经元Na＋内流，抑制突触前膜递质释放C.吃河豚中毒后可引起兴奋传递加快，肌肉痉挛D.TTX占据突触后膜上受体的位置，使神经递质不能与突触后膜上的受体结合2.（不定项）图1呈现的是神经元间形成的突触，图2表示分别刺激神经元1、2＋1(先刺激神经元2，再刺激神经元1)、神经元3时，在N处测定神经元4的电位变化，其中阈值指的是引起动作电位产生的最小电位值。错误的是A.图1中由神经元1～4构成的突触有4个C.刺激神经元3时，神经元4会有离子进出细胞探究点2体液调节中的信息交流的迁移应用【情境引领】资料1肥胖调节的因子——瘦素1994年，科学家在小鼠体内证实了调节能量代谢的“饱感因子”的存在，并命名为“瘦素”。瘦素是由脂肪细胞分泌的蛋白质类激素，一方面可刺激下丘脑感受器通过交感神经将信号传递到下丘脑的摄食中枢，抑制中脑腹侧被盖区神经元释放多巴胺，并在大脑皮层产生饱腹感，减少食欲和摄食行为；另一方面可通过自分泌的方式作用于脂肪细胞，促进脂肪的分解、抑制脂肪的合成。近几年的研究发现，瘦素还可以参与吞噬细胞和淋巴细胞的活化、增殖等过程。资料2产生肥胖的原因瘦素能够促进脂肪组织的分解。研究者以小鼠作为实验材料，探究瘦素该功能的作用机制。研究者检测了一系列和脂肪分解有关的酶在瘦素含量增加时的变化，其中活化的激素敏感性脂肪酶(p-HSL)含量明显上升。因此，除了直接检测脂肪组织体积外，还可以选择p-HSL的含量作为检测瘦素作用的指标。研究者进一步发现，兴奋脂肪组织处的交感神经也具有与瘦素处理类似的作用。研究者提出以下假设：假设1：瘦素通过使交感神经兴奋促进脂肪分解；假设2：交感神经兴奋后，会促进瘦素分泌，进而促进脂肪分解；假设3：瘦素和交感神经的兴奋引起脂肪分解是两个独立的过程。根据以上假设设计实验如图：实验备选材料：A.生理盐水B.瘦素资料3如何科学治疗肥胖症间歇性断食(简称IF饮食)是近些年来兴起的一些间断性的饮食策略。有研究表明，IF饮食有减肥功效，并改善了多项健康指标。但也有研究表明，IF饮食也会增加机体氧化应激及产生较多的自由基，氧化应激和自由基可以加速衰老并损伤DNA增加癌症发生的风险。另外，长期的IF饮食也会使机体脂肪酸代谢的中间产物酮酸含量上升，破坏内环境的稳态。因此并不能盲目进行IF饮食，尤其是还处于生长发育阶段的青少年。【教材追根】根据资料1，分析下列问题：1.瘦素在脂肪细胞合成后，以________的方式分泌出细胞，通过________运输至下丘脑，并与靶细胞上的________结合，引起饱中枢兴奋，抑制摄食中枢，降低小鼠的食欲，因此避免肥胖。2.瘦素参与了哪些调节方式？涉及哪些信号分子？3.瘦素将调节生命活动的信号传递给下丘脑时，发生的信号形式转换是____________。根据资料2，分析下列问题：4.实验一：为验证假设1，在Ⅰ～Ⅳ注射的物质(或药物)分别是：Ⅰ：_________，Ⅱ：_________，Ⅲ：C，Ⅳ：_________(填上述正确选项的字母)。若假设1成立，预期结果是_______________________________________________。5.实验二：为验证假设2，在Ⅰ～Ⅳ注射的物质(或药物)分别是：Ⅰ：_________，Ⅱ：_________，Ⅲ：E，Ⅳ：_________(填上述正确选项的字母)。若实验组脂肪减少量显著低于对照组2，则假设2成立。6.综合以上判断，若_____________________________________，则假设3成立。7.经实验证明假设1成立，假设2、3不成立，据此可知机体通过______________机制调控脂肪含量。多数肥胖患者体内并不缺少瘦素，而是存在“瘦素抵抗”，请你根据以上研究成果，分析导致“瘦素抵抗”的两种可能原因。根据资料3，分析下列问题：8.长期IF饮食会导致身体出现浮肿现象，请分析原因。9.断食期间，机体血糖的来源主要来源有哪些？10.人们常说预防肥胖、减轻体重应“管住嘴，迈开腿”，适当节食并适量运动比单独节食或运动效果更好。为了验证这一说法，并研究适当节食和适量运动对瘦素含量的影响，请用常规饲养(不节食不增加运动)的肥胖模型小鼠为材料，设计实验并写出简要的实验思路。【评价检测】1.（不定项）科学家选择了一批各项生理指标都相同的健康大鼠开展了三组实验：甲组大鼠饲喂普通饲料；乙组大鼠饲喂等量高糖、高脂饲料，丙组大鼠饲喂等量高糖、高脂饲料并加强运动。实验持续6周后，测得数据如表所示。正确的是组别体重(g)瘦素(ng/mL)胰岛素(mIU/L)血糖(mmol/L)瘦素受体蛋白(OD)甲乙丙A.乙组大鼠血糖明显高于甲组，可通过注射胰岛素进行治疗B.运动能增强细胞对胰岛素的敏感性，加快葡萄糖的利用，降低血糖浓度C.乙组大鼠的瘦素水平高于甲组，但体重没有降低与瘦素受体蛋白含量有关D.据实验结果推测，糖尿病患者应减少糖类等物质的摄入量和加强运动2.1969年，道格·科曼将实验室中的两类体型异常肥硕的小鼠(称为db鼠和ob鼠)分别与正常鼠进行了连体实验。连体实验指将两只鼠从肩膀到盆腔之间的皮肤连在一起，让两者的血液循环联通。(1)实验前，科曼曾设想两只小鼠肥胖的原因是血液中缺乏某种可以抑制食欲的物质，若设想成立，则连体小鼠中的肥胖鼠的摄食量变化应为________________。(2)连体小鼠经过一段时间恢复后，得到实际实验结果如表：实验处理实验结果db鼠和正常鼠连体db鼠摄食量变化不大，正常鼠摄食量明显减少ob鼠和正常鼠连体ob鼠摄食量明显减少，正常鼠摄食量变化不大①根据实验结果，小鼠肥胖的原因并不一定是血液中缺乏某种抑制食欲的物质，科曼重新作出假设：db鼠血液中存在能抑制食欲的物质且比正常鼠血液中浓度高，但db鼠可能________________________________，从而导致肥胖。而ob鼠肥胖的原因可能是缺乏该抑制食欲的物质。②新的假设能完美解释实验结果，为进一步验证，可将db鼠和ob鼠进行连体，若实施实验后发现____________________________________________，说明新的假设成立。③为排除手术等对实验结果的影响，实验中还需增设______________________作为对照。(3)1995年，这种能够抑制食欲的化学物质终于被确认且被命名为瘦素。某研究小组分别将两组小鼠做切除甲状腺及假手术处理，发现切除甲状腺导致血清瘦素水平上升。欲利用切除甲状腺的小鼠继续实验证明甲状腺激素能抑制瘦素分泌，请写出简要方案。①分组。实验组：_____________________________________________________________；对照组：____________________________________________________________。②培养与检测：___________________________________________________。【跟踪检测】1.（单选）研究发现人体体重与一种脂肪细胞分泌的蛋白类激素——瘦素有关，有关结果如图。某学生昼夜节律紊乱、进食频率过高，导致瘦素分泌增加，形成瘦素抵抗，可能的原因是A．瘦素在①中通过血液运输B．瘦素的分泌存在②反馈调节C．靶细胞上瘦素受体数量不足D．瘦素对靶细胞的调节速度慢2.（不定项）瘦素是一种由脂肪细胞分泌的与人体肥胖有关的蛋白质类激素。如图1表示瘦素通过下丘脑发挥作用的过程，已知瘦素可使神经元A兴奋、神经元B抑制；图2为图1中某局部模式图。正确的是A.瘦素合成后，以胞吐的方式运出细胞，通过体液定向运输到下丘脑B.当图2中神经元B释放物质甲，并引起③的抑制时，③处的膜电位无变化C.人体内脂肪含量偏高时，神经元A、B分别兴奋、抑制，可能与其膜上瘦素的受体不同有关D.若人体血液中瘦素水平没有降低，但神经元B上缺少相应受体，仍可能导致肥胖3.根据信息转化的类型可将突触分为化学突触和电突触。图甲表示一种化学突触的兴奋传递过程，图乙表示一种电突触(突触间隙很窄，前后膜之间有离子通道连接，依赖带电离子传递电信号)的兴奋传递过程。(1)人体内，突触的连接方式除了轴突—树突型、轴突—胞体型以外，还有轴突—轴突型、轴突—肌肉型和轴突—腺体型等，由此可知，一个神经元上可能存在神经递质受体的部位有______________________________。(2)化学突触和电突触在信号转化、信号传递方向两方面的差异在于________________________________________________。(3)若要抑制图甲所示突触处兴奋的传递，则可采取的措施有__________________________________________________________________(答出2点即可)。(4)现有两个离体的神经元(a和b)通过突触相连，为了确定该突触类型与图甲相同还是与图乙相同，有微电压计、微电极等合适的器材可以使用，写出简要的实验思路。4.肥胖是一个日益严重的全球性健康问题。为研究其机理，科研人员进行了相关实验。(1)肥胖者常常食欲旺盛，容易引起血糖浓度大幅上升，进而________(填激素)分泌增加，同时也加快脂肪细胞摄取糖类将其转化为_________等，导致肥胖。(2)研究发现小鼠肥胖和X蛋白有关。科研人员以X基因功能缺失突变体小鼠和正常小鼠为实验材料，测定其体重如图1，实验结果表明___________________________________。(3)进一步研究发现，小鼠体重的变化还与瘦素密切相关。瘦素具有抑制食欲，减轻体重等功能。研究人员向上述12周龄不同组小鼠的腹腔内连续5天注射瘦素(5μg/g体重)，检测小鼠每日体重和摄食量的变化情况，请补充完善下表。组别实验材料实验处理体重摄食量甲①_____________②_____________体重减少减少乙突变体小鼠注射瘦素体重增加③_____________丙正常小鼠注射等量生理盐水④___________正常乙组突变体小鼠血清瘦素含量检测结果明显增加，但其体重仍增加，推测该现象与瘦素抵抗有关。(4)进一步研究发现正常小鼠和突变体小鼠每天的能量消耗总量相近，但代谢方式存在显著差异，如图2所示。RER指呼吸交换率，即每分钟CO2排出量与摄入O2量的比值；RER为1时，代表供能物质只有糖类，RER为0.7时，代表供能物质只有脂肪。请结合图2及已知信息对两种小鼠的代谢方式差异进行分析。(5)综上所述，完善图3，阐释突变体小鼠肥胖的机理。【归纳建模】通过本课题的深入探究，可以构建以“神经-体液调节中的信息传递”为核心的知识网络体系，建构以下思维模型。请在空白处，拓展需要整理的知识内容。参考答案探究点1【教材追根】⑴突触前膜、突触间隙、突触后膜兴奋由突触前膜传至突触后膜，需经历递质的释放、扩散及对突触后膜作用的过程，所以兴奋经过化学突触有接近1ms的延迟。⑵比较如表化学突触电突触突触结构突触前膜与突触后膜之间由突触间隙分隔开突触前膜与突触后膜通过缝隙连接而连接起来传递方向从突触前膜传到突触后膜（或单方向的）双向传递传递速度较慢快⑶一些神经元之间形成化学突触，突触间隙将神经元分隔开；一些神经元之间形成电突触，原生质相连通。所以两种观点均有一定道理。(都有道理，化学突触支持“神经元是独立单元”的观点，电突触支持“神经元通过原生质桥连接为一个整体”的观点)。⑷化学突触的递质作用于神经节细胞，钠离子进一步进入神经节细胞，出现膜外负内正的电位，产生兴奋。⑸利用微电极将荧光黄染料注入神经节细胞，一段时间后观察到节前神经元中出现荧光黄。⑹电突触传递速度更快，使躲避反应等反射活动更快完成；电突触比化学突触更稳定(或其他合理答案)。【评价检测】1.A2.ABD探究点2【教材追根】1.提示：胞吐体液受体2.提示：参与了神经调节、体液调节和免疫调节。涉及了激素、神经递质和细胞因子等信号分子。3.提示：化学信号→电信号。4.提示：ABB实验组脂肪减少量与对照组1无显著差异，但明显低于对照组25.提示：ADD6.提示：实验一、二中实验组脂肪减少量均显著大于对照组