知识背景
1889 年,两位德国医生给一只狗切除了胰腺。手术很成功,狗却出现了怪事:它开始拼命喝水、不停排尿,而且尿液招来了成群的苍蝇。医生化验了尿液,发现里面含糖。这只狗得的正是糖尿病。
问题随之而来:胰腺明明是分泌消化液的,怎么会管血糖?三十多年后,加拿大的班廷和贝斯特从胰腺中提取出一种物质,注射给患病的狗后,尿糖消失了。这种物质叫胰岛素,产生它的不是分泌消化液的部分,而是散布在胰腺里的一小团细胞——胰岛。1922 年,第一个接受胰岛素治疗的 14 岁男孩活了下来。
人体这类不通过导管、直接把分泌物送进血液的腺体,叫内分泌腺;它们分泌的、量极少但作用极大的化学物质,叫激素。杭州人体检时抽的那管血,查的甲状腺功能、血糖、生长发育指标,测的正是这些「化学信使」。
知识讲解
内分泌腺与外分泌腺
内分泌腺没有导管,分泌的激素直接进入腺体内的血液,由血液运输到全身,作用于特定的器官或细胞。外分泌腺(唾液腺、汗腺、皮脂腺等)有导管,分泌物经导管排到体外或体腔。
激素是由内分泌腺分泌的、对身体有特殊调节作用的化学物质。它的三个特点:含量极少(血液中往往只有百万分之几)、作用显著、必须靠血液运输。既不多也不少,正好合适,身体才正常。
人体主要的内分泌腺
| 内分泌腺 | 分泌的激素 | 主要作用 | 分泌异常 |
|---|---|---|---|
| 垂体 | 生长激素 | 促进身体(尤其骨骼)生长发育 | 幼年不足得侏儒症;过多得巨人症 |
| 甲状腺 | 甲状腺激素 | 促进新陈代谢、促进生长发育、提高神经系统兴奋性 | 幼年不足得呆小症;过多得甲亢 |
| 胰岛(在胰腺内) | 胰岛素 | 促进血糖合成糖元、加速血糖分解,降低血糖 | 不足得糖尿病 |
| 肾上腺 | 肾上腺素 | 使心跳加快、血管收缩、血压升高、呼吸急促 | 紧张时分泌增多 |
| 卵巢、睾丸 | 雌性激素、雄性激素 | 促进生殖器官发育、维持第二性征 | 影响青春期发育 |
三种最常考的激素
- 侏儒症:幼年生长激素分泌不足。身材矮小,但智力正常,身体各部分比例匀称。
- 呆小症:幼年甲状腺激素分泌不足。既身材矮小,又智力低下,因为甲状腺激素同时影响脑的发育。
- 一句话区分:只矮不傻是侏儒症(缺生长激素),又矮又智力受损是呆小症(缺甲状腺激素)。
- 预防呆小症:合成甲状腺激素需要碘,缺碘会使甲状腺代偿性增大(俗称大脖子病),所以要吃加碘食盐、多吃海带紫菜。
胰岛素与血糖:正常人空腹血糖约为 至 毫摩尔每升。饭后血糖升高,胰岛素分泌增多,把多余的葡萄糖合成糖元储存起来,血糖降回正常。若胰岛素分泌不足,血糖长期偏高,超过肾脏的回收能力就会随尿排出,形成糖尿。
治疗糖尿病为什么只能注射、不能口服?胰岛素是蛋白质,口服会被消化道内的酶分解成氨基酸而失去作用,所以必须注射到皮下进入血液。
激素调节的特点
激素调节与神经调节共同完成人体的生命活动调节。与神经调节相比,激素调节反应较慢、作用范围广、持续时间长;神经调节则迅速、准确、作用范围局限。人受到惊吓时先由神经系统快速反应,随后肾上腺素分泌增多让心跳持续加快一段时间,正是两者接力的结果。
实验与探究
有一批同批孵化、大小相近的蝌蚪,请设计实验说明甲状腺激素能促进发育。
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步骤:① 取两个相同的水缸,各放入 20 只同批同大的蝌蚪,编号甲、乙;② 甲缸投喂含微量甲状腺激素的饲料,乙缸投喂等量普通饲料(对照组);③ 其余条件(水量、水温、光照、投喂量与次数)完全相同;④ 每天记录蝌蚪长出四肢、尾部消失、发育成幼蛙的时间。
现象:甲缸蝌蚪比乙缸提前发育成幼蛙,但个体明显较小。
结论:甲状腺激素能促进发育(促进变态),同时因代谢加快、发育期缩短而使个体偏小。
方法要点:唯一变量是是否含甲状腺激素;每组用 20 只而不是 1 只,是为了减小偶然误差、使结论可靠。
经典例题
某同学的父亲体检结果:空腹血糖 毫摩尔每升(参考范围 至 ),尿检有糖;另有一位邻居身高只有 1.3 米但智力和身体比例正常。请分析两人各是什么原因,并给出建议。
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第一步:分析血糖偏高者。空腹血糖 高于参考上限 ,且尿中有糖,说明血糖高到超过肾脏回收能力。
第二步:找激素。降血糖的激素是胰岛素,由胰岛分泌,故推断其胰岛素分泌不足,为糖尿病。
第三步:给建议。控制饮食(减少精米面和甜食)、坚持运动、遵医嘱注射胰岛素;不能口服,因为胰岛素属于蛋白质,会被消化液分解。
第四步:分析矮小者。身材矮小但智力正常、比例匀称,符合侏儒症,原因是幼年生长激素(垂体分泌)不足;若智力也低下才考虑呆小症(缺甲状腺激素)。
答:前者为胰岛素不足引起的糖尿病;后者为幼年生长激素不足引起的侏儒症。
难点与易错点
- 把胰岛和胰腺混为一谈:胰腺分泌胰液(消化液,有导管,属外分泌);胰腺内的胰岛分泌胰岛素(无导管,属内分泌)。同一个器官身兼两职。
- 侏儒症与呆小症张冠李戴:只矮小是缺生长激素,又矮又智力低下是缺甲状腺激素。
- 说胰岛素可以口服:它是蛋白质,会被消化酶分解,只能注射。
- 认为激素越多越好:激素含量必须适量,过多过少都会致病(如甲状腺激素过多引起甲亢)。
- 忘记激素靠血液运输:内分泌腺没有导管,激素必须经血液才能到达作用部位。
- 误认为大脖子病与呆小症是一回事:缺碘引起甲状腺代偿性肿大;幼年甲状腺激素严重不足才是呆小症。
生活中的应用
- 加碘食盐:杭州超市的食盐大多加碘,为的是保证甲状腺激素的合成原料,预防碘缺乏病。
- 考试和比赛前的心跳加速:肾上腺素分泌增多,心跳加快、呼吸加深,为身体临时「提速」,属正常反应。
- 青春期的迅速长高与变声:垂体分泌生长激素加上性激素共同作用,这段时间要保证睡眠和蛋白质摄入。
- 糖尿病人的随身血糖仪:一滴指尖血几秒就出结果,是判断是否需要注射胰岛素的依据。
生活应用题 1 · 看懂一次餐后血糖曲线
小杭的外公在杭州某社区医院做糖耐量检查。喝下含糖水后测得血糖(单位:毫摩尔每升):0 分钟 ,30 分钟 ,60 分钟 ,120 分钟 ;正常人 120 分钟应降到 以下。请分析并给出结论。
分步解:
- 列已知:空腹 ,正常上限 ,说明空腹已偏高;峰值 出现在 60 分钟。
- 看变化趋势:喝糖水后血糖升高属正常,关键看能不能降回去。120 分钟仍为 ,远高于 。
- 找原因:血糖降不下来,说明胰岛素分泌不足或作用不良,肝脏把血糖合成糖元的过程跟不上。
- 算一算: 分钟内血糖只从峰值降了 ,降幅约 ,远低于正常人的降幅。
- 答:外公血糖调节能力明显不足,符合糖尿病表现,应就医确诊;日常需控糖、运动,必要时遵医嘱注射胰岛素。
生活应用题 2 · 一次「地铁上的惊险」
小杭在地铁 1 号线站台上,突然听到广播提示列车紧急制动,他心跳骤然加快、手心出汗、呼吸变急;十多分钟后仍觉得心慌。请用本节知识解释前后两段反应。
分步解:
- 判断先后:听到声音立刻心跳加快,这一步极快,是神经调节(后一节将学的反射)在起作用。
- 判断持续阶段的原因:十多分钟仍心慌,说明有持续时间长的调节参与,即肾上腺素分泌增多。
- 说明肾上腺素的作用:使心跳加快、血管收缩、血压升高、呼吸急促,让身体处于应急状态。
- 答:瞬间反应靠神经调节(迅速、短暂),后续的持续心慌靠激素调节(较慢、持久)。两者配合,才使人既反应及时又能维持应急状态。这也是为什么受惊后需要坐下休息一会儿才平静。
考点
- 填表题·高频:内分泌腺、激素、作用、分泌异常症的对应关系
- 简答题·高频:胰岛素与血糖调节,糖尿病的成因与只能注射的原因
- 选择题·高频:侏儒症与呆小症的区分,甲亢与缺碘
- 图表分析题:血糖浓度变化曲线、激素含量与生长发育关系图
- 实验题:甲状腺激素对蝌蚪发育影响的变量控制与对照设置
- 比较题:激素调节与神经调节在速度、范围、持续时间上的差异
中考真题
下列关于人体激素的说法正确的是( )A. 激素由内分泌腺经导管排出 B. 胰岛素能降低血糖,可以口服也可以注射 C. 幼年时甲状腺激素分泌不足会导致呆小症 D. 激素分泌越多对身体越有利
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逐项分析:A 错,内分泌腺没有导管,激素直接进入血液;B 错,胰岛素是蛋白质,口服会被消化酶分解,只能注射;C 对,幼年甲状腺激素不足既影响生长又影响脑发育,导致呆小症;D 错,激素必须适量,过多同样致病(如甲亢)。
答案:C。
给一组正常小白鼠饲喂适量甲状腺激素,另一组饲喂等量普通饲料,一段时间后测得实验组耗氧量明显高于对照组、体重下降。请解释原因,并指出该实验的变量是什么。
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第一步:明确甲状腺激素的作用——促进新陈代谢,提高细胞的代谢速度。
第二步:解释耗氧量升高。代谢加快意味着细胞呼吸作用增强,分解有机物增多、消耗氧气增多,故耗氧量高于对照组。
第三步:解释体重下降。有机物被大量分解供能,摄入量却没有相应增加,体内储存的物质减少,体重下降。
第四步:指出变量。本实验的唯一变量是是否饲喂甲状腺激素,其余条件(品种、体重、食量、温度)必须相同,对照组用于比较。
答:甲状腺激素促进新陈代谢,使耗氧量增加、体内有机物消耗增多,故体重下降;变量为是否饲喂甲状腺激素。这也解释了甲亢病人食量大却消瘦、容易怕热多汗的现象。