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高一生物集体备课《第2节 通过激素的调节》

[日期:2011-07-12]   来源:生物百花园  作者:生物百花园   阅读:472[字体: ]

一、教学目标

1.描述动物和人体的激素调节。

2.运用建构模型的方法, 建立血糖调节的模型。

3.讨论促胰液素的发现过程中,科学态度和科学精神所起的重要作用。

4.探讨动物激素在生产中的应用。

二、教学重点和难点

1.教学重点

(1)促胰液素的发现过程。

(2)血糖平衡的调节。

2.教学难点

激素调节的实例分析。

三、教学策略

1.要充分调动学生的知识经验

关于激素调节,学生在初中生物课已学过,教学中要充分调动学生的知识经验,在此基础之上建立新的知识。例如,在学习激素调节的发现前,先让学生回忆激素的概念;人体主要的内分泌腺及其分泌的激素,也可先让学生回顾;胰岛素和甲状腺激素的功能,也可先由学生分析。

2.要充分发挥学生的主体作用

在教学过程中,教师要尽量创设学生活动的机会,让学生成为学习活动的主体,教师只是为学生的学习提供必要的指导和知识铺垫。例如,促胰液素的发现、血糖平衡的调节和甲状腺激素的分级调节等都可以让学生自己进行分析;人体主要的内分泌腺及其分泌的激素可由学生在回忆旧知识的基础上进行讲解;建立血糖调节模型的活动由学生先阅读理解,然后分小组进行活动和讨论;激素调节的特点由学生自己进行归纳;激素类药物应用的利与弊的评价,既可以让学生围绕教师提出的问题进行讨论与交流(详见教学案例),也可以事先从媒体上收集相关的内容,在课堂上进行交流和讨论。

3.要充分利用教材所提供的资料

本节教材提供了丰富的资料和实例,这些材料是学生进行分析讨论很好的素材。“问题探讨”从实际出发,提出了马拉松长跑中血糖的平衡问题,如果能将它与实例一中血糖代谢途径相结合,可以为本节内容的学习创设联系实际而富有启发性的问题情境。资料分析“促胰液素的发现”,不仅蕴含了科学发现的思想与方法,而且通过分析可以启发学生的思维,训练学生的科学思维能力。组织好模型建构活动,不仅有助于促进学生对血糖平衡调节的理解,而且有助于认识模型建构方法在科学研究中的作用。“评价应用激素类药物的利与弊”,既拓展了学生的视野,也使学生认识到科学技术对人们生活正、负两方面的作用,有助于学生辩证地看待科技进步对人类的影响。建议教师在处理教材时,要充分利用好这些资料,将其有机地运用到教学过程中(详见教学案例)。

4.要注意引导学生关注社会、关注生活

本节内容与社会和个人生活是密切相关的。要引导学生把所学的知识与社会和个人生活相结合。这种结合一方面可体现在以社会生活中的实际问题作为背景,分析挖掘这些问题中包含的科学知识;另一方面体现在运用所学的知识去分析解决社会生活中的问题。前者如通过马拉松运动和饭后血糖含量的变化,引导学生分析变化的原因;后者如学习了激素的调节内容后,分析糖尿病的防治措施,评价激素应用的利弊等。

四、答案与提示

(一)问题探讨

计算:如果仅靠血液中的葡萄糖,马拉松运动员只能跑1 min左右(0.8~1.2 min)。

讨论:可能会导致血糖含量短暂的轻度下降,但仍能基本保持稳定,不会影响运动。因为在运动过程中,血糖会因补充肌肉消耗的糖类物质而含量下降,同时,血糖会随时从储能物质的分解、转化等得到补充。

(二)资料分析

1.提示:不迷信权威、创造性思维、严谨的实验设计等。

2.提示:他们的科学发现主要包括两个方面的内容:其一是发现促胰液素;其二是发现了不同于神经调节的另一种调节方式──激素调节。

(三)思考与讨论

1.提示:在运动员的比赛过程中,血糖可以通过三条途径得到补充:食物中的糖类经过消化和吸收、糖原分解为葡萄糖及一些非糖物质转化为葡萄糖。

2.提示:这是因为这些被吸收到体内的葡萄糖部分合成糖原储存起来了,部分转化为脂肪、氨基酸等非糖物质,还有一些被氧化分解了,所以血糖含量很快恢复正常。

(四)模型建构

分析与结论

1.乙代表胰岛。

2.当血糖水平升高时,胰岛B细胞分泌的胰岛素增加,同时胰岛A细胞分泌的胰高血糖素减少;反应的结果将使体内血糖水平下降到正常水平。当血糖水平降低时,胰岛B细胞分泌的胰岛素减少,同时胰岛A细胞分泌的胰高血糖素增加,从而使体内血糖水平上升到正常水平。

应用模型进行分析

提示:当身体不能产生足够的胰岛素时,体内血糖水平将会上升,多余的血糖将会从尿中排出,出现糖尿病。

(五)旁栏思考题

提示:反馈调节有正负反馈之分,其中负反馈在日常生活及人体的生理活动中都很常见。我们日常生活中用到的电冰箱、空调等的调温系统都是根据负反馈原理来设计的,机体内的许多生理活动,如绝大多数激素的分泌、体温调节等都是负反馈调节的最好例子。正反馈在人的正常生理活动中也是存在的,如排尿反射、血液的凝固过程、分娩过程、月经周期中黄体生成素的释放等。日常生活中也不乏正反馈的实例,如某位学习刻苦的同学得到表扬后,学习更加刻苦。

(六)与社会的联系

提示:糖尿病是由遗传和环境因素相互作用而引起的一种常见病,与人们的饮食状况和生活方式有直接的关系。饮食过多而不节制,营养过剩,体力活动过少,从而造成肥胖(脂肪堆积)等是糖尿病的诱因之一。现代社会人们的压力越来越大,伴随着精神的紧张、情绪的激动等多种应激状态,体内升高血糖的激素(如生长激素、去甲肾上腺素、胰高血糖素及肾上腺皮质激素等)会大量分泌,从而使血糖升高。

糖尿病的治疗必须以饮食控制、运动治疗为前提。糖尿病病人应控制进食糖类食物,减少高脂肪及高胆固醇食物的摄入量,适量增加高纤维及淀粉类食物。经常参加体育运动,尽可能做全身运动,包括散步和慢跑等。在此基础上,适当使用胰岛素增敏剂等药物。

(七)练习

基础题

1.C 、D。

2.

     

抗利尿激
素分泌量

集合管对水
的通透性

重吸收
水量

排尿量

饮水多

降低

减少

增加

缺水

提高

增加

减少

提示:激素的分泌主要是由机体内外环境的变化引起的。机体通过分泌相应激素来调节生理活动,从而适应环境的变化。

3.提示:正负反馈调节对于生命活动都具有重要的意义。一旦正反馈过程启动,就逐步增强,不可逆地进行,直至反应完成,如排尿反射、血液的凝固过程、分娩过程等。相比起来,负反馈的重要性似乎远大于正反馈,一是因为它在生理活动中的数量大、涉及面广;二是它不断“纠正”控制信息,从而在维持稳态上发挥着巨大作用。以体温为例,人的正常体温在37 ℃左右,过高或过低都会通过负反馈来改变产热和散热过程,使体温趋向正常。一旦这种反馈失常,体温的急剧波动就会首先殃及大脑及各类器官的代谢,使全身的各项机能出现故障。

拓展题

提示:胰岛素是由51个氨基酸组成的蛋白质类激素,蛋白质的多肽链是在内质网上的核糖体中合成的,内质网对多肽链进行加工,并运输到高尔基体,高尔基体与蛋白质的加工和转运有关,所以,胰岛素的合成和分泌需要这些细胞器参与。大致过程是:在细胞核内,基因完成转录,形成mRNA,mRNA被转送到细胞质,在内质网上的核糖体中指导合成多肽链(先形成的长链大分子称为前胰岛素原);前胰岛素原能穿越内质网膜进入内质网,在内质网内加工,成为胰岛素原;然后胰岛素原被运到高尔基体,继续加工成为成熟的胰岛素,由高尔基体分泌的囊泡运输到细胞膜,分泌到细胞外。

五、参考资料

1.动物激素的种类,化学成分及作用

激素的种类繁多,来源复杂,按其化学性质可分为两大类:含氮激素和类固醇(甾体)激素(见表2-1)。

表2-1激素的分类(部分)

 化学性质

 中文名

 英文名

 缩写

 主要来源

 主要作用





 









 

 释放激素(多种)  releasing hormones    下丘脑  促进或抑制相应激素的释放
 抗利尿激素 antidiuretic hormone  ADH  下丘脑、神经垂体  增加肾小管对水的重吸收,减少水分从尿中排出
 
 催产素  oxytocin  OXT  下丘脑、神经垂体  具有刺激乳腺和子宫的双重作用;促进乳腺排乳
 催乳素  prolactin  PRL  腺垂体、胎盘  发动和维持泌乳
 胰岛素  insulin      胰岛B细胞  调节代谢,降低血糖
 绒毛膜促性腺激素  chorionic gonadotropin  CG  胎盘  对母体和胎儿的同化代谢具有重要作用
 胰高血糖素  glucagon     胰岛A细胞  调节代谢,使血糖升高
 促肾上腺皮质激素  adrenocorticotropin  ACTH  腺垂体、脑  促进肾上腺皮质的功能,从而调节糖皮质激素的分泌与释放
 促胰液素  secretin    消化管  促进胆汁和胰液中HCO3-的分泌
 促卵泡激素  folliclestimulating hormone  FSH  腺垂体  使卵巢中的雄激素转变为雌二醇;促进精子的形成与成熟过程
 黄体生成素  luteinizing hormone  LH  腺垂体  刺激卵巢内层细胞分泌雄激素,并合成少量的雌二醇;刺激睾丸间质细胞合成和分泌睾酮
 促甲状腺激素  thyrotropic hormone  TSH  腺垂体  促进甲状腺激素的释放
 血管紧张素  angiotensin  AT  血、肝脏  促进醛固酮的合成与分泌
 肾素  renin    肾、脑  将血管紧张素原转化为AT
 去甲肾上腺素  norepinephrine  NE  神经系统、肾上腺髓质  可以使多种激素,如促性腺素、ACTH、TSH的分泌受到影响
 肾上腺素  epinephrine  E  肾上腺髓质  提高多种组织的兴奋性,加速代谢
 甲状腺素  thyroxine  T4  甲状腺  调节机体代谢与生长发育
 褪黑激素  melatonin  MLT  松果体  与生物节律有关

 类固醇(甾体)激素

 皮质醇  cortisol     肾上腺皮质  主要影响糖代谢,是糖皮质激素的代表
 醛固酮  aldosterone     肾上腺皮质  调节机体的水—盐代谢:促进肾小管对钠的重吸收、对钾的排泄,是盐皮质激素的代表
 睾酮  testosterone  T  睾丸间质细胞  维持和促进男性生殖器官和第二性征的发育
 雌二醇  estradiol  E2  卵泡、黄体、胎盘  维持和促进女性生殖器官和第二性征的发育
 孕酮  progesterone  P  黄体、胎盘  促使子宫内膜发生分泌期的变化,为受精卵着床和妊娠的维持所必需

另外,胆固醇的衍生物1,25-二羟维生素D3也被作为类固醇激素看待;前列腺素是脂肪酸衍生物,广泛存在于许多组织中,主要在组织局部释放和发挥作用。

2.与血糖调节有关的其他激素及作用机理

与血糖调节有关的激素除了教材中介绍的胰岛素和胰高血糖素外,还有肾上腺素、甲状腺素、糖皮质激素、生长激素等,这些激素相互协调、相互影响,共同完成对血糖水平的调节。其中,胰岛素是惟一能够降低血糖含量的激素,其他的激素则通过不同的代谢途径而使血糖含量升高。

(1)肾上腺素

肾上腺素的作用是促进肝糖原分解为葡萄糖、促进糖异生作用、抑制糖原的合成等,因此,它的作用效果是使血糖含量升高。

(2)生长抑素

生长抑素是由胰岛D细胞分泌的,它抑制胰岛素和胰高血糖素的分泌,同胰岛素的作用相反,因此可作为一个制动器以维持胰岛素分泌的速度与血糖含量相适应。

(3)甲状腺激素

甲状腺激素可促进小肠黏膜对葡萄糖的吸收,同时促进糖原分解及糖异生作用(升高血糖),它还可以促进糖的氧化分解(降低血糖)。在胰岛素存在的条件下,小剂量甲状腺激素促进糖原合成,大剂量则促进糖原分解,并同时增强肾上腺素、胰高血糖素、生长素等的升糖作用,因此,有升高血糖的趋势。

(4)生长激素

生长激素可以促进非糖物质转化为葡萄糖、抑制组织细胞对葡萄糖的利用等,因而具有抗胰岛素样作用,升高血糖水平。

(5)糖皮质激素

糖皮质激素主要通过它的抗胰岛素样作用(使胰岛素与其受体的结合受到抑制)抑制组织对葡萄糖的利用(但心脏和脑组织除外,这样在应激情况下可以保证心、脑组织对葡萄糖的需要),还促进糖异生作用及糖原的分解,结果使血糖含量升高。

3.不同类型激素的作用机制

含氮激素主要与膜受体结合,类固醇激素主要与核受体结合,然后通过细胞内信号转导系统或调节相应基因的表达来起作用。

(1)含氮激素的作用机制──第二信使学说

第二信使学说是由Sutherland等于1965年提出来的。他们认为这类激素的作用过程大致包括以下主要步骤:①激素作为第一信使,与靶细胞膜上的激素受体结合并相互作用;②激素与受体结合后,激活膜上的腺苷酸环化酶(AC)系统;③在Mg2+存在的条件下,AC促使ATP转变为cAMP。cAMP是第二信使,信息由第一信使传递给第二信使;④cAMP使无活性的蛋白激酶转为有活性,从而激活磷酸化酶,引起靶细胞各种生理生化反应,如肌肉细胞的收缩与舒张、神经细胞的电位变化、腺细胞的分泌、细胞的通透性变化以及各种酶反应等。生理效应的全过程可简示如图2-2。

图2-2 含氮激素作用机制示意图

这是一个酶促酶的连锁反应系统,像电子管的放大系统一样,激素的作用被逐级放大,形成一个效能极高的生物放大系统。

(2)类固醇激素作用机制──基因表达学说

类固醇激素的相对分子质量小(仅为300左右),且呈脂溶性,因此可透过细胞膜进入细胞。在进入细胞之后,经过两个步骤影响基因表达而发挥生物学作用。第一步是激素与胞浆受体结合,形成激素—胞浆受体复合物。受体与激素结合后,其构型发生变化,从而使细胞质中的“激素—受体复合物”获得透过核膜的能力。第二步是激素—受体复合物进入细胞核后结合于染色质的非组蛋白的特异位点上,启动或抑制该部位的DNA转录过程,进而促进或抑制mRNA的形成,结果是诱导或减少某种蛋白质(主要是酶)的合成,引起相应的生物效应(图2-3)。这类激素也和含氮激素一样,作用方式也是一系列的连锁反应,作用效果也被逐级放大,所以同样体现高效能的特点。

图2-3 类固醇激素作用机制示意图

除上述作用方式外,类固醇激素还可直接作用于细胞膜的脂质成分,通过改变膜的结构而起作用;还有的类固醇在数量很少时,本身虽不表现其特有的作用,但却是其他激素作用的良好条件,发挥所谓的“允许作用”,这些作用都不能用基因表达学说来解释。

4.模型的概念、作用、特点及建构模型活动的要求

模型方法是指人们为了认识自然界中某一复杂的对象(如非常庞大的太阳系或非常微小的细胞),或事物发生的过程、规律等,用形象化的具体实物,或抽象的语言文字、图表、数学公式等对认识对象进行模拟或简化描述的一种方法。

模型的种类很多,一般所说的模型主要有物理模型、数学模型、概念模型等。细胞立体结构图,细胞膜结构的实物模型,就可以看做物理模型;用手电筒光照射旋转的乒乓球以演示地球上的昼夜交替,就是一种动态的物理模型。用Nt=N0λt表示种群的“J”型增长,就是一种数学模型。用光合作用图解描述光合作用的主要反应过程,就是一种概念模型。本节课文中的“模型建构”活动中,学生的模拟过程事实上是建构动态的物理模型,此后再建构抽象的图解式概念模型。

模型方法是人们认识自然界的一种重要方式,也是理论思维发展的重要方式。在进行具体的课题研究时,模型方法在人们理解事物的本质、探索未知规律的过程中,都起着重要作用。

中学生物课中的模型建构活动,一方面是为了让学生通过模型建构活动,理解模型方法的重要作用,并在以后的学习和生活中懂得适当应用这一重要方法;另一方面,也是为了让学生通过探究活动,更好地理解和把握生物学的核心概念。因此,有关模型建构活动,应该以体现模型方法的重要作用,帮助学生把握相关核心概念为要旨,而不是工艺制作或游戏。


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