“下丘腦”為紐帶 突破相關題型

陸龍志 蔣星強

(湖北省十堰市房縣第一中學)

近幾年全國各省市高考試卷對于人與高等動物生命活動調節的考查多以現代科技、日常生活中的某個事件為命題材料,用文字、圖表等形式向學生提供資料信息,要求學生通過閱讀新信息并與原有知識銜接整合,將知識內化為解決問題的方法策略。針對高考的這種命題特點,在二輪復習中,筆者以“下丘腦”為紐帶,建構生命活動調節的復習模型,整合知識構建體系,有效提高復習效率及學生臨場應變能力。

一、圖析下丘腦的功能

從圖1中可以看出,下丘腦是內分泌系統的總樞紐,同時也受大腦皮層的調控。下丘腦具有感受、傳導、分泌和調節等多種 功能,列舉如下:

圖1 下丘腦的功能

(1)感受:下丘腦的滲透壓感受器可感受機體滲透壓升降,調節水鹽平衡。

(2)傳導:下丘腦可將滲透壓感受器產生的興奮傳至大腦皮層,使人產生渴覺。

(3)分泌:分泌促激素釋放激素,作用于垂體,促進垂體分泌相應的激素或促激素;在細胞外液滲透壓升高時分泌抗利尿激素。

(4)調節:體溫調節中樞、血糖調節中樞、滲透壓調節中樞(下丘腦可以感受內環境中滲透壓的變化;還作為效應器分泌抗利尿激素,調節水鹽平衡)。

二、題說下丘腦的功能

【探究素材】人體的體溫調定點,在正常生理狀態下為37℃。如果體溫偏離這個數值,則通過反饋系統將信息傳回下丘腦體溫調節中樞,此中樞會整合這些信息并與調定點比較,相應地調節散熱機制或產熱機制,維持體溫的相對穩定。體溫調定點不是一成不變的,如正常人體因病毒感染引起的發熱過程分為體溫上升期、高溫持續期和體溫下降期。如圖2為體溫上升期機體體溫調節過程。

圖2

【探究問題】

(1)圖中甲狀腺激素分泌的調節屬于________調節,甲狀腺激素除了圖中的作用以外,還對神經系統有影響,該影響具體是__________________。

(2)體溫升高后的持續期,人體的產熱量________(填“大于” “等于”或“小于”)散熱量。

(3)綜合圖解分析,體溫上升期人體進行體溫調節的方式是________。體溫上升期,人體有時會出現脫水現象。人體脫水后,垂體釋放的________激素增加,________,從而減少尿量。

(4)結合人體體溫調節機制分析,人體出現發熱癥狀后,通過增蓋棉被進行捂汗來退燒的做法是否科學?________。原因是__________________。

【參考答案】(1)分級 提高神經系統的興奮性、(幼年時)促進神經系統的發育 (2)等于 (3)神經和體液調節 抗利尿 腎小管和集合管對水的重吸收增加 (4)不科學 增蓋棉被會導致機體散熱量減少,體溫會進一步升高

【解析】(1)下丘腦分泌促甲狀腺激素釋放激素作用于垂體,垂體分泌促甲狀腺激素并作用于甲狀腺,進而使其分泌甲狀腺激素,這種激素分泌的調節屬于分級調節;甲狀腺激素還可以提高神經系統的興奮性,對于幼年期神經系統的發育有重要作用。(2)體溫升高后的持續期,體溫始終維持在38.5℃,此時人體的產熱量與散熱量相等。(3)據圖分析,在體溫上升期,體溫的調節方式既包括神經調節,如骨骼肌收縮等,也包括體液調節,如甲狀腺激素的作用等,即體溫上升期人體進行體溫調節的方式為神經和體液調節。垂體釋放的抗利尿激素可以促進腎小管和集合管對水分的重吸收,進而減少尿量。(4)略。

三、“四步法”突破下丘腦相關題型

考法(一) 體溫調節

【題型解讀】利用體溫調節考查下丘腦功能的類型題,多以生理過程圖或坐標曲線圖出現,要求考生依據圖形,結合題干信息、教材內容,綜合分析進行解答。

圖3 “四步法”模型

【典例1】(2022·遼寧)小熊貓是我國二級重點保護野生動物,其主要分布區年氣溫一般在0～25℃之間。測定小熊貓在不同環境溫度下靜止時的體溫、皮膚溫度(圖4),以及代謝率(即產熱速率,圖5)?；卮鹣铝袉栴}:

圖4

圖5

(1)由圖4可見,在環境溫度0～30℃范圍內,小熊貓的體溫________,皮膚溫度隨環境溫度降低而降低,這是在________調節方式下,平衡產熱與散熱的結果。皮膚散熱的主要方式包括_________(答出2點即可)。

(2)圖5中,在環境溫度由20℃降至10℃的過程中,小熊貓代謝率下降,其中散熱的神經調節路徑是皮膚中的________受到環境低溫刺激產生興奮,興奮沿傳入神經傳遞到位于________的體溫調節中樞,通過中樞的分析、綜合,使支配血管的____________(填“交感神經”或“副交感神經”)興奮,引起外周血管收縮,皮膚和四肢血流量減少,以減少散熱。

(3)圖5中,當環境溫度下降到0℃以下時,從激素調節角度分析小熊貓產熱劇增的原因是__________________。

(4)通常通過檢測尿液中類固醇類激素皮質醇的含量,評估動物園圈養小熊貓的福利情況。皮質醇的分泌是由________軸調節的。使用尿液而不用血液檢測皮質醇,是因為血液中的皮質醇可以通過________進入尿液,而且也能避免取血對小熊貓的傷害。

【參考答案】(1)基本恒定 神經—體液 輻射、傳導、對流、蒸發 (2)冷覺感受器 下丘腦 交感神經 (3)寒冷刺激使下丘腦的體溫調節中樞興奮,促進甲狀腺激素、腎上腺素等激素的釋放,使肝及其他組織的代謝活動增強,增加產熱 (4)下丘腦—垂體—腎上腺皮質 自由擴散

【解題策略】(1)厘清寒冷或炎熱環境條件下體溫調節的生理機制(圖6)

圖6

(2)發燒時機體的產熱量與散熱量的關系

考生僅憑“發燒”一詞便認為此時產熱量>散熱量,這是體溫調節中的一個常見誤區。產熱量與散熱量的大小關系對體溫變化的影響可以用如圖7曲線表示。

圖7

①無論體溫是否偏離正常范圍,只要體溫保持較長時間的穩定,即不再繼續升高或降低時(如ab、cd、ef段),機體的產熱量=散熱量。即持續在一定溫度的高燒時,機體的產熱量=散熱量。

②當體溫升高時(bc段),產熱量>散熱量,如體溫由37℃上升到39℃的過程;當體溫降低時(de段),產熱量<散熱量,如體溫由39℃恢復到37℃的過程。

考法(二) 水鹽平衡調節

【題型解讀】利用水鹽平衡調節考查下丘腦功能的類型題,往往以特定實例為試題情境,并利用機體水鹽平衡調節的部分過程圖或語言文字描述為材料,考生通過對圖形或文字描述的解讀并構建水鹽調節模型進行作答。

【典例2】(2023·全國甲卷)某研究小組以某種哺乳動物(動物甲)為對象研究水鹽平衡調節,發現動物甲失水達到一定程度時,尿量明顯減少并出現主動飲水行為;而大量飲用清水后,尿量明顯增加?；卮鹣铝袉栴}。

(1)哺乳動物水鹽平衡的調節中樞位于________。動物甲失水后水鹽平衡調節的方式有________。

(2)動物甲大量失水后,其單位體積細胞外液中溶質微粒的數目會________,這一信息被機體內的某種感受器感受后,動物甲便會產生一種感覺即________,進而主動飲水。

(3)請從水鹽平衡調節的角度分析,動物甲大量飲水后尿量增加的原因是_______________。

【參考答案】(1)下丘腦 神經調節和體液調節

(2)增多 渴覺 (3)大量飲水導致細胞外液滲透壓降低,通過下丘腦滲透壓感受器,使垂體釋放的抗利尿激素減少,從而使腎小管和集合管對水的重吸收減少

【解題策略】(1)厘清水鹽平衡調節的基本過程(圖8)

圖8

(2)水鹽平衡調節中的易錯點:①抗利尿激素的合成、分泌部位與釋放部位。合成、分泌抗利尿激素的是下丘腦的神經分泌細胞,釋放抗利尿激素的是垂體后葉。②抗利尿激素作用的靶器官是腎小管和集合管,但抗利尿激素不是只被運輸到這兩處,而是被運往全身各處。③水鹽平衡的調節中樞≠產生渴覺的部位,水鹽平衡的調節中樞位于下丘腦,產生渴覺的部位是大腦皮層。④水鹽平衡的調節過程中下丘腦可作為神經中樞、感受器(滲透壓感受器)和效應器(合成并分泌抗利尿激素)。⑤影響水鹽平衡調節的不是水絕對含量的變化,而是細胞外液滲透壓的變化。

考法(三) 血糖平衡調節

【題型解讀】利用血糖平衡調節考查下丘腦功能的類型題,多以實例分析、實驗探究等形式進行多角度考查,考生須充分挖掘題干中文字或圖形隱含的信息,借助建構的血糖平衡調節模型分析、探究,并用準確的生物學語言結合題意作答。

【典例3】(2023·廣東)空腹血糖是糖尿病篩查常用檢測指標之一,但易受運動和心理狀態等因素干擾,影響篩查結果。下列敘述正確的是

( )

A.空腹時健康人血糖水平保持恒定

B.空腹時糖尿病患者胰島細胞不分泌激素

C.運動時血液中的葡萄糖只消耗沒有補充

D.緊張時交感神經興奮使血糖水平升高

【答案及解析】答案:D。本題主要考查血糖平衡調節?？崭箷r健康人血糖的主要來源是肝糖原分解和非糖物質轉化為葡萄糖并釋放到血液中,主要去路是葡萄糖的氧化分解、合成糖原和轉變為甘油三酯等;正常情況下,血糖的來源和去路在神經—體液調節作用下保持動態平衡,但不是絕對的恒定,A錯誤?？崭箷r糖尿病患者的細胞供能不足,糖尿病患者的胰島A細胞會分泌胰高血糖素促進肝糖原的分解和非糖物質轉化為血糖,同時,胰島B細胞也會分泌胰島素,保證有葡萄糖氧化分解為細胞代謝供能,B錯誤。運動時血液中葡萄糖消耗的同時,胰高血糖素促進肝糖原分解和非糖物質轉化為葡萄糖,對血糖進行補充,C錯誤。緊張時下丘腦的某個區域興奮,通過交感神經使胰島A細胞和腎上腺的分泌活動增強,胰高血糖素和腎上腺素分泌增多,從而促使血糖水平升高,D正確。

【解題策略】(1)建構血糖平衡調節模型(圖9)

圖9

(2)分析血糖調節問題時,要根據具體情況,判斷血糖含量的變化(升高或降低),如進食半小時后,葡萄糖被消化吸收進入血液,血糖含量上升;血糖經過組織細胞被消耗,血糖含量下降;血糖含量低時經過調節促進肝糖原分解為葡萄糖,血糖含量上升等。