祝远超 (湖北省天门市岳口高级中学 天门 431702)
生命活动的调节是高中生物学教学的重点及高考的高频考点。在生命活动的调节中占有重要地位的激素调节也是如此。然而,在教学中每次涉及到该内容时,不管是新授课还是复习课,学生都会提出许多问题。那么常见的问题有哪些,又该如何解答呢?
动物激素是内分泌细胞释放的具有高效能的有机物。动物激素并非都是蛋白质,按其化学结构可分为4类: ①多肽和蛋白质类激素,包括下丘脑激素(如促甲状腺激素释放激素、促性腺激素释放激素、促肾上腺皮质激素释放激素、抗利尿激素)、垂体激素(如生长激素、促甲状腺激素、促性腺激素)、胰高血糖素、胰岛素、促胰液素、胸腺激素等;②氨基酸衍生物类激素,如甲状腺激素、肾上腺素、去甲肾上腺素等;③类固醇激素,如雄激素、雌激素、肾上腺皮质激素等;④脂肪酸衍生物类激素,如前列腺素。多肽和蛋白质类激素和氨基酸衍生物类激素又可合并为含氮类激素。
众所周知,动物激素是由内分泌细胞分泌的。而下丘脑属于神经系统,是间脑的组成部分之一,它为何能分泌激素呢?因为下丘脑中有些细胞既是神经细胞,又是内分泌细胞,因而被称为神经内分泌细胞。这种细胞既能传导兴奋,又能分泌激素,如促甲状腺激素释放激素、促性腺激素释放激素、促肾上腺皮质激素释放激素、抗利尿激素、生长激素释放激素、生长抑素(生长激素释放抑制激素)、催乳素释放因子、催乳素释放抑制因子、促黑素细胞激素释放因子、促黑素细胞激素释放因子等。
由于人和动物体内很多内分泌腺直接或间接地受中枢神经系统的调节,因此生命活动的调节过程中,有激素调节的往往也有神经调节。但人和动物体内也有单纯的激素调节,如: 血糖平衡的激素调节中胰岛素和胰高血糖素的相互拮抗,可共同维持血糖含量的相对稳定。为何在没有神经系统的参与下,该过程也可正常进行呢?因为胰岛A细胞和胰岛B细胞可直接感受血糖浓度变化的刺激而产生相应的应答反应。当血糖浓度升高时,迅速引起胰岛素的分泌,胰岛素使全身各组织加速摄取、利用和储存葡萄糖,使血糖水平下降;当血糖浓度降低时,迅速引起胰高血糖素的分泌,胰高血糖素能强烈地促进糖原分解和葡萄糖异生,使血糖明显升高。
肾上腺素也能促进糖原分解,使血糖水平升高,它是由肾上腺髓质分泌的。肾上腺髓质不像胰岛A细胞和胰岛B细胞那样能直接感受血糖浓度变化的刺激而产生相应的应答反应,其必须要受到相关神经的作用才能分泌肾上腺素。肾上腺髓质相当于一个交感神经节,髓质内的嗜铬细胞受交感神经胆碱能节前纤维的直接支配。肾上腺髓质激素最主要的功能是与交感神经系统构成交感—肾上腺髓质系统,使机体能产生“应急反应”。因此,在血糖平衡的调节过程中,只有当有神经系统参与时,才有肾上腺素参加。
影响胰高血糖素和胰岛素分泌的因素有3种: 首先,影响两者分泌的最重要的因素是血糖浓度;其次,两者的分泌均受神经系统的调节: 下丘脑通过有关神经的作用可调节两者的分泌;第三,两者的分泌还受彼此的相互影响: 胰岛素可直接作用于胰岛A细胞,抑制其分泌,也可通过降低血糖浓度而间接促进胰高血糖素的分泌;胰高血糖素可直接刺激胰岛B细胞分泌胰岛素,又可通过升高血糖浓度而间接促进胰岛素的分泌[1]。
胰岛是散在于胰腺中的内分泌组织。因这类分泌细胞聚集成许多小团,介于分泌胰液的腺泡组织之间,犹如海岛一样,故称胰岛。人和哺乳动物的胰岛细胞按形态学特征至少可分为5类: A细胞(α细胞),分泌胰高血糖素;B细胞(β细胞),分泌胰岛素;D细胞(δ细胞),分泌生长抑素;PP细胞分泌胰多肽;D1细胞,分泌物质尚未阐明[2]。
下丘脑既是植物性神经功能十分重要的中枢,又是调控内分泌活动的枢纽。它可调控很多内分泌腺的分泌活动。其调控内分泌腺的方式有两种: ①间接调控,即通过反馈调节轴的形式调控内分泌腺,其模式图如图1(其中靶腺可以是甲状腺、性腺和肾上腺皮质);②直接调控,即下丘脑通过有关神经作用于某些腺体,以调控其分泌活动(图2,其中靶腺可以是肾上腺髓质、胰岛A细胞和胰岛B细胞)。
图1 下丘脑间接调控内分沁腺的示意图
激素是一种信息分子,其必须与相应的受体特异性结合才能发挥作用。因此,每种激素只能作用于各自特定的靶细胞,对于其他细胞,由于与此激素没有特异性,故一概不能结合,此激素对它们也就不起作用。有的激素与靶细胞受体的特异性很强,故只能与某种细胞相结合,这种激素只能作用于某一种细胞,如: 促甲状腺激素只能作用于甲状腺细胞;而有的激素与靶细胞受体的特异性很弱,故所能作用的细胞类型很广泛[2],如: 甲状腺激素几乎能作用于全身的细胞。
不同激素的靶细胞的受体在细胞中的定位是不同的: 多肽和蛋白质类激素的受体位于靶细胞的细胞膜上,类固醇激素和甲状腺激素的受体位于细胞内。因此,前者并不进入细胞内,而是通过与靶细胞膜表面受体结合,经信号转换机制,在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶或蛋白磷酸酶的活性,引起细胞内一系列的生物化学变化,改变细胞的代谢,引起生理效应;而后者可穿过细胞膜进入细胞,与细胞内受体结合形成激素—受体复合物,调节基因表达[3]。
激素作为信息分子,一般情况下,其一经靶细胞接受并起作用后就被灭活了。激素失活的地点主要有两个: 一个是激素的靶细胞,即当激素发挥作用后,其本身就会失活;另一个是肝脏,肝脏内有许多酶,可使激素转化成活性很低甚至是没有活性的物质,最后随尿液排出[1]。