“下丘腦”為紐帶 突破相關(guān)題型

陸龍志 蔣星強

(湖北省十堰市房縣第一中學(xué))

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(diào)節(jié)的考查多以現(xiàn)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?qū)W生提供資料信息,要求學(xué)生通過閱讀新信息并與原有知識銜接整合,將知識內(nèi)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(fù)習(xí)中,筆者以“下丘腦”為紐帶,建構(gòu)生命活動調(diào)節(jié)的復(fù)習(xí)模型,整合知識構(gòu)建體系,有效提高復(fù)習(xí)效率及學(xué)生臨場應(yīng)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(nèi)分泌系統(tǒng)的總樞紐,同時也受大腦皮層的調(diào)控。下丘腦具有感受、傳導(dǎo)、分泌和調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)水鹽平衡。

(2)傳導(dǎo):下丘腦可將滲透壓感受器產(chǎn)生的興奮傳至大腦皮層,使人產(chǎn)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(yīng)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(diào)節(jié):體溫調(diào)節(jié)中樞、血糖調(diào)節(jié)中樞、滲透壓調(diào)節(jié)中樞(下丘腦可以感受內(nèi)環(huán)境中滲透壓的變化;還作為效應(yīng)器分泌抗利尿激素,調(diào)節(jié)水鹽平衡)。

二、題說下丘腦的功能

【探究素材】人體的體溫調(diào)定點,在正常生理狀態(tài)下為37℃。如果體溫偏離這個數(shù)值,則通過反饋系統(tǒng)將信息傳回下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞,此中樞會整合這些信息并與調(diào)定點比較,相應(yīng)地調(diào)節(jié)散熱機制或產(chǎn)熱機制,維持體溫的相對穩(wěn)定。體溫調(diào)定點不是一成不變的,如正常人體因病毒感染引起的發(fā)熱過程分為體溫上升期、高溫持續(xù)期和體溫下降期。如圖2為體溫上升期機體體溫調(diào)節(jié)過程。

圖2

【探究問題】

(1)圖中甲狀腺激素分泌的調(diào)節(jié)屬于________調(diào)節(jié),甲狀腺激素除了圖中的作用以外,還對神經(jīng)系統(tǒng)有影響,該影響具體是__________________。

(2)體溫升高后的持續(xù)期,人體的產(chǎn)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(diào)節(jié)的方式是________。體溫上升期,人體有時會出現(xiàn)脫水現(xiàn)象。人體脫水后,垂體釋放的________激素增加,________,從而減少尿量。

(4)結(jié)合人體體溫調(diào)節(jié)機制分析,人體出現(xiàn)發(fā)熱癥狀后,通過增蓋棉被進行捂汗來退燒的做法是否科學(xué)?________。原因是__________________。

【參考答案】(1)分級 提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性、(幼年時)促進神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育 (2)等于 (3)神經(jīng)和體液調(diào)節(jié) 抗利尿 腎小管和集合管對水的重吸收增加 (4)不科學(xué) 增蓋棉被會導(dǎo)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(diào)節(jié)屬于分級調(diào)節(jié);甲狀腺激素還可以提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性,對于幼年期神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育有重要作用。(2)體溫升高后的持續(xù)期,體溫始終維持在38.5℃,此時人體的產(chǎn)熱量與散熱量相等。(3)據(jù)圖分析,在體溫上升期,體溫的調(diào)節(jié)方式既包括神經(jīng)調(diào)節(jié),如骨骼肌收縮等,也包括體液調(diào)節(jié),如甲狀腺激素的作用等,即體溫上升期人體進行體溫調(diào)節(jié)的方式為神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)。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(guān)題型

考法(一) 體溫調(diào)節(jié)

【題型解讀】利用體溫調(diào)節(jié)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(xiàn),要求考生依據(jù)圖形,結(jié)合題干信息、教材內(nèi)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(qū)年氣溫一般在0～25℃之間。測定小熊貓在不同環(huán)境溫度下靜止時的體溫、皮膚溫度(圖4),以及代謝率(即產(chǎn)熱速率,圖5)。回答下列問題:

圖4

圖5

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

(2)圖5中,在環(huán)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(jīng)調(diào)節(jié)路徑是皮膚中的________受到環(huán)境低溫刺激產(chǎn)生興奮,興奮沿傳入神經(jīng)傳遞到位于________的體溫調(diào)節(jié)中樞,通過中樞的分析、綜合,使支配血管的____________(填“交感神經(jīng)”或“副交感神經(jīng)”)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(huán)境溫度下降到0℃以下時,從激素調(diào)節(jié)角度分析小熊貓產(chǎn)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(zhì)醇的含量,評估動物園圈養(yǎng)小熊貓的福利情況。皮質(zhì)醇的分泌是由________軸調(diào)節(jié)的。使用尿液而不用血液檢測皮質(zhì)醇,是因為血液中的皮質(zhì)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(jīng)—體液 輻射、傳導(dǎo)、對流、蒸發(fā) (2)冷覺感受器 下丘腦 交感神經(jīng) (3)寒冷刺激使下丘腦的體溫調(diào)節(jié)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(chǎn)熱 (4)下丘腦—垂體—腎上腺皮質(zhì) 自由擴散

【解題策略】(1)厘清寒冷或炎熱環(huán)境條件下體溫調(diào)節(jié)的生理機制(圖6)

圖6

(2)發(fā)燒時機體的產(chǎn)熱量與散熱量的關(guān)系

考生僅憑“發(fā)燒”一詞便認為此時產(chǎn)熱量>散熱量,這是體溫調(diào)節(jié)中的一個常見誤區(qū)。產(chǎn)熱量與散熱量的大小關(guān)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(wěn)定,即不再繼續(xù)升高或降低時(如ab、cd、ef段),機體的產(chǎn)熱量=散熱量。即持續(xù)在一定溫度的高燒時,機體的產(chǎn)熱量=散熱量。

②當體溫升高時(bc段),產(chǎn)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(chǎn)熱量<散熱量,如體溫由39℃恢復(fù)到37℃的過程。

考法(二) 水鹽平衡調(diào)節(jié)

【題型解讀】利用水鹽平衡調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(gòu)建水鹽調(diào)節(jié)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(diào)節(jié),發(fā)現(xiàn)動物甲失水達到一定程度時,尿量明顯減少并出現(xiàn)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(diào)節(jié)中樞位于________。動物甲失水后水鹽平衡調(diào)節(jié)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(zhì)微粒的數(shù)目會________,這一信息被機體內(nèi)的某種感受器感受后,動物甲便會產(chǎn)生一種感覺即________,進而主動飲水。

(3)請從水鹽平衡調(diào)節(jié)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(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)

(2)增多 渴覺 (3)大量飲水導(dǎo)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(diào)節(jié)的基本過程(圖8)

圖8

(2)水鹽平衡調(diào)節(jié)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(jīng)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?shù)竭@兩處,而是被運往全身各處。③水鹽平衡的調(diào)節(jié)中樞≠產(chǎn)生渴覺的部位,水鹽平衡的調(diào)節(jié)中樞位于下丘腦,產(chǎn)生渴覺的部位是大腦皮層。④水鹽平衡的調(diào)節(jié)過程中下丘腦可作為神經(jīng)中樞、感受器(滲透壓感受器)和效應(yīng)器(合成并分泌抗利尿激素)。⑤影響水鹽平衡調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)

【題型解讀】利用血糖平衡調(diào)節(jié)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(gòu)的血糖平衡調(diào)節(jié)模型分析、探究,并用準確的生物學(xué)語言結(jié)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(tài)等因素干擾,影響篩查結(jié)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(jīng)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(diào)節(jié)?？崭箷r健康人血糖的主要來源是肝糖原分解和非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)楦视腿サ?正常情況下,血糖的來源和去路在神經(jīng)—體液調(diào)節(jié)作用下保持動態(tài)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(zhì)轉(zhuǎn)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(zhì)轉(zhuǎn)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(qū)域興奮,通過交感神經(jīng)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(gòu)血糖平衡調(diào)節(jié)模型(圖9)

圖9

(2)分析血糖調(diào)節(jié)問題時,要根據(jù)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(jīng)過組織細胞被消耗,血糖含量下降;血糖含量低時經(jīng)過調(diào)節(jié)促進肝糖原分解為葡萄糖,血糖含量上升等。