高中生物必修三稳态与调节人教版

稳态与调节 Homeostasis and Regulation,肖鹏（华南师范大学生命科学学院）,一、稳态(homeostasis) 生理学中的一个基本概念，是生命系统的基本特征之一。是“内环境恒定”概念的引伸和发展。不仅在生理学中，而且在当今生命科学中成为一大基本概念。稳态的意义:维持细胞、器官、系统乃至整体的正常功能及生命活动的必要条件。,（一）内环境19世纪法国著名实验生理学家 Claud Bernard（1813-1878）提出了内环境恒定的概念。他认为机体生存在两个环境中：不断变化的外环境比较稳定的内环境。,内环境(internal enviroment）？是围绕在多细胞动物细胞周围的体液，包括血浆、淋巴液、组织液和胸膜腔、脑脊腔及关节腔内液体等。既常说的包绕着各个细胞而相互沟通的细胞外液。注：膀胱内液体不属于细胞外液,1特点 它的理化性质变动非常小，相对恒定。高等动物保持恒定的程度比低等的为大。,2.作用为机体细胞提供必要的理化条件，使功能得以正常进行。例如，血液的PH值正常为7.4，变动的一般范围仅为:7.35-7.47,最大也仅为7.0-7.8, 超过这一范围机体就不能生存了.为细胞提供营养物质, 也接受来自细胞的代谢产物.,内环境的相对恒定是整个机体生存的首要条件。正如 Bernard 总结的那样：“内环境恒定是有机体得以自由和独立存在的前提”。 现代：生体中的所有活命机制，尽管生命的种类不同，功能各异，但目的只有一个，就是内环境保持稳态。,理解？现在?,3. 生成细胞外液是一种盐溶液，类似于海水。一般都认为生命起源于海水，到移居淡水或登陆。 单细胞生物：环境只有一个，就是周围的水，即简单又是稳定的。 多细胞生物：情况就不同了。如若还仅靠单一环境，显然就不行了。,？Macallum (1926)曾提出： 一切动物的体液导源于海水的理论比较不同动物体液内所含的离子成分，会发现从低到高的非常相似。如果这个论断正确的话，那么，血液也不过是经过了或多或少改变的海水而已。内环境的生成敲开了进化的第一道大门,（二）内环境与稳态,约在Claud Bernard提出了内环境恒定概念50周年后，著名的美国生理学家 WB Cannon 于1920s提出了稳态(homeostasis)的概念。因为，所谓的恒定实质就是一个动态平衡。它包括一系列复杂的各种各样的调节机制：一方面是代谢过程或外界干扰因素使这种相对恒定遭到破坏，另一方面通过调节达到平衡恢复。因而这一概念一提出就被广泛接受。实质上是内环境恒定概念的引伸和发展。 并不是否定。,指维持内环境理化性质相对恒定的状态。强调所谓的稳态并不是处于固定的停顿状态，而是不断运动的动态平衡，也是经过调节的结果，是相对的, 并非绝对的。不仅指血液、组织液等内环境的稳态，而且扩展到机体内极多的保持协调、稳定的生理过程；可用于某一细胞功能、某一生物化学反应，乃至某一组织、器官、系统、个体、群体等等的相对稳定的维持与调节（不同层次）；从时间上讲，可用于特定的时间内（从几毫秒到若干万年）保持的状态。维持内环境稳定需要一定形式的节律性活动,1. 稳态概念的现代含义,模块稳态与环境,稳态的概念为统领全书的作用理解：个体层次存在稳态，在分子水平、器官水平、生态系统水平上都存在稳态现象，明确稳态已经成为生命科学的一大基本概念。,2稳态的特点能力随进化而加强；成年比未成年更强；恒温动物比变稳动物强。例如，英国实验学家C Blagdon（1775）自体试验：如果空气干燥下，人可120C停留15分钟并无不良反应，而牛肉则13分钟就烤熟。,3人体及动物维持稳态的机制,人体及动物通过神经、体液和免疫调节来维持稳态；各有极其严密和精细的调节。三者是协调，并且相互作用的；目前已经证实：神经、内分泌系统同免疫系统间也有着密切的双向互相调节的联系，形成所谓神经内分泌免疫网络。形成一个完整的调节环路。,引用自动控制理论,其机体稳态的调控与基本成分为:,控测器,控制中心,效应器,负反馈,体液调节的特点内分泌系统与激素激素的分类激素的作用机理,二、稳态的实现:体液调节,三、稳态的实现:神经调节,神经调节的基本方式反射,中枢神经系统对反射活动的整合,下丘脑参与的反射调节,(1)神经传入-神经传出： 例如：由体表感受器接受温热刺激后引起的寒战反应。,(3)神经传入-体液传出： 例如：由于乳头被吸吮引起的子宫收缩，是由乳头神经经肋间神经将神经冲动传入至中枢，然后上传到下丘脑，引起催产素的分泌，催产素沿体液的路径，引起子宫的收缩。,(2)体液传入-神经传出 许多激素可以作用于下丘脑神经元，然后经过它影响不少边缘系统及大脑皮层的功能，影响个体的行为变化。,(4)体液传入-体液传出： 如各内分泌器官分泌的激素：甲状腺素、性激素、肾上腺皮质激素等，经血液循环作用于下丘脑分泌释放激素或释放抑制激素的神经元或其突触前环节，从而引起各种相应的下丘脑激素分泌的改变。这就是反馈调节。抗利尿激素的分泌调节也是体液传入-体液传出的一个例子。,脑的高级功能使人类能够主动适应环境、调节机体稳态。 如：条件反射、学习记忆、语言、思维高级功能,例如，学习记忆涉及到细胞间的联系,小脑与运动性学习和记忆,Kandel,神经元的联系方式,电信号,钠-钾泵转运模式图,传导（ conduction ）传递（ transmission ）转导（ transduction ）,四、稳态的实现:免疫调节,组成？种类？功能？整合？失调与缺陷？,免疫系统,机体对入侵异物的反应属于免疫功能从免疫功能看，可将白细胞分为：1.吞噬细胞：粒细胞、单核细胞 -吞噬异物，参与炎症反应（非特异性免疫）2.免疫细胞： （特异性免疫） T淋巴细胞-细胞免疫 B淋巴细胞-体液免疫,免疫系统组成,免疫器官（淋巴器官）免疫细胞（淋巴细胞、免疫辅助细胞）免疫分子（抗体、补体、细胞因子）,(1)细胞免疫,异物,巨噬细胞,吞噬处理,异物特异性抗原物质传递,T淋巴细胞,激活,T淋巴母细胞,增殖,T淋巴细胞株,调节性T淋巴细胞,抑制性T细胞,辅助性T细胞,效应T细胞,细胞毒性T细胞(Cytotoxic TC),延迟型过敏反应T细胞(Delayed-type hypersensitivity TC),淋巴因子,抗原,B淋巴细胞,（常先需激活TC）,T淋巴细胞,特异性T淋巴细胞,B淋巴母细胞,增殖,B淋巴细胞株,浆细胞,抗体,记忆细胞,(2)体液免疫,免疫系统的功能,是免疫系统在识别和消除“非己”抗原过程中所产生的各种生物学作用的总称。免疫防御：排斥外来抗原性异物的保护作用。免疫自稳：免疫系统维持内环境相对稳定 (homeostasis) 的生理功能。免疫监视：及时识别、清除体内突变、畸变细胞与病菌感染细胞的生理性保护功能。现代进展认为免疫系统不仅是防卫系统，而且是另一种感受与调节系统。,免疫系统的感觉和调节机能,Blalock（1985年）提出，免疫系统是一个“流动脑”（mobile brain）的概念，而另一个是固定于颅腔内的“固定脑”（fixed brain）。这两个脑能分别识别和感知两类不同的刺激。,“固定脑” 所能识别和感知的刺激是 感知性刺激(cognitive stimulation)- 常见的有: 光、声、味、嗅、触、疼痛等。显然，不是所有刺激都能被“固定脑”所识别和感知。“流动脑”所能识别和感知的刺激是 非感知性刺激 (norcognitive stimulation)- 例如，毒素、病毒、细菌、花粉、异种蛋白、同种异体细胞、组织和器官等不同的抗原等。,总 结,综上所述，由于神经内分泌系统与免疫系统的相互作用是双向的，他们拥有一套共同的神经肽激素、细胞因子以及拥有相同的受体，使这两个系统之间或系统内得以相互交通和调节，构成神经内分泌-免疫网络(neuroendocrine-immune network)，通过神经-体液-免疫调节来维持内环境的稳定。,稳态与调节的举例,体温调节水盐调节血糖调节?,3. 2 动物生命活动的调节,3. 3 人体的内环境与稳态,体温调节,（绵羊红细胞）,细胞的核酸（DNA）生物合成有两个途径：1、主要途径（氨基碟呤可封杀）2、补偿途径（通过这一途径）补偿途径合成DNA需要：次黄嘌呤、胸腺嘧啶,HAT培养液含：1、氨基碟呤（封杀主要途径）2、次黄嘌呤、胸腺嘧啶（通过补偿途径合成DNA）,在HAT培养液中，（未融合）的骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转化酶不能利用次黄嘌呤合成DNA，且主要途径被氨基碟呤封杀，故迅速死亡；而免疫脾细胞虽有次黄嘌呤磷酸核糖转化酶，但短命，几天死亡。,因而在HAT培养液中，只有融合的（骨髓瘤细胞+免疫脾细胞）的杂交瘤细胞才能存活、繁殖、生长。,聚乙二醇（PEG）,原理,节律性活动，不仅不是否定机体的稳态，而且是通过整合活动维持稳态的必需。,脉动性节律分泌有重要意义。因为激素都须经过相应的受体才能发挥作用。如果激素的血浆浓度不是脉动而是始终恒定的，则受体被配基占领后，将有可能失敏，于是激素失去效应。,Hormone 的分类,激素的种类繁多，来源复杂，分类多样。按其化学性质主要分成二大类： 含氮激素（Amino-acid-based hormone） 类固醇(甾体)激素（Steroid hormone）,G,How many hormones in our body?,Hypothalamus （下丘脑）Hypophysis (垂体)Thyroid & parathyroid （甲状腺 & 甲状旁腺）Adrenal (肾上腺皮质)Pancreas (胰岛)Gonads (性腺)Other tissues（其他各种组织）,