祝遠超 (湖北省天門市岳口高級中學 天門 431702)
生命活動的調節是高中生物學教學的重點及高考的高頻考點。在生命活動的調節中占有重要地位的激素調節也是如此。然而,在教學中每次涉及到該內容時,不管是新授課還是復習課,學生都會提出許多問題。那么常見的問題有哪些,又該如何解答呢?
動物激素是內分泌細胞釋放的具有高效能的有機物。動物激素并非都是蛋白質,按其化學結構可分為4類: ①多肽和蛋白質類激素,包括下丘腦激素(如促甲狀腺激素釋放激素、促性腺激素釋放激素、促腎上腺皮質激素釋放激素、抗利尿激素)、垂體激素(如生長激素、促甲狀腺激素、促性腺激素)、胰高血糖素、胰島素、促胰液素、胸腺激素等;②氨基酸衍生物類激素,如甲狀腺激素、腎上腺素、去甲腎上腺素等;③類固醇激素,如雄激素、雌激素、腎上腺皮質激素等;④脂肪酸衍生物類激素,如前列腺素。多肽和蛋白質類激素和氨基酸衍生物類激素又可合并為含氮類激素。
眾所周知,動物激素是由內分泌細胞分泌的。而下丘腦屬于神經系統,是間腦的組成部分之一,它為何能分泌激素呢?因為下丘腦中有些細胞既是神經細胞,又是內分泌細胞,因而被稱為神經內分泌細胞。這種細胞既能傳導興奮,又能分泌激素,如促甲狀腺激素釋放激素、促性腺激素釋放激素、促腎上腺皮質激素釋放激素、抗利尿激素、生長激素釋放激素、生長抑素(生長激素釋放抑制激素)、催乳素釋放因子、催乳素釋放抑制因子、促黑素細胞激素釋放因子、促黑素細胞激素釋放因子等。
由于人和動物體內很多內分泌腺直接或間接地受中樞神經系統的調節,因此生命活動的調節過程中,有激素調節的往往也有神經調節。但人和動物體內也有單純的激素調節,如: 血糖平衡的激素調節中胰島素和胰高血糖素的相互拮抗,可共同維持血糖含量的相對穩定。為何在沒有神經系統的參與下,該過程也可正常進行呢?因為胰島A細胞和胰島B細胞可直接感受血糖濃度變化的刺激而產生相應的應答反應。當血糖濃度升高時,迅速引起胰島素的分泌,胰島素使全身各組織加速攝取、利用和儲存葡萄糖,使血糖水平下降;當血糖濃度降低時,迅速引起胰高血糖素的分泌,胰高血糖素能強烈地促進糖原分解和葡萄糖異生,使血糖明顯升高。
腎上腺素也能促進糖原分解,使血糖水平升高,它是由腎上腺髓質分泌的。腎上腺髓質不像胰島A細胞和胰島B細胞那樣能直接感受血糖濃度變化的刺激而產生相應的應答反應,其必須要受到相關神經的作用才能分泌腎上腺素。腎上腺髓質相當于一個交感神經節,髓質內的嗜鉻細胞受交感神經膽堿能節前纖維的直接支配。腎上腺髓質激素最主要的功能是與交感神經系統構成交感—腎上腺髓質系統,使機體能產生“應急反應”。因此,在血糖平衡的調節過程中,只有當有神經系統參與時,才有腎上腺素參加。
影響胰高血糖素和胰島素分泌的因素有3種: 首先,影響兩者分泌的最重要的因素是血糖濃度;其次,兩者的分泌均受神經系統的調節: 下丘腦通過有關神經的作用可調節兩者的分泌;第三,兩者的分泌還受彼此的相互影響: 胰島素可直接作用于胰島A細胞,抑制其分泌,也可通過降低血糖濃度而間接促進胰高血糖素的分泌;胰高血糖素可直接刺激胰島B細胞分泌胰島素,又可通過升高血糖濃度而間接促進胰島素的分泌[1]。
胰島是散在于胰腺中的內分泌組織。因這類分泌細胞聚集成許多小團,介于分泌胰液的腺泡組織之間,猶如海島一樣,故稱胰島。人和哺乳動物的胰島細胞按形態學特征至少可分為5類: A細胞(α細胞),分泌胰高血糖素;B細胞(β細胞),分泌胰島素;D細胞(δ細胞),分泌生長抑素;PP細胞分泌胰多肽;D1細胞,分泌物質尚未闡明[2]。
下丘腦既是植物性神經功能十分重要的中樞,又是調控內分泌活動的樞紐。它可調控很多內分泌腺的分泌活動。其調控內分泌腺的方式有兩種: ①間接調控,即通過反饋調節軸的形式調控內分泌腺,其模式圖如圖1(其中靶腺可以是甲狀腺、性腺和腎上腺皮質);②直接調控,即下丘腦通過有關神經作用于某些腺體,以調控其分泌活動(圖2,其中靶腺可以是腎上腺髓質、胰島A細胞和胰島B細胞)。

圖1 下丘腦間接調控內分沁腺的示意圖
激素是一種信息分子,其必須與相應的受體特異性結合才能發揮作用。因此,每種激素只能作用于各自特定的靶細胞,對于其他細胞,由于與此激素沒有特異性,故一概不能結合,此激素對它們也就不起作用。有的激素與靶細胞受體的特異性很強,故只能與某種細胞相結合,這種激素只能作用于某一種細胞,如: 促甲狀腺激素只能作用于甲狀腺細胞;而有的激素與靶細胞受體的特異性很弱,故所能作用的細胞類型很廣泛[2],如: 甲狀腺激素幾乎能作用于全身的細胞。
不同激素的靶細胞的受體在細胞中的定位是不同的: 多肽和蛋白質類激素的受體位于靶細胞的細胞膜上,類固醇激素和甲狀腺激素的受體位于細胞內。因此,前者并不進入細胞內,而是通過與靶細胞膜表面受體結合,經信號轉換機制,在細胞內產生第二信使或激活蛋白激酶或蛋白磷酸酶的活性,引起細胞內一系列的生物化學變化,改變細胞的代謝,引起生理效應;而后者可穿過細胞膜進入細胞,與細胞內受體結合形成激素—受體復合物,調節基因表達[3]。
激素作為信息分子,一般情況下,其一經靶細胞接受并起作用后就被滅活了。激素失活的地點主要有兩個: 一個是激素的靶細胞,即當激素發揮作用后,其本身就會失活;另一個是肝臟,肝臟內有許多酶,可使激素轉化成活性很低甚至是沒有活性的物質,最后隨尿液排出[1]。