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高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座14-17


高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座 专题十四 内环境的控制
[竞赛要求]
1.系统组成 2.肾脏系统的结构 3.尿的产生 4.体液平衡(内稳定)

[知识梳理]
一、内环境和稳态概述 1.内环境:是指体液(细胞外液),由血液、淋巴液、脑脊髓液、组织液(器官组织 间液体)构成。 2.稳态:生物要求内环境保持稳定,这种内稳态的性质是在神

经和体液的调节下,各 器官系统协调活动,维持内环境相对稳定的状态。内稳态是靠负反馈调节的。 3.现代广义的稳态:是指在同一层次上的稳态,从细胞到生态系统。 4.影响内稳态的因素:(1)外界条件变化:如温、湿度等;(2)生物体自身状态变 化:如运动、摄食等。 二、体液调节 — 排泄和水盐平衡 (一)体液 细胞生活在液态环境中, 低等动物生物在水环境, 高等动物的细胞生活在体液中。 体 液是指细胞外液,包括血液、淋巴、组织液等;内环境主要指体液。 内环境的特性:海洋生物的体液成分似海水;淡水、陆生生物体液与海水很不相同。 体液调节主要机制有二个:(1)排泄:排出代谢废物;(2)水盐平衡:调节水量、保 持体液盐分浓度稳定。 (二)排泄 1.动、植物在利用含氮物质上的区别: 植物:能利用无机氮;可反复利用蛋白质分解产生的含氮基团;不存在排泄含氮废物的 过程;无排泄系统。 动物:不能利用无机氮;不能重复利用蛋白质分解产生的含氮基团;无氨基酸库,不能 储存蛋白质、氨基酸等(在动物体内,多余蛋白质、氨基酸等转变为糖原、脂肪储存起来或 脱氨基转变为 NH3、尿素、尿酸等,排出体外)。有排泄系统和排泄器官:排出代谢废物, 保持体液稳定,如皮肤能排出汗腺;肝脏排出胆汁(胆固醇、胆色素);肠道排出 Ca2+、 Fe2+(粪便)。排泄的物质主要包括:多余的水、多余的盐分、蛋白质代谢废物如氨、尿 素、尿酸、肌酐等。 2.转氨与脱氨 转氨:氨基酸的 -NH2 转移到一种酮酸上。结果形成新的氨基酸。 天冬氨酸 + ?-酮戊二酸 ? 草酰乙酸 + 谷氨酸 脱氨(氧化脱氨):谷氨酸 + H2O ? ?-酮戊二酸 + NH3,结果产生氨。 2.氨的排除 NH3 的特点:剧毒物质,必须排除;NH3 分子小,易溶于水、易透过细胞膜;排除方法 与生活方式有关。 (1)水生动物的排泄
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排泄物的主要形式是 NH3,缺点是消耗大量的水。小型动物直接排泄: NH3→ 体表 → 外界水环境;或稀释后排泄:NH3→稀释→减弱毒性→排泄系统→体外。 (2)陆生动物排泄 排泄物主要为尿素、尿酸,优点是耗水少,这是对陆地生活的适应性。 ①尿素的排泄 尿素的形成:NH3 经氧化形成尿素,2NH3 + CO2 ? CO(NH2)2 + H2O; 优点是毒性较小,可长时留存;可积累、浓缩(节水);缺点是仍耗水、仍有毒性; 两栖类:蝌蚪似鱼,以排 NH3 为主 、尿素次之;成体以排尿素为主;胎生陆生动物哺 乳类(人)以排尿素为主。 ② 尿酸的排泄 优点是无毒性;是结晶状态,不溶于水,节水;且不影响体液平衡(内稳态);适应性 于软体动物、节肢动物、爬行动物、鸟类等。干旱地区生活的生物,如鸟类、爬行类等卵生 陆生动物,卵外有卵壳,胚胎的代谢废物无法通过,尿酸则储存于卵内。 ③进化上的启示 趋同进化、平行进化:排泄物为尿酸的两大支陆生动物:软体 、节肢等属无脊椎动物; 爬行、 鸟类属脊椎动物; 二者关系很远, 这是生物在生理特征上生物有趋同进化 (平行进化) 的一个例子。 在排泄物方式上,部分水生动物以尿酸(不是 NH3)为主,如浅滨螺、锥实螺、扁卷 螺等; 这是生物的进化是从水生到陆生的过渡类型; 部分陆生动物: 以 NH3and/or 尿素为主, 如鼠妇以 NH3 为主、蚯蚓以 NH3、为主,说明这些生物尚未进化到真正适应陆地上生活, 只能生活在潮湿的环境中。 ④多种其它形式的含氮废物 蜘蛛的含氮废物为鸟嘌呤;多种鱼类是三甲基胺等。 (三)水盐平衡 1.海洋动物的水盐平衡 大多和海水等渗,不存在水盐平衡的问题; 有些生物 (如某种蟹) 可生活在低渗溶液中, 这是由于其鳃有调节体液盐分浓度的作用。 鳃将半咸水中的盐分逆浓度梯度吸收,将过多的水(与体液等渗)排出。 有些海洋动物如牡蛎、蛤等,当海水变为低渗时,只是被动地关闭外壳。 海洋硬骨鱼的补祖先生活于淡水中,体内与海水相比是低渗的,其适应方式为:(1) 全身都盖有磷片,减少水分从体表渗出;(2)不断饮入海水,用鳃上的特化细胞泌出盐分; (3)含氮废物质大多以 NH3 的形式从鳃排出,肾脏的排尿量减少,减少失水。 鲨和硬骨鱼一样,祖先生活于淡水,其体内盐类与硬骨鱼相似,但血中尿素含量很高, 使体液渗透压高于海水;鲨血中还含在另一种含氮废物三早基胺,以减少尿素的毒性。 海产的或沿海生活的鸟类,如信天翁等,参盐腺泌盐。 2.淡水动物的水盐平衡 淡水鱼来自海洋生活的祖先,其调节体液平衡的机制是:(1)体表有鳞片;(2)从不 饮水;(3)尿是高度稀释的,其含盐量远低于血液;(4)鳃上有特化细胞,从水中主动吸 收盐分。 3.陆生动物的水盐平衡 陆生动物面临的主要问题是缺水、失水,相对应的解决办法是饮水、节水(保水)。 (1)未完全适应陆生的种类如蚯蚓、蛙等,未能完全摆脱对水的依赖,它们的皮肤可 进行辅助呼吸,若皮肤裸露,就会失水。故它们只能生活在潮湿环境中。排泄物形式为 NH3 或尿素,蚯蚓为 NH3 和尿素;蛙以尿素为主,这个过程是耗水过程。
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(2)完全适应陆生的种类如昆虫、爬行类、鸟类、哺乳类,其适应方式是饮水、保水 (节水)。保水主要通过:体表无呼吸功能,干燥、有覆盖物;有几丁质外骨骼、鳞、羽、 毛等;除汗腺外不再失水;呼吸器官深藏体内(气管、书肺、肺);排泄器官回收水能力强 (尿浓);排泄物为尿酸(昆虫、爬行类、鸟类)和尿素(哺乳类)(浓度高);利用代谢 水。 多种昆虫生活在干燥环境,食用干燥食物,不饮水;袋鼠生活在干燥炎热环境、几乎不 饮水;它们的粪便干燥,直肠回收水分能力很强; 不出汗:袋鼠,强烈日照 汗液作用 — 排泄、调节体温; 汗液成分 — 水、NaC、乳酸、尿素等 (四)排泄和水盐平衡器官 1.伸缩泡:是原生动物调节水盐平衡的器官,海洋生物大多没有伸缩泡。 2.原肾管:涡虫、轮虫等的排泄器官,其特点是有火焰细胞,呈现管状,有纤毛伸入 排泄管中。 3.后肾管:环节动物和软体动物的排泄器官称为肾管或后肾管,肾管按体节排列。 4.触角腺:蟹等甲壳类动物的排泄器官是触角腺,又称绿腺。

5.马氏管:昆虫的排泄器官称为马氏管。 6.脊椎动物的排泄器官: 泄殖腔:是两栖、爬行、鸟类的排泄器官,由直肠末端膨大,输尿管、输精(卵)管、 直肠通入。末端的孔为泄殖腔孔;回收水分能力很强,粪便干(特别是干旱地区的爬行、鸟 类)。 肾脏:其特点是高度集中的器官,不再形成分支深入器官组织间;循环系统参与排泄物 的运输,废物进入血液后,由肾排到体外;肾脏对尿液有浓缩、加工作用。 人的排泄系统:由肾、输尿管、膀胱、尿道组成。 (1)肾脏的构造 由皮质、髓质、肾盂构成。肾脏生理特点是过滤作用强、血流量大(1.2 /min)、血 流速度缓慢、血压高。 肾脏由 100 万个肾单位组成, 肾单位由肾小体和肾小管组成; 肾小体又由肾小球和肾小 囊组成。 肾单位(特别是肾小管)各部分规律排列形成肾脏皮质和髓质。皮质部由肾小体(肾小 球、肾小囊),髓质部由髓袢的大部分、集合管的大部分组成。 (2)尿的形成 A. 肾小球滤出液(原尿)的形成: 血液流到肾小球的毛细血管网时,滤过到肾小囊腔内,形成
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滤液,进入肾小管。实验证明,滤液形成与血压正相关、 滤液形成与耗氧量无关。这说明。 渗透作用是一个物理过程,是被动运输,不耗能。 肾小囊(壁)的细胞称为足细胞,是单层、扁平、伪足样突起,铺在肾小球微血管壁上, 间 隙 可 容 血 浆 透 过 。 滤 液 ( 原 尿 ) 量 大 , 每 天 约 180 ( 150-200 ) , 而 排 尿 量 约 为 1.5-2 /天。原尿的成分与尿不同,与血液相似、与组织液相当,无血细胞、大分子蛋白质 少。 B. 终尿(尿)的形成:滤夜(原尿)的加工 终尿(尿)中无蛋白质分子,异常时(如肾炎),尿中含蛋白质大分子,原因是肾小球 壁挡不住蛋白质大分子,肾小管的重吸收功能丧失。 终尿的形成 — 肾小管、集合管的加工作用 重吸收作用 滤液中物质再进入血液为重吸收,发生在近曲小管。特点是:(1)主动运输,即耗能 (管壁细胞中含有大量线粒体)、耗氧。(2)选择性:回收能力因物质种类而异。葡萄糖、 氨基酸、蛋白质、维生素等被全部回收;NaC、K+等被子大部回收;尿素、尿酸、H2PO4-、 HPO42-被部分回收,用于调解渗透压;有害物质(NH3、肌酐等)则完全不吸收。 但当有限度:高血糖 ? 160mg/100 m 血液时,不能全部重吸收,出现糖尿。 分泌和排泄作用

部位在远曲小管,主要作用是:(1)调节血液酸碱度:如血液中 H+(或 HCO3-)进 入滤液;(2)调节血液离子平衡:血液中 NH4+、K+、H+ 进入滤液,帮助 Na+的重吸收; (3)排泄:代谢废物和产物、药物、毒物。 浓缩作用 主要在集合管。髓袢的生理特点、作用为集合小管营造高效逆流交换环境。升支对水的 通透性很低,管内水量保持不变,大量泵出滤液中的 Na+。结果管内滤液中 Na+ 浓度逐渐 降低,管外组织液中 Na+ 浓度升高。降支:管外组织液浓度始终大于管内滤液,结果:Na+ 渗入管内,使管内 Na+ 浓度升高。 Na+ 环流的形成总结如下:
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降支:Na+ 渗入 ? Na+ 浓度升高,在 U 形转弯处 Na+ 浓度最高; 升支:Na+ 泵出 ? Na+ 浓度降低,末端浓度最低 ≤ 管外组织液; 两个 Na+ 浓度(渗透压)梯度的形成,使髓袢内滤液渗透压在髓袢末端达到最低;髓 袢外(即集合管外)组织液渗透压也在髓袢末端亦最低,这有利于集合管发挥浓缩作用。 集合管的浓缩作用:由于管内滤液浓度低、管外组织液浓度高,水分顺浓度梯度进行扩 散,结果管内水分大量渗出,滤液被浓缩,形成终尿。浓缩后,滤液:终尿=180:1.5~2(/ 天),浓缩 100 倍。 (3) 排尿 尿的成分: 水占 96%; 含 N 废物占 2. 5%, 有尿素、 少量尿酸、 肌酐酸等; 盐类占 1. 5%, 如 NaC;少量 K+、NH3、PO43-、SO42-等。 肾结石引起的原因是由于尿酸小结晶可随尿排出,但大结晶在肾、膀胱内结石,阻塞、 摩擦、疼痛、炎症。 尿量的调节: ①水分对尿量的调节 血液水分降低时,刺激下丘脑,下丘脑一方面分泌抗利尿激素增多,作用于集合管,使 其通透性增大, 重吸收水能力增强, 使尿量降低; 另一方面, 下丘脑将兴奋传递到大脑皮层, 引起渴觉,促进饮水。 饮水过多时, 血液水分增多, 刺激下丘脑, 使其分泌的抗利尿激素减少, 致使尿量减少。 ②盐分对尿量的调节 食入盐分过多,刺激下丘脑,一方面产生抗利尿激素增多,使尿量下降,体液渗透压升 高;另下方面,下丘脑将兴奋传递到大脑皮层,引起渴觉,促进饮水,使体液渗透压升高。 饮水过多时,盐分浓度降低,下丘脑分泌抗利尿激素减少,使尿量增加,同时排出过多 盐分,使体液渗透压下降。 (4) 糖尿病 正常情况: 原尿中葡萄糖在近曲小管处被全部重吸收回血液; 而糖尿病患者的重吸收能 力有限度,当血糖 ?肾阈限(1.5 g/ ),即糖尿。 二、体温调节 (一)体温与代谢的关系 1 .体温稳定的重要性:过低使代谢减慢、停止;过高使代谢减慢、停止,甚至 蛋白质变性、酶活性丧失,生命停止。 2.代谢率与温度的关系:在生命活动范围内,温度每上升 10℃,代谢率增加 2-3 倍。 温度对动物的代谢影响极大。 (二)变温动物与恒温动物 1.变温动物:亦称为外热动物、冷血动物,其特点是对外界温度依赖性很强,体温随 外界温度变化。温度过低时,进入冬眠,此时代谢率、一般不能利用代谢热来维持体温、皮 肤无保温覆盖物(毛、羽)、无汗腺等调节体温能力。 2.恒温动物:亦称内热动物、热血动物。特点与变温动物相反。保持恒温要耗费大量 能量,实验证明同一地区的蝾螈(变温动物)和鸟类、小型哺乳类(恒温动物)在增长相同 生物量时,变温动物耗能仅为恒温动物的 20%。 变温动物改变活动量、栖息地等,在一定程度上保持体温。而恒温动物的体温在一度范 围内波动,也具有一定的相对性。 (三)动物形态结构和生理特点 1.隔离和缓冲:隔离将刺激阻挡于体外;缓冲将刺激的效应降低至耐受范围。 (1)甲虫:生活于日照强烈的荒地、沙漠时,体色淡,吸收的日光下降、翅下空气产
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生隔热层,都具有隔离作用。生理最适温度高达 49℃,起到缓冲作用。生活于高山、雪地 时,体色深黑,吸收的热量增加。 (2) 骆驼 —―沙漠之舟‖其面临的两大问题是降温和节水。 降温:一方面减少热量的吸收(形态结构上的隔离),如骆驼个体大,相对表面积(吸 热面积)小,体背面光照最强,但皮下脂肪厚(驼峰);分散热量(形态结构上的缓冲)个 体大,故体温升幅小。另一方面增大散热作用(形态结构上的缓冲):体腹面下方气温低; 体腹面皮下脂肪很薄,利于散热;夜间体温下降(生理上的缓冲),略低于正常体温(预留 量) , 为第二天接受日晒作好了准备; 耐受幅度大 (生理上的缓冲) , 暴晒体温上升? 6℃ 仍 在耐受限度以内。 节水(缓冲):极耐旱,在炎热夏季可一周不饮水,这是因为身体具有储水(形态结构 缓冲)作用,瘤胃周围 20-30 个小储水囊(特化的瓣胃);另一方面,骆驼生理上很节水(生 理缓冲),不出汗(5/天)、尿极浓,耐受力强(生理),可忍耐失水 < 25%的范围,而人 失水 10%就会昏迷、耳聋、痛觉丧失。 2. 体表热量损失的控制 恒温动物当体温大于环境温度时,体表热量就会损失。热量损失主要发生在附肢(足、 鳍、尾),这些部分温度小于躯干部温度,使热量损失。水鸟、海兽等具有逆流交换血管网 可减少热量损失,其足、鳍、尾基部大片小血管网,动脉血(温度高)与静脉血(温度低) 两者互相平行,交换热量,动脉血温下降,减少了附肢热量损失;静脉血温升高,躯干部回 收热量。 3.体积大小与体温的调节 体小动物相对表面积大,散热快。主要通过代谢率来调节体温:代谢率高,产热多,弥 补损失。代谢率高低与体积大小成反比。 (四)体温的行为调节 1.爬行动物 行为调节:主要通过改变栖息地、活动时间,如早晨、冷天会在避风处、晒太阳,中午 则在荫凉、通风处;还可通过改变身体姿势、方向,如早晨、冷天,身体与日光垂直;中午 则身体与日光平行,抬起身体让冷风吹过体腹面。 生理调节:通过血管舒张、收缩调节体温,如早晨,体背面皮肤血管舒张,中午则体腹 面皮肤血管舒张。 2.松鼠:主要通过行为调节体温。早晨晒太阳、觅食;中午入穴;下午荫凉处避暑、 后觅食;夜间入穴过夜。 3.昆虫:主要通过行为调节体温:早晨翅张开正对阳光;中午翅合拢、调整方向。在 某种程度上利用代谢热调节体温:起飞前扇翅,加温飞行肌(蝶、蛾、蜂等)。蜂巢内温度 的调节:夏季蜂巢入口处扇翅,使其通风降温;冬季奔跑、拥挤,发热升温。外界为 - 4℃ 时,通过调节,1 小时内上升 10℃。蜂巢外围温度为 2 - 3℃,中央为 14 - 30℃;中央、外 围的工蜂不断交换位置。 (五)恒温动物体温的反馈机制 1.环境温度感受器:皮肤中有冷觉感受器和温觉感受器。 冷(热)刺激 → 皮肤 → 下丘脑 → 血管收缩(舒张)→ 保温(散热) 2.体内温度感受器:下丘脑是体温调节中枢 体温升高,刺激下丘脑 → 交感神经系统 → 出汗、喘息、肌肉松弛、立毛肌松弛、外 周血管舒张等 → 体温下降; 体温降低, 刺激下丘脑 → 肌肉紧张颤抖、 立毛肌收缩、 外周血管收缩等 → 体温升高。 (七)迁徙
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1.性质:进化产物,是先天性(遗传性、本能)行为,由生物钟控制。 2.候鸟:在南方越冬,在北方繁殖; 3.鱼类回游:有越冬回游、觅食回游、生殖回游。

[典型例题]
例 1.构成血浆渗透压的主要成分是( ) A.白蛋白 B.球蛋白 C.晶体物质 D.血红蛋白 E.纤维蛋白原 解析 血浆的渗透压一部分是由溶解于血浆中的低分子物质(如无机离子、尿素、葡萄 糖等)所形成,称为晶体渗透压。晶体物质容易通过毛细血管壁,因此血浆和组织液两者之 间的晶体渗透 压介质动态平衡,以利于维护细胞的正常形态和机能;另一部分是由血浆蛋 白这类高分子物质所形成的,称为胶体渗透压,血浆胶体渗透压较小,但对保持血浆水分方 面起重要作用。故选 C。 例 2.葡萄糖的重吸收,常与哪种离子相伴随?( ) + + + - 2+ A.K B.Na C.Mg D. Ca2 E. Cl 解析 滤液中的葡萄糖全部在近曲小管重吸收。葡萄糖由肾小管细胞膜的载体主动转 + + 运,这一主动转运过程与 Na 的转运有密切关系, Na 不足时,常导致葡萄糖的重吸收减少。 + 一般认为, 葡萄糖要和载体及 Na 的结合, 形成三者的复合物, 才能穿过细胞膜而被重吸收。 故选 B。 例 3.各段肾小管比较,重吸收量最多的部位是( ) A.近曲小管 B.髓袢细降支 C.髓袢细升支 D.远曲小管 E.集合管 解析 重吸收主要发生在近曲小管。葡萄糖、氨基酸、维生素和大量(75%)的氯化钠 都被肾小管的上皮细胞重吸收,并转移到附近血管中。故选 A。 例 4.指出下列动物和其特征的正确关系( ) A.鲤鱼——不喝水、排泄尿素 B.鸽——主动排盐、排泄氨 C.鲸——不喝水、排泄尿素 D.鼠——主动排盐、排泄氨 解析 水生动物氮代谢的主要废物是氨,易溶于水,易透过细胞溶于水中。鸟类排泄物 主要为尿酸;哺乳类主要为尿素。故选 C。 例 5. 对初诊为急性阑尾炎、 蛔虫病和急性肾小球肾炎的病人, 应分别化验他们的 ( ) A.血液、粪便、血液 B.血液、粪便、尿液 C.尿液、粪便、血液 D.粪便、血液、尿液 解析 急性阑尾炎时应化验血液, 看血相是否正常, 如在正常范围内, 则为病毒感染色, 如血相较高,则为细菌感染。蛔虫病则应化验粪便,看是否有蛔虫卵。肾小球肾炎需化验尿 液,看是否尿蛋白。故选 B。 例 6.合成尿素的器官是( ) A.肾脏 B.肝脏 C.肌肉 D.胰脏 E.脾脏 解析 脱氨基作用发生于肝脏,脱下的氨有剧毒,经肝脏转化为几乎无毒的尿素。故选 B。 例 7.尿酸是以下哪些动物的主要排泄物( ) A.哺乳类、鸟类、甲壳类 B.爬行类、昆虫、哺乳类 C.鸟类、寡毛类、昆虫 D.爬行类、昆虫、鸟类 解析 排泄尿酸是卵生动物的特点, 排泄尿酸对卵生动物最有利。 这是由于卵生动物的 胚胎在卵壳内发育,如果代谢废物是氨或尿素,胚胎都将中毒而死,而尿酸是固体沉淀的, 不影响体液的渗透平衡。D 选项的生物均为卵生,故选 D。
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例 8.下表是被测试者血浆、肾小球、输尿管中 P 和 Q 两种物质的浓度。据此分析表中 P 和 Q 各是什么物质( ) 血 浆 P 0. 03% Q 0. 1% 肾 小球 0. 03% 0. 1% 输 尿管 2 % 0

A.P 是葡萄糖,Q 是蛋白质 B.P 是葡萄糖,Q 是尿素 C.P 是尿素,Q 是蛋白质 D.P 是尿素,Q 是葡萄糖 解析 由数据分析,P 物质在尿液形成过程中被浓缩,而 Q 物质被完全重吸收。故选 D。

[智能训练]
1.水生动物体液的渗透压高于环境时称之为高渗压。关于鱼类水盐代谢和渗透压调节途径 有(l)肾小球退化,排少量的尿。(2)肾小球发达,排大量的尿。(3)经常吞海水。 (4)排低渗压的尿。(5)将尿素等代谢产物贮存于血液中提高渗透压。上述途径中鳖 鱼所具有的是 ( ) A.(l)和(3) B.(2)和(4) C.(5) D.(l)(3)和(5) 2.如果将狗的肾上腺皮质切除,可出现 ( ) A.血容量减少,尿钠减少,血钾降低 B.血容量增加,尿钠增加,血钾升高 C.血容量增加,尿钠增加,血钾降低 D.血容量减少,尿钠增加,血钾升高 3.节肢动物的下列各纲中同时含有 2 套呼吸器官和排泄器官的是 ( ) A.蛛形纲 B.甲壳纲 C.多足纲 D.昆虫纲 4.第 3 题中,这 2 套呼吸器官和排泄器官分别是 ( ) A.鳃、书肺、马氏管、绿腺 B.书鳃、书肺、绿腺、基节腺 C.气管、书肺、马氏管、基节腺 D.书肺、气管、马氏管、绿腺 5.在肾单位中,葡萄糖重吸收部位是 ( ) A.肾小管各段 B.远曲小管 C.肾小球 D.近曲小管 6.维持红细胞正常形态和调节细胞内外水平衡的因素 ( ) A.血浆胶体渗透压 B.组织液胶体渗透压 C.血浆晶体渗透压 D.组织液静水压 E.血浆白蛋白浓度 7.各段肾小管比较,重吸收量最多的部位是 ( ) A.近曲小管 B.髓袢细降支 C.髓袢细升支 D . 远 曲 小 管 E.集合管 + 8.终尿中的 K 主要是由 ( ) A.肾小球滤过 B.近曲小管分泌的 C.髓袢粗降支分泌的 D.远曲小管和集合管分泌的 E.髓袢粗升支分泌的 9.酸中毒时,常伴有高血钾,主要是 ( ) + + A.细胞破裂,释放 K 增加 B.肾小管重吸收 K 增加 + + + + C.H 一 Na 交换增强 D.H —K 交换增强 + + E.K -Na 交换增强 10.抗利尿激素对肾脏最明显的作用是 ( )
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A.增加近曲小管对水的通透性 B.增加髓袢开支对水的通透性 C.增加远曲小管和集合管对水的通透性 D.增加髓袢降支对水的通透性 E.使入球小动脉收缩 11.下列哪项称为排泄 ( ) A.部分无机盐和水分由汗腺排出 B.粪便由肛门排出 C.有毒物质经肝脏解毒后随胆汁排出 D.痰液的排出 12.人体粪便中对什么成分的排出属于排泄 ( ) A.大肠杆菌 B.食物残渣 C.胆色素 D.蛔虫卵 13.对原尿和终尿的形成起作用的结构称作 ( ) A.肾单位 B.肾 C.肾小球 D.肾小囊 14.肾单位完成过滤作用的组织结构包括 ( ) A.肾小球毛细血管壁 B.肾小球毛细血管管和肾小囊内壁 C.肾小囊内壁和外壁 D.肾小球毛细血管空和肾小管壁 15.若某人尿量为正常人的数倍,还经常口渴饮水,则病人可能是肾脏中哪个部位功能发生 障碍 ( ) A.肾小球 B.肾小管 C.收集管 D.肾盂 16.正常情况下,每天由肾小管与集合管重新吸收的原尿约占肾小球总滤过液容量的 ( ) A.1% B.50% C.90% D.99% 17.某人的尿液中出现了许多蛋白质分子,其原因是 ( ) A.肾小管的重吸收功能减弱 B.血浆中蛋白质浓度过大 C.肾小球通透性增大 D.肾小囊结构受到破坏 18.下列器官具有排泄功能的是 ( ) A.肝脏 B.唾液腺 C.胃腺 D.胰腺 19.从人体中得到三种液体,其分析结果见下表,判断它们依次来自 ( )

A.收集管,肾小球,肾小囊 B.肾小球,肾小囊,收集管 C.肾小囊,收集管,肾小球 D.肾小球,收集管,肾小囊 20.下列关于人体内水和电解质调节的叙述中,正确的是 ( A.血浆渗透压降低时引起口渴 B.血浆渗透压降低时,抗利尿激素增加 C.机体失水时,抗利尿激素减少 D.机体失水时,血浆渗透压升高 21.醛固酮的分泌部位是 ,作用于肾脏 ,使之保 Na 排 K 加强。 22.抗利尿激素合成部位是 ,贮存部位是 。 23.右图为肾小体的结构示意图,据图回答: (1)图中①是 。 (2)促使③中的液体过滤到⑥中的力量主要 是 ,这种力量在②中的比④中的 要 。 (3)促使⑦中的液体重吸收到血管中的力量主要 是血管中的 。
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参考答案
1—5 CDACD 6—10 CADCC 11—15 ACADB 16—20 DCACD 21.肾上腺皮质球状带 远曲小管和集合管 22.视上核、室旁核 神经垂体 23.(1)肾小动脉 (2)毛细血管血压 大 (3)血浆胶体渗透压

高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座 专题十五 动物生命活动 的调节
[竞赛要求]
1.脑下垂体 2.甲状腺 3.胰岛 4.肾上腺和肾上腺皮质 5.卵巢和睾丸 6.内分泌功能的调节 7.昆虫的激素调节

[知识梳理]
一、动物激素 与植物激素相比,动物激素种类多、特异性强、有专门产生激素的器官(但有些激素也 是由分散细胞分泌的)。 (一)内分泌腺 又称无管腺,无专门输送分泌物的管道,分泌物为激素,通过体液传送至靶器官、细 胞,而发挥作用。 (二)脊椎动物的激素 1. 甲状腺 人体最大的内分泌腺,重约 20g–30g,位于喉下方、气管两侧,能分泌多种激素: (1)甲状腺分泌的激素: 滤泡细胞分泌甲状腺素 — T4 和三碘甲腺原氨酸 — T3;滤泡旁细胞分泌降钙素。T4 和 T3 均为酪氨酸碘化衍 生物,功能是提高糖类代谢和氧化磷酸化中酶的活性,T4 比 T3 的效率高水平-10 倍。 (2)甲状腺机能亢进 甲亢是由于 T3、T4 过多,导致基础代谢率过高。症 状表现为血压高、心博快、易出汗、易激动、手颤抖、消 瘦、突眼症。 (3)甲状腺机能减退 这是由于 T3、T4 过低,导致基础代谢率过低,影响
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生长、发育而患呆小症(体、智、精神、性器官发育等)。治疗可通过尽早供给甲状腺素的 方法。 (4)甲状腺肿 有两种,起因各不相同,(1)缺碘性肿大:缺少海盐、海产食物的地区。由于缺碘, 导致甲状腺激素分泌不足,甲状腺代偿性肿大。由于影响生长、发育,患呆小症。可通过碘 化食盐、含碘食物(海藻)进行治疗。(2)机能亢进性肿大:由于甲状腺增生,致使甲状 腺激素分泌过量,表现为甲状腺机能亢进(症状见前述)。可采取切除、射线或放射性杀死 部分甲状腺或药物抑制甲状腺素合成的方法进行治疗。 2.甲状旁腺 人体中有 2 对,黄豆状,较小(0.1g/个),位于甲状腺的背面。功能是分泌甲状旁腺 素,提高血钙,与降钙素(甲状腺)拮抗,使血钙稳定。甲矿状旁腺机能亢进,血钙就要增 多,导致骨骼疏松;甲状旁腺机能减退,轻微的刺激就会引起肌肉震颤,完全缺少甲状旁腺 素,就要导致死亡。 3.胰岛 是散布在胰腺细胞间的小群细胞,人胰腺中的胰岛可多到 100 万个。胰岛 ? -细胞分泌 胰高血糖素、? -细胞分泌胰岛素、δ-细胞分泌生长激素抑制素。 (1)胰岛素:由胰岛 ?-细胞产生、分泌,刚产生的称胰岛素原,存在于细胞内,呈单 链,无活性;在肽酶的作用下,脱去 30-35 个氨基酸,形成胰岛素。胰岛素也存在于细胞内, 是双链结构,具活性。胰岛素形成后被分泌到细胞外。 胰岛素的主要功能是提高各类细胞,特别是肌肉、脂肪细胞氧化葡萄糖的能力;提高各 类细胞(肝、肌、脂肪细胞等)吸收血液中葡萄糖的能力,并将其转化为糖原、脂肪(储存) 的能力,使血糖降低。 (2)胰高血糖素:由胰岛 ?-细胞产生、分泌。功能是提高血糖。主要作用于肝脏,促 使糖原(肝细胞)、脂肪(脂肪细胞)水解并转化为葡萄糖,使血糖升高。 胰岛素与胰高血糖素具有拮抗作用,受血糖浓度调节。血糖对两种激素分泌的调节:饭 后血糖升高,此时胰岛 ? 细胞释放胰岛素,进入血液,与肝、肌肉、脂肪细胞表面受体结 合,促进细胞吸收葡萄糖,合成糖原,使血糖下降;饥饿进血糖降低,此进胰岛 ?-细胞释 放胰高血糖素进入血液,与肝细胞表面受体结合,抑制糖原合成酶、活化糖原磷酸化酶,促 进糖原糖原分解,释放葡萄糖,使血糖升高。是负反馈调节,是简单、低级形式的调节。 (4)糖尿病 糖尿病有两类:胰岛素依赖性糖尿病、非胰岛素依赖性糖尿病。 胰岛素依赖性糖尿病:缺乏胰岛素,原因是无胰岛素原产生,常在 15 岁以前发病。 病人血液含有一种抗体,破坏自身 ?-细胞,使胰岛素原不能转化为胰岛素或转化产生的胰 岛素不正常,无活性。治疗方法:可注射胰岛素,见效快;但必须长期使用。 非胰岛素依赖性糖尿病:胰岛素正常。原因是靶细胞缺乏胰岛素受体,胰岛素无法进入 细胞、发挥作用或受体被占据,即自身免疫疾病造成病人体内产生一种抗体,与靶细胞受体 结合,使胰岛素无法与靶细胞结合,胰岛素与受体结合后不能发挥作用。症状为代谢紊乱、 肥胖、糖尿病。治疗可采用调整食谱。 4.肾上腺 人体有 1 对,呈扁平三角形,位于肾的上方。有皮质(中胚层来源)和髓质(外胚层来 源)两部分。 (1)髓质 分泌肾上腺素、去甲肾上腺素,均是氨基酸的衍生物,功能极相似。 功能:引起肌体兴奋、激动。具体地说,使脾脏中大量红细胞进入血液;血管舒张;骨骼肌、
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心脏中血流量上升;血压、心跳、代谢率、细胞耗氧量增大;瞳孔放大;毛发直立(―怒发 冲冠‖)。 机制:提高血糖(似胰高血糖素),促进肝、肌肉糖元分解,产生葡萄糖,使血糖升高。 抑制消化道蠕动,平滑肌供血减少。结果使肌肉力量大增。消化道供血大降,动员全身一切 潜力的一种应急状态。 (2)皮质:是最重要的内分泌腺、远比髓质重要。 肾上腺皮质激素共有 50 多种,都属于类固醇物质(甾体化合物)。它们分子结构相似, 但功能却不相同。 糖皮质激素:如可的松、皮质酮、氢化可的松等。作用是使蛋白质、脂肪、氨基酸转化 为葡萄糖,使血糖含量升高。此外还有解除身体紧张状态,加强免疫功能,抵抗感染作用。 盐皮质激素:如醛甾酮、脱氧皮质酮等。作用是调节盐水平衡,促进肾小管重吸收 Na+、 CL-、水,抑制对 K+的重吸收,使尿量减小。 雌、雄性激素:重要性不大,但当皮质病变时,性激素分泌旺盛,也可引起一些症状, 如女子男性化、男子早熟等。 肾上腺皮质的重要性:人的肾上腺髓质如果损失,失去机能后,仍能活下去;但如皮质 损伤或切除,人就不能活了。血液 Na+和 CL-体液中的和浓度猛降,K+的浓度上升,血液 中的水分减少。结果血液体积减小,血压下降,肾功能损伤,血中代谢废物增多,血糖浓度 和糖原浓度均显著降低。 5.垂体:位于下丘脑下方,豌豆大小,重约 0.6g。是最重要的内分泌器官,内分泌 系统中心。 由前叶(腺垂体):胚胎口腔上方外突物 ─ 与神经无关;后叶(神经垂体):下丘脑 延伸而成。 (1)腺垂体(垂体前叶)的功能: 分泌多种激素(≥7 种) ①催乳素: 具有多种作用, 作用之一是产妇分娩后乳腺分泌乳汗, 缺少后, 就不能分泌; 此外,催乳至少对生长、生殖等机能都有调节作用。 ②生长激素:主要功能是促进蛋白质合成,因而促进生长。儿童缺乏患侏儒症(比例正 常);儿童时期分泌过多患巨人症(比例正常);成人分泌过多患肢端巨大症(比例失调)。 ③黑素细胞激素:在低等脊椎动物中,这一激素使黑素细胞中的黑色散开,因而使皮肤 变黑。 ④促激素:腺垂体分泌的一类对其它内分泌器官起控制作用的激素,如促甲状腺(激) 素:能刺激甲状腺的分泌。促肾上腺皮质激素:刺激肾上腺皮质的分泌。促性腺激素:促卵 泡激素和促黄体生成激素等,两者都作用于性腺,促进性腺正常发育。 腺垂体调控机制:血液中甲状腺素降低时,刺激腺垂体,促使其分泌促甲状腺素增多, 作用于甲状腺,使其分泌甲状腺素增多,过多的甲状腺激素又反过来作用于垂体,抑制垂体 的分泌。 (2)神经垂体(垂体后叶)功能:储存(不是合成)激素 下丘脑合成的激素, 通过垂体柄神经传送到垂体后叶贮存。 激素的释放受下丘脑统帅的 体现在:下丘脑发出的神经冲动(指令)经过垂体柄神经,刺激垂体后叶,释放激素。 ①抗利尿激素(后叶加压素):使小动脉收缩,使血压升高;更重要的是能刺激肾小管, 使之更多回收水分,故又称抗利尿激素。

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②催产素:作用于子宫肌肉,使之收缩,促进分娩;促进乳腺泌乳。 6.下丘脑 (1)下丘脑形态结构特点 下丘脑与垂体后叶(神经垂体)是直接相 连的,所以垂体后叶又称为神经垂体。下丘脑 与垂体前叶(腺垂体)不直接相连,但两者之 间有复杂的血管系统使下丘脑分泌的激素可由 血液运至垂体前叶。 (2) 组成:神经分泌细胞 — 决定功能 特点; (3)下丘脑功能特点:具有双重功能 神经功能: 传导冲动; 仅次于大脑的高级 神经中枢。 内分泌功能:下丘脑是内分泌系统的―最 高统帅‖,分泌催产素、升压素、促激素释放、 抑制因子。 (4)促激素释放(抑制)因子:本身就是 激素释放因子(释放激素):促使垂体释放各种促激素,如促肾上腺皮质激素释放因子、促 甲状腺(激)素释放因子、促生长(激)素释放因子等。 抑制因子(抑制激素): 抑制垂体释放各种激素、促激素, 如催乳激素释放抑制因子等。 (5)下丘脑调控内分泌系统 甲状腺素分泌的调控:3 个负反馈:2 个短反馈、1 个长反馈。
下丘脑 促甲腺素释放因 子 甲腺素激素 垂体前叶

促甲状腺激素

甲状腺激 素

促甲状腺激 素

甲状腺

血糖的调控:特点是下丘脑未参与,是直接、低级调控形式,调控能力弱。
饭后:血糖升高,刺激胰岛 ? 细胞分泌胰岛素增多,使血糖下降。 饥饿:血糖降低,刺激两个作用,一是胰岛 ? 细胞分泌胰高血糖素,使血糖升高;二 是肾上腺髓质分泌肾上腺素,促进糖元(肝、肌)分解,使血糖升高。 长时间禁食、应急状态: 特点是下丘脑参与,是间接、高级调控形式,调控能力强。 血糖过低,强刺激肾上腺髓质,使之分泌肾上腺素增高,刺激 下丘脑,产生促肾上腺皮质 激素释放因子,作用于腺垂体,使之分泌促肾上腺皮质激素,作用于肾上腺皮质,分泌肾上 腺糖皮质激素,使血糖升高。 7.松果体 在高等脊椎动物中,松果体已无感光功能,只有分泌激素的作用了。松果体分泌褪黑激 素,是氨基酸的衍生物,作用是使色素细胞中的色素粒集中,因而使皮肤褪色的激素,是与

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促黑素细胞激素作用相反的激素。 褪黑激素的分泌总是和昼夜的周期性变化相关。 在鸡、 鼠、 人体内,褪黑素总是夜间产量高,一旦进入白天,产量就急剧下降。如果在夜间突然爆光, 褪黑激素的分泌就要停止。但光照不是直接作用于松果体,而是通过动物的视网膜、中枢神 经系统、交感神经系统而传到松果体的,可能是动物的计时器,即生物钟。 三、激素的作用机制 (一)动物激素的作用机制 激素的类型:主要有两大类,固醇类激素和含氮激素(氨基酸类、多肽类及蛋白质类); 激素与靶细胞的识别:靠靶细胞特异性受体;有的受体位于靶细胞膜的外表面;有的则 位于靶细胞内(细胞质、核内)。这两类激素的作用机制不同。 1.受体在靶细胞内部的激素 — 固醇类激素,如肾上腺皮质激素、雌性激素、雄性激 素等,甲状腺激素也属于这一类。 固醇类激素特点:相对分子质量较小;脂溶性;可穿过靶细胞的细胞膜、甚至核膜,直 接进入靶细胞、甚至核之内发挥作用,它们的受体是靶细胞内,甚至核之内的一些蛋白质分 子。 作用机制:比较简单,激素(无活性)进入靶细胞、核内,与受体结合,使激素激活(核 内),进而激活基因;活化的基因发挥作用:活化基因,转录为 mRNA,进入细胞质内, 激活核蛋白体合成酶,合成特定的蛋白质,产生特定的生理效应。 作用特点:直接发挥作用;存在―基因活化‖的过程;作用持续时间长(几小时、几天); 大多影响生物体的组织分化、发育。如性激素影响性器官的分化发育。 2.受体在靶细胞膜表面的激素 — 含氮激素 含氮激素的特点:分子较大;水溶性;不能穿过靶细胞膜(不能进入靶细胞)。 受体位置:靶细胞膜的外表面上 作用机制:很复杂 激素 + 受体(靶细胞膜外表面上) ↓ 激素受体复合物(靶细胞膜外表面上) ↓ 激活 腺苷酸环化酶(膜内表面、与受体关联) ↓ ATP (腺苷三磷酸) ↓ cAMP(环腺苷一磷酸) ↓ 一系列反应,实现激素的作用 作用特点:不存在―基因活化‖过程;间接发挥作用,即靠第二信使。 肾上腺素(或胰高血糖素)作用过程:3 个阶段 肾上腺素(第一信使)→ cAMP(第二信使)→ 激活蛋白质激酶 → 激活的蛋白质激 酶发挥作用:(1) 促进糖原水解: 激活的蛋白质激酶 → 激活磷酸化激酶 → 糖原水解 →
胰岛素 + 受体 激素受体复合 物 促进生成 鸟苷酸环化酶 促进 GTP ? cGMP 抑制 蛋白质激酶活 性↓ 抑制糖原水解 促进葡萄糖合成糖 14 抑制

抑制生成

腺苷酸环化酶 抑制 ATP?cAMP

葡萄糖 →血糖升高; (2)抑制糖原的合成: 激活的蛋白质激酶 → 糖原合成酶磷酸化 → 失活 → 抑制糖原合成 → 血糖升高。 胰岛素作用过程:机制与上述过程相同;效果与上述过程相反。 总体生理效应,使血糖浓度降低。 3.受体特异性:决定激素的特异性。不同的激素有不同对象,即不同的靶细胞,这是 因为不同细胞表面有不同的激素受体。 4.级联机制 :激素的作用是一环扣一环的连续过程,每一个过程都需要依靠酶的作用 而完成的。每经过一级反应,产生的酶分子都比上一级多很多,全过程极复杂。由于激素量 少、失效快,通过多级级联反应效果迅速扩增;可极迅速地完成(1~2 分钟)。 5.信使分子 (1)第一信使:含氮激素,不能进入靶细胞直接发挥作用;只能与靶细胞膜外表面的 受体结合;使膜内产生 cAMP 等,实现其作用。 (2)第二信使:cAMP 等,―接力‖在靶细胞内继续传递信息;它带来的信息才是细胞 懂得的信息;通过一系列反应,实现第一信使的调控作用。

第二信使在不同细胞中的作用,取决于受体特异性:
促肾上腺皮质激素 → cAMP → 肾皮质细胞 → 肾上腺皮质激素 → 糖代谢增强; 肾上腺素 → cAMP → 不同的作用 ◆ 肝、肌细胞 → 糖代谢增强; ◆ 脂肪细胞 → 脂肪水解 → 糖; ◆ 心脏 → 心博加快; 第二信使的种类: cAMP:是重要的第二信便,它广泛存在于细胞中。 三磷酸肌醇:是许多植物激素的第二信使。 Ca2+:在实际作用过程,激素(第一信使)+ 受体 → 细胞膜上的三磷酸肌醇(第二信 使)→ 作用于内质网 → 释放 Ca2+(第三信使)→与钙调蛋白(第四信使)结合 → 刺激 靶细胞 → 产生特异性反应。 (二)植物激素的作用机制 与动物激素相似,通过受体对靶细胞起作用。受体位置在细胞表面或细胞之内;受体特 异性决定激素的特异性。 第二信使:三磷酸肌醇、Ca2+为主

[典型例题]
例 1.下面哪项有关胰岛素的说法是错的:C A.胰岛素是目前已知的唯一降低血糖的激素 B.胰岛素是在胰腺的胰岛合成并加工的 C.胰岛素前体具有两条多肽 D.I 型糖尿病人胰岛素生产降低 解析 胰岛素是唯一降血糖的激素;胰岛素的合成与加工在胰岛 B 细胞;胰岛素的前体 即胰岛素原是一条长链,经加工后成为两条多肽链;I 型糖尿病是由于胰岛 B 细胞受损,胰 岛素分泌不足造成的。 例 2.甲状腺机能亢进的特征是( ) A.代谢率增加,心跳增加,体重增加 B.代谢率增加,产热量增加,体重减少 C.产热量增加,氧的消耗增加,体重增加 D.心跳增加,体重减少,嗜睡
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解析 甲亢临床表现为多食、消瘦、畏热、多汗、心悸、激动、眼球突出、甲状腺肿大。 故选 B。 例 3.引起动物呼吸加快、心跳加快、心脏收缩加强、外周小血管收缩的激素是 C A.甲状腺素 B.胰岛素 C.肾上腺素 D.脑下垂体前叶分泌的促肾上腺皮质激素 解析 肾上腺素主要作用于心脏,使心跳加强加快,由于增加心输出量而增加血压。它 对血管的作用较弱,能引起皮肤、肾、胃肠血管收缩,却使心冠状动脉、骨骼肌及肝脏血管 舒张,对肺及脑血管作用较弱,总的作用趋势是外周阻力变化不大。故选 C。 例 4.下列关于胰岛素的表述正确的是:( ) ① 胰岛素刺激脂类转化为葡萄糖 ② 体内胰岛素过量会引起昏迷 ③ 胰岛素增加肝内的糖元贮存 ④ 胰岛素增加血糖水平 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ 解析 胰岛素的作用是促进血糖进入肝脏、骨骼肌、脂肪细胞及在细胞内的氧化分解, 促进肝糖元的合成,促进血糖向非糖物质转化,同时抑制肝糖元、肌糖元分解,抑制非糖物 质转化为血糖。胰岛素过多,引起血糖降至过低,而发生低血糖昏迷。故选 D。 例 5.以下哪些描述的是动物内分泌腺的特点(多选)? A.没有导管,分泌物通过体液运输到靶器官 B.由排列成团、索或囊泡的腺细胞构成,极少分布毛细血管或毛细淋巴管 C.其分泌物对动物体的代谢、生长发育、生殖等重要生理机能具有调节作用 D.是信息的存储处,在某些动物中是思维活动的物质基础 解析 内分泌腺均无导管,称无管腺,其分泌物直接进入腺体内的毛细血管中。内分泌 腺的分泌物为激素,在生物体内含量微少,但对生物体的生长发育、新陈代谢、生殖等具有 重要调节作用。故选 AC。

[智能训练]
1.人虽然不进行运动,但是尽力憋气后呼吸运动会加深加快,其原因是 ( ) A.血液中氧合血红蛋白的含量降低 B.血液中的二氧化碳浓度升高 C.血液循环不畅 D.静脉中血液回心速度减慢 2.肾上腺素的确切分泌部位是 ( ) A.肾脏皮质 B.肾上腺皮质 C.肾上腺髓质 D.肾上腺 3.在下列关于酶及激素的叙述中,不正确的是 ( ) A.激素的作用与神经系统密切联系 B.能产生激素的细胞不一定能产生酶 C.激素产生后一般作用于其他细胞 D.能产生酶的细胞不一定能产生激素 4.下列病症中哪一种可以证明甲状旁腺所分泌的激素不足 ( ) A.血糖减少 B.血中尿素增多 C.血钙减少 D.血中氨基酸减少 5.天气变冷时,在体内的分泌量会增加的激素是 ( ) A.甲状腺激素 B.胰岛素 C.盐皮质激素 D.生长激素 6.位于垂体的上方,分泌的多种调节性激素能分别对垂体各种激素起促进或抑制作用的一 项是 ( ) A.漏斗体 B.下丘脑 C.中脑 D.大脑脚 7.与肾上腺皮质细胞产生的激素结构相似的物质是 ( ) A.血红蛋白 B.胆固醇 C.酪氨酸 D.肾上腺素 8.下列哪种激素不属于由腺垂体分泌的 ( ) A.生长激素 B.促甲状腺激素 C.抗利尿素 D.催乳素
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9.在无碘的水中用无碘食物饲养蝌蚪,最可能的结果是 ( ) A.蝌蚪不能发育成蛙 B.蝌蚪发育成甲状腺肿大的蛙 C.蝌蚪发育成正常的蛙 D.蝌蚪立即死亡 10.目前已知的世界上广泛导致人类智力损害的最主要原因是 ( ) A.基因突变 B.染色体畸变 C.碘缺乏 D.近亲结婚 11.下列能增加和降低血糖水平的激素分别是 ( ) A.三碘甲腺原氨酸和胰岛素 B.胰高血糖素和可的松 C.肾上腺素和胰岛素 D.催产素和肾上腺素 12.许多淡水鱼在人工饲养条件下不产卵,常取同种鱼的垂体研碎注射到鱼体内,使之能正 常排卵。这主要是利用垂体分泌的 ( ) A.促性腺激素 B.性激素 C.生长激素 D.促甲状腺激素 13. 人情绪紧张时往往脸色发白, 这是因为增加了何种激素, 而使面部血管收缩的结果 ( ) A.肾上腺素和去甲肾上腺素 B.甲状腺素 C.胰岛素 D.性激素 14.右图中什么器官的活动是受脑垂体分泌的激素控制的( ) A.只有① B.只有② C.只有①和② D.只有②和③ 15.家蚕最后一次蜕皮后变为蛹,而不是继续发育成一只更大的幼 虫,其原因是( ) A.保幼激素释放量没变,蜕皮激素释放量增加 B.保幼激素释放量没变,蜕皮激素释放量减少 C.蜕皮激素释放量没变,保幼激素释放量减少 D.蜕皮激素释放量没变,保幼激素释放量增加 16.家蚕体内的内分泌器官心侧体的主要作用是( ) A.贮存和释放神经激素 B.释放保幼激素 C.释放蜕皮激素 D.贮存和释放外激素 17.松毛虫的幼虫主要以松的针叶和嫩枝为食,当发现大量的松毛虫危害松林时,可使用下 列哪种物质直接处理幼虫以取得防治作用 ( ) A.性外激素 B.保幼激素 C.蜕皮激素 D.以上三项均可 18.具有物种特异性的激素是 ( ) A.性外激素 B.胰岛素 C.乙烯 D.植物生长素 19.有关人体钙吸收的物质与相关陈述,哪些是正确的? ( ) A.维生素 D——抑制 Ca 在体内积累 B.维生素 C——促进 Ca 在体内积累 C.甲状旁腺——抑制血中钙水平激素分泌的腺体 D.甲状腺——分泌降钙素的腺体 20.以下关于激素与行为关系表述正确的有(多选) ( ) A.一种激素只能影响一种行为 B.激素启动行为的过程独立于神经系统 C.激素的水平有时也受行为的影响 D.激素对行为的调节作用与遗传因素有关 21.下列对激素调控的描述中,是正确还是错误?正确用“+”表示,错误用“-”表示。 A.激素调控是通过改变细胞的代谢而发生效能的 B.激素调控的启动较慢,持续时间较长
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C.人和高等动物的生理活动主要是通过激素调控来协调的 D.激素调控迅速而精确,反应时间短 22. 以下是关于蝴蝶生活史中有关蜕皮和变态过程调节的问题。 在括号中用 “+” 表示正确。 用“一”表示错误。 A. 如果在二龄幼虫的初期, 咽侧体分泌保幼激素受到抑制, 下一次蜕皮后将变成毛 虫 B.如果在幼虫的最后阶段,由前胸腺分泌的蜕皮激素受到抑制,它将变态发育成蝴蝶 C.如果在二龄幼虫的初期,一种由脑分泌的能够刺激前胸腺的激素受到抑制,它将不 再蜕皮 D.如果在幼虫的最后阶段的初期,注射过量的保幼激素,下一次蜕皮后它将成为一只 特大毛虫 23. 右图为高等动物体内的甲状腺活动调节示意图。 请据图回答问题。 (1)图中③表示的激素是 ,其生理作用 是 。②表示 激素,主 要生理作用是 。①表示 激素。 (2) 若切除动物的甲状腺, 血液中激素①和②的浓度会 , 如再定期给该动物注射定量的激素③,血液中激素①和②浓 度会 ;如果注射的激素③超过一定水平,则血液 中激素①和②浓度会 。 (3)若切除动物的垂体,血液中激素②的浓度会 ,则动物 表现出 等症状;如给动物定期注射大剂量的激素③, 一段时间后,动物表现出 等症状。

参考答案
1. B 2. C 3. D 4. C 5. A 6. B 7. B 8. C 9. A 10. C 11. C 12. A 13. A 14.C 15.C 16.A 17.C 18.A 19.D 20.CD 21.A(+) B(+) C(-) D(-) 22. A(-) B(一) C(+) D(+)

高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座 专题十六 植物的生殖和 发育
[竞赛要求]
1.生殖(包括蕨类和苔藓) 无性生殖(无性繁殖系的形成) 有性生殖 2.花的结构 3.传粉 4.双受精 5.种子植物、蕨类和苔藓的世代交替 6.减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ

[知识梳理]
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生殖的类型:有两大类

一、无性生殖 一切不涉及性别,没有配子参与、没有受精过程的生殖。 这在生物界很普遍。 1.裂殖:细胞一分为二。单细胞生物中常见, 如细菌、草履虫、眼虫等。 2.芽殖:水螅和酵母中常见。母体一定部位出芽,分裂后的子核移入芽中。旺盛生长 时, 可成一串。 3.孢子生殖:真菌,藻类营养体产生孢子 → 度过不良环境。 4.再生作用:生物修复损伤的一种生理过程。 再生作用可以产生新的个体。如插条发 育为新植物。 例子: (1)鞭毛藻:群体鞭毛藻:脱离群体的单个细胞可发育成新群体(脱离后发育程序重新 启动),而失去细胞的群体不能恢复(发育程序已固定)。 (2)伞藻:海生绿藻,单细胞,有假根、茎、叶(伞)三部分组成。核位于假根中。伞藻 是细胞学、遗传学、生物化学研究中的一种很好的实验材料。很多基础的遗传学、生物化学 研究工作是在其上做的。伞藻的再生能力很强 。独立的根可再生出茎、伞,继续生活,独 立的茎可再生出伞和根,但由于缺少细胞核,最终死去。 (3)高等植物的营养生殖:营养体的一部分根、茎或叶来繁殖新个体。有些植物主要靠 营养繁殖,如竹子、水仙、马铃薯等。人工繁殖扦插、压条、嫁接等,还有组织培养也属于 营养生殖。 二、有性生殖 两个性细胞,即配子(大小相似)或精子(小)和卵(大)融合为一,成为合子或受精 卵,再发育成新的一代。 1.减数分裂:配子(或精子和卵)由配子母细胞减数分裂产生。特点是 DNA 复制一 次,而母细胞连续分裂两次,结果产生的细胞是单倍体的。 (1)过程

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减数第一次分裂: 前期 I:同源染色体配对,形成四分体。每对染色体之间形成一个特殊结构,称为联会 丝复合体。染色体缩短变粗后,可看到在同源染色体的非姐妹染色体单体之间形成交叉,发 生染色体片段的互换, 结果每一条染色单体就不再是原来的染色单体了, 而已含有对方的基 因成分。随染色体向两端分开, 交叉也向两端移动, 即端化。同染色体分开时, 交叉也消失, 核膜、核仁解体,中心粒完成复制,两个中心体分别移向两极。此期持续时间很长,男人精 子形成过程中,前期 I 持续约二十几天。女人降生时初级卵母细胞就已进入前期 I,以后停 止发育,一直到性成熟时(约 14 岁)才开始依次完成减数分裂。 中期 I:成对的染色体排列在赤道板上。 后期 I:同染色体色体分别移向两极,两极各有一个染色体组,其中的染色体是父母双 方的染色体随机组合。 末期 I:染色体解旋变细,但不完全伸展,仍然保持染色体形态。核膜也不一定全部恢 复,只是细胞质分裂而成两个子细胞,然后就进行间期。 减数第二次分裂: 分裂后的两个子细胞中,已无同源染色体,染色体数减少一半。这次分裂类似于有丝分 裂,每条染色体的两姐妹染色体单体分裂,DNA 分子数也减少一半。
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(2)与有丝分裂的比较 有丝分裂 DNA 复制一次,细胞分裂一次,形成 的细胞是双倍体的。 无―联会‖ 减数分裂 DNA 复制一次,细胞连续分裂两次,形成的 细胞是单倍体的。 有联会,因而有交叉、重组等

联会:同源染色体配对成四分体,发生在前期 I。 (3)减数分裂发生的时间:有三种情况 终端减数分裂:人;受精卵先发育成二倍体,再减数分裂产生配子。 中间减数分裂:种子植物;孢子母细胞→大小孢子→配子体(花粉和胚囊(n))→精 子 和卵→合子→ 孢子体(2 n ) →有丝分裂 始端减数分裂:衣藻;合子→配子体→配子。 (4)减数分裂丰富基因组合 a、染色体交换:交叉、基因重组等。 b、染色体随机分配组合:受精卵含有 2 组染色体组,来自于 父本和母本。 减数分裂 的 2 个同源染色体都是随机分配到 2 个子细胞中去的, 因而减数分裂产生的配子的染色体组 23 合是多种多样的。例如,人有 2 =8 388 608 种组合,精子和卵都如此。 2、性别进化 (1)细菌的有性生殖: 大肠杆菌的遗传学: 2 个在代谢功能上有缺陷的菌株, 分别不能合成甲硫氨酸和生物素、 苏氨酸和亮氨酸,假如细菌间无基因交流,在缺少上述四种物质的培养基中培养,则不能生 存;而实验结果却相反,出现与野生型相似的大肠杆菌。这说明有基因交流。大肠杆菌 F+ 细菌含 F 质粒(也称性因子,是小的双链环状 DNA 分子),而 F-细菌不含 F 质粒,两者结 合后,单链质粒进入 F-细菌,而留下的单链则复制成双链。细菌的接合表现了初步的性分 化。没有繁殖的意义,但有增多变异的作用。 (2)纤毛虫的交配型 也称接合。不同交配型的细胞结合(初步的性别分化)。大核退化,小核减数分裂,接 着三小核退化, 剩一小核分裂一次, 形成静止核和迁移核?迁移?合子?分裂 (接合体分开) ?八核?核分化?四大核,四小核? 细胞分裂?四个纤毛虫。 (3)配子生殖 性别分化完善。配子是单倍体的有性生殖细胞。 根据配子的形态和功能分化水平,配子生殖分成三类: 同配生殖:两配子大小、形态相似,都有纤毛,能运动。 异配生殖:两配子大小不等,但形态相似,都有纤毛,能运动。 卵配生殖:配子特化为精子和卵。精子形小,有鞭毛,能运动;卵形大,无鞭毛,不能 运动,其内储藏有大量的营养物质。 3.雌雄同体 虽然有雌雄两性的分化, 生物体却不一定都分为雌性个体和雄性个体, 很多生物是雌雄 同体的。植物界雌雄同体比较普遍,如两性花;雌雄同株如南瓜。无脊椎动物如虫、蚯蚓等 是雌雄同体。生物体的性别一般是由基因决定的,如人类,男性 XY、女性 XX。但有些动 物的性别是由环境决定的。如后缢,雌虫有吻,长约 1 米,自由生活。雄虫无吻,长约 1-3 厘米,栖居于雌虫的子宫或体腔中,器官大多退化。这种生殖方式比较经济,有利于受精及 繁殖后代。 4.孤雌生殖
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定义:卵不必受精就可发育成成虫。无脊椎动物中的轮虫、甲壳类动物,某些昆虫。在 环境恶化时,才有雄虫出现,产生精子,精卵融合产生带厚壳的受精卵。蜜蜂孤雌生殖产生 雄峰。由它产生精子,完成有性生殖。 (三)高等植物的生殖和发育:以被子植物为例 1.花:花是被子植物的生殖器官,是一变态的枝条。 (1)花柄:花柄是节间缩短的枝条。 (2)花托:花托是花柄顶端膨大的部分。 它的形态多变,如草莓的花托为圆锥状。 (3)花被: 花萼:多为绿色。有离萼、合萼,早落萼(虞 美人)、宿存萼(柿、茄)、落萼。 花冠:比较艳丽。色彩是薄壁细胞中两个结构 所致。一是质体,含胡萝卜素,呈橙色;二是液 泡含花青素,呈紫、红、蓝等颜色,随 pH 值变化 而变化。 (4)雄蕊群:雄蕊的总称。雄蕊也是特化的叶,或称小孢子叶。雄蕊的数目可变。雄蕊, 花丝有分离(桃)、 单体(锦葵)、二体(豆)、多体(金丝桃)等类型。花药二或四个 花粉囊,花粉在此产生。 (5)雌蕊群:雌蕊的总称。雌蕊的组成单位称心皮,是特化的叶,也称大孢子叶。一个 雌蕊可能只有一个心皮,也可能由多个心皮组成。有合生雌蕊、离生雌蕊。雌蕊的柱头是接 受花粉的地方。花柱中有花粉管的通道。子房一室或多室,内有胚珠,珠被由一层或两层细 胞。子房内壁着生胚珠的地方称胎座。在形态上,胚珠可分为直生、侧生、横生。 子房在花托上的着生部位有三种形式: a、子房上位:原始形式。如 樱桃、李等。 b、子房半下位或称子房周位:花托中部凹陷,包围子房,但不与子房壁愈合。如蔷薇、 月季。 c、子房下位:子房壁与花托愈合。苹果、南瓜(吃的部分主要是花托)等。 二被花:油菜;单被花:百合;无被花:杨; 花的形态多变:离瓣花:玉兰;合瓣花:牵牛;辐射对称:牵牛;两侧对称:紫藤。 (6)花序 少数植物是独生花(郁金香)或单生花(紫玉兰),但更多的植物,花以一定的方式排 列在花序轴上,这种形式称花序。样式很多,书上有图解。(实际比书上画的多的多)。 2.花粉粒的产生

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(1)从孢原细胞到小孢子

花粉壁上有萌发孔,有利于花粉萌发。花粉的形态多样, 而且不易腐烂 ,因此在古植 物学、气候、地层等研究中很有用。花粉营养丰富, 但壁不易消化, 因此加工技术很重要。 3.胚囊的形成

(1)从孢原细胞到大孢子:近珠孔的珠心顶端为孢原细胞(核大, 质浓),直接发育成或 分裂, 上面的细胞参与到珠心组织的形成中, 下面的细胞发育成大孢子母细胞, 经减数分裂, 形成四个细胞,近珠孔三个退化, 一个发育成大孢子(每一胚珠仅有一个大孢子)。 (2)从大孢子到胚囊:大孢子进行三次分裂,一个大孢子形成 8 核,组成 7 个细胞。 成熟胚囊的组成:珠孔端有一个卵细胞和两个助细胞。助细胞能分泌向化性物质,引导花粉 管生长。中央是有两个极核的中央细胞,它受精后发育胚乳。另一端是三个反足细胞。它们 可能有运输营养物质入胚囊的作用。 4.开花及传粉 传粉是指花粉传递到柱头上的过程。 (1)自花传粉和异花传粉:豌豆是闭花受精。单性花进行异花传粉,有利于基因交换。 (2)风媒和虫媒: 风媒花:结构简单, 节省资源。产生大量花粉,柱头大,而且结构特殊, 花粉小而轻, 常有翅。
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虫媒花:有 吸引昆虫的结构和物质,如艳丽花被,有蜜腺分泌蜜(可作昆虫的食物), 发出香味或特殊之味能吸收昆虫的物质。 开花后, 花粉和胚囊成熟, 花药破裂, 花粉粒有由风力、 昆虫等传递到柱头上 。 5.花粉的发育和受精 花粉传到柱头上后, 就能被柱头细胞分泌的一层亲水蛋白粘住。同种花粉萌发, 异种花 粉则不能。存在花粉和柱头的识别作用, 保证了植物种的稳定性。 识别机制是亲和力: 花粉壁上有绒毡层分泌的糖蛋白质分子, 柱头表面有一薄层蛋白质, 其上有特异的受体部位(蛋白质分子),能与同种植物花粉的识别分子相结合。结合后,柱头 分泌某些激活物质, 促进花粉萌发。 花粉萌发时, 从萌发孔处长出花粉管, 花粉管穿过柱头、 花柱、珠孔,经助细胞进入胚囊,在此期间两个精子或生殖细胞移入花粉管(生殖细胞在花 粉管进入胚囊前分裂成两个精子),营养细胞消失。接着释放精子,进行双受精。受精卵发 育为胚。受精的中央细胞发育为胚乳(三倍体),为胚的发育提供养料。 6.胚的发育

受精后, 子房和胚珠继续发育成果实和种子, 其他部分则枯萎。3n 的胚乳核立即进行连 续分裂发育成胚乳,胚乳含大量营养物质, 供胚发育之用。 受精卵一般经过一段时间休眠后,受精卵就分裂、生长, 最终分化成胚。 双子叶植物的胚由子叶、胚芽、胚轴、胚根等部分。单子叶植物的胚一般较小,仅具一 子叶,另一退化,胚乳丰富。其中禾本科植物的子叶特化为盾片。蚕豆、大豆等我们食用的 是子叶,而谷物则为胚乳。 7.果实的类型 果实的类型可以从不同方面来划分:

按果实的来源分为真果和假果:
①果实的果应由子房发育而成的,称真果,多数植物的果实是这一情况。②除子房外, 还有其他部分参加果皮组成的,如花被、花托以至花序轴,这类果实称为假果,如苹果、瓜 类、凤梨(菠萝)等。 另外,一朵花中如果只有一枚雌蕊,以后只形成一个果实的,称单果。如果一朵花中有 许多离生雌蕊,以后每一雌蕊形成一个小果,相聚在同一花托之上,称为聚合果,如莲、草 莓、玉兰等。如果果实是由整个花序发育而来,花序也参与果实的组成部分,这就称为聚花 果(复果),如桑、凤梨(菠萝)、无花果等。

按果皮的性质分有肉果和干果:
肉果的果皮肉质化,肥厚多汁,依果皮来源和性质不同又分为: ①浆果,由一个或几个心皮形成的果实,如葡萄、番茄、柿等,葫芦科植物的果实是浆 果的另一种,一般称为瓠果。 ②核果,是由一心皮一室的单雌蕊发展而成的果实,通常含一枚种子,如核桃、椰子等。 樟科植物的果实多为核果。 ③梨果,果实由花筒和心皮部分愈合后共同形成,如梨、苹果等。

果实成熟后,果皮干燥无汁,称干果,根据果皮是否开裂又分为裂果类和闭果类。
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裂果类有:①荚果,单心皮发育而成的果实,成熟后,果皮沿背缝和腹缝二面开裂,如 大豆、蚕豆等。 ② 果,由单心皮或离生复心皮发育而成的果实,成熟后只有一面开裂,如木兰、白 玉兰等的果实。 ③蒴果,由合心皮的复雌蕊发育而成的果实,子房有一室或多室,每室含多粒种子。如 秋水仙、罂粟,马齿苋等的果实。 ④角果,由二心皮组成的雌蕊发育而成的果实。十字花种植物多具这种果实。 闭果类有:①瘦果,只含一粒种子,果皮与种皮分离,由一心皮发育成的果实,如荨麻、 向日葵等的果实。 ②颖果,果皮薄,只含一粒种子,果皮与种皮紧密愈合不易分离,果实小。如水稻、小 麦、玉米等禾本科植物的果实。 ③翅果,果皮延展成翅,如榆、枫杨等植物的果实。 ④坚果,外果皮坚硬,含一粒种子,如榛、板栗等果实。 ⑤双悬果,由二心皮的子房发育而成的果实,如胡萝卜、小茴香等的果实。 8.果实和种子的散布 利用各种方法, 尽可能散布得较远, 以获得较大的生存空间, 以利于物种的生存。 风力:蒲公英、 枫杨、 榆树。 水力:椰树:椰果, 果皮有疏松的纤维层, 可浮在海上从一个岛漂到另一个岛。在海水中 不会萌发, 上陆后, 经雨水冲洗, 才萌发。 动物:皮毛:苍耳、 山蚂蝗等。 消化道:很多肉质果。引诱动物把种子散布到更远的地方。 9.种子萌发 种子有一定的寿命, 一般 2 年。少数植物则特别长, 如睡莲, 在二次大战中, 一次大英博 物馆被炸, 消防队用水救火后, 发现数百年前的种子萌发了。 种子成熟, 有的可立即萌发, 如水稻, 如阴雨连绵, 在稻穗上就会萌发, 造成损失。 但多 数种子要经过一段时间休眠后, 才能萌发。 休眠原因是需低温或种子中有抑制萌发的物质要 降解。 在沙漠中,被子植物的种子只在大的降水后才萌发,这是对此环境的适应。如条件合适, 有适宜的温度、 湿度, 休眠期等, 种子开始萌发。 吸水膨胀, 呼吸作用加强, 胚细胞开始活跃 分裂。 休眠的种子代谢极低, 因此才能出现数百年前的种子萌发。胚根向地生长,形成主根; 胚轴伸长, 形成芽,向上穿破土层,发育成幼苗。

[典型例题]
例 1.在植物生活史中,配子体是由什么产生的?( ) A.经过减数分裂过程产生的配子 B.由配子产生 C.由配子囊结合而产生 D.由细胞核中具有单倍数染色体的细胞产生 解析 正确的是配子体由经过减数分裂过程形成的具单倍数目染色体的孢子产生,但出 题者并未将“孢子”一词提出。A、B、C 全是错误的,因具世代交替生活史的植物,它们 通过减数分裂产生的是孢子而不是配子, 这一点与许多其他生物不同。 一般配子要经过两两 结合成合子(或受精卵)才能形成新植物体(孢子体)。配子囊不能结合。故选 D。 例 2.被子植物双受精以后( ) A.受精卵立即分裂,受精极核后分裂 B.受精极核立即分裂,受精卵后分裂
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C.受精卵和受精极核同时分裂 D.受精卵和受精极核需要经过一段休眠期 解析 双受精后,受精卵要经过一定的休眠期,受精极核则立即进行核分裂,形成受游 离胚乳核。故选 B。 例 3.有性生殖相对于无性生殖的优点是( ) A.有大量的后代 B.后代中遗传上的多样性 C.分布区域增加 D.个体对环境的敏感性降低 解析 有性生殖过程中,双亲的遗传物质经过重组(包括连锁互换、自由组合),合后 代遗传多样性增加,因而具有更大的生活力和变异性,对生物的遗传和变异都有重要意义。 选 B。 例 4.下列有关双受精的叙述,正确的一项是( ) ①双受精是被子植物有性生殖的特有现象 ②双受精是两个精子在胚珠内和卵细胞以及极核受精的过程 ③双受精就是两个精子和两个极核分别受精的过程 ④双受精的结果是分别形成了受精卵和受精极核 A.①② B.①③ C.②④ D.①④ 解析 双受精是被子植物有性生殖过程中特有的现象,是花粉管将两枚精子送入胚囊中, 一枚与卵受精,另一枚与极核受精,分别形成受精卵和受精极核的过程。故选 D。 例 5.在被子植物中,花粉中的精子是经哪种方式进入胚囊完成双受精作用的( ) A.花粉在柱头萌发,精子释放游动,经花柱、胚珠孔进入胚珠,经解体的助细胞进入 胚 囊 B.花粉在柱头萌发,生出花粉管,花粉管伸长,经花柱、珠孔和助细胞进入胚囊 C.花粉在柱头萌发,生长花粉管,花粉管伸长,经花柱、珠孔及中央细胞进入胚囊, 放出精子 D.花粉在柱头萌发,生出花粉管,花粉管经花柱、珠孔、胚囊的反足细胞而进入胚囊, 放出精子 解析 花粉与柱头识别生,柱头将分泌某些物质,刺激生出花粉管,花粉管伸长,经花 柱、珠孔和助细胞进入胚囊,故选 B。 例 6.有花植物孢子体是 2 倍体,其胚乳是:( ) A.1N B.2N C.3N D.4N 解析 有花(被子)植物的胚乳一般是由两个极核和一个精子融合产生的新结构。由于 相融合的三个核通常都是单倍体,因此融合后形成的胚乳为三倍体。故选 C。 例 7.下列图解说明绿色植物生活史的各个时期和过程。

下列成对的过程,哪两个对物种的多样性贡献最大? A.1 和 2 B.1 和 4 C.2 和 5 D.3 和 4 解析 对种的多样性起关键作用的为两个过程,一是减数分裂过程(在孢子形成前); 二是受精过程。 孢子前发成配子体, 配子体产生配子和合子萌发成新的孢子体对种的多样性 没有什么影响。故选 B。
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例 8.下列各项中,哪一项是属于植物的孢子体的? A.双倍体并通过有丝分裂产生单倍体细胞 B.双倍体并通过减数分裂产生单倍体细胞 C.单倍体并通过减数分裂产生配子 D.单倍体并通过有丝分裂产生配子 E.由减数分裂产生 解析 在植物世代交替过程中,合于萌发形成孢子体(二倍体),孢子体上的孢子母细 胞(二倍体)经过减数分裂产生孢子(单倍体细胞)。故选 B。 例 9.一个有 8 条染色体的细胞发生了二次有丝分裂和一次减数分裂,有一个子细胞受 精了。下图中 A~E 各图中,哪一个代表了上述细胞中染色体数目的变化?

解析 二次有丝分裂中,细胞的染色体数不变,均为 8 条,减数分裂后,染色体数减半, 为 4 条。受精后,染色体数加倍,仍为 8 条。只有 C 图符合这一规律,故为正确答案。 例 10.具有显著的营养繁殖能力的是: A.滨黎属 B.车前属 C.款冬属 D.菊苣属 解析 此题较偏,在中学教材和大学基础课中,对种子植物科以下的内容讲授很少,特 别是繁殖能力,除个别外一般不介绍。款冬属植物在我国并不常见,它通过根状茎进行营养 繁殖,所以繁殖能力强。故选 C。

[智能训练]
1.能产生生殖细胞的无性繁殖方式是 A.出芽生殖 B.孢子生殖 2.以下植物不能进行无性生殖的是 ( C.接合生殖 D.营养生殖 ( ) )

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A.① B.② C.③ D.④ 3.有 4 强雄蕊的花,共有雄蕊 ( ) A.4 枚 B.5 枚 C.6 枚 D.8 枚 4.下列植物中,雄蕊依次为二体雄蕊和多体雄蕊的是 ( ) A.棉花和大豆 B.大豆和蓖麻 C.萝卜和棉花 D.萝卜和蓖麻 5.下列植物的花,属于自花传粉的是 ( ) A.黄瓜 B.玉米 C.豌豆 D.柳树 6.单体雄蕊是指 ( ) A.雄蕊多数、花丝连合成雄蕊管 B.雄蕊多数、一枚分离 C.只有一枚雄蕊 D.雄蕊多数、花药连合 7.下列植物中,植物的花冠依次为舌状花冠和漏斗状花冠的是 ( ) A.白菜和茄子 B.蒲公英和牵牛花 C.白菜和牵牛花 D.茄子和牵牛花 8.一个精子和卵结合发育成胚,另一个精子和极核结合发育成胚乳,这种类型的双受精现 象是哪类植物所特有的? ( ) A.裸子植物 B.蕨类植物 C.被子植物 D.苔藓植物 9.植物的双受精过程 ( ) A.既产生双倍体细胞,又产生单倍体细胞 B.既产生双倍体细胞,又产生三倍体细胞 C.只产生双倍体细胞 D.只产生三倍体细胞 10.香蕉属于哪种类型的果,食用的主要部分属于哪部分结构 ( ) A.蒴果、真果;花托 B.干果、假果;内果皮 C.浆果、假果;内果皮和胎座 D.浆果、真果;内果皮和胎座 11.下列有关被子植物生殖的叙述,正确的一项是 ( ) A.雌配子体内有八个核,其中卵核和极核具有受精作用 B.雄配子具鞭毛,受精时需水分和媒介 C.胚囊内的卵核位于远离胚珠开口端,极核位于中央 D.子房能发育成种皮 12.由子房发育而成的果实是真果,下列是真果的是 ( ) A.黄瓜 B.苹果 C.山楂 D.桔子 13.右边 A、B 两图表示不同的子房剖面图,柱头上都已沾着花粉粒 (1)请在图中用线条画出花粉管萌发的路径,以表 示受精的情况。 (2)如果 A、B 柱头上的花粉粒都萌发,生出花粉 管抵达子房内。那么,会出现瘪子的子房是
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( ) (3)在哪个子房内,有的花粉管里的精子不能与卵 细胞融合( ) 14.甜菜和石竹等植物具有外胚乳,在胚珠中发育成外胚乳的是 A.中央细胞 B.珠心细胞 C.反足细胞 D.助细胞 15.下列具有颈卵器的植物是 A.菌类、藻类、苔藓植物 B.菌类、藻类、蕨类植物 C.苔藓、藻类、裸子植物 D.蕨类、裸子植物、被子植物 16.陆生植物的主要进化趋势是 A.孢子体和配子体阶段有明显的区别 B.单倍体阶段缩短 C.无性阶段缩短 D.增加配子体的复杂性 17.对于以下概念的叙述请用符号在括号内注明是正确(+)或错误(一)。 ①高等植物是有胚植物。 ( ②有胚植物都会产生种子。 ( ③有胚植物都会产生胚乳,但有的植物胚乳在发育晚期退化。 ( ④高等植物只进行有性生殖。 ( ⑤高等植物都有世代交替的现象。 ( 18.选择下图中的数字,正确地写出种子萌发和植物发育的过程。

( (

) )





) ) ) ) )

19. 画出异形世代交替的主要过程, 注明各个环节和染色体倍数, 区分有性世代和无性世代。 20.下列有关生物个体发育的叙述,请用符号在括号内表示正确(+)或错误(-)。 ①生物的个体发育是受精卵经细胞分裂、组织分化和器官形成直到发育成新个体的 过程。 ( ) ②高等植物个体发育的起点是种子。 ( ) ③个体发育是精子和卵细胞结合,并发育成具有繁殖能力的新个体的过程。( ) ④高等动物的个体发育包括胚的发育和胚后发育。 ( ) 21.根据下图分析回答适宜用风力传播花粉的特征是( ) A.它是两性花 B.它的柱头伸出花外 C.它的花药在柱头之下 D.它的花药产生很多花粉粒 22.下图所示四种果实的切面,请指出果实内的种子哪些是由动物传播的? ( )

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A.a 和 b B.a 和 c C.b 和 d 23.下列增加个体数的方式中,不属于有性生殖范畴的是 A.蕨类植物的孢子生殖 B.蜜蜂的孤雌生殖 C.蟾蜍未受精的卵细胞经人工刺激后发育成新个体 D.由受精卵发育成新个体 24.可能出现染色单体交换的事件是 A.精原细胞的形成 B.蕨类植物中孢子的形成 C.苔鲜植物颈卵器中卵子的形成 D.草莓匍匐茎中第二代植物形成 25.生殖过程中常常涉及由单倍体变为二倍体 或者由二倍体变为单倍体的过程,具有右 图中所示的变化的生物是 ( ) A.人类 B.裸子植物 C.被子植物 D.苔藓植物

D.c 和 d ( )





26.依下图所指出的,确定在世代交替中处于相同世代不同部位的是





A.Ⅲ和Ⅳ、Ⅰ和Ⅳ C.Ⅲ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅳ

B.Ⅰ和Ⅴ、Ⅱ和Ⅳ D.Ⅱ和Ⅶ、Ⅳ和Ⅷ

【参考答案】 1.B 2.A 3.C 4.B 5.C 6.A 7.B 8.C 9.B 10.C 11.A 12.D 13.(l)略(2)B(3)A 14.B 15.C 16.B 17.+---+ 18. l、2、4、
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5、8、9 或 1、3、4、5、8、9 或 1、4、5、8、9 19.略 20.+--+ 21.B 22.C 23.A 24.B 25.D 26.A

高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座 专题十七 动物的生殖和 发育
[竞赛要求]
1.有丝分裂和减数分裂 细胞周期:间期和有丝分裂 染色单体、赤道板、单倍体和二倍体、基因组、体细胞和生殖细胞、配子、交换 减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ 2.生殖和发育 男性和女性生殖系统的结构和功能 排卵和经期 受精 外胚层、中胚层、内胚层的形成 胚胎的膜

[知识梳理]
一、人和动物的生殖和发育 (一)雄性生殖系统 由睾丸、附睾、输精管、射精管、贮精囊、前列腺、阴茎组成。 1. 睾丸和精子发生 (1) 睾丸:是产生精子的器官,睾丸含有1000条左右高度盘曲的精曲小管总长度可达 250m;曲线精管内壁是精上皮,精上皮的基层的细胞是精原细胞和精原细胞之间的支持细 胞。 精细胞的作用是产生精子, 支持细胞的作用是支持以及为精原细胞和精子提供营养和吞 食残余细胞质的作用;支持细胞的另一作用是分泌抑制素,抑制激素的产生。盘曲的曲细精 管之间的结缔组织具有分泌雄激素的作用。 (2)精子发生:

? 精原细胞(2n) ↓多次有丝分裂(增殖期)
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大量精原细胞 ? 继续增殖 ↓长大(生长期) ?初级精母细胞(2n) ↓第一次减数分裂(联会、染色体交换) ?次级精母细胞(2n) ↓第二次减数分裂 ?精(子)细胞(n) ↓形态变化、发育 ?精子(n) 精子发生的特点:从精原细胞到精细胞虽然经过了多次分裂,但细胞质并不完全断开, 一个精原细胞产生的每一代细胞彼此都是以细胞质桥相连接的,所以各细胞可以互通信息, 使分裂化化的速度一致。 (3)精子结构(和精子运动) 精子分三部分: ?头部:核内含染色体; 顶体是特化的高尔基体 (水解酶),帮助精子穿过卵膜,见下―顶体反应‖; 中心粒有2个 ?中段:腺粒体鞘 (螺旋形、包围轴丝) 轴丝 尾部:长、构造同鞭毛 2.雄激素 精巢的双重功能:产生精细胞;分泌激素。 精巢分泌的激素有: (1)抑制素:支持细胞(精原细胞之间)分泌;抑制雄激素的产生。 (2)雄激素:间质细胞分泌(精曲小管间结缔组织细胞),种类很多,其中睾酮是最重 要的一种,作用是刺激雄性生殖器官、精子的发育成熟;刺激、维持第二性征。 激素分泌的调控作用:见下图。 下丘脑

LH 释放因子、 FSH 释放因子 负反馈

腺垂体 促卵泡激素(FSH)

促黄体生成激素 (LH) 睾丸间质细胞

促进精子生 成

睾丸支持细胞 抑制素

(二)雌性生殖系统 1.卵巢和卵子发生

雄激素

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(1)卵巢构造:皮质为生殖上皮。 (2)初级卵泡与初级卵母细胞:初级卵泡是最小的卵泡,外周一层细胞为卵泡细胞; 中央 1 个为初级卵母细胞。女婴降生时,两侧卵巢有初级卵泡约 100 万 X2 = 200 万个, 均已进入第一次减数分裂前期;并停留在这个阶段,直至性发育(初潮),初级卵母细胞的 继续发育, 进入性成熟阶段。 只有大约40万个初级卵母细胞保留下来, 在性激素的刺激下―苏 醒‖并继续发育。大约每28天只有一个开始发育;两个卵巢轮流排卵,一生中发育的初级卵 母细胞:约400个。 (3)次级卵泡与次级卵母细胞:初级卵泡―苏醒‖、增大,长大成熟,进行第一次减数 分裂,产生一个次级卵母细胞和一个极体(第一极体)。

(4)排卵:次级卵泡长大、成熟。排出次级卵母细胞(及极体)进入腹腔输卵管。 (5)卵(卵细胞)的形成:在输卵管内,当受精之后,次级卵母细胞进入第二次减数 分裂,由一个次级卵母细胞产生一个卵细胞和一个第二极体。第一极体也分裂产生2个第二 极体。结果一个初级卵母细胞最终产生一个卵细胞和三个极体。 2.卵细胞或卵 (1)卵的类型

?依卵黄多少划分:
少黄卵 - 大多数无脊椎动物、头索、尾索、两栖、高等哺乳动物 多黄卵 - 鱼、爬行、鸟类

?依卵黄分布的位置划分
均黄卵 - 大多数少黄卵 中黄卵 - 某些少黄卵(节肢动物 - 昆虫) 端黄卵 - 某些少黄卵(两栖类)、多黄卵 (2)卵黄多少与发育的关系

体外发育:
?无变态 - 卵黄多(鸟类、爬行类); ?有变态 - 卵黄少(昆虫、两栖类); ? 体内发育 - 卵黄少(哺乳类) (3)极性卵 - 端黄卵 ?动物极 - 有细胞核、细胞质,称为胚盘。
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?植物极 - 卵黄为主。 ?卵轴:动物极与植物极之间的纵轴。 3.排卵和发情:都受激素控制。 4.雌性激素 卵巢的双重作用:产生卵细胞;分泌雌性激素。 激素的产生:次级卵泡分泌雌激素;排卵后,黄体分泌雌激素、孕酮。 激素的作用: 雌激素:促进、维持第二性征;刺激子宫壁增生,变厚、富含血管;为受精卵 ―着床‖ (―坐胎‖)做好准备。 孕酮(孕激素):促使子宫内膜进一步增厚(以便着床);促使乳腺发育(以便泌乳); 保胎;着床后,阻止新的卵泡发育和排卵。 5.月经周期 月经期一般4-5天,由于子宫内膜脱落,出血;约28天一次。此时腺垂体分泌LH(促黄 体生成素 - 无受体);和FSH(促卵泡生成素 - 发挥作用)。 卵泡期:4(5)- 14天,初级卵泡迅速长大、成熟,分泌大量雌激素,促进子宫内膜恢 复、增生、充血。 黄体期:第15天- 28天:FSH(促卵泡生成素)分泌减少,LH(促黄体生成素)分泌减少, 次级卵泡在垂体分泌的LH作用下,形成黄体;黄体分泌雌激素、孕激素,促进子宫内膜进 一步发育、抑制其他卵泡的发育;黄体分为月经黄体和妊娠黄体。 雌性激素分泌的调控:
负反馈 下丘脑 负反馈

促卵泡激素释放因子 负反馈 腺垂体

促黄体生成素释放因 子 负反馈

促卵泡激素(FSH) 初级卵泡生长、卵子发生 雄激素

促黄体生成素(LH) 卵泡排卵 黄体 雄激素、孕激素

(三)受精 精子与卵子融合成为合子(受精卵)的全过程,称为受精。 1.体外受精和体内受精:水生动物如沙蚕、海胆、海鞘、鱼、蛙、蝾螈等都是体外受 精;很多动物,特别是陆生动物,如昆虫、爬行类、鸟类和哺乳类等都是体内受精。体内受 精远比体外受精的效率高。 2.精卵融合

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(1)海胆卵的卵膜 三层卵膜: 外层为胶质膜 (厚) ; 中层为卵黄膜 (较厚、 表面有受体) ; 内层为质膜 (薄、 细胞膜); (2)精子发生的顶体反应:穿过三层卵膜进入卵子 穿过胶质膜:顶体(高尔基体),释放水解酶,溶解胶质膜; 穿过卵黄膜:顶体靠顶体丝(特异蛋白分子)卵黄膜上受体结合,使精子穿过卵黄膜; 进入卵子质膜: 精子头部接触卵子质膜, 精、卵质膜融合, 精核进入卵子内,尾部留在卵外, 最后消失。 (3)卵子的反应 防止多精受精的双重机制:在第一个进入卵内的精子的刺激下,卵子发生变化,阻止其 他精子再进入卵内。如质膜去极化、受体破坏、皮层反应等。 质膜去极化、 受体破坏: 作用短暂, Na+大量涌入卵, 导致质膜电位发生变化 (去极化) , 进而使膜上的受体破坏,阻止其他精子进入。 皮层反应:从接触点开始至整个皮层,皮层粒连接到质膜上,将其中的水解酶、粘多糖 释放到质膜与卵黄膜之间。水解酶的作用是消化质膜、卵黄膜之间的粘连物质,使质膜与卵 黄膜之间形成空隙;粘多糖的作用是进入空隙,吸水膨胀,使卵黄膜远离质膜、变硬,因此 受精膜(卵子受精的标志)能够阻止其他精子再进入卵子 (四)卵裂和胚层 1.卵裂 特点:特殊的细胞分裂,连续的分裂;只分裂,不长大,分裂球越分越小;胚胎体积基 本不变大。原因是卵裂的任务不是长大,而是染色体(DNA)复制;mRNA仅仅合成转录 染色体的组蛋白。 卵裂方式:取决于卵黄的多少与分布情形,有等裂、不等卵裂、盘裂、表面卵裂等。等 裂:卵黄少、分布均匀(均黄卵);卵裂球大小基本相等,如海胆、文昌鱼。不等卵裂: 端 黄卵:卵黄集中于卵的一端(植物极),细胞质集中于卵的另一端(动物极)。极性卵: 植物极卵黄多、分裂慢、分裂球大;动物极卵黄少、分裂快、分裂球小,如海绵、蚯蚓、蛙 类;盘裂:如鸟类。表面卵裂如昆虫。

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卵裂的结果:形成桑椹胚,由32-64 细胞组成的实心的一团细胞(有些动物中不明显, 故通常不作为一个独立的阶段)。 2.囊胚 细胞数在128-256 个细胞至上千个细胞,是一个空心球形,囊胚层是单层细胞;有囊胚 腔。 3.原肠胚 由两层细胞构成,形成方式多种多样、综合方式,与卵裂方式有关。两种典型的方式: (1)海胆、文昌鱼:内陷法 囊胚的特点:植物极细胞仅略大于动物极细胞; 原肠胚的形成:植物极细胞内陷→ 囊胚腔消失 → 原肠胚; 原肠胚(两层细胞、空心球体) :外胚层是动物极细胞,内胚层是植物极细胞;有 ?原肠腔,原口(胚孔)。 (2)蛙:外包法 + 内移法 囊胚的特点:植物极细胞明显大于动物极细胞、无法内陷 原肠胚的形成:动物极细胞迅速分裂、数量大增,并向下迁移(外包),形成外胚层; 植物极细胞向内迁移、或被挤入内部(内移)。 背唇的形成:外包开始,在动物极和植物极的交界处,先出现一个横的浅沟。浅沟的上 面的动物极细胞分裂下垂,盖在浅沟上面,成为背唇。 胚孔的形成:背唇进一步外包下垂,浅沟加深并沿两侧向下方延伸,形成马蹄形(即背唇 + 侧唇),侧唇下垂,形成圆形胚孔。 4.中胚层发生(神经轴胚期): 中胚层及体腔、神经管、脊索三者几乎都是同时发生。 中胚层及体腔形成方式:原肠胚形成方式有两种,相应的中胚层形成方式也有两种: (1)文昌鱼中胚层及体腔的发生:体腔囊法(肠体腔法) 中胚层及体腔的形成:原肠(内胚层形成的原始消化道)背部两侧向外突出,形成从前 到后的一系列囊光或细胞团,即体腔囊(成对、前后按节排列)。体腔囊长大、脱离原肠, 前后各节贯通、背腹扩大,形成体腔(肠体腔)、中胚层。 脊索的形成:背部中央内胚层增厚,形成脊索中胚层。脊索中胚层向下卷,脱离原肠形 成脊索(长条、柱状)。 神经管的形成: 背部中央外胚层增厚, 形成神经板。 神经板向上卷, 形成神经管 (空心) 。
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(2)蛙的中胚层发生 脊索的形成:动物极细胞迅速分裂、数量大增,一部分向下迁移(外包),即外胚层; 一部分沿背唇迁入内部,形成脊索中胚层(背部中央一条,夹在内、外胚层之间) ,发育 成脊索。 中胚层及体腔的形成:动物极细胞沿侧唇迁入内部(背部两侧各一条,夹在内、外胚层 之间),形成中胚带。中间裂开出现空腔,发育为体腔(裂体腔)、中胚层。 神经管的形成:背部中央外胚层,形成神经板,再形成神经管。 (3)神经轴胚:已经奠定了胚胎分化造形的基础,胚胎的细胞都已迁移到了各自特定 的位置;身体的雏形已建立;胚胎形成未来器官的区域(细胞群)已确定。 器官原基(器官芽):胚胎形成未来器官的区域(细胞群)。 4.胚层的分化与器官的出现 分化:匀质的(未特化的)细胞发育为特化的细胞的过程。 三胚层的分化: 外胚层:皮肤表皮、神经系统、感官等; 内胚层:消化道上皮等; 中胚层:皮肤的皮层、肌肉、结缔组织等; (五)人的发育 1.卵裂和胚泡 受精地点:输卵管上段1/3处; 受精卵的发育:受精卵1天后开始卵裂;4天后发育为桑椹胚(32 细胞、实心);5天后 发育为囊胚(胚泡 ─ 空心);6天后―着床‖。 营养:着床(6天)前靠自身的营养发育;着床后胚胎靠母体的营养发育; 胚泡:滋养细胞(表层细胞)发育为胚胎外膜;胚泡内细胞团发育为胚胎。 2.胚胎外膜 陆生脊椎动物:爬行类、鸟类、哺乳类(人)的胚胎外膜(4层膜)。 (1)羊膜 羊膜的形成:胚胎的腹面向上产生环状褶皱,从背面包裹胚胎,形成羊膜; 羊膜腔、羊水:模拟的水生环境,是对陆上繁殖的适应,有保温、保水、防震等作用。 (2)绒毛膜:由滋养层细胞(胚胎外膜)包在羊膜之外,形成绒毛膜。 哺乳类(人):绒毛膜很厚、发达,紧贴于母体子宫内壁,参与形成胎盘。爬行类、鸟 类的绒毛膜很溥,粘附在卵壳的内面。 胎盘:子宫内膜与绒毛膜紧密结合,含有丰富的毛细血管网,母体、胎儿间物质(包括 气体)交换,但母体、胎儿之间血液并不直接相通! (3)尿囊:是胚胎消化管的外延物。在爬行类、鸟类,尿囊的作用是收集含氮的代谢 废物,即尿酸结晶。人的尿囊很小,没有功能。 (4)卵黄囊:也是消化管伸出的囊。有卵生脊椎动物中,卵黄囊中充满卵黄。哺乳动 物中卵黄很少,无营养功能。 (5)脐带:有胎儿的脐静脉和脐动脉,它们伸入到胎盘中而成为毛细血管网。胎儿通 过胎盘与母体交换物质。 3.胚胎发育:约280天,分为三个阶段 (1)第一阶段(3个月) :进行器官分化,胚胎初具人形。胚泡种入子宫壁后,羊膜 就开始发育。21天时,绒毛膜和尿囊发生,胎盘逐渐形成。胚胎长达2毫米时,3个胚层都已 形成。约第24天时,神经系统也开始发生。心脏第21天开始出现,到第30天时有脉搏。一个 月时,胚胎达5毫米。2个月的胚胎改叫做胎儿(不再称胚胎)。胚胎长达3厘米,重约1克,
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各器官均已初具雏形,大脑细胞已开始分化。2个月后,各器官系统在原有基础上继续生长。 3个月时,胎儿外生殖器已分化。大脑皮质发育长大,感觉器官、心脏等都基本长成。 (2)第二阶段(4-6个月):胎儿继续发育,6个月时已基本长成。 (3)第三阶段(7-9.5个月):胎儿继续生长。 4.出生:胎儿娩出。 5.泌乳:胎儿出生后2天,母亲分泌初乳(透明液体),成分是蛋白质和乳糖。3天后 泌乳。人乳及初乳中带有抗体,有助于婴儿抵抗疾病。 6.生后发育(胚后发育) 婴儿身体各部分比例 ─ 头大、 腿短; 身体各部分生长速度差异很大: 神经系统 (大脑、 脊髓) 发育迅速,至9-10岁达到成人大小。免疫系统(胸腺、淋巴组织)发育迅速, 12 岁达到高峰,然后逐渐降低到成人水平。生殖系统发育缓慢,12岁左右才开始迅速生长,20 岁左右达到成人水平。 7.衰老 (1)细胞衰老 定义:细胞机能衰退最终死亡的过程。 细胞衰老的原因:对促细胞分裂分子(生长因子、胰岛素等)的敏感性下降,细胞分裂 停止;细胞失去某些转录功能,分裂停止;细胞中溶酶体发生变化,细胞自身受到破坏。 (2)肌体衰老 定义:机体机能衰退直至死亡。 机体衰老的原因:现在还不清楚。大体有这些因素:细胞衰老、激素分泌异常、代谢废 物的积累及遗传等因素。 ?细胞衰老:细胞(包括淋巴细胞)衰老,使机体免疫功能下降,从而造成肌体衰老。 激素分泌异常:由于激素分泌异常导致机体代谢紊乱,代谢废物的积累。如代谢废物(强氧 化性)使脂类物质氧化,细胞被破坏,身体受伤;代谢废物:自由羟基OH、自由O等。 ?遗传:衰老基因的表达学说认为:细胞寿命是由细胞自身遗传特性(基因)决定的, 衰老基因表达,使细胞衰老。若改变条件,衰老基因推迟(或不)表达,就会推迟(或不) 衰老(如癌细胞)。基因突变学说认为:衰老是基因突变的积累,基因突变,使DNA分子 损伤,细胞功能(包括分裂能力)丧失;基因突变过多的原因如强氧化基团(自由OH、O) 积累之故。 二、变态 (一)昆虫的变态 全变态:卵 → 幼虫 → 蛹 → 成虫,如蚊、蝇、蝶、蚕蛾。 不完全变态: 卵 → 若虫或稚虫 → 成虫。 不完全变态又可划分为渐变态 (幼虫为若虫, 与成体差别不大)和半变态(幼虫称为稚虫,与成体差别较大)。如蝗虫、螳螂、蜚蠊等。 无变态:如衣鱼。 (二)两栖类的变态 1.蛙的变态过程:幼体为蝌蚪,有尾、鳃,无附肢,适于水中生活。蝌蚪肠道很大, 以藻类为食,用鳃呼吸。成体用肺呼吸,有附肢,尾消失。 2.变态的调节机制 激素的作用:摘除尾芽期蛙胚摘除甲状腺,则不能变态;注射T4、T3,可恢复变态; 激素、神经系统共同调节:下丘脑 → 腺垂体 → 甲状腺→ 激素 → 变态。 (三) 变态的生物学意义 反映了动物的进化史;适应性意义。 三、发育机制
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(一)先成论与后生论 1.先成论 16-18世纪:精子或卵子内已经存在一个幼小的生物。 2.后成论(渐成论) 18 世纪, C. F. Wolff :精、卵、受精卵内没有已形成的胚胎,后代各种性状都是 从没有一定结构的受精卵发育而来的。 3.镶嵌学说:19世纪后期 (1)实验依据:德 W. Roux,P381。蛙、蝾螈的受精卵进行第一次卵裂,产生2个卵 裂球,用烧红的针尖杀死其中1个卵裂球,留下的1个卵裂球发育成半个胚胎。 (2)镶嵌学说:细胞的遗传潜能随着细胞的分裂而逐渐减少。 (3)镶嵌学说的否定: D. Driesch 的实验(与Roux同时期)两个发现 发现1. 海胆受精卵 → 4个卵裂球→ 使4个卵裂球完全分离 → 发育成4个正常、较小 的胚胎。这个实验否定了镶嵌学说,因为分裂产生的细胞仍具有全部的遗传潜能,器官系统 不是先成的,是后生的(渐成的)。 发现2. 健康的分裂球(粘附着破坏的分裂球),发育为不完整的胚胎。Roux 实验结果 的原因是健康分裂球受到破坏死亡分裂球的影响,发育潜能不能充分全部发挥。 细胞发育全能性的实验证据: (1)胚胎早期任何一个分裂球都具发育全能性 Driesch 的实验、同卵双胞胎、施佩曼 H. Spemman(德、胚胎学家)1920’s 的一系列 的实验都可证明细胞具有全能性: 施佩曼试验之一:蛙受精卵的发育: 受精卵 → 以发丝横缢为两半(一半有、一半无核;细胞质丝) → 有核的一半发育、 分裂 → 2个细胞核→ 移一核至无核的另一半中→ 无核的一半也开始发育 → 收紧发丝 → 两分裂球完全分离 → 各自独立发育成一个正常的胚胎。 ?系列实验证明:受精卵分裂多次(5次:32细胞期,桑椹胚),每个分裂球都能发育为 一个正常的胚胎,说明胚胎早期每个分裂球都具有发育的全能性。 (2)胚胎期的细胞(核)具有发育全能性 英国 J. B. Gurden 的实验:将非洲爪蟾未受精卵用紫外线杀死核,得到无核卵。将原 肠胚的原肠细胞核移植过来,受体卵在有外来核时,发育为正常的蝌蚪。 (3)幼体的体细胞(核)具有发育全能性 实验基本同上:无核卵移植入蝌蚪肠细胞核,成为有核卵,得到若干克隆。 (4)成体的体细胞(核)具有发育全能性:实验基本同上。 (5)高等动物成体中、任何高度特化的体细胞都具有发育全能性: 多利羊(克隆羊):乳腺细胞是高度特化的细胞,将无核受体卵,移植入乳腺细胞核, 用放电刺激,发育为多利羊。 (6)植物细胞(核)的发育全能性:甚至比动物细胞强 1950’s,美国F. C. Steward实验:胡萝卜根部韧皮细胞进行培养,得到愈伤组织(未分 化的细胞团),分离得到单个愈伤组织细胞进行培养,每个细胞都发育为完整的植株,直至 开花结籽。 1960’s以来,用水稻、烟草、甘蓝、小麦等花药或花粉粒(雄性生殖细胞、高度特化) 进行培养,得到单倍体植株。 (三)细胞质的作用: 1.核的全能性必须在适宜的细胞质中才能表达:即卵子的细胞质 Gurdon等的实验;
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童第周的实验(自学):黑斑蛙红细胞核; 2.核的表达受细胞质的影响:童第周的实验: 金鱼囊胚细胞核 ? 移植 ? 鳑鲏鱼去核卵? 囊胚(细胞核) ? 移植 ? 金鱼去核 卵,得到杂种性状的幼体。 (四)细胞学和遗传学实验 细胞分化的实质:部分基因关闭,不表达,部分基因表达。 昆虫唾液腺细胞多线染色体实验证明: 真核细胞中的基因不是全部同时活动, 而是一部 分基因活动、表达:DNA ? 复制、转录 ? RNA ? 转译、合成特定的蛋白质;另一部分 基因关闭、不表达。全能性表达与否的实质是基因是否表达。 (五)胚胎诱导和组织者 胚胎诱导: 德国施佩曼将它定义为组织或细胞的分化方向, 是由胚胎中其他特定的细胞 或组织诱导下引发和决定的。 1.蛙视泡诱导的晶状体生成 眼发育的过程:神经管发育脑(前、中、后脑)和脊髓;中脑(前脑两侧)外突形成视 泡,视泡长大而与盖在它上面的外胚层接触,这一部分外胚层变厚而成晶状体基板。晶状体 基板内褶,脱离外胚层,发育而成晶状体。经诱导,外胚层分化发育成角膜。 实验:破坏视泡,则晶状体、角膜无法形成;若用无透性隔膜将视泡与外胚层分隔开,则晶 状体、角膜无法形成。说明化学物质在起诱导作用。视泡移植至腹部 (或其他部位),则 在在腹部形成眼;小眼蛙外胚层移植到大眼蛙,则发育为中等大小的晶状体、眼杯。以上说 明诱导作用的影响是相互的。 2.组织者:1930’s 施佩曼及助手等用蝾螈早期原肠胚进行实验: 背唇切下,移植到另一原肠胚腹面,能自我组织,发育成第二条脊索,诱导外胚层发育 为第二条神经管,导致发育成第二个头部,即双头(或双连体)蝌蚪。 背唇的特点:分化程度最低的组织;无需诱导,就能自我组织。 3.化学诱导 (1)胚胎诱导的实质:是化学诱导 (2)诱导的化学物质 类似核蛋白,带有遗传信息的物质分子,如mRNA分子。近来有人从蛙背唇中分离出的 蛋白质等物质,具有类似哺乳类的活化素的作用,刺激垂体释放激素、促进红细胞生成。 (3)化学诱导的过程: 一系列化学物质诱导过程:甲细胞、组织代谢产物是乙细胞、组织发育的必要条件;乙 细胞、组织代谢产物是丙细胞、组织发育的必要条件;丙细胞、组织代谢产物是丁细胞、组 织发育的必要条件???? (4)植物发育中的诱导:植物的幼芽能诱导愈伤组织的分化。 (5)动植物之间相互诱导作用:如虫瘿的产生。

[典型例题]
例1.从外胚层、中胚层和内胚层形成的各种组织和器官,下述哪种组合是正确的?( ) 外胚层 中胚层 内胚层 A.脑和脊髓 血液 肺 B.脑脊液 大肠 肺 C.皮肤 骨骼 肾 D.表皮 肝 心脏 解析 上述各组织器官所属胚层为: 表皮、 脑和脊髓来自外胚层。 皮肤包括表皮与真皮,
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表皮来自外胚层而真皮来自中胚层。血液、心脏、骨骼、肾来自中胚层。脑脊液来自血液, 故为中胚层来源。肺、大肠与肝均为内胚层来源。因此A是正确答案。 例2.下列关于月经周期的生理变化的说法,错误的是( ) A.卵巢排卵 B.子宫内膜血管增生 C.卵巢分泌雌性激素 D.子宫内膜分泌黄体素 解析 月经的形成与卵巢和子宫内膜的周期性变化有着密切的关系。 女子从青春期发育 开始,卵巢内的卵陆续发育成熟,并逐月排出。在卵成熟和排出的过程中,卵巢分泌雌性激 素,促使子宫内膜增厚,血管增生,为受精卵的种植和发育准备条件。卵巢还可分泌雌激素 和黄体素。如排出的卵没有受精,则卵巢中雌激素和黄体素的分泌量显著减少,子宫内膜内 的血管收缩,造成缺血,组织坏死、脱落,血管破裂而出血。所以答案选D。 例3.高等动物胚的外胚层发育出( ) A.呼吸道上皮 B.真皮 C.消化道上皮 D.神经系统 解析 高等动物胚的外胚层先分化表皮和神经板。表皮在头部分化出嗅窝、水晶体、角 膜等,大部分发育为皮肤的上皮,以及由它衍生的汗腺、乳腺、皮脂腺等和爪、甲、毛发、 羽等附属物。表皮还内陷发育为鼻腔粘膜上皮、口腔粘膜上皮(如唾液腺、脑垂体)等。神 经板卷成神经管,再发育成脑、 脊髓、 视网膜、神经节和神经等。真皮由致密结缔组织组成, 是由中胚层发育而成的。所以正确答案是D。 例4.下列动物成体中仍保留有脊索的是( ) A.海鞘 B.鲟鱼 C.七鳃鳗 D.酭 解析 海鞘幼体具脊索,变态为成体后脊索退化。鲟鱼是硬骨鱼纲辐鳍亚纲中最原始的 一类,成体中脊索虽终生存在,但在脊索的背侧与腹例已出现骨质的椎弓与脉弓。与鳄鱼比 较,七鳃鳗的脊索也是终生存在,但仅在脊索背侧出现成对的小的神经弧片(相当于椎弓的 雏型)。而鲍为硬骨鱼类真骨总目中鲸形目的成员,脊索已被硬骨的脊椎骨所替代,虽在两 个相邻的脊椎骨之间的凹处有脊索残存,但已不成为完整的脊索。 此题出得不确切, 因为鲟鱼中也保留有完整的脊索。 在脊索被脊柱替代的过程中它比七 鳃鳗更前进一步,因它在脊索的背面,除有背神经弧片(推引外,尚有腹侧的血管弧片(脉 弓),而七鳃鳗仅有背侧雏型神经弧片,但两者成体中均保留了完整的脊索。故选C。 例5.最原始的具胎盘的哺乳动物是( ) A.食虫类 B.有袋类 C.啮齿类 D.单孔类 解析 单孔类如鸭嘴兽、 针眼等是最原始的哺乳动物, 它们的繁殖继承了爬行动物的特 点,即产卵方式不具胎盘。有袋类虽为胎生,但大多数无真正胎盘,发育不完全的幼仔生下 后爬入母体的育儿袋中,口衔乳头继续发育。哺乳动物中真正具胎盘的是真兽亚纲,食虫类 与啮齿类均属真兽亚纲, 而真兽亚纲中一般认为最原始的是食虫类。 真兽亚纲的其他各类动 物,包括啮齿类均由食虫类经适应辐射而形成,故A为正确答案。 例6.泄殖腔是( ) A.鱼类、两栖类与某些爬行类的性器官 B.鲨鱼和某些鱼的肠中螺旋瓣的表面 C.消化、排泄和性器官的共同开口 D.水生鸟类的为给羽毛涂油的腺体 解析 动物体中消化、排泄与生殖器官开口的情况有多种。消化道单独开口称为肛门。 排泄与生殖有共同开口的称泄殖孔。 另一种情况是消化、 排泄与生殖管道最终汇入一共同的 腔,称泄殖腔,其共同开口即称泄殖腔孔。故选C。 例7.在系统发生中,中胚层首先出现于( ) A.钵水母纲 B.涡虫纲 C.有气管亚门 D.环节动物门 解析 A不对,因为水母是腔肠动物,腔肠动物只有两个胚层,即外胚层和内胚层。 B 正确,因为涡虫纲属于扁形动物门,是动物界中首先具三个胚层的动物,故中胚层首先出现
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于这门动物。C不对,因为有气管亚门是节肢动物,虽然也有中胚层,但是在系统进化上比 扁形动物远为高等。D不对,因为环节动物也远比扁形动物进化。 例8.胚层的形成对动物进一步的发育有很重要的意义,每个胚层都奠定了一定组织和器官 的基础。下面关于不同胚层分化形成器官的描述中错误的是( ) A.外胚层形成了中枢神经系统 B.消化道上皮由外胚层和内胚层参与形成的 C.中胚层形成了肝脏 D.中胚层形成了肌腱和韧带 解析 肝脏由内胚层发育而来,由内胚层发育而来的还有胰腺。外胚层主要发育为神经 系统和感觉器官。中胚层发育为排泄系统、生殖系统、循环系统、肌肉、脊索、真皮等。故 选C。 例9.下图表示的是文昌鱼胚胎的横切面,它处在发育的哪一个阶段?( )

A.囊胚 B.原肠胚 C.桑椹胚 D.神经胚 解析 文昌鱼的胚胎发育从受精卵开始,经桑椹胚(许多细胞形成的实心圆球)、囊胚 (空心圆球,中空腔为囊胚腔,充满胶状液体),进一步发育为原肠胚(具内外二层细胞, 内为内胚层,外为外胚层,内胚层之内的腔为原肠腔,以原口与外界相通),原肠胚后为神 经胚。神经胚开始产生中枢神经系统(神经板到神经管),并形成中胚层(包括脊索、肠体 腔囊等)。从上图可看到,肠体腔囊已形成,脊索与背神经管正在形成中,故应处于神经胚 阶段。故选D。 例10.女性每次月经之后垂体前叶分泌促卵泡激素(FSH)。这种激素促进囊状卵泡生长和 雌激素的分泌。下列哪一项不是雌激素的功能?( ) A.修复子宫壁 B.抑制FSH的分泌 C.刺激黄体生成素(LH)分泌 D.形成黄体 解析 促使黄体形成是脑下垂体腺垂体分泌的黄体生成素的功能,不是雌激素的功能。 故选D。 例11. 哺乳动物的胎儿和母体的血液通过胎盘进行物质交换, 下列哪种交换是非选择性的? ( ) A.食物的吸收 B.激素的通过 C.氧和二氧化碳的交换 D.A,B型血液抗原的交换 解析 氧和二氧化碳是较小的分子, 可以以扩散方式通过细胞膜, 所以是非选择性交换。 食物、激素和抗原是较大的分子,有的要通过细胞膜的主动转运,有的则不能通过。故选C。

[智能训练]
1.很多昆虫的发育中存在变态现象,渐变态昆虫的发育符合 ( )

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A.无蛹期,生活习性与成虫一样 B.有蛹期,生活习性与成虫一样 C.有蛹期,生活习性与成虫不一样 D.无蛹期,生活习性与成虫不一样 2.脊索的形成是在以下哪个发育时期形成的? ( ) A.囊胚期 B.原肠胚期 C.神经胚期 D.其后的器官形成期 3.以下动物类群中哪类与其他三类体腔性质不同? ( ) A.外肛动物 B.蜢虫动物 C.腹毛动物 D.内肛动物 4.胎盘是由母体子宫内膜与胎儿的下列哪部分结合而成 ( ) A.绒毛膜 B.尿囊 C.绒毛膜与尿囊 D.羊膜 5.下列哪一组都是表皮衍生物 ( ) A.汗腺鹿角 指甲 B.圆鳞栉鳞鸟羽 C.角质鳞犀角 指甲 D.乳腺羚羊角 盾鳞 6.下列哪些生物与发育过程中可见的胚外膜的关系是正确的? ( ) A.鱼-羊膜 B.蛙-尿囊 C.爬行类-卵黄囊 D.蛙-绒毛膜 7.昆虫羽化后体壁要经历硬化过程,这种硬化过程是下列哪项的变化过程 ( ) A.蛋白质 B.多糖 C.脂类 D.其他物质钙化 8.正常人精子形成过程中,在次级精母细胞后期时,细胞内染色体的组成可以是 ( ) A.22对常染色体+X B.22条常染色体+Y C.44条常染色体+XY D.44条常染色体+XX 9.精子和卵细胞结合成受精卵的部位和受精卵种植的部位依次有人体的 ( ) A.卵巢、输卵管 B.卵巢、子宫 C.输卵管、子宫 D.阴道、子宫 10.雄性激素是由下列哪项分泌的? ( ) A.精囊腺 B.前列腺 C.附睾 D.睾丸 11.下列不是雄性激素作用的结果的是 ( ) A.精子的产生 B.睾丸的发育 C.身体长高、长胖 D.长出胡须和喉结 12.高等动物雄性激素的主要功能是 ( ) ①激发并维持雄性第二性征 ②促进睾丸的发育 ③促进雄性生殖器官的发育和精子的生成④激发雄性生殖器官的形成 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ 13.女青年月经来潮时从阴道流出血液,造成的原因是 ( ) A.局部子宫肌肉破裂 B.子宫内膜脱落 C.卵巢出血 D.阴道出血 14.下列有关蛙胚胎发育的叙述中,正确的是 ( ) ①卵裂是指受精卵的分裂和分化 ②第三次卵裂之后,胚胎细胞的大小开始出现差别 ③原肠腔的出现不一定在囊胚腔形成之后 ④蛙的器官和系统一定在三胚层分化之后才能形成 A.①② B.②③ C.②④ D.①④ 15.高等动物胚胎发育过程中的一个重要阶段是原肠胚的形成,其主要特点是 ( ) A.有囊胚腔、原肠腔和神经板 B.有囊胚腔、原肠腔和神经管 C.有外、中、内三胚层和囊胚腔 D.有外、中、内三胚层和原肠腔 16.下面5句是关于女性生殖系统的陈述句,请用符号在括号内表示正确(+)或错误(-) ①雌激素和黄体酮都是排卵所必需的。 ( ) ②在正常浓度范围内,雌激素抑制垂体前叶腺产生促卵泡激素。 ( ) ③卵的受精过程一般是在子宫内发生的。 ( ) ④黄体酮的产生很大程度上是受促黄体生成激素控制的。 ( )
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⑤排卵后的整个月经周期中,身体的体温会微有增加。 17.根据右图回答问题: (1) 该图表示蛙胚发育的是 期, 它是由 期发育而来的。 (2)标号②指的是 。 (3) ③指的是 , 这部分是由卵裂时的 极细胞发育而来。 18.蛙的变态发育过程是蛙的远祖在进化过程中从水生到陆生的历史发 展的重演。蛙的个体发育中各阶段的形态结构各相当于某生物类 型。试填下表: 蛙的个体发育阶段 受精卵 囊胚 原肠胚 三胚层的胚 早期蝌蚪 无腿的蝌蚪 有腿的蝌蚪 成体 相当于其他生物类型 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧





19.下图表示妇女怀孕、分娩、泌乳过程中有关激素在血液中浓度变化的情况。字母A至E 标注在不同的曲线上。有关的激素在下表中列出。每一条曲线对应的是哪一种激素,请 将正确字母填入下表

激素 雌激素 催产素 促乳素 胎盘产生的黄体酮 黄体产生的黄体酮

曲线

20.下图显示的是,正常月经周期妇女的血清中4种主要激素的含量变化。如果A是促卵泡 激素(FSH),那么B、C和D是什么激素?

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B ①雌二醇 ②促黄体激素 ③雌二醇 ④促黄体激素

C 黄体酮 黄体酮 促黄体激素 雌二醇

D 促黄体激素 雌二醇 黄体酮 黄体酮

参考答案: 1. A 2. C 3. A 4. C 5. C 6. C 7. A 8. D 9. C 10. D 11. C 12. A 13. B 14.C 15.D 16.-+-++ 17.(l)原肠胚 囊胚(2)原肠腔(3)外胚层 动物 18.①单细胞原生动物 ②球状多细胞群体动物(如团藻) ③腔肠动物(如水螅)④如涡虫 ⑤脊索动物(如文昌鱼) ⑥鱼类 ⑦有尾两栖类(如蝾螈)⑧无尾两栖类 19.C D E B A 20.③

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