中学生物/目录/体液调节

我们已经知道人和动物体内血糖含量，体液的酸碱度、温度以及水和无机盐含量等都处于不断的变化中，在变化中又可以维持相对稳定。这种稳态是通过复杂的调节实现的。

体液调节的概念

体液调节是指某些化学物质（如激素、二氧化碳）通过体液的传送，对人和动物体的生理活动所进行的调节。在体液调节中，激素的调节作用最为重要，因此激素调节是体液调节的主要内容。

激素调节的发现

在20世纪之前，“激素”这一概念还没有被提出，学术界普遍认为人和动物体的一切生理活动都是由神经系统调节的。在这种情况下探寻其他的调节方式就意味着向权威观点提出挑战，而这需要有勇于探索和创新的精神。

囿于定论的沃泰默

胰腺能分泌胰液。胰液通过导管注入小肠，其中的酶用来消化食物。胰液的分泌是如何调节的呢？在19世纪，学术界普遍认为，胃酸刺激小肠的神经，神经将兴奋传给胰腺，使胰腺分泌胰液。法国学者沃泰默，通过实验发现，把稀盐酸注入狗的上段小肠肠腔内，会引起胰腺的分泌胰液。若直接将稀盐酸注入狗的血液中，则不会引起胰液的分泌。他进而切除了通向该段小肠的神经，只留下血管。再向小肠内注入稀盐酸时，发现这样仍能促进胰液的分泌。他对这一结果的解释是，这是一个十分顽固的神经反射。之所以说它顽固，是因为由于小肠上微小的神经难以剔除干净。

另辟蹊径的斯塔林和贝利斯

英国科学家斯他林和贝利斯读了沃泰默的论文，却大胆的作出另一种假设：这不是神经反射，而是化学调节——在盐酸的作用下，小肠黏膜可能产生了一种化学物质，这种物质进入血液后，随血液到达胰腺，引起胰液的分泌。

1902年，为了验证这一假设，他们把狗的一段小肠剪下，刮下黏膜，将黏膜与稀盐酸混合加砂子磨碎，制成提取液。将提取液注射到同一条狗的静脉中，发现能促进胰腺分泌胰液。这证明他们的假设是正确的。他们把小肠粘膜分泌的这种化学物质称为促胰液素。促胰液素是人们发现的第一种激素。这一重要发现使人们意识到，人和动物体的生命活动，除了受神经系统调节外，还存在着其他的调节方式。

巴甫洛夫的感慨

俄国生理学家巴甫洛夫是近代消化生理学的奠基人，诺贝尔奖获得者。他和他的学生们在消化腺的神经调节方面做了大量的研究，他们也曾认为小肠中盐酸导致胰液分泌属于神经反射。斯塔林和贝利斯的发现与他们的结论大相径庭，于是他们做了重复实验，结果却和斯他林与贝利斯的一模一样。巴甫洛夫对学生深表遗憾地说：“自然，人家是对的。很明显，我们失去了一个发现真理的机会！”

提出新的假说往往需要大胆的质疑和丰富的想象。有时，不同的假说都能在一定程度上解释某一科学事实，哪一个假说能够成为公认的理论取决于进一步的观察和实验。

动物激素的种类和生理作用

激素是内分泌腺（或细胞）的分泌物。由激素进行调节，就是激素调节。

与唾液腺、汗腺等外分泌腺不同，内分泌腺没有导管。人体内主要的内分泌腺有垂体、甲状腺、肾上腺、胰岛和性腺（睾丸、卵巢）等，它们共同组成人体的内分泌系统，分泌许多种激素。

下丘脑中有一些细胞不仅能传导兴奋，还可以分泌多种激素，包括而不限于促甲状腺激素释放激素、促性腺激素释放激素。这些激素的功能是促进垂体中激素的合成和分泌。其中，促性腺激素释放激素能够促进垂体合成和分泌促性腺激素；促甲状腺激素释放激素，能够促进垂体合成和分促泌甲状腺激素。因此，可以说下丘脑是机体调节内分泌活动的枢纽。

在内分泌系统中，垂体具有调节、管理其他某些内分泌腺的作用。它位于脑的下方，因此也叫脑下垂体。成人的垂体，虽然体积只有豌豆般大小，质量也只有0.6克左右，但是它能分泌多种激素，其中有的激素（如促甲状腺激素、促性腺激素等）还能促进其他内分泌腺（甲状腺、性腺）的生长发育、调节它们的活动，进而影响其他激素（甲状腺激素、性激素）的合成和分泌。垂体还能够分泌促进生长、主要是促进蛋白质的合成和骨生长的生长激素。年幼的侏儒症患者，只需每周注射很少的生长激素，生长发育速度就会明显加快。但如果年幼时生长激素分泌过多就会造成身材过高、过分生长的巨人症。

甲状腺可以分泌促进新陈代谢和生长发育、尤其对中枢神经系统的发育和功能具有重要影响、可以提高神经系统的兴奋性的甲状腺激素。但如果体内甲状腺激素过多，人就会消瘦，且情绪容易激动。在中国的一些山区和内陆地区，以前能够看到患有地方性甲状腺肿（俗称大脖子病）的人。患者脖子肿大，呼吸困难，劳动时心跳快、气短等。原来，这些地区的土壤、饮水和食物中缺少碘，而碘是甲状腺激素的重要成分，患者因缺碘而造成体内甲状腺激素分泌不足，从而导致甲状腺补偿性增生。食用加碘食盐可以防治这种疾病。此外，常吃海带、紫菜等含碘丰富的海产品，对于防治这种疾病也有很好的效果。

胸腺可以分泌胸腺激素。肾上腺可以分泌肾上腺素。

胰腺中散布着胰岛。胰岛可以分泌胰岛素和胰高血糖素。胰岛素是唯一能够降低血糖含量的激素，一方面能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，另一方面又能够抑制肝糖元的分解和非糖物质转化为葡萄糖——总的来说，既增加了血糖的去路，又减少了血糖的来源，从而使血糖水平降低；胰高血糖素主要作用于肝脏，能强烈地促进肝糖原分解，并促进一些非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖水平升高。

性腺可以分泌性激素。人类有三种性激素：雄激素、雌激素和孕激素。其中，雌激素主要由卵巢分泌，雄激素主要由睾丸分泌；二者分别促进雌雄生殖器官的发育和生殖细胞的生成，激发和维持各自的第二性征。雌激素还能激发和维持雌性正常的性周期。卵巢还可以分泌孕激素，以促进子宫内膜和乳腺等的生长发育，为受精卵着床和泌乳准备条件。

协同作用、拮抗作用和反馈调节

在激素调节中，激素对于某一种生理活动的调节，往往不是由一种激素完成的，而是由多种激素相互协调、相互作用共同完成的。对于同一生理效应，有的相关激素表现为协同作用，有的则表现为拮抗作用。

协同作用

协同作用是指不同激素对同一生理效应都发挥作用，从而达到增强效应的结果。这可以通过生长激素和甲状腺激素，对生长发育的作用来说明。

生长激素主要通过促进蛋白质的合成和骨的生长而达到促进生长的作用；甲状腺激素则对机体的生长发育，尤其是中枢神经系统发育和功能具有重要的促进作用。如果人在幼年时生长激素分泌不足，就会引起“侏儒症”；但是，如果生产激素分泌正常，甲状腺激素分泌不足，则会引起呆小症（身材矮小，智力低下）。只有当生长激素和甲状腺激素协同作用时，才能保证机体正常的生长和发育。

拮抗作用和反馈调节

在上一张我们了解到，胰岛素和胰高血糖素的相互拮抗，共同维持血糖含量的稳定。像这样，不同激素对某一生理效应发挥相反的作用，这就是拮抗作用。

在血糖调节的过程中，胰岛素的作用会反过来影响胰岛素的分泌，胰高血糖素也是如此。像这样，在一个系统中，系统本身工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，这种调节方式叫做反馈调节。反馈调节是生命系统中非常普遍的调节机制，它对于机体维持稳态具有重要意义。

激素调节的实例

当你在寒风中瑟瑟发抖时，你身体内几乎所有的细胞都被动员起来，共同抵御寒冷。起动员作用的是神经冲动和激素，甲状腺分泌的甲状腺激素在其中起着重要作用。甲状腺激素随血液运到全身，几乎作用于体内所有的细胞，提高细胞代谢的速率，使机体产生更多的热量。

甲状腺分泌甲状腺激素的多少又受到垂体和下丘脑的调节。

当身体的温度感受器受到寒冷等刺激时相应的神经冲动传到下丘脑下丘脑就会分泌促甲状腺激素释放激素（TRH），TRH运输到垂体是垂体分泌促甲状腺激素（TSH）。TSH随血液运输到甲状腺，促使甲状腺增加甲状腺激素的合成和分泌。

当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时，又反过来抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，进而使甲状腺激素的分泌减少，这样体内的甲状腺激素含量就不至于过高。可见甲状腺激素的分级调节，也存在着反馈调节机制。

激素调节的特点

不同激素的化学组成不同，但它们的作用方式却有一些共同的特点。激素种类多、量极微，既不组成细胞结构，又不提供能量，也不起催化作用，而是随体液到达靶细胞使靶细胞原有的生理活动发生变化。因此可以说，激素是调节生命活动的信息分子。

微量和高效

美国学者肯德尔从3吨的新鲜动物甲状腺中才提取出0.23克的甲状腺激素。在人体血液中甲状腺激素的含量只有0.00003至0.00014 mg/mL，而1mg甲状腺激素可使人体产热增加4200 kJ。

通过体液运输

内分泌腺没有导管，分泌的激素弥散到体液中，随血液流到全身，传递着各种信息。因此，临床上常通过抽取血样来检测内分泌系统的疾病。

作用于靶器官、靶细胞

众多的激素分子弥散在全身的体液中，是不是对所有的细胞都起作用呢？研究发现，甲状腺激素几乎对全身的细胞都起作用，而促甲状腺激素只作用于甲状腺。能被特定激素作用的器官细胞就是该激素的靶器官、靶细胞。激素已经把细胞接受并产生作用后就被灭火啦，因此，体内需要源源不断地生产激素，以维持激素含量的动态平衡。

其他化学物质的调节作用

参与体液调节的化学物质除了激素以外，还有二氧化碳和氢离子等。它们对机体的生理活动也有调节作用。

二氧化碳是调节呼吸的有效生理刺激。当吸入二氧化碳含量较高的混合气时，会使肺泡气的二氧化碳含量升，高动脉血中的二氧化碳含量也随之升高，这样就形成了对呼吸中枢的有效刺激，呼吸中枢的活动就加强，呼吸加深加快，肺的通气量也加大，从而加快对二氧化碳的清除，使肺泡气和动脉血中的二氧化碳含量维持在正常水平。