人和高等动物生命活动的调节
第二节 人和高等动物生命活动的调节
1.神经调节的基本方式(B.识记)。
2.兴奋的传导、植物性神经调节和高级神经中枢的调节(C:理解)。
3.神经调节与体液调节的区别和联系(A:知道)。
教学难点
1.兴奋的传导。
2.高级神经中枢的调节。
教学用具
投影仪;脑模型。
电脑动画:反射弧模式图;兴奋沿反射弧传导;兴奋在神经纤维上传导;突触小体构模式图;突触小泡内递质的释放作用。
投影片:神经纤维传导的投影片;神经调节和体液调节特点的比较表。
教学方法
讲授法、谈话法结合直观教学。
课时安排 2课时。
引言:在初中生物第二册第九章中,我们学习过神经调节的基础知识,知道神经调节的基本方式是反射,反射可分为非条件反射和条件反射两类。现在大家先看四组画面。
(演示电脑动画。)
1.脊蛙的搔扒反射;2.马戏团的狗熊耍杂技;3.经过训练的狗听到铃声分泌唾液;4.刚出生的小猪吃奶。
提问:哪组画面属于非条件反射?什么叫非条件反射?哪组画面属于条件反射?什么叫条件反射?
(回答:略。)
提问:条件反射有什么意义呢?
(回答:大大提高了动物适应复杂环境变化的能力。)
讲述:以上我们搞清了非条件反射和条件反射,那么究竟什么叫反射呢?
(回答:反射是指在中枢神经系统的参与下,人和动物体对体内和外界环境的各种刺激所发生的规律性的反应。)
讲述:反射活动的结构基础是反射弧。
提问:反射弧由哪几部分组成?
(回答:略。)
讨论:就缩手反射的反射孤(针刺指尖)分析一下反射弧的五部分。
(由学生完成。教师小结,归纳板书要点。)
讲述:反射活动的结构基础是反射弧,反射弧只有完整才能完成反射。试想:当感受器接受刺激、产生兴奋后,兴奋怎样经过反射弧的各部分从感受器最终到达效应器呢?现在我们来探讨这个问题。
[演示反射弧模式图,并借助此图复习神经元结构的知识。(细胞体、突起、神经纤维,为兴奋传导打基础设伏笔。)〕
(演示反射过程中兴奋沿反射弧传导的电脑动画。)
提问:根据上述讲解、观察,兴奋在一个反射弧上传导时,有的在一个神经元内(主要在神经纤维上),有时需要从一个神经元传递到另一个神经元,这两种情况下的传导方式是否相同呢?
教师答:不相同。这是两种不同的传导方式。
我们先来研究兴奋在神经纤维上的传导。
讲述:(出示神经纤维传导的模式图投影片。)神经纤维在未受到刺激时,细胞膜内外的电位(即物理课中的电势)表现为膜外正电位、膜内负电位。当某一部位受到刺激产生兴奋时,该部位的膜发生很快的电位变化:膜外由正电位变为负电位,膜内则由负电位变为正电位,但邻近未兴奋部位仍然维持原来的外“正”内“负”。
提问:请同学们按照物理课的电学知识讨论一下将会出现哪些情形?
(回答:略。)
归纳:兴奋部位与未兴奋部位之间形成电位差,有了电荷移动,形成了局部电流。
提问:电流方向如何呢?(要求回答:膜外电流从本兴奋部位流向兴奋部位,膜内则相反。) 结论:在膜内外形成了局部电流回路。可用示波器记录到其存在。
讲述:这种局部电流又刺激相邻的未兴奋部位发生上述同样的电位变化,又产生局部电流。依次进行下去,兴奋则不断向前传导,已兴奋部位又依次恢复原先电位。
需要说明的是兴奋传导在神经纤维上以电流形式进行,但它与电流在金属导线中的传播速度不同。
(演示兴奋在神经纤维上传导全过程的电脑动画,加深学生印象,帮助学生理解。)
提问:当兴奋传导到神经纤维(如轴突)的末稍时,怎样到达下一个神经元呢?也就是在不同的神经元之间,兴奋是如何传递的呢? 讲述:兴奋在神经元与神经元之间是通过突触来传递的。
一个神经元与另一个神经元相接触的部位叫做突触。
(演示突触小体结构模式图。)
讲述:边指图边讲解在光学显微镜下可以看到,轴突末梢经多次分支,每个小枝末端都膨大成杯状或球状小体,叫突触小体,这些突触小体可以与多个神经元细胞体或树突相接触,形成突触。
在电子显微镜下可看到突触由三部分构成:
①突触前膜——突触小体的膜;
②突触后膜——与突触前膜相对应的胞体膜或树突膜;
③突触间隙——突触前膜与突触后膜之间存在的间隙。
突触小体内近前膜处含大量突触小泡,内含化学物质——递质。
当兴奋通过轴突传导到突触小体时,其中的突触小泡就释放递质进入间隙,作用于后膜,使另一神经元兴奋或抑制(联系生活实例加以分析说明)。这样兴奋就从一个神经元通过突触传递给另一个神经元。
(用电脑动画演示上述过程。)
请同学们阅读“细胞间传递部分”的倒数第二段内容,阅读后回答问题。
提问:兴奋在细胞间的传递是单向的吗?为什么?
(回答:是单向的。因为递质只存在于突触小体内,只能由前膜释放,作用于后膜,使后一神经元兴奋或抑制,而不能按相反的方向传递。)
小结:本节课的内容以兴奋的传导为重点,整个过程连续起来可表示为:刺激——膜电位变化——突触小泡内递质释放——膜电位变化。
大家在掌握上述内容时,一定要注意联系模式图,并注意在实际中的应用。如临床上用药物局部麻醉的机理是什么?(药物抑制突触小泡释放递质,兴奋不能传递。)
提问:我们知道,进食后食物要消化,食物消化的过程离不开胃肠蠕动。你能感觉到胃肠蠕动吗?为什么?
胃肠蠕动我们是感觉不到的。原来调节其活动的神经叫植物性神经。
什么叫植物性神经呢?植物性神经调节作用有何特点?有关这部分内容请同学们课下阅读课外读“植物性神经调节”。
初中生物课中我们已经学习过人的大脑皮层中有神经中枢,如:躯体运动中枢、躯体感觉中枢、视觉中枢、听觉中枢等。
请同学们根据初中已学过的知识回答下面的几个问题:
提问:中枢神经系统由哪些部分组成?
(回答:脑、脊髓。)
提问;中枢神经与神经中枢相同吗?
(回答:不相同。)
提问:人和高等动物的高级神经中枢指什么?。
(回答:大脑皮层。)
讲述:同学们回答的很好。大脑皮层在整个中枢神经系统中起着主导作用。它无论在控制躯体运动、人类的语言活动和内脏活动方面都是如此。下面我们首先看看大脑对躯体运动的调节。
(出示脑模型,并找到中央前回。)
躯体各部分的运动机能在大脑皮层第一运动区都有它的代表区,第一运动区的机能有哪些特征呢?
当刺激中央前回顶部时,可引起下肢运动;刺激中央前回底部时,倒出现头部器官运动;刺激中央前回其他部位时,可以出现相应器官运动。这不仅说明躯体各部分运动机能在大脑皮层第一运动区都有其代表区,而且二者位置关系倒置。即:中央前回从顶部→底部,正好与躯体代表区从下肢→头部相对应。
同学们看课本图4—14,并注意图下注释。
讲述:从图可以发现,大脑皮层第一运动区的代表区范围的大小只与躯体运动的精细复杂程度有关,而与躯体的大小无关。如人类最灵巧的手虽然在整个人体中所占比例不大,但在大脑皮层代表区中所占的区域却很大;又如:我们的一张小巧的嘴,却在大脑皮层代表区张开大口占据“地盘”;人体的躯干虽然占了人体的很大体积,但在大脑皮层代表区的范围却只有很小一部分。因此,运动区的机理主要有上述两点特征。 讲述:语言活动是人类特有的高级神经活动。语言功能在大脑皮层也有其特定代表区域,我们称之为言语区。
(看课本中图4—15。)
临床资料表明:当中央前回底部之前(S区)受到损伤时,会导致运动性失语症,即病人能看懂文字,听懂别人谈话,但不能讲话,不能用语词表达自己的思想;当皮层额上回后部(H区)受到损伤时,则会出现病人会讲话、会书写,能看懂文字,却听不懂别人讲话,这种情况叫做听觉性失语症。
注意两类“失语症”的核心分别为:
不能讲话——运动性失语症
听不懂——听觉性失语症
另外,临床资料表明,当大脑皮层某些区域受损,还会造成 失写症、失读症等。
下面请大家阅读大脑皮层与内脏活动相关的两段内容(包括小字部分,了了解大脑皮层与内脏活动的联系以及下丘脑的重 要调节作用。
小结:总之,神经系统是人和高等动物的主要的功能调节系统,各项生命活动一般都是在大脑皮层、下丘脑、植物性神经等共同调节作用下才得以协调进行。
通过初中生物课的学习我们已经了解脑干中有心血管运动中枢、呼吸中枢,脊髓灰质里有排便中枢、排尿中枢;通过对本册小字部分的阅读,我们也了解到,位于间脑的下丘脑与内脏活动密切相关。它们的活动都要受到高级神经中枢的调控。这说明神经系统各部分的调节作用是相互配合、协调一致的,正是由于神经系统的协调统一,机体才能成为一个统一的整体,以适应内部和外界环境的不断变化。
研究结果还证实:大脑两半球的作用也存在类似特点,互相协调、互相补充。如,左半球支配说话、写字,并在进行数学计算和抽象推理等方面起决定作用;而右半球在形象思维、认识空间、理解音乐和理解复杂关系方面的能力则优于左半球。二者优势互补、共同开发,有助于人体的全面发展。
以上我们学习了有关神经调节的一些新的知识。前面大家还学习过动物体液调节的相关知识,神经调节与体液调节在动物体内是同时存在的,都是机体调节生命活动的基本形式。二者这两种调节作用共同协调相辅相成,一方面体内大多数内分泌腺都受中枢神经系统的控制,如性激素的分泌就是受中枢神经系统调节的;另一方面内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的功能,如甲状腺激素就是大脑的生长发育所必需的。在上述这两种调节作用中动物的各项生命活动主要受神经系统调节。
但是由于反射的结构基础是反射弧,体液调节主要是激素随着血液循环输送到全身各处而发挥调节作用的。因此,这两种调节方式各有不同的特点,下面我们比较一下神经调节与体液调节的不同特点。
(投影展示表4-2。表中只给比较项目,具体内容采取先让学生讨论,然后教师提问的方式完成。)
小结:人和高等动物的神经系统结构复杂,调节功能也很多,既有各自的独立性,更表现出高度的协调统一,神经系统的调节还与激素调节相互配合,使机体成为一个统一的整体,使生物体各项生命活动得以顺畅有序地进行,以适应机体内部对外界环境的不断变化。
教学目的
1.激素调节与动物行为产生的联系(A:知道)。
2.神经调节与动物行为产生的联系(A:知道)。
3.激素调节与神经调节的关系(A:知道)。
教学重点
激素调节和神经调节与动物行为产生的联系。
教学难点
先天性行为(包括趋性、非条件反射、本能)与后天性行为(包括印随、模仿、条件反射等)之间的区别与联系。
教学用具
投影片:激素调节与行为的导读思考题;先天性行为与后天性行为的遮覆式比较表格;草履虫应激性实验;育雏的母鸡和小猫;大山雀偷饮牛奶;狗吃肉分泌唾液和铃声引起狗分泌唾液的示意图。
教学方法
教师引导与学生阅读、归纳相结合。
讲述与谈话、观察相结合。
课时安排 1课时。
提问:初中学过哪些动物的行为?
(回答:略。)、
提问:根据行为的来源,可将这些行为分为几类?
(回答:两类,先天性行为和后天性行为。)
提问:这些行为的产生都需要哪些系统的直接参与?
(回答:运动系统、神经系统、内分泌系统。)
讲述:我们今天就重点学习神经系统和内分泌系统与动物行为的关系。现在请同学们打开书,阅读“激素调节与行为”这部分内容,并注意以下三个问题(出示投影片:“激素调节与行为”导读思考题。)
1.激素调节在动物的哪些行为中表现明显?
2.请用最简单的表述方法,总结一下激素调节的作用机理。 (学生阅读,教师巡视。大部分同学阅读完时,组织学生回答问题1。) l
(甲回答:激素调节在动物的性行为和对幼仔的照顾方面表现明显)
(乙回答:激素调节在动物的繁殖行为方面表现明显。 引导:两位同学回答得都很好。乙同学的回答与教材表述有些不同,请你解释一下你是如何理解繁殖行为与性行为,以及对幼仔的照顾行为之间的关系的?
(回答:繁殖行为主要包括雌雄两性动物的识别、占有繁殖的空间、求偶、交配、孵卵以及对子代的哺育等。性行为和对幼仔的照顾行为可涵盖在繁殖行为中,因此,繁殖行为对性行为和对幼仔照顾行为来说是大概念。)
讲述:关于问题2请两位同学(该同学的选定应根据巡视掌握的情况定)上黑板写出自己总结的情况,其他同学对照自己的总结分析一下是否合理。
评价:甲和乙都总结得很好,概括性都很高,特别是乙。具体在这节内容中,主要讲述的是激素对繁殖行为的调控,因而甲的总结更贴近课本内容,但乙的总结概括了所有腺体激素在行为调控中的机理,可以说是激素对行为调节的通式。
讲述:下面我们来看问题3,请另外一些同学发表自己的见(甲回答:每年春天的夜间会听到雄猫和雌猫在墙沿或屋顶上“二重唱”,这是性腺分泌的性激素在猫体内作用的结果。)
(乙回答:每年春季,燕子从南方飞回北方,衔泥做窝,产卵育雏,也是性激素对繁殖行为调节的例。) 讲述:甲乙两位同学所举例子都很好,很贴切。现在我们学习下一个问题,神经调节与行为。请同学们阅读这部分内容(除课文最后一段),并注意用最简练的文字,填写下列表格。(出示投影片:先天性行为与后天性行为的遮覆式比较表格。)
(注:填写表格时需用到初中“动物行为的特点和生理基础”、“人类的神经调节”两节知识,因此课前教师需布置学生复习)
(教师巡视,待同学完成时,把投影片遮盖部分打开,显示答案。请同学们对照检查。并强调在先天性行为与后天性行为中趋性、非条件反射、本能之间,印随、模仿、条件反射之间的区别与联系。为帮助同学真正理解上述概念,可举如下事例进行分析。)
事例1:(出示投影片:草履虫应激性实验)当草履虫培养液与清水滴连通时,草履虫聚集在培养液滴处;当在培养液滴边放一·粒食盐时,草履虫向清水滴处聚集。
(回答:草履虫的这一行为属于趋性。) 事例2:用针轻轻地刺激蚯蚓身体的后部,可以看到它只是身体后部很快地发生反应,而身体的前部反应比较微弱。
(回答:该行为属于非条件反射。)
事例3:(出示投影片:育雏的母鸡和小猫)一只失去雏鸡的母鸡,会把两只失去母猫的小猫当成自己的雏鸡,对小猫给以无微不至的关怀,而小猫也安然地接受母鸡的抚爱;跟随母鸡行走,把母鸡当作自己的猫妈妈。
(回答:母鸡的行为属于本能,小猫跟随母鸡的行为属于印随。)
事例4:(出示投影片:大山雀偷饮牛奶)若干年前在英格兰,人们发现一只大山雀一次偶然碰巧打开了放在门外的奶瓶的盖,它偷饮了牛奶,后来过了不久,其他的大山雀也学会了偷饮牛奶。
(回答:大山雀的行为属于模仿。)
事例5:(出示投影片:狗吃肉分泌唾液和铃声引起狗分泌唾液示意图)狗吃肉时分泌唾液;后来,人们在狗吃肉前先摇铃,经过若干次训练后,只要铃声响起,不给肉,狗也分泌唾液。
(回答:狗吃肉时分泌唾液属于非条件反射;铃声响起,没有肉吃,仍分泌唾液属条件反射。)
讲述:通过以上事例的分析,大家不仅对各种行为有了进一步的认识,而且还知道除单细胞动物外,其他动物的行为无论趋性、非条件反射、本能,还是印随、模仿、条件反射,都离不开神经系统的调节作用。神经系统越发达的动物,行为的表现也就越复杂,适应环境的能力也越强。 现在请同学们阅读本课最后一段,注意弄清楚激素调节与神经调节的关系。
提问:激素调节与神经调节的关系是什么?
(回答:略。)
小结:本节所学内容中,激素调节和神经调节与动物行为产生的联系是重点。课后,请同学们结合实例进行分析。
附表:
七、参考资料
1.激素调节与神经调节比较
2.激素机能的研究方法 为了确定一个腺体的内分泌机能,一般需要以下几方面的材料:
①切除这个腺体后出现特异性症候群——机能减退;
②切除腺体后再移植此腺体的组织或注射它的提取物则出现机能补偿,原有的由机能减退所引起的特性症候群消失了,这叫做替代疗法;
③在正常机体内移植此腺体或注射它的提取物引起机能亢进的特征性反应;
④决定性的证明是在流出这种腺体的静脉血中确证有这种激素的存在。
最后是分离提纯,确定它的结构,人工合成出这种激素用于治疗取得疗效,进一步肯定这种腺体的内分泌机能。
3.常见激素的化学本质 脑垂体分泌的促激素及生长素均是多肽或蛋白质,其中生长素(人)是由191个氨基酸形成的蛋白质。甲状腺激素是含碘氨基酸,有两种类型,分别是四碘甲状腺原氨酸(简称T4,即甲状腺素)和三碘甲状腺原氨酸(简称T3)。胰岛素是由51个氨基酸形成的二肽,其中A、B两条肽链分别由21和30个氨基酸组成,两链之间由两个二硫键相连接。雌性激素和雄性激素均属于甾醇类。
4.性别与性激素 雄激素与雌激素在机体中作用虽然很不相同,但是它们在结构上很相似,两类性激素间可以相互转变。雄性激素在机体内可变为雌性激素,由尿排出;雌性激素也可变为雄性激素,由尿排出。人们已经知道,不论雄性还是雌性动物体内都存在着一定比例的雄激素和雌激素,雄性动物的肾上腺皮质及睾丸能产生雄激素,也能产生雌激素;雌性动物的肾上腺皮质及卵巢也能产生两类性激素,它们在动物体内存在着一定的平衡。雄性动物中,平衡偏向雄性激素方面,多余的雌激素经尿排出。而在雌性动物中,平衡偏向雌性激素,而多余的雄激素经尿排出体外。如果上述的两类激素中的某一种出现分泌障碍,平衡失衡,则会导致人们在动物中发现的“性逆转”现象,实际上是第二性征异性化。
5.生长与发育的区别 生长是指生物体的重量和体积的增加,是原生质和细胞数量增加的结果。发育是指在生物的生活史中,其构造或机能通过细胞分裂、组织分化、器官形成等从简单到复杂的变化过程。甲状腺激素在脊椎动物的发育和成熟中起着重要作用,它与生长素协同作用促进生长。
