贝利斯和斯他林最早发现的动物激素——促胰液素被发现的故事
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3.1激素与内分泌系统一、教学目标:学习目标:1.通过促胰液素的发现史,认识动物的激素调节。
2.结合案例分析掌握研究激素的方法。
3.说出内分泌系统的组成和功能。
核心素养:1.基于对内分泌系统的组成、激素的种类和功能的学习,形成结构与功能观,阐释生命的本质。
2.通过对促胰液素、胰岛素的发现过程,形成敢于大胆探索生物学问题的品质。
二、教学过程:【导入】通过问题探讨,学生讨论。
问题:1.如果在侏儒症患者成年时给他们注射生长激素,他们的症状能缓解吗?为什么?不能。
生长激素促进身高生长主要在儿童期和青少年时期,成年人骨干和骨端之间的软骨组织已经生成骨组织,骨不再生长,此后注射生长激素对长高已无作用。
问题:2.有的青少年觉得自己长得不够高,想去注射生长激素。
你赞同这种想法吗?说出你的理由。
不赞同。
人的身高生长受多种因素影响,如遗传、营养、运动和激素调节等。
青少年身高不理想的原因,需通过医院医生严格全面检查和分析才能确定,是否需要注射生长激素。
1.外分泌腺:凡是分泌物经由导管而流出体外或流到消化腔的,称为外分泌腺,如汗腺、胃腺等。
2.内分泌腺:凡是没有导管的腺体,其分泌物——激素直接进入腺体内的毛细血管,并随血液循环输送到全身各处的,称为内分泌腺,如垂体、甲状腺等。
一、激素的发现19世纪的学术界普遍认为,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。
所以,胰液的分泌是一种神经调节。
1.沃泰默的实验(1)把稀盐酸注入狗的上段小肠肠腔内,胰腺分泌胰液。
(2)直接将稀盐酸注入狗的血液中,胰腺不分泌胰液。
(3)切除通向该段小肠的神经,只留下血管,再向小肠内注入稀盐酸,胰腺仍能分泌胰液。
沃泰默的解释:这是小肠上微小的神经难以剔除干净的缘故,所以是一个十分顽固的神经反射。
2.斯他林、贝利斯的实验假设:这种实验现象不是神经调节的结果,而是化学调节的结果:在盐酸的作用下,小肠黏膜产生了一种化学物质,这种物质进入血液后,随着血流到达胰腺,引起胰液的分泌。
第1节激素与内分泌系统基础预习自查问题一:促胰液素是如何被发现的?1.下列属于外分泌腺的是②③④。
①垂体②汗腺③唾液腺④胃腺2.促胰液素的发现(1)斯他林和贝利斯提出的假设:胰液的分泌的调节不是反射而是化学调节——在盐酸的作用下,小肠黏膜细胞可能产生了一种化学物质,这种物质进入血液后,随血流到达胰腺,引起胰液的分泌。
(2)实验验证过程。
3.激素调节由内分泌器官或细胞分泌的化学物质——激素进行调节的方式。
问题二:激素的研究方法有哪些?1.胰岛素的发现(1)1869年:发现胰岛。
(2)1889年:提出胰腺能分泌某种抗糖尿病的物质的假说。
(3)制备胰腺提取物→注射给胰腺受损诱发糖尿病的狗→收效甚微。
(4)班廷和贝斯特的实验:①结扎狗的胰管→取出胰腺→提取液→注入患糖尿病狗的身上→血糖恢复正常。
②直接提取胰岛素治疗糖尿病。
2.睾丸分泌雄激素的研究(1)研究方法:摘除法、移植法、提取法。
(2)结论:睾丸可以分泌睾酮,激发并维持雄性的第二性征。
问题三:内分泌系统是如何组成的?功能有哪些?常见激素的产生部位是什么?1.内分泌系统的组成:由相对独立的内分泌腺以及兼有内分泌功能的细胞共同构成。
2.内分泌细胞的分布有的内分泌细胞聚集在一起成为内分泌腺体;也有的内分泌细胞分散在一些器官、组织内;下丘脑中的某些神经细胞也有内分泌功能。
3.人体主要内分泌腺及其分泌的激素(连线)4.内分泌系统的功能维持内环境稳定、调节物质和能量代谢、调控生长发育和生殖等。
核心互动探究探究点一激素的发现1.下列过程分别是法国学者沃泰默及英国科学家斯他林和贝利斯的实验,对比以下实验可以得出什么结论?(科学探究)①沃泰默实验:稀盐酸狗的上段小肠肠腔胰腺分泌胰液稀盐酸狗的血液中不会引起胰液的分泌②斯他林和贝利斯实验:稀盐酸+小肠黏膜提取液狗静脉(血液)胰腺分泌胰液提示:小肠黏膜细胞分泌了一种化学物质,随血流到达胰腺,引起胰液的分泌。
2.在斯他林和贝利斯的实验中,应如何排除稀盐酸和小肠黏膜本身的成分对实验结果的干扰?(科学探究)提示:可增设两组对照实验,设计如下:①稀盐酸同一条狗的静脉②小肠黏膜提取液同一条狗的静脉两组实验结果应均为胰腺不分泌胰液。
第1节激素与内分泌系统一、激素的发现和研究实例1.促胰液素的发现过程2.激素调节是指由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质——激素进行调节的方式。
特别提醒正确区分内分泌腺和外分泌腺(1)凡是分泌物经由导管流出体外或流到消化腔的,称为外分泌腺。
(2)凡是没有导管的腺体,其分泌物——激素直接进入腺体内的毛细血管,并随血液循环输送到全身各处的,称为内分泌腺。
3.激素研究的实例(1)实例1:胰岛素的发现①1869年:观察胰腺组织时发现并命名“胰岛”。
②1889年:切除胰腺的狗患上与人的糖尿病类似的疾病,据此提出胰腺能分泌某种抗糖尿病的物质的假说。
③1916年:科学家将胰岛产生的、可能与糖尿病有关的物质命名为胰岛素。
④1920年:班廷了解到胰管结扎或阻塞会引起胰腺萎缩,而胰岛却保持完好,这样机体不会患糖尿病。
⑤1921年:班廷和贝斯特与生化学家合作通过抑制胰蛋白酶活性,直接提取到正常胰腺中的胰岛素。
(2)实例2:睾丸分泌雄激素的研究科学家从动物睾丸中提取出睾酮,经证实,它就是睾丸分泌的雄激素。
(1)激素是由导管而流出体外的,并且由外分泌腺分泌的()(2)促胰液素能够促进胰腺分泌胰岛素()(3)班廷和贝斯特提取并命名了胰岛素()答案(1)×(2)×(3)×1.沃泰默的实验(小肠如何把盐酸到来的消息传给胰腺)①稀盐酸→狗的小肠肠腔→胰腺分泌胰液 ②稀盐酸→狗的血液→胰腺不分泌胰液③稀盐酸→狗的小肠肠腔(切除神经留血管)→胰腺分泌胰液 (1)①②形成对照实验,自变量、因变量、对照组分别是什么?提示 自变量是稀盐酸的作用部位,因变量是胰腺是否分泌胰液,对照组是①组。
(2)根据①②对照实验的实验结果你能得出什么结论?提示 稀盐酸不通过血液直接作用于胰腺,直接接受盐酸刺激的部位是小肠。
(3)①③形成对照实验,自变量、因变量、对照组分别是什么?提示 自变量为是否切除神经,因变量为胰腺是否分泌胰液,对照组是①。
最早发现的动物激素——促胰液素被发现的故事 1902年1月,当英国两位生理学家贝利斯(WilliamM.Bayliss,1860—1924)和斯他林(ErnestH.Starling,1866~1927)正研究小肠的局部运动反射时,他们看到—篇新发表的法国科学家沃泰默(Wertheimer)的论文,声称在小肠和胰腺之间存在着—一个顽固的局部反射。对此,他们感到很大的兴趣。这个法国人的实验是这样的:当将相当于胃酸的盐酸溶液注入狗的上段小肠时,会引起胰液分泌。为了进一步分析它的机制,他发现直接把盐酸溶液注入狗的血液循环,并不能引起胰液分泌;中等剂量的阿托品(能阻断副交感神经)也不能消除这个反应。Wertheimer甚至还进行了更为关键的进一步实验:他把实验狗的—段游离小肠袢的神经全部切除,只保留动脉和静脉与身体其他部分相连。当把盐酸溶液输入这段小肠袢后,仍能引起胰液分泌。但他仍然坚信这个反应是“局部分泌反射”,—个顽固的神经反射,因为他认为,小肠的神经是难以切除得干净、彻底的。
???贝利斯和斯他林看了这篇论文后,立即用狗重复了法国学者的上述实验,证实了他的结果,即放置盐酸溶液于这段切除了神经的小肠袢后,确能引起胰液分泌。但他们深信切除神经是完全的。那么,怎样解释这个结果呢?他们大胆地跳出“神经反射”这个传统概念的框框,设想:这可能是—个新现象—“化学反射”;也就是说,在盐酸的作用下,小肠粘膜可能产生了一个化学物质,当其被吸收入血液后,随着血液被运送到胰腺,引起胰液分泌。为了证实上述没想,斯他林立即把同一条狗的另一段空肠剪下来刮下粘膜,加砂子和稀盐酸研碎,再把浸液中和、过滤,做成粗提取液,注射到同一条狗的静脉中去,结果,引起了比前面切除神经的实验更明显的胰液分泌。这样,完全证实了他们的设想。一个刺激胰液分泌的化学物质被发现了,这个物质被命名为促胰液素(secretin)。这是生理学史上一个伟大的发现!
???促胰液素的发现,使白利斯和斯他林很快意识到,这不仅是发现了一个新的化学物质,而是发现了调节机体机能的一个新概念、新领域,动摇了完全由神经调节的概念。也就是说,除神经系统外,机体内还存在着一个通过化学物质的传递以调节远处器官活动的方式。为了寻找—个新词来称呼这类化学信使,他们采用了同事哈代(w.B.Hardy)的建议,创用了源于希腊文的—个字“激素”(hormone“刺激”的意思)这个名称。促胰液素便是历史上第一个被发现的激素。这样,产生了“激素调节”这个新概念,以及通过血液循环传递激素的“内分泌”方式,从而建立了“内分泌学”这个新领域。从此,国际上一个寻找激素的热潮开始了,使内分泌学出现了惊人的发展。迄今,不论在植物界和动物界都有激素的存在。在低等和高等动物机体内已经发现了多种激素,而且每年都有新的激素被发现,激素的重要意义是不言而喻的。
???在促胰液素发现之前和之后,白利斯和斯他林都没有进行过消化腺分泌的研究。白利斯应用物理一化学观点,发展了普通生理学概念,着有《普通生理学原理》一书,文字典雅精炼,被誉为经典着作。斯他林工作更多,主要在血液循环生理方面,有着名的“斯他林心脏定律”等。
发现促胰液素的故事 这里讲述这样一个故事:在新的现象面前,科学工作者摆脱了传统概念的束缚,大胆提出新的设想,从而发现了一个广阔的新领域。 一 故事发生在1902年1月。当英国两位生理学家贝利斯(WilliamM.Bayliss,1860-1924)和斯他林(ErnestH.Starling,1866-1927)正研究小肠的局部运动反射时,他们看到一篇新发表的法国科学家Wertheimer的论文,声称在小肠和胰腺之间存在着一个顽固的局部反射。对此,他们感到了很大的兴趣。这个法国人的实验是这样的:当将相当于胃酸的盐酸溶液注入狗的上段小肠时,会引起胰液分泌。为了进一步分析它的机制,他发现直接把盐酸溶液注入狗的血液循环,并不能引起胰液分泌;中等剂量的阿托品(能阻断副交感神经)也不能消除这个反应。Wertheimer甚至还进行了更为关键的进一步实验:他把实验狗的一段游离小肠袢的神经全部切除,只保留动脉和静脉与身体其他部分相连。当把盐酸溶液输入这段小肠袢后,仍能引起胰液分泌。但他仍然坚信这个反应是"局部分泌反射",一个顽固的神经反射,因为他认为,小肠袢的神经是难以切除得干净、彻底的。 贝利斯和斯他林看了这篇论文后,立即用狗重复了法国学者的上述实验,证实了他的结果,即放置盐酸溶液于这段切除了神经的小肠袢后,确能引起胰液分泌。但他们深信切除神经是完全的。那么,怎样解释这个结果呢?他们大胆地跳出"神经反射"这个传统概念的框框,设想:这可能是一个新现象--"化学反射";也就是说,在盐酸的作用下,小肠粘膜可能产生了一个化学物质,当其被吸收入血液后,随着血流被运送到胰腺,引起胰液分泌。 为了证实上述设想,斯他林立即把同一条狗的另一段空肠剪下来,刮下粘膜,加砂子和稀盐酸研碎,再把浸液中和、过滤,做成粗提取液,注射到同一条狗的静脉中去,结果,引起了比前面切除神经的实验更明显的胰液分泌。这样,完全证实了他们的设想。一个刺激胰液分泌的化学物质被发现了,这个物质被命名为促胰液素(secretin)。这是生理学史上一个伟大的发现!
二 促胰液素的发现,使贝利斯和斯他林很快意识到,这不仅是发现了一个新的化学物质,而是发现了调节机体机能的一个新概念、新领域,动摇了完全由神经调节的概念。也就是说,除神经系统外,机体内还存在着一个通过化学物质的传递以调节远处器官活动的方式。为了寻找一个新词来称呼这类化学信使,他们采纳了同事哈代(W.B.Hardy)的建议,创用了源于希腊文的一个字"激素"(hormone,"刺激"的意思)这个名称(1905)。促胰液素便是历史上第一个被发现的激素。这样,产生了"激素调节"这个新概念,以及通过血液循环传递激素的"内分泌"方式,从而建立了"内分泌学"这个新领域。从此,国际上一个寻找激素的热潮开始了,使内分泌学出现了惊人的发展。迄今,不论在植物界和动物界都有激素存在。在低等和高等动物机体内已经发现了几十种激素,而且每年都有新的激素被发现,激素的重要意义是不言而喻的。 在促胰液素发现之前和之后,贝利斯和斯他林都没有进行过消化腺分泌的研究。贝利斯应用物理、化学观点,发展了普通生理学概念,着有《普通生理学原理》一书,文字典雅精炼,被誉为经典着作。斯他林工作更多,主要在血液循环生理方面,有着名quot;斯他林心脏定律"等。
三 其实,这个故事还应当从巴甫洛夫实验室讲起,因为他们对这个问题研究得最早,也很深入,但把问题弄得异常复杂了。关于酸性食糜进入小肠引起胰液分泌这个现象,早在1850年就由着名的法国实验生理学家克劳o伯尔纳(ClaudeBernard)发现过,但似乎没有引起世人注意。后来又被俄国巴甫洛夫实验室的道林斯基(Dolinski)于1894年重新发现。我们知道,巴甫洛夫被认为是现代消化生理学的奠基人,他对消化生理学的贡献是十分卓越的。在上世纪末时,他和他的门徒们积20多年的创造性工作,写成了《消化腺工作讲义》(1897;英译本1902)这部经典着作,获得了1904年诺贝尔生理学或医学奖,赢得世界荣誉。 根据当时传统的神经论主导思想,也是巴甫洛夫学派特别信仰的思想,他们认为,盐酸引起的胰腺分泌是一个反射。他们原先设想,迷走神经和内脏大神经都可能是这个反射的传出神经,因为在此之前,他们发执碳ふ饬阶樯窬寄芤鹨认俜置凇T896年,巴甫洛夫的另一个学生帕皮尔斯基(Popielski)对上述现象的产生机制进行了分析。他发现,切断双侧迷走神经、切断双侧内脏大神经以及损坏延髓后,这个反应仍然出现。他设想,在胃的幽门部可能存在着一个胰液分泌的"外周反射中枢"。又过了几年,帕氏发现,即使切除了太阳神经丛、毁坏脊髓以及切去胃的幽门部,盐酸溶液仍能引起胰液分泌。因此,帕皮尔斯基于1901年被迫修正了他自己过去的假设,认为这是一个局部短反射,其反射弧连接十二指肠粘膜和胰腺的腺泡细胞,通过位置于胰腺外分泌组织中的神经节细胞而实现局部短反射作用。法国学者Wertherimer等进行同样机制的分析是于1901一1902年独立地在法国进行的。
四 贝利斯和斯他林的促胰液素的发现于当年发表后,引起了全世界生理科学工作者极大的兴趣,也引起巴甫洛夫实验室工作者的极大震惊。这个新概念动摇了后者多年来奉为圭璋的消化腺分泌完全由神经调节的神经论思想,使他们一时难以接受。他们一方面力图收集已有的证据来反驳这个化学调节理论,一方面认真重复贝、斯二氏的实验。但促胰液素的客观存在是经得起实践检验的。 曾离开苏联定居加拿大的巴甫洛夫的一个老学生巴布金(B.P.Babkin)在撰写巴甫洛夫传记时,有这样一段生动的描述:"巴甫洛夫让他的一个学生来重复贝利斯和斯他林的实验,巴氏本人和其他学生都静静地立在旁边观看。当出现(提取物引起)胰液分泌时,巴氏一言不发地走出实验现场回到书房。过了半小时后,他又回到实验室来,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!" 从以上促胰液素发现的历史,我们从中能取得什么经验教训呢?正是由于被传统的旧概念所束缚,使巴甫洛夫和他的同事们以及法国的Wertheimer等不能从客观事实出发下结论,轻易地失去了发现一个近在眼前的真理的机会。而贝利斯和斯他林过去从来没有进行过这方面的工作,却在短短的时间内获得了这项重大成就,难道这是偶然的机遇吗?不是的,这是自然科学唯物主义的胜利成果。这种历史上的正反两方面的经验教训,是值得我们记取的。