高考知识能力提升专题23 激素调节知识拓展提升(一)激素的作用机制

高考知识能力提升专题23 激素调节知识拓展提升（一）激素的作用机制
1.激素的作用方面
激素对机体整体功能的调节作用大致可归纳为以下几个方面：
①维持机体稳态
激素参与调节水、电解质和酸碱平衡以及维持体温和血压相对稳定等过程，还直接参与应激等，与神经系统、免疫系统协调、互补，全面调整机体功能，适应环境变化。

②调节新陈代谢
多数激素都参与调节组织细胞的物质中间代谢和能量代谢，维持机体的营养和能量平衡，为机体的各种生命活动奠定基础。

③促进生长发育
促进周身组织细胞的生长、增殖、分化和成熟，参与细胞凋亡过程等，确保并影响各系统器官的正常生长发育和功能活动。

④调节生殖过程
促进生殖器官的正常发育成熟和生殖的全过程，维持生殖细胞的生成直到妊娠和哺乳过程，以保证个体生命的绵延和种系的繁衍。

2. 激素的作用过程
（1）激素对靶细胞产生调节效应大致经历以下几个连续的环节：
3. 激素的作用机制
（1）激素受体
（2）机制示意图
（3）cAMP第二信使作用途径①作用示意图
H：激素；R：受体；GP:G蛋白；AC：腺苷酸环化酶；PDE：磷酸二酯酶；PKr：蛋白激酶调节亚单位；PKc：蛋白激酶催化亚单位
②作用过程
③相关激素种类
促肾上腺皮质激素释放激素、生长激素抑制激素、促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素、卵泡刺激素、黄体生成素、胰高血糖素、黑素细胞刺激素、促脂素、血管升压素、绒毛膜促性腺激素、阿片肽、降钙素、甲状旁腺激素、血管紧张素Ⅱ、儿茶酚胺（β肾上腺素能、a肾上
腺素能）等。

（4）DG、IP3等第二信使途径
①作用示意图
②作用过程
③相关激素种类
促性腺激素释放激素、促甲状腺激素释放激素、血管升压素、缩宫素、儿茶酚胺、血管紧张素Ⅱ、促胃液素、血小板衍生生长因子等。

（5）胞内（核或胞质）受体的激素作用机制
①作用过程示意图
②相关激素种类
皮质醇、醛固酮、孕激素、雄激素、雌激素、钙三醇、甲状腺素、三碘甲腺原氨酸等
4.激素间相互作用
（1）协同作用
协同作用是指多种激素联合作用
对某一生理功能所产生的总效应
大于各激素单独作用所产生效应
的总和。

例如，生长激素、肾上腺
素、糖皮质激素和胰高血糖素都具
有升高血糖的作用，它们共同作用
时，在升高血糖的效应上远远超过
了它们各自单独的作用，所以它们
有着协同作用（右图）。

（2）拮抗作用
拮抗作用就是不同激素对某一生
理功能产生相反的作用。

例如，上述升糖激素的升血糖效应与胰岛素的降血糖效应相拮抗；甲状旁腺素的升血钙效应与降钙素的降血钙效应相拮抗。

（3）允许作用
允许作用是指某种激素对其他激素的支持作用。

有些激素虽然本身不影响组织器官的某些功能，但它的存在却是其他激素作用的必要条件，这种支持性的作用称为允许作用。

糖皮质激素是广泛发挥允许作用的一种激素，它的存在是其他许多激素呈现调节效应的基础，例如糖皮质激素本身无缩血管作用，但它缺乏或不足时，儿茶酚胺类激素对心血管的作用就难以充分发挥，这可能是由于糖皮质激素可调节儿茶酚胺类受体的表达或者调节受体后的信号转导通路，而表现出对儿茶酚胺类激素作用的调节和支持。

（4）竞争作用
竞争作用是因为化学结构上类似的激素通过竞争结合同一受体。

一些化学结构上类似的激素能竞争同一受体的结合位点。

如孕激素与盐皮质激素（醛固酮）在结构上有相似性，也可结合盐皮质激素受体，当孕激素的浓度较高时，可竞争结合盐皮质激素受体，而减弱盐皮质激素的作用。

【典例1】（2021·湖南·高考真题）生长激素对软骨细胞生长有促进作用，调节过程如图所示。

回答下列问题
（1）根据示意图，可以确定软骨细胞具有_________（填“GH受体”“IGF-1受体”或“GH受体和IGF-1受体”）。

（2）研究人员将正常小鼠和IGF-1基因缺失小鼠分组饲养后，检测体内GH水平。

据图预测，IGF-1基因缺失小鼠体内GH水平应_________（填“低于”“等于”或“高于”）正常小鼠，理由是_________。

（3）研究人员拟以无生长激素受体的小鼠软骨细胞为实验材料，在细胞培养液中添加不同物质分组离体培养，验证生长激素可通过IGF-1促进软骨细胞生长。

实验设计如表所示，A组为对照组。

实验结果预测及分析：
①与A组比较，在B、C和D组中，软骨细胞生长无明显变化的是_________组。

②若E组培养的软骨细胞较A组生长明显加快，结合本实验目的，推测E组培养液中添加物质是_________。

【答案】GH受体和IGF-1受体高于IGF-1基因缺失小鼠不能产生IGF-1，不能抑制垂体分泌GH B、D 正常小鼠去垂体后注射过GH的血清
【分析】
据图可知，IGF-1的分泌存在着分级调节和反馈调节的特点，GH和IGF-1通过体液运输，运输到全身各处，但只作用于有其受体的靶细胞（如软骨细胞）。

【详解】
（1）据图可知，生长激素（GH）和胰岛素样生长因子1（IGF-1）均可作用于软骨细胞，可知软骨细胞表面具有GH受体和IGF-1受体。

（2）据图可知，垂体分泌的GH可促进肝脏细胞分泌IGF-1，IGF-1过多时会抑制垂体分泌生长激素，IGF-1基因缺失小鼠不能产生IGF-1，不能抑制垂体分泌GH，故IGF-1基因缺失小鼠体内GH含量高于正常小鼠。

（3）以无生长激素受体的小鼠软骨细胞为实验材料，验证生长激素可通过IGF-1促进软骨细胞生长，实验的自变量应为GH的有无以及IGF-1的有无。

①以无生长激素受体的小鼠软骨细胞为实验材料，则B组培养液中添加GH，不能促进软骨细胞生长。

D组正常小鼠去垂体后，血清中不含GH，则也不含有肝脏细胞分泌的IGF-1，软骨细胞也不能生长。

C组培养液中添加IGF-1，可促进软骨细胞生长。

综上可知，与A 组比较，软骨细胞生长无明显变化的是B、D组。

②E组培养的软骨细胞较A组生长明显加快，推测E组培养液中添加的物质中应含有IGF-1，结合D组可知，添加的物质是正常小鼠去垂体后注射过GH的血清，通过B、C、D、E4组对照，说明没有垂体分泌的GH或GH不能发挥作用，均不能促进软骨细胞生长，有了IGF-1，软骨细胞才能生长，可验证生长激素可通过IGF-1促进软骨细胞生长。

【点睛】
本题考查激素的分级调节以及验证激素作用的实验探究，难度适中，需要特别注意的是（3）为验证实验，添加一组IGF-1基因缺失小鼠的血清，可更好的增强实验的说服力。

1.（2021·海南·高考真题）人在幼年时期若生长激素（GH）分泌不足，会导致生长停滞，发生侏儒症，可通过及时补充GH进行治疗，使患者恢复生长。

下列有关叙述正确的是（）
A．临床上可用适量GH治疗成年侏儒症患者
B．血液中GH减少，会导致下丘脑分泌的GH增多
C．GH发挥生理功能后就被灭活，治疗期间需持续补充GH
D．GH通过发挥催化作用，使靶细胞发生一系列的代谢变化
【答案】C
【分析】
生长激素：脑垂体前叶分泌的一种多肽，人出生后促生长的最主要的激素。

生长激素的生理作用：刺激骨骺端软骨细胞分化、增殖，从而促进骨生长，使骨长度增加；可直接刺激成骨细胞代谢，并对维持骨矿物质含量、骨密度起重要作用；协同性激素及促钙化激素共同干预骨的重塑。

【详解】
A、注射GH无法治疗成年的侏儒患者，A错误；
B、GH是垂体前叶分泌的，不是下丘脑分泌的，B错误；
C、激素同受体结合后，激素原本的结构发生了改变，不再具有原来激素具有的生物学效应，即灭活了，因此治疗期间需持续补充GH，C正确；
D、激素通过与靶细胞结合进行生命活动的调节，并没有催化作用，D错误。

故选C。

2．（2020·浙江·高考真题）人体甲状腺分泌和调节示意图如下，其中TRH表示促甲状腺激素释放激素，TSH表示促甲状腺激素，“+”表示促进作用，“-”表示抑制作用。

据图分析，下列叙述正确的是（）
A．寒冷信号能直接刺激垂体分泌更多的TSH
B．下丘脑通过释放TRH直接调控甲状腺分泌T3和T4
C．甲状腺分泌的T4直接作用于垂体而抑制TSH的释放
D．长期缺碘会影响T3、T4、TSH和TRH的分泌
【答案】D
【分析】
甲状腺分泌的甲状腺激素有2种：甲状腺素（T4）和三碘甲状腺原氨酸（T3）二者均含碘，T3比T4少一个碘原子。

甲状腺激素的作用遍及全身所有器官，主要是促进物质代谢与能量转换，促进生长发育，也是中枢神经系统正常发育不可缺少的。

【详解】
A、由图示可知，寒冷信号能直接刺激下丘脑分泌更多的促甲状腺激素释放激素（TRH），A 错误；
B、下丘脑通过释放TRH作用于垂体，间接调控甲状腺分泌T3和T4，B错误；
C、由图示可知，甲状腺分泌的T4经过脱碘作用转化为T3后才能作用于垂体，抑制TSH的释放，C错误；
D、T3和T4均含碘，长期缺碘不利于二者的合成，体内T3和T4的含量减少会影响TSH和TRH的合成，D正确。

故选D。

3．（2021·甘肃省民乐县第一中学模拟预测）激素作为一种化学信号，能把某种调节的信息由内分泌细胞携带至靶细胞。

下图表示影响胰岛A细胞分泌因素及其发挥作用的过程。

相关分析正确的是（）
A．胰岛A细胞能分泌胰高血糖素，影响其分泌的刺激Y可能是血糖水平降低
B．刺激X→①→②→③→胰岛A细胞，属于非条件反射；②结构位于大脑皮层
C．图示激素主要作用于肝脏细胞，促进肝糖原的分解及非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖水平升高
D．靶细胞“受体”的物质基础是脂质，此过程体现了细胞间的信息传递
【答案】C
【分析】
据图分析，刺激X可以直接促进胰岛A细胞分泌胰高血糖素，作用于靶细胞的受体，引起血糖升高；刺激X还可以通过神经调节对②下丘脑产生刺激，从而影响胰岛A细胞；刺激Y可以抑制胰岛A细胞分泌相应激素。

【详解】
A、胰岛A细胞能分泌胰高血糖素，影响其分泌的刺激X最可能是血糖含量降低，刺激Y 可能是胰岛素分泌增多，故A错误；
B、从反射类型看，刺激X→1-2→3→胰岛A细胞，属于非条件反射，其中1结构称为传入神经，2结构位于下丘脑，故B错误；
C、图示激素主要作用于肝脏细胞，主要作用是促进肝糖原的分解及非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖水平升高，故C正确；
D、靶细胞“受体”的物质基础是糖蛋白，此过程体现了细胞间的信息传递，故D错误。

故选C。

【点睛】
本题考查激素调节的相关知识，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。

4．（2021·湖南·衡阳市八中模拟预测）酶的磷酸化是指将磷酸基团加在酶分子上的过程。

下图表示动物体内有关糖类物质的部分代谢过程，部分酶的活性受到磷酸化的影响。

下列叙述正确的是（）
A．光合作用光反应可以为酶1 的磷酸化提供磷酸基团
B．肌肉细胞中有酶1、酶2、酶3 分布
C．胰高血糖素作用于靶细胞，使磷酸化酶激酶的活性增强
D．磷酸化会改变酶的空间结构并抑制其活性，不利于细胞代谢
【答案】C
【分析】
胰高血糖素是伴随胰岛素由胰岛a细胞分泌的一种激素，它与胰岛素的作用刚好相反，胰高血糖素是一种促进分解代谢的激素，它具有很强的促进糖原分解和异生作用，使血糖明显升高，胰高糖素可以通过cAMP一PK系统，激活肝细胞的磷酸化酶，加速糖原分解，糖异生增强是因激素加速氨基酸进入肝细胞，并激活糖异生过程有关的酶系。

【详解】
A、细胞呼吸可以产生ATP，ATP水解产生ADP的同时也会产生磷酸，为酶1的磷酸化提供磷酸基团，光反应不会产生磷酸，A错误；
B、肌肉细胞不能水解糖原，没有酶1，B错误；
C、胰高血糖素作用于靶细胞，升高血糖，使磷酸化酶激酶的活性增强，糖原分解，从而使血糖升高，C正确；
D、磷酸化会改变酶的空间结构并抑制其活性，有利于细胞代谢，D错误。

故选C。

5．（2021·辽宁·绥中县第一高级中学模拟预测）下图是生长激素（GH）分泌调节及作用机
制图解，下列说法不正确的是（）
A．GH增多后可通过刺激肝脏细胞释放IGF-Ⅰ间接调节GHRH的分泌，这种调节机制称为正反馈调节
B．物质A是一种神经递质，其作用于GHRH神经元时，导致该神经元膜电位发生变化C．若垂体分泌的GH过多，则不仅可以促进机体生长，还可能导致血糖升高
D．人体进入青春期后，性激素分泌的增加会使身体迅速长高
【答案】A
【分析】
题图分析，物质A是在神经细胞之间传递信息的，所以为神经递质，突触后膜受神经递质刺激后，电位变化为由正电位变负电位最后再恢复为正电位。

在应激状态下，GH分泌增多可通过刺激肝脏细胞释放IGF-Ⅰ间接调节GH的分泌，维持人体内GH含量的相对稳定。

GH 过多导致细胞对胰岛素敏感性降低，组织细胞摄取和利用葡萄糖的量减少，血糖升高。

一方面神经系统可以控制生长激素的分泌，另一方面生长激素也可以影响神经系统的功能。

【详解】
A、据图分析，GH增多后，反过来抑制GHRH神经元和垂体的分泌，维持人体内GH含量的相对稳定，也可以通过刺激肝脏细胞释放IGF-Ⅰ间接调节GHRH的分泌，这种调节机制属于负反馈调节，A错误；
B、物质A是在神经细胞之间传递信息的神经递质，作用于GHRH神经元后，会引起GHRH 神经元膜电位变化，从而对相关的细胞做出调节，B正确；
C、垂体分泌的GH增多，导致细胞对胰岛素敏感性降低，组织细胞摄取和利用葡萄糖的量减少，血糖升高，C正确；
D、据图分析，人体进入青春期后，性激素分泌增加，会促进垂体分泌GH，进而促进蛋白质合成和软骨形成等，所以身体会迅速长高，D正确。

故选A。

6．（2021·山东济南·二模）激素受体是位于细胞表面或细胞内，可结合特异激素并引发靶细胞发生生理生化反应的一类蛋白质。

机体内几乎所有的激素都是通过与其特异的受体结合而发挥生理作用。

下图为类固醇激素的作用机制示意图。

下列叙述错误的是（）
A．类固醇激素通过自由扩散的方式进入细胞
B．mRNA在核糖体上移动，合成多条肽链进而形成蛋白质
C．激素与胞质受体结合后，经过核孔进入细胞核
D．核受体对转录起特异性调节作用，可激活特定基因转录形成mRNA
【答案】B
【分析】
基因表达过程，包括转录和翻译过程，转录的主要场所是细胞核，在细胞核内转录形成RNA时，通过核孔进入细胞质，与核糖体结合进行翻译过程；翻译过程是在核糖体上，以mRNA为模板、以20种氨基酸为原料、以tRNA为运输氨基酸的工具形成多肽链的过程。

【详解】
A、类固醇激素是脂溶性物质，可通过自由扩散的方式进入细胞，A正确；
B、翻译时，核糖体沿着mRNA移动，合成多条肽链进而形成蛋白质，B错误；
C、胞质受体多数为蛋白质，是大分子物质，故激素与胞质受体结合后经过核孔进入细胞核，C正确；
D、根据题意可知，核受体对转录起特异性调节作用，可激活特定基因转录形成mRNA，D 正确。

7．（2021·天津南开·二模）寒冷地带生活的布氏田鼠是一种小型非冬眠哺乳动物。

下图为持续寒冷刺激下机体调节褐色脂肪细胞（BAT）的产热过程图，已知UCP-1增加会导致ATP 合成减少。

以下分析正确的是（）
A．肾上腺素与膜受体结合体现了细胞膜控制物质进出的功能
B．①②③过程体现了甲状腺激素分泌的分级调节和反馈调节
C．肾上腺素的分泌直接导致BAT中催化脂肪氧化分解的cAMP增加
D．持续寒冷环境中的布氏田鼠通过加快脂肪分解和增加ATP合成来增加产热
【答案】B
【分析】
分析题图可知：该图为持续寒冷刺激机体调节褐色脂肪组织细胞（BAT细胞）产热过程，寒冷刺激下丘脑产生促甲状腺激素释放激素，促进垂体产生促甲状腺激素，促进甲状腺分泌甲状腺激素；UCP-1基因的表达是经过转绿和翻译的过程实现的，BAT细胞内的甲状腺激素和cAMP能促进该基因的表达。

动物体的各项生理活动常常同时受神经和体液的共同调节。

【详解】
A 、肾上腺素与膜受体结合体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能，A错误；
B、①②过程体现了甲状腺激素分泌的分级调节，③过程体现了甲状腺激素分泌的反馈调节，B正确；
C、分析图示可知，肾上腺素通过与BAT细胞上的肾上腺素受体结合，促进cAMP的合成，cAMP促进脂肪的分解，C错误；
D、分析图示可知，持续寒冷环境中的布氏田鼠通过调节使BAT细胞中UCP-1、cAMP增加，促进脂肪分解和线粒体产热，使ATP减少，D错误。

8．（2021·辽宁·高考真题）甲状腺激素（TH）作用于体内几乎所有的细胞，能使靶细胞代谢速率加快，氧气消耗量增加，产热量增加下图为TH分泌的调节途径示意图，回答下列问题：
（1）寒冷环境中，机体冷觉感受器兴奋，兴奋在神经纤维上以____________的形式传导，进而引起下丘脑的____________兴奋，再经下丘脑一垂体一甲状腺轴的分级调节作用，TH分泌增加，TH作用于某些靶细胞后，激活了线粒体膜上的相关蛋白质，导致有机物氧化分解释放的能量无法转化成ATP中的化学能。

此时线粒体中发生的能量转化是
____________。

（2）当血液中的TH浓度增高时，会____________下丘脑和垂体的活动，使TH含量维持正常生理水平。

该过程中，垂体分泌TSH可受到TRH和TH的调节，其结构基础是垂体细胞有____________。

（3）TH对垂体的反馈调节主要有两种方式，一种是TH进入垂体细胞内，抑制TSH基因的表达，从而____________；另一种方式是通过降低垂体细胞对TRH的敏感性，从而
____________TRH对垂体细胞的作用。

【答案】
（1）神经冲动（电信号、局部电流）体温调节中枢有机物中的化学能转化为热能
（2）抑制TRH和TH的特异性受体
（3）降低TSH的合成降低
【分析】
1、寒冷环境→皮肤冷觉感受器→下丘脑体温调节中枢→增加产热（骨骼肌战栗、立毛肌收缩、甲状腺激素等分泌增加），减少散热（毛细血管收缩、汗腺分泌减少）→体温维持相对恒定。

2、寒冷时，下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素促进垂体分泌促甲状腺激素，促进甲状腺分
泌甲状腺激素，促进代谢增加产热。

当甲状腺激素含量过多时，会反过来抑制下丘脑和垂体的分泌活动，这叫做负反馈调节。

（1）
兴奋在神经纤维上以电信号或局部电流的形式传导。

寒冷刺激下，兴奋沿着传入神经达到下丘脑的体温调节中枢，使体温调节中枢兴奋。

正常情况下，有机物氧化分解释放的能量一部分以热能的形式散失，一部分合成ATP，由于此时机物氧化分解释放的能量无法转化成ATP中的化学能，则能量转化方式为有机物的化学能转化为热能。

（2）
当血液中的TH浓度过高时会反过来抑制下丘脑和垂体的活动，从而维持TH含量的稳定，这体现了激素的反馈调节。

由于垂体细胞含有TRH和TH激素的特异性受体，则垂体分泌TSH可受到TRH和TH的调节。

（3）
TH抑制垂体分泌TSH，一方面是由于TH进入垂体细胞内，抑制TSH基因的表达，从而导致TSH的合成减少，使其分泌的TSH也减少；另一方面是降低垂体细胞对TRH的敏感性，从而降低TRH对垂体细胞的作用，使垂体细胞分泌的TSH也减少。

【点睛】
本题考查体温调节的过程，意在考查学生理解体积调节的过程，理解神经调节和体液调节的过程，属于中档题。