探究动物激素生理功能的实验方法

探究动物激素生理功能的实验方法
谭家学（湖北省郧县第二中学442500）
激素是由动物的内分泌腺或具有分泌功能的细胞产生的，由血液循环运输到机体其他部位，发挥其特殊生理作用的一类化学物质。

激素生理功能的研究常用的方法有摘除、移植、注射、饲喂法等，但肽类和蛋白质类激素在使用中只能口服，不能饲喂，因为会被消化酶水解。

下面就动物激素生理功能的探究实验方法进行归纳。

方法一：注射法及饲喂法
方法：通过注射或饲喂某种激素使受试动物发生异常生理变化，从而验证某些激素的生理功能。

过程：给正常的蝌蚪喂含甲状腺制剂的饲料或在其生活的水中加入甲状腺激素。

结果：短时间发育成了一个小型青蛙。

分析：体内甲状腺激素含量过高。

结论：甲状腺激素能促进幼小动物的发育。

【例1】为探索影响生物体内甲状腺激素水平的诸多相关因素，某研究性学习小组做了2个实验和1个实验没计：
（1）实验一：取生长正常的成年雄鼠甲，对其体内甲状腺激素和
促甲状腺激素进行不间断的监测。

每间隔3d对甲鼠的甲状腺进行一次
等量切除，甲状腺激素和促甲状腺激素水平如右图所示，据此分析回
答问题：
①图中曲线b表示激素，曲线a表示激素。

②实验结果可以说明：在甲状腺细胞分泌功能正常的情况下，甲状腺的体积与体内甲状腺激素水平的关系呈。

通过这个实验，可以给人以启示：对于患甲状腺功能亢进病人可以实施手术治疗。

（2）实验二：取生长正常的成年雄鼠乙，对其体内甲状腺激素和促甲状腺激素进行不间断的监测，每间隔3d给乙鼠注射一次等剂量的促甲状腺激素释放激素，监测结果表明：每注射一次促甲状腺激素释放激素，成年雄鼠乙体内的促甲状腺激素和甲状腺激素的浓度总是先升后降，分析产生这种现象的生理原因在于：
①当体内促甲状腺激素释放激素的浓度升高时，就会刺激合成并分泌，进而刺激甲状腺合成并分泌甲状腺激素。

②当停止向成年雄鼠乙的体内注射促甲状腺激素释放激素时，其体内过高的就会抑制
和的分泌活动，从而使该激素的水平下降。

（3）实验三：为了验证“碘是合成甲状腺激素的必需元素”，某同学提出了一个实验方案。

即：取生长状况相同的雌（丙）、雄（丁）两鼠，对丙鼠喂以含有鼠必需的各种营养素的食物，丁鼠喂以不含碘离子但含其他营养素的食物，将两鼠置于相同的条件下培养，并对两鼠体内的甲状腺激素水平进行监测。

该
方案是否科学？如果你认为不科学，请写出你的改进意见。

（4）若将实验三改为探究“烟草浸出液对蝌蚪发育的影响”实验，请你预测探究结论。

【解析】本题考查甲状腺激素的反馈调节，激素调节的中枢在下丘脑，下丘脑产生促甲状腺激素释放激素作用于垂体，垂体产生促甲状腺激素作用于甲状腺，促进甲状腺分泌甲状腺激素，若甲状腺激素分泌过多，又可反过来抑制下丘脑和垂体对两种促激素的分泌。

碘是合成甲状腺激素的原料，实验要确保单一变量，所有丙、丁两鼠的性别、生长状况都要相同。

烟草浸出液对蝌蚪发育的影响，可能结果有三种：没有影响，促进蝌蚪发育；抑制蝌蚪发育。

答案：（1）①甲状腺；促甲状腺②正相关（2）①垂体；促甲状腺激素②甲状腺激素；下丘脑；垂体（3）不科学。

应将对照组的雌鼠改为雄鼠（4）①没有影响；②促进蝌蚪发育；③抑制蝌蚪发育
方法二：切除法
方法：切除动物的某种内分泌腺，通过观察该动物的异常反应来验证该腺体所分泌激素的功能。

过程：分别切除：①甲状腺②垂体(幼年个体) ③胰腺
结果：分别为①身体臃肿，食欲不振，行动迟缓，精神萎靡，幼年则发育停止。

②生长立刻停止③“三多一少”，尿液引来蚂蚁
分析：①无甲状腺激素②无生长激素③无胰岛素
结论：①甲状腺激素能促进新代谢，加速体内物质氧化分解，提高神经系统的兴奋性
②生长激素能促进动物的生长
③胰岛索能调节糖的代谢，降低血糖浓度
【例2】恒温动物的体温恒定，是维持机体内环境稳定、保证新陈代谢等生命活动正常进行的必要条件。

有人认为维持体温恒定的体温调节中枢位于下丘脑，有人则认为位于脊髓。

现给定四只大小相同健康生长的小白鼠作试验材料，对上述问题进行探究。

实验步骤：
(1)将四只小白鼠分别定为甲、乙、丙、丁，甲鼠不做任何处理。

(2)乙鼠。

(3)丙鼠。

(4)丁鼠。

(5)将四只鼠放在相同的寒冷环境下，观察各自的体温能否维持恒定。

实验预期及结论：。

【解析】本题通过切除相关腺体，观察小白鼠的体温是否保持恒定，与对照组比较进行判断。

答案：(2)只破坏下丘脑(3)只破坏脊髓(4)既破坏下丘脑，又破坏脊髓
实验预期及结论：
①若甲、乙鼠能保持体温恒定，丙、丁鼠不能保持体温恒定，则说明体温调节的神经中枢位于下丘脑；
②若甲、丙鼠能保持体温恒定，乙、丁鼠不能保持体温恒定，则说明体温调节的神经中枢位于脊髓；
③若只有甲鼠能保持体温恒定，乙、丙、丁鼠都不能保持体温恒定，则说明体温调节的神经中枢既不位于下丘脑，也不位于脊髓。

方法三：移植法
方法：将某种内分泌腺从一动物移植到无该腺体的同一种动物体内，观察其生理变化，以验证该腺体所分泌激素的功能。

过程：公鸡阉割——移植睾丸(或注射睾丸酮)
结果：丧失第二性征——恢复第二性征
分析：睾丸是雄性的主要性腺
结论：睾丸分泌的雄激素能激发并维持雄性的第二性征
【例3】把公鸡的睾丸移植到阉割过的母鸡的身体里，这只母鸡就逐渐具有公鸡的性征，这一事实说明A、性腺决定性别B、染色体决定性别
C、母鸡已变为公鸡
D、性激素能激发和维持第二性征
【解析】本题考查性激素的生理作用，把公鸡的睾丸移植到阉割过的母鸡的身体里，母鸡就能产生雌性激素，并表现出公鸡的第二性征。

答案选D。

【巩固练习】
1、已知动物的雌、雄性激素分别是由卵巢和精巢分泌的，为了研究动物性行为与性激素之间的关系，下列实验方法中不正确的是
A．阉割后的公鸡重新植入睾丸 B．阉割后的母鸡口服雄性激素
C．阉割后的公鸡注射促性腺激素 D．阉割后的母鸡重新植入卵巢
2、为了证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪发育的影响”，某同学制定下列方案：
a.取两个玻璃缸分别编号为1号、2号；
b.在两个玻璃缸中，分别加入等量(且适量)的水和新鲜水草，然后在每个玻璃缸中分别放入lO条发育状况不同的蝌蚪；
c.向l号缸投放含甲状腺制剂的饲料，2号缸投放含甲状腺抑制剂的饲料；
d.每天分别向两缸中投放一些饲料；
e.每隔一段时间观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸上(1 mm×1 mm)，观察并且测量蝌蚪的体长变化(前肢和后肢的生长情况，尾的变化等)。

上述实验设计方案中，有一些明显的设计缺陷或不足，请你修改并完善该设计方案。

(1)该设计方案的明显缺陷是，因此，a过程应该为(只需陈述修改内容，下同) ；c过程应该为。

(2)方案中存在着引起实验误差的不妥之处，b过程的不妥之处应该改
为；d过程的不妥之处应该改
为。

3．某科研小组为了解下丘脑与其他内分泌腺之间的功能关系，进行了如下实验。

请根据你所学知识，完成实验报告：
（1)实验材料和步骤：①实验动物：家兔12只（体重2k岁只，雌雄各6只）。

②依次测定和记录12只家兔血液中促甲状腺激素、甲状腺激素、促性腺激素和性激素的含量以及12小时的尿量，每天1次，连续3天。

（性激素分泌调节与甲状腺激素分泌调节的原理相同）
③第4天，切断各家兔下丘脑和垂体之间的联系后，重复上述步骤②。

最后，将手术前、后的两组数据用方法处理，求出差异。

(2）结果与分析：①促甲状腺激素、甲状腺激素、促性腺激素和性激素的含量，手术后比手术前；切断垂体与下丘脑的联系后，甲状腺和的生理功能受到影响。

②兔的尿量，手术后比手术
前，可推断出激素分泌减少。

(3)结论：根据实验结果以及下丘脑和其他内分泌腺的功能可知，下丘脑合成和分泌，促进垂体合成和分泌相应的，再促进相应的内分泌腺合成和分泌激素。

(4）为进一步明确与尿量变化相关激素的分泌途径，你认为下一个实验应在哪一方面进行研
究？。

4、生物兴趣小组为探究雄激素与动物性行为的关系，用尚未发育成熟的仔公鸡为材料，进行了摘除睾丸实验，发现阉割的仔公鸡长大后，不出现啼鸣、鸡冠不发育和无求偶行为，因此得出雄激素能促进和维持公鸡第二性征和求偶行为的结论。

科学工作者认为该实验有不严谨之处，请给予补充。

参考答案：1、C
2、（1）该实验设计方案的明显缺陷是缺少空白对照；在a过程再加1个玻璃缸编为3号（或：取三个玻璃缸分别编号为1号、2号、3号）；c过程应为：在3号缸内，投放和1号、2号缸数目大小相同的蝌蚪、普通的饲料，不加任何药剂，作为空白对照，来增强实验的可信度和说服力。

（2）b过程中“发育状况不同的蝌蚪”应改为“同时孵化出的发育状况相同的蝌蚪”；d过程中的“一些饲料”应改为“等量饲料”。

3、（1)统计学（统计、数理统计）。

（2）低（少）；性腺；多；抗利尿。

（3）促激素释放激素；促激素。

(4）抗利尿激素的释放与垂体的关系（抗利尿激素的分泌与下丘脑的关系）。

4、对实验仔公鸡注射雄激素，观察其现象。

另选取一组各方面都相似的个体，重复同样的手术过程，但不摘除睾丸，作为对照。