高考生物一轮复习讲义:通过激素的调节神经调节与体液调节的关系教材
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第3讲通过激素的调节神经调节与体液调节的关系
1.激素作用的特点
激素只对靶细胞的生理生化过程起加强或减弱的作用。
在这些作用中,激素既不能添加成分,也不能提供能量,仅仅起着“信使”的作用,将生物信息传递给靶细胞,发挥增强或减弱靶细胞内原有的生理生化进程的作用。
图示如下:
2.激素的去向
激素发挥作用后就被灭活,因此,机体内需要不断产生激素,以维持激素含量的动态平衡。
,动物激素的种类、功能、本质及调节特点
激素种类内分泌
腺
靶器官
(或靶细胞)
主要功能
促(甲状腺、性腺)激素
释放激素下
丘
脑均作用于垂体
促进垂体的生长、发育和相应促
(甲状腺、性腺)激素合成与分泌
抗利尿激素肾小管、集合管促进肾脏(肾小管、集合管)对水分的重吸收,使尿液浓缩、尿量减少
促(甲状腺、性腺)激素
垂体促性腺激素→性腺;促甲状
腺激素→甲状腺
维持甲状腺(或性腺)的正常生长
发育,调节甲状腺(或性腺)合成
相应的激素
生长激素较广泛,特别是骨细胞促进生长,促进蛋白质的合成和骨的生长
胰岛素胰岛B
细胞
主要为肝脏及肌肉、脂肪细
胞
促进血糖合成糖原,加速血糖分
解,降低血糖浓度
胰高血糖素胰岛A
细胞
主要为肝脏
加速肝糖原分解,使血糖浓度升
高
甲状腺激素甲状腺较广泛、尤其作用于中枢神
经系统
促进新陈代谢和生长发育,提高
中枢神经系统的兴奋性,促进体
内物质氧化分解
肾上腺素肾上腺
髓质
主要是肝脏,也可作用于其
他组织细胞
促进肝糖原的分解,提高血糖浓
度
性激素雄性激素睾丸雄性生殖器官
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
各自第二性征;雌性激素能激发
和维持雌性正常的性周期
雌性激素卵巢雌性生殖器官
2.动物激素的化学本质
(1)多肽和蛋白质类激素⎩⎪⎨⎪⎧下丘脑:促激素释放激素、抗利尿激素垂体:促激素、生长激素胰岛:胰岛素、胰高血糖素
(2)氨基酸衍生物:甲状腺激素、肾上腺素
(3)脂质类激素:性激素
3.激素调节的特点
(1)微量和高效:激素在血液中含量很低,却能产生显著的生理效应,这是由于激素的作用被逐级放大的结果。
(2)通过体液运输:内分泌腺没有导管,激素弥散到体液中,由血液来运输。
(3)作用于靶器官、靶细胞:激素的作用具有特异性,它能选择性地作用于靶器官或靶细胞。
(4)激素在体内不断地发生代谢失活,激素一经发挥作用后就被灭活,从而保证机体调节适应多变的环境。
【典例1】►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,其中激素调节是体液调节的主要内容。
如图甲表示部分激素从分泌到发挥作用的过程示意图,其中①②③④代表人体内的不同激素;图乙表示的是激素的传送方式。
结合图示及所学知识,回答相关问题。
(1)由图甲可知,既能够传导兴奋又能够分泌激素的结构是______,其所分泌的激素①的传送方式属于图乙中的______。
(2)激素③的名称是________,当其含量过高时,激素①②含量的变化趋势是________,这是一种________调节机制。
(3)从图示看,图中的垂体细胞表面至少有________种激素的特异性受体。
(4)远距分泌是指激素经血液运输至远距离的靶细胞(或组织)而发挥作用。
远距分泌中,激素往往先进入________,再进入________,由后者运送到________(全身各处、靶细胞)。
(5)激素③是否存在自分泌传送方式?________,原因是_______________________________ ________________________________________________________________________。
解析 本题是典型的“题在书外、理在书内”的试题,遇到此类信息题,不要慌张,要透过信息看到本质,如图乙,所谓的“远距分泌”不过就是内分泌腺分泌的激素通过体液(血浆)运输作用于靶细胞的过程,所谓的“神经分泌”就是有分泌能力的神经细胞分泌激素的过程。
(1)下丘脑既能够接受大脑皮层传来的兴奋,又能够分泌激素,激素①由下丘脑(神经细胞)分泌,然后经血液运送到垂体发挥作用,故其传送方式为神经分泌。
(2)甲状腺分泌甲状腺激素,当甲状腺激素含量升高时,因为存在反馈调节机制,因此会抑制下丘脑和垂体分泌相应激素,从而维持甲状腺激素的动态平衡。
(3)垂体具有识别下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素的特异性受体,由于存在反馈调节机制,又可识别甲状腺激素,故其细胞表面至少存在两种特异性受体。
(4)由于激素随血液循环而运输,因此可以运送到全身各处,但只有靶
细胞能识别。
(5)由图乙可知,自分泌是指自身分泌的激素作用于自身,激素③能够作用于分泌它的组织细胞,故其传送方式存在自分泌形式。
答案 (1)下丘脑 神经分泌 (2)甲状腺激素 下降 反馈 (3)两 (4)组织液 血液 全身各处 (5)存在 激素③的靶细胞可以是自身细胞
激素只作用于靶细胞≠只运输给靶细胞,激素产生后,均需经血液循环运输,
可随血液流经每一细胞,但由于激素分子的特异性,只有细胞膜上具特异受体的细胞——靶细胞才能特异性地结合激素分子。
【训练1】►下列关于人体激素的阐述,不正确的是( )。
A .是有机分子
B .使靶细胞发生生理变化后自己被灭活
C .是信息分子
D .只运输给相应的靶器官、靶细胞
解析 人体激素经体液运输到全身,但只作用于靶器官、靶细胞,故D 项错误。
答案 D
【训练2】►如图为激素与靶细胞发生作用的示意图,下列有关叙述错误的是( )。
A .图中的结构②的化学成分是糖蛋白
B .如果①表示的激素是促性腺激素释放激素,则靶细胞为垂体
C .如果①是胰岛素,靶细胞为骨骼肌细胞,则该激素能促进骨骼肌细胞中的糖原分解为葡萄糖
D .激素①与靶细胞上的受体②结合,激活细胞的特殊功能,体现了细胞膜的信息交流功能 解析 图中①表示激素,②表示靶细胞上的受体,其化学成分是糖蛋白;促性腺激素释放激素的作用部位是垂体;胰岛素能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖,从而使血糖水平降低。
答案 C
,激素分泌的调节方式(模型)
1.神经调节 下丘脑――→有关神经⎩⎪⎨⎪⎧胰岛―→胰岛素和胰高血糖素肾上腺―→肾上腺素
解读:在此种调节方式中,某些内分泌腺本身就是反射弧效应器的一部分。
胰岛素和胰高血糖素的分泌除直接感知血糖变化的刺激外,也可直接接受有关神经的调控。
2.分级调节基本模型
解读:分级调节:下丘脑能够控制垂体,垂体控制相关腺体,这种分层控制的方式称为分级调节。
提醒 ①甲状腺激素的分泌受垂体直接调节,垂体对甲状腺的调节通过分泌促甲状腺激素实现。
②下丘脑可以通过促甲状腺激素释放激素(TRH)调节垂体分泌促甲状腺激素的量,实现对甲状腺的间接调节。
③下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素(TRH)和垂体分泌促甲状腺激素(TSH)的活动受体内甲状腺激素浓度的影响。
甲状腺激素浓度高时,下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素(TRH)少,垂体释放促甲状腺激素(TSH)少;反之,则多。
④甲状腺激素分泌既有分级调节,也存在反馈调节(性激素的分泌及调节也是这样,自己试着分析)。
3.反馈调节模型及信息解读 甲:
乙:⎩⎪⎨⎪⎧甲状腺激素的反馈调节性激素的反馈调节
⎭⎪⎬⎪⎫体温调节血糖调节都有反馈机制 丙:
解读:反馈调节:当一种激素分泌后,作用于靶细胞引起特异生理效应,而当血液中该激素的含量过高时又反过来抑制或促进这种激素的分泌,这一过程叫反馈调节。
若这种反馈作用是促进原来激素的分泌称正反馈(举例如上面甲图),若这种反馈作用是抑制原来激素的分泌称负反馈(举例如上面乙图),其中以负反馈较为常见。
【典例2】►(改编题)下图表示人体内生命活动调节的途径,下列说法不正确的是(多选)( )。
A .当血糖含量变化时,下丘脑可通过垂体调控胰岛的分泌活动
B .寒冷环境中,体温调节没有②⑤⑦的参与
C .若血液中甲状腺激素⑥的量明显增加,则③和④的量可能会减少
D .感受器―→①―→下丘脑―→⑦―→内分泌腺可构成一个反射弧
命题立意 本题考查生命活动的调节及综合运用能力,难度中等。
解析 当血糖含量变化时,下丘脑可通过传出神经调控胰岛的分泌活动;体温调节既有神经调节,又有激素调节;当血液中甲状腺激素的量明显增加时,下丘脑产生的促甲状腺激素释放激素和垂体产生的促甲状腺激素的分泌量都会减少,这属于负反馈调节过程;感受器―→①―→下丘脑―→⑦―→内分泌腺构成一个完整的反射弧。
答案AB
提醒激素分泌随内外环境的变化而改变,主要是通过反馈调节实现的;反馈调节是激素分泌调节的一种普遍规律,其中主要是负反馈调节。
正因为如此,日常生活中应谨慎使用激素(如过量摄入性激素引发儿童性早熟或生殖腺萎缩等)
【训练3】►下图表示正常哺乳动物体内多种分泌细胞及它们分泌的激素之间的关系。
以下对该图中相关内容的叙述,正确的是()。
A.图中激素A和B分别是促甲状腺激素和甲状腺激素
B.图中激素C在血液中的含量能起到反馈调节的作用
C.手术摘除成年小白鼠分泌图中激素C的腺体,一段时间后,该小白鼠表现为细胞氧化分解代谢增强
D.图中激素C作用的靶细胞是肝脏和骨骼肌
解析图中激素A为促甲状腺激素释放激素,激素B为促甲状腺激素,激素C为甲状腺激素。
当血液中甲状腺激素的含量过高时,会反馈抑制下丘脑和垂体的分泌活动,使促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素的分泌量减少,从而调节血液中甲状腺激素的含量。
手术摘除甲状腺后,血液中甲状腺激素浓度降低,细胞氧化分解代谢减弱。
甲状腺激素的靶细胞几乎为全身所有的细胞。
答案 B
,神经调节和体液调节的关系及实例分析
一、血糖的平衡与调节
1.血糖的来源和去路
2.血糖平衡的调节过程(神经调节和体液调节)
提醒(1)胰岛素是唯一的降糖激素,它可通过增加血糖去路及减少血糖来路降低血糖浓度。
(2)升高血糖的激素有胰高血糖素、肾上腺素等。
(3)下丘脑作用于胰岛细胞是通过有关神经实现的,并不是通过促激素释放激素实现的。
3.糖尿病的病因、防治
(1)糖尿病病因及病症
病症:“三多一少”,即多饮、多食、多尿,身体消瘦、体重减轻。
(2)糖尿病防治
较轻患者可通过控制饮食,配合降血糖药物进行治疗,对于较重患者,可静脉注射胰岛素进行治疗。
二、体温平衡及调节
1.体温恒定的原理:机体产热量=散热量,也就是说体温恒定的原理是机体产热量与散热量保持动态平衡。
2.调节过程图解
三、水盐平衡的调节过程
【典例3】►人体内环境的稳态受神经和体液因素调节。
请据图回答问题。
(1)某人一次性饮1 000 mL清水,1 h 内尿量显著增加,这是由于______________降低,对相关感受器刺激导致下丘脑神经内分泌细胞产生的神经冲动减少,其轴突末梢释放的______________,降低了肾小管和集合管对水的____________,使水重吸收减少。
饮水1 h 后,通过图中a所示的______________调节机制,尿量逐渐恢复正常。
(2)在剧烈运动状态下,体内会启动一系列调节机制,其中支配肾上腺髓质的内脏神经兴奋增强,其末梢内____________释放的神经递质与肾上腺髓质细胞膜上的______________结合,导致肾上腺素分泌增多,从而促进______________分解,抑制______________分泌,引起血糖浓度升高,以满足运动时能量需要。
解析考察神经体液调节。
(1)一次性饮水过多,细胞外液渗透压降低,抗利尿激素分泌减少,降低了肾小管和集合管对水的通透性,尿量增加。
机体通过负反馈调节维持内环境相对稳定。
(2)神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中,作用于突触后膜上特异性受体。
肾上腺素促进肝糖原分解,抑制胰岛素分泌,引起血糖浓度升高。
答案(1)细胞外液渗透压抗利尿激素减少通透性负反馈(2)突触小泡特异性受体肝糖原胰岛素
——下丘脑在生命活动调节中的作用
(1)下丘脑在机体稳态中的作用主要包括以下四个方面
①感受:渗透压感受器感受渗透压升降,维持水代谢平衡。
②传导:可将渗透压感受器产生的兴奋传导至大脑皮层,使之产生渴觉。
③分泌:分泌促激素释放激素,作用于垂体,使之分泌相应的促激素。
④调节:体温调节中枢、血糖调节中枢、渗透压调节中枢。
(2)下丘脑部分调节作用如图所示
【训练4】►下丘脑在人体生命活动过程中有重要的调节作用,下列分析错误的是()。
A.由a造成,引起下丘脑分泌①促甲状腺激素释放激素增多,最后使甲状腺激素分泌增多B.由b造成,引起下丘脑释放②抗利尿激素,最后使细胞外液渗透压降低
C.由c造成,下丘脑通过神经的作用,可以促使两种激素③肾上腺素、胰高血糖素分泌增多,最后使血糖升高
D.由d引起,通过下丘脑的体温调节作用,可以引起④甲状腺激素增多,导致体内产热量增加
解析在B选项中,抗利尿激素是由垂体后叶释放的。
答案 B
【训练5】►下列各项中,可能导致糖尿产生的因素有()。
①肾小管病变,对葡萄糖的重吸收能力下降②一次性大量进食糖类③病毒感染并破坏胰岛B细胞④胰岛A细胞分泌旺盛,胰高血糖素含量过量⑤肥胖引发肌肉组织减少
⑥长期心理压力大,精神紧张
A.①②④⑤B.①②③⑤⑥
C.①②④⑤⑥D.①②③④⑤⑥
解析肾小管病变,对葡萄糖的重吸收能力下降,会导致部分葡萄糖随尿液排出体外;一次性大量进食糖类导致暂时性的高血糖,也会使部分葡萄糖随尿液排出体外;胰岛B细胞被破坏,则不能分泌胰岛素,从而使血糖浓度高于正常值,也可使部分葡萄糖随尿液排出体外;胰岛A细胞分泌旺盛,胰高血糖素含量过量,会引起血糖浓度高于正常值,也可使部分葡萄糖随尿液排出体外;肌肉组织减少,使合成的肌糖原减少,也会引起血糖浓度高于正常值,可使部分葡萄糖随尿液排出体外;长期心理压力大,精神紧张,会导致神经调节紊乱,影响下丘脑对血糖的神经调节,从而使部分葡萄糖随尿液排出体外。
答案 D
与腺体和激素有关的实验设计
1.甲状腺和甲状腺激素、性腺和性激素
常用实验方法是:切除法、饲喂法、注射法。
2.生长激素和垂体,胰岛素、胰高血糖素和胰岛(胰腺)
常用实验方法是:切除法、注射法。
如:探究胰岛素对动物血糖调节的影响
组别实验动物实验处理观察指标实验组饥饿处理的小鼠连续注射一定量胰岛素小鼠生活状况
对照组①
饥饿处理的小鼠
连续注射一定量胰岛素→出现低
血糖症状→补充糖类小鼠生活状况②不注射胰岛素,定期补充糖类
3.其他激素的实验设计可参考上述实验进行。
注意能够口服、饲喂的激素只有甲状腺激素和性激素等小分子物质,大分子的多肽(蛋白质)类激素,如:各种促激素、生长激素、胰岛素等只能注射。
【典例】►根据下列实验结果回答问题。
实验一:选取同品种、同日龄的健康大鼠若干只,实施切除手术,一段时间后随机等分成四组,分别注射激素及生理盐水30 d,结果如图1。
图1
(1)该实验的目的是探究___________________________________________________。
(2)手术应切除________。
每次注射各激素的量应按照________________来计算。
(3)图1表明胰岛素具有________的作用,胰岛素与生长激素共同作用的效应________(小于/等于/大于)它们单独作用之和。
实验二:选取健康大鼠,持续电刺激支配其胰岛的副交感神经,测定血液中胰岛素和胰高血糖素的浓度,结果如图2。
图2
(4)开始刺激后,血糖浓度将________,原因是_____________________________________ ________________________________________________________________________。
(5)图2中胰高血糖素浓度下降的原因之一是胰岛素直接抑制胰岛A细胞分泌。
若要证实该结论,可在胰岛组织中注射________,通过检测注射前后其周围血液中________的浓度变化来确定。
解析(1)由图1可知:该实验的自变量是对大鼠注射不同的激素,因变量是大鼠平均体重的变化,故该题探究的是生长激素和胰岛素对大鼠生长的影响。
(2)为避免自身产生的胰岛素和生长激素对实验的影响,应切除大鼠的胰腺和垂体。
每次注射量应按照单位体重注射量乘以体重来计算。
(3)由图1注射胰岛素组与注射生理盐水组对比知:胰岛素具有促进大鼠生长的作用。
由胰岛素+生长激素组、生长激素组和胰岛素组对比知:胰岛素具有加强生长
激素的促生长作用,且二者的共同效应大于它们单独作用之和。
(4)由图2知,开始电刺激支配大鼠胰岛的副交感神经后,降血糖的胰岛素分泌增多,升血糖的胰高血糖素分泌减少,故血糖浓度将降低。
(5)要验证胰岛素直接抑制胰岛A细胞分泌胰高血糖素,可采用加量法对胰岛组织注射胰岛素,检测注射前后血液中胰高血糖素的浓度变化,通过对照得出结论。
答案(1)胰岛素和生长激素对大鼠生长的影响(2)垂体和胰腺单位体重注射量乘以体重(3)促进大鼠生长(及加强生长激素的促生长作用)大于(4)降低胰岛素浓度升高和胰高血糖素浓度降低,促进了组织细胞加速对葡萄糖的摄取、利用和储存,抑制了糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖(5)胰岛素胰高血糖素
【训练1】►如图所示为有关腺体和激素对蛙发育过程的影响。
图中①②③分别代表三种激素。
发育过程大致分为两个阶段,前20 d蝌蚪的下丘脑、垂体和甲状腺都尚未成熟,后20 d 逐渐成熟。
下列有关叙述正确的是()。
A.前20 d中①②③的含量都比较低,并在此期间都逐渐增加
B.用含碘丰富的饲料持续喂养蝌蚪,可使蝌蚪早于38 d发育成小型成蛙
C.若蝌蚪切除了垂体后不能发育成蛙,说明促甲状腺激素的功能是促进发育
D.切除成蛙的垂体,甲状腺可能出现萎缩,①②③的含量都会减少
解析分析图可知,①表示下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素,②表示垂体分泌的促甲状腺激素,③表示甲状腺分泌的甲状腺激素。
由题干可知,前20 d下丘脑、垂体、甲状腺发育不成熟,各自分泌的激素较少,由图示知,6~20 d内蝌蚪形态在发生改变,即蝌蚪在不断发育,所以①②③的分泌都逐渐增加,故A正确;甲状腺激素的合成受到下丘脑、垂体的调控,前20 d下丘脑、垂体、甲状腺发育不成熟,故碘增加不
能使甲状腺激素合成量增加,因此不可能使蝌蚪提前发育成小型成蛙,故B错误;由图示知,②促甲状腺激素的作用是促进甲状腺合成和分泌甲状腺激素,甲状腺激素的作用是促进发育,故C错误;切除垂体,缺少促甲状腺激素,甲状腺可能出现萎缩,甲状腺激素的分泌量减少,但由于反馈调节,①的含量会增加,故D错误。
答案 A
【训练2】►某研究人员成功找到了一种适宜口服治疗糖尿病的小分子(Boc5)。
现用一些各项条件都适宜的糖尿病小鼠进行一项验证性实验,实验分成甲、乙、丙、丁4组,实验前测定4组小鼠(空腹)的血糖含量分别为a1、b1、c1、d1(四组数据大致相同),下表表示4组小鼠分别给予不同处理,一段时间后测定的血糖含量。
下列对四组实验前后血糖含量的比较可能不合理的是()。
组别甲组乙组丙组丁组
实验组别在饲料中添加普通胰岛素饲喂
在饲料中添
加Boc5饲喂
注射普
通胰岛
注射
Boc5
素药物
一段时间后测定的
a2b2c2d2血糖含量
A.a2<a1B.b2<b1C.c2<c1D.d2<d1
解析依据题干中提供的信息,4组小鼠的初始数据大致相同,这样就可推知,实验的结果就是因实验处理而产生的。
分析表中的信息:甲组添加普通胰岛素饲喂,由于胰岛素是一种蛋白质分子,食后易被分解,但因饲喂了饲料,故a2>a1,选项A错;由于Boc5是一种小分子,所以注射与口服同样能起到效果,故B、D正确;用普通胰岛素药物治疗糖尿病时只能是注射,使血糖含量降低,故C正确。
答案 A
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1.(2016上海卷.9)在正常情况下,进餐后血糖浓度会相应升高。
在此过程中
A. 胰岛A细胞分泌的胰岛素增加
B. 延髓糖中枢兴奋抑制糖原合成
C. 胰岛素的作用强于胰高血糖素的作用
D. 葡萄糖以自由扩散方式进入小肠黏膜细胞
【答案】C
【解析】进餐后血糖浓度升高,此时胰岛B细胞分泌的胰岛素增加,降低血糖浓度,A 项错误,C项正确;糖中枢位于下丘脑,B项错误;葡萄糖以主动运输方式进入小肠粘膜上皮细胞,D项错误。
【考点定位】本题考查血糖调节。
【名师点睛】本题考查胰岛素、胰高血糖素分泌的影响因素。
属于容易题。
解题关键是明确血糖浓度升高后降低的途径。
胰岛素促进组织细胞摄取、利用、贮存葡萄糖,特别是促进糖原的合成。
2.(2016上海卷.14)导致图5中ab和de段人体体温变化的事件可能是
A.非自主颤栗和发热
B.骨骼肌收缩和排尿
C.吹电风扇和剧烈欲动
D.寒冷环境和汗液分泌增加
【答案】C
【解析】ab段低温降低,说明散热量大于产热量,可能的原因是吹电风扇、处于寒冷环境或汗液分泌增加,de段体温升高,说明产热量大于散热量,原因可能是非自主性战栗、发热、剧烈运动或骨骼肌收缩。
综合分析可得出C选项正确。
【考点定位】本题考查体温的调节。
【名师点睛】本题考查导致体温升高或降低的因素。
属于容易题。
解题关键是明确体温升高或降低的原因是产热量与散热量的大小比较,进而分析各种现象导致体温身高还是降低。
3.(2016海南卷.12)下列与抗利尿激素有关的叙述,错误的是
A. 抗利尿激素是由垂体释放的
B. 抗利尿激素释放增加会使尿量减少
C.神经系统可调节抗利尿激素的释放
D. 抗利尿激素促进水被重吸收进入肾小管腔
【答案】D
【解析】抗利尿激素由下丘脑合成,由垂体释放,A项正确;抗利尿激素促进肾小管、集合管重吸收,使原尿中的水分重新进入血液,使尿量减少,B项正确,D错误;下丘脑调节水平衡,调节抗利尿激素的释放,C项正确;
【考点定位】抗利尿激素
【名师点睛】(1)人体水平衡的调节方式为神经和体液调节。
(2)水平衡的调节中枢在下丘脑,渴觉中枢在大脑皮层。
(3)抗利尿激素由下丘脑神经细胞分泌、由垂体释放。
4.(2016海南卷.17)下列有关动物激素的描述,正确的是
A.机体中激素的分泌量是不变的
B.激素是具有高效性的生物活性物质
C.性激素的化学本质是由氨基酸组成的蛋白质
D.促甲状腺激素的受体分布在体内各种细胞上
【答案】B。