例析高中生物中的幾種反饋調(diào)節(jié)模型

1、例析高中生物中的幾種反饋調(diào)節(jié)模型尹利軍（河北省遷安市第一中學(xué)064400）反饋調(diào)節(jié)(feedback)又稱回饋調(diào)節(jié)，是控制論的基本概念，指將系統(tǒng)的輸出返回到輸入端并以某種方式改變輸入，進(jìn)而影響系統(tǒng)功能的過程，即將輸出量通過恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過程。反饋可分為負(fù)反饋和正反饋，反饋信息與原輸入信息起相同作用，使輸出進(jìn)一步增強(qiáng)的調(diào)節(jié)叫做正反饋調(diào)節(jié)；反饋信息與原輸入信息起相反的作用，使輸出減弱的調(diào)節(jié)叫做負(fù)反饋調(diào)節(jié)。在生

2、物系統(tǒng)中，反饋調(diào)節(jié)作為一種重要的生命活動(dòng)調(diào)節(jié)方式，存在于生物的各個(gè)層次和各項(xiàng)生命活動(dòng)之中，本文從生命活動(dòng)的四個(gè)方面對(duì)反饋調(diào)節(jié)模型進(jìn)行例題解析，供學(xué)習(xí)參考。1內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)平衡中的反饋調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)平衡中的反饋調(diào)節(jié)生物體是一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一整體，體內(nèi)復(fù)雜精密的調(diào)控機(jī)制使得機(jī)體具有高度的有序性和整體性.一個(gè)正常的生物體內(nèi)的血糖濃度、PH值、體溫、滲透壓等各種理化性質(zhì)，通過反饋調(diào)節(jié)總是維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。如，當(dāng)人體血液中葡萄糖的含量發(fā)生變化時(shí)，

3、一方面機(jī)體通過胰島素和胰高血糖素兩種激素的協(xié)調(diào)作用，使血糖濃度恢復(fù)正常，另一方面也通過神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)內(nèi)分泌腺間接作用進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，兩方面共同作用最終使血糖濃度恢復(fù)正常；當(dāng)人飲水不足、體內(nèi)失水過多或吃的食物過咸，都會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞外液滲透壓升高，這時(shí)，下丘腦一方面產(chǎn)生興奮傳至大腦皮層通過產(chǎn)生渴覺來直接調(diào)節(jié)水的攝入量，另一方面通過分泌抗利尿激素，促進(jìn)對(duì)水分的重吸收，通過這樣的反饋?zhàn)罱K使細(xì)胞外液滲透壓趨于恢復(fù)正常；血鉀含量過高或血鈉含量降低時(shí)，通過醛固

4、酮的分泌使無機(jī)鹽的濃度恢復(fù)正常；體溫調(diào)節(jié)也是如此，可以通過神經(jīng)系統(tǒng)和激素的分泌來進(jìn)行調(diào)節(jié)……可以看出，每一種理化性質(zhì)發(fā)生波動(dòng)，總會(huì)通過相關(guān)的生理反饋調(diào)節(jié)過程達(dá)到平衡，這種平衡就構(gòu)成了穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)不僅是一種生理狀態(tài)，更是復(fù)雜、精密的反饋調(diào)節(jié)的結(jié)果。例1圖1為血糖的生理調(diào)節(jié)模型，判斷錯(cuò)誤的是（）A、血糖升高可直接刺激胰島分泌C，從而使血糖降低的過程屬于體液調(diào)節(jié)B、血糖下降刺激下丘腦，通過神經(jīng)支配胰島分泌D，從而使血糖上升的過程屬于神經(jīng)調(diào)節(jié)

5、C、C與D表現(xiàn)為拮抗作用D、血糖平衡是神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)共同作用的結(jié)果【解析】根據(jù)C能夠使血糖下降，判斷C是胰島素；D能夠使血糖上升，判斷D是胰高血糖素。血糖升高可直接刺激胰島B細(xì)胞分泌胰島素，是體液調(diào)節(jié)。C、D維持血糖穩(wěn)定，表現(xiàn)為相互拮抗。血糖下降刺激下丘腦，通過神經(jīng)支配胰島分泌D，從而使血糖上升的過程應(yīng)該屬于神經(jīng)和體液的共同調(diào)節(jié)。答案B例2隨著現(xiàn)代人對(duì)生活品質(zhì)要求的提高，越來越多人加入到包裝飲用水的固定消費(fèi)群。各種各樣的包裝飲用

6、水都標(biāo)榜著有益于人體某方面的健康。諸如富氧水（加入氧的純凈水），酸堿性離子水（把水電解為酸性和堿性離子水，人可按需取用，堿性離子水據(jù)說對(duì)消化很有幫助），純水（去除了溶解性礦物質(zhì)及其他有害物的水），超凈水，天然礦泉水等等。（1）水對(duì)人體維持基本的生命活動(dòng)至關(guān)重要。寫出一項(xiàng)人體內(nèi)水所起的重要生理作用。_______________________________________________________________________

7、（2）從人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)維持的角度看，飲用“酸堿性離子水”是否具有生理意義？原因是什么？________________________________________________圖1【解析】從黃色短桿菌合成賴氨酸的途徑看出，蘇氨酸和賴氨酸都積累過量時(shí)，天冬氨酸激酶的活性受到抑制，使細(xì)胞內(nèi)難以積累賴氨酸，而賴氨酸單獨(dú)過量就不會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象，因此阻止蘇氨酸的生成就可以提高賴氨酸的產(chǎn)量。答案（1）天冬氨酸甲硫氨酸（2）蘇氨酸賴氨酸酶活性（

8、3）必需蘇氨酸（4）誘變高絲氨酸脫氫酶微生物代謝的人工控制（5）初級(jí)細(xì)胞內(nèi)3動(dòng)物激素分泌的反饋調(diào)節(jié)動(dòng)物激素分泌的反饋調(diào)節(jié)人和動(dòng)物體內(nèi)激素的分泌是持續(xù)不斷地進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)的，當(dāng)一種激素分泌后，作用于靶細(xì)胞而引起特異的生理效應(yīng)，與此同時(shí)，血液中該激素的含量又反饋控制著這種激素的分泌.常見的是血液中甲狀腺激素平衡的調(diào)節(jié).當(dāng)血液中甲狀腺激素的含量增加到一定程度時(shí)，就會(huì)抑制下丘腦和垂體的活動(dòng)，使促甲狀腺激素釋放激素和促甲狀腺激素的合成和分泌減

9、少，從而使血液中甲狀腺激素不致過多；當(dāng)血液中甲狀腺激素的含量降低時(shí)，對(duì)下丘腦和垂體的抑制作用就減弱，使促甲狀腺激素釋放激素和促甲狀腺激素的合成和分泌增加，從而使血液中甲狀腺激素不致過少.由此可見，在大腦皮層的影響下，下丘腦可以通過垂體調(diào)節(jié)和控制某些內(nèi)分泌腺中激素的合成和分泌，而激素進(jìn)入血液后，又可以反過來調(diào)節(jié)下丘腦和垂體中有關(guān)激素的合成和分泌.通過反饋調(diào)節(jié)作用，血液中的激素經(jīng)常維持在正常的相對(duì)穩(wěn)定水平。例4圖4表示下丘腦神經(jīng)分泌細(xì)胞、垂

10、體細(xì)胞、甲狀腺細(xì)胞及它們分泌的激素之間的關(guān)系模擬圖。據(jù)圖回答有關(guān)問題：（1）激素A是。（2）當(dāng)體內(nèi)缺乏元素時(shí)，將導(dǎo)致激素C的合成受阻，該元素進(jìn)入甲狀腺細(xì)胞的運(yùn)輸方式是。（3）人遭遇危險(xiǎn)而情緒緊張時(shí)，血液中激素C的含量將會(huì)，這是由于激素A、B的含量___所致。這種生理過程是由共同調(diào)節(jié)的。（4）如果激素C的合成量過多時(shí)，激素A、B含量的變化趨勢(shì)是。這是一種調(diào)節(jié)機(jī)制?！窘馕觥坑蓤D4可以構(gòu)建圖5所示的概念模型，下丘腦分泌的促甲狀腺激素釋

11、放激素作用于垂體，垂體釋放的促甲狀腺激素作用于甲狀腺，使甲狀腺激素的分泌量增加，當(dāng)甲狀腺激素超過正常值后，又通過反饋?zhàn)饔靡种葡虑鹉X和垂體的分泌活動(dòng)，使甲狀腺激素含量下降。碘元素是合成甲狀腺激素的必需元素，它通過主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞。甲狀腺激素的分泌受神經(jīng)和體液的共同調(diào)節(jié)。答案（1）促甲狀腺激素釋放激素（2）碘主動(dòng)運(yùn)輸（3）增加增加神經(jīng)和體液（激素）（4）下降（負(fù)）反饋4生態(tài)系統(tǒng)中的反饋調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的反饋調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的生物在不斷出生

12、和死亡、遷入和遷出；無機(jī)環(huán)境也在不斷變化，但其結(jié)構(gòu)和功能能夠保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)所具有保持自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定的能力，以及在受到一定干擾后恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的能力，叫做生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而這種穩(wěn)定性與生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性有關(guān)。生態(tài)學(xué)家普遍認(rèn)為當(dāng)一個(gè)生物群落的復(fù)雜性升高時(shí)，這個(gè)群落內(nèi)部就存在一個(gè)較強(qiáng)大的反饋系統(tǒng)，對(duì)環(huán)境的變化和群落內(nèi)部某些種群的波動(dòng)，就會(huì)有較大的緩沖能力.這種高度有序的內(nèi)穩(wěn)定狀態(tài)，是通過兩圖4寒冷下丘腦垂體甲狀腺①②