激素系统

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荷尔蒙得不到尊重。它们是你整个身体的两个主要控制系统之一，但从来没有人注意过它们。当我在课堂上哭出一个视错觉时，孩子们会说:“哦，再给我们看一个!”但我制造了一个小爆炸来展示肾上腺素的作用，然后所有人都气疯了。人们唯一一次谈论荷尔蒙的时候，就是他们把自己的情绪波动归咎于荷尔蒙，或者把青春期开始在身体上生长的讨厌的东西归咎于荷尔蒙。

现在，神经系统非常擅长做一些事情，比如探测声音或帮助保持平衡。但是荷尔蒙系统对这些事情不是很好。神经系统的奇妙之处在于它的高度特异性。这对探测危险很有帮助。比方说，如果有人朝我脸上扔东西，我可以检测到它，并向引起反应所需的正确肌肉细胞发送神经信号。它通过向负责这种反应的特定神经细胞发送电信号来实现这一目标。

另一方面，你的荷尔蒙系统是通过你身体某处的腺体释放一种化学物质来工作的。这种化学物质会冲刷你的循环系统。它会进入你身体里的每个细胞，每个细胞都有与特定化学物质相匹配的受体蛋白质。它会触发各种各样的反应，这取决于它击中哪个细胞。如果我试图用我的荷尔蒙系统对飞向我脸上的东西做出反应，那么所有的身体反应都是毫无意义的。幸运的是，那个投球的家伙根本打不出球。

另一方面，从长远来看，所有的身体反应都需要很长时间，那么激素系统或内分泌系统，就像它的正确名称，是要走的路。

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想象一下，用你的神经系统来照顾像生长这样的事情。你得专注20年才能做到。你被海绵宝宝分散了注意力，过了一会儿，你就比你应该有的身高矮了半英尺。现在，很多时候神经系统和激素系统实际上是携手合作的，相互影响对方的行为，并协调他们的行动。

一个例子是当你的身体释放肾上腺素时。当这种情况发生时，你知道的。它让你的肌肉紧张，为什么?因为它们对大脑发出的神经信号变得更加敏感。或者，当你晒黑时，那是由你的激素系统引起的。发生的事情是，当光线进入你的眼睛时，它会向你的脑垂体发送信号。如果你得到足够多的光，信号被发送到脑下垂体，它会开始释放一种叫做MSH的东西，也就是促黑素细胞激素。

黑色素细胞是皮肤中产生黑色素的细胞我显然做得不好。黑色素就是让你晒黑的原因。我觉得这挺有趣的。因为我看到孩子们或者海滩上的人们想把皮肤晒成古铜色，他们穿的是什么?因此，太阳镜阻挡了晒黑所需的光线。

荷尔蒙的作用原理基本相同。它们基于相同的化学信号传递过程，自从地球上有不止一种细胞以来，这种化学信号就一直被使用。这是同样的基本过程，无论你是一个瘦小的老变形虫，都试图一起发送信号以进行繁殖。或者你是一株植物，试图控制根的生长和树干的去向，而不管种子在什么位置。我将把重点放在人类激素上，但一旦你理解了这个概念，你就能处理植物激素，甚至是免疫系统细胞之间的化学信号。

在我开始之前，我将进入一个被称为负反馈的过程。负面反馈是控制荷尔蒙系统的主要方式。

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一旦你把它弄下来，我们就会看到亲水激素;这些是水溶性的来讨论它们是如何产生作用的。然后我们再讨论疏水激素。那些不溶于水的，它们的作用是什么。

就像我说的，负反馈是调节激素系统的主要方式。在我深入讨论之前，我想确保你们理解负反馈是一个基本原理，它支配着很多生物学，从细胞层面到整个生态系统层面。所以在AP生物考试中理解这一点很重要。

那么什么是负反馈呢?负反馈是指当环境或刺激发生变化时，你的身体会进行补偿。它会给出一个响应。这种反应往往有助于消除最初的变化，或者弥补它。这最终会减慢甚至停止反应。

我可以这么说，但很多孩子会说，嗯?让我给你们举一个与荷尔蒙无关的例子。我给你们举几个例子。这能帮你理解。

例如，当你感到冷时，你的大脑会感觉到我很冷。那么它是做什么的呢?它会向你的肌肉发出信号，然后你开始发抖。颤抖有什么用?它会产生热量。所以对冷的反应是产生热量。热量有什么作用?它能驱寒。所以你最终会停止颤抖。你停止回应，从而否定它。 And that’s where the whole negative feedback of it comes up.

再举一个例子怎么样?假设一个地区的兔子数量突然增加。更多的兔子意味着狼有更多的食物。他们可以有更多的孩子。所以你最终会有更多的狼在环境中做出反应。更多的狼意味着更多的死兔子。所以兔子的数量开始下降。

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这导致狼的数量开始挨饿，因此，狼的数量增加会使一切恢复正常。

我之所以提起这个，是因为最近的AP生物学论文有很多问题。他们说，从生物学的不同领域给出一些概念的多个例子。如果他们问负面反馈，只知道我所说的颤抖反应，或者捕食者和猎物的关系如何使事情保持在正常水平，这两个例子足以让你在论文中得到一个不错的分数。如果你花时间思考这个问题，你就会环顾世界，你就能想出很多这样的答案。这样你就能在这些文章中得到一个很好的分数。

现在，激素系统负反馈循环的一个例子是什么?它的基本原理是，你的荷尔蒙都是从腺体释放出来的。这个腺体会检测到一些化学物质的下降，比如血液供应的下降。这将触发开始释放激素。这也可以通过化学性质的变化来检测，有时是由大脑检测到的。然后你的大脑会触发腺体释放激素。

嗯，如果化学物质含量过高，你开始释放激素，激素会触发化学物质下降，然后激素水平又会下降。让我给你们举一个非常具体的例子。这将有助于巩固你的思想。

回想一下万圣节。你出去玩“不给糖就捣蛋”，回来时带着一大袋糖果。现在你的妈妈给了你一个非常明智的建议:“你今晚应该吃五块糖，然后你每天晚上都这样做，这样你就可以吃一个月的糖了。”你聪明地朝她点了点头，说:“是的，妈妈，你是对的。”你回到你的房间，拿上那个袋子，把它系好，开始吃东西。谁在乎包装纸，那只是你饮食中多余的纤维。

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很快你的血糖水平就会开始飙升。你的胰腺就在胃下面，它也会产生肠道酶。胰腺有特殊的细胞和叫做朗格汉斯岛的东西，别怪我，它们是荷兰的。朗格汉斯岛上的特殊细胞叫做β细胞，开始释放胰岛素。

胰岛素是一种化学物质，也是一种信号激素，进入你的血液供应。它遍布全身。你听说过它，因为有糖尿病问题的人被称为糖尿病患者。胰岛素会触发你体内的每一个细胞，或者大多数细胞开始打开特殊的通道，让血液中的葡萄糖进入。不仅如此，你的肌肉和肝脏，开始打开它们的通道，将葡萄糖转化为另一种叫做糖原的多糖。

这些糖原涌入你的肌肉，进入你的肝脏，使你的葡萄糖水平下降。一旦血糖水平下降，胰腺细胞释放的胰岛素也会开始下降。所以你最终会恢复正常。

现在你们中的一些人很机灵。你意识到，“嘿，如果血糖水平很低会发生什么?”你总是在释放一定量的胰岛素。所以你可以停止释放胰岛素。但如果血糖水平仍在持续下降呢?这突出了大多数激素如何起作用的一个基本原则。这不仅仅是负面反馈，你实际上有两种不同的激素，它们相互对立。

这种两种不同的激素相互对抗的想法，被称为拮抗作用，或拮抗激素。这有点像你车里的油门和刹车踏板。一个让车开得快一些，一个让车开得慢一些。所以一起工作，你可以保持恒定的速度，特别是当你做一些事情，比如下山。

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胰岛素的拮抗激素是什么?还记得我说过有细胞吗?这意味着有细胞存在。细胞释放一种叫做胰高血糖素的化学物质。发生的是。如果你的血糖水平过低，胰腺中的细胞就会释放胰高血糖素。然后进入肝细胞胰高血糖素触发肝细胞开始分解部分糖原。

糖原变成葡萄糖，释放到你的血液中。这会使你的血糖水平回升。所以，胰岛素和胰高血糖素一起工作，可以上下波动，使你的血糖水平保持在某个恒定的水平。这样可以确保你的大脑和身体的其他部分一样有足够的能量来运行。荷尔蒙的目标是把所有的东西都保持在这个水平，我们称之为体内平衡设定值。

所以大家大致了解了胰岛素是如何控制血糖水平的。但它究竟是如何产生影响的呢?原来胰岛素是一种叫做亲水激素的激素的一个例子。有时他们称这些为水溶性激素。

那么什么是水溶性分子呢?它是一种像氢键一样的分子，因为它可以，它最终能够很容易地溶解在血液中，并被血浆携带。所以像胰腺这样的腺体会将一种水溶性或亲水激素排入血液供应。它会在血液中流动。

然而，因为它是极性的它不能穿过细胞膜在目标细胞中产生作用。相反，它必须与细胞外表面的特定受体蛋白结合。让我们来看看。

这里我们看到胰岛素。它和这个分子结合这是一个胰岛素受体。这是一种特殊的蛋白质，它的一面与胰岛素的形状完全匹配。现在胰岛素留在外面。另一方面，胰岛素受体会触发第二种物质的产生。

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第二个是什么?这是细胞内的另一种化学物质。第二种化学物质可以引发一系列的生化反应。无论是导致葡萄糖转运体打开让葡萄糖进入，还是导致糖原的产生。或者其他各种各样的事情发生，比如增加糖酵解的速率。这就是为什么第二个分子通常被称为第二个信使。很多时候人们只会谈论第二信使蛋白，或者第二信使激素。

第二个信使是什么?有许多不同的化学物质起着它的作用，但最常见的是一种叫做环腺苷单磷酸的第二信使分子。这是最常用的一种。这是怎么做的呢?好吧，让我们快速看一段YouTube视频，它展示了制作CAMP或简称CAMP的过程和步骤。

这是我们的YouTube视频。让我们把它放大。在我们开始之前，我想复习一下这些东西，这样你们就能理解了，因为这是一个很短的视频。就在这里，这个黄色的小球，是胰岛素。这里，这种黄色的东西延伸到细胞外，这是受体。你可以看到它有一个小帽，这个形状正好适合胰岛素球。

细胞内的其他分子，这些是嵌入在膜内的蛋白质，最终在绿色的部分，导致环状AMP的产生，对于那些真正喜欢这个名字的人来说它被称为环状腺苷酸。

让我们开始吧。这里我们看到胰岛素落在受体上，引起了一系列的生化反应。然后是腺苷酸环化酶，它使环磷酸腺苷酸变成这个蓝色的小东西它的GDP。它最终会触发环状AMP的产生，就是这样。

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所以那些亲水激素它们留在细胞外面，与受体结合。这些受体触发了第二信使系统，它会引起各种各样的影响。另一方面，疏水激素通过进入细胞发挥作用，通常它们仅限于开启或关闭细胞核内的基因。

让我们来仔细看看疏水激素。一般来说，因为它们不溶于水，大多数是类固醇激素。有一些疏水蛋白是蛋白质激素，但最大的一类疏水蛋白是类固醇激素。因为它们不溶于水，当腺体释放它们时，它们需要通过一种特殊的蛋白质载体进入血液供应，帮助它们在血液供应中溶解。

但一旦它们到达目标细胞或目标器官，它们的非极性性质就会起作用，它们实际上可以穿透细胞。让我们来看一段YouTube视频，它展示了类固醇激素的影响。

现在看看这个YouTube视频，让我们把它放大，这样我就能正确地向你解释这里发生了什么。

从这里我们可以看到细胞外，这就是激素进入的地方。在这个视频中，他们没有展示类固醇激素是由血液中的载体蛋白携带的。但我们假设它发生了。

这是细胞膜。你在这里看不到受体蛋白。取而代之的是原子核。现在就像亲水激素一样，你需要交替地有一个受体分子，某种蛋白质。但现在它在细胞核内它要去那里开启或关闭一些基因。让我们开始这个视频吧。

这里我们可以看到类固醇激素，因为它的类固醇核心，是由四个相互连接的环组成的。

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它现在就开始了。因为它是疏水性的，它直接穿过质膜。注意受体的形状，它与类固醇激素的形状完全吻合。现在，这个激素和受体的组合，将进入一个特定的基因，识别它的启动子，它将触发转录，也就是创造信使RNA。

信使RNA现在会做m-RNA的工作。它会离开细胞核穿过核膜。在细胞质中，它会开始产生新的蛋白质。这种蛋白质会发挥类固醇激素的作用，无论是毛发的生长还是肌肉的增加等等。这就是疏水激素的工作原理。

为了快速回顾一下这两种不同的激素，我们先来看看疏水激素。你可以看到，最大的区别是受体蛋白在哪里?对于疏水蛋白，受体蛋白在细胞内。而亲水分子则待在细胞外。现在你可能也意识到，由于疏水分子进入细胞并且它们启动了基因，所以有时它们的反应需要更长的时间才能产生。而对于亲水分子，那些可能触发酶的分子，它们已经生成了而不是产生新的酶，亲水分子通常要快一些。

在AP生物考试中，如果他们要问任何问题，他们会集中在胰岛素和胰高血糖素上;这两种细胞控制血糖水平。第二个可能是控制钙的东西，也就是降钙素，和PTH，也就是甲状旁腺激素的缩写。

如果他们还会问其他问题，那就是那些控制你体内水位的东西，也就是控制你的肾脏。

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所以花15分钟看看课本上关于激素系统的章节总结，除非他们有一个漂亮的总结页。过一遍。记住一些效果，这样你就能在选择题中找到正确答案。或者可以在论文部分吐出几个这样的名字，因为他们不会问很多关于荷尔蒙的问题，除了我已经讲过的。这样你就可以走了。