(一)植物的激素調(diào)節(jié)
1.植物的感性運(yùn)動(dòng)和向性運(yùn)動(dòng)。
植物的向性運(yùn)動(dòng)是植物受單向外界因素的刺激而引起的定向運(yùn)動(dòng);感性運(yùn)動(dòng)是指植物體受到不定向的外界刺激而引起的局部運(yùn)動(dòng)。外界單向刺激主要指光照、地心引力(重力)、溫度、濕度和化學(xué)物質(zhì)等,由于植物器官各部分所受的刺激不盡相同,使體內(nèi)生長(zhǎng)素分布不均勻,各部分細(xì)胞生長(zhǎng)速度不同,引起植物某些部分的趨向生長(zhǎng),表現(xiàn)為向性。植物的向性有向光性、向地性和背地性,還有向濕性、向肥性和向觸性。向觸性是指有些纏繞的植物,當(dāng)莖向其他直立物接觸時(shí)就朝向接觸的方向螺旋向上生長(zhǎng)。
2.植物的向光性及其實(shí)驗(yàn)。
植物的向光性是植物的一種向性運(yùn)動(dòng),由于光線能改變生長(zhǎng)素的分布,向光一面生長(zhǎng)素分布少,背光的一面生長(zhǎng)素分布多,因此向光的一面細(xì)胞生長(zhǎng)得慢,背光的一面細(xì)胞生長(zhǎng)得快,結(jié)果使植物彎向光源生長(zhǎng)。胚芽鞘的向光性實(shí)驗(yàn)證明,生長(zhǎng)素對(duì)植物體的生長(zhǎng)(細(xì)胞伸長(zhǎng))有促進(jìn)作用而不是促進(jìn)細(xì)胞的分裂。同時(shí),感受光刺激的部位在胚芽鞘的尖端,單側(cè)光引起生長(zhǎng)素橫向運(yùn)輸,向光彎曲的部位在尖端的下面一段,即生長(zhǎng)素促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)的部位在尖端的下面一段。故接受光刺激的部位在頂端。
3.生長(zhǎng)素的產(chǎn)生、分布和運(yùn)輸。
在植物體內(nèi),合成生長(zhǎng)素最活躍的部位是具有分生能力的組織。即正在進(jìn)行細(xì)胞分裂的分生組織,如頂端分生組織(根尖、莖尖)、形成層細(xì)胞、種子里正在分裂發(fā)育的胚等,作用的部位是正在增大的細(xì)胞,因?yàn)閯偡至训募?xì)胞體積很小,大液泡尚未形成。生長(zhǎng)素的作用原理主要是通過增大細(xì)胞壁的可塑性,來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞伸長(zhǎng)和體積的增大,對(duì)于成熟的植物細(xì)胞(細(xì)胞壁可塑伸展性喪失)則沒有作用。因此生長(zhǎng)素主要集中在生長(zhǎng)旺盛的部位。生長(zhǎng)素主要在莖尖合成,輸送到植物體相應(yīng)部位發(fā)揮生理效應(yīng)。生長(zhǎng)素只能從形態(tài)學(xué)上端運(yùn)往下端,而不能由形態(tài)學(xué)的下端運(yùn)往上端。即生長(zhǎng)素的運(yùn)輸是極性運(yùn)輸,頂端優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象充分說明了這一特點(diǎn)。生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸是指從頂端向基部運(yùn)輸,根尖合成的生長(zhǎng)素也可以向頂部運(yùn)輸,葉中合成的生長(zhǎng)素也能通過韌皮部向其他部位運(yùn)輸。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,在缺氧時(shí),生長(zhǎng)素的運(yùn)輸受到影響。這充分說明生長(zhǎng)素的運(yùn)輸是一種消耗ATP的主動(dòng)運(yùn)輸。
生長(zhǎng)素對(duì)植物生長(zhǎng)的作用往往具有兩重性,生長(zhǎng)素既能促進(jìn)生長(zhǎng),也能抑制生長(zhǎng);既能促進(jìn)發(fā)芽,也能抑制發(fā)芽;既能防止落花落果,也能疏花疏果。這種現(xiàn)象與生長(zhǎng)素的濃度和植物器官種類有關(guān)。植物體不同的組織器官,其生長(zhǎng)發(fā)育要求不同濃度的生長(zhǎng)素。相同濃度的生長(zhǎng)素作用于不同器官引起的反應(yīng)不同(促進(jìn)或抑制),不同器官對(duì)生長(zhǎng)素的敏感性不同,敏感性越強(qiáng),其正常生長(zhǎng)發(fā)育要求的生長(zhǎng)素濃度越低。一般情況下,根最敏感,莖敏感性較差,芽介于根莖之間。對(duì)于同一器官而言,低濃度的生長(zhǎng)素促進(jìn)生長(zhǎng),高濃度的生長(zhǎng)素抑制生長(zhǎng),濃度的高、低是以生長(zhǎng)素最適濃度為界劃分的,低于最適濃度為“低濃度”,高于最適濃度為“高濃度”,促進(jìn)和抑制是以發(fā)展的趨勢(shì)來決定的,在低濃度范圍內(nèi),濃度越高,促進(jìn)生長(zhǎng)的效果越明顯。
5.生長(zhǎng)素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。
植物的頂芽產(chǎn)生的生長(zhǎng)素向下運(yùn)輸大量地積累在側(cè)芽部位,使這里的生長(zhǎng)素濃度過高,從而使側(cè)芽的生長(zhǎng)受到抑制。如果摘掉頂芽,側(cè)芽部位的生長(zhǎng)素濃度降低了,側(cè)芽所受到的抑制作用就會(huì)解除,不久,側(cè)芽可以發(fā)育成枝條了。人們利用頂端優(yōu)勢(shì)原理進(jìn)行棉花的打頂摘心、果樹的整枝修剪,達(dá)到增產(chǎn)目的。生長(zhǎng)素可以促進(jìn)某些不易生根的插條生根,提高了扦插的成活率。實(shí)際生活中,總是把帶有芽的枝條插入土中,過一段時(shí)間則生根成活,若把不帶芽的或帶芽的枝條倒插則不生根成活。如果雌蕊授粉以后,在子房發(fā)育成果實(shí)的早期,除去發(fā)育著的種子,果實(shí)停止發(fā)育,甚至早期落果。反之,如果沒有授粉的雌蕊柱頭上涂一定濃度的生長(zhǎng)素溶液,子房仍能發(fā)育成果實(shí)。在生產(chǎn)實(shí)踐中可利用這個(gè)原理培育無籽果實(shí),如無籽番茄、無籽黃瓜等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常用一定濃度的生長(zhǎng)素類似物溶液噴灑棉株,可以達(dá)到保蕾保苓的效果。
6.植物激素及其相互作用。
植物激素是指一些在植物體內(nèi)合成,并從產(chǎn)生部位運(yùn)到其他地方,對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生顯著作用的微量(1μmol/L以下)有機(jī)物。植物激素一共分成五類,即生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素、乙烯和脫落酸,前三類具有明顯促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育的功效,后兩類則主要抑制生長(zhǎng)、促進(jìn)成熟。植物的個(gè)體發(fā)育受多種激素調(diào)節(jié),五類激素大都同時(shí)存在于同一植株中,不同時(shí)期有不同的主要激素起主導(dǎo)的調(diào)節(jié)作用,多種激素相互協(xié)調(diào),共同完成對(duì)植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié),例如頂端優(yōu)勢(shì)就是細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素共同作用的結(jié)果。如果用細(xì)胞分裂素處理側(cè)芽,就能解除頂端優(yōu)勢(shì)。
(二)人和高等動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)
1.體液調(diào)節(jié)和激素調(diào)節(jié)及神經(jīng)調(diào)節(jié)。
體液調(diào)節(jié)是人和高等動(dòng)物體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)(如激素、CO2等)通過體液的傳送,對(duì)人和動(dòng)物體的生理活動(dòng)所進(jìn)行的調(diào)節(jié)。激素調(diào)節(jié)是經(jīng)內(nèi)分泌腺分泌的激素,進(jìn)入腺體內(nèi)的毛細(xì)血管,隨著血液循環(huán)到達(dá)相應(yīng)的組織器官,對(duì)生物的各種生理活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié),激素調(diào)節(jié)是體液調(diào)節(jié)的主要內(nèi)容。神經(jīng)調(diào)節(jié)是人和高等動(dòng)物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的主要形式。神經(jīng)系統(tǒng)可直接控制內(nèi)分泌腺的分泌,也可通過控制垂體分泌促激素,間接控制一些內(nèi)分泌腺的分泌。體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)相比較,體液調(diào)節(jié)活動(dòng)比較緩慢,作用時(shí)間持久,而神經(jīng)調(diào)節(jié)既調(diào)節(jié)內(nèi)部的各種生理活動(dòng),又調(diào)節(jié)與環(huán)境條件之間的相互關(guān)系,調(diào)節(jié)活動(dòng)迅速準(zhǔn)確,作用范圍有局限性,但作用時(shí)間短暫。
2.高等動(dòng)物的內(nèi)分泌腺和外分泌腺。
高等動(dòng)物的分泌腺有兩類,一類因其無導(dǎo)管,分泌物直接進(jìn)入腺體內(nèi)的毛細(xì)血管而進(jìn)入血液,對(duì)身體的另一處靶細(xì)胞發(fā)生作用,稱內(nèi)分泌腺;另一類有導(dǎo)管,其分泌物一般由導(dǎo)管送向體表(如汗腺)或體內(nèi)的某些管腔(如唾液腺),稱外分泌腺。主要的內(nèi)分泌腺有甲狀腺(分泌甲狀腺激素)、垂體(分泌生長(zhǎng)素等多種激素)、胰島(分泌胰島素等)、性腺(分泌性激素)、腎上腺(分泌腎上腺皮質(zhì)激素等)和胸腺,主要的外分泌腺有各種消化腺、呼吸道的粘液腺、皮膚的汗腺和皮脂腺、乳腺、淚腺及生殖系統(tǒng)的精囊腺等。
3.植物生長(zhǎng)素與動(dòng)物生長(zhǎng)激素。
植物生長(zhǎng)素是由植物體內(nèi)具有分生能力的組織合成的,沒有專門的內(nèi)分泌腺。生長(zhǎng)素的化學(xué)名稱是吲哚乙酸(簡(jiǎn)稱IAA),分子式是C10H9 O2 N。生長(zhǎng)素主要在頂芽合成,輸送到植物體相應(yīng)部位發(fā)揮生理效應(yīng)。生長(zhǎng)激素是由動(dòng)物的腦垂體分泌的,是蛋白質(zhì)類物質(zhì)。人的生長(zhǎng)素是由191個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)分子。主要是促進(jìn)長(zhǎng)骨的生長(zhǎng)和蛋白質(zhì)合成,此外還能影響動(dòng)物體內(nèi)的糖類、脂類和蛋白質(zhì)的代謝。
4.激素分泌的反饋調(diào)節(jié)。
正常情況下,下丘腦分泌的促釋放素能促進(jìn)垂體分泌相應(yīng)的促激素,進(jìn)而促進(jìn)相應(yīng)腺體分泌激素,但當(dāng)某種激素濃度升高時(shí),又會(huì)抑制下丘腦和垂體分泌相應(yīng)的促釋放素和促激素,從而使這種激素的濃度降低。當(dāng)激素濃度降到一定程度時(shí),又會(huì)解除對(duì)下丘腦和垂體的抑制。這種反饋調(diào)節(jié)機(jī)制使某種激素濃度不致太高,也不致太低,從而保持相對(duì)穩(wěn)定的生理濃度值,對(duì)生命活動(dòng)發(fā)揮正常的調(diào)節(jié)功能,避免激素過高或過低而引起激素失調(diào)癥。激素是一種高效能調(diào)節(jié)物質(zhì),某種激素的偏高或偏低都有可能引起個(gè)體發(fā)育某些方面的不正?;蛏顒?dòng)暫時(shí)異常。
5.相關(guān)激素間的協(xié)同作用和拮抗作用。
動(dòng)物的同一生理活動(dòng)不是由單一激素調(diào)節(jié)完成的,而是由與此活動(dòng)有關(guān)的多種激素協(xié)調(diào)互作共同完成的。協(xié)調(diào)作用是不同激素對(duì)同一生理效應(yīng)都發(fā)揮作用,從而達(dá)到增強(qiáng)效應(yīng)的結(jié)果。例如只有當(dāng)生長(zhǎng)素與甲狀腺激素協(xié)同作用時(shí),才能保證機(jī)體正常的生長(zhǎng)和發(fā)育。同樣,胰高血糖素、腎上腺素、甲狀腺素、生長(zhǎng)激素等對(duì)提高血糖水平均協(xié)同發(fā)揮作用。人體的血液和組織液中適當(dāng)?shù)拟}離子水平是維持許多正常的生理功能所必需的。當(dāng)缺少Ca2+時(shí),神經(jīng)信號(hào)不能從一個(gè)細(xì)胞傳到另一個(gè)細(xì)胞,血液不能凝結(jié),肌肉功能受阻,分子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)也不能進(jìn)行。甲狀腺和甲狀旁腺的一個(gè)共同的功能就是維持Ca2+的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定,使Ca2+濃度維持在(9~11mg/100mL血液)狹窄的范圍內(nèi)。來自甲狀腺的降鈣素和來自甲狀旁腺的甲狀旁腺素,是兩種作用相反、相互拮抗的肽類激素,它們共同調(diào)節(jié)著血鈣水平:降鈣素降低血鈣水平,甲狀旁腺素提升血鈣水平。它們通過反饋體系運(yùn)行。當(dāng)血鈣水平升至正常水平以上時(shí),便誘發(fā)甲狀腺產(chǎn)生降鈣素,使Ca2+更多地在骨骼中沉積,腸道對(duì)鈣的吸收減少以及腎臟對(duì)尿中Ca2+的重吸收下降。當(dāng)血鈣降到正常水平以下時(shí),甲狀旁腺分泌的甲狀旁腺素進(jìn)入血液,刺激從骨骼中釋放出Ca2+,并通過腎臟和腸道增加對(duì)Ca2+的吸收。
6.神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式。
動(dòng)物的反射活動(dòng)是多種多樣的,大致可分為非條件反射和條件反射兩類。條件反射又分為第一信號(hào)系統(tǒng)和第二信號(hào)系統(tǒng)。反射的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是反射弧,反射弧通常是由感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)和效應(yīng)器五個(gè)部分組成。感受器有兩類,簡(jiǎn)單感受器只是感覺神經(jīng)末梢如觸覺、痛覺、冷覺、熱覺等,復(fù)雜的感受器除感覺神經(jīng)末梢外,還有一些附屬結(jié)構(gòu),共同構(gòu)成感覺器官,如眼、耳等。神經(jīng)中樞接受傳入神經(jīng)傳導(dǎo)的興奮,對(duì)興奮進(jìn)行整合,然后把興奮經(jīng)傳出神經(jīng)傳導(dǎo)到效應(yīng)器,產(chǎn)生反應(yīng)。在腦神經(jīng)和脊神經(jīng)中,有一部分傳出神經(jīng)纖維,分布到心肌、各個(gè)內(nèi)臟器官和血管的平滑肌、腺體等處,支配內(nèi)臟器官的活動(dòng),這部分傳出神經(jīng)纖維所組成的神經(jīng)叫植物性神經(jīng),分為交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)。交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)作用相反雙重支配內(nèi)臟器官,但它們相輔相成,保證器官的協(xié)調(diào)。
7.興奮的傳導(dǎo)。
(1)神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)過程為:刺激→電位差→局部電流→局部電流回路(興奮區(qū)→未興奮區(qū))。神經(jīng)纖維傳導(dǎo)一般具有下列特征:a.生理完整性;b.絕緣性;c.相對(duì)不疲勞性。
(2)細(xì)胞間的傳遞:興奮在神經(jīng)元與神經(jīng)元之間是通過突觸來傳遞的。突觸是相鄰兩個(gè)神經(jīng)元之間的聯(lián)系,這種聯(lián)系是通過突觸傳遞遞質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。遞質(zhì)是神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生的一種化學(xué)信使物質(zhì),對(duì)有相應(yīng)受體的神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生特異性反應(yīng)(興奮或抑制)。突觸是兩個(gè)相聯(lián)系的神經(jīng)元之間遞質(zhì)的產(chǎn)生與釋放、傳遞、接受的結(jié)構(gòu)。興奮在神經(jīng)元之間的傳遞是單向的,只能由一個(gè)神經(jīng)元的軸突傳到另一個(gè)神經(jīng)元的樹突或胞體。但在一個(gè)神經(jīng)元內(nèi)興奮可沿著樹突→胞體→軸突的方向傳導(dǎo)。突觸傳遞要通過化學(xué)遞質(zhì)的中介作用,因此具有不同于神經(jīng)纖維傳導(dǎo)的特點(diǎn):①單向傳遞,遞質(zhì)只能由突觸前膜釋放,然后作用于突觸后膜;②突觸延擱,興奮在突觸處的傳遞比在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)要慢;③總和性,通常興奮性突觸每興奮一次,并不足以觸發(fā)突觸后神經(jīng)元興奮;④對(duì)內(nèi)環(huán)境變化的敏感性;⑤對(duì)某些藥物的敏感性,突觸后膜的受體對(duì)遞質(zhì)有高度的選擇性,某些藥物可以特異性地作用于突觸傳遞過程,阻斷或加強(qiáng)突觸的傳遞。
8.高級(jí)神經(jīng)中樞的調(diào)節(jié)。
在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)人和高等動(dòng)物生理活動(dòng)的高級(jí)神經(jīng)中樞是大腦皮層,大腦皮層有和機(jī)體各部位相對(duì)應(yīng)的功能代表區(qū)即大腦皮層的功能定位,這些功能區(qū)有管理軀體和內(nèi)臟器官運(yùn)動(dòng)的高級(jí)神經(jīng)中樞,也有感覺軀體和內(nèi)臟器官活動(dòng)狀態(tài)的高級(jí)神經(jīng)中樞。語(yǔ)言中樞是人類特有的皮層功能區(qū),語(yǔ)言功能區(qū)的不同部位使人具有不同的語(yǔ)言運(yùn)用能力。中樞神經(jīng)系統(tǒng)通過傳入神經(jīng)與全身各處的感受器緊密聯(lián)系,感受機(jī)體內(nèi)部和外界環(huán)境的變化;經(jīng)過中樞神經(jīng)系統(tǒng)的分析和綜合,確定機(jī)體的最適宜的反應(yīng);再通過傳出神經(jīng)支配骨骼肌,各臟器和內(nèi)分泌腺的活動(dòng),從而調(diào)節(jié)和控制機(jī)體各部分的活動(dòng),使它們相互配合、協(xié)調(diào),成為一個(gè)統(tǒng)一的整體,以適應(yīng)機(jī)體內(nèi)部和外界環(huán)境的變化。
9.激素調(diào)節(jié)與行為。
動(dòng)物行為是指動(dòng)物個(gè)體或群體的所做所為,它不僅包括動(dòng)物軀體的移位動(dòng)作,如奔跑、游泳、爬行、飛行和身體局部的細(xì)微動(dòng)作,如發(fā)出聲音、豎起耳朵、改變體色等,還包括動(dòng)物日常生活活動(dòng),如取食、呼吸、排泄、生殖等。甚至動(dòng)物的一些靜息狀態(tài),如靜止不動(dòng)、注目凝視也是動(dòng)物行為的一種表現(xiàn),因?yàn)樗鼈兊捏w內(nèi)正進(jìn)行著可能影響隨后行為的活動(dòng)??傊?,動(dòng)物行為是動(dòng)物對(duì)外界條件變化所做的有規(guī)律的、有系統(tǒng)的適應(yīng)性反應(yīng)。
10.神經(jīng)調(diào)節(jié)與行為。
動(dòng)物的行為,無論是先天性行為(包括趨性、反射、本能),還是后天性行為(包括印隨、模仿、條件反射)都與神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用有著直接的關(guān)系。趨性是動(dòng)物對(duì)環(huán)境因素刺激最簡(jiǎn)單的定向反應(yīng),雖無需完整反射孤參與就可完成,但也與神經(jīng)調(diào)節(jié)有關(guān)。非條件反射是指動(dòng)物生下來就有的,也就是通過遺傳而獲得的先天性反射,具有完整的反射弧,只是神經(jīng)中樞大多在大腦皮層以下中樞。本能則是由一系列非條件反射按一定順序連鎖發(fā)生構(gòu)成的,大多數(shù)本能行為比反射行為復(fù)雜得多。動(dòng)物的后天性行為是在后天的生活經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上形成的,是對(duì)環(huán)境的變化作出有規(guī)律、有系統(tǒng)的適應(yīng)性活動(dòng)。動(dòng)物的許多生活經(jīng)驗(yàn)是在多次條件反射基礎(chǔ)上獲得的。學(xué)習(xí)過程包含著多種條件反射的活動(dòng),動(dòng)物越是高等,它的神經(jīng)系統(tǒng)越復(fù)雜,條件反射也越復(fù)雜,運(yùn)動(dòng)能力及印隨、模仿等學(xué)習(xí)能力也隨之增強(qiáng),再加之以往的生活經(jīng)驗(yàn),越容易形成更復(fù)雜,更高級(jí)的后天性行為,提高適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境,解決問題的能力。動(dòng)物的行為是動(dòng)物多種動(dòng)作的組合,動(dòng)作一般是神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)內(nèi)外刺激產(chǎn)生的反射活動(dòng)。
1.植物的感性運(yùn)動(dòng)和向性運(yùn)動(dòng)。
植物的向性運(yùn)動(dòng)是植物受單向外界因素的刺激而引起的定向運(yùn)動(dòng);感性運(yùn)動(dòng)是指植物體受到不定向的外界刺激而引起的局部運(yùn)動(dòng)。外界單向刺激主要指光照、地心引力(重力)、溫度、濕度和化學(xué)物質(zhì)等,由于植物器官各部分所受的刺激不盡相同,使體內(nèi)生長(zhǎng)素分布不均勻,各部分細(xì)胞生長(zhǎng)速度不同,引起植物某些部分的趨向生長(zhǎng),表現(xiàn)為向性。植物的向性有向光性、向地性和背地性,還有向濕性、向肥性和向觸性。向觸性是指有些纏繞的植物,當(dāng)莖向其他直立物接觸時(shí)就朝向接觸的方向螺旋向上生長(zhǎng)。
2.植物的向光性及其實(shí)驗(yàn)。
植物的向光性是植物的一種向性運(yùn)動(dòng),由于光線能改變生長(zhǎng)素的分布,向光一面生長(zhǎng)素分布少,背光的一面生長(zhǎng)素分布多,因此向光的一面細(xì)胞生長(zhǎng)得慢,背光的一面細(xì)胞生長(zhǎng)得快,結(jié)果使植物彎向光源生長(zhǎng)。胚芽鞘的向光性實(shí)驗(yàn)證明,生長(zhǎng)素對(duì)植物體的生長(zhǎng)(細(xì)胞伸長(zhǎng))有促進(jìn)作用而不是促進(jìn)細(xì)胞的分裂。同時(shí),感受光刺激的部位在胚芽鞘的尖端,單側(cè)光引起生長(zhǎng)素橫向運(yùn)輸,向光彎曲的部位在尖端的下面一段,即生長(zhǎng)素促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)的部位在尖端的下面一段。故接受光刺激的部位在頂端。
3.生長(zhǎng)素的產(chǎn)生、分布和運(yùn)輸。
在植物體內(nèi),合成生長(zhǎng)素最活躍的部位是具有分生能力的組織。即正在進(jìn)行細(xì)胞分裂的分生組織,如頂端分生組織(根尖、莖尖)、形成層細(xì)胞、種子里正在分裂發(fā)育的胚等,作用的部位是正在增大的細(xì)胞,因?yàn)閯偡至训募?xì)胞體積很小,大液泡尚未形成。生長(zhǎng)素的作用原理主要是通過增大細(xì)胞壁的可塑性,來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞伸長(zhǎng)和體積的增大,對(duì)于成熟的植物細(xì)胞(細(xì)胞壁可塑伸展性喪失)則沒有作用。因此生長(zhǎng)素主要集中在生長(zhǎng)旺盛的部位。生長(zhǎng)素主要在莖尖合成,輸送到植物體相應(yīng)部位發(fā)揮生理效應(yīng)。生長(zhǎng)素只能從形態(tài)學(xué)上端運(yùn)往下端,而不能由形態(tài)學(xué)的下端運(yùn)往上端。即生長(zhǎng)素的運(yùn)輸是極性運(yùn)輸,頂端優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象充分說明了這一特點(diǎn)。生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸是指從頂端向基部運(yùn)輸,根尖合成的生長(zhǎng)素也可以向頂部運(yùn)輸,葉中合成的生長(zhǎng)素也能通過韌皮部向其他部位運(yùn)輸。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,在缺氧時(shí),生長(zhǎng)素的運(yùn)輸受到影響。這充分說明生長(zhǎng)素的運(yùn)輸是一種消耗ATP的主動(dòng)運(yùn)輸。
生長(zhǎng)素對(duì)植物生長(zhǎng)的作用往往具有兩重性,生長(zhǎng)素既能促進(jìn)生長(zhǎng),也能抑制生長(zhǎng);既能促進(jìn)發(fā)芽,也能抑制發(fā)芽;既能防止落花落果,也能疏花疏果。這種現(xiàn)象與生長(zhǎng)素的濃度和植物器官種類有關(guān)。植物體不同的組織器官,其生長(zhǎng)發(fā)育要求不同濃度的生長(zhǎng)素。相同濃度的生長(zhǎng)素作用于不同器官引起的反應(yīng)不同(促進(jìn)或抑制),不同器官對(duì)生長(zhǎng)素的敏感性不同,敏感性越強(qiáng),其正常生長(zhǎng)發(fā)育要求的生長(zhǎng)素濃度越低。一般情況下,根最敏感,莖敏感性較差,芽介于根莖之間。對(duì)于同一器官而言,低濃度的生長(zhǎng)素促進(jìn)生長(zhǎng),高濃度的生長(zhǎng)素抑制生長(zhǎng),濃度的高、低是以生長(zhǎng)素最適濃度為界劃分的,低于最適濃度為“低濃度”,高于最適濃度為“高濃度”,促進(jìn)和抑制是以發(fā)展的趨勢(shì)來決定的,在低濃度范圍內(nèi),濃度越高,促進(jìn)生長(zhǎng)的效果越明顯。
5.生長(zhǎng)素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。
植物的頂芽產(chǎn)生的生長(zhǎng)素向下運(yùn)輸大量地積累在側(cè)芽部位,使這里的生長(zhǎng)素濃度過高,從而使側(cè)芽的生長(zhǎng)受到抑制。如果摘掉頂芽,側(cè)芽部位的生長(zhǎng)素濃度降低了,側(cè)芽所受到的抑制作用就會(huì)解除,不久,側(cè)芽可以發(fā)育成枝條了。人們利用頂端優(yōu)勢(shì)原理進(jìn)行棉花的打頂摘心、果樹的整枝修剪,達(dá)到增產(chǎn)目的。生長(zhǎng)素可以促進(jìn)某些不易生根的插條生根,提高了扦插的成活率。實(shí)際生活中,總是把帶有芽的枝條插入土中,過一段時(shí)間則生根成活,若把不帶芽的或帶芽的枝條倒插則不生根成活。如果雌蕊授粉以后,在子房發(fā)育成果實(shí)的早期,除去發(fā)育著的種子,果實(shí)停止發(fā)育,甚至早期落果。反之,如果沒有授粉的雌蕊柱頭上涂一定濃度的生長(zhǎng)素溶液,子房仍能發(fā)育成果實(shí)。在生產(chǎn)實(shí)踐中可利用這個(gè)原理培育無籽果實(shí),如無籽番茄、無籽黃瓜等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常用一定濃度的生長(zhǎng)素類似物溶液噴灑棉株,可以達(dá)到保蕾保苓的效果。
6.植物激素及其相互作用。
植物激素是指一些在植物體內(nèi)合成,并從產(chǎn)生部位運(yùn)到其他地方,對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生顯著作用的微量(1μmol/L以下)有機(jī)物。植物激素一共分成五類,即生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素、乙烯和脫落酸,前三類具有明顯促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育的功效,后兩類則主要抑制生長(zhǎng)、促進(jìn)成熟。植物的個(gè)體發(fā)育受多種激素調(diào)節(jié),五類激素大都同時(shí)存在于同一植株中,不同時(shí)期有不同的主要激素起主導(dǎo)的調(diào)節(jié)作用,多種激素相互協(xié)調(diào),共同完成對(duì)植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié),例如頂端優(yōu)勢(shì)就是細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素共同作用的結(jié)果。如果用細(xì)胞分裂素處理側(cè)芽,就能解除頂端優(yōu)勢(shì)。
(二)人和高等動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)
1.體液調(diào)節(jié)和激素調(diào)節(jié)及神經(jīng)調(diào)節(jié)。
體液調(diào)節(jié)是人和高等動(dòng)物體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)(如激素、CO2等)通過體液的傳送,對(duì)人和動(dòng)物體的生理活動(dòng)所進(jìn)行的調(diào)節(jié)。激素調(diào)節(jié)是經(jīng)內(nèi)分泌腺分泌的激素,進(jìn)入腺體內(nèi)的毛細(xì)血管,隨著血液循環(huán)到達(dá)相應(yīng)的組織器官,對(duì)生物的各種生理活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié),激素調(diào)節(jié)是體液調(diào)節(jié)的主要內(nèi)容。神經(jīng)調(diào)節(jié)是人和高等動(dòng)物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的主要形式。神經(jīng)系統(tǒng)可直接控制內(nèi)分泌腺的分泌,也可通過控制垂體分泌促激素,間接控制一些內(nèi)分泌腺的分泌。體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)相比較,體液調(diào)節(jié)活動(dòng)比較緩慢,作用時(shí)間持久,而神經(jīng)調(diào)節(jié)既調(diào)節(jié)內(nèi)部的各種生理活動(dòng),又調(diào)節(jié)與環(huán)境條件之間的相互關(guān)系,調(diào)節(jié)活動(dòng)迅速準(zhǔn)確,作用范圍有局限性,但作用時(shí)間短暫。
2.高等動(dòng)物的內(nèi)分泌腺和外分泌腺。
高等動(dòng)物的分泌腺有兩類,一類因其無導(dǎo)管,分泌物直接進(jìn)入腺體內(nèi)的毛細(xì)血管而進(jìn)入血液,對(duì)身體的另一處靶細(xì)胞發(fā)生作用,稱內(nèi)分泌腺;另一類有導(dǎo)管,其分泌物一般由導(dǎo)管送向體表(如汗腺)或體內(nèi)的某些管腔(如唾液腺),稱外分泌腺。主要的內(nèi)分泌腺有甲狀腺(分泌甲狀腺激素)、垂體(分泌生長(zhǎng)素等多種激素)、胰島(分泌胰島素等)、性腺(分泌性激素)、腎上腺(分泌腎上腺皮質(zhì)激素等)和胸腺,主要的外分泌腺有各種消化腺、呼吸道的粘液腺、皮膚的汗腺和皮脂腺、乳腺、淚腺及生殖系統(tǒng)的精囊腺等。
3.植物生長(zhǎng)素與動(dòng)物生長(zhǎng)激素。
植物生長(zhǎng)素是由植物體內(nèi)具有分生能力的組織合成的,沒有專門的內(nèi)分泌腺。生長(zhǎng)素的化學(xué)名稱是吲哚乙酸(簡(jiǎn)稱IAA),分子式是C10H9 O2 N。生長(zhǎng)素主要在頂芽合成,輸送到植物體相應(yīng)部位發(fā)揮生理效應(yīng)。生長(zhǎng)激素是由動(dòng)物的腦垂體分泌的,是蛋白質(zhì)類物質(zhì)。人的生長(zhǎng)素是由191個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)分子。主要是促進(jìn)長(zhǎng)骨的生長(zhǎng)和蛋白質(zhì)合成,此外還能影響動(dòng)物體內(nèi)的糖類、脂類和蛋白質(zhì)的代謝。
4.激素分泌的反饋調(diào)節(jié)。
正常情況下,下丘腦分泌的促釋放素能促進(jìn)垂體分泌相應(yīng)的促激素,進(jìn)而促進(jìn)相應(yīng)腺體分泌激素,但當(dāng)某種激素濃度升高時(shí),又會(huì)抑制下丘腦和垂體分泌相應(yīng)的促釋放素和促激素,從而使這種激素的濃度降低。當(dāng)激素濃度降到一定程度時(shí),又會(huì)解除對(duì)下丘腦和垂體的抑制。這種反饋調(diào)節(jié)機(jī)制使某種激素濃度不致太高,也不致太低,從而保持相對(duì)穩(wěn)定的生理濃度值,對(duì)生命活動(dòng)發(fā)揮正常的調(diào)節(jié)功能,避免激素過高或過低而引起激素失調(diào)癥。激素是一種高效能調(diào)節(jié)物質(zhì),某種激素的偏高或偏低都有可能引起個(gè)體發(fā)育某些方面的不正?;蛏顒?dòng)暫時(shí)異常。
5.相關(guān)激素間的協(xié)同作用和拮抗作用。
動(dòng)物的同一生理活動(dòng)不是由單一激素調(diào)節(jié)完成的,而是由與此活動(dòng)有關(guān)的多種激素協(xié)調(diào)互作共同完成的。協(xié)調(diào)作用是不同激素對(duì)同一生理效應(yīng)都發(fā)揮作用,從而達(dá)到增強(qiáng)效應(yīng)的結(jié)果。例如只有當(dāng)生長(zhǎng)素與甲狀腺激素協(xié)同作用時(shí),才能保證機(jī)體正常的生長(zhǎng)和發(fā)育。同樣,胰高血糖素、腎上腺素、甲狀腺素、生長(zhǎng)激素等對(duì)提高血糖水平均協(xié)同發(fā)揮作用。人體的血液和組織液中適當(dāng)?shù)拟}離子水平是維持許多正常的生理功能所必需的。當(dāng)缺少Ca2+時(shí),神經(jīng)信號(hào)不能從一個(gè)細(xì)胞傳到另一個(gè)細(xì)胞,血液不能凝結(jié),肌肉功能受阻,分子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)也不能進(jìn)行。甲狀腺和甲狀旁腺的一個(gè)共同的功能就是維持Ca2+的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定,使Ca2+濃度維持在(9~11mg/100mL血液)狹窄的范圍內(nèi)。來自甲狀腺的降鈣素和來自甲狀旁腺的甲狀旁腺素,是兩種作用相反、相互拮抗的肽類激素,它們共同調(diào)節(jié)著血鈣水平:降鈣素降低血鈣水平,甲狀旁腺素提升血鈣水平。它們通過反饋體系運(yùn)行。當(dāng)血鈣水平升至正常水平以上時(shí),便誘發(fā)甲狀腺產(chǎn)生降鈣素,使Ca2+更多地在骨骼中沉積,腸道對(duì)鈣的吸收減少以及腎臟對(duì)尿中Ca2+的重吸收下降。當(dāng)血鈣降到正常水平以下時(shí),甲狀旁腺分泌的甲狀旁腺素進(jìn)入血液,刺激從骨骼中釋放出Ca2+,并通過腎臟和腸道增加對(duì)Ca2+的吸收。
6.神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式。
動(dòng)物的反射活動(dòng)是多種多樣的,大致可分為非條件反射和條件反射兩類。條件反射又分為第一信號(hào)系統(tǒng)和第二信號(hào)系統(tǒng)。反射的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是反射弧,反射弧通常是由感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)和效應(yīng)器五個(gè)部分組成。感受器有兩類,簡(jiǎn)單感受器只是感覺神經(jīng)末梢如觸覺、痛覺、冷覺、熱覺等,復(fù)雜的感受器除感覺神經(jīng)末梢外,還有一些附屬結(jié)構(gòu),共同構(gòu)成感覺器官,如眼、耳等。神經(jīng)中樞接受傳入神經(jīng)傳導(dǎo)的興奮,對(duì)興奮進(jìn)行整合,然后把興奮經(jīng)傳出神經(jīng)傳導(dǎo)到效應(yīng)器,產(chǎn)生反應(yīng)。在腦神經(jīng)和脊神經(jīng)中,有一部分傳出神經(jīng)纖維,分布到心肌、各個(gè)內(nèi)臟器官和血管的平滑肌、腺體等處,支配內(nèi)臟器官的活動(dòng),這部分傳出神經(jīng)纖維所組成的神經(jīng)叫植物性神經(jīng),分為交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)。交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)作用相反雙重支配內(nèi)臟器官,但它們相輔相成,保證器官的協(xié)調(diào)。
7.興奮的傳導(dǎo)。
(1)神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)過程為:刺激→電位差→局部電流→局部電流回路(興奮區(qū)→未興奮區(qū))。神經(jīng)纖維傳導(dǎo)一般具有下列特征:a.生理完整性;b.絕緣性;c.相對(duì)不疲勞性。
(2)細(xì)胞間的傳遞:興奮在神經(jīng)元與神經(jīng)元之間是通過突觸來傳遞的。突觸是相鄰兩個(gè)神經(jīng)元之間的聯(lián)系,這種聯(lián)系是通過突觸傳遞遞質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。遞質(zhì)是神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生的一種化學(xué)信使物質(zhì),對(duì)有相應(yīng)受體的神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生特異性反應(yīng)(興奮或抑制)。突觸是兩個(gè)相聯(lián)系的神經(jīng)元之間遞質(zhì)的產(chǎn)生與釋放、傳遞、接受的結(jié)構(gòu)。興奮在神經(jīng)元之間的傳遞是單向的,只能由一個(gè)神經(jīng)元的軸突傳到另一個(gè)神經(jīng)元的樹突或胞體。但在一個(gè)神經(jīng)元內(nèi)興奮可沿著樹突→胞體→軸突的方向傳導(dǎo)。突觸傳遞要通過化學(xué)遞質(zhì)的中介作用,因此具有不同于神經(jīng)纖維傳導(dǎo)的特點(diǎn):①單向傳遞,遞質(zhì)只能由突觸前膜釋放,然后作用于突觸后膜;②突觸延擱,興奮在突觸處的傳遞比在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)要慢;③總和性,通常興奮性突觸每興奮一次,并不足以觸發(fā)突觸后神經(jīng)元興奮;④對(duì)內(nèi)環(huán)境變化的敏感性;⑤對(duì)某些藥物的敏感性,突觸后膜的受體對(duì)遞質(zhì)有高度的選擇性,某些藥物可以特異性地作用于突觸傳遞過程,阻斷或加強(qiáng)突觸的傳遞。
8.高級(jí)神經(jīng)中樞的調(diào)節(jié)。
在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)人和高等動(dòng)物生理活動(dòng)的高級(jí)神經(jīng)中樞是大腦皮層,大腦皮層有和機(jī)體各部位相對(duì)應(yīng)的功能代表區(qū)即大腦皮層的功能定位,這些功能區(qū)有管理軀體和內(nèi)臟器官運(yùn)動(dòng)的高級(jí)神經(jīng)中樞,也有感覺軀體和內(nèi)臟器官活動(dòng)狀態(tài)的高級(jí)神經(jīng)中樞。語(yǔ)言中樞是人類特有的皮層功能區(qū),語(yǔ)言功能區(qū)的不同部位使人具有不同的語(yǔ)言運(yùn)用能力。中樞神經(jīng)系統(tǒng)通過傳入神經(jīng)與全身各處的感受器緊密聯(lián)系,感受機(jī)體內(nèi)部和外界環(huán)境的變化;經(jīng)過中樞神經(jīng)系統(tǒng)的分析和綜合,確定機(jī)體的最適宜的反應(yīng);再通過傳出神經(jīng)支配骨骼肌,各臟器和內(nèi)分泌腺的活動(dòng),從而調(diào)節(jié)和控制機(jī)體各部分的活動(dòng),使它們相互配合、協(xié)調(diào),成為一個(gè)統(tǒng)一的整體,以適應(yīng)機(jī)體內(nèi)部和外界環(huán)境的變化。
9.激素調(diào)節(jié)與行為。
動(dòng)物行為是指動(dòng)物個(gè)體或群體的所做所為,它不僅包括動(dòng)物軀體的移位動(dòng)作,如奔跑、游泳、爬行、飛行和身體局部的細(xì)微動(dòng)作,如發(fā)出聲音、豎起耳朵、改變體色等,還包括動(dòng)物日常生活活動(dòng),如取食、呼吸、排泄、生殖等。甚至動(dòng)物的一些靜息狀態(tài),如靜止不動(dòng)、注目凝視也是動(dòng)物行為的一種表現(xiàn),因?yàn)樗鼈兊捏w內(nèi)正進(jìn)行著可能影響隨后行為的活動(dòng)??傊?,動(dòng)物行為是動(dòng)物對(duì)外界條件變化所做的有規(guī)律的、有系統(tǒng)的適應(yīng)性反應(yīng)。
10.神經(jīng)調(diào)節(jié)與行為。
動(dòng)物的行為,無論是先天性行為(包括趨性、反射、本能),還是后天性行為(包括印隨、模仿、條件反射)都與神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用有著直接的關(guān)系。趨性是動(dòng)物對(duì)環(huán)境因素刺激最簡(jiǎn)單的定向反應(yīng),雖無需完整反射孤參與就可完成,但也與神經(jīng)調(diào)節(jié)有關(guān)。非條件反射是指動(dòng)物生下來就有的,也就是通過遺傳而獲得的先天性反射,具有完整的反射弧,只是神經(jīng)中樞大多在大腦皮層以下中樞。本能則是由一系列非條件反射按一定順序連鎖發(fā)生構(gòu)成的,大多數(shù)本能行為比反射行為復(fù)雜得多。動(dòng)物的后天性行為是在后天的生活經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上形成的,是對(duì)環(huán)境的變化作出有規(guī)律、有系統(tǒng)的適應(yīng)性活動(dòng)。動(dòng)物的許多生活經(jīng)驗(yàn)是在多次條件反射基礎(chǔ)上獲得的。學(xué)習(xí)過程包含著多種條件反射的活動(dòng),動(dòng)物越是高等,它的神經(jīng)系統(tǒng)越復(fù)雜,條件反射也越復(fù)雜,運(yùn)動(dòng)能力及印隨、模仿等學(xué)習(xí)能力也隨之增強(qiáng),再加之以往的生活經(jīng)驗(yàn),越容易形成更復(fù)雜,更高級(jí)的后天性行為,提高適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境,解決問題的能力。動(dòng)物的行為是動(dòng)物多種動(dòng)作的組合,動(dòng)作一般是神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)內(nèi)外刺激產(chǎn)生的反射活動(dòng)。