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人和动物生命活动的稳态与调节
植物生命活动的调节
生命活动的调节
内环境与稳态
神经调节
体液调节
免疫调节
选择性必修1《稳态与调节》
植物生长素
其他植物激素
植物生长调节剂的运用
环境因素参与植物的生命活动
无论是在炎炎夏日进行户外作业的工人,农民,还是在冰天雪地的南极进行考察的科学家,他们的体温都是37℃左右,这是为什么呢?严重腹泻时需要及时补充水分和盐分,这又是为什么?
在外界环境发生剧烈变化的情况下,人体仍能通过自身的调节作用维持内环境的相对稳定,从而使体内的细胞拥有稳定而适宜的生活条件。
第1章 人体的内环境与稳态
第1节 细胞生活的环境
讨论1:图1和图2所示的各是什么细胞?
在初中的生物学课上,你曾观察过多种动物细胞的装片。右侧的两幅图片你一定还有印象。
问题探讨
图1所示细胞为人体血液中的血细胞,包括红细胞、白细胞等;图2所示细胞为单细胞动物草履虫。
图1
图2
讨论2:它们生活在什么样的环境中?生活环境的异同?
相同之处:都是液体环境
问题探讨
草履虫生活在外界水环境中,血细胞生活在血浆中
水
养料
和氧
代谢
废物
生活环境
单细胞生物
多细胞生物
能直接与外界环境进行物质交换
不能直接与外界环境进行物质交换
外界环境
废物
养料、O2
血浆
废物
养料、O2
讨论2:它们生活在什么样的环境中?生活环境的异同?
不同之处:
问题探讨
讨论3: 若将图1细胞置于图2细胞的生活环境中,会发生什么变化?
问题探讨
血细胞直接置于外界环境中,可能会由于pH、渗透压等理化性质不同而导致死亡。
一、体内细胞生活在细胞外液中
1. 体液含义:生物体内以水为基础的液体统称为体液。
一、体内细胞生活在细胞外液中
2. 体液的组成
(1)细胞内液:存在于细胞内,约占2/3
(2)细胞外液:存在于细胞外,约占1/3,包括血浆、组织液、淋巴液等
细胞内液
细胞外液
细胞外液
细胞内液
体液
组织液
血浆
淋巴液等
如:细胞质基质、线粒体基质、
叶绿体基质、细胞液(液泡内)、核液
如:脑脊液和房水
体液不与外界相通,即正常情况下不会排出体外。
思考:泪液、汗液、尿液、胃液、胰液等是不是体液?
不是!与外界相连的管腔和液体都不属于体液。
(1)血浆:血液中除了血细胞以外的液体部分,血细胞直接生活的环境
血液
血浆
血细胞
血浆蛋白
含有
属于
细胞外液成分
红细胞
白细胞
血小板
含有
血红蛋白
属于
细胞内液成分
思考:有人说:“血液就是血浆”你认为这种说法恰当吗?
3. 细胞外液的组成
血液≠血浆
注意:血液并不全是体液
离心前
离心后
血浆
白细胞、血小板
红细胞
(1)血浆:血细胞的直接生活环境
3. 细胞外液的组成
血液
血浆
血细胞
红细胞
白细胞
血小板
血浆
(2)组织液:存在于组织细胞间隙的液体,又叫组织间隙液。由血浆通过毛细血管壁渗出到细胞间形成,大部分物质能够被重新吸收回血浆。组织液是体内绝大多数细胞直接生活的环境。
营养物质
血浆
由毛细血管壁渗出
组织液
大部分物质被重吸收
代谢物质
3. 细胞外液的组成
毛细血管
组织液
组织细胞
(3)淋巴液:存在于淋巴管中,是由一部分组织液经毛细淋巴管壁进入毛细淋巴管而形成的,最终汇入血浆。淋巴液是淋巴细胞、吞噬细胞直接生活的环境。
组织液
由毛细淋巴管壁
进入淋巴管
淋巴液
经左右锁骨
下静脉汇入
血浆
3. 细胞外液的组成
毛细淋巴管
淋巴液
拓展延伸
脑脊液是充满脑室系统、蛛网膜下隙和脊髓中央管内的无色透明液体。
脑脊液属于细胞外液,正常脑脊液具有一定的化学成分和压力,对维持颅压的相对稳定有重要作用。
脑脊液是大脑细胞的直接生活的环境
(1)细胞外液是细胞直接生活的环境
4. 血浆、组织液和淋巴液的关系
思考·讨论 为什么说细胞外液是细胞直接生活的环境
细胞外液是指存在于细胞外面的液体,包括血浆、组织液和淋巴液等。
血细胞直接生活在血浆中,体内绝大多数细胞直接生活在组织液中,大量淋巴细胞直接生活在淋巴液中。
细胞外液是体内细胞直接生活的环境。
组织细胞
毛细淋巴管
毛细血管
组织液中的物质返回血液循环系统
组织液中的物质进入淋巴细胞
血浆中的物质进入组织液
(2)关系模式图
4. 血浆、组织液和淋巴液的关系
毛细淋巴管
淋巴液
毛细血管
血浆
组织细胞
组织液
(2)关系模式图
4. 血浆、组织液和淋巴液的关系
细胞内液
血浆
组织液
细胞内液
淋巴液
毛细血管壁
淋巴循环
少部分
毛细淋巴管壁
大部分渗回
(2)关系模式图
4. 血浆、组织液和淋巴液的关系
①两端开放的为毛细血管;
②有盲端(末端)的为毛细淋巴管;
③血浆与组织液、组织液与细胞内液是双向,组织液与淋巴液,淋巴液与血浆是单向。
毛细淋巴管
(2)关系模式图
4. 血浆、组织液和淋巴液的关系
毛细血管
思考:为什么组织液和淋巴液、淋巴液与血浆之间是单向关系?
①毛细血管管壁细胞是接合排列,血浆与组织液可双向交换。
②毛细淋巴管的管壁细胞覆瓦状排列,管内有瓣膜,就像阀门,组织液可以向淋巴液单向向内打开通过,反向则阀门关闭,所以使组织液只能单向流动到淋巴液。
③毛细淋巴管有盲端,另一端与静脉相连,进而参加血液循环。
毛细淋巴管的结构模式图
末端封闭
单向的瓣膜
(3)血浆、组织液、淋巴液的O2、CO2关系
①O2浓度:血浆>组织液>细胞内液
②CO2浓度:细胞内液>组织液>血浆
血浆
组织液
细胞内液
O2和营养物质
CO2和代谢废物
O2和营养物质
CO2和代谢废物
4. 血浆、组织液和淋巴液的关系
人体角度看:
人体外的环境—人体所生活的外部环境;
人体内的环境—内环境
细胞
细胞内液
内环境
细胞外液
外界环境
细胞角度看:
细胞外—细胞外液;
细胞内—细胞内液
(1)概念:由细胞外液构成的液体环境。
5. 内环境
细胞外液
构成
内环境
②内环境属于多细胞动物的一个概念,植物和单细胞动物无内环境。
①内环境=细胞外液=血浆+组织液+淋巴液等。内环境是相对于生物外界环境提出的,细胞外液是相对于细胞内液提出的。
③人的泪液、汗液、尿液、胃液、胰液等有孔道与外界相通的结构中的液体不属于内环境。
(1)概念:由细胞外液构成的液体环境。
5. 内环境
体内细胞 内环境
组织细胞(神经细胞、肌肉细胞)
血细胞
淋巴细胞
毛细血管壁细胞
毛细淋巴管壁细胞
血浆
血浆和组织液
淋巴液和组织液
淋巴液和血浆
组织液
(2)各种细胞生活的内环境
5. 内环境
思考:水疱(泡)是因运动摩擦造成其表皮与皮下组织分离形成间隙,并令其间充满液体,水泡的主要成分是什么呢?
脚上磨出的水疱(泡)中的液体为组织液,呈淡黄色
拓展延伸
摩擦产生空隙
角
质
层
组织细胞
组织液
组
织
液
水疱(泡)是因运动摩擦造成其表皮与皮下组织分离形成间隙,并令其间充满液体。
【思考】
①水疱中的液体主要是_______;
②水疱过一段时间可以自行消失,是因为其中的液体可以渗入________和_____________(结构);
③水疱的形成和消失说明什么?
____________________________。
组织液
毛细血管
毛细淋巴管
内环境中的物质是不断更新的
拓展延伸
思考:静脉注射(输液)和肌肉注射(打针),药物到达组织细胞发挥作用的运输途径有什么不同?
静脉注射(输液):药→血浆→组织液→靶细胞(细胞内液)
肌肉注射(打针):药→组织液(少数进入淋巴,淋巴液又汇入血浆)→血浆→组织液→靶细胞(细胞内液)
拓展延伸
1. 辨析甲~丁各代表的成分:
甲:__________;乙:_________;丙:_________;丁:__________。
2. 细胞产生的废物和CO2先后经过______和______ (填“乙”“丙”或“丁”),最终被排出体外,因此,就CO2浓度来说,甲、乙、丙中CO2浓度由高到低的顺序为________________。
3. O2先后经过______和______ (填“乙”“丙”或“丁”),最终进入细胞,因此,就O2浓度来说,甲、乙、丙中O2浓度由高到低的顺序为_________________。
练习一下
细胞内液
组织液
血浆
淋巴液
乙 丙
甲>乙>丙
丙 乙
丙>乙>甲
4. 下列有关人体内环境的叙述,正确的是( )
A. 血浆是体内绝大多数细胞直接生活的环境
B. 大部分组织液被毛细血管重新吸收
C. 小肠上皮细胞生活的内环境是组织液和肠液
D. 内环境是细胞进行正常代谢的主要场所
√
解析:
组织液是体内绝大多数细胞直接生活的环境,A错误;
大部分组织液能够被重新吸收回血浆,B正确;
肠液不属于内环境成分,C错误;
细胞进行正常代谢的主要场所是细胞质基质,D错误。
练习一下
5. 如图表示人体内环境的关系示意图,下列叙述错误的是( )
A. 淋巴细胞生活的内环境有乙和丙
B. 丙经过淋巴循环汇入到乙
C. 静脉滴注后,药物可直接经甲到达靶细胞
D. 甲、乙、丙共同组成内环境,是体内大多数细胞生活的直接环境
√
解析:由图中箭头方向判断,甲是组织液,乙是血浆,丙是淋巴液,丁是细胞内液。静脉滴注后,药物可经乙(血浆)、甲(组织液)到达靶细胞,C 错误。
练习一下
6. 下图为人体肝脏局部结构示意图,a、b、c、d表示细胞,①②③④表示不同的体液。下列叙述错误的是( )
A. ③是人体内绝大多数细胞直接生活的环境
B. ②③④构成的液体环境叫作人体的内环境
C. ③可小部分被毛细淋巴管吸收成为①
D. a生活的内环境为①③,c生活的内环境为③④
练习一下
解析:据图判断,①是淋巴液,②是细胞内液,③是组织液,④是血浆。a是毛细淋巴管壁细胞,b是组织细胞,c是毛细血管壁细胞,d是血细胞,B错误。
√
二、细胞外液的成分
红细胞在血浆中能正常地生活
体外若无特殊环境很快死亡
内环境(细胞外液)含有哪些成分呢?
二、细胞外液的成分
思考·讨论 血浆的化学成分
血浆的成分复杂,主要为水。科学家测得人体血浆中部分成分的含量如下表。
成分 含量 成分 含量(mmol/L)
丙氨酸氨基转移酶 9~60U/L 总胆固醇 3.1~5.2
总蛋白 65~85g/L 钠 137~147
总胆红素 5~21 mol/L 钾 3.5~5.3
碱性磷酸酶 45~125U/L 钙 2.2~2.65
尿素 2.8~7.2mmol/L 磷 0.81~1.45
肌酐 57~111 mol/L 镁 0.73~1.06
尿酸 208.3~428.4 mol/L 血清铁 11~30
葡萄糖 3.9~6.1mmol/L 氯 99~110
乳酸脱氢酶 140~271U/L 碳酸氢盐 22~28
三酰甘油 0~1.7mmol/L 总CO2 21~31.3
水
无机盐
无机物
蛋白质
脂质
糖
代谢产物
有机物
气体
血浆
水(约占90%)
蛋白质(约占7~9%)无机盐(约占1%)
血液运输的其他物质
营养物质:葡萄糖、核苷酸、脂质等
代谢废物:尿素、尿酸等
气体:O2、CO2等
抗体、激素(如胰岛素)、神经递质等
1. 血浆的组成成分
二、细胞外液的成分
2. 组织液、淋巴液的成分:二者的成分和含量与血浆相近,最主要的差别在于血浆中含有较多的蛋白质,而组织液和淋巴液中蛋白质含量很少。
3. 本质:细胞外液是一种类似于海水的盐溶液,这在一定程度上反映了生命起源于海洋。
二、细胞外液的成分
4. 内环境成分的判断
(1)内环境存在的物质
4. 内环境成分的判断
(2)内环境不存在的物质
注意:血红蛋白与载体蛋白的区别
1.下列物质属于内环境成分的是:________________。
①氧气 ②氨基酸 ③呼吸酶 ④血红蛋白 ⑤Ca2+载体 ⑥激素 ⑦CO2 ⑧维生素 ⑨尿素 ⑩纤维素
麦芽糖 尿液 胃蛋白酶 水通道蛋白 钠离子
①②⑥⑦⑧⑨
练一练
√
√
√
√
√
√
√
三、内环境的理化性质
当外界溶液的浓度比细胞质浓度低时,细胞吸水膨胀。
当外界溶液的浓度与细胞质浓度相同时,细胞形态不变。
当外界溶液的浓度比细胞质浓度高时,细胞失水皱缩。
过酸、过碱、温度过高、温度过低 → 不能正常生活
渗透压 酸碱度 温度
1. 渗透压
溶质微粒越多,即溶液浓度越高,对水的吸引力越大,溶液渗透压越高;反之,溶液渗透压越低。
(1)概念:指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
(2)渗透压的大小:取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。
注意:只比较单位体积内微粒的数目,与微粒的大小与种类无关。
1. 渗透压
(3)影响渗透压的因素
①细胞外液的渗透压:90%以上来源于Na+和 Cl-。
③细胞内液渗透压主要来源于K+。
②血浆渗透压大小:主要与无机盐、蛋白质的含量有关。
思考:细胞外液中溶质含量最多的是蛋白质,为什么细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-?
溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。
虽然蛋白质含量最多,蛋白质的分子质量较Na+和Cl-大得多,但数目远少于Na+和Cl-。
血浆的化学成分
770kpa
770kpa
思考:细胞外液渗透压 = 细胞内液渗透压?
等渗溶液:维持细胞形态
(4)血浆渗透压:37 ℃时,约为770KPa, 相当于细胞内液的渗透压。
1. 渗透压
血浆的渗透压与0.9%NaCl溶液或5%的葡萄糖溶液的渗透压大致相等,故0.9%的NaCl溶液或5%的葡萄糖溶液为血浆的等渗溶液,前者又叫生理盐水。凡浓度高于0.9%NaCl溶液的溶液称为高渗溶液,低于则称为低渗溶液。
与生活的联系
(1)正常范围:正常人的血浆近中性,pH为7.35-7.45。
(2)血浆中维持PH值相对稳定的物质是HCO3-、 H2CO3等。
2. 酸碱度
HCO3-
H2CO3
+H+
+OH-
3. 温度:人体细胞外液的温度一般维持在37 ℃左右。
四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
1. 细胞直接与内环境进行物质交换
细胞为一开放系统,可以直接与内环境进行物质交换,不断获取进行生命活动所需要的物质,同时又不断排出代谢产生的废物,从而维持细胞正常的生命活动。
细胞直接与内环境进行物质交换(箭头代表运输方向)
思考1:Na+、葡萄糖、氨基酸和O2等分别是经过什么途径进入内环境?
小肠绒毛
食物中的糖类、蛋白质等要经过消化系统的消化转变为葡萄糖、氨基酸等
毛细血管
血浆
循环系统运输
组织处的毛细血管
毛细血管壁
细胞内
细胞膜
组织液
2. 细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
食物中的Na+不需经过消化可直接被吸收。
呼吸道
O2
肺泡
肺部毛细血管
血浆
毛细血管壁
组织处的毛细血管
细胞内
细胞膜
循环系统运输
组织液
思考1:Na+、葡萄糖、氨基酸和O2等分别是经过什么途径进入内环境?
2. 细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
思考2:组织细胞产生的代谢废物如尿素和CO2,是怎样排出体外的?
组织细胞经代谢产生的CO2和尿素首先进入组织液,再进入血液循环系统,然后CO2经呼吸系统排出体外,尿素经泌尿系统和皮肤等排出体外。
2. 细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
思考2:请你用简单的示意图表示内环境与外界环境的物质交换的关系。
2. 细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
食物
O2、营养物质
CO2和H2O
体外
体外
体内
消化系统
泌尿系统
皮肤
尿液
其他代谢终产物
汗液
呼吸系统
内环境
营养物质
代谢终产物
气体
食物残渣(一直未进入体内)
循环系统
组织细胞
O2
2. 细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
3. 细胞与外界环境物质交换的穿膜问题
(1)葡萄糖从外界环境到被组织细胞利用,至少穿过7层生物膜。
进入组织细胞(1层)
进出小肠上皮细胞(2层)
进出毛细血管壁细胞(4层)
进出肺泡壁细胞(2层)
进出毛细血管壁细胞(2层)
进出红细胞(2层)
进出毛细血管壁细胞(2层)
进入组织细胞(1层)
进入线粒体(2层)
O2
(2)O2从外界环境进入组织细胞,至少穿过9层生物膜;进入组织细胞并加以利用,至少穿过11层生物膜。
3. 细胞与外界环境物质交换的穿膜问题
练习
下图表示人体细胞与外界环境之间进行物质交换的示意图,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示能直接与内环境进行物质交换的系统或器官,①②是有关的生理过程。
下列叙述错误的是( )
A. 内环境与Ⅰ交换气体必须通过肺泡壁和毛细血管壁
B. Ⅱ内的葡萄糖通过①进入血液和淋巴液
C. ②表示重吸收作用
D. Ⅳ表示的器官是皮肤
B
解析:Ⅰ是呼吸系统;Ⅱ是消化系统,葡萄糖通过①消化吸收只能进入血液;Ⅲ是泌尿系统,②表示重吸收作用;Ⅳ是皮肤。
本节结束!