(共45张PPT)
第一章人体的内环境与稳态
第二节 内环境的稳态
问题探讨
在进行常规体检时,通常要做血液生化检查,以了解肝功能、肾功能、血糖、血脂等是否正常。右图是某人的血液生化检查化验单的一部分。
讨论:
1.为什么血液的生化指标能反映机体的健康状况?
2.每种成分的参考值(即正常值)都有一个变化范围,这说明什么?
3.从化验单上可以看出什么成分超出正常范围?这可能会对人体造成什么不利影响?
问题探讨
1.为什么血液的生化指标能反映机体的健康状况?
当机体某项生理功能出现障碍时,会影响其代谢产物的含量,从而可以反映机体的健康状况,并可以作为诊断疾病的依据。
2.每种成分的参考值(即正常值)都有一个变化范围,这说明什么?
①内环境中各种化学成分的含量不是恒定不变的,而是在一定范围内波动,内环境的稳定是一种动态的、相对的稳定;
②不同个体存在一定差异。
3.从化验单上可以看出哪几种成分超出正常范围?这可能会对人体造成什么不利影响?
问题探讨
(1)天冬氨酸氨基转移酶(即谷草转氨酶)略微低于正常值,这通常没有临床意义,建议定期复查。若该值偏高,说明肝功能受损。
(2)葡萄糖含量超标,且糖化血清白蛋白严重超标,可能是糖尿病。糖尿病患者长期高血糖,会导致眼、肾、心脏、血管、神经等慢性损害。
(3)甘油三酯超标,可引起高血脂症,易并发冠心病、动脉粥样硬化等。
随着外界环境的变化和体内细胞代谢活动的进行,
内环境会因此而剧烈变动么?
内环境的动态变化
细胞代谢会产生许多酸性物质,如碳酸等;人和动物吃的食物代谢后也会产生一些酸性或碱性物质。这些物质进入内环境,会使机体的pH发生怎样的变化呢
探究 · 实践
模拟生物体维持PH的稳定( P 7-8)
探究 · 实践
模拟生物体维持PH的稳定
1、自变量?
2、因变量?
3、实验设计遵循原则?
4、实验预期结果?
提出问题
作出假设
设计实验
探究酸性和碱性物质进入体内,机体pH能否维持在一定范围内?
机体能维持pH的相对稳定
实验材料:
缓冲液、自来水、肝匀浆、马铃薯匀浆、
0.1mol/L HCl、0.1mol/L NaOH
自变量:
酸性、碱性物质
HCl/NaOH 溶液(0.1mol/L)
因变量:
生物体pH的变化
pH试纸、pH计
材料 (25mL) 加入0.1mol/L HCl 加入0.1mol/L NaOH 加入不同数量液滴后的pH 加入不同数量液滴后的pH 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30
自来水
缓冲液
肝匀浆
空白对照
已知具有缓冲能力的溶液,阳性对照
探究 · 实践
模拟生物体维持PH的稳定
实验设计遵循原则:
单一变量原则
无关变量:
不同的溶液的体积、所加酸或碱的浓度
实验步骤:分7组(每组一种液体材料),组内分AB两个小组分别测酸碱。(以自来水材料为例,其余测定小组步骤相同)
A组:测酸对自来水pH的影响:
第一步:将25mL自来水倒入50mL烧杯中,测量并记录起始的pH;
第二步:一次加5滴0.1mol/L HCl,用玻璃棒搅匀后测pH,记录pH值到下方表格,直到加入30滴为止。
B组:测碱对自来水pH的影响:
第一步:烧杯中加入25mL自来水,测定并记录起始的pH;
第二步:一次加5滴0.1mol/L NaOH,用玻璃棒搅匀后测pH,记录pH值到下方表格,直到加入30滴为止。
进行实验
探究 · 实践
模拟生物体维持PH的稳定
充分冲洗烧杯,用缓冲液代替自来水,重复步骤2至步骤5,记录结果。
充分冲洗烧杯,用肝匀浆代替自来水,重复步骤2至步骤5,记录结果。
最后作图,分析结果并得出结论。
探究 · 实践
模拟生物体维持PH的稳定
两种测定pH方式
pH试纸
pH计
材料 (25mL) 0.1mol/L的HCl 0.1mol/L的NaOH 加入不同数量液滴后的pH 加入不同数量液滴后的pH 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30
自来水 6.8 6.5 6.3 6.0 5.0 4.1 3.8 7.0 8.8 9.4 9.8 10.0 10.5 11.0
缓冲液 7.0 7.0 6.8 6.6 6.5 6.4 6.3 7.0 7.2 7.3 7.5 7.8 8.0 8.2
肝匀浆 6.4 6.2 6.1 6.0 6.0 5.9 5.9 6.3 6.4 6.5 6.7 6.7 6.8 7.0
标准对照
空白对照
实验组
探究 · 实践
模拟生物体维持PH的稳定
分析结果
得出结论
探究 · 实践
模拟生物体维持PH的稳定
生物材料的性质类似于缓冲液而不同于自来水,说明生物材料内含有缓冲物质,能够维持pH的相对稳定。
讨论:
1.就加入HCl或NaOH后的pH的变化来说,肝匀浆更像自来水还是更像缓冲液?
2.缓冲液的pH变化为什么与自来水的不同?
3.采用马铃薯匀浆与肝匀浆的实验结果类似吗?
4.请根据模拟实验的结果,尝试对机体维持pH稳定的机制进行解释。
肝匀浆更像缓冲液
探究 · 实践
模拟生物体维持PH的稳定
HCO3-/H2CO3 缓冲对:
HPO42-/H2PO4- 缓冲对:
溶液中酸性物质增加时:
溶液中碱性物质增加时:
HPO42- + H+ → H2PO4-
H2PO4- + OH- →HPO42- +H2O
乳酸+ NaHCO3→乳酸钠 + H2CO3
CO2 + H2O
OH- + H2CO3→HCO3- + H2O
2.缓冲液的pH变化为什么与自来水的不同?
材料 (25mL) 0.1mol/L的HCl 0.1mol/L的NaOH 加入不同数量液滴后的pH 加入不同数量液滴后的pH 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30
自来水 6.8 6.5 6.3 6.0 5.0 4.1 3.8 7.0 8.8 9.4 9.8 10.0 10.5 11.0
缓冲液 7.0 7.0 6.8 6.6 6.5 6.4 6.3 7.0 7.2 7.3 7.5 7.8 8.0 8.2
肝匀浆 6.4 6.2 6.1 6.0 6.0 5.9 5.9 6.3 6.4 6.5 6.7 6.7 6.8 7.0
马铃薯匀浆 6.8 6.4 6.0 5.6 5.3 5.1 5.0 6.8 7.9 8.2 8.4 8.6 8.8 8.9
3.采用马铃薯匀浆与肝匀浆的实验结果类似吗?
探究 · 实践
模拟生物体维持PH的稳定
机体内环境中含有缓冲对HCO3-/H2CO3、HPO42-/H2PO4-等,它们能够对酸和碱起缓冲作用,维持pH稳定。
探究 · 实践
模拟生物体维持PH的稳定
4. 对机体维持pH稳定的机制进行解释。
①由一种弱酸与该种弱酸的碱性盐组成。
②既能抗酸,又能抗碱,有缓冲作用。
(1)剧烈运动产生大量乳酸时:
①乳酸+NaHCO3→乳酸钠+H2CO3。
结果:
CO2 由肺排出体外,缓冲了体内过多的酸。
(2)碱性物质进入血液时:
Na2CO3+H2CO3→2NaHCO3
结果:过多的 NaHCO3 由肾脏排出,缓冲了体内的碱性变化
以NaHCO3/H2CO3为例
②H2CO3→H2O+CO2↑。
1.缓冲对
2.对生命活动的调节
分别向20 mL的新鲜血浆中滴加相同浓度的稀盐酸和稀NaOH溶液,血浆酸碱度变化与滴加滴数的关系正确的是( )
D
某生物小组通过实验的方法来研究生物组织材料维持pH稳定的机理。该生物小组以等量的肝匀浆、自来水和pH为7的磷酸盐缓冲液为实验材料,向三组溶液中加酸或碱后,测定溶液pH的变化。下列相关叙述正确的是( )
A.向各种溶液中一次性加入等量的酸或碱来确定其调节pH的能力
B.在一定的范围内,三组溶液中,自来水组的pH变化可能最小
C.即使加入的酸或碱过多,肝匀浆的pH依然能保持稳定
D.在肝匀浆组中加入酸或碱后,调节pH的主要缓冲物质不同
D
内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定范围吗?
内环境的动态变化
人体体温日变化规律
正常情况下,不同人的体温,会因年龄、性别等的不同而存在微小差异;
同一个人的体温在一日内也有变化,但变化幅度一般不超过1℃。尽管气温波动范围较大,但健康人的体温始终接近37℃。
成员 上午6h 上午9h 中12h 下午3h 傍晚6h 晚上9h
母亲 37.0℃ 37.2℃ 37.3℃ 37.4℃ 37.2℃ 37.1℃
父亲 36.8℃ 37.0℃ 37.1℃ 37.3℃ 37.1℃ 36.9℃
自己 37.1℃ 37.3℃ 37.4℃ 37.5℃ 37.3℃ 37.1℃
人体体温日变化规律(P12)
(1)正常人的体温并不是一个固定值,而是一个温度范围,一般不超过1℃。
(2)不同年龄的人的体温有微小的差异,一般青年人高于老年人。
(3)不同性别的人的体温也有微小的差异,一般女性高于男性。
总结:健康人的体温始终在37 ℃左右,处于动态平衡中。
健康人内环境的每一种成分如血糖、血脂,以及渗透压等理化性质都是不断变化的,但都处于一定的范围内。
内环境的动态变化
稳态定义:
①稳态不是恒定不变的,而是相对恒定的一种动态变化。
②这种动态变化保持在一定的范围内,是存在个体差异的。
③稳态的实质是内环境的化学成分和理化性质处于动态平衡之中。
正常机体通过调节作用,使各个器官、系统协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态叫做稳态。
特
点
内环境的这种动态平衡是通过机体的调节作用实现
影响稳态的因素:
内环境的动态变化
外界环境的改变
体内细胞代谢活动的进行
动态平衡
内环境改变
调节作用
对稳态调节机制的认识
人体各器官、系统协调一致地正常运行是维持内环境稳态的基础。
直接相关的系统:
消化系统、
呼吸系统、
循环系统、
泌尿系统。
未吸收的物质
有机废物、水和无机盐
肾是形成尿液的器官,当发生肾功能衰竭时,病人的水和无机盐等的代谢会紊乱,可出现全身水肿,尿素氮升高、呕吐等一系列症状,即尿毒症,严重时会导致死亡。
稳态失调的实例---尿毒症
对稳态调节机制的认识
下列关于内环境稳态的叙述错误的是( )
A 内环境的物质成分和理化性质是相对稳定的
B 内环境稳态是由体内各种调节机制所维持的
C 内环境中出现尿酸、尿素表明内环境稳态遭到破坏。
D 内环境稳态不能维持,机体的生命活动就会受到威胁
C
对稳态调节机制的认识
1857 贝尔纳
法国生理学家
内环境保持稳定主要依赖神经系统的调节
1926 坎农
美国生理学家
提出稳态的概念。稳态不是恒定不变,而是一种动态平衡。
提出:内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下,通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。
目前普遍认为:神经-体液-免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
(1)内环境中各种稳态的维持不一定都需要神经系统、内分泌系统和免疫系统的共同参与,如内环境中pH稳态调节,只与内环境中缓冲物质有关。
(2)能够维持内环境稳态的人,其生命活动不一定正常,比如“植物人’
易错提醒
对稳态调节机制的认识
对稳态调节机制的认识
内环境稳态会失调吗?
调节功能出现障碍(内因)
外环境变化过于剧烈
(外因)
内环境的稳态遭到破坏
人体维持稳态的调节能力是有一定限度的
细胞代谢紊乱甚至导致疾病发生
对稳态调节机制的认识
尿毒症
乳酸中毒、高原反应
抽搐
血钙过低
代谢废物积累
02缺乏
pH失调
酸中毒、碱中毒
体温失调
发热、中暑、失温
组织水肿
血浆蛋白质降低
血糖平衡失调
低血糖、糖尿病“三多一少”
内
环
境
稳态失调的实例
病例1:发烧
对稳态调节机制的认识
你阳过?高热是新冠肺炎的典型症状,谈谈高热最严重时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施?
正常的体温是体内细胞进行各种生化反应最适宜的温度。在发高烧的状态下,发高烧时,各种酶的活性发生变化,代谢紊乱,机体功能发生异常。发热时的症状主要集中在中枢神经系统,病人感觉不适、头疼、头晕、嗜睡等,同时常有食欲不振、厌食、恶心的表现。
发热时机体处于一种明显的分解代谢过旺的状态,持续高热必定引起器官的功能负荷加重,有可能诱发器官功能不全或引起组织损伤。对于6个月至4岁的幼儿来说,持续高热容易发生惊厥,相当数量的患儿由此出现脑损伤,如智力落后、甚至癫痫,因此应注意及时采用物理方法或服用药物来退烧降温。
对稳态调节机制的认识
大量出汗或严重腹泻后,如果只喝水,不补充盐,内环境渗透压会降低。这样内环境中的水将较多地通过渗透作用进入细胞内,造成细胞吸水肿胀,进一步导致细胞代谢和功能紊乱。严重时会出现疲倦、周身不适、表情淡漠、恶心、食欲减退、皮下组织肿胀等症状。
病例2 :腹泻
严重腹泻后,如果只喝水,不补充盐,内环境的渗透压会出现什么变化?
对稳态调节机制的认识
病例3:高原病(高原反应)
援藏的人员到高原后常会出现头痛、乏力、心跳加快、血压升高等症状,为什么?这说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系?
高原空气稀薄,大气压和氧分压低,易造成体内缺氧。
这说明外界环境的变化会影响内环境的稳态。若外界环境变化不剧烈,并且机体调节机制良好,内环境波动较小,仍能维持稳态;若外界环境变化剧烈,机体调节能力不好,内环境稳态将受到破坏,就会影响身体健康。
说明:人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。
对稳态调节机制的认识
病例4:失温症
失温,一般指人体热量流失大于热量补给,从而造成人体核心区温度降低,并产生一系列寒颤、迷茫、心肺功能衰竭等症状,甚至最终造成死亡的病症。这里所谓的人体核心区主要是指大脑和躯干内的心、肺等维持生命的主要器官,这一概念是相对于人体四肢和表层皮肤而言的。
对稳态调节机制的认识
中暑是指高温引起机体体温调节功能紊乱所表现出的一系列症状,如高热、皮肤干燥、恶心、呕吐、食欲不振、心悸、头痛等。严重中暑会使体温超过40 °C,病死率比较高。
病例5:中暑
对稳态调节机制的认识
病例6:空调病
夏天时,空调房间与室外的温差较大,如果经常进出空调房间,就会出现咳嗽、头痛、流鼻涕等感冒症状。
如果在温度较低的空调房间呆的时间过长,就会引起关节酸痛或颈僵背硬、腰沉臀重、肢痛足麻、头晕脑胀等。
由于空气不好,如果呆得太久,容易使人头晕目眩。
这些症状就是空调综合征,俗称空调病。
空调病的主要表现为:感冒、过敏、风湿痛、黏膜干燥、紧张、烦躁、注意力难以集中、头痛,等等。
人体各器官、系统协调一致地正常运行,是维持内环境稳态的基础,如果某器官的功能出现障碍可能会引起稳态失调。下列分析正确的是( )
A.某人长期节食减肥,不可能引起组织水肿
B.患急性肠胃炎的病人脱水时,肾脏对水的重吸收作用增强
C.肺气肿病人呼吸不畅,会使其内环境的pH变大
D.肾脏是形成尿液的器官,肾功能衰竭时出现的尿毒症与内环境稳态失调无关
B
近年来,去西藏旅游的人越来越多。高原地区氧气稀薄,一些人出现了组织水肿等高原反应。下列相关说法不正确的是( )
A.高原反应可能还包括呼吸、心跳加速
B.产生高原反应后可通过吸氧来缓解症状
C.高原反应是因为机体丧失了对内环境稳态的调节能力
D.高原反应可能与内环境酸碱平衡失调有关
C
内环境稳态的重要意义
(4)代谢废物排出
(1)血糖和氧含量正常
保证机体能量供应
(2)体温、pH等理化
性质相对稳定
保证酶活性、细胞代谢正常
(3)渗透压相对稳定
维持细胞的正常形态和功能
可防止机体中毒
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件
细胞代谢是由细胞内众多复杂的化学反应组成的,完成这些反应需要各种物质和条件。
稳态概念的发展
不同层次的生命系统都存在着类似内环境稳态的特性。
在分子水平上,存在基因表达的稳态、激素分泌的稳态、酶活性的稳态等。
在细胞水平上,存在细胞的分裂和分化的稳态等;
在器官水平上,存在心脏活动的稳态(血压、心率)、消化腺分泌消化液的稳态等;
在群体水平上,种群数量的变化存在稳态,生态系统的结构和功能也存在稳态。
可见,在生态系统的各个层次上,都普遍存在着稳态。
稳态已经成为生命科学的一大基本概念。
外界环境
细胞
物质交换
物质交换
内环境
器官系统协调运行
稳态
基础
神经-体液-免疫调节网络
调节机制
正常生命活动的必要条件
参与共建
稳态的实质是内环境化学成分和理化性质维持相对稳定
小 结
1、判断下列描述是否正确
(1)人吃进酸性或碱性的食物会使血浆pH发生紊乱。( )
(2)有的人常吃咸鱼、咸菜,但他细胞外液的渗透压仍能保持相对
稳定。( )
(3)在正常情况下,一个人的体温是恒定不变的。( )
(4)CO2是人体细胞呼吸产生的废物,不参与维持内环境的稳态。( )
×
√
×
×
课后练习题
课后练习题
2、在长跑比赛时,运动员的体内会发生复杂的生理变化,如机体大量产热、出汗等。下列相关叙述正确的是( )
A. 大量产热会使体温急剧升高
B. 大量出汗会使血浆的pH下降
C. 大量出汗可使血浆渗透压降低
D. 大量出汗有利于机体体温的稳定
D
二、拓展应用
2017年,科学家研制了一个充满电解质溶液的大塑料袋,并用它来抚育早产的羊羔。羊羔在此“人造子宫”中待了4周。足月后,研究者发现,它们与在母羊子宫中待到足月出生的小羊一样健康。请你推测或搜集相关资料,从内环境稳态的角度分析:“人造子宫”必须具备哪些条件?
【提示】“人造子宫”看起来像一个大塑胶袋,确切地说是用特殊材质
制成的一种生物袋。它要代替母羊子宫孕育羊羔,这个生物袋内必须装
“羊水”,能够为早产羊羔生活提供适宜的液体环境。该“羊水”模拟
自然子宫羊水的成分种类和含量,除水和电解质外,包含多种可以促进
羊羔生长的营养物质和生长因子,如蛋白质、糖类、脂肪等,也包括抗
生素、尿素等。此外,这种“羊水”还必须具备适宜的温度和酸碱度。
“人造子宫”接有专门管道,需要每天注入定量电解质溶液,以确保
“羊水”得到更新,保持相对稳定。
另外,“人造子宫”外部配置了机器胎盘,与早产羊羔的脐带连通。早产羊羔靠机器胎盘来获得养料,排出代谢废物,以保持羊羔内环境的稳定:含有养料和O2的新鲜血液源源不断输送到羊羔体内,羊羔的心脏也将较多含有CO2和其他代谢废物的血液挤压到机器胎盘中,后者将血液更新之后再回输到羊羔体内。
课后练习题
下列有关内环境稳态的叙述,错误的是( )
A.不同人的体温,会因年龄、性别等不同而存在微小差异
B.正常机体通过调节作用,使各个器官、系统协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态
C.正常情况下,内环境的各种理化性质是保持不变的
D.正常情况下,内环境的各种成分经常处于变动之中,但都保持在适宜的范围内
C
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件,这是因为( )
①内环境稳态可以为细胞代谢提供充足的物质
②内环境稳态可以为细胞代谢所需的酶提供适宜的温度
③内环境稳态可以为细胞代谢所需的酶提供适宜的pH
④内环境稳态可以使细胞维持正常的形态
A.①②③④ B.①②③
C.②③④ D.①②④
A
下列有关内环境的动态变化的叙述,错误的是( )
A.运动员剧烈活动后,血浆的pH会基本维持在7.35~7.45
B.正常人的体温在一日内的变化不超过1 ℃,始终接近37 ℃
C.血液检查的生化指标会因人而异,只要不超过参考值范围即正常
D.正常人的血浆渗透压在一昼夜当中是恒定不变的
D
下图表示内环境稳态的部分调节机制。下列表述错误的是( )
A.内环境稳态的调节机制有神经调节、体液调节和免疫调节等
B.血浆渗透压的大小主要取决于血浆中无机盐和蛋白质的含量
C.内环境由血液、组织液和淋巴组成
D.细胞不仅仅依赖于内环境,还参与内环境的形成和维持
C