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第1章 人体的内环境与稳态
第1节 细胞生活的环境
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。
1.图1和图2所示的各是什么细胞?它们分别生活在什么样的环境中?
图1细胞为人体血液中的血细胞,包括红细胞、白细胞等;
图2细胞为单细胞动物草履虫。
血细胞生活在血浆中。草履虫直接生活在外界水环境中。
图1
图2
1
问题探讨
2.尝试说出它们生活环境的异同。
相似之处:都是液体环境;
不同之处:血细胞生活在体内的血浆中,并不直接与外界进行物质交换;而草履虫直接生活在外界环境中。与外界环境相比,血浆的理化性质更为稳定。
3.若将图1所示的细胞置于图2所示细胞的生活环境中,会发生什么变化?
图1
图2
若将血细胞置于草履虫生活的水环境中,血细胞会出现吸水膨胀直至破裂的现象。
一
体内细胞生活在细胞外液中
:生物体内以水为基础的液体统称为体液。
细胞内液
细胞外液
血浆
组织液
淋巴液等
脑脊液和房水
1.体液的概念
一. 体内细胞生活在细胞外液中
思考: 有人说:“血液就是血浆”你认为这种说法恰当吗?
离心前
离心后
血浆
白细胞、血小板
红细胞
白细胞
红细胞
血小板
血浆是血细胞的直接生活环境
(1)血浆
2. 细胞外液的组成
(2)血浆、血液、血红蛋白、血浆蛋白之间的关系。
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
【关于血浆与血液的几点易错点拨】
(1)血液≠血浆:血液包括血细胞和血浆。
2. 细胞外液的组成
又称组织间隙液
体内绝大部分细胞的直接生活环境
为细胞提供营养物质,细胞代谢产物也透过细胞膜进入组织液。
毛细
血管
组织液
组织
细胞
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
代谢产物
细胞
内液
营养物质
代谢产物
2. 细胞外液的组成
(2)组织液
存在于淋巴管
毛细
血管
组织液
组织
细胞
由一部分组织液经毛细淋巴管壁进入毛细淋巴管而形成,经过淋巴结等淋巴器官,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。
可协助机体抵御疾病
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
(淋巴循环)
血浆
结论:淋巴液是淋巴细胞的直接生活环境
2. 细胞外液的组成
(3)淋巴液
思考:小组协同学习,根据下图并结合课本第3页思考回答问题
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
微静脉
微动脉
1. 为什么说细胞外液是细胞直接生活的环境
2. 血浆、组织液和淋巴液之间有什么内在联系 (用文字和箭头表示)
3. 为什么说全身的细胞外液是一个有机的整体
一. 体内细胞生活在细胞外液中
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
微静脉
微动脉
1.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的体液,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。由此可见,细胞外液是体内细胞直接生活的环境。
思考:小组协同学习,根据下图并结合课本第3页思考回答问题
血浆
由毛细血管壁渗出
组织液
大部分物质被重吸收
营养物质
代谢产物
一. 体内细胞生活在细胞外液中
2. 组织液、血浆和淋巴之间有什么内在联系?观察动画,请绘制出能反映三者联系的模式图(用文字和箭头表示)。
组织液
淋巴液
血浆
淋巴管中的淋巴液由左右锁骨下静脉汇入血浆中,进入心脏,参与全身的血液循环。
一. 体内细胞生活在细胞外液中
2. 组织液、血浆和淋巴之间有什么内在联系?观察动画,请绘制出能反映三者联系的模式图(用文字和箭头表示)。
组织液
血浆
淋巴液
毛细血管动脉端
毛细淋 巴管壁
左右锁骨下静脉
(淋巴循环)
毛细血管静脉端
一. 体内细胞生活在细胞外液中
2. 组织液、血浆和淋巴之间有什么内在联系?观察动画,请绘制出能反映三者联系的模式图(用文字和箭头表示)。
毛细淋巴管的结构模式图
末端封闭
内皮细胞
单向的活瓣
思考: 为什么组织液和淋巴液之间是单向关系?
一. 体内细胞生活在细胞外液中
3.为什么说全身的细胞外液是一个有机的整体?
血浆流经毛细血管,水和能够透过毛细血管壁的物质在毛细血管动脉端渗出,进入组织细胞间隙而成为组织液,绝大多数的组织液在毛细血管静脉端又可重新渗入血浆中。少量组织液还可渗入毛细淋巴管,形成淋巴,淋巴经淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆。由此,全身的细胞外液是一个有机的整体。
血浆、组织液、淋巴液通过动态的有机联系共同构成机体细胞生活的直接环境。
内环境
一. 体内细胞生活在细胞外液中
人体环境的“内”与“外”:
人体角度看:
人体的外环境—人体所生活的外部环境;
人体的内环境—(血浆、组织液、淋巴液)细胞外液;
细胞
内环境
细胞外液
外界环境
内环境:由细胞外液构成的液体环境。
内环境=细胞外液(外:指细胞外。内:指机体内)
一. 体内细胞生活在细胞外液中
体 液
血浆
组织液
细
胞
淋巴
双向渗透
透过毛细
血管壁
淋
巴
循
环
单
向
渗
透
透过
毛细
淋巴
管壁
O2和营养物质
CO2和代谢废物
内环境=细胞外液
细胞內液
血浆、组织液和淋巴液的关系小结
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。其内含多种浓度不等的无机离子、葡萄糖、微量蛋白和少量淋巴细胞,pH为7.4,对中枢神经系统起缓冲、保护、运输代谢产物和调节颅内压等作用。
脑脊液是大脑细胞的直接生活的环境
一. 体内细胞生活在细胞外液中
(2)血浆、血液、血红蛋白、血浆蛋白之间的关系。
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
【关于血浆与血液的几点易错点拨】
(1)血液≠血浆:血液包括血细胞和血浆。
拓展延伸
与生活的联系
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,淋巴又汇入血浆)→血浆→组织液→靶细胞(细胞内液)
1. 静脉注射(输液)和肌肉注射(打针),药物运输途径有何不同?
【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
2. 水疱: 摩擦性水疱,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。
(1)毛细血管壁细胞生活的液体环境是组织液和血液( )
(2)细胞质基质、核液属于体液( )
(3)内环境即细胞内的环境( )
(4)大脑细胞间隙的液体属于人体内环境( )
×
×
√
√
判断正误
任务一:说明体内细胞生活在细胞外液中
1.请写出人体细胞具体生活的内环境,完善表格。
核心探讨
体内细胞 液体环境
血细胞 ______
毛细血管壁细胞 _____________
毛细淋巴管壁细胞 ________________
淋巴细胞 _____________
绝大多数组织细胞 ________
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.消防员在工作时挥汗如雨,汗液属于细胞外液吗?尿液、消化液、泪液、唾液呢?
提示 人的呼吸道、肺泡腔、消化道、泪腺、尿道等与外界环境相通,属于外界环境,故其中的液体如消化液、泪液、尿液、汗液、唾液不属于细胞外液。
3.资料 当血浆流经毛细血管时,水和一切能够透过毛细血管壁的物质可以在毛细血管动脉端渗出,进入组织细胞间隙成为组织液,人体每天由毛细血管进入组织间隙的液体约20 L,而从组织液经毛细血管静脉端回流到血管的液体约为17 L,其余的组织液还可以渗入毛细淋巴管,形成淋巴液,淋巴液经淋巴循环由左、右锁骨下静脉汇入血浆中。
根据资料,完善组织液、血浆、淋巴液三者的关系图。
提示 如图所示
4.组织细胞产生的废物和CO2先后经过组织液和血浆,最终被排出体外;人体吸入的O2由血液到组织细胞先后经过血浆和组织液,最终进入组织细胞;就此判定CO2和O2在细胞内液、组织液和血浆中的浓度由高到低分别是怎样的?
提示 O2浓度:血浆>组织液>细胞内液;CO2浓度:细胞内液>组织液>血浆。
1.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
√
典题应用
2.(2023·苏州高二月考)如图表示人体中部分体液的关系图,则下列叙述正确的是
A.内环境是细胞生活的内部环境,包含甲、丙、丁
B.乙表示细胞内液
C.淋巴细胞可以存在于丙中
D.肝脏中丁的O2浓度比甲的高
√
P5
二
细胞外液的成分及内环境的理化性质
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. 细胞外液成分及内环境的理化性质
血浆的化学成分
思考.讨论
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
问题1: 血浆这么多物质,你能将它们归归类吗?
水
无机盐
无机物
蛋白质
脂质
糖
代谢废物
有机物
气体
1. 细胞外液的成分
(2) 组织液、淋巴:除 含量很少外,其余成分和含量均与血浆相近。
血浆:
水(约占90%)
无机盐(约占1%)
________(约占7~9%)
血液运输的
其他物质:
营养物质:葡萄糖、核苷酸、脂质、维生素等。
代谢废物:尿素、尿酸等。
气体:O2、CO2等。
抗体
激素等。
蛋白质
蛋白质
(1) 血浆成分小结
细胞外液
1. 细胞外液的成分
“三类”非内环境成份
存在于
细胞内及细胞膜上的物质
存在于
与外界相通管(腔)
中的物质
不能
被人体吸收的物质
如:血红蛋白、膜载体蛋白、受体蛋白、核酸、细胞呼吸酶等
如:消化道、呼吸道、膀胱中的物质等(唾液、汗液、泪液、消化液、尿液)
如:纤维素、麦芽糖等
1. 细胞外液的成分
任务二:细胞外液成分及内环境的理化性质
1.判断下列物质属于内环境成分的是______________;不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尿液 ⑨尿素 ⑩纤维素 麦芽糖 维生素
核心探讨
①②⑥⑦⑨
③④⑤⑧⑩
内环境成分判定
项目 成分 举例
内环境可以存在的物质 营养成分 氧气、无机盐、氨基酸、水、葡萄糖、甘油、脂肪酸等
其他物质 激素、维生素、抗体、组胺等
代谢废物 CO2、尿素等
内环境不应存在的物质 只存在于细胞内的物质 血红蛋白及与细胞呼吸、复制、转录、翻译有关的酶等
与外界相通孔道中的物质 (包括不能被吸收的物质) 消化酶、纤维素、麦芽糖等
存在于细胞膜中的物质 载体等
清水
3%NaCl
如何解释下列现象?
内环境的理化性质会影响细胞的形态和生命活动
包括??
细胞外液的理化性质主要包括三个方面:
渗透压(770KPa)
酸碱度(7.35-7.45)
温度(37℃左右)
等渗溶液
肌肉注射(组织液)
(0.9%Nacl、5%葡萄糖)
静脉注射(血浆)
2. 细胞外液的理化性质
二. 细胞外液成分及内环境的理化性质
渗透压
在37℃时,人血浆渗透压约770kPa,相当于细胞内液渗透压。
(1)概念:指溶质颗粒对水的吸引能力
溶质微粒多=溶液浓度高=吸水力大=渗透压高
与微粒大小和种类无关!
(2)渗透压的大小:
取决于单位体积溶液中微粒的数目。
(3)影响渗透压的因素
①细胞外液渗透压:90%以上来源于 和 。
③细胞内液渗透压主要来源于 。
②血浆渗透压大小:主要与 、 的含量有关。
Na+
Cl-
无机盐
蛋白质
K+
2. 细胞外液的理化性质
【如】质壁分离
外界浓度(蔗糖溶液)> 细胞液浓度
渗透压:
吸水能力:
大
小
强
弱
细胞失水
引起组织水肿的原因(直接表现: 增加)
营养不良
肾小球肾炎
过敏反应
组织损伤
淋巴循环受阻
组织细胞代谢旺盛
血浆渗透压
降低
组织液渗透压
升高
组织液
渗透压不稳定会怎么样?
毛细血管
通透性增加
组织液蛋白增多
水分子
代谢产物
增加
组
织
水
肿
2.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-?
提示 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。虽然蛋白质含量最高,但蛋白质分子质量较Na+和Cl-大得多,数目远小于Na+和Cl-。
任务二:细胞外液成分及内环境的理化性质
3.组织水肿是指组织间隙液体过多而引起的全身或身体的一部分肿胀的症状。请结合渗透压的概念及下图所示模型,思考为什么营养不良会导致组织水肿。
提示 与组织液相比,血浆含有较多的蛋白质,因此营养不良对血浆渗透压的影响更大,导致血浆渗透压低于组织液渗透压,水分过多地流向组织液,从而造成组织水肿。
(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。
HCO3-
H2CO3
+H+
+OH-
2. 细胞外液的理化性质
酸碱度
人体细胞外液的温度一般维持在 ℃左右。
(动态平衡)
37
相对稳定——在适宜范围内有所变动
2. 细胞外液的理化性质
温度
(1)细胞外液的渗透压主要来自蛋白质和无机盐( )
(2)毛细血管的通透性增加,会引起血浆渗透压上升( )
×
×
判断正误
三
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
阅读教材P6 结合消化、呼吸、循环、排泄等知识 讨论:
Na+、葡萄糖、氨基酸和O2等分别是经过什么途径进入内环境的?
参与维持pH的HCO3-/H2CO3是怎样形成的?
体内细胞产生的代谢废物(如尿素和CO2),是通过哪些器官排到体外的?
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。
三. 细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
内环境
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的
消化系统
食物
循环系统
组织液
淋巴液
血浆
空气
呼吸系统
外环境
组织细胞
外界环境通过系统和内环境向组织细胞运送有用物质
三. 细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
2. 参与维持pH的HCO3-/H2CO3是怎样形成的?
细胞代谢产生的CO2与H2O结合,在碳酸酐酶作用下,发生下列反应:
CO2+H2O H2CO3 H+ + HCO3-。
HCO3-通过与细胞外的阴离子交换到达细胞外液,即组织液、血浆或淋巴液中。
三. 细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
3.体内细胞产生的代谢废物(如尿素和二氧化碳),是通过哪些器官排到体外的?
循环系统
组织细胞
血浆
外界环境
呼吸系统
组织液
皮肤
泌尿系统
内环境
外环境
组织细胞通过内环境和系统排出无用物质
三. 细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
外界环境中的物质
体 内 细 胞
食 物
消化系统
O2
呼吸系统
皮肤、泌尿系统
尿素等
CO2
内环境
循 环 系 统
血液循环
淋巴循环
组 织 液
血浆
淋巴液
4.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。
三. 细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
体外
体外
细胞
体外
体外
呼吸系统
消化系统
泌尿系统
皮 肤
营养物质
营养物质
代谢废物
O2
CO2
代谢废物
代谢废物
O2
CO2
重吸收
循环系统
血浆
淋巴液
组织液
1、参与物质交换的系统:
消化系统、呼吸系统、
循环系统、泌尿系统
2、参与物质交换的器官:
肺、小肠、肾、皮肤
① 葡萄糖从外界环境到被组织细胞
利用,至少穿过几层生物膜?
② O2从外界环境进入组织细胞,至
少穿过几层生物膜?
O2进入组织细胞并被利用,至少
穿过几层生物膜?
7层
9层
11层
注意:先确定起点、终点。
看清是生物膜层数还是磷脂(双)分子层数。
拓展:物质穿膜问题
(1)单细胞生物与外界环境进行物质交换必须经过内环境( )
(2)内环境是细胞代谢的主要场所( )
×
×
判断正误
5.如图表示人体细胞与外界环境之间进行物质交换的过程,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示能直接与内环境进行物质交换的4种器官,①②是有关的生理过程。下列说法错误的是
A.内环境与Ⅰ交换气体必须通过毛细血管壁
B.Ⅱ内的葡萄糖通过①进入血浆、组织液
C.②可以表示肾小管的重吸收作用
D.内环境是人体进行新陈代谢的主要场所
√
典题应用
人体新陈代谢的主要场所是细胞质基质,D错误。
6.下列有关细胞与外界进行物质交换的叙述,错误的是
A.小肠壁的肌细胞可以不通过细胞外液从肠道内直接吸收葡萄糖
B.肝细胞有氧呼吸所需要的O2从外界进入,经过的内环境至少有组织液
和血浆
C.肝细胞的代谢废物的排出需要循环系统、泌尿系统以及皮肤等的直接
参与
D.呼吸系统、循环系统、泌尿系统、消化系统都参与内环境与外界环境
进行的物质交换
√
网络构建
下节课见!