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无论是在冰天雪天考察的科考队员还是在户外作业的工人、农民,他们的体温都是37℃左右,这是为什么?他们是通过怎样的生理变化来适应外界复杂而剧烈的环境变化呢?
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无论春夏秋冬,风云变幻,
它却总是轻波微澜。
稳态是生命系统的特征,
也是机体存活的条件。
它让每一个细胞分享,
又靠所有细胞共建。
章题诗
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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
1.说明血浆、组织液和淋巴等细胞外液共同构成高等动物细胞赖以生存的内环境。
2.概述内环境的理化性质。
3.阐明机体细胞生活在内环境中,通过内环境与外界环境进行物质交换,同时也参与内环境的形成和维持,并能用图示和模型等方法进行阐释。
4.基于对人体内环境稳态的理解,认同生命系统的开放性、整体性及动态平衡等特点,并以此为指导分析生命现象。
学习目标
学习重点:
1.内环境的组成及其理化性质。
2.内环境是机体细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
学习难点:
1.血浆、组织液、淋巴液之间的渗透关系。
2.内环境的理化性质。
3.细胞通过内环境与外界环境进行物质交换。
学习重难点
请观察下面两幅图片。
观察:
图1
图2
思考讨论
思考:
1.图1和图2所示的各是什么细胞?分别生活在什么环境中?尝试说出它们生活环境的异同。
2.若将图1细胞置于图2生活环境中,会发生什么变化?
图1是人体血液中的血细胞,生活在血浆中;图2是单细胞动物草履虫,生活在外界环境中。相同之处:都是液体环境;不同之处:血细胞生活在体内的血浆中,并不直接与外界环境进行物质交换,而草履虫生活在外界环境中,直接与外界环境进行物质交换。
血细胞会出现吸水膨胀直至破裂的现象。
思考讨论
血浆
养料、氧气
代谢废物
外界水环境
养料、氧气
代谢废物
创新思考:血细胞和草履虫是如何与环境不断进行物质和能量的交换的?
思考讨论
01
一、体内细胞生活在细胞外液中
思考:
1.什么是体液?组成及比例如何?
生物体内以水为基础的液体统称为体液;体液包括细胞内液和细胞外液,细胞内液存在于细胞内,约占2/3,细胞外液存在于细胞外,约占1/3,细胞外液包括血浆、组织液和淋巴液等。
2.血细胞直接生活的环境是什么?血液属于体液吗?
血浆等同于血液吗?
血浆是血细胞直接生活的环境;血液不全是体液,血液包括血浆和血细胞。
体内细胞生活在细胞外液中
拓展:
观察血液的组成
血浆
血细胞
红细胞
白细胞
血小板
血液的静置分层现象
易混辨析:血液包括血细胞和血浆,血清与血浆的区别主要在于血清不含纤维蛋白原。
体内细胞生活在细胞外液中
观察:
两端开口的为毛细血管
有盲端的为毛细淋巴管
体内细胞生活在细胞外液中
思考:
1.什么是组织液?它主要怎么形成的?体内大多数组织细胞直接生活的环境是什么?
存在于组织细胞间隙的液体叫组织液,又叫组织间隙液;它主要由血浆通过毛细血管壁渗出到细胞间形成;组织液是体内大多数组织细胞直接生活的环境。
体内细胞生活在细胞外液中
思考:
2.什么是淋巴液?淋巴细胞直接生活的环境是什么?
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淋巴管而形成;淋巴细胞的直接生活环境为淋巴液。
3.不经常参加劳动的人偶然劳动一次,手上容易起很多水疱,它的主要成分是什么?
手上磨出的水疱的主要成分是组织液。
体内细胞生活在细胞外液中
思考·讨论
血浆、组织液和淋巴液之间的关系。
观察:
体内细胞生活在细胞外液中
思考:
1.为什么说细胞外液是细胞直接生活的环境?
细胞外液包括血浆、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。
体内细胞生活在细胞外液中
2.血浆、组织液和淋巴液之间有什么内在联系?为什么说全身的细胞外液是一个有机整体?请用文字和箭头表示三者之间的关系。
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,进入组织细胞间隙而成为组织液,绝大多数的组织液在毛细血管静脉端又可以重新渗入血浆中。少量的组织液还可以渗入毛细淋巴管,形成淋巴,淋巴经淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆中。由此可见,全身的细胞外液是一个有机的整体。它们的关系如下图所示。
血浆
组织液
淋巴
生命系统的整体性
建模思维
思考:
体内细胞生活在细胞外液中
总结:
淋巴
血浆
组织液
细胞内液
血浆、组织液和淋巴液通过动态的有机联系,共同构成机体内细胞生活的直接环境,由细胞外液构成的液体叫作内环境。
体内细胞生活在细胞外液中
02
二、细胞外液的成分
思考·讨论
血浆的化学组成
成分 含量 成分 含量
丙氨酸氨基转移酶 9~60U/L 总胆固醇 3.1~5.2mmol/L
总蛋白 65~85g/L 钠 137~147mmol/L
总胆红素 5~21μmol/L 钾 3.5~5.3mmol/L
碱基磷酸酶 45~125U/L 钙 2.2~2.65mmol/L
尿素 2.8~7.2mmol/L 磷 0.81~1.45mmol/L
肌酐 57~111μmol/L 镁 0.73~1.06mmol/L
尿酸 208.3~428.4μmol/L 血清铁 11~30μmol/L
葡萄糖 3.9~6.1mmol/L 氯 99~110mmol/L
乳酸脱氢酶 140~271U/L 碳酸氢盐 22~28nmol/L
三酰甘油 0~1.7mmol/L 总CO2 21~31.3mmol/L
细胞外液的成分
讨论:
1.血浆中这么多物质,你能将它们归类吗?
表中血浆中物质可分为无机物和有机物。无机物包括水和无机盐;有机物包括糖类、蛋白质、脂质及其他一些成分如尿素等。
2.除表中所列成分外,血浆中还可能有哪些物质?
水、氧气、调节生命活动的各种激素、其他有机物如维生素等。
3.回忆所学知识,你能说出其中哪些物质在人体中的作用?
氯、钠等以离子形式存在,作用主要维持血浆渗透压;
碳酸氢盐等维持血浆的酸碱平衡。
细胞外液的成分
讨论:
4.从葡萄糖、三酰甘油(甘油三酯)、尿素、钠中,任选一种你熟悉的成分,分析它的来源和去路,并说明这与人体的哪些系统有关。
如血浆中的葡萄糖主要来源于食物中的糖类,经消化系统消化后,分解为葡萄糖,经小肠绒毛吸收后进入血液,通过血液循环运输到全身各处。进入组织细胞后,葡萄糖主要用于氧化分解放能,最终生成二氧化碳和水,并排入内环境中。二氧化碳通过血液循环被运输到肺,通过呼吸系统排出体外,而多余的水主要在肾脏通过形成尿液排出体外。
细胞外液的成分
观察:
血浆的主要成分
细胞外液的成分
思考:
1.血浆有哪些主要成分?
提示:水90%;蛋白质:7%-9%;无机盐:约1%;血液运送的物质:营养物质、代谢废物、气体、激素等。
2.血浆区别于组织液和淋巴液最主要的是什么?
血浆含有较多的蛋白质,而组织液和淋巴液蛋白质含量很少。
3.细胞外液的本质是什么?
类似于海水的盐溶液。
这在一定程度上体现了生命起源于海洋,渗透了生物进化观
细胞外液的成分
拓展1
内环境属于多细胞生物的一个概念,草履虫、变形虫等单细胞生物无所谓内环境,其生活的环境即为外界环境。
草履虫
变形虫
细胞外液的成分
拓展2
1.只在细胞内的物质:血红蛋白(血浆蛋白属于内环境)、H2O2酶、呼吸酶(胞内酶)、与复制、转录、翻译相关的酶等。
2.细胞膜上的物质:载体蛋白等。
3.由细胞内合成直接分泌到体外的物质:消化酶等。
4.不能被吸收的物质:如人体内的纤维素等。
5.人的消化道、呼吸道、肺泡腔、泪腺、汗腺等,与外界直接相通,其内的液体不属于内环境。如消化液、尿液、汗液、泪液等不属于内环境。(脑脊液属于内环境)。
不属于内环境的成分
细胞外液的成分
03
三、内环境的理化性质
观察:
内环境的理化性质
思考:
1.细胞外液的理化性质有哪些?
渗透压、酸碱度和温度。
2.何谓渗透压?渗透压的大小取决于什么?血浆渗透压的大小主要和什么有关?
3.在组成细胞外液的各种无机盐离子中,含量占有明显优势的是什么?
Na+和Cl-。
所谓渗透压,是指溶液中溶质微粒对水的吸引力;渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,溶质微粒越多,溶液浓度越高,溶液渗透压越高;血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关。
内环境的理化性质
总结:
1.在37℃时,人的血浆渗透压约为770kPa,相当于细胞内液的渗透压。
2.正常人的血浆近中性,pH为7.35~7.45。血浆的pH之所以保持稳定, 与其中HCO3-、H2CO3等物质有关。
3.人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右。
内环境的理化性质
拓展1:
1.缓冲对:由一种弱酸和相应的强碱盐组成的溶液。如:H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4。
2.缓冲溶液:具有缓冲作用的溶液。
3.缓冲作用:能对抗外来少量强酸或强碱(或稍加稀释)不引起溶液pH值发生明显变化的作用。
4.举例:当酸性物质增加时(如乳酸过多时)
乳酸+NaHCO3
乳酸钠+H2CO3
(乳酸钠进入肝脏参与代谢,CO2由肺排出。)
当碱性物质增多时(如Na2CO3)
Na2CO3 + H2CO3
NaHCO3
(由肾脏排出。)
血浆pH保持相对稳定主要与血浆中的缓冲对有关
内环境的理化性质
拓展2:
1.组织水肿是指组织间隙中积累的组织液过多。
2.组织水肿产生的原因:
营养不良
肾小球肾炎
血浆蛋白减少
血浆渗透压下降
过敏反应
淋巴回流受阻
组织液蛋白增多
组织液渗透压升高
组织水肿
组织水肿相关问题
内环境的理化性质
04
四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
思考·讨论
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?
Na+直接来自于食物,不经过消化直接被吸收。糖类和蛋白质是两类大分子物质,必须经过消化系统的消化,分解为葡萄糖和氨基酸才能被吸收。上述物质在小肠内经主动运输进入小肠绒毛内的毛细血管中,经血液循环运输到全身各处的毛细血管中,再通过物质交换过程进入组织液和淋巴。O2经自由扩散,通过呼吸系统,进入内环境。
结合初中学过的人体消化、呼吸、循环、排泄等知识,与同学讨论以下问题。
细胞内外环境的物资交换
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,发生下列反应:
CO2+H2O→H2CO3 → H++ HCO3-
3.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?
体内细胞产生的代谢废物主要通过皮肤分泌汗液,泌尿系统排出尿液和呼吸系统的呼气这三条途径来排出,其中以泌尿系统和呼吸系统的排泄途径为主。例如,尿素主要通过肾脏形成的尿液排出体外。CO2主要通过肺扩散出去,再通过呼气运动排出体外。
细胞内外环境的物资交换
总结:
血浆
组织液
淋巴
养料、O2
CO2、代谢废物
循环系统
消化系统
食物
养料
呼吸系统
O2
O2
泌尿系统
H2O、无机盐 尿素、尿酸
CO2、H2O
CO2、H2O
皮肤
代谢废物
代谢废物
H2O、无机盐 尿素
直接参与物质交换的:消化系统、循环系统、呼吸系统、泌尿系统和皮肤。
内环境是细胞与外界进行物质交换的媒介
细胞内外环境的物资交换
1.由内环境与外界环境的物质交换需要体内多个系统、器官的参与,说明稳态是由机体所有细胞乃至器官、系统的共建、共享,同时也说明了生命系统的整体性。
2.构建“内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介”模型,是一种建模思维。
3.机体细胞通过内环境与外界环境实现物质交换,体现了生命系统的开放性。
素养点拨
细胞内外环境的物资交换
血浆
组织液
淋巴液
血浆与组织液、淋巴液相比含有较多的蛋白质
体内细胞生活在细胞外液中
细胞外液的成分
体液的组成
内环境的理化性质
主要与无机盐、蛋白质的含量有关
pH为7.35~7.45,与HCO3-、H2CO3等缓冲物质有关
37℃左右
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
血浆、组织液、淋巴液之间的关系
渗透压
酸碱度
温度
课堂小结
Thanks