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1.1 细胞生活的环境
问题探讨
图1
图2
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?尝试说出它们生活环境的异同。
2.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?
红细胞
白细胞
血细胞直接置于淡水中,细胞会吸水膨胀破裂
都是液体环境。
血细胞生活在体内的血浆中;而草履虫直接生活在外界环境(淡水)中。
相似之处:
不同之处:
细胞生活的环境
直接生活在外界水环境中,从中直接获取养料和氧,并将代谢废物直接排出体外。
单细胞生物
细胞没有直接与外界环境接触,不能直接与外界环境进行物质交换。
多细胞生物
多细胞生物的细胞直接生活的环境是什么?
它们是如何和外界进行物质交换的?
一、体内细胞生活在细胞外液中
不论是男性还是女性,体内都含有大量以水为基础的液体,这些液体称为体液。
成年人体内的含水量大约是体重的60%;出生一天的婴儿体内的含水量大约是体重的79%。
一、体内细胞生活在细胞外液中
生物体内含有大量以水为基础的液体,统称为体液。体液包括细胞内液和细胞外液。
1、体液:
细胞膜为界限
存在于细胞内,约占2/3
存在于细胞外,约占1/3
细胞质基质、细胞器基质、细胞核基质等
一、体内细胞生活在细胞外液中
是血液的液体部分,是血细胞直接生活的环境
(1)血浆
血浆
血细胞
血液
+
=
它主要由血浆通过毛细血管渗出到细胞间而形成,又能被重新吸收回血浆。组织液为(组织)细胞提供营养物质,细胞代谢废物也透过细胞膜进入组织液。
绝大多数细胞浸浴在组织液中,因此组织液是绝大多数细胞直接生活的环境。
一、体内细胞生活在细胞外液中
(2)组织液
存在于组织细胞间隙的液体,也称为组织间隙液。
血浆
组织液
细胞內液
一、体内细胞生活在细胞外液中
(3)淋巴液
组织液被毛细淋巴管吸收,成为淋巴液。
毛细淋巴管壁由单层细胞构成,其末端允许组织液流入毛细淋巴管,不允许倒流。淋巴管中的淋巴液最终通过淋巴循环汇入血浆。
淋巴液和血浆是淋巴细胞直接生活的环境。
毛细管壁、肺泡壁、小肠上皮都是由单层细胞构成
组织液
淋巴液
血浆
一、体内细胞生活在细胞外液中
各种细胞生活的直接环境
细胞 生活的直接环境
组织细胞(大多数)
血细胞
淋巴细胞
毛细血管壁细胞
毛细淋巴管壁细胞
组织液
血浆
淋巴液和血浆
血浆和组织液
淋巴液和组织液
一、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
观察右图,回答下列问题。
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。所以说,细胞外液是体内细胞直接生活的液体环境。
2.血浆、组织液、淋巴液之间的联系:
组织细胞
毛细淋巴管
(有盲端)
毛细血管
(无盲端)
组织液中的物质返回血液循环系统
组织液中的物
质进入淋巴系统(少量)
血浆中的物质进入组织液
血浆
组织液
淋巴液
双向渗透
毛细血管
淋
巴
循
环
毛细
淋巴管
(少量)
细胞內液
淋巴循环只是血液循环的辅助途径
一、体内细胞生活在细胞外液中
2、内环境:
血浆、组织液和淋巴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。为了区别于个体生活的外界环境,人们把这个由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。
内环境 = 细胞外液
血浆
组织液
淋巴
双向渗透
毛细血管
淋
巴
循
环
毛细
淋巴
管
细胞内液
外界环境
体液
如何理解内环境
①内环境与细胞外液是同一概念,内环境是相对于外界环境而言,细胞外液是相对于细胞内液而言。
②内环境是属于多细胞动物的一个概念,单细胞生物无内环境这个说法。
③主要包括组织液、血浆和淋巴液,但并不是说只有这三种,如脑脊液、房水也属于内环境的组成成分
如何判断是否为内环境成分
不属于内环境成分的四类物质
①细胞内部特有的物质:包括结构蛋白(例如血红蛋白)和胞内酶(例如呼吸酶、ATP合成酶、DNA聚合酶等)、核酸、糖原等;
②细胞膜的成分:例如受体蛋白、载体蛋白等;
③与外界环境相通的液体:例如各种消化液(唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶)、尿液、体腔液、泪液、唾液、汗液等;
④不能被消化吸收的物质:纤维素、淀粉、麦芽糖等
人体内环境是体内细胞直接生活的环境,下列属于人内环境的是( )
A.膀胱内的尿液 B.大脑细胞间隙的液体
C.肺泡腔内的气体 D.小肠腔内的消化液
B
练习与应用
课堂巩固
①__________
②__________
③__________
内环境也叫作:
血浆
淋巴液
组织液
细胞外液
(1)人体内环境主要包括_________(用图中标号表示)。在下面方框中写出内环境各组成成分名称,从左到右依次为:_________________。
(2)人体②的组成细胞,其直接的生活环境是[_____]_________和[_____]_________。
人体⑤的组成细胞,其直接的生活环境是[_____]_________和[_____]_________。
(3)③的细胞名称是 ,其直接生活的内环境是[_____]_________;
人体内绝大多数细胞直接生活的环境是[_____]_________
请据图回答下列问题:
1、4、6
血浆、组织液、淋巴液
淋巴液
组织液
1
6
6
组织液
血浆
4
红细胞
血浆
4
6
组织液
一、体内细胞生活在细胞外液中
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?
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)
思考
假如将你身体的一个细胞或一块组织拿到体外,如果不提供特殊的环境条件,它很快就会死亡。而在内环境中,体内细胞却能正常地生活。
内环境里含有哪些成分呢?
二、细胞外液的成分
思考 讨论:血浆的化学成分
成分 含量
丙氨酸氨基酸转移酶 9~60U/L
总蛋白 65~85g/L
总胆红素 5~21μmol/L
碱性磷酸酶 45~125U/L
尿素 2.8~7.2mmol/L
肌酐 57~111μmol/L
尿酸 208.3~428.4μmol/L
葡萄糖 3.9~6.1mmol/L
乳酸脱氢酶 140~127U/L
甘油三酯 0~1.7mmol/L
成分 含量
总胆固醇 3.1~5.2mmol/L
钠 137~147mmol/L
钾 3.5~5.3mmol/L
钙 2.2~2.65mmol/L
磷 0.81~1.45mmol/L
镁 0.73~1.06mmol/L
血清铁 11~30μmol/L
氯 99~110mmol/L
碳酸氢盐 22~28nmol/L
总CO2 21~31.3mmol/L
二、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?
水
无机盐(如钠、钾、钙、磷、镁、血清铁、氯、碳酸氢盐等)
无机物
糖类(如葡萄糖)
蛋白质(如丙氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶等)
脂类(如甘油三酯、胆固醇)等。
有机物
血浆
二、细胞外液的成分
(2)除表中所列成分外,血浆中还可能含有哪些物质?
血浆中还含有各种激素、维生素、02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?
葡萄糖是主要的能源物质;
脂肪是细胞内良好的储能物质;
蛋白质是生命活动的主要承担者;
无机盐能调节人体生命活动等。
二、细胞外液的成分
蛋白质(7%~9% )
无机盐(约1% )
血液运输的其他营养物质(葡萄糖)、激素、各种代谢废物等
1、血浆的化学成分:
血浆中约90%为水;其余10%分别是:
蛋白质
无机盐
血液运输的其他物质
组织液、淋巴液的成分和各成分的含量与血浆相近,但组织液和淋巴液中蛋白质含量很少。
2、组织液、淋巴的化学成分:
三、内环境的理化性质
1、渗透压:
① 定义:
溶液中溶质微粒对水分子的吸引力。
② 影响因素:
主要与蛋白质、无机盐(Na+、Cl-)的含量有关。
高浓度溶液中溶质微粒相对较多,渗透压高;
低浓度溶液中溶质微粒相对较少,渗透压低;
高中阶段:把溶液浓度当做渗透压来分析。
人的血浆渗透压约为770KPa;
0.9%的NaCl溶液(生理盐水) 是血浆和细胞内液的等渗溶液。
细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl -
细胞內液渗透压主要来源于K+\
三、内环境的理化性质
2、酸碱度(pH):
正常人的血浆近中性,pH维持在7.35-7.45。
酸碱平衡的维持:
H2CO3、HCO3-等物质(缓冲物质)
人体细胞外液的温度一般维持在37 ℃左右。变化幅度一般不超过1 ℃
3、温度:
三、内环境的理化性质
营养不良的表现有很多,通常的状况都是人的消瘦,但有时候会导致浮肿,称之为营养不良性水肿(组织水肿),请尝试从血浆、组织液、淋巴之间的转化关系以及渗透压的角度解释这个现象。
血浆
淋巴
组织液
安徽阜阳“大头娃娃”事件
组织水肿原因分析
1. 实质(直接原因):
组织液增加。
2. 间接原因:
长期营养不良→血浆蛋白含量下降→血浆渗透压下降→组织液渗透
压相对升高→组织液增多
机械损伤或过敏→毛细血管通透性增大→血浆蛋白进入组织液→组
织液渗透压升高→组织液增多
淋巴回流受阻(某种寄生虫寄生在淋巴液中)→组织液增多
肾脏病变→蛋白尿→血浆蛋白含量下降→血浆渗透压下降→组织液
渗透压相对升高→组织液增多
局部细胞代谢旺盛→细胞代谢产物增多→组织液渗透压升高→组织
液增多
课堂巩固
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,下列有关叙述错误的是( )
A.蛋白质摄入不足引起的血浆渗透压降低会导致组织水肿
B.局部组织代谢异常旺盛,导致组织液渗透压升高而出现组织水肿
C.组织水肿是由于渗透压改变引起的,细胞外液渗透压90%以上来自蛋白质等大分子形成的胶体
D.适量输入质量分数为1.8%的NaCl溶液可用于治疗细胞吸水肿胀
C
四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
肾小球过滤形成原尿
肾小管和集合管对原尿进行重吸收
最终形成尿液(终尿)
四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
重吸收
练习与应用:第3题
肺
食道、胃、小肠、大肠
肾
食物的消化和吸收
重吸收
课堂巩固
1、如图为高等动物体内细胞与外界环境的物质交换示意图,下列叙述正确的是( )
A.人体的体液包括内环境和细胞外液
B.①④都必须通过消化系统才能完成
C.细胞与内环境交换的⑤为养料和氧气
D.⑦可表述为体细胞可与外界环境直接进行物质交换
C
关于气体的两个思考题:
1.O2从外界进入线粒体被利用,总穿过几层膜?
2.血浆、组织液、细胞内液的CO2和O2的浓度比较
O2的浓度:血浆>组织液>细胞内液
CO2的浓度:细胞内液>组织液>血浆
11层
组织细胞内产生CO2排出体外共穿过几层膜
9层
转移途径:消化道肠腔→小肠上皮细胞→小肠毛细血管→血液循环→毛细血管→组织液→组织细胞。
穿膜层数:出小肠上皮 (2层)+进出毛细血管壁细胞(4层)+进入组织细胞(1层)=7层。
食物中营养物质如:葡萄糖进入人体到被利用穿过几层膜?
课堂巩固
1、人体组织液中的O2要进入组织细胞中参与氧化分解有机物,这些O2至少需要通过几层磷脂分子( )
A.11 B. 3 C. 6 D. 12
2、毛细血管中的葡萄糖进入组织细胞内至少需要穿过几层细胞膜( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
C
C
3、下列液体中CO2含量最高的是( )
A. 组织液 B. 淋巴液 C. 血浆 D. 细胞內液
D
课后作业
成才之路:小册子练案1(明天晚自习之前交)
大册子也要做
预习:1.2 内环境的稳态