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内环境的稳态
第2节
人教版 选择性必修1
1.能阐述内环境稳态及其生理意义。
2.尝试解释生物体维持pH稳定的机制,并能简述稳态的调节机制
1、每种成分的参考值(即正常值)是定值吗,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
②说明不同个体存在一定差异
问题探讨
2、图中上下箭头代表什么含义?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?
↑表示高于参考值,↓表示低于参考值
(1)肌酐含量超标,肌酐是有毒的代谢废物,积累过多会影响健康。这表明肾脏的排泄功能有障碍。
(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。
(3)甘油三酯超标,可引起高血脂症,并发冠心病、动脉粥样硬化等。
稳态: 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。即化学成分(水、无机盐、各种营养物质、代谢产物)和理化性质(pH值、渗透压、温度)处于动态平衡。
3、为什么血液的生化指标能反映机体的健康情况?
因为血浆是机体内环境的重要组成部分之一,对机体的正常生命活动起着至关重要的作用,血浆中各种化合物的含量如果发生异常变化就会导致机体出现相应的病症。
生物体的稳定是如何维持的呢?
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
实验对象
自变量
因变量
——生物组织材料
——酸性、碱性物质
——生物体pH的变化
——磷酸缓冲液、肝匀浆、蛋清等
——HCl/NaOH(均为0.1 mol/L)
——检测pH(pH计/pH试纸)
空白对照
已知具有减缓pH变化的能力的溶液,阳性对照
实验原理:在溶液中加入酸或碱,缓冲对(如HCO3-/H2CO3、HPO42-/H2PO4-等)能使溶pH的变化幅度减小;与自来水相比,生物组织匀浆更类似与缓冲液
一、内环境的动态变化
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
操作步骤
①
①量取肝匀浆(上清液)25 mL于烧杯中;
②
②用pH计测定
初始pH并记录;
③
④
③滴加5滴0.1 mol/L的HCl,边滴加边轻轻摇动烧杯; ④测定pH并记录;
⑤重复③、④,直至滴加30滴HCl。
⑥清洗烧杯和pH计探头;滴加NaOH,重复③、④步骤;直至滴加30滴NaOH;
⑦肝匀浆测定后,清洗烧杯和pH计探头;用同样的方法测定自来水和缓冲液。
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
实验结果
材料 0.1 mol/L的HCl 0.1 mol/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
缓冲液
土豆匀浆
注:不同地区自来水pH有差异,缓冲液配比不同pH也有差异,本数据源自教师用书。
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
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
6.5
6.5
6.2
6.0
5.5
5.8
5.1
6.5
6.8
7.0
7.5
7.8
8.3
8.5
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
实验数据处理
以酸或碱的滴数为横坐标,以pH为纵坐标,绘制3种样液pH变化曲线
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
实验结论
加入酸性或碱性物质后,内环境的pH在较小的范围内波动,
内环境对外界pH的变化具有一定的缓冲能力。
人体内环境中也有很多缓冲对,其中最重要的是HCO3-/H2CO3,其次还有HPO42-/H2PO4-等。当一定量的酸性或碱性物质进入后,内环境的pH仍能维持在一定范围内。
内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定范围内吗?
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会有变化,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℃。
不仅体温如此,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。若某者成分含量高于或低于参考值,则预示着机体可能处于不健康状态。
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的状态叫作稳态。
(1)概念:
(2)对内环境稳态的理解
①内容
理化性质
pH:7.35~7.45
温度:37℃左右
渗透压:770 kPa 左右(37℃时)
化学成分:水、无机盐、血糖等处于不断变化之中,但含量相对稳定。
内环境稳态
1.因为人是恒温动物,所以人的体温一般不随实际外界气温的变化而变化。( )
基础检测
2.正常机体通过调节作用,使各个器官、系统协调活动,共同维持内环境绝对稳定的状态称作稳态( )
√
×
1.人体维持稳态的基础
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。
①直接相关的系统:消化系统、呼吸系统、循环系统和泌尿系统
消化系统
循环系统
呼吸系统
泌尿系统
二、对稳态调节机制的认识
②参与调节的系统:神经系统、内分泌系统和免疫系统
神经系统
内分泌系统
免疫系统
内环境与各系统在物质交换中的作用
外界环境中的物质
营养物质
O2、CO2、H2O
水、无机盐
尿素、尿酸
细胞内液
消化系统
呼吸系统
泌尿系统
循 环 系 统
境环内
血浆
淋巴液
组织液
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
细胞膜
稳态
基础
神经-体液-免疫调节网络
调节机制
思考·讨论
你有过发高热的经历吗?谈谈高热最严重的时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施呢?
正常的体温是体内细胞进行各种生化反应的最适温度,发高热时内环境发生一系列变化,导致体内的各种反映出现紊乱,于是机体功能发生异常,发热时的主要症状大部分集中在中枢神经系统,病人感觉不适、头痛、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造成脑损伤。如智力低下甚至癫痫,因此应注意及时采用物理方法或服用药物来退热降温。
思考·讨论
严重腹泻后,如果只喝水,不补充盐,内环境的渗透压可能会出现什么变化?
内环境渗透压会降低,当内环境渗透压降低时,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、恶心、食欲减退,皮下组织肿胀等症状。
援藏的技术人员到青藏高原后常会出现头痛、乏力、心跳加快甚至血压升高等症状,为什么?这说明外界与内环境稳态之间有什么关系?
因为高原地区空气稀薄,大气压和氧分压低,易造成体内缺氧,进而出现头痛、乏力、心跳加快等症状,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,并且机体代偿机制良好,内环境的波动较小,则人体仍能维持稳态;若外界环境变化剧烈,机体代偿机制不好,人体内环境稳态将受到破坏,就会影响身体健康。
思考·讨论
注意说明
对内环境稳态的正确认识
①内环境稳态不是恒定不变的,而是一种在一定范围内波动的相对稳定的状态;
②当外界环境的变化过于剧烈,或人体自身的调节功能出现障碍时,内环境的稳态就会遭到破坏。
病症名称 内环境理化性质变化 疾病的症状
尿毒症 尿素等代谢废物在体内积累 自身中毒和综合病症
高原反应 体内缺氧,血氧过低 头痛、乏力、心跳加快
糖尿病 血液中葡萄糖含量过高 多食、多饮、多尿、口渴、饥饿感强烈,身体消瘦
感冒发烧 体温过高,影响酶的活性 食欲不振,四肢无力
严重腹泻 丢失大量的水和无机盐 疲倦、周身不适、恶心
稳态失调与相关疾病
(1) 是维持组织细胞正常的形态和功能的重要因素
(2)适宜的 是酶正常发挥催化作用的基本条件
(3)正常 的水平和 是供给机体所需能量的重要保障
体温和pH
血糖
血含氧量
内环境稳态是机体进行正常生命活动必要条件。
渗透压
三、内环境稳态的重要意义
渗透压
内环境的稳态
体温
pH
内环境的动态变化
稳态调节机制
通过缓冲对如HCO3-/H2CO3等进行调节
在一定范围内的动态变化
前提:器官系统协调
一致正常运行
机制:神经——体液——免疫网络