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第1章 人体的内环境与稳态
课前思考
1.无论是在炎炎夏日进行户外作业的工人、农民,还是在冰天雪地的南极进行考察的科学家,体温都是37 ℃左右,这是为什么
2.严重腹泻时,需要及时补充水分和盐分,这又是为什么
第1章 人体的内环境与稳态
第一节 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。
讨论:
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?
血细胞吸水膨胀直至破裂。
图1
图2
问题探讨
一、体内细胞生活在细胞外液中
细胞是生命活动的基本单位。无论是单细胞生物还是多细胞生物的细胞,都有其特定的生活环境,并与环境之间不断进行着物质和能量的交换。
组成我们身体的绝大多数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。
外界环境
废物
养料、O2
血浆
废物
养料、O2
这些细胞直接生活的环境是什么呢?
一、体内细胞生活在细胞外液中
体液
不论男性还是女性,体内都含有大量以水为基础的液体,这些液体统称为体液。
《红楼梦》中有句话:“女人是水做的。”
存在于细胞内,约占2/3。
存在于细胞外,约占1/3。
最多
次之
最少
脑脊液
一、体内细胞生活在细胞外液中
脑脊液
知识链接
脑脊液为无色透明的液体,充满在各脑室、蛛网膜下腔和脊髓中央管内。脑脊液由脑室中的脉络丛产生,与血浆和淋巴液的性质相似,略带粘性。脑脊液属于细胞外液。正常脑脊液具有一定的化学成分和压力,对维持颅压的相对稳定有重要作用。患中枢神经系统疾病时,常要作腰椎穿刺吸取脑脊液检查,以协助诊断。
一、体内细胞生活在细胞外液中
血浆
1
血细胞直接生活的环境。
血液
血浆
血细胞
血小板
红细胞
白细胞
注意:
1.血浆≠血液,血浆属于细胞外液
2.血浆蛋白在血浆中(细胞外液成分)
3.血红蛋白在红细胞中(细胞内液成分)
【思考】:
1.血液是体液吗?血液与血浆有什么关系?
2.血浆蛋白和血红蛋白的区别?
一、体内细胞生活在细胞外液中
组织液(组织间隙液)
2
体内绝大多数细胞直接生活的环境。
【思考】:
1.组织液是如何形成的?去向?
2.组织液有什么作用?
主要由血浆通过毛细血管壁渗出到细胞间而形成,大部分物质能够被重新吸收回血浆。
组织液为细胞提供营养物质,细胞的代谢产物也透过细胞膜进入组织液。
一、体内细胞生活在细胞外液中
淋巴液
3
淋巴细胞直接生活的环境。
【思考】:
1.淋巴液是如何形成的?去向?
由一部分组织液经毛细淋巴管壁进入毛细淋巴管而形成的。淋巴液在淋巴管中流动,经过淋巴结等淋巴器官,并最终汇入血浆。
毛细淋巴管的管壁细胞覆瓦状排列,就像阀门,从组织液可以向淋巴液方向通过,反向则导致这个覆瓦状的阀门关闭;管内有瓣膜,使淋巴液只能单向流动。
2.为什么淋巴液与组织液之间是单向关系?
内皮细胞
单向活瓣
组织液
盲端
一、体内细胞生活在细胞外液中
淋巴循环的意义
知识链接
1.淋巴循环是血液循环的辅助途径,可以调节血浆和组织液之间的平衡。
2.淋巴循环可以将组织液中不能透过毛细血管壁的蛋白质(大分子物质)和由小肠绒毛的淋巴管吸收的大部分脂肪成分运回血浆。
3.淋巴液中混悬着大量的淋巴细胞和吞噬细胞等,可以协助机体抵御疾病。
思考 讨论
细胞外液是指存在于细胞外的液体,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液体环境。
一、体内细胞生活在细胞外液中
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
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,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,形成淋巴液,淋巴液经淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆中。
思考 讨论
细胞内液
血浆、组织液和淋巴液之间的关系
观察右图,回答下列问题
2.血浆、组织液和淋巴液之间有什么内在联系 请依据下图绘制出能反映三者联系的模式图(用文字和箭头表示)。
血浆、组织液和淋巴液之间的关系
观察右图,回答下列问题
3.为什么说全身的细胞外液是一个有机的整体
人体细胞外液主要由组织液、血浆和淋巴液等构成,它们虽然分布在人体不同部位(血浆位于血管内,组织液分布于组织细胞之间,淋巴液分布于淋巴管),但基本化学成分相同,并且彼此紧密联系,共同构成人体细胞生活的内环境,由此可见,全身的细胞外液是一个有机的整体。
思考 讨论
一、体内细胞生活在细胞外液中
补充说明
体液成分的判断
▲管状结构
无盲端
有盲端
毛细血管
毛细淋巴管
→②为血浆
→④为淋巴液
▲组织结构
内
外
细胞内的液体
细胞间的液体
→①为细胞内液
→③为组织液
一、体内细胞生活在细胞外液中
现学现用
体液成分的判断
①__________
②__________
③__________
血浆
淋巴液
组织液
①__________
②__________
③__________
④__________
血浆
组织液
(组织细胞)细胞内液
淋巴液
一、体内细胞生活在细胞外液中
补充说明
由细胞外液构成的液体环境叫做内环境
内环境与细胞外液是同一概念。
内环境是相对于生物体提出,细胞外液是相对于细胞提出的。
内环境是针对多细胞动物的一个概念,单细胞动物(或原生动物)以及植物不存在内环境。
人的呼吸道、肺泡腔、消化道、泪腺等有孔道与外界相通的结构中的液体应视为外部环境。因而汗液、尿液、消化液、泪液等液体不属于内环境的组成。
一、体内细胞生活在细胞外液中
细胞名称 所处内环境
组织细胞
毛细血管壁细胞
毛细淋巴管壁细胞
血细胞
淋巴细胞和吞噬细胞
组织液
血浆、组织液
淋巴液、组织液
血浆
淋巴液、血浆
人体细胞生活的具体内环境
知识巩固
一、体内细胞生活在细胞外液中
联系生活
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
静脉注射:药物→血浆→组织液→靶细胞
肌肉注射:药物→组织液→血浆→组织液→靶细胞
淋巴液
一、体内细胞生活在细胞外液中
联系生活
水疱:人在进行一定强度的体力劳动后,手掌或脚掌上可能会磨出水疱。由于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。
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
内环境中物质是不断更新的
摩擦产生空隙
角
质
层
组织细胞
组织液
组
织
液
二、细胞外液的成分
讨论
1.血浆中这么多物质,你能将它们归归类吗
血浆的化学组成
血浆的成分复杂,主要为水。科学家用化学分析的方法,测得人体血浆中部分成分的含量如右表。
思考 讨论
无机物
有机物
糖类(葡萄糖等)
蛋白质(丙氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶等)
脂质(甘油三酯、胆固醇等)
水
无机盐(钠、钾、钙、磷、镁等)
二、细胞外液的成分
讨论
2.除表中所列成分外,血浆中还可能含有哪些物质
3.回忆所学知识,你能说出其中哪些物质在人体中的作用
血浆的化学组成
血浆的成分复杂,主要为水。科学家用化学分析的方法,测得人体血浆中部分成分的含量如右表。
各种激素、维生素、氧气等。
葡萄糖是主要的能源物质;
三酰甘油是储备的能源物质;
蛋白质是生命活动的主要承担者;
无机盐能够调节人体生命活动。
思考 讨论
二、细胞外液的成分
讨论
4.从葡萄糖、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。
血浆的化学组成
血浆的成分复杂,主要为水。科学家用化学分析的方法,测得人体血浆中部分成分的含量如右表。
以葡萄糖为例:
思考 讨论
食物中的糖类
消化系统
血浆中的葡萄糖
循环系统
全身细胞氧化分解
水
CO2
泌尿系统
呼吸系统
二、细胞外液的成分
(1)水:血浆中水最多,约为90%
(2)各种无机盐离子(约为1%)
(3)各种营养物质:蛋白质(7~9%)、脂质、氨基酸、葡萄糖、核苷酸、维生素等。
(4)气体、激素、细胞代谢废物等。
血浆的主要成分
组织液、淋巴液的成分
组织液、淋巴的成分和含量与血浆相近,但又不完全相同,最主要的差别在于血浆中含有较多的蛋白质,而组织液和淋巴中蛋白质含量很少。
概括地说,细胞外液是一种盐溶液,类似于海水。这在一定程度上反映生命起源于海洋。
易错知识
二、细胞外液的成分
内环境成分的判定
思考:下列物质中不属于内环境成分的是_______________
1.氧气 2.血红蛋白 3.血浆蛋白 4.载体蛋白 5.有氧呼吸酶 6.H+ 7.泪液 8.消化酶
2、4、5、7、8
总结:内环境中的化学物质判断方法
一看
是否是细胞内特有的物质, 如血红蛋白、胞内酶
( 呼吸酶、RNA 聚合酶、解旋酶等)、核酸、糖原等
二看
是否是细胞膜上的成分, 如载体、受体等
是否是不能被人体吸收的物质, 如纤维素、淀粉、麦芽糖等
是否是分泌到消化道中的物质,
如消化酶
三看
四看
易错知识
内环境成分的判定
二、细胞外液的成分
内环境不应存在的物质 只存在于细胞内的物质
与外界相通孔道中的物质(包括不能被吸收的物质)
存在于细胞膜上的物质
血红蛋白及与细胞呼吸、复制、转录、翻译等有关的酶(呼吸酶)等
消化酶(胃蛋白酶、胰蛋白酶等)、纤维素、麦芽糖等
载体蛋白等
易错知识
判断以下生理过程是否发生在内环境中
二、细胞外液的成分
①乳酸与碳酸氢钠作用生成乳酸钠和碳酸实现pH的稳态
②兴奋传到过程中神经递质与受体结合
③免疫过程中抗体与相应的抗原特异性地结合
④激素调节过程,激素与靶细胞的结合
⑤细胞呼吸的各阶段反应
⑥细胞内蛋白质和激素等物质的合成
⑦消化道等外部环境所发生的淀粉、脂质和蛋白质的消化水解过程
是
否
三、内环境的理化性质
将血液中的红细胞放在清水或浓度很低的溶液中,细胞会由于吸水过多而破裂;将红细胞放在浓度很高的溶液中,红细胞会由于过多失水而死亡。
此外,在过酸、过碱或温度过低、过高等情况下,细胞也不能正常生活。
【思考】:
在细胞外液中细胞会出现这样的情况吗?
三、内环境的理化性质
一段时间后,两侧液面高度如何变化?
概念:指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
渗透压
1
大小:取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。(与物质的量浓度有关)
溶质微粒越多,对水吸引力越大,溶液渗透压越高。
葡萄糖和蔗糖分子不能通过半透膜
一段时间
左侧液面下降
右侧液面上升
三、内环境的理化性质
血浆渗透压主要与 的含量有关,
细胞外液渗透压90%来源于 。
细胞内液渗透压主要与 有关。
影响渗透压大小的因素:
无机盐、蛋白质
Na+、Cl-
K+
人的血浆渗透压约为770KPa,相当于细胞内液的渗透压。
三、内环境的理化性质
联系生活
组织水肿
地震等自然灾害发生时,灾民面对的困难不仅仅是恶劣的自然环境,还有食物短缺和各种疾病。灾民因长期营养不良而易出现全身浮肿的现象,这种现象称为组织水肿。
【思考】:①尝试从渗透压的角度分析形成组织水肿的原因。
②除了营养不良外,还有哪些情况容易造成组织水肿?
三、内环境的理化性质
归纳总结—引起组织水肿的原因
①营养不良
②肾小球肾炎
血浆蛋白减少
血浆渗透压下降
组织水肿
⑤组织细胞代谢旺盛
③过敏反应
④淋巴循环受阻
组织蛋白增加
组织液渗透压升高
代谢产物增加
三、内环境的理化性质
联系生活
人剧烈运动后常常会肌肉酸痛,这是因为部分细胞进行无氧呼吸产生乳酸,但一段时间后酸痛感会自然消失。为什么?当一些酸性(碱性)物质进入血液,就会使血液的pH发生变化,但实际上正常人血液中的pH变化范围很小,这又是为什么?
①正常人的血浆近中性,pH为7.35~7.45
酸碱度
2
②酸碱平衡维持:缓冲对:NaHCO3/H2CO3 ;Na2HPO4/NaH2PO4
三、内环境的理化性质
酸碱度
血浆缓冲对作用需要在呼吸和泌尿系统配合下进行
2
三、内环境的理化性质
温度
3
①人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右。
②通常:女性高于男性,幼年高于成年。
③体内的温度与机体代谢有关,一天中呈动态变化。
三、内环境的理化性质
温度(37°C):
(1)提高新陈代谢水平;
(2)显著提高了快速运动的能力,有利于捕食和避敌 ;
(3)减少了对外界环境的依赖性,扩大了分布区,可夜间活动, 在寒冷地区生活。
为什么要保持体温?
四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
细胞作为一个开放系统,可以直接与内环境进行物质交换;不断获取进行生命活动所需要的物质,同时又不断排除代谢产生的废物,从而维持细胞正常的生命活动。
内环境又是如何与外界环境进行物质交换的呢?
四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
思考 讨论
内环境如何完成与外界环境的物质交换
1、Na+、葡萄糖、氨基酸和O2等分别经什么途径进入内环境的?
Na+和Cl-直接来自食物,不需要经过消化,可直接被吸收。
葡萄糖、氨基酸来自食物中的糖类和蛋白质,要经过消化系统的消化,分解为葡萄糖和氨基酸才能被吸收。
O2经过呼吸系统进入内环境:
四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
思考 讨论
内环境如何完成与外界环境的物质交换
2、参与维持pH的HCO3-/H2CO3是怎样形成的?
CO2+H2O
H2CO3
H++HCO3-
3、体内细胞产生的代谢废物(如尿素和二氧化碳)是通过哪些器官从内环境排到体外的?
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。
四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
思考 讨论
内环境如何完成与外界环境的物质交换
食 物
(运输作用)
循 环 系 统
物质残渣(一直未进入体内)
营养物质
气 体
呼 吸 系 统
O2
(消化、吸收作用)
消 化 系 统
CO2、少量水
其余代谢
终产物
皮 肤
(排泄作用)
泌尿系统
内 环 境
组 织 细 胞
O2、营养物质
代谢终产物
体外
体外
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。
四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
内环境与外界环境的物质交换需要各个系统的参与;
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换;
细胞不仅依赖于内环境,也参与了内环境的形成和维持。
课后习题
1.人在进行一定强度的体力劳动后,手掌或脚掌上可能会磨出水疱。水疱中的液体主要是组织液,一段时间后水疱可自行消失。请判断以下有关说法是否正确。
(1)水疱的成分中蛋白质的含量最高。( )
(2)水疱主要是由血浆中的水大量渗出到组织液形成的。( )
(3)水疱自行消失是因为其中的液体可以渗入毛细血管和毛细淋巴管。( )
(4)水疱的形成和消失说明内环境中物质是不断更新的。( )
×
√
一、概念检测
√
√
2.下列属于人体内环境的是( )
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
课后习题
3. 如图表示人体内细胞与外界环境之间进行物质交换的过程:A、B、C表示直接与内环境进行物质交换的几种器官,①②是有关的生理过程。
请冋答下列问题。
(1 ) A、B、C各是什么器官?
(2 ) B内的营养物质通过①过程进入内环境, 则①表示的是什么过程?
(3)②表示什么过程?
肺、小肠等、肾
营养物质的吸收
肾小管的重吸收
课后习题
二、拓展应用
剧烈运动会使肌肉产生大量乳酸等酸性物质,这会影响血浆的pH吗?在这种情况下,机体是如何维持细胞外液的酸碱度的?请査阅相关资料,寻找答案。
1、当酸性物质增加时(如乳酸过多时)
乳酸 + NaHCO3——→乳酸钠+H2CO3
H2CO3——→H2O+CO2
2、当碱性物质增多时(如[Na2CO3])
Na2CO3 + H2CO3——→2NaHCO3
呼吸运动排出
肾脏排出
物质跨膜层数
毛细血管壁和毛细淋巴
管壁均由单层细胞构成
问题1:消化道中的葡萄糖被人体组织细胞吸收利用的过程中,至少穿过 层磷脂分子。
方法技巧—葡萄糖和O2进入细胞被利用经过的膜层数(难点)
O2
CO2
问题2:外界空气中的O2进入血浆中,至少要经过 层膜。
方法技巧—葡萄糖和O2进入细胞被利用经过的膜层数(难点)
问题3:外界空气中的O2进入组织细胞被利用,至少经过 层膜。
方法技巧—葡萄糖和O2进入细胞被利用经过的膜层数(难点)