(共39张PPT)
内环境的稳态
学习目标
1.运用稳态与平衡观,说明内环境稳态维持的机制。(生命观念)
2.模拟生物体维持pH的稳定,理解机体具有维持稳态的机制。(科学探究)
情境导入
随着外界环境的变化和体内细胞代谢活动的进行,内环境(如血浆)的各种化学成分和理化性质在不断发生变化。
外界环境变化
内环境
代谢活动
内环境会因此而剧烈变动吗?
1、钢铁工人炼钢房的温度远远高于人体温度,但正常情况下,工人的体温一般维持在37℃左右。
一、内环境的动态变化
探究一:举例说明内环境的动态变化?理解稳态的概念及实质是什么?
问题探究1:体温的变化特点是什么?
一、内环境的动态变化
探究一:举例说明内环境的动态变化?理解稳态的概念及实质是什么?
2、人体体温日变化规律(调查数据取自23班)
成员 上午6h 上午9h 中12h 下午3h 傍晚6h 晚上9h
母亲 37.0℃ 37.2℃ 37.3℃ 37.4℃ 37.2℃ 37.1℃
父亲 36.8℃ 37.0℃ 37.1℃ 37.3℃ 37.1℃ 36.9℃
自己 37.1℃ 37.3℃ 37.4℃ 37.5℃ 37.3℃ 37.1℃
问题探究1:体温的变化特点是什么?
一、内环境的动态变化
探究一:举例说明内环境的动态变化?理解稳态的概念及实质是什么?
问题探究1:体温的变化特点是什么?
1、同一个人在24小时内体温变化有何特点?
2、将体温变化的测量情况与当天气温日变化的测量大致情况进行比较,结果如何?
正常人的体温并不是一个固定值,而是一个温度范围,一般不超过1℃。而且,同一个人的体温随昼夜变化也不同。
总结:健康人的体温始终在37℃左右,处于动态平衡中
外界环境温度对体温有一定影响,但影响不大
一、内环境的动态变化
探究一:举例说明内环境的动态变化?理解稳态的概念及实质是什么?
问题探究2:内环境渗透压的变化特点是什么?
1、回忆上一节课讨论过的问题“生理盐水的浓度是多少”?
2、如果输液时使用的NaCl溶液的质量分数低于或高于0.9%,则会造成什么样的后果?
NaCl溶液的质量分数等于0.9%
如果输液时使用的NaCl溶液的质量分数低于0.9%,组织细胞吸水膨胀;
如果输液时使用的NaCl溶液的质量分数高于0.9%,组织细胞失水皱缩。
一、内环境的动态变化
探究一:举例说明内环境的动态变化?理解稳态的概念及实质是什么?
问题探究3:内环境的化学成分含量的动态变化是什么?
检测项目 英文对照 结果 单位 参考值
丙氨酸氨基转移酶 ALT 11 U/L 9~60
天冬氨酸氨基转移酶 AST 12 ↓ U/L 15~45
葡萄糖 GLU 10.96 ↑ mmol/L 3.9~6.1
糖化血清蛋白 GA 33.70 ↑ % 10.8~17.1
肌酸激酶 CK 126 U/L 38~174
肌酸激酶同工酶MB MMB 1.9 ng/ml 0.6~6.3
乳酸脱氢酶 LDH 173 U/L 140~271
甘油三酯 TG 2.21 ↑ mmol/L 0~1.7
总胆固醇 TCHO 5.15 mmol/L 3.1~5.2
在进行常规体检时,通常要做血液生化检查 ,以了解肝功能、肾功能、血糖、血脂等是否正常。下图是某人的血液生化检查化验单的一部分。
一、内环境的动态变化
探究一:举例说明内环境的动态变化?理解稳态的概念及实质是什么?
问题探究3:内环境的化学成分含量的动态变化是什么?
1、每种成分的参考值(即正常值)都有一变化范围,这说明什么 ?
①内环境成分的含量不是恒定不变的,而是在一定范围内波动,内环境稳态表现为一种动态平衡;
②不同个体存在一定差异。
2、从化验单上可以看出什么成分超出正常范围?这可能会对人体造成什么不利影响?
①天冬氨酸氨基转移酶(即谷草转氨酶)略微低于正常值,这通常没有临床意义,建议定期复查。若该值偏高,说明肝功能受损。
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。糖尿病患者长期高血糖,会导致眼、肾、心脏、血管、神经等慢性损害。
③甘油三脂超标,可引起高血脂症,易并发冠心病、动脉粥样硬化等
我们探究到,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。若某种成分含量高于或低于参考值, 则预示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状态叫做稳态。
稳态的定义
如:血糖、血脂、水分
如:温度、酸碱度、渗透压
内环境
化学成分
理化性质
维持相对稳定
一、内环境的动态变化
一、内环境的动态变化
稳态是如何实现的呢?
下列有关内环境稳态的内容,叙述正确的是( )
A.多吃“碱性食物”如苏打水、苏打饼干等可以改善现代人的弱酸性体质
B.在炎热的环境下,机体大量出汗应多喝纯净水避免机体脱水
C.内环境稳态是指在机体的调节作用下,内环境的理化性质处于稳态
D.剧烈运动大量失水后,会引起细胞外液渗透压升高
评价检测1
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
(1)观察现象,提出问题:
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
(2)作出假设:
(3)设计实验:
(5)分析结果,得出结论:
(4)实验验证:
小组合作制定实验思路,并用简洁的语言记录在学案上。
细胞代谢会产生许多酸性物质,如碳酸等;人和动物吃的食物代谢后也会产生一些酸性或者碱性物质。这些物质进入内环境,会使机体中的PH发生怎样的变化呢?
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
(1)观察现象,提出问题:
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
生物体维持pH稳定的机制是什么?
细胞代谢会产生许多酸性物质,如碳酸等;人和动物吃的食物代谢后也会产生一些酸性或者碱性物质。这些物质进入内环境,会使机体中的PH发生怎样的变化呢?
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
(2)作出假设:
【缓冲物质】由弱酸和相应的强碱盐组成
磷酸缓冲液中含有NaH2PO4/Na2HPO4
电离平衡:H2PO4-
H++HPO42-
适量酸
适量碱
生物体内有缓冲物质,可维持PH稳定
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
(3)设计实验:
生物材料:肝匀浆
两种溶液:0.1mol/LHCL、0.1mol/LNaOH
PH测试用具:
PH测试笔、广泛PH试纸
请分小组合作,利用下列材料用具,完成实验设计
两种液体材料:自来水、PH=7的磷酸缓冲液
其它器材:若干50ml烧杯、若干滴管、 50ml量筒、镊子、玻璃棒、玻璃皿
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
(3)设计实验:
——生物组织材料
——酸性、碱性物质
——生物体pH的变化
——肝匀浆等
——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
自变量
因变量
生物材料
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
(4)实验验证:
按照下表进行实验并记录实验结果
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
肝匀浆
注:缓冲液为pH=7的磷酸盐缓冲液。材料均加入25mL。
方法步骤
1、3、5组完成滴加HCl的实验
2、4、6组完成滴加NaOH的实验
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
注意事项
量液和读数:用量筒量液,倒入接近所需体积的液体,再改用胶头滴管滴加。读数时,视线要与凹液面最低处对齐。
加酸或碱:一滴一滴地加,严格控制滴数,用玻璃棒搅拌充分后再测定pH。
使用HCl和NaOH:腐蚀性,避免其与皮肤和眼睛接触。
测pH:正确使用pH计,待体系稳定后再读数。
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
(5)分析结果,得出结论:
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
肝匀浆
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
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
(5)分析结果,得出结论:
+NaOH/滴
+HCl/滴
30
25
20
15
10
5
5
10
15
20
25
30
pH
11
10
9
8
6
5
4
自来水
肝匀浆
磷酸缓冲液
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
(5)分析结果,得出结论:
生物材料的性质类似于缓冲液而不同于自来水,
说明生物材料内含有缓冲物质,能够维持pH的相对稳定。
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
请根据模拟实验的结果,尝试对机体维持pH稳定的机制进行解释
缓冲液加入少量酸或碱后,pH变化不明显,原因是磷酸缓冲液中含有NaH2PO4/Na2HPO4,其中NaH2PO4呈酸性,当加入少量NaOH时,可以中和OH-;Na2HPO4呈碱性,当加入少量HCl时,可以中和H+。水溶液则不同,加入酸或碱后,pH变化明显。
生物材料中存在缓冲物质,此外,机体还可以通过对生理活动的调节来维持pH稳定。
实验讨论:
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
细胞
消化系统
碳酸钠
组织液
乳酸
血浆中
缓冲物质对
H2CO3
NaHCO3
乳酸
C02
H2O
碳酸钠
泌尿系统
排出
Na2HPO4
NaH2PO4
食物中的碱性物质如碳酸钠
NaHCO3
H2CO3
乳酸钠
+
呼吸系统
排出
C02
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
1. 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。
2. __________________调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
神经-体液-免疫
小结:
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
思考讨论:
如果模拟生物体维持PH的稳定实验中,大家继续滴加HCL、NaOH35滴、40滴、45滴、50滴……,请预测测试的PH结果?
内环境的稳态会不会出现失调的情形呢?
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
讨论要求:
1.分层讨论,先一对一,再组内共同讨论,总结完善自纠成果。
2.时刻联系课本,注重效率,及时整理总结。
3.组长宏观调控,做好讨论结果反馈准备。
分析内环境稳态失调的实例
①你有过发高热的经历吗?谈谈高热最严重时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施?
②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?
③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?这说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系?
分析内环境稳态失调的实例
①你有过发高热的经历吗?谈谈高热最严重时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施?
正常的体温是体内细胞进行各种生化反应的最适宜温度,发高烧时,各种酶的活性发生变化,代谢紊乱,机体功能异常。发热时的症状大部分集中在中枢神经系统,病人感觉不适、头疼、头晕、嗜睡等,同时常伴有食欲不振、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出现脑损伤,如智力落后、甚至癫痫,因此应该注意及时采用物理方法或服用药物来退烧降温。
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
②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,造成细胞吸水肿胀,进一步导致细胞代谢和功能紊乱。严重时人体会出现疲倦、全身不适、恶心、食欲减退、皮下组织肿胀等症状。
二、对稳态调节机制的认识
③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?这说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系?
高原空气稀薄,大气压氧和分压低,易造成体内缺氧。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,并且机体调节机制良好,内环境波动较小,仍能维持稳态;若外界环境变化剧烈,机体调节能力不好,内环境稳态将受到破坏,就会影响身体健康。
探究二:稳态的调节机制
分析内环境稳态失调的实例
二、对稳态调节机制的认识
探究二:稳态的调节机制
维持稳态的调节能力是有限的
当外界环境的变化过于激烈,或人体自身功能出现障碍时,内环境的稳态就会遭到破坏,危及机体健康。
外界环境变化
激烈
内环境
功能障碍
稳态遭到破坏
小结:
一、内环境的动态变化
尿毒症
乳酸中毒
抽搐
血钙过低
代谢废物积累
02缺乏
pH失调
酸中毒、碱中毒
体温失调
发热、中暑
组织水肿
血浆中蛋白质含量降低
血糖平衡失调
低血糖、糖尿病
内环境
人体内环境稳态失调引起的疾病
二、对稳态调节机制的认识
夏天时,空调房间与室外温差较大,如果经常进出空调房,就会出现咳嗽、头痛、流鼻涕等感冒症状;如果在空调房待的时间太长,容易头晕目眩、关节酸痛等,俗称空调病,下列关于空调病的相关叙述,错误的是( )
A.空调风使人体表面水分蒸发量大
B.空调房内几乎与外界隔绝,温度适宜,空气中有害病菌含量会快速上升
C.空调房内,人体不能正常排汗,可能破坏内环境稳态
D.空调房内,气流方向、速度会变换,使人对空气中的异味、病菌等的反应加强
评价检测2
二、对稳态调节机制的认识
三、内环境稳态的意义
(4)代谢废物排出
(1)血糖和氧含量正常
保证机体能量供应
(2)体温、pH等理化
性质相对稳定
保证酶活性、细胞代谢正常
(3)渗透压相对稳定
维持细胞的正常形态和功能
可防止机体中毒
细胞代谢是由细胞内众多复杂的化学反应组成的,完成这些反应需要各种物质和条件。
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件
三、内环境稳态的意义
内环境的稳态等
心脏活动(血压、心率)的稳态、消化腺分泌消化液的稳态等
种群数量变化的稳态、生态系统的结构和功能的稳态
基因表达的稳态、激素分泌的稳态、酶活性的稳态等
细胞分裂和分化的稳态等
稳态概念的发展
不同层次的生命系统都存在着类似内环境稳态的特性
稳态在生命系统的各个层次上普遍存在
本课小结
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
稳态
基础
神经-体液-免疫调节网络
调节机制
正常生命活动的必要条件
参与共建
稳态的实质是内环境化学成分和理化性质维持相对稳定(即动态平衡)。
一、 概念检测
l.稳态是生命系统的特征,也是机体存活的条件。判断下列与人体稳态有关的表述是否正确。
×
√
×
×
课堂检测
(2)有的人常吃咸鱼、咸菜,但他细胞外液的渗透压仍能保持相对稳定。( )
(1)人吃进酸性或碱性的食物会使血浆pH发生紊乱。( )
(3)在正常情况下,一个人的体温是恒定不变的。( )
(4)CO2是人体细胞呼吸产生的废物,不参与维持内环境的稳态。( )
2. 在长跑比赛时,运动员的体内会发生复杂的生理变化。如机体大量产热、出汗等。下列相关叙述正确的是( )
A. 大量产热会使体温急剧升高
B. 大量出汗会使血浆的pH下降
C. 大量出汗可使血浆渗透压降低
D. 大量出汗有利于机体体温的稳定
D
课堂检测
二、拓展应用
2017年,科学家研制了一充满电解质溶液的大塑料袋,并用它来抚育早产的羊羔。羊羔在此“人造子宫” 中待了4周。足月后,研究者发现,它们与在母羊子宫中待到足月出生的小羊一样健康。请你推测或搜集相关资料,从内环境稳态的角度分析:“人造子宫”必须具备哪些条件?
课堂检测
“人造子宫”必须具备哪些条件?
“人造子宫”看起来像一个大塑胶袋,确切地说是用特殊材质制成的一种生物袋。它要代替母羊子宫孕育羊羔,这个生物袋内必须装“羊水”、能够为早产羊羔生活提供适宜的液体环境。该“羊水”模拟自然子宫羊水的成分种类和含量,除水和电解质外,包含多种可以促进羊羔生长的营养物质和生长因子,如蛋白质、糖类、脂肪等,也包括抗生素、尿素等。此外,这种“羊水”还必须具备适宜的温度和酸度。“人造子宫”接有专门管道,需要每天注人定量电解质游液,以确保“羊水”得到更新,保持相对稳定。
课堂检测
另外,“人造子宫”外部配置了机器胎盘,与早产羊羔的脐带连通,早产羊羔靠机器胎盘来获得养料,推出代谢度物,以保持羊羔内环境的稳定:含有养料和O2的新鲜血液源源不断输送到羊羔体内,羊羔的心脏也将较多含有CO2和其他代谢废物的血液挤压到机器胎盘中,后者将血液更新之后再回输到羊羔体内