(共29张PPT)
§1-1 细胞生活的环境
人体的内环境与稳态
问题探讨
图1所示的是人血液中的血细胞,包括红细胞、白细胞等;图2所示的是单细胞动物草履虫。
血细胞生活在血浆中,草履虫直接生活在外界水环境中。
两者生活环境的相似之处:都是液体环境。不同之处:血细胞生活在血浆中,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。
讨论
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。
图1
图2
图1和图2所示的各是什么细胞?他们分别生活在什么样的环境中,尝试说出他们生活环境的异同。
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?
若将血细胞置于草履虫生活的水环境中,血细胞会出现吸水膨胀直至破裂的现象。
细胞生活的环境
生活在水中的单细胞生物,如草履虫,可以直接从水里获取生存所必需的养料和O2,并把废物直接排入水中。
单细胞生物
细胞生活的环境
如人,组成身体的绝大多数细胞生活在细胞外液中。
多细胞生物
体液
人体内含有的大量以水为基础的液体,这些液体统称为体液。
定 义
水、离子和化合物
成 分
消化道、呼吸道内的液体、汗液、皮脂、尿液、泪液、乳汁等也是体液吗?
思考
Thinking
体液
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。
组 成
细胞内液
细胞外液
存在于细胞内,约占2/3
存在于细胞外,约占1/3
体液
组织液
血浆
淋巴液等
细胞内液
结合必修1学过的知识,举例说出细胞内液包含哪些液体?
思考
Thinking
细胞外液
血液的组成
血浆
白细胞
血小板
红细胞
血细胞
细胞外液
存在:血液中的液体成分
生活细胞:血细胞
血 浆
细胞外液
存在:组织细胞间隙的液体,又叫组织间隙液
形成: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。
生活细胞:绝大多数细胞都浸浴在组织液中,是体内绝大多数细胞直接生活的环境。
作用: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。
组织液
组织液
细胞外液
存在:存在于淋巴管中的液体
形成:是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。
生活细胞:大量的淋巴细胞等
作用:协助机体抵御疾病。
淋巴液
淋巴液
汇入血浆
【思考·讨论】血浆、组织液和淋巴之间的关系
为什么说细胞外液是细胞直接生活的环境?
提示: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环境。
由细胞外液构成机体内细胞生活的液体环境,还叫内环境。
【思考·讨论】血浆、组织液和淋巴之间的关系
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)。
提示: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,形成淋巴液,淋巴液经淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆。它们之间的关系如下图所示。
组织液
血浆
淋巴液
毛细血管壁
毛细淋巴管壁
淋巴循环
组织细胞
毛细淋巴管
毛细血管
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
血浆中的物质进入组织液
微动脉
微静脉
血浆、组织液和淋巴液之间的关系
【思考·讨论】血浆、组织液和淋巴之间的关系
为什么说全身的细胞外液是一个有机的整体?
提示: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】血浆的化学组成
血浆的成分复杂,主要为水。科学家用化学的方法,测得人体血浆中部分成分的含量如下表。
成分 含量
丙氨酸氨基转移酶 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 2.8~7.2μmol/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 140~271U/L
三酰甘油 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 0.73~1.06mol/L
血清铁 11~30μmol/L
氯 99~110mmol/L
碳酸氢盐 22~28U/L
总CO2 21~31.3mmol/L
血浆中这么多物质,你能将它们归归类吗?
营养物质:包括水、无机盐、蛋白质、葡萄糖、三酰甘油等
代谢废物:包括尿素、尿酸、CO2。学生也可以采取其他的分类方式。
无机物:包括水和无机盐:如钠、钾、钙、磷、镁、血清铁、氯、碳酸氢盐等)
有机物:
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(如三酰甘油、胆固醇)等。
【思考·讨论】血浆的化学组成
除表中所列成分外,血浆中还可能含有哪些物质?
回忆所学知识,你能说出其中哪些物质在人体中的作用?
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。
血浆中还含有各种激素、维生素、O2等。
提示: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。
提示: ①血浆中的葡萄糖主要来源于食物中的糖类。食物中的淀粉经消化系统消化后,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,为生命活动提供能量。生成的CO2和水,先排入内环境中,然后通过血液循环运输到相应部位排出,CO2由呼吸系统排出,多余水分主要由泌尿系统排出。②三酰甘油的来源和去路与糖类物质相似。③尿素主要在肝合成,原料是氨基酸代谢产生的含氮废物,而氨基酸主要来源于食物中蛋白质的分解。肝合成的尿素,主要通过血液循环运输到肾,随尿液排出体外;少量尿素通过汗液排出体外。④钠主要来自食物,经消化系统直接吸收进入血液。血液中的钠主要通过尿液排出体外,少量钠通过汗液排出体外。
细胞外液的成分
水(约90%)
蛋白质(7%~9%)
无机盐(约1%)
血液运送的物质:营养物质(如葡萄糖)、激素、代谢废物等。
血 浆
成分和各成分的含量与血浆的相近,但又不完全相同,主要差别是蛋白质含量很少。
组织液、淋巴液
细胞外液的本质
是一种类似于海水的盐溶液。这在一定程度上反映了生命起源于海洋。
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;将红细胞放在浓度较高的溶液中,红细胞会由于过多失水而死亡。
在过酸、过碱或温度过高、过低等条件下,细胞也不能正常生活。
在细胞外液中细胞会出现这样的情况吗?
思考
Thinking
内环境的理化性质
内环境的理化性质
含义:指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
决定因素: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,即溶液浓度越高,溶液渗透压越高。
举例——血浆的渗透压:
决定因素:主要与无机盐(90%以上来源于Na+和Cl-)、蛋白质的含量有关。
大小:37℃时,人的血浆渗透压约为770kPa,相当于细胞内液的渗透压。
渗透压
内环境的理化性质
标值:正常人血浆的pH为7.35~7.45
原因:与它含有HCO3-、H2CO3等物质有关。
酸碱度
人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右。
温 度
内环境的作用
可直接进行:不断获取进行生命活动所需要的物质,同时又不断排出代谢产生的废物,从而维持细胞正常的生命活动。
二者关系:相互影响、相互作用。细胞不仅依赖于内环境,也参与了内环境的形成和维持。
细胞与内环境进行物质交换
【思考·讨论】内环境如何完成与外界环境的物质交换
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。
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?
提示:
Na+等来自食物,不需要经过消化可直接被吸收。葡萄糖、氨基酸等物质主要来自食物中的糖类和蛋白质。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。上述物质吸收后主要进入小肠绒毛内的毛细血管中。
O2从外界空气中获得,通过呼吸运动的吸气,经呼吸道进入肺,在肺泡中与肺部毛细血管进行气体交换,进入肺部毛细血管中。
进入血液中的各类物质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液。
【思考·讨论】内环境如何完成与外界环境的物质交换
参与维持pH的HCO3-/H2CO3是怎样形成的?
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?
细胞代谢产生的CO2与H2O结合,形成H2CO3,然后在碳酸酐酶的作用下,发生下列反应:H2CO3→H++HCO3-
提示: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。
【思考·讨论】内环境如何完成与外界环境的物质交换
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。
内环境与外界环境的物质交换图解示例如下。
(消化、吸收作用)
消化系统
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
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
体 内
【思考·讨论】内环境如何完成与外界环境的物质交换
通过以上讨论,是否增进了你对本章章首页题诗的理解?
提示:通过上述讨论可以看出,内环境与外界环境的物质交换需要体内各个系统的参与。细胞和内环境是相互影响、相互作用的。细胞依赖于内环境,也参与内环境的形成和维持,这就是章题诗中“它让每一个细胞分享,又靠所有细胞共建”所表达的直接含义。
内环境的作用
需体内各个系统的参与。例如:
消化系统:将营养物质摄入体内
呼吸系统:吸入O2、排出CO2
泌尿系统:把代谢废物、水和无机盐排出体外
循环系统:把各种物质运输到机体的相应部位。
机体的各个部分正常运行和协调一致,共同保证内环境与外界环境之间物质交换的顺利进行。
内环境与外界环境的物质交换
内环境的作用
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换。
外界环境中的物质
组织细胞
循环系统
血浆
淋巴
组织液
消化系统
O2
CO2
呼吸系统
尿素、水、无机盐等
泌尿系统、皮肤等
营养物质
预习:内环境的稳态
本课学习结束