(共37张PPT)
1.1.1 人体细胞生活在内环境中
第1章 人体内环境与稳态
一、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入水中。
单细胞生物
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?
体液——人体内含有的大量以水为基础的液体,包含:
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
细胞内液
细胞外液
体液的组成示意图
不与外界相通,即正常情况下不会排出体外,排除泪液、唾液、尿液等
体液
细胞外液
(约占1/3)
细胞内液(约占2/3)
血浆
组织液
淋巴等
内环境
内环境——由细胞外液构成的液体环境
二、体内细胞生活在细胞外液中
血浆:血液中除了血细胞以外的液体部分,血浆是血细胞直接生活的主要环境。
红细胞
白细胞、血小板
血浆
离心前
离心后
二、体内细胞生活在细胞外液中
血液是体液吗?
白细胞
红细胞
血小板
血浆才是体液
①血浆
——血细胞直接生活的环境
二、体内细胞生活在细胞外液中
②组织液
组织液:存在于组织细胞间隙的液体,也称为细胞间隙液。
组织细胞
动脉
静脉
组织液
淋巴液
血浆
血浆通过毛细血管动脉端渗出到细胞间隙——组织液的主要来源
组织液大部分通过毛细血管静脉端(约90%)回收,少部分(约10%)进入淋巴管
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
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
——组织细胞直接生活的环境
二、体内细胞生活在细胞外液中
③淋巴液
淋巴液:毛细淋巴管内的液体,也叫淋巴。
毛细淋巴管由单层细胞构成,其末端(盲端)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。
淋巴液中有淋巴细胞等和吞噬细胞等
注:
但淋巴液并不是淋巴细胞的唯一生活环境。
——淋巴细胞和吞噬细胞直接
生活的环境
单向的活瓣
思考·讨论P3
?
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?
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、组织液和淋巴液之间有什么内在联系?请依据右图绘制出能反映三者联系的模式图(用文字和箭头表示)。
二、体内细胞生活在细胞外液中
血浆
组织液
淋巴
毛细血管动脉端
细胞外液
血细胞
大多数细胞
淋巴细胞
吞噬细胞
毛细血管静脉端(90%)
毛细淋巴管壁(10%)
淋巴循环
毛细淋巴管的结构
为什么组织液和淋巴液之间是单向关系
毛细淋巴管的结构模式图
末端封闭
内皮细胞
单向的活瓣
血浆
组织液
淋巴液
毛细血管动脉端
毛细血管静脉端
淋巴循环
毛细淋巴管
血浆、组织液和淋巴液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。
3.为什么说全身的细胞外液是一个有机的整体。
由细胞外液构成的液体环境叫内环境。
细胞外液=内环境(“外”是对细胞而言,“内”是对人体而言)
二、体内细胞生活在细胞外液中
思考·讨论P3
?
血浆
组织液
淋巴液
淋巴循环
三、细胞外液的成分
思考·讨论P4
?
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
三、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
血浆
营养物质
代谢废物
气 体
调节物质
(水、无机盐、蛋白质、葡萄糖等)
(尿素、尿酸等)
(O2、CO2等)
(胰岛素、维生素等)
讨论2: 血浆中还可能含有哪些物质?
三、细胞外液的成分
讨论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。
三、细胞外液的成分
血浆中约90%为水;其余10%分别是:蛋白质(7%~9%)、无机盐(约1%),以及血液运输的其他物质包括各种营养物质(如葡萄糖)、激素、各种代谢废物等
组织液、淋巴液的成分和各成分的含量与血浆相近,区别在于血浆中含有较多的蛋白质,而组织液和淋巴液中蛋白质含量很少
细胞外液类似于海水,反映了生命起源于海洋
三、细胞外液的成分
血红蛋白是红细胞内的一种含铁的蛋白质,它是内环境的成分吗?
思考:
?
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;
③与外界相通的管腔中的成分(细胞合成后,直接分泌到外界环境中):例如各种消化酶(唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶)、尿液、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
血红蛋白位于红细胞内,不属于内环境的成分;血浆蛋白属于内环境的成分。
1 细胞内液有哪些
2 记得细胞液吗
3 细胞外液和细胞内液哪个多
4、体液之间的含量关系:细胞内液>组织液> 血 浆> 淋巴
细胞内液大于细胞外液
细胞液-----植物细胞液泡内的液体。
细胞外液—为体细胞的生活提供液态环境,仅对动物和人体的细胞而言
概念理解
5、必须区分的三种环境:外界环境、内环境、细胞内环境
a、内环境包括血浆、淋巴和组织液,但不是说就这三种。
b、血液中的血细胞、淋巴液中的淋巴细胞以及细胞内的各种成分如血红蛋白等都不属于内环境。
(1)毛细血管壁细胞生活的液体环境是组织液和血液( )
(2)细胞质基质、核液属于体液( )
(3)内环境即细胞内的环境( )
(4)大脑细胞间隙的液体属于人体内环境( )
(5)血浆蛋白和血红蛋白都是内环境的成分( )
×
×
√
√
×
练习
1.1.2 人体细胞生活在内环境中
第1章 人体内环境与稳态
摩擦产生空隙
角
质
层
组织细胞
组织液
组
织
液
水疱: 摩擦性水疱,是因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
内环境中的物质是不断更新的
组织水肿
四、生活中的内环境应用
请结合渗透压的概念及下图所示模型,思考什么情况会导致组织水肿。
组织水肿
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。
四、生活中的内环境应用
思考:
①人体代谢所需的O2从红细胞到达组织细胞被利用,至少穿过几层生物膜?
②人体代谢所需的葡萄糖从血浆到达组织细胞被利用,至少穿过几层生物膜?
探究:物质跨膜层数
6层
3层
外界环境在不断的变化
细胞向内环境排放二氧化碳和代谢废物
一、内环境的动态变化
思考: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?食物代谢后会产生酸性和碱性物质,细胞代谢也会产生酸性物质,这些物质进入内环境,会使机体的pH发生怎样的变化呢?
01
模拟生物体维持pH的稳定
2.实验目的
通过比较自来水、缓冲液和肝匀浆在加入酸或碱后pH的变化,推测生物体是如何维持pH稳定的。
1.实验原理
在溶液中加入酸或碱,缓冲对(如:HPO42-/H2PO4-)能使溶液pH的变化减弱;与自来水相比,生物组织匀浆更类似于缓冲液。
3.材料用具
pH计
【实验探究】
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
滴数
pH
材料
自变量
因变量
——酸性、碱性物质
——HCl/NaOH(均为0.1 mol/L)
——生物体pH的变化
——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,标准对照
4.方法步骤
模拟生物体维持pH的稳定
【实验探究】
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
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
5.实验结果
【实验探究】
模拟生物体维持pH的稳定
1. 加入HCI或NaOH后pH 的变化,肝匀浆更像自来水还是更像缓冲液?
肝匀浆加入HCl或NaOH后pH的变化更像缓冲液。
2.缓冲液的pH变化为什么与自来水的不同?
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HPO42-/H2PO4-,其中H2PO4-呈酸性,当加入少量NaOH时,可以中和OH-; HPO42-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。
【问题探讨】
3. 方法步骤9中所用到的生物材料与肝匀浆的实验结果类似吗?
4. 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
机体内含有缓冲物质HC03-/H2C03 , HPO42-/H2PO4-等,它们能够对pH的变化起缓冲作用。
类似
1.pH的动态变化
内环境pH能维持在一定范围内,是因为其中含有______________
很多缓冲对
人体内环境最重要的缓冲对是__________________
其次是__________________
HCO3-/H2CO3
HPO42-/H2PO4-
HCO3-
H2CO3
H+
OH-
内环境
H2O + CO2
泌尿系统
呼吸系统
人体内环境缓冲pH变化的调节过程需要多个器官、系统的协调
一、内环境的动态变化
2.温度的动态变化
一、内环境的动态变化
不同人的体温,会因年龄、性别等的不同存在微小
的差异;同一个人的体温在一日内也有变化,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℃。
四、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;将红细胞放在浓度较高的溶液中,红细胞会由于过多失水而死亡。此外,在过酸、过碱或温度过高、过低等条件下,细胞也不能正常生活。
蒸馏水
生理盐水
高浓度溶液
在细胞外液中细胞会出现这样的情况吗?
细胞外液理化性质:渗透压、酸碱度和温度
1.渗透压
四、内环境的理化性质
(1)概念:溶液中溶质微粒对水的吸引力.
(2)渗透压的大小:取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目
(3)影响渗透压大小的因素:
主要与无机盐,蛋白质的含量有关;血浆渗透压90%以上来源Na+和Cl-
(4)血浆渗透压的大小:
人的血浆渗透压约为 KPa,相当于细胞内液的渗透压
溶质
微粒越多
溶液
浓度高
对水的
吸引力大
渗透压
越高
*补充: 细胞内液渗透压主要与_____有关;
K+
770
四、内环境的理化性质
2.酸碱度
(1)正常人的血浆近中性,pH为7.35~7.45
(2)平衡的维持:缓冲物质H2CO3/NaHCO3; NaH2PO4/ Na2HPO4
HCO3-
H2CO3
+H+
+OH-
四、内环境的理化性质
3. 温度
人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右。
相对稳定,在适宜范围内有所波动。
注意:内环境的理化性质不是恒定不变的,只是一个相对稳定的状态。
五、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。
细胞可以从内环境中获取生命活动所需的物质,也可以把代谢废物排到内环境中。
过渡问题:
细胞如何与外界环境进行物质交换?
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(主动运输)。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(主动运输)。
O2经过呼吸系统进入内环境
思考·讨论P6
?
五、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
五、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
内环境
消化系统
食物
循环系统
组织液
淋巴液
血浆
空气
呼吸系统
外环境
组织细胞
人体系统
细胞内
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?
思考·讨论P6
?
五、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
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。
思考·讨论P6
?
内环境如何完成与外界环境的物质交换
五、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
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?
思考·讨论P6
?
内环境如何完成与外界环境的物质交换
循环系统
组织细胞
血浆
外界环境
呼吸系统
组织液
皮肤
泌尿系统
内环境
外环境
细胞内
五、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
细胞和内环境之间是相互影响,相互作用的。
细胞不仅依赖于内环境,也参与了内环境的形成和维持。
它让每一个细胞共享,又靠所有细胞共建。
外界环境中的物质
体 内 细 胞
食 物
消化系统
O2
呼吸系统
皮肤、泌尿系统
尿素、水等
CO2
内环境
循 环 系 统
血液循环
淋巴循环
组 织 液
血浆
淋巴
内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介