(共36张PPT)
第1章 人体的内环境与稳态
第2节
内环境的稳态
人教版高中生物 选择性必修1
1
说明内环境稳态及其生理意义(重点)。
2
尝试解释生物体维持pH稳定的机制;简述稳态的调节机制(重、难点)。
3
关注相关健康问题,增强自我保健并关爱他人的意识。
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目标一
内环境的动态变化
事实1 一名患者出现剧烈泻吐,致使严重脱水,全身无力,医生让病人进行血常规检查结果如下。
导思
(1)血液的生化指标可以反映机体的健康状况作为诊断疾病的依据,原因是什么?
(2)每种成分的参考值都是一个变化范围,这说明什么?
(3)血浆的各种化学成分都在不断发生变化的原因是什么?
机体的成分都处于一定的范围内,若某种成分的含量高于或低于参考值,则预示机体可能处于不健康状态。
这说明:
①内环境的成分不是恒定不变的,而是在一定范围内波动;
②不同个体间存在一定差异。
体内细胞代谢活动的进行和外界环境的变化。
导思
事实2 患者经血液检查后发现白细胞,中性粒细胞及大单核细胞增多。血清钾、钠、氯化物和碳酸盐降低,血浆pH下降,尿素氮增加,出现酸中毒现象。
导思
正常机体怎样调节维持pH的稳定的呢
探究·实践: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
材料 (25mL) 加入0.1mol/L HCl 加入0.1mol/L 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
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
课 题:探究酸性和碱性物质进入体内,生物体的pH变化
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
——动物血浆、肝匀浆、蛋清等
——HCl/NaOH(均为0.1 mol/L)
——检测pH(pH计/pH试纸)
因变量
自变量
空白对照
已知具有减缓pH变化的能力的溶液,标准对照
材料 (25mL) 0.1mol/L的HCl滴数 0.1mol/L的NaOH滴数 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30
自来水 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
缓冲液 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
肝匀浆 6.4 6.2 6.1 6.0 6.0 5.9 5.9 6.3 6.4 6.5 6.7 6.7 6.8 7.0
实验设计及结果
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
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酸碱缓冲对,从而能维持pH相对稳定。
自来水组
缓冲液组
肝匀浆组
实验结论
探究·实践:模拟生物体维持pH的稳定
(1)就加入HCl或NaOH后pH的变化来说,肝匀浆更像自来水还是更像缓冲液
(2)磷酸盐缓冲液的pH变化为什么与自来水的不同
肝匀浆加入HCl或NaOH后pH的变化更像缓冲液。
磷酸盐缓冲液加入少量酸或碱后,pH变化不明显,原因是其含有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+。清水则不同,加入酸或碱后,pH变化明显。
导思
(3)请根据模拟实验的结果,以H2CO3/NaHCO3缓冲对为例尝试对机体维持pH稳定的机制进行解释。
乳酸钠
+NaHCO3
+H2CO3
H2O+CO2
蔬菜水果中的OH 进入血液
OH
+H2CO3
HCO3 +H2O
机体剧烈运动
乳酸
由泌尿系统肾脏排出
由呼吸系统排出CO2
来源
去路
内环境pH稳态的调节
导思
事实3 患者出现剧烈泻吐,致使严重脱水,全身无力,但是患者体温仍能保持正常。同学们对家庭成员的体温进行了调查,结果如下表,从中能得出什么结论?
成员 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 睡前 平均温度
母亲 36.3 36.6 36.8 36.8 36.6 36.4 36.7 36.60
父亲 36.1 36.4 36.5 36.6 36.3 36.2 36.6 36.39
自己 36.3 36.8 36.9 37.0 36.7 36.4 36.8 36.70
家庭成员体温调查表
导思
(1)不同的人(年龄、性别不同)体温变化有何异同?
(2)同一个人在一日内的体温变化有何特点?
(3)人体温的日变化与当地气温的日变化有何差异?
年轻者高于年老者;女性高于男性。
同一个人的体温在一日内有变化,但不超过1 ℃。
尽管气温波动范围较大,但健康人的体温始终接近37 ℃。
(4)结论:
健康人的体温始终接近____℃,处于______________中。
动态平衡
37
导思
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。
水、无机盐、血糖、血脂等
内环境稳态的实质:
稳态的概念:
内环境的动态变化
渗透压 酸碱度 温度
内环境的化学成分和理化性质处于动态平衡之中。
理解内环境的稳态
(1)内容:组成内环境的各种成分的相对稳定,如氧气、葡萄糖等的含量;内环境的各种理化性质的相对平衡,如渗透压、pH、温度等。
(2)实质:内环境的组成成分和理化性质的动态平衡。
(3)基础:内环境稳态的功能基础是机体的调节作用,结构基础是各系统、器官的协调活动。
(4)影响内环境稳态的因素
①外因:外界环境因素的变化。
②内因:体内细胞不断进行的代谢活动。
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目标一
对稳态调节机制的认识及意义
03
02
01
(1813-1817)
法国 贝尔纳
内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节
(1871-1945)
美国 坎农
内环境稳态是在神经系统和体液调节的共同作用下,通过机体各器官、系统分工合作、协调统一实现的。
目前 普遍认为
神经-体液-免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
稳态调节机制的探究历程
事实4 医生处方中除了消炎药外还有“口服补液盐散(Ⅱ)”,其成分是:氯化钠1.75 g、氯化钾0.75 g、枸橼酸钠1.45 g、无水葡萄糖10 g。患者经过一系列的治疗和自身机体的调节,恢复健康。如图表示内环境稳态与各系统的功能联系。
导思
(1)请分析药品“口服补液盐散(Ⅱ)”的作用。
(2)严重腹泻后,如果只喝水,不补充盐,内环境的渗透压会出现什么变化?
这会带来怎样的后果?
补充无机盐,维持内环境的渗透压稳定。
大量出汗或腹泻会使血浆中无机盐浓度降低,使血浆渗透压下降,导致组织水肿。
导思
(3)维持内环境稳态过程中直接参与的系统有哪些?
食物、水和无机盐
CO2
O2
未吸收的物质
有机废物、水和无机盐
呼吸系统
消化系统
泌尿系统
循环系统
导思
(4)人体细胞要与外界环境进行物质交换必须通过 才能完成。
(5)目前普遍认为,机体维持稳态的主要调节机制是________________调节网络。
内环境
外环境
细胞
O2、养料
O2、养料
CO2、代谢废物
CO2、代谢废物
内环境
神经-体液-免疫
导思
事实5 患者恢复健康后,内环境成分或理化性质维持正常的意义如下。
(1)请思考内环境稳态的意义?
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
导思
内环境成分或理化性质 意义
渗透压正常 维持组织细胞正常的形态与功能
体温和pH相对稳定 酶活性正常,保证酶促反应正常进行
血糖、氧气含量稳定 保证机体正常的能量供应
(2)在夏季炎热的日光下,人长时间工作,体内热量若不能及时散失,会造成中
暑。“中暑”的病人细胞代谢会发生紊乱,试解释其原因。
(3)援藏的技术人员到青藏高原后会出现头痛、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?
“中暑”的病人热量不能及时散失,导致体温升高,酶活性降低,进而引起细胞代谢紊乱。
因为高原氧气稀薄,导致人体供氧不足,影响了内环境的稳态。这说明外界环境的改变会影响内环境稳态。
导思
但发生疾病,内环境稳态一定遭到破坏了吗?
(4)内环境稳态遭到破坏后,一定会发生疾病。
不一定
如植物人内环境稳态正常!
导思
稳态概念的发展
分子水平 ①基因表达的稳态
②激素分泌的稳态
③酶活性的稳态等
细胞水平 ①细胞分裂的稳态
②细胞分化的稳态等
器官水平 ①心脏活动(血压、心率)的稳态
②消化腺分泌消化液的稳态等
群体水平 ①种群数量的变化的稳态
②生态系统的结构与功能的稳态
知识延伸:
1.内环境稳态失调的原因
结论:人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。
(1)理化性质失调:
①pH失调——酸中毒、碱中毒。酸碱度的偏高或偏低均会影响酶的活性,使细胞代谢紊乱;
②渗透压失调(如呕吐等)——细胞形态、功能异常;
③体温失调——温度偏高或偏低会影响酶的活性,使细胞代谢紊乱。
1.内环境稳态失调的实例
2.内环境稳态失调的实例
①失水过多,可导致血浆渗透压升高;
②血浆中蛋白质含量降低,可出现组织水肿;
③代谢废物含量升高,可导致尿毒症;
④O2缺乏,如缺铁性贫血,可导致乳酸中毒;
⑤血浆中Ca2+过低,可出现抽搐现象;
⑥血糖平衡失调——低血糖、糖尿
(2)内环境中的化学成分含量失衡:
1.部分新冠肺炎的重症患者的血氧饱和度、离子浓度、酸碱平衡和血液中肝酶含量方面可能会偏离正常范围。下列相关叙述错误的是
A.稳态的实质是指内环境中各种化学成分处于相对稳定的状态
B.血氧饱和度下降和酸碱平衡失调都和新冠肺炎患者的肺部功能受损有关
C.注射用的5%葡萄糖溶液、0.9%氯化钠溶液有助于维持细胞外液的渗透压
D.血浆肝酶含量高于正常值说明肝细胞受到一定程度的损伤
√
课堂练习
2.某同学通过比较自来水、缓冲液和生物材料在加入酸或碱后pH的变化,推测生物体是如何维持pH稳定的。部分实验步骤如下:
分别加入25 mL实验材料(自来水、生物材料、缓冲液)→测定pH→滴加5滴0.1 mol/L的盐酸(氢氧化钠),摇匀→测定并记录pH……→直到滴完30滴盐酸(氢氧化钠)测定并记录pH。下列对该实验的分析,错误的是
A.本实验各实验材料在加入盐酸或氢氧化钠后共测定6次pH
B.本实验的自变量为实验材料的种类,因变量为液体pH的变化
C.若只用缓冲液和生物材料对照,不能充分说明生物材料对酸碱物质具有缓冲作用
D.实验开始时测量三种材料的pH是获得实验前的数据,以便与实验后溶液的pH作比较
√
本实验的自变量为实验材料的种类以及滴加溶液的不同
课堂练习
3.人的血浆pH通常维持在7.35~7.45,下列属于血浆pH保持相对稳定的原因的是
①血浆中存在对血浆pH起缓冲作用的物质 ②通过呼吸系统可不断排出CO2 ③血浆中过多的碳酸氢盐可以经肾脏随尿液排出体外 ④呼吸运动强度的调节有利于维持血浆pH的相对稳定 ⑤食物中的碱性物质与新陈代谢产生的酸性物质所构成的缓冲对调节了血浆pH
A.①②④⑤ B.①③④⑤
C.①②③④ D.①②③⑤
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课堂练习
4.运动可促进机体产生更多新的线粒体,加速受损线粒体、衰老线粒体及非功能线粒体的特异性消化降解,维持线粒体数量、质量及功能的完整性,保证机体不同部位受到运动刺激后对能量的需求。下列相关叙述错误的是
A.线粒体中的二氧化碳要通过内环境才能排出体外
B.线粒体的数量变化体现了机体稳态的调节
C.运动时,机体是在内环境中产生大量的乳酸,而不是在线粒体中
D.内环境处于相对稳定状态是机体进行正常生命活动的必要条件
√
细胞质基质中
课堂练习
课堂小结
谢谢观看
Thank you