高中生物(人教版必修三)配套课件、教案、,补习复习资料:1.2《内环境稳态的重要性》

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名称 高中生物(人教版必修三)配套课件、教案、,补习复习资料:1.2《内环境稳态的重要性》
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 生物学
更新时间 2019-08-06 08:28:10

文档简介

课件31张PPT。第2节内环境稳态的重要性 内环境的动态变化
1.内环境稳态的概念:正常机体通过__________作用,使
各个器官、__________协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态。调节系统2.内环境稳态的实质:内环境的每一种成分和理化性质都处于______________中。动态平衡[探究与学习] 你知道组织水肿是由于内环境中哪种理化性质被破坏引起的,这说明了什么? 提示:组织水肿是由于内环境中渗透压的不平衡引起的,
说明内环境的稳态对于维持人体的健康是非常重要的。内环境稳态的调节机制1.内环境稳态的调节:器官、系统(1)基础:人体各______________协调一致地正常运行。
(2)直接相关的系统:消化系统、呼吸系统、__________系统、泌尿系统。循环 2.内环境稳态的调节机制:
(1)经典解释:在__________调节和__________调节的共同
作用下,通过机体各种器官、系统分工合作,协调统一而实现的。神经体液神经—体液—免疫限度(2)主要调节机制:__________________调节网络。
3.人体维持稳态的调节能力:有一定的_______。[探究与学习] 任何内环境稳态的维持是否都需要神经—体液—免疫的共同调节?提示:不是,如人体能保持体温恒定是由神经—体液共同调节的。 内环境稳态的意义
1.意义:内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
2.实例:
(1)正常的__________含量和血液中的含氧量,保证为细胞代谢提供能量。血糖温度 (2)适宜的_________、pH 等,保证酶正常地发挥催化作用。
[探究与学习] 内环境中的温度和酸碱度是如何影响细胞
代谢的?
提示:主要通过影响酶的活性来影响细胞代谢。内环境稳态的重要性及实例分析 内环境的稳态是机体进行正常生命活动的必要条件
(1)渗透压是维持组织细胞结构与功能的重要因素: ①当患肠胃炎时,我们常常感到四肢无力,其原因是体内
丢失了大量的无机盐。需通过输液来补充无机盐,维持无机盐
的平衡。②人体内血钙过高,会患肌无力;血钙过低,常会发生抽搐现象。(2)正常的体温是体内细胞进行各种生化反应最适宜的温度: 在发高烧的状态下,由于内环境发生一系列变化,导致体
内的各种反应出现紊乱,于是机体功能发生异常。病人感觉不
适、头疼、头晕、嗜睡等,同时常有食欲不振、厌食的表现。(3)正常的血糖含量和血液中的含氧量是供给机体所需能量的重要保障:①当我们较长时间没有进食而饥饿时,常感到四肢无力,这是由低血糖引起的。②当我们由蹲位突然站立时,常感到头晕眼花,这是由于脑部供氧不足引起的。 (4)内环境中过多的代谢产物如尿素、CO2 等会使机体中毒:
当发生肾功能衰竭时,尿素、无机盐等代谢废物在体内积累,
就会出现尿毒症。【例 1】 下列有关稳态生理意义的叙述,错误的是() A.有利于酶促反应的正常进行
B.是机体进行正常生命活动的必要条件
C.当稳态遭到破坏时,可导致疾病发生
D.当血液的成分稳定时,人一定不会发生疾病
名师点拨:如果血液的成分稳定,但其他内环境稳态被破
坏,人也可能发生疾病。
答案:D【变式训练 1】细胞内酶促反应的正常进行,需要的重要条件是() A.血液酸碱度的稳定
B.内环境理化性质的变化
C.酶和稳态
D.温度和渗透压的不断变化
[解析]细胞内的酶促反应除了需要酶的催化外,还需要一
定的外界环境,如适宜的渗透压、温度、酸碱度等,即稳态。
[答案]C生物体维持 pH 稳定的机制1.比较自来水、缓冲液、生物材料在加入处理液时的 pH变化曲线图:图 1-2-1(1)曲线①表示用 NaOH 对自来水的处理。(2)曲线②表示 NaOH 或盐酸分别对缓冲液和生物材料的处理。(3)曲线③表示用盐酸对自来水的处理。 结论:生物材料的性质类似于缓冲液而不同于自来水,说
明生物材料内含有酸碱缓冲物质,从而能维持 pH 的相对稳定。2.内环境 pH 调节机制:图 1-2-2(1) 主 要 缓 冲 对 类 型 : NaHCO3/H2CO3( 最 主 要 ) 、Na2HPO4/NaH2PO4。
(2)缓冲对的特点:①由一种弱酸与该种弱酸的盐组成。
②既能抗酸,又能抗碱,有缓冲作用。NaHCO3/H2CO3 对血浆 pH 的反馈调节(1)剧烈运动产生大量乳酸时:①乳酸+NaHCO3→乳酸钠+H2CO3。
②H2CO3→H2O+CO2↑。结果:CO2 由肺排出体外,缓冲了体内过多的酸。
(2)碱性物质进入血液时:Na2CO3+H2CO3→2NaHCO3。结果:过多的 NaHCO3 由肾脏排出,缓冲了体内的碱性变化。【例 2】关于人体内环境中的 pH 调节的叙述中,不正确的是() A.人体血液的 pH 通常在 7.35~7.45 之间
B.血液中乳酸过多时,就会与 NaHCO3 发生反应,生成
乳酸钠和 H2CO3
C.血液中Na2CO3 过多时,就会与H2CO3 结合形成 NaHCO3
D.pH 的相对平衡只由血液中的缓冲物质调节,与神经—
体液调节无关
名师点拨:内环境的稳态离不开神经—体液的调节,也离
不开各个器官、系统的协调配合。
答案:D【变式训练 2】食物中过多的酸性物质被肠道吸收进入血液后,血浆的 pH 不会发生很大的变化,其主要原因是() A.与血浆中的强碱中和
B.很快进入组织液中
C.NaHCO3/H2CO3 等缓冲物质的调节作用
D.形成 Na2CO3 排出体外
[解析]血浆的 pH 之所以能维持恒定,是由于血浆是一种
缓冲溶液,血液中含有具有抗酸和抗碱作用的缓冲对,如
NaHCO3/H2CO3、Na2HPO4/NaH2PO4 等。
[答案]C1.实验原理:细胞代谢会产生许多酸性物质,但一般情况
下,机体能通过____________使pH稳定在
一定范围内。生物体维持 pH 稳定的机制【体验过程】缓冲物质2.实验过程:(1)测定__________的初始pH,滴加0.1 mol/L
的HCl,分别测定不同滴数的pH,并作记录。
(2)洗涤烧杯,加入自来水并测定初始pH,滴
加0.1 mol/L的___________,如步骤1测定pH
并作记录。
(3)冲洗烧杯,用______________代替自来水,
重复步骤1和2,记录结果。
(4)冲洗烧杯,选两种生物材料分别代替自来
水,重复步骤1、2,记录结果。
(5)分析数据并绘图。NaOH自来水缓冲液3.实验结果:自来水中加入酸碱物质后,pH___________,
而缓冲液和生物材料中加入酸碱后pH_______
_______________。变化明显变化不明显或很弱【提炼方法】1.人体内环境中 pH 的相对稳定是由于血浆中存在着缓冲物质。 2.证明缓冲物质对 pH 的变化具有缓冲作用的关键是要有
条件对照(缓冲液滴加酸或碱之后 pH 的变化)。所以这类实验中,
往往会同时出现空白对照和条件对照。 【典例】稳态是人体进行正常生命活动的必要条件,其中
内环境的 pH 的稳定是人体稳态的重要组成部分,血浆是人体
内环境的重要成分。为探究人体内环境中 pH 的相对稳定是由
于血浆中存在着缓冲物质,试设计一个探究实验,并回答下列
问题。 (1)实验材料用具:家兔的血浆适量、蒸馏水、事先配制的
缓冲溶液、量筒、试管若干支。人体内缓冲物质所调节的主要
物质是_______________ 。此外,还必须以________________
作为实验用具。(2)实验步骤:①设计 A、B 两个实验组,每组取 3 支试管。 ②先向 A 组中的 3 支试管分别加入____________________
__________________________,再依次滴入等量____________,
测量 pH 并记录入表。 ③对 B 组如何操作?________________________________
_____________________________________________________。(3)结果预测:A 组:____________________________________________。
B 组:____________________________________________。
(4)从以上两组实验结果的分析,可以得出的结论是____________________________________________。 解答提示:解答本题的关键是:①明确本实验的自变量是
血液中是否含有缓冲物质;②为了证明血浆中含有缓冲物质,
需设置一组缓冲液作为条件对照。答案:(1)Na2CO3、乳酸pH 试纸、滴管(2)②等量蒸馏水、缓冲液、家兔血浆乳酸 ③对 B 组三支试管按 A 组操作依次加入等量三种物质后,
再滴加等量 Na2CO3
(3)A 组:1 号试管 pH 变化明显,2、3 号试管 pH 变化不明显
B 组:1 号试管 pH 变化明显,2、3 号试管 pH 变化不明显
(4)血浆 pH 相对稳定是由于存在缓冲物质1.下列关于内环境稳态的叙述中,错误的是()A.内环境的理化性质是相对稳定的
B.内环境稳态是由体内各种调节机制所维持的
C.内环境的理化性质是恒定不变的
D.不能维持内环境稳态,机体的生命活动就会受到威胁
[答案]C2.高等动物和人的内环境能够保持相对稳定。下列各项生理活动中,与内环境的稳态没有直接关系的是() A.通过汗和尿排泄废物
B.将食物残渣形成粪便排出体外
C.血液运输氧和废物
D.血液中二氧化碳地增加使呼吸加快
[解析]血液中二氧化碳增加会使呼吸加快,以排出血液中
过多的二氧化碳,维持二氧化碳含量的相对稳定;食物残渣是
没有经过消化吸收的物质,形成粪便后排出体外,它并没有进
入到内环境中,不会对内环境的相对稳定产生直接的影响。
[答案]B3.在探究生物体维持 pH 的机制的实验中,加入 0.1 mol/LNaOH 溶液后,pH 显著变化的材料是()A.自来水
C.黄瓜浆B.肝匀浆
D.稀释的鸡蛋清 [解析]因为自来水中没有缓冲物质,而肝匀浆、黄瓜浆、
稀释鸡蛋清中都有缓冲物质,可以中和 OH-,所以 pH 变化
不大。
[答案]A4.有关人体内环境稳态的叙述,错误的是()A.有 3 种以上的生理系统参与维持人体内环境稳态
B.人体内环境稳态的失调与外界环境无关
C.人体维持内环境稳态的调节能力有限
D.稳态有利于参与其调节的器官保持机能正常
[答案]B5.(2018 年广东珠海期末·双选)下列对人体内环境稳态及其调节的叙述,正确的是() A.内环境稳态的实质是内环境的渗透压、温度和 pH 等保
持不变
B.毛细血管壁细胞生活的内环境为组织液和血浆
C.T 细胞、B 细胞、记忆细胞和浆细胞都能识别抗原
D.免疫系统既是机体的防御系统,也是维持稳态的调节
系统
[解析]内环境稳态的实质是内环境成分、理化性质都处于
动态平衡中,而不是一直保持不变;浆细胞不能识别抗原。
[答案]BD6.根据所学的知识,据图 1-2-3 回答下列与人体健康有关的问题(括号内填序号,横线上填名称)。图 1-2-3(1)某人喝大量的食醋后是否会引起内环境中的 pH 明显下降?________,原因是图中[]内存在着__________物质。(2)若某人长期营养不良,血浆中蛋白质减少,会引起图中[]____________ 中的液体增多,其结果将会引起组织__________。[答案](1)不会 A缓冲(2)B 组织液水肿第2节 内环境稳态的重要性
本节介绍
本节教学内容包括两部分:“内环境稳态及其重要性”和实验“生物体维持pH稳定的机制”。课时安排为2课时。这2课时如何安排?可以有两种方式:其一,按照教材安排的顺序先授课后实验,实验安排在后可以验证课堂上学习过的人体维持内环境pH稳定的知识,并解释pH维持稳定的机制;其二,先实验后授课,实验安排在前可以让学生先观察到生物体维持pH稳定的现象,增加更多的感性认识,以利于学习后续的稳态、稳态失调等抽象概念。这里考虑到学生最好的学习知识的顺序以及教材第1节和第2节内容的衔接,采用第二种方式:先试验后授课。
第1课时进行“生物体维持pH稳定的机制”的实验。实验课的引入以对第1节内容的复习巩固开始。以第1节中“细胞外液的渗透压和酸碱度”的知识基础出发,进行“生物体维持pH稳定的机制”的实验。通过实验,使学生了解内环境稳态的现象,并通过教师引导、学生探讨,逐步对生物体维持pH稳定的机制进行解释,探讨的同时又进一步巩固了第1节“细胞外液的成分”中的相关知识。上课结束前布置作业:按照课本上的要求完成“体温日变化规律”的调查,在第2课时中作新课的导入。
第2课时授课,讲解“内环境稳态及其重要性”。“内环境稳态及其重要性”包括内环境的动态变化、对稳态调节机制的认识、内环境稳态的重要意义等内容。
新课的导入,学生公布自己“体温日变化规律”的调查结果,从体温的“日变化”发现同一个人的体温在一日内的波动范围不大,从个体的平均体温差异发现健康人的体温始终接近37 ℃。导入内环境的稳态及其重要性。
“内环境的动态变化”中稳态概念是本节的重点和难点内容,涉及到的内环境的化学成分、理化性质等很抽象,而内环境的化学成分和理化性质的动态变化更令学生难以捉摸。因此通过上一学时的实验可以让学生了解内环境pH的稳定,调查“体温的日变化规律”可以让学生体验体温的相对稳定,问题探讨“化验单分析”侧重于内环境中化学成分的稳定(如血糖稳定、血脂稳定等),让学生讨论“为什么医院里给病人输液时必须使用生理盐水”“为什么多喝多尿、少喝少尿”等问题可以初步认识渗透压的稳定,最后总结得出内环境的各项理化性质都能够维持在一个相对稳定的状态。生理学家把正常机体在神经系统和体液的调节下,通过各个器官、系统的协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态,叫做内环境的稳态。然后让学生阅读课后的科学史话——稳态概念的提出和发展,让学生了解微观方向的分子、器官存在稳态,宏观方向的种群、生物圈也存在稳态。
“对内环境稳态机制的认识”有两方面的内容,一方面是稳态能够维持,另一方面是稳态的维持能力是有限的。首先,让学生探讨内环境中的营养物质、代谢废物、O2、CO2等化学成分的来源与去路,说明这些成分要保持相对稳定,与消化、呼吸、循环、泌尿等系统的功能及细胞代谢功能的实现有直接关系,又与各器官、系统的协调有关。简要介绍人类对机体维持稳态机制的认识过程,指出目前普遍认为,神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。其次,通过教材上的“思考与讨论”,分析“空调病”的原因等,让学生了解机体稳态的维持能力是有限的。
“内环境稳态的重要意义”中的内容先让学生阅读关于内环境失去稳态而致病的一些资料,了解当内环境的稳态遭到破坏时,就会引起细胞新陈代谢紊乱,并导致疾病,然后,从酶的活性的角度阐述内环境的温度、渗透压、pH等维持稳态的必要性。最后说明内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
本节内容也比较抽象,因此,教学过程中力求联系学生的生活经验。问题探讨、调查、思考与讨论等栏目安排的内容都与生活实际联系紧密。
教学重点 内环境稳态及其生理意义。
教学难点 内环境稳态及其生理意义。
教具准备 1.多媒体CAI—1:动态显示内环境稳态与消化、呼吸、循环、排泄系统的功能联系。
2.多媒体CAI—2:阅读资料:缺钙会引起哪些疾病?
课时安排 2课时。
第1课时:进行“生物体维持pH稳定的机制”实验。
第2课时:讲解“内环境稳态及其重要性”。
三维目标
1.说明内环境稳态的概念。
2.简述稳态的调节机制。
3.了解稳态的生理意义。
4.进行实验,了解生物体具有维持内环境稳定的机制。
5.尝试解释生物体维持pH稳定的机制。
6.关注维持内环境稳态与健康的关系。
7.养成自我保健的意识和习惯。
8.运用这方面的知识关爱家人和亲友。
9.建立敢于质疑、尊重事实,严谨、仔细的科学精神和科学态度。
教学过程
第1课时
导入新课
师 同学们好!
上节课同学们学习了“第1节 细胞生活的环境”,大家一起通过几个问题来回忆一下这一节的知识要点。
课件展示:
1.什么是体液?体液包括哪些部分?
2.什么是内环境?内环境各成分之间的关系如何?
3.内环境中含有哪些物质?内环境具有哪些理化特性?
4.内环境有什么作用?
生1 人体内含有大量以水为基础的液体,这些液体统称为体液。体液包括细胞内液和细胞外液。
生2 细胞生活的由血浆、组织液和淋巴等细胞外液共同构成的液体环境叫做内环境。它们之间的关系是:
生3 内环境中含有水、无机盐、各种营养物质和代谢废物等。内环境的理化特性包括渗透压、酸碱度和pH三个方面。
生4 内环境不仅是细胞生存的直接环境,而且是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
师 总而言之,内环境是沟通细胞与外界环境的纽带,它的理化性质受到来自细胞和外界环境两方面的影响。以pH为例,细胞代谢会产生许多酸性物质,如碳酸等,人和动物的组织细胞在无氧呼吸时产生乳酸,人和动物吃的食物中也常常会含有酸性或碱性物质,这些酸性或碱性物质进入内环境,会使pH发生偏移,但内环境pH的改变会影响酶的活性,从而影响机体正常的新陈代谢。但是,生物材料和自来水在加入酸或碱后pH的变化会相同吗?要了解这个问题,我们需要通过实验来比较一下。
推进新课
师 下面请同学们阅读教材第9页到第10页上的实验:生物体维持pH稳定的机制。要求大家通过阅读了解此次实验的目的要求、材料用具和方法步骤,尤其要关注实验过程中的注意事项。
(学生阅读教材)
师 此次实验的目的有几个?分别是什么?
生 实验的目的有两个:一个是比较自来水、缓冲液和生物材料在加入酸或碱后pH的变化;另一个是根据实验结果推测生物体是如何维持pH稳定的。
师 此次实验要用哪几种实验材料,哪几种实验试剂?
生 4种实验材料:自来水、缓冲液和两种生物材料;2种实验试剂:NaOH溶液和HCl溶液。
师 谁能用最简练的语言叙述实验步骤?
生 分别在4种实验材料中以每5滴为单位加入HCl溶液直到加入30滴,用pH试纸测实验材料在加酸前和每次滴加后的pH并记录,再以NaOH溶液重复实验,最后根据所得数据画出各实验材料的pH变化曲线。
师 很好。这个实验中我们在安全方面有什么必须注意的呢?
生 盐酸和氢氧化钠有腐蚀性。应避免它与皮肤和眼睛接触,也不要入口。若有酸或碱洒落或溅出,要立即用水冲洗,并告诉老师。
师 这一点请大家在操作的时候务必注意!
师 为了提高实验效率,我们以小组为单位来进行实验。每张实验桌前坐有两位同学,前后两张桌子的4位同学为一个实验小组,一桌的同学做加酸的实验,另一桌的同学做加碱的实验。同桌的两位再分工,每位做两种实验材料。实验操作完成后把实验桌整理干净,每个实验小组把数据汇总后加以分析,以个人为单位,各自绘制pH变化曲线图。最后对教材上提出的3个问题进行分组讨论。实验操作15分钟,数据汇总、绘图、讨论10分钟。下面开始实验。
(多媒体显示实验步骤和注意要点)
(学生实验,教师予以指导)
师 同学们在实验的过程中都积极动手,认真操作。大部分同学完成了pH变化曲线图的绘制。下面请同学根据实验结果,说一说不同实验材料pH变化的特点。
生 自来水在加入酸或碱后pH变化幅度较大,缓冲液和生物材料加入酸或碱后pH变化幅度较小。
师 总结得很好。下面我们来就以下几个问题展开讨论。
课件展示:
1.就加入HCl或NaOH后pH的变化来说,生物材料是更像自来水还是更像缓冲液?
2.分析缓冲液的pH变化情况为什么与自来水的不同。
3.尝试对生物材料维持pH稳定的机制进行解释。
生1 生物材料加入HCl或NaOH后pH的变化更像缓冲液。
生2 缓冲液加入少量酸碱后,pH变化不明显是因为磷酸缓冲液中含有缓冲物质。
师 是的。磷酸缓冲液中含有弱酸性的NaH2PO4和弱碱性的Na2HPO4,它们构成了一对缓冲物质。当向其中加入少量NaOH时,可以和酸性的NaH2PO4生成Na2HPO4和水,强碱成为弱碱;当加入少量HCl时,可以中和碱性的Na2HPO4,生成中性的NaCl和弱酸性的H3PO4。水溶液则不同,因而加入酸碱后,pH变化明显。
生3 我们用的生物材料主要包含了生物的细胞外液和细胞内液,在这些体液中含有水、无机盐、营养物质等,其中的很多种无机盐类组成了溶液中的缓冲物质。
师 生物材料中含有缓冲对NaH2PO4/Na2HPO4、H2CO3/NaHCO3等,它们能够对酸碱度的变化起缓冲作用。此外,机体还可以通过对生理活动进行调节来维持pH稳定。例如,当机体剧烈运动时,肌肉中会产生大量的乳酸和碳酸。乳酸进入血液后,可与血液中的碳酸氢钠发生作用,生成乳酸钠和碳酸。碳酸是一种弱酸,可以分解成CO2和水。血液中的CO2增多会刺激呼吸中枢,使呼吸运动增强,增加通气量,从而将CO2排出体外,所以对血液的pH影响不大。当乳酸钠进入血液后,与血液中的碳酸发生作用,形成碳酸氢盐,过多的碳酸氢盐可以由肾脏排出。这样由于血液中缓冲物质的调节作用,以及机体的调节作用,可以使血液的酸碱度维持相对稳定。
课堂小结
通过这节课的实验探究,我们了解了当少量的酸性或碱性物质进入内环境时,内环境中的缓冲物质会使pH在一个相对较小的范围内发生偏移,这就为内环境的pH的稳定提供了保障。那么内环境的其他理化性质是否也是相对稳定的呢?我们可以通过教材第7页上体温日变化规律的测定活动来了解。下面布置一个作业:用今明两天时间,按照课本上的要求完成“体温日变化规律”的调查。
第2课时
导入新课
师 同学们好!
在上一节课老师布置了一个作业:按照课本上的要求完成“体温日变化规律”的调查。现在大家以前后4位同学为一个小组,汇总交流各自的体温调查的结果,并根据调查结果回答下面的问题:
课件展示:
1.不同家庭成员的体温完全一致吗?这说明了什么?
2.和其他同学交流调查结果,比较班级中同一性别同学的体温数据,可以得到什么结论?
3.将人体体温的日变化情况与当地气温的日变化情况进行对比,结果如何?
4.同一个人在一日内的体温变化有什么特点?
生1 不同家庭成员的体温不完全一致。这说明人的体温有个体差异。
生2 同一性别的同学的平均体温有个体差异,但是相差幅度较小。
生3 人体体温的变化不受当地气温的变化所影响,或者说在正常情况下影响非常小。
生4 同一个人的体温白天比晚上高,但是变化幅度不大。
师 不同年龄、不同性别、不同个体的人的体温具有差异,同一个人一天中的体温也是有差异的,但是这一差异往往不超过1 ℃。健康人的体温始终接近37 ℃,处于动态平衡中。
像体温的变化情况一样,健康人内环境的每一种成分和理化性质都处于动态平衡之中,这种动态平衡称为稳态。内环境的稳定是机体进行正常生命活动的必要条件。这节课我们一起来学习“第2节 内环境稳态的重要性”。
推进新课
板 书:
一、内环境的动态变化
师 体温是内环境理化性质的一个方面,调查结果证明体温处于动态平衡中。上一节课我们通过实验了解了生物材料在加酸或加碱后pH变化范围较小,这就证明了生物内环境的pH也处于动态平衡中。
那么,内环境的渗透压又如何呢?我们知道内环境中的渗透压与内环境中的化学成分有着密不可分的关系。我们先了解内环境中的各种化学成分是如何变化的。
师 丙氨酸氨基转移酶是衡量肝功能受损情况的一项指标,转氨酶存在于肝细胞的线粒体中,只要肝脏发生炎症、坏死、中毒等损害,转氨酶就会由肝细胞释放到血液中,所以肝脏本身的疾患可引起不同程度的转氨酶升高。肌酐与尿素氮是衡量肾功能的一项指标,当肾功能发生障碍时,代谢废物不能排出体外,以致大量含氮废物和其他毒性物质在体内积累,内环境稳态被破坏。血清葡萄糖是血液中血糖浓度的一项指标,对于诊断以及指导治疗糖尿病具有重要意义。甘油三酯和总胆固醇是衡量血液中血脂水平的一项指标,血脂是血液中各种脂质的总称,其中最重要的是胆固醇和甘油三酯。无论胆固醇含量增高,还是甘油三酯的含量增高,或是两者都增高,都统称为高脂血症。高脂血症与冠心病有密切的关系,尤其是胆固醇与甘油三酯皆增高的,患冠心病的危险性更大。
课件展示:
1.为什么血浆的生化指标能反映机体的健康状况?
2.每种成分的参考值(即正常值)都有一个变化范围,这说明什么?
3.从化验单上可以看出哪几种成分超出正常范围?这可能会对人体造成什么不利影响?
生 血浆的生化指标能反映机体的健康状况,因为血浆是机体内环境的重要组成部分之一,对机体的正常生命活动起着至关重要的作用,血浆中各种化合物的含量如果发生异常变化就会导致机体出现相应的病症。
师 说得不错。血浆生化指标指的是血浆中各种化学成分的含量,其中包括机体多种代谢产物的含量。健康机体的生化指标一般都处于正常范围内。当机体某项生理功能出现障碍时,势必影响其代谢产物的含量,因此血浆的生化指标可以反映机体的健康状况,并可以作为诊断疾病的依据。例如,正常情况下,转氨酶主要分布在各种组织的细胞内,以心脏和肝脏的活性最高,在血浆中的活性很低。当某种原因使细胞膜通透性增高时,或因组织坏死细胞破裂后,可有大量转氨酶进入血浆,引起血浆中转氨酶活性升高。
生 每种成分的正常值都有一个变化范围,这说明内环境中各种化学成分的含量不是恒定不变的,而是在一定范围内波动。
生 还能说明不同个体存在一定差异。
师 说得很好。由此我们可以得出结论:正常机体的内环境中的化学成分是稳定的,而这种稳定是一种动态的相对稳定。既然内环境中的各项化学成分都是稳定的,那么它们综合起来就能说明内环境的渗透压也是稳定的。下面来看看问题3。
生1 肌酐含量超标,肌酐是有毒的代谢废物,积累过多会影响健康。这表明肾脏的排泄功能有障碍。
生2 葡萄糖含量超标,血糖含量过高可并发酮症酸中毒、糖尿病的心血管合并症等。
生3 甘油三酯超标,可引起高脂血症,易并发冠心病、动脉粥样硬化等。
师 我们做过的“生物体维持pH稳定的机制”实验能够说明内环境的pH是相对稳定的,大家作的“体温日变化规律”的调查说明了内环境的温度是相对稳定的,通过刚才对血液生化六项检查化验单的讨论,又说明了内环境的渗透压是相对稳定的。论证至此,我们可以下结论了:健康人的内环境的每一种成分和理化性质都处于动态平衡中。这种动态平衡是通过机体的调节作用实现的。生物学家把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。这里注意两点:一是稳态不是恒定不变的,而是相对恒定的一种动态变化;二是这种动态变化保持在一定范围内。
那么,稳态是怎样实现的呢?
板 书:
二、对稳态调节机制的认识
师 下面以内环境中的营养物质、代谢废物、O2、CO2和水等化学成分为例来分析。我们先来看一段动画演示,看完以后分别请3位同学说一说内环境中营养物质和代谢废物、O2和CO2、水的来源与去路。
(演示多媒体CAI—1)
生1 营养物质通过消化系统进入内环境,后为组织细胞所用;代谢废物由细胞排放到内环境中,最后经过泌尿系统、排泄系统、皮肤等排出内环境。
生2 O2通过呼吸系统进入内环境,后为组织细胞用来进行呼吸作用产生CO2;CO2由细胞排放到内环境中,最后经过呼吸系统排出内环境。
生3 水主要通过消化系统进入内环境,除了为组织细胞所用,也通过泌尿系统、呼吸系统、皮肤等排出内环境。
课件展示:
图1-2-1
师 机体内各个器官、系统,为什么能保持协调一致?
同学们把教材翻到第11页。我们来了解人类对机体维持稳态机制的认识是怎样逐步完善的。
(学生自行阅读)
师 科学家贝尔纳和坎农对这一机制分别是怎样解释的?
生 贝尔纳推测:内环境的稳定主要依赖于神经系统的调节。坎农解释:内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下,通过机体的各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。
师 坎农的解释对贝尔纳的推测作出了补充,但是他的解释还不全面。随着分子生物学的发展,人们发现,免疫系统也起着重要的调节作用:它能发现并清除异物、外来病原微生物等是引起内环境波动的原因。因此目前普遍认为,神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
稳态的概念源于对内环境的研究,后来逐渐发展成为适用于整个生物科学的基本概念。这从一个侧面反映出生物科学从分析走向综合、由分支走向统一的发展趋势。
师 内环境稳态会不会出现失调的情形呢?
课件展示:
1.你有过发高烧的经历吗?谈谈高烧最严重时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施?
2.大量出汗或严重腹泻后,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?
3.有人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?
生1 有过发高烧的经历。发烧会头疼发晕、全身无力……体温过高时要采取物理降温或药物降温的措施是因为体温高过一定范围或体温过高持续时间过长都会给机体造成不可逆转的损伤。
师 正常的体温是体内细胞进行各种生化反应最适宜的温度。在发高烧的状态下,由于内环境发生一系列变化,导致体内的各种反应出现紊乱,于是机体功能发生异常。发热时的主要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。孕妇发热可能导致胎儿发育障碍,是一个重要的致畸因子。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造成脑损伤,如智力落后,甚至癫痫,因此应注意及时采用物理方法或服用药物来退烧降温。
生2 大量出汗或严重腹泻后,如果只喝水,不补充盐,内环境的渗透压会变小。当内环境渗透压变小时,内环境中的水将较多地通过渗透作用进入细胞内,造成细胞吸水肿胀,进一步导致细胞代谢和功能紊乱。
生3 有人到青藏高原后会出现不适症状是因为高原空气稀薄,大气压和氧分压低,易造成体内缺氧。这说明外界环境的变化势必影响内环境的稳态。若外界环境变化不甚剧烈,并且机体代偿机制良好,内环境的波动较小,仍能维持稳态;若外界环境变化剧烈,机体代偿机制不好,内环境稳态将受到破坏,就会影响身体健康。
师 (总结)机体对稳态进行调节的能力是有限的,当外界环境变化过于剧烈,或人体自身的调节功能出现障碍,内环境稳态就会遭到破坏。内环境稳态被破坏后机体就会出现相应的病症。
(演示多媒体CAI—2:缺钙会引起哪些疾病?)
师 当然,内环境稳态被破坏除了个别化学成分的改变外,原因也是多种多样的。我们知道,夏天使用空调可以帮助你摆脱酷热的煎熬,但是长时间使用容易引起“空调病”。请同学们从内环境稳态失调的角度,分析“空调病”的原因。
生 室内室外温差大,室内空气干燥,空调的温度打得太低,室内空气不流通等。
师 (学生分析的时候给予适当引导、补充和纠正)据分析,空调对人的影响主要在于:空调风使人体表面水分蒸发量加大,毛孔收缩,不能正常排汗,也会引起内分泌的紊乱;空调房间里,气流方向经常变换,气流速度增加,空气热量不断变动等因素干扰了人体的嗅觉,削弱了人体对空气中病菌、过敏原和异味的反应;房间内湿度太低,会对眼、鼻等处的黏膜产生不利作用,导致黏膜病;室内空气与外界几乎隔绝,干燥而又温度适宜,空气中有害细菌含量快速上升。
师 大家再来列举几个稳态失调的病例,说明症状和危害。
生 尿毒症、糖尿病、严重腹泻造成的脱水等等。
师 也就是说,机体的内环境必须处于稳态,当稳态失衡,就会对机体造成危害。
板 书:
三、内环境稳态的重要意义
师 同学们试着从细胞代谢需要的物质和条件角度入手,分析分析为什么内环境稳态失调后,会对机体造成危害。
生 细胞的代谢过程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,只有各种所需物质和条件保持在正常范围内,才能为反应提供充足的反应物。从另一个角度讲,细胞代谢的进行离不开酶,酶的活性又受温度、pH等因素的影响,只有它们都在适宜的范围内,酶才能正常地发挥催化作用。
课堂小结
师 由此可见,内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
每一个人的健康都与内环境的稳态有关。学习有关内环境稳态的知识,有助于养成自我保健的意识和习惯,还可以运用这方面的知识关爱家人和亲友。
板书设计
第2节 内环境稳态的重要性
一、内环境的动态变化
稳态: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。
注意:稳态不是恒定不变,而是相对恒定的一种动态变化;这种动态变化保持在一定范围内。
二、对稳态调节机制的认识
图1-2-2
神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
三、内环境稳态的重要意义
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
活动与探究
内环境结构和功能是一个复杂的生理过程,要掌握好此问题,需同学们通过实验和生理现象不断探究学习。
习题详解
一、基础题(课本P11)
1.解析:本题考查稳态维持条件的完整性和稳态的概念的外延。内环境的稳态包括内环境中的物质组成、含量、各项理化性质——pH、温度、渗透压等,虽然受到摄食、代谢等内外因素的影响而处于不断变化中,但机体可以在神经系统和体液的调节下,通过各个器官、系统的协调活动来共同维持其相对稳定的状态,使其变化保持在适宜的范围内。
答案:D
2.解析:本题考查内环境稳态的意义。当内环境的稳态遭到破坏时,导致细胞不能正常得到代谢所需反应物,代谢废物不能及时排出,酶的活性受到影响。
答案:C
3.解析:本题考查稳态调节机制的发展过程。现代观点认为:神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
答案:D
4.答案:因为人体各种生命活动是以细胞代谢为基础的,细胞代谢本质上是细胞内各种生化反应的总和。内环境为这些生化反应的进行提供了必要的物质和条件。当内环境稳态保持正常时,细胞的代谢活动能正常进行;当内环境稳态失调时,细胞代谢活动就会受影响。因此内环境稳态是人体进行正常生命活动的必要条件。
二、拓展题(课本P11)
解析:当动物进食高浓度的糖溶液后,大量的葡萄糖被吸收进入血液,导致血糖浓度暂时升高。血糖浓度的升高会刺激机体加速分泌胰岛素,同时抑制胰高血糖素的分泌。在胰岛素和胰高血糖素的共同调节下,血糖浓度逐渐恢复到正常水平,具体调节机制可参考第2章有关血糖平衡调节的内容。
答案:
图1-2-3