第2节 内环境稳态的重要性
学 习 目 标
核 心 素 养
1.描述内环境稳态的概念
2.说出内环境稳态的调节机制
3.举例说明内环境稳态的重要意义
4.尝试解释生物体内维持pH稳定的机制
1.通过对内环境稳态的实质及其生理意义的学习，形成稳态与平衡的生命观
2.通过“人体维持pH稳定的机制”实验，训练实验设计及实验结果分析与讨论的能力
3.通过总结内环境稳态失调引起的疾病，形成关注人体健康的态度
一、内环境的动态变化
1．原因
(1)外因：外界环境因素的变化。
(2)内因：体内细胞代谢活动的进行。
2．实例——体温变化
(1)正常情况下，不同人的体温，会因年龄、性别等的不同而存在着微小的差异。
(2)同一个人的体温在一日内也有变化，但一般不超过1 ℃。
3．稳态
(1)概念：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。
(2)实质：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。
二、对稳态调节机制的认识
三、内环境稳态的重要意义
1．实例
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.意义
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
四、生物体维持pH稳定的机制
1．实验原理
本实验采用对比实验的方法，通过向自来水、缓冲液、生物材料中加入酸或碱溶液引起pH的变化，定性说明在一定范围内生物体内液体环境与缓冲液相似，从而说明生物体pH相对稳定的机制。
2．方法步骤
3．实验结论
生物材料类似于缓冲液，加入少量酸或碱不会发生pH的大幅度变动。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．内环境的稳态就是内环境的成分和理化性质恒定不变。( )
2．当稳态遭到破坏时，可导致疾病发生。( )
3．稳态是由神经调节、体液调节共同完成的。( )
4．人体剧烈运动后，由于无氧呼吸产生乳酸，使血浆pH明显降低。( )
5．人体腹泻引起体液中水和蛋白质大量丢失。( )
提示：1.× 内环境的稳态体现在内环境的成分和理化性质处于动态平衡中。
2．√
3．× 稳态是指正常机体通过神经－体液－免疫调节，使各器官、系统协调活动，共同维持内环境相对稳定的状态。
4．× 人体剧烈运动后，产生的乳酸与血浆中的缓冲物质NaHCO3发生反应，使血浆pH基本不变。
5．× 人体腹泻时会引起水和无机盐的大量丢失。
内环境稳态的维持
[问题探究]
1．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。
提示：“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。
2．如表是某中年男子血液化验单中的部分数据，分析并探究以下问题：
项目
测定值
单位
参考范围
血清葡萄糖
223
mg/dL
60～110
甘油三酯
247
mg/dL
50～200
总胆固醇
280
mg/dL
150～220
(1)由表中数据可推测该男子可能患有何种疾病？
提示：该男子可能患有糖尿病、高血脂、高血压。
(2)每种成分的正常参考值是一个范围，这说明内环境的理化性质有什么特点？
提示：内环境的理化性质不是恒定不变的，而是在一定范围内波动。
内环境稳态调节的基础
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。
(1)直接参与的器官与系统：
①消化系统：消化道消化道毛细血管。
②呼吸系统：肺泡肺部毛细血管。
③泌尿系统：血管肾脏形成尿液。
④循环系统：由上述内容可看出血液是所有生命活动的中转站，它的成分能充分反映机体的健康状况。
(2)间接参与调节稳态的系统：神经系统、内分泌系统和免疫系统。
易错提醒：稳态调节的两点提醒
(1)内环境中各种稳态的维持不一定都需要神经系统、内分泌系统和免疫系统共同参与，如内环境中pH稳态调节，只与内环境中缓冲物质有关。
(2)能够维持内环境稳态的人，其生命活动不一定正常，如“植物人”。
1．下列关于稳态的叙述，错误的是( )
A．稳态主要是机体通过消化、呼吸、循环系统共同维持的
B．正常情况下内环境的各项理化指标都在一定范围内波动
C．稳态的主要调节机制是神经—体液—免疫调节
D．体内多对缓冲物质对维持体液pH相对稳定具有重要作用
A [内环境的稳态主要与呼吸系统、消化系统、泌尿系统、循环系统及皮肤有关，A项错误。]
2．下图表示内环境稳态的部分调节机制。下列表述错误的是( )
A．内环境稳态的调节机制有神经调节、体液调节和免疫调节等
B．血浆渗透压的大小主要取决于血浆中无机盐和蛋白质的含量
C．内环境由血液、组织液和淋巴组成
D．细胞不仅仅依赖于内环境，还参与内环境的形成和维持
C [内环境是由血浆、组织液和淋巴组成的，由此判定C项错误。]
生物体维持pH稳定的调节机制
[问题探究]
1．某同学以清水、缓冲液(含Na2HPO4、KH2PO4的溶液，pH＝7)和血浆分别为实验材料进行实验，探究“血浆是否具有维持pH稳定的功能”，进行正确操作后，绘制了如图所示曲线来预期探究结果。
(1)预期结果中明显不科学的是哪一组？尝试说明理由。
提示：清水组。清水中加盐酸后，溶液pH应下降。
(2)若要证明血浆确实具有维持pH稳定的功能，本实验还应补充____________________________________________________________。
提示：加入NaOH溶液后，血浆pH仍可在一定范围内保持稳定
2．人在剧烈运动后会感到肌肉酸痛，但休息一段时间后，酸痛会消失。酸痛的变化与运动前后血浆中pH变化有关，尝试绘出血浆pH变化曲线。
提示：
血浆pH维持稳态的调节机理
(1)内环境中存在着许多弱酸和弱酸强碱盐组成的缓冲对，如H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等，其作用是结合内环境中过多的酸或碱，以维持内环境pH的相对稳定。
(2)调节机制(以H2CO3/NaHCO3缓冲对为例)：
①当酸性物质(如乳酸)增加时
HL＋NaHCO3―→NaL＋H2CO3
乳酸 碳酸氢钠 乳酸钠 碳酸
H2CO3―→H2O＋CO2↑
不稳定 经呼吸系统排出
②当碱性物质(如Na2CO3)增加时
Na2CO3＋H2CO3―→2NaHCO3
过量的NaHCO3可由肾脏排出，从而缓冲体内碱性的变化。
1．取甲、乙两个试管，向甲试管内加入血浆，乙试管内加入等量的蒸馏水，用pH试纸检测；然后，向甲、乙试管内各滴入等量的几滴盐酸或NaOH溶液，摇匀后，再用pH试纸检测。下列关于此实验的过程和结果的分析，不正确的是( )
A．“等量”是对照实验中对无关变量的要求，在这种条件下，实验结果才可靠
B．“摇匀”使酸性或碱性物质与试管中的血浆或蒸馏水充分混合，确保pH试纸检测结果的准确性
C．结果是甲试管中血浆pH变化不明显，乙试管中蒸馏水的pH变化明显
D．血浆中有缓冲物质，加入酸或碱后，pH恒定不变
D [“等量”排除了数量多或少对实验结果的影响，使实验结果更加可靠，A正确；“摇匀”有利于新加入的物质与试管中原有的物质充分反应，使pH试纸检测结果更准确，B正确；甲试管的血浆中具有缓冲物质，加入酸或碱时，pH会有一定的波动，但变化不明显；乙试管加入的是蒸馏水，无缓冲物质，在本实验中作为空白对照，加入酸或碱时，pH会发生明显的变化，故C正确、D错误。]
2．2017年8月在13届天津全运会上，参加比赛的运动员们在剧烈运动时，血浆中乳酸大量增加而pH基本不变。对此现象的解释不正确的是( )
A．血浆是一种缓冲溶液体系
B．乳酸与NaHCO3反应生成弱酸H2CO3
C．H2CO3分解生成的CO2可经呼吸系统排出
D．大量乳酸进入血液后，马上被稀释或被彻底分解
D [血浆是一种缓冲溶液体系，含有缓冲物质，过多的乳酸与NaHCO3反应生成弱酸H2CO3，H2CO3分解生成的CO2可经呼吸系统排出。]
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 归 纳
1.稳态是机体通过调节作用，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。
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。
3.与稳态直接有关的系统有消化、呼吸、循环和泌尿系统。
4.人体维持内环境稳态的调节能力是有一定限度的。
5.内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
1．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
B [内环境稳态的维持，需要消化、呼吸、循环、泌尿系统直接参与，还需要内分泌系统和神经系统的调节作用，稳态有利于参与其调节的器官保持机能正常，以维持正常的生命活动。人体维持内环境稳态的调节能力是有限的，与外界环境有关，当外界环境变化超出人体的调节能力时，内环境稳态就会遭到破坏。]
2．高等动物和人体的内环境能够保持相对稳定。下列各项生理活动中，与内环境稳态的维持没有直接关系的是( )
A．通过汗液和尿液排出代谢废物
B．将食物残渣形成粪便排出体外
C．通过血液运输CO2和代谢废物
D．血液运输CO2含量增加会使呼吸加快
B [维持内环境稳态的一个重要方面是将新陈代谢过程中产生的各种废物及时排出体外，如通过汗液和尿液排出代谢废物，通过血液运输CO2和代谢废物等；血液中CO2含量增加会使呼吸加快，目的是排出血液中的CO2，以维持CO2含量的相对稳定。食物残渣是经过消化没有被吸收的物质，其形成粪便后直接排出体外，并没有进入内环境，故不会对内环境的相对稳定产生直接的影响。]
3．内环境稳态的重要意义是( )
A．维持体温处于较低水平
B．使体内各处pH保持相同
C．保持体内渗透压绝对不变
D．维持机体的正常生命活动
D [内环境稳态的一个重要体现在于内环境的理化性质保持相对稳定，即温度、酸碱度及渗透压，由此确定A、B、C错误。]
4．分别向20 mL的新鲜血浆中滴加相同浓度的稀盐酸和稀NaOH溶液，血浆酸碱度变化与滴加滴数的关系正确的是( )
A B
C D
D [一定范围内，血浆中的缓冲物质会维持pH基本稳定，但这种调节能力有一定限度，稀盐酸和NaOH加的过多，pH会明显下降和上升，故选D。]
5．内环境稳态的维持与人体健康有密切的关系。下面是人体内环境稳态概念图，据图回答：
(1)图中①②分别代表________和________。
(2)正常人血浆的pH之所以能保持相对稳定，与它含有________等离子有关。
(3)一个人长时间发高烧，会引起全身乏力、食欲不振等症状，主要原因是____________________________________________________________
____________________________________________________________。
(4)内环境渗透压稳态的意义是________________________。
(5)目前普遍认为，________________调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
答案：(1)组织液 内环境(或细胞外液)
(2)HCO、HPO (3)体温过高使体内酶的活性下降 (4)维持细胞正常的形态和功能 (5)神经—体液—免疫
(备选习题)
如图是一张生物概念图，下列有关分析不正确的是( )
A．①、②是体液调节和免疫调节，③、④可以是体温和渗透压
B．内环境的稳态只要有三种调节方式即可，不需要其他器官或系统参与
C．酸碱度的相对稳定主要依靠血液中的缓冲物质，与其他器官或系统也有关
D．内环境的稳态和生态系统的平衡一样，其维持自身稳定的能力是有限的
B [正常机体通过神经—体液—免疫调节机制，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的酸碱度、体温和渗透压等相对稳定，但是维持稳态的调节能力是有一定限度的。]
课件50张PPT。第1章 人体的内环境与稳态第2节 内环境稳态的重要性点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(二) 内环境稳态的重要性
(建议用时：25分钟)
[基础达标练]
1．内环境各种化学成分和理化性质不断发生变化的原因是( )
A．只与细胞的代谢活动
B．只与外界环境因素的变化
C．神经—体液—免疫调节
D．外界环境因素的变化和细胞代谢
D [内环境稳态的动态变化与外界因素的变化及细胞代谢活动有关，D项正确。]
2．内环境稳态是维持机体正常生命活动的必要条件，下列叙述错误的是( )
A．内环境保持相对稳定有利于机体适应外界环境的变化
B．内环境稳态有利于新陈代谢过程中酶促反应的正常进行
C．内环境中发生的葡萄糖氧化分解给细胞提供能量，有利于生命活动的进行
D．维持内环境中Na＋、K＋浓度的相对稳定有利于维持正常生命活动
C [葡萄糖氧化分解释放能量发生在细胞质基质中，而不是内环境，由此判定C项错误。]
3．如图所示的曲线中，能表示人在大量喝水时胃液pH变化的是( )
A B C D
A [胃液的pH在1.8左右，当大口喝水后，胃液的pH会有所升高，但不会高于7。]
4．在等量的下列液体中加入等量的盐酸或氢氧化钠稀溶液后，pH变化最大的是 ( )
A．马铃薯匀浆 B．自来水
C．肝匀浆 D．磷酸缓冲液
B [在溶液中滴加酸或碱会引起溶液pH的变化，变化的大小取决于溶液的量和溶液对pH的缓冲能力。在等量的溶液中加入等量的盐酸或氢氧化钠稀溶液后，pH变化的大小是由溶液的缓冲能力决定的。 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，pH变化小。 自来水没有缓冲能力，pH变化大。]
5．如图为内环境稳态与各系统的功能联系示意图。据图在下列横线上填写适当内容。
(1)图中食物、水和无机盐，经①__________系统处理后才能进入循环系统，最后由肛门排出的是②__________。
(2)呼吸系统可以吸入③________________，排出④________________。
从图中可以看出，人体细胞与外界环境之间的气体交换，至少需要__________系统和__________系统的参与。
(3)由泌尿系统排出的是⑥______________等物质。
(4)人体细胞要与外界环境进行物质交换必须要通过⑤__________才能完成。
解析：(1)食物、水、无机盐经消化系统消化吸收后进入循环系统，未被吸收的物质由肛门排出体外。(2)O2经呼吸系统进入循环系统，最后到达组织细胞被利用，产生的CO2最终由呼吸系统排出体外。(3)水、尿素、尿酸和无机盐等物质主要由泌尿系统排出体外。(4)内环境是人体细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
答案：(1)消化 未被吸收的物质
(2)O2 CO2 呼吸 循环
(3)有机废物、水和无机盐 (4)内环境
6．Na＋在人体的内环境稳态维持和细胞兴奋过程中具有重要作用。回答下列问题：
(1)Na＋和Cl－对维持血浆渗透压起重要作用，将红细胞放入质量分数为0.9%的NaCl溶液中，细胞形态__________(填“会”或“不会”)改变。
(2)Na＋可与__________、__________等无机负离子共同存在于血浆中，一起参与缓冲物质的构成。人血浆pH的正常范围是________________。
解析：(1)质量分数为0.9%的NaCl溶液为生理盐水，渗透压与血浆渗透压相同，红细胞放入其中之后，水分子进出细胞的量相等，所以细胞的形态不会改变。(2)血浆中的缓冲物质是HCO、HPO等，维持血浆pH相对稳定，人体血浆pH的正常范围是7.35～7.45。
答案：(1)不会 (2)HCO HPO 7.35～7.45
(备选习题)
1．下列关于内环境及其稳态的说法，不正确的是( )
A．血浆的成分稳定时，机体达到稳态
B．在正常情况下，糖原不应该出现在人体内环境中
C．组织液可渗回血浆和渗入淋巴
D．组织液中的蛋白质浓度低于血浆中的蛋白质浓度
A [机体内环境的稳态指内环境的组成成分和理化性质的相对稳定，仅仅血浆成分稳定，机体不一定达到稳态，A错误；糖原在肝细胞和肌细胞中合成，一般不出现在人体内环境中，B正确；在人体内环境中，组织液的去路有两条，一条是渗回血浆，另一条是渗入淋巴，C正确；血浆与组织液相比，血浆含有较多的蛋白质，D正确。]
2．下列哪些疾病是由内环境稳态的破坏直接引起的( )
①血友病 ②色盲 ③糖尿病 ④尿毒症
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
D [①、②属于遗传病，由遗传物质改变引起的；③、④属于稳态失调病。]
3.下列属于内环境稳态的重要组成部分的是( )
①酸碱平衡 ②Na＋、K＋平衡 ③血糖平衡 ④体温调节 ⑤蛋白质平衡 ⑥CO2—O2平衡
A．③ B．①③④
C．①②③④ D．①②③④⑤⑥
D [内环境的成分是多种多样的，各种成分和理化性质都达到相对平衡，才能维持机体正常的生命活动，①②③④⑤⑥都为内环境稳态的某个方面。]
4．下列关于体温的叙述错误的是( )
A．维持人的体温的热量来源于物质代谢过程中释放出来的能量
B．体温的相对恒定是维持内环境稳定、保证代谢正常进行的必要条件
C．人的体温就是通过直肠所测得的温度
D．不同人的体温，会因年龄、性别等的不同而存在微小的差异
C [维持体温的热量来源于体内物质的氧化分解释放的热能，A正确；体温的相对恒定是维持内环境稳定、保证代谢正常进行的必要条件，B正确；体温是指人体内部的平均温度，因为其不易测量，所以临床上常用口腔、腋窝、直肠的温度来代表体温，其中直肠的温度最接近体温，C错误；正常情况下，年龄不同，性别不同，人的体温也会有微小的差异，D正确。]
5．松花江流域出现特大洪水，抗洪官兵在抗洪中出大力流大汗，口渴难耐时，内环境渗透压变化情况及应对措施分别是( )
A．渗透压升高；补充淡盐水
B．渗透压升高；大量补充清水
C．渗透压降低；补充生理盐水
D．渗透压不变；补充葡萄糖溶液恢复体力
A [大量出汗口渴时，内环境的渗透压升高。大量出汗时，排出了过多的无机盐。]
6．内环境是人体细胞生活的直接环境，内环境的温度、渗透压、pH及各种化学物质的含量，正常情况下能够维持相对稳定的状态，这是人体完成各项生命活动的必要条件。
(1)能与毛细血管壁细胞直接进行物质交换的具体内环境是________________________。
(2)人体维持体温相对稳定的调节方式有______________________。
(3)尝试构建人体肝脏内血浆、组织液、成熟红细胞内液间O2、CO2扩散的模型(①在图形框间用实线箭头表示O2，用虚线箭头表示CO2；②不考虑CO2进入成熟红细胞内液)。
解析：(1)毛细血管壁细胞直接生活的液体环境是血浆与组织液。(2)维持体温稳定的调节方式为神经调节和体液调节。(3)在构建模型时要注意，成熟红细胞只进行无氧呼吸不产生CO2，但可携带O2。
答案：(1)血浆和组织液
(2)神经调节和体液(激素)调节
(3)如图：
[能力提升练]
7．人体内环境的化学成分和理化性质会因外界环境的变化而发生动态变化。下列相关叙述错误的是( )
A．高原训练，运动员体内红细胞增多
B．中暑时，机体体温有所升高
C．寒冷环境中，人体内的酶活性降低
D．马拉松比赛过程中，人体内的血浆pH会略有降低
D [寒冷环境中，人体通过调节体温保持相对稳定，不会下降，故酶活性不会降低。]
8．为验证血液中含有酸碱缓冲物质，做了如下实验，请补充完整：
(1)取4支试管，分别编号为1号、2号、3号、4号。
(2)在4支试管中各加入等量的0.1 g/mL的柠檬酸钠溶液(抗凝剂)，然后将等量的正常人的新鲜血液注入1号和3号试管中，注意边加边搅拌，再向2号和4号试管中加入蒸馏水，加入量与血液量相等。
(3)分别从1号和2号试管中取少量液体，测定pH并记录。然后向1号和2号试管中加入等量的Na2CO3溶液，搅拌均匀，再各取少量液体测定pH。与上一次测定值比较，1号试管pH变化量记作ΔpH1，2号试管pH变化量记作ΔpH2，比较这两个变化量ΔpH1________ΔpH2，说明原因：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)从3号试管和4号试管中取少量液体，测定pH并记录。然后向两支试管中加入等量的乳酸，搅拌均匀，测定它们的pH，与上一次的测定值比较，3号试管pH变化量记作ΔpH3，4号试管pH变化量记作ΔpH4，比较这两个变化量ΔpH3________ΔpH4，说明原因：___________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)结论：__________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
解析：(3)血液中H2CO3和加入的碳酸钠发生反应，形成碳酸氢钠，所以对血液的pH影响不大，既ΔpH1变化较小，ΔpH1＜ΔpH2。(4)血液中的碳酸氢钠与乳酸发生反应，生成乳酸钠和碳酸，碳酸又可分解为CO2和水，所以对血液的pH影响不大，既ΔpH3变化较小，ΔpH3＜ΔpH4。(5)由四组实验可以知道，血液中含有酸碱缓冲物质，可以使血液的酸碱度不会发生很大变化，从而维持在相对稳定的状态。
答案：(3)＜ 血液中碳酸和碳酸钠发生反应，形成碳酸氢钠，所以对血液的pH影响不大
(4)＜ 血液中的碳酸氢钠与乳酸发生反应，生成乳酸钠和碳酸，碳酸又可分解为CO2和水，所以对血液的pH影响不大
(5)血液中含有酸碱缓冲物质，可以使血液的酸碱度不会发生很大变化，从而维持在相对稳定的状态
(备选习题)
1．下列有关维持内环境稳态的叙述，正确的是( )
A．内环境的变化会引起机体自动地调节器官和系统的活动
B．长期饮用弱碱性的水会大大改变内环境的pH
C．呼吸速率的快慢与O2有关而与CO2无关
D．肌细胞无氧呼吸产生的碳酸释放到血浆中，血浆的pH无明显变化
A [内环境的变化会引起机体自动地调节器官和系统的活动，A正确；血浆中的缓冲物质可以中和进入人体的弱碱，故长期饮用弱碱性的水，不会明显改变内环境的pH，B错误；血液中的CO2会刺激呼吸中枢，促进呼吸运动，增加通气量，将体内的CO2排出体外，因此，呼吸速率的快慢与O2、CO2都有关，C错误；肌细胞无氧呼吸的产物是乳酸，D错误。]
2．外界环境会影响内环境稳态，下列事实不是外界环境因素变化引起的是( )
A．夏天长期呆在空调房间容易引起“空调病”
B．有人到青藏高原后会头疼乏力、血压升高
C．人屏息一段时间后，呼吸运动会明显加强
D．长期处于高温环境可能会引起“中暑”
C [人屏息一段时间后，呼吸运动加强是由于血浆中CO2浓度升高刺激呼吸中枢所造成的，并非外界因素的变化。]
