内容正文:
第二节 内环境稳态的调节
[学习目标] 尝试解释生物体维持pH稳定的机制。
[素养要求] 1.生命观念:认知稳态与平衡观的观念。2.科学探究:借助实验手段,分析生物体维持pH稳定的机制。3.社会责任:关注内环境稳态与健康的关系。
一、机体通过调节作用保持内环境稳定(实例:pH的稳态调节)
1.人体血浆的pH的正常范围:7.35~7.45。
2.血浆pH维持稳态的原因:血浆中有NaHCO3/H2CO3、蛋白质钠盐/蛋白质、Na2HPO4/NaH2PO4等缓冲对,其中以NaHCO3/H2CO3最为重要。正常情况下,NaHCO3和H2CO3的比值为20∶1。
3.人体内存在多种缓冲物质,构成复杂的缓冲系统,共同维持内环境pH的相对稳定,以保证机体的正常生命活动。
判断正误
(1)剧烈运动时产生乳酸会引起内环境中pH的显著变化( )
(2)因为血浆中有缓冲物质,pH稳定不变( )
(3)乳酸进入血液后,主要依靠与Na2CO3反应来调节pH( )
答案 (1)× (2)× (3)×
易错提醒 酸性和碱性的物质进入血液,就会使血液的pH发生变化。但是,人体血浆的pH通常维持在7.35~7.45,处于动态平衡,变化范围很小,是因为血浆中有缓冲物质的调节作用,如NaHCO3/H2CO3。
1.探究实验:对比蒸馏水、缓冲液、血浆对pH的调节作用
(1)实验原理:向蒸馏水、缓冲液或血浆中加入甲基橙或酚酞,然后再滴加酸或碱溶液,根据蒸馏水、缓冲液、血浆到达相同pH时所需酸或碱溶液的量,即可知道血浆中是否含有缓冲物质。
(2)方法步骤
试管编号
1a
1b
2a
2b
3a
3b
第1步
2 mL蒸馏水
2 mL蒸馏水
2 mL磷酸缓冲液
2 mL磷酸缓冲液
2 mL动物血浆
2 mL动物血浆
第2步
每支试管加入甲基橙指示剂1滴
第3步
每支试管逐滴加入0.1 mol/L HCl
观察、记录
当液体颜色变为红色时停止滴加,记录并比较所需HCl的滴数
结果
试管编号
4a
4b
5a
5b
6a
6b
第4步
2 mL蒸馏水
2 mL蒸馏水
2 mL磷酸缓冲液
2 mL磷酸缓冲液
2 mL动物血浆
2 mL动物血浆
第5步
每支试管加入酚酞指示剂1滴
第6步
每支试管逐滴加入0.1 mol/L NaOH溶液
观察、记录
当液体颜色变为红色时停止滴加,记录并比较所需NaOH的滴数
结果
(3)实验结果:达到相同pH时,动物血浆和磷酸缓冲液所需HCl或NaOH的滴数大致相同,且明显多于蒸馏水组。
(4)实验结论:血浆对pH的变化有缓冲能力,血浆中存在缓冲物质。
2.根据实验获得的信息,思考下列问题:
(1)蒸馏水和缓冲液有什么作用?实验中每个样品为什么要进行重复测试?
提示 实验中的蒸馏水和缓冲液都是起对照的作用。实验中,每个样品都进行重复测试,是为了提高结果的可靠性。
(2)分析血浆对pH的缓冲作用的机制。
提示 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。当向血浆中加入HCl时,HCl与NaHCO3反应,生成NaCl和H2CO3,H2CO3可分解为CO2和H2O;当向血浆中加入少量NaOH溶液时,NaOH和H2CO3反应,生成NaHCO3和H2O。
核心归纳
1.下列关于“对比蒸馏水、缓冲液、血浆对pH的调节作用”的实验,叙述错误的是( )
A.盐酸和氢氧化钠都有腐蚀性,应避免其与皮肤和眼睛接触
B.每支试管逐滴加入0.1 mol/L NaOH或HCl溶液
C.实验中每个样品都要进行重复测试
D.实验中只有蒸馏水组起对照的作用
答案 D
解析 实验中的蒸馏水组和缓冲液组都是起对照的作用,D项错误。
2.取甲、乙两支试管,向甲内加入血浆,乙内加入等量蒸馏水,用pH试纸检测。然后,向甲、乙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的pH变化不明显,乙试管中蒸馏水的pH变化明显
D.可见血浆中有缓冲物质,pH稳定不变
答案 D
解析 实验设计要符合对照原则和等量原则,“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,A正确;“摇匀”使酸性或碱性物质充分与试管中的血浆或蒸馏水混合,确保pH试纸检测结果的准确性,B正确;实验结果反映血浆中有缓冲物