1.2 内环境的稳态-2024-2025学年高二生物同步课堂精优课件（人教版2019选择性必修1）

据报道，美国某法庭判决“酸碱体质理论”的提出者赔偿一名癌症患者1.05亿美元。该理论的主要意思是： ①人的体质有酸性与碱性之分，酸性体质是“万病之源”； ②人若要想健康，应多摄入碱性食物。 有的癌症患者受此理论影响，不去医院进行正规治疗，而寄希望于注射碱性物质以达到治愈目的。 随着外界环境的变化和体内细胞代谢活动的进行，血浆等内环境的各种化学成分和理化性质在不断发生变化。讨论： 摄入碱性食物能够大幅度改变内环境的pH吗？ 你认同“酸碱体质理论”中的观点吗？ 【热点情境】 第1章 人体的内环境与稳态 第2节 内环境的稳态 本节聚焦 1、什么是内环境的稳态？它有什么重要意义？ 2、稳态调节的机制是什么？ 3、在日常生活中，如何更好的维持内环境的稳态？ 探究一、内环境的动态变化 【探究实践】模拟生物体维持pH的稳定 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。 （自变量） （因变量） 一、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。 二、实验目的 三、材料用具 自来水、pH为7的磷酸盐缓冲液、肝匀浆、0.1mol/L HCl、0.1mol/L NaOH等。 注意：HC1和NaOH有腐蚀性。应避免它与皮肤和眼睛接触，也不要入口。若溅到皮肤上，要立即用水冲洗15 min，并尽快告诉老师。 【探究实践】模拟生物体维持pH的稳定 四、方法步骤 探究一、内环境的动态变化 【探究实践】模拟生物体维持pH的稳定 1、设计记录表格 2、将25ml自来水倒入50ml烧杯中。 4、一次加一滴0.1ml/L的HCl，然后轻轻摇动。加入5滴后再测pH。重复这一步骤，直到加入了30滴为止。将pH测定结果记入表中。 3、用pH计或pH试纸测试起始pH，并做记录。 5、充分冲洗烧杯并向其中倒入25ml自来水。测定并记录起始的pH，再如步骤4，一滴一滴加入0.1mol/L的NaOH，测定并记录pH。 6、充分冲洗烧杯，用缓冲液代替自来水，重复步骤2至步骤5，记录结果。 7、充分冲洗烧杯，用肝匀浆代替自来水，重复步骤2至步骤5，记录结果。 8、根据所得数据，以酸或碱的滴数为横坐标，以pH为纵坐标，画出自来水pH变化的曲线。以实线表示加入酸后pH的变化，虚线表示加入碱后pH的变化。再用另两种颜色的线条分别表示缓冲液、肝匀浆的PH变化情况，也同样以实线和虚线分别表示加入酸或碱后的变化。 9、尝试用不同生物材料代替肝匀浆完成实验。 【探究实践】模拟生物体维持pH的稳定 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 7.0 5.4 3.5 3.1 2.8 2.7 2.6 7.0 10.0 10.8 11.0 11.1 11.2 11.3 缓冲液 7.0 6.9 6.7 6.6 6.5 6.4 6.3 7.0 7.2 7.7 9.1 10.0 10.4 10.6 肝匀浆 5.8 5.7 5.6 5.4 5.3 5.2 5.1 5.8 5.9 6.0 6.1 6.3 6.4 6.6 马铃薯匀浆 6.8 6.4 6.0 5.6 5.3 5.1 5.0 6.8 7.9 8.2 8.4 8.6 8.8 8.9 【探究实践】模拟生物体维持pH的稳定 五、实验结果与结论 【探究实践】模拟生物体维持pH的稳定 讨论 (1)就加入HCl或NaOH后pH的变化来说，生物材料更类似于自来水还是缓冲液？ 生物材料加入HCl或NaOH后pH的变化更类似于缓冲液。 (2)缓冲液的pH变化为什么与自来水的不同？ 缓冲液中含有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＋。 (3)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。 机体内环境中含有缓冲对HCO3- /H2CO3、HPO42- /H2PO4-等，能对酸和碱起缓冲作用。机体还可以对生理活动进行调节来维持pH稳定。如剧烈运动产生大量乳酸时，乳酸进入血液与NaHCO3反应生成乳酸钠和H2CO3，H2CO3分解成H2O和CO2，CO2由肺排出体外。乳酸钠进入血液与H2CO3反应生成碳酸氢盐，由肾排出。由于缓冲物质和机体的调节作用 ，血液酸碱度不会发生很大变化。 内环境的其他化学成分和理化性质也能维持在一定范围吗？ 实验结论： 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缓冲物质，能够维持pH的相对稳定。 小王同学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？ 探究一、内环境的动态变化 成员 上午6h 上午9h 中午12h 下午3h 傍晚6h 晚上9h 母亲 37.0℃ 37.2℃ 37.3℃ 37.4℃ 37.2℃ 37.1℃ 父亲 36.8℃ 37.0℃ 37.1℃ 37.3℃ 37.1℃ 36.9℃ 自己 37.1℃ 37.3℃ 37.4℃ 37.5℃ 37.3℃ 37.1℃ 结论：尽管气温波动范围较大，健康人的体温始终接近37.0℃，处于动态平衡中。 1、不同人的体温，会因年龄、性别不同存在微小差异； 2、同一个人的体温，在一天不同时间也有变化，但变化幅度一般不超过1℃。 血液生化检查，可以了解肝功能、肾功能、血糖、血脂等是否正常。 问题探讨 讨论 (1)为什么血液的生化指标能反映机体的健康状况？ 生化指标指血液中各种化学成分的含量，包括机体代谢产物的含量。健康机体生化指标一般都处于一定范围内，即相对稳定状态。当某项生理功能出现障碍时影响代谢产物的含量，引起生化指标的变化。 转氨酶增高——肝炎 r-转肽酶增高——肝癌、肝硬化等 总蛋白增高——腹泻、呕吐等 总蛋白降低——营养不良等 总胆红素增高——各种黄疸等 尿素氮增高——高蛋白饮食、蛋白质分解过度(如甲亢、发热等)。 肌酐增高——肾功能衰竭等 尿酸增高——急性肾炎、痛风等 不仅酸碱度、体温，健康人内环境的每一种成分如血糖、血脂，以及渗透压等理化性质都是不断变化的，但都处于一定的范围内。内环境的这种动态平衡是通过机体的调节作用实现的。 问题探讨 (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？ 说明内环境成分的含量不是恒定不变的，而是在一定范围内波动，内环境的稳态是一种动态的相对稳定；不同个体存在一定差异。 (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？ ①葡萄糖含量超标，可能是糖尿病； ②甘油三脂超标，可能是高脂血症，易并发冠心病、动脉粥样硬化等。 稳态概念： 内环境的化学成分和理化性质保持相对稳定的状态。 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。 探究一、内环境的动态变化 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。 稳态实质： 稳态特点： 稳态是如何实现的呢？ 阅读P9-11，回答以下问题： 1、维持内环境稳态的基础是什么？ 2、对稳态的调节机制的认识经历了怎样的过程？ 3、内环境稳态会不会出现失调的情形？ 4、内环境稳态的意义是什么？ 5、稳态概念在不同层次上如何理解？ 自主探究 探究二、对稳态调节机制的认识 1、维持内环境稳态的基础是什么？ 人体各器官、系统协调一致地正常运行。 直接相关的系统： 消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统 直接相关的器官： 小肠、肺、肾脏、皮肤等 食物、水和无机盐 co2 o2 泌尿系统 消化系统 细胞 循环系统 呼吸系统 有机废物、水和无机盐 未被吸收的物质 肺泡表面潮湿且伸缩性很大，有利于气体的交换 肾小球是血管球,参与形成原尿 小肠绒毛增大了吸收营养物质的表面积 内环境稳态与消化、呼吸、循环、泌尿系统的功能联系 探究二、对稳态调节机制的认识 2、对稳态的调节机制的认识经历了怎样的过程？ 内环境的稳定是生命能独立和自由存在的首要条件，内环境保持稳定主要依赖神经系统的调节。 提出稳态概念。稳态是一种动态平衡。内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。 神经-体液-免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。 1857年 法国贝尔纳 1926年 美国坎农 目前 普通认为 探究二、对稳态调节机制的认识 3、内环境稳态会不会出现失调的情形？ 思考讨论：分析内环境稳态失调的实例 1.你有过发高热的经历吗？谈谈高热最严重时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施？ 症状：头疼、头晕、嗜睡、食欲不振、厌食、恶心等。发热时机体分解代谢过旺，持续高热引起器官功能负荷加重，可能诱发器官功能不全或引起组织损伤。6个月到4岁的幼儿持续高烧可能导致惊厥或者脑损伤，如智力落后、甚至癫痫。 2.严重腹泻后，如果只喝水不补充盐，内环境的渗透压可能会出现什么变化？ 内环境渗透压降低，较多水进入细胞内导致细胞代谢和功能紊乱。严重时出现疲倦、全身不适、食欲减退、恶心、皮下组织肿胀等症状。 3.援藏技术员有高原反应的原因是什么？这说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系？ 高原空气稀薄，大气压和氧分压低，易造成体内缺氧。说明外界环境的变化会影响内环境的稳态。当外界环境变化剧烈，机体调节能力不好，内环境的稳态将受到破坏，影响身体健康。 探究二、对稳态调节机制的认识 3、内环境稳态会不会出现失调的情形？ 人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。当外界环境变化过于剧烈（外因），或自身调节功能出现障碍（内因），内环境的稳态就会遭到破坏，危及机体健康。 尿毒症 乳酸中毒 抽搐 血钙过低 代谢废物积累 02缺乏 pH失调 酸中毒、碱中毒 体温失调 发热、中暑 组织水肿 血浆中蛋白质含量降低 血糖平衡失调 低血糖、糖尿病 内环境 稳态失调： 病症名称 内环境理化性质变化 引起的症状 低血糖 较长时间没有进食，血糖来 源缺乏，血糖浓度降低 四肢无力、头晕眼花 糖尿病 血液中葡萄糖含量过多 多食、多饮、多尿、口渴、饥饿感强烈、身体消瘦 尿毒症 尿素等代谢废物在体内积累 自身中毒和综合病症 高原反应 体内缺氧，血氧过低 头痛、乏力、心跳加快、感冒发烧 感冒发烧 体温过高 影响酶的活性，食欲不振、四肢无力 严重腹泻 丢失大量的水和无机盐 疲倦、周身不适、恶心 组织水肿 ①营养不良；②毛细淋巴管受阻；③组织细胞代谢旺盛，代谢产物增加；④过敏反应 组织间隙中组织液过多而 引起全身或身体的一部分肿胀 内环境稳态失调引起的疾病 2021年5月22日(气温为9.1-24℃)中午1点左右，在甘肃省白银市举行的马拉松百公里越野赛高海拔赛段20公里至31公里处，受突变极端天气影响，局地出现冰雹、冻雨、大风等灾害性天气，150多位参赛者有21名遇难。有赛事亲历者表示，不少选手出现失温症状，抽搐、口吐白沫，身着短裤短袖倒在海拔2000多米的赛道线路旁。 热点事件 探究三、内环境稳态的重要意义 4、内环境稳态的意义是什么？ 细胞代谢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。 ② 体温、pH等理化性质相对稳定 ③ 渗透压相对稳定 ④ 代谢废物排出 保证酶活性、细胞代谢正常 维持细胞的正常形态和功能 如尿素、CO2等排出可防止机体中毒 ① 血糖和氧含量正常 保证机体能量供应 内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。 细胞代谢正常 理化性质稳定 化学成分稳定 内环境稳态 稳态概念的发展 5、稳态概念在不同层次上如何理解？ 心脏活动的稳态（血压、心率）、消化腺分泌消化液的稳态等 细胞的分裂和分化的稳态等 分子水平： 基因表达的稳态(如原癌基因和抑癌基因)、激素分泌的稳态（如胰岛素和胰高血糖素）、酶活性的稳态等 细胞水平： 器官水平： 群体水平： 种群数量的变化存在稳态 可见，在生态系统的各个层次上，都普遍存在着稳态。稳态已成为生命科学的一大基本概念. 个体水平： 内环境的稳态 生态系统： 生态系统的结构和功能存在稳态等 课堂练习 1、人体维持内环境稳态的调节能力是有一定限度的，下列现象不属于内环境稳态失调的是（ ） A.夏天长期待在空调房间容易引起“空调病” B.人感冒发高烧时，食欲不振，引起四肢无力 C.人屏息一段时间后，呼吸运动会明显加强 D.人长期处于高温环境中可能会引起中暑 2、下列有关稳态生理意义的叙述，不正确的是（ ） A.稳态有利于酶促反应的正常进行 B.稳态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.当血液成分稳定时，人一定不会患病 C D 内环境的稳态 实质 基础 机制 调节能力 稳态破坏的原因 意义 内环境的各种化学成分和理化性质保持相对稳定的状态。 人体各器官、系统协调一致地正常运行 神经-体液-免疫调节网络 有一定的限度 外界环境的变化过于剧烈；人体自身的调节功能出现障碍 机体进行正常生命活动的必要条件 课堂小结 一、概念检测 1. 稳态是生命系统的特征，也是机体存活的条件。判断下列与人体稳态有关的表述是否正确。 (1) 人吃进酸性或碱性的食物会使血浆pH发生紊乱。 ( ) (2) 有的人常吃咸鱼、咸菜，但他细胞外液的渗透压仍能保持相对稳定。 ( ) (3) 在正常情况下，一个人的体温是恒定不变的。 ( ) (4) CO2是人体细胞呼吸产生的废物，不参与维持内环境的稳态。 ( ) 2. 在长跑比赛时，运动员的体内会发生复杂的生理变化，如机体大量产热、出汗等。下列 相关叙述正确的是 ( ) A. 大量产热会使体温急剧升高 B. 大量出汗会使血浆的pH下降 C. 大量出汗可使血浆渗透压降低 D. 大量岀汗有利于机体体温的稳定 × √ × × D 练习与应用 二、拓展应用 2017年，科学家研制了一个充满电解质溶液 的大塑料袋，并用它来抚育早产的羊羔。羊羔在 此“人造子宫”中待了4周。足月后，研究者发 现，它们与在母羊子宫中待到足月出生的小羊一 样健康。请你推测或搜集相关资料，从内环境稳 态的角度分析：“人造子宫”必须具备哪些条件？ “人造子宫”原理图 “人造子宫” 看起来像一个大塑胶袋，确切地说是用特殊材质制成的一一种生物袋。 它要代替母羊子宫孕育羊羔，这个生物袋内必须装“羊水”，能够为早产羊羔生活提供适宜的液体环境。该“羊水”模拟自然子宫羊水的成分种类和含量，除水和电解质外，包含多种可以促进羊羔生长的营养物质和生长因子，如蛋白质、糖类、脂肪等，也包括抗生素、尿素等。此外，这种“羊水”还必须具备适宜的温度和酸碱度。“人造子宫”接有专门管道，需要每天注人定量电解质溶液，以确保“羊水”得到更新，保持相对稳定。 另外，“人造子宫”外部配置了机器胎盘，与早产羊羔的脐带连通。早产羊羔靠机器胎盘来获得养料，排出代谢废物，以保持羊羔内环境的稳定:含有养料和O2的新鲜血液源源不断输送到羊羔体内，羊羔的心脏也将较多含有CO2和其他代谢废物的血液挤压到机器胎盘中，后者将血液更新之后再回输到羊羔体内。 练习与应用 复习与提高 一、选择题 1. 正常情况下，人体具有维持内环境相对稳定的能力。下列相关叙述错误的是（ ） A. 偶尔吃咸的食物不会长时间影响血浆渗 透压的稳定 B. 在高温或寒冷条件下，正常人的体温总是 接近37 % C. 血浆的pH是由血浆中的氢离子维持的， 与其他物质无关 D. 喝水多则尿多，出汗多则尿少，以维持 体液中水含量的稳定 2. 人在剧烈运动时，体内会发生一些变化。下列相关叙述，正确的是（ ） A. 大量乳酸进入血液，血浆由弱碱性变为弱酸性 B. 大量消耗葡萄糖，血浆中葡萄糖的浓度会相应降低 C. 大量失钠，对细胞外液渗透压的影响大 于细胞内液 D. 大量失水，会引起血浆渗透压和细胞外 液渗透压下降 C C 二、非选择题 1. 在下图空白框和括号中填写适当的名词 （箭头表示流动方向）。 复习与提高 组织液 血浆 O2、养料 O2、养料 CO2、代谢废物 CO2、代谢废物 内环境 渗透压 酸碱度 2. “酸碱体质理论”的主要意思是：①人的体质有酸性与碱性之分，酸性体质是“万病之源”；②人若要想健康, 应多摄入碱性食物。有些癌症患者受此理论影响， 不去医院进行正规治疗，而寄希望于注射碱性物质以达到治愈目的。 （1）请运用本章所学关于内环境稳态的有关知识，尝试对“酸碱体质理论”进行评判。 “酸碱体质理论”缺乏充足的科学依据，理由如下。 ①该理论中的“酸碱体质”概念模糊，在现代医学和中医学中都没有酸性体质和碱性体质的分法。②该理论认为身体偏碱就是健康的，实是偷换概念的错误命题。体内细胞的生活环境一内环境 (即细胞外液，包括血浆、组织液和淋巴液等)的正常pH稳定在7.35~7.45，呈弱碱状态，但不意味着健康身体的每部分都偏碱性。例如，胃液呈强酸性,尿液呈弱酸性，阴道分泌物也呈弱酸性。③该理论认为，酸性体质是“万病之源”，这是颠倒因果关系。在临床中，的确有很多酸中毒(pH低于7.35)的情况发生，但这不是酸中毒致病，而是因为服用了某些药物(如利尿剂)或患有某些疾病(如糖尿病、肾功能衰竭、腹泻)而出现酸中毒。④该理论认为， 若要健康，应多摄入碱性食物。这也没有科学根据。食物虽有酸性、碱性的区分，但内环境相关知识表明，普通食物不可能引起内环境的酸碱度变化，因为人体内存在缓冲系统可以自动调节pH,使之保持一种动态的平衡。若日常饮食受该理论影响，将可能导致人体营养失衡，由此会引发更多疾病。 说法不可信。应积极向亲朋好友宣传相关科学知识，劝阻他们不要受生产厂家的广告误导。 （2）现在有些生产厂家在售卖饮用水时，宣称碱性水为“健康水”。此说法是否可信？你会给周围人什么建议？ 3. 2016年10月，我国神舟十一号载人飞船 与“天宫二号”成功实现自动交会对接，航天员顺利进入空间实验室。太空环境是一个高真空环境，人必须穿上特制的航天服，乘坐专门设计的载人航天器，才能在太空中安全地生活和工作。 因为航天器和航天服都具备生命保障系统，为宇航员提供一个类似于地面的环境。请搜集有关资料，分析这套生命保障系统中有哪些是为维持内环境的稳态设计的。 航天器和航天服中的生命保障系统，主要由氧源(气瓶)和供气调压组件、水升华器和水冷却循环装置、空气净化组件、通风组件、通信设备、应急供氧分系统、控制组件和电源、报警分系统、遥测分系统等组成。它能够为航天员提供呼吸用氧，并控制服装内的压力和温度，清除航天服内CO2、臭味、湿气和微量污染等。这套生命系统与压力服(给宇航员提供正常大气压) 一起，在人体周围创造适宜人生存和工作的微小气候环境，有利于宇航员维持机体内环境的稳态。 Lavf58.51.100 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