1.2内环境稳态的调节课件-2024-2025学年高二上学期生物北师大版选择性必修1

第1章 人体的内环境与稳态 第2节 内环境的稳态 ▲实例：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。 ▲聚焦本节关键词（读一读） ①稳态 ②缓冲对 、缓冲物质 ③稳态调节机制 ④神经—体液—免疫调节网络 ⑤稳态失调 【思考】内环境会因此而剧烈变动吗？ 随着外界环境的变化和体内细胞代谢活动的进行，内环境的各种化学成分和理化性质不断发生变化。 4 一、内环境的动态变化 （一）内环境酸碱度的动态变化 食物代谢后会产生酸性和碱性物质，细胞代谢也会产生酸性物质，这些物质进入内环境，会使机体的pH发生怎样的变化呢？ 碱性食物 消化系统 正常机体 Na2CO3 NaHCO3 泌尿系统 乳酸 乳酸钠 + H2CO3 H2CO3 / NaHCO3 H2O + CO2 呼吸系统 NaHCO3 乳酸钠 H2O + CO2 剧烈运动 肾 肺 pH↑ pH↓ pH↓ pH↑ 内环境 （一）内环境酸碱度的动态变化 【任务1】阅读教材P7-P8探究.实践，讨论以下问题： 1.该实验的自变量、因变量、无关变量分别是什么？（导与练P9） 2.实验中，加入HCl或NaOH时规范的实验操作是什么？ 3.通过本实验，你能得出什么结论？ 4.尝试对生物材料维持PH稳定的机制进行解释。 一、内环境的动态变化 探究·实践 探究·实践 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。 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。 7 探究·实践 材料用具 实验材料：生物组织材料——动物血浆、肝匀浆、蛋清等 实验仪器：防护手套、护目镜、烧杯、量筒、pH计或pH试纸、镊子等。 实验试剂：物质的量浓度为0.1 mol/mL的HCl溶液（盛于滴瓶中）、物质的量浓度为0.1 mol/mL的NaOH溶液（盛于滴瓶中）、pH为7的磷酸盐缓冲液 pH计 8 探究·实践 实验方法 材料 0.1 mol/L的HCl 0.1 mol/L的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 土豆匀浆 注：缓冲液为pH=7的磷酸盐缓冲液。材料均加入25mL。 1. 在记录本中，画一个如下的表格。 9 探究·实践 2. 量取肝匀浆（上清液）25 mL于烧杯中。 3. 用pH计测定初始pH并记录。 4. 一次加一滴0.1 mol/L的HCl，然后轻轻摇动。加入5滴后再测pH。重复这一步骤，直至滴加30滴HCl为止。 5. 清洗pH计探头及烧杯并加入25 mL肝匀浆。测定并记录起始的pH。再如步骤4，一次加一滴0.1 mol/L的NaOH，测定并记录pH。 6. 清洗烧杯和pH计探头，分别用自来水、缓冲液代替肝匀浆，重复步骤2至步骤5，记录结果。 10 探究·实践 结果与分析 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 结论：在溶液中加入少量酸或碱，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。 ▲自变量： ①实验材料的种类；②加入HCl或NaOH的滴数 ▲因变量： 实验材料在加入不同数量液滴后的的PH ▲无关变量： ①溶液的浓度；②溶液的剂量；③处理时间等 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 探究·实践 探究·实践 讨论：方法步骤9中所用到的生物材料与肝匀浆的实验结果类似吗？ 讨论：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，它们能够对酸和碱起缓冲作用。除此以外，机体还可以通过对生理活动进行调节来维持pH稳定。 例如，当剧烈运动时，肌肉中会产生大量的乳酸和H2CO3。乳酸进入血液后，可与血液中的NaHCO3发生作用，生成乳酸钠和H2CO3。H2CO3是一种弱酸，可以分解成CO2和H2O。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H2CO3发生作用，形成碳酸氢盐，过多的碳酸氢盐可以由肾排出。 这样由于血液中缓冲物质及机体的调节作用，血液的酸碱度不会发生很大的变化。 13 呼吸系统 泌尿系统 内环境pH的稳态 来源 去路 细胞 人体内环境中存在很多缓冲对，其中最重要的是H2CO3 / NaHCO3，其次还有NaH2PO4 / Na2HPO4等。当一定的酸性或碱性物质进入后，内环境的pH仍能维持在一定范围内。 内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定范围吗？ 一、内环境的动态变化 （一）内环境酸碱度的动态变化 内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定范围吗？ 14 （一）内环境酸碱度的动态变化 【思考】内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定范围内吗？ 一、内环境的动态变化 （二）内环境温度的动态变化 ▲资料4：家庭成员一日内体温变化调查情况曲线图) 1.同一个人在一日内的体温变化有何特点？ 2.不同的人（年龄、性别不同）体温变化有何异同？ 【思考】 一、内环境的动态变化 （二）内环境温度的动态变化 ①正常人的体温并非固定不变，而是在一个温度范围内动态变化,但一般不超过1℃。而且，同一个人的体温随昼夜变化也不同； ②不同年龄的人的体温有差异，一般年轻＞年老； ③不同性别的人的体温也有差异，一般女生＞男生； ④尽管昼夜温度波动很大,但健康人的体温始终接近37 ℃ 结论： ▲健康人的体温始终接近37 ℃，处于动态平衡中。 一、内环境的动态变化 资料： 医生再给病人输液时，常用的生理盐水是0.9%的NaCl溶液。人体血浆的渗透压和0.9%的NaCl是一样的，所以我们将0.9%的NaCl称为生理盐水。 （三）内环境渗透压的动态变化 一、内环境的动态变化 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如何实现的呢？ 18 提示：和pH、温度、渗透压一样，健康人内环境的每一种成分如血糖、血脂等理化性质都是不断变化的，但都处于一定的范围内。即内环境的化学成分和理化性质（即正常值）都有一个变化范围。 （三）内环境其他化学成分和理化性质的动态变化 24小时血糖变化示意图 【思考】通过分析以上曲线图，你有什么发现？ 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。 1.内环境稳态的概念： 不是恒定不变，而是相对恒定的一种动态变化(平衡)。 2.内环境稳态的实质： 内环境的各种化学成分相对稳定。 内环境的理化性质相对稳定。 （四）稳态的概念、实质、特点 一、内环境的动态变化 3.内环境稳态的特点： 稳态是在一定范围内相对的动态变化，并非恒定不变； 不同个体的稳态有一定的差异。 二、对稳态调节机制的认识 【任务2】认真阅读教材P9-P10的内容，思考以下问题： 1.科学家是对稳态调节机制的探索经历了哪几个阶段？ 2.机体维持稳态的主要调节机制是什么？ 3.内环境稳态失调会出现什么状况？这些实例说明了什么？ 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 稳态的调节机制是什么？ 二、对稳态调节机制的认识 22 二、对稳态调节机制的认识 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。 ①157年法国贝尔纳 ②1926年美国坎农 ③发现免疫系统 对稳态调节机制的探索历程 【任务2】结合教材P10相关内容，完成以下表格。 神经 神经 体液 ▲内环境稳态失调的实例分析 实例1—高热：发高烧时，各种酶的活性发生变化，代谢紊乱，机体功能异常。发热时的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，同时常伴有食欲不振、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。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出现脑损伤，如智力落后、甚至癫痫，因此应该注意及时采用物理方法或服用药物来退烧降温。 二、对稳态调节机制的认识 你有过发高烧的经历吗？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？ 二、对稳态调节机制的认识 ▲内环境稳态失调的实例分析 实例2—腹泻：严重腹泻后 ，如果只喝水 ，不补充盐，内环境渗透压会降低。当内环境渗透压降低时，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。严重时人体会出现疲倦、全身不适、恶心、食欲减退、皮下组织肿胀等症状。 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？ 二、对稳态调节机制的认识 ▲内环境稳态失调的实例分析 实例3—高原反应：援藏的技术人员到青藏高原后常会出现头痛 、乏力、心跳加快甚至血压升高等症状。高原空气稀薄，大气压氧和分压低，易造成体内缺氧。这说明外界环境的变化会影响内环境的稳态。若外界环境变化不剧烈，并且机体调节机制良好，内环境波动较小，仍能维持稳态；若外界环境变化剧烈，机体调节能力不好，内环境稳态将受到破坏，就会影响身体健康。 援藏的技术人员到青藏高原后常会出现头痛、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？ 二、对稳态调节机制的认识 ▲内环境稳态失调的实例分析 结论：人体维持稳态的调节能力是有一定限度的！当外界环境的变化过于剧烈，或人体自身的调节功能出现障碍时，内环境的稳态就会遭到破坏，危及机体健康。 内环境稳态失调必将引起细胞代谢紊乱！！！ 与社会的联系 炎炎夏季，在高温环境中从事体力劳动的人，最容易发生中暑。中暑是指高温引起机体体温调节功能紊乱所表现出的一系列症状，如高热、皮肤干燥、恶心、呕吐、食欲不 振、心悸、头痛等。严重中暑会使体温超过40℃病死率比较高。 失温是指人体热量流失大于热量补给，从而造成人体核心区温度降低，并产生一系列寒颤、迷茫、心肺功能衰竭等症状，甚至最终造成死亡的病症。一般来说，如果人体的核心温度低于35度，就是医学上的失温，也就是低体温。 细胞代谢包括众多反应,完成这些反应需要各种物质和条件。 内环境稳态失调必将引起代谢紊乱。 内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。 三、内环境稳态的重要意义 三、内环境稳态的重要意义 ▲稳态概念的发展 在生命系统的各个层次上，普遍存在稳态 个体（生理）水平上——内环境的稳态 分子水平——基因表达的稳态、激素分泌的稳态、酶活性的稳态 细胞水平——细胞分裂和分化的稳态 器官水平——心脏活动的稳态，消化腺分泌消化液的稳态 群体水平——种群数量的变化存在稳态 生态系统——结构和功能的稳态（稳定性） ▲稳态概念的发展 31 问题探讨 在进行常规体检时，通常要做血液生化检查 ，以了解肝功能、肾功能、血糖、血脂等是否正常。右图是某人的血液生化检验结果报告一部分。 讨论 3.从化验单上可以看出什么成分超出正常范围？这可能会对人体造成什么不利的影响？ 32 问题1：血液生化指标是指血液中各种化学成分的含量，包括机体多种代谢产物的含量。健康机体的生化指标一般处于正常范围内，即处于相对稳定的状态。当机体某项生理功能出现障碍，势必影响其代谢产物的含量，进而引起血液生化指标的变化，因此血液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。 问题探讨 问题2：每种成分的参考值（即正常值）都有一个变化范围，这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， 内环境稳态表现为一种动态平衡；且不同的个体有不同的差异。 问题探讨 问题3：（1）天冬氨酸氨基转移酶略微低于正常值， 这通常没有临床意义， 建议定期复查。若该值偏高， 说明肝功能受损。（2）葡萄糖含量超标， 且糖化血清白蛋白严重超标， 可能是糖尿病。糖尿病患者长期高血糖， 会导致眼、肾、心脏、血管、神经等慢性损害。（3）甘油三酯超标， 可引起高血脂症， 易并发冠心病、动脉粥样硬化等。 问题探讨 ▲本课小结（教材P14） 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。（ ） 1.1 概念检测 37 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、岀汗等。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. 大量出汗有利于机体体温的稳定 1.1 概念检测 38 1.2 拓展应用 1. 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？ 39 4.2 拓展应用 “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，需要每天注入定量电解质溶液，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。 40 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$