第1章 第1节 人体细胞生活在内环境中（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中生物学选择性必修1 稳态与调节（浙科版2019）

第一节　人体细胞生活在内环境中 课程内容标准 核心素养对接 1．说明血浆、组织液和淋巴等细胞外液共同构成高等动物细胞赖以生存的内环境。 2．阐明机体细胞生活在内环境中，通过内环境与外界环境进行物质交换，同时也参与内环境的形成和维持。 3．简述机体通过呼吸、消化、循环和泌尿等系统参与内、外环境间的物质交换。 1．通过讨论内环境的主要组成成分及其相互之间的联系，形成结构与功能观、稳态与平衡观。(生命观念) 2．通过讨论血浆、血液、血清，血浆蛋白与血红蛋白等易混的概念，运用归纳与概括等方法，培养科学的思维习惯和能力。(科学思维) 3．通过做“模拟生物体维持pH的稳定”实验明确实验的原理与操作流程。(科学探究) [对应学生用书P1] 单细胞的原生动物如变形虫和简单的多细胞动物如水螅生活在水中，它们的细胞能直接与外部环境接触，直接从外部的水环境中获取所需的食物和氧气，并将代谢产生的废物排出体外。 1．体液的概念及组成 (1)概念：动物体内所含液体。 (2)组成 2．细胞外液 (1)概念：人体内细胞外面的液体，是多细胞动物体内细胞直接接触的生活环境。细胞外液包括血浆、组织液和淋巴等。 (2)三大成分之间的关系 (3)血浆的成分 由约90%的水和10%溶于其中的物质组成。血浆溶质的绝大部分是蛋白质，其他物质还包括无机盐、单糖和氨基酸等营养物质，N2、O2和CO2等气体，激素和代谢产生的废物等。 3．内环境 相对于多细胞生物生活的外部环境而言，细胞外液则是身体的内部环境，称为内环境。 二、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 据图分析：(1)体内细胞只有通过内环境才能与外界环境进行物质交换。 (2)据图填出参与内环境与外界环境进行物质交换的系统或器官。 A．消化系统，B．呼吸系统，C．泌尿系统，D．循环系统。 (3)血浆是内环境中最活跃的部分，在全身血管中不断流动。 (4)内环境是细胞与外界进行物质交换的媒介。 三、内环境为细胞提供相对稳定的生存条件内环境的理化特性 1．渗透压 (1)概念：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。 (2)渗透压的大小取决于单位体积中溶质微粒的数目。 (3)决定物质 ①血浆渗透压：主要由无机盐决定，与蛋白质等物质也有关系。 ②在体温为37 ℃时，血浆渗透压约为770 kPa，人体血浆的渗透压与0．9%的NaCl溶液基本相等。 2．酸碱度 血浆中的pH为7．35～7．45，能保持相对稳定与血浆中存在大量的缓冲对有关。例如，缓冲对H2CO3和NaHCO3。 3．体温 人体细胞外液的温度通常维持在37_℃左右。 1．目的要求 (1)比较清水、缓冲液、血浆在加入一定浓度的盐酸或氢氧化钠后的pH变化。 (2)设计记录表格，对收集的数据进行分析处理，绘制曲线图。 2．方法步骤 (1)用量筒分别量取20 mL的清水加入编号为1和4的烧杯中，分别取20 mL pH为7的磷酸缓冲液加入编号为2和5的烧杯中，分别取20 mL动物血浆加入编号为3和6的烧杯中。 (2)用pH计测出每个烧杯中溶液的pH并记录。 (3)向1号烧杯中滴加5滴0．1 mol/L的HCl，轻轻振荡摇匀，用pH计测溶液的pH并记录。依次滴加至10滴、15滴、20滴、25滴、30滴，每次都需轻轻振荡摇匀后测pH并记录。 (4)向2号烧杯中滴加0．1 mol/L的HCl，重复方法步骤(3)。 (5)向3号烧杯中滴加0．1 mol/L的HCl，重复方法步骤(3)。 (6)向4号烧杯中滴加5滴0．1 mol/L的NaOH，轻轻振荡摇匀，用pH计测溶液的pH并记录。依次滴加至10滴、15滴、20滴、25滴、30滴，每次都需轻轻振荡摇匀后测pH并记录。 (7)向5号烧杯中滴加0．1 mol/L的NaOH，重复方法步骤(6)。 (8)向6号烧杯中滴加0．1 mol/L的NaOH，重复方法步骤(6)。 1．判正误(对的画“√”，错的画“×”) (1)膀胱上皮细胞生活的直接内环境是尿液和组织液。 (×) (2)组织液中有些物质被毛细淋巴管吸收，成为淋巴。(√) (3)与血浆和淋巴相比，组织液中含有更多的蛋白质。(×) (4)血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质等的含量有关。(√) (5)HCO、Na＋等物质参与维持血浆pH的相对稳定。(×) 2．微思考 (1)血液是内环境的组成成分吗？ 提示　不是。血液包括血浆和血细胞，血浆是内环境的组成成分，而血细胞不是内环境的组成成分。 (2)由于轻微创伤使小腿某处皮下青紫并且局部水肿，请分析水肿的原因是什么。 提示　毛细血管破裂，部分血液外流，使局部组织液渗透压升高，组织液增多。 [对应学生用书P3] 任务驱动一　细胞外液是人体细胞生活的内环境 　下图是胰腺组织局部结构模式图，请据图思考讨论： 1．A液、B液、C液分别指的是哪种体液？三者共同构成的胰腺组织细胞生活的液体环境叫什么？ 提示　由分析可知，A液为组织液，B液为血浆，C液为淋巴液，三者共同构成了胰腺组织细胞生活的液体环境，这个液体环境称为内环境。 2．用文字和箭头表示血浆、组织液和淋巴三者之间的关系。 提示 3．一般情况下，A液与B液成分上的主要区别是什么？ 提示　B液较A液含有更多的蛋白质。 1．组织液、血浆和淋巴三者之间相互关系的模型构建 2．组织液、血浆和淋巴的比较与归纳 组织液 血浆 淋巴 不 同 点 存在部位 组织细胞之间 血管 淋巴管 生活在其中的细胞种类 各种组织细胞 各种血细胞 淋巴细胞等 蛋白质含量 很少 较多 很少 联系 它们都属于细胞外液，共同组成人体的内环境，化学组成基本相同 3．“四看法”排除不属于内环境的成分 下图是人体中部分体液的关系图，则下列叙述正确的是(　　) A．内环境是细胞生活的内部环境，包含甲、乙、丙 B．乙表示细胞内液 C．淋巴细胞可以存在于丙中 D．肝脏中，丁中的O2浓度比甲中的高 C　[内环境是细胞生活的外部环境，包含甲(组织液)、乙(血浆)、丙(淋巴)，A错误；根据题图分析，乙表示血浆、丁表示细胞内液，B错误；免疫细胞存在于丙(淋巴)和乙(血浆)中，C正确；甲(组织液)中的O2通过自由扩散的方式进入肝脏细胞内液(丁)，因此丁中的O2浓度比甲中的低，D错误。] [借题发挥]　 1．(长句专练)在人体中，内环境的作用主要是什么？ 提示　①细胞生存的直接环境，②细胞与外界环境进行物质交换的媒介。 2．(科学思维)巧用箭头识别四种体液 (1)分析 单箭头 双箭头 (2)结论：甲是细胞内液，乙是组织液，丙是血浆，丁是淋巴液。 正常情况下，下列物质都可在血浆中找到的是(　　) A．甲状腺激素、氧气、尿素、蛋白质 B．氨基酸、DNA聚合酶、二氧化碳、钠离子 C．胃蛋白酶、钙离子、脂肪、葡萄糖 D．呼吸酶、脂肪酸、尿酸、胆固醇 A　[甲状腺激素、氧气、尿素、蛋白质均属于细胞外液的成分，A正确；DNA聚合酶在细胞内，催化DNA的合成，不是血浆的成分，B错误；胃蛋白酶位于消化道内，不属于内环境成分，C错误；呼吸酶催化细胞的呼吸作用，位于细胞内，不属于内环境成分，D错误。] 任务驱动二　内环境的理化性质及其与外界环境的物质交换 下图为人体内细胞与外界环境的物质交换示意图，据图思考讨论： 1．医院里给病人输液时为何必须使用生理盐水？输液用的NaCl溶液浓度过高或过低有何后果？ 提示　0.9%的NaCl溶液(生理盐水)提供的渗透压与血浆正常的渗透压大致相同，是血浆的等渗溶液。如果输液时使用的NaCl溶液低于或高于0.9%，则会造成组织细胞吸水或失水，从而不能维持正常形态和功能。 2．参与维持血浆pH的HCO/H2CO3是怎样形成的？ 提示　细胞代谢产生的CO2与H2O结合形成H2CO3，H2CO3可解离为H＋ 和HCO。 3．Na＋、葡萄糖、氨基酸和O2等分别是经过什么途径进入内环境的？ 提示　Na＋、葡萄糖、氨基酸通过消化系统和循环系统进入内环境；O2通过呼吸系统和循环系统进入内环境。 4．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)。 提示 1．分析与渗透压有关的组织水肿 (1)原因：渗透压的失衡(组织液渗透压升高或血浆渗透压下降)是组织水肿的根本原因。 (2)因素： 2．血浆pH调节过程的模型构建 3．体内细胞与外界环境的物质交换的模型构建 血浆渗透压可分为胶体渗透压和晶体渗透压，其中，由蛋白质等大分子物质形成的渗透压称为胶体渗透压，由无机盐等小分子物质形成的渗透压称为晶体渗透压。回答下列问题： (1)某种疾病导致人体血浆蛋白质含量显著降低时，血浆胶体渗透压降低，水分由______进入组织液，可引起组织水肿等。 (2)正常人大量饮用清水后，胃肠腔内的渗透压下降，经胃肠吸收进入血浆的水量会______________，从而使血浆晶体渗透压____________。 解析　(1)人体血浆蛋白质含量显著降低时，血浆胶体渗透压降低，而晶体渗透压不变，从而导致血浆渗透压下降，水分渗出形成组织液，引起组织液增多出现组织水肿。 (2)正常人大量饮用清水后，胃肠腔内的渗透压下降，而血浆渗透压不变，以自由扩散或渗透形式经胃肠吸收进入血浆的水量会增加，从而使血浆晶体和胶体的渗透压均降低。 答案　(1)血浆　(2)增加　降低 [借题发挥] 1．(长句专练)CO2总是从肝细胞扩散出来，进入毛细血管，其原因是什么？ 提示　肝细胞的呼吸作用产生CO2，则其二氧化碳的浓度高于组织液的浓度，所以CO2总是从肝细胞扩散出来，进入毛细血管。 2．(科学思维)借助图示判断两类气体交换的跨膜层数 (1)毛细血管壁和肺泡壁都是由一层细胞构成的。 (2)结合图示分析，外界O2进入红细胞需要穿过5层生物膜，红细胞运输来的O2到达细胞内利用需要穿过6层生物膜。 (3)CO2的排出过程与O2的进入过程刚好相反，主要通过血浆运输。 下列物质中，对维持内环境pH稳定性起主要作用的是(　　) ①乳酸　②碳酸氢钠　③碳酸钠　④碳酸 A．①②　　　　　　 B．②③ C．③④ D．②④ D　[正常人血液中的pH通常在7．35～7．45之间，血浆中有缓冲对H2CO3和NaHCO3可以调节血液中酸碱度，维持pH平衡。] 任务驱动三　探究血浆对pH变化的调节作用 为了探究血浆pH维持稳定的机制，设计实验比较①清水、②人工配制的缓冲液、③血浆，分别滴加0．1 mol/L NaOH和0．1 mol/L HCl后pH变化的情况。思考讨论有关实验的设计及评价问题： 1．①加入酸或碱后pH为什么变化明显？ 提示　①中没有缓冲物质，因此加入酸或碱后pH变化明显。 2．每组实验所加酸或碱的浓度和量是否相同？为什么？ 提示　相同，探究实验需要遵循单一变量原则，该实验的自变量为是否含有缓冲物质，每组实验所加酸或碱的浓度和量都属于无关变量，都需相同。 3．血浆在加入酸或碱后pH没有发生很大变化，为什么？ 提示　血浆中含有缓冲物质。 1．该实验的原理与方法 (1)原理：生物组织中pH之所以维持稳定与其含有缓冲物质有关。 (2)方法：对比实验法。 2．该实验的结果与结论 (1)结果 (2)结论：生物材料加酸或碱后的pH变化与缓冲液相似而不同于自来水，说明生物组织中pH之所以维持稳定与其含有缓冲物质有关。 某同学以清水、缓冲液和血浆分别为实验材料进行“探究血浆是否具有维持pH稳定的功能”的实验，实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A．起对照作用的是清水组和缓冲液组 B．所得结果不合理的是清水组 C．该实验结果说明血浆组缓冲物质的缓冲能力是有限的 D．图中的结果表明缓冲液组维持pH稳定的能力强于血浆组 D　[本实验探究的是血浆是否具有维持pH稳定的功能，所以血浆组为实验组，清水组和缓冲液组为对照组，A正确；加入HCl后，清水组的pH应该降低，所以图中清水组的结果不合理，B正确；从坐标曲线可以看出，当加入的HCl达到一定量后，无论是血浆组还是缓冲液组，都不能继续维持pH的相对稳定，说明血浆组缓冲物质的缓冲能力是有限的，C正确；据图可知，缓冲液组的曲线比血浆组先下降，说明缓冲液组维持pH稳定的能力低于血浆组，D错误。] [借题发挥] 1．(长句专练)缓冲液的pH变化为什么与清水的不同？ 提示　缓冲液加入少量酸或碱后，pH变化不明显。原因是磷酸缓冲液中含有NaH2PO4和Na2HPO4，其中NaH2PO4溶液呈酸性，当加入少量NaOH时，可以中和OH－；Na2HPO4溶液呈碱性，当加入少量HCl时，可以中和H＋。清水则不同，因而加入酸或碱后，pH变化明显。 2．(实验分析)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。 提示　生物材料中含有缓冲对NaH2PO4和Na2HPO4、H2CO3和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。 关于生物体维持pH稳定机制的实验，下列叙述错误的是(　　) 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．每种实验材料测定完成后，都必须将烧杯充分洗净，才可倒入等量的其他实验材料 C．从加入HCl或NaOH后的pH变化来分析，生物材料更像是缓冲溶液而非清水 D．根据所得实验数据，画pH变化曲线时，一般以pH为横轴，以酸或碱的量为纵轴 D　[选项A描述的是本实验应该注意的问题，A正确；为减小实验误差，每种实验材料测定完成后，都必须将烧杯充分洗净，才可倒入等量的其他实验材料，B正确；该实验的结论是比较几条曲线的变化规律可知，生物材料的性质类似于缓冲液而不同于清水，说明生物材料内含缓冲物质，能够维持pH的相对稳定，C正确；根据所测得的实验数据，画pH变化曲线时，一般以酸或碱滴加数为横轴，而以pH为纵轴，D错误。] 知识网络构建 关键知识积累 1．体液是动物体内所含液体。 2．细胞外液是指人体内细胞外面的液体，是多细胞动物体内细胞直接接触的生活环境。 3．血浆渗透压主要由无机盐决定，与蛋白质等物质也有关系。 4．血浆中的pH为7．35～7．45，能保持稳定与血浆中存在大量的缓冲对有关，如缓冲对H2CO3和NaHCO3。 5．内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。 [对应学生用书P8] 1．下列关于人体体液的叙述，正确的是(　　) A．体液主要由血浆、淋巴和组织液三种成分构成 B．组织液是体内绝大多数细胞直接生活的环境 C．血液中的血细胞和大分子蛋白质都不属于血浆的成分 D．淋巴起源于血浆，最终汇入组织液中 B　[体液包括细胞外液和细胞内液，细胞外液主要由血浆、淋巴和组织液三种成分构成，A错误；组织液是存在于组织细胞间隙的液体，是体内绝大多数细胞直接生活的环境，B正确；血液中的血细胞不属于血浆的成分，大分子蛋白质属于血浆的成分，C错误；淋巴起源于组织液，最终通过左右锁骨下静脉汇入血浆，D错误。] 2．下列关于渗透压的叙述，不正确的是(　　) A．渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力 B．溶液中溶质微粒越多，对水的吸引力越大 C．血浆渗透压主要与无机盐、蛋白质的含量有关 D．细胞外液渗透压的大小主要取决于组织液中水分的多少 D　[渗透压的大小主要与溶质微粒的多少有关，溶质微粒越多，对水的吸引力越大，渗透压越高；反之，渗透压越低。] 3．下列有关正常人体血浆pH的说法中不正确的是(　　) A．血浆接近中性，pH为7.35～7.45 B．血浆pH能够保持绝对稳定 C．血浆pH稳定的维持与无机盐离子有关 D．肌肉无氧呼吸产生的乳酸对血浆pH影响不大 B　[血浆接近中性，pH为7.35～7.45，A正确；血浆pH能够保持动态平衡，B错误；血浆pH稳定的维持与HCO等无机盐离子有关，C正确；肌肉无氧呼吸产生的乳酸对血浆pH影响不大，D正确。] 4．关于在正常情况下组织液的生成与回流的叙述，不正确的是(　　) A．生成与回流的组织液中氧气的含量相等 B．组织液不断生成与回流，并保持动态平衡 C．血浆中的有些物质经毛细血管动脉端进入组织液 D．组织液中的有些物质经毛细血管静脉端进入血浆 A　[组织液与组织细胞之间可发生物质交换，氧气在组织细胞中被利用生成二氧化碳，所以回流的组织液氧气含量降低，A错误；组织液与血浆不断进行物质交换并保持动态平衡，B正确；血浆中的有些物质经毛细血管动脉端进入组织液，C正确；组织液中的有些物质被毛细血管的静脉端重新吸收，进入血浆，D正确。] 5．细胞代谢会产生许多酸性物质，如碳酸；人和动物吃的食物消化吸收后经代谢会产生一些酸性或碱性物质。这些酸性或碱性物质进入内环境后，会使pH发生怎样的变化呢？为探究酸及碱对机体内环境的pH变化的影响，请根据下列提供的实验材料和用具，回答相关问题。 实验材料和用具： 家兔的血浆适量、蒸馏水、预先配制的缓冲液、量筒、试管若干支、NaOH溶液、HCl溶液、pH试纸。 实验流程： 步骤 A组 B组 ① 1号试管 2号试管 3号试管 1号试管 2号试管 3号试管 ？ 等量 缓冲液 等量 血浆 ？ 等量 缓冲液 等量 血浆 ② 滴加等量的HCl溶液 ？ ③ 记录结果 记录结果 结果 ？ ？ 结论 ？ ？ (1)步骤①中向A组和B组的1号试管中加入________，作为____________。 (2)步骤②中向B组3支试管中滴加______________。 (3)预测结果： A组：1号试管______________；2、3号试管 ________________________________________________________________________。 B组：1号试管______________；2、3号试管 ________________________________________________________________________。 (4)对以上实验结果进行分析，可以得出的结论是动物血浆与缓冲液一样具有缓冲作用，说明其成分中含有__________________________________。 解析　(1)根据分析可知，步骤①中向A组和B组的1号试管中加入的应该是等量的蒸馏水，作为空白对照组。 (2)根据分析可知，步骤②中向B组3支试管中滴加的应该是等量的NaOH溶液。 (3)根据实验流程分析，由于A组1号试管中加入蒸馏水，没有缓冲作用，而2号中有缓冲溶液，3号中的血液中有缓冲物质，所以预测A组滴加等量的HCl溶液后的实验结果是1号试管pH明显下降，而2、3号试管pH变化不明显；同理，B组滴加等量的NaOH溶液后的实验结果是1号试管pH明显升高，而2、3号试管pH变化不明显。 (4)根据以上分析可以得出的结论是：蒸馏水不具有缓冲作用，为对照组；人工配制的缓冲溶液具有缓冲作用；动物血浆与缓冲溶液一样具有缓冲作用，说明其成分中含有缓冲物质。 答案　(1)等量蒸馏水　对照　(2)等量的NaOH溶液　(3)(A组)pH明显下降　pH变化不明显　(B组)pH明显上升　pH变化不明显　(4)缓冲物质 学科网（北京）股份有限公司 $$