1.2 内环境的稳态-【探究设计】2024-2025 学年高二生物同步优质课件（人教版2019选择性必修1）

年 级：高二 学 科：生物学（20修订人教版） 主讲人：△△ 学 校：△△中学 第2节 内环境的稳态 国家中小学课程资源 1 第2节 内环境的稳态 学习目标 学科素养 重难点 1.说明内环境稳态及其生理意义 生命观念 科学思维 重点 2.尝试解释生物体维持pH稳定的机制；简述稳态的调节机制 科学思维 科学探究 重点 难点 3.关注相关健康问题，增强自我保健并关爱他人的意识 社会责任 本节聚焦 什么是内环境的稳态？它有什么重要意义？ （生命观念） 稳态调节的机制是什么？ （科学探究） 在日常生活中，如何更好地维持内环境的稳态？ （社会责任） 国家中小学课程资源 2 【视频导入】 航天员返回后，首先要进行隔离体检——接受全面的健康评估。那么，评估机体健康状况的依据是什么？ 神舟飞船凯旋归来 血液的生化指标 高中生物学 【情景导入】 讨论1：为什么血液的生化指标能反映机体的健康状况？ 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单的一部分。 血液生化指标=血浆成分的含量，包括代谢产物的含量。当机体某功能障碍势必影响其代谢产物的含量。 讨论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？ (1)每种成分的含量存在个体差异。 (2)每种成分并非恒定不变，是在一定范围内波动，属动态的相对稳定。 查肝功 查血糖 查心肌 查血脂 高中生物学 【情景导入】 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影响？ 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单的一部分。 (1)天冬氨酸氨基转移酶(即谷草转氨酶)略低，通常无意义，建议定期复查。 查肝功 查血糖 查心肌 查血脂 (2)葡萄糖超标，且糖化血清白蛋白严重超标，可能是糖尿病。该病长期高血糖，会导致眼、肾、心脏、血管、神经等慢性损伤。 (3)甘油三酯(即脂肪)超标，可引起高血脂症，易并发冠心病、动脉粥样硬化等。 糖尿病 高血脂症 高中生物学 内环境 内环境 尿素 外环境 外环境 CO2 食物 营养 外环境 外环境 O2 人体系统 人体系统 消化 系统 循环 系统 呼吸 系统 人体系统 人体系统 泌尿 皮肤 循环 系统 呼吸 系统 组织液 淋巴液 血浆 细胞 內液 探究一：内环境的动态变化。 1.动态变化的原因和幅度。 随着环境的变的变化和细胞代谢活动的进行，内环境(如血浆)的各种化学成分和理化性质(pH、温度、渗透压等)都在不断发生变化。 外界环境 体内细胞代谢 【思考】内环境会因此而剧烈变动吗？ 高中生物学 探究一：内环境的动态变化。 1.动态变化的原因和幅度。 【资料2】外来食物消化和体内代谢都会产生一些酸性或碱性物质，进入内环境后都不会使pH发生剧烈变化。 细胞 代谢 酸性物质 (乳酸、碳酸) 【资料1】人体体温的日变化规律。 随着环境的变的变化和细胞代谢活动的进行，内环境(如血浆)的各种化学成分和理化性质(pH、温度、渗透压等)都在不断发生变化。 外界环境 体内细胞代谢 成员 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 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 【归纳】内环境的化学成分和理化性质都能维持在一定范围内，即处于________。 说明2:不同人的体温会因年龄、性别不同存在微小差异 说明1:同一人的体温不恒定，随昼夜变化 不恒定 昼夜 性别 年 龄 体温处于动态平衡中 (波动幅度在___内) 血浆pH处于相对稳定中 (pH波动幅度在___内) 1℃ 0.1 动态平衡 相对稳定 是如何实现的呢？ 高中生物学 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。 探究一：内环境的动态变化。 2.pH相对稳定的机制。 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。 防护手套 护目镜 pH计 pH试纸 50mL量筒 50mL烧杯 模拟生物体维持pH的稳定 探究˙实践 实验目的 实验原理 材料用具 pH7.0的磷酸缓冲液 自来水 0.1mol/L HCl 0.1mol/L NaOH 生物材料:肝匀浆、血浆、稀释2~5倍的鸡蛋清、马铃薯匀浆等选一种 防酸碱 腐蚀 高中生物学 方法步骤 在记录本中，先画一个如下的表格，用于实验结果的记录。 探究一：内环境的动态变化。 材料 (25mL) 加入0.1mol/L HCl 加入0.1mol/L 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 肝匀浆 自变量1 自变量 2 因变量 (pH值——用pH试纸或pH计检测) 【变量分析】请在上表中分析：自变量、因变量。 2.pH相对稳定的机制。 模拟生物体维持pH的稳定 探究˙实践 高中生物学 在记录本中，先画一个如下的表格，用于实验结果的记录。 探究一：内环境的动态变化。 方法步骤 2.pH相对稳定的机制。 模拟生物体维持pH的稳定 探究˙实践 高中生物学 【教学参考】 高中生物学 在记录本中，先画一个如下的表格，用于实验结果的记录。 探究一：内环境的动态变化。 (1)将25mL自来水倒入50mL烧杯中。 (2)用pH计或pH试纸测起始的pH,并作记录。 (3)一次加一滴0.1mol/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。 (4)充分冲洗烧杯，向其中倒入25mL自来水，测定并记录起始pH，再如步骤3，一滴一滴地加入0.1mol/L的NaOH，测定并记录pH。 (5)充分冲洗烧杯，用缓冲液代替自来水，重复步骤(1)~(4)，记录结果。 (6)充分冲洗烧杯，用肝匀浆代替自来水，重复步骤(1)~(4)，记录结果。 方法步骤 2.pH相对稳定的机制。 模拟生物体维持pH的稳定 探究˙实践 高中生物学 在自来水中滴加酸或碱的滴数 在缓冲液中滴加酸或碱的滴数 在肝匀浆中滴加酸或碱的滴数 探究一：内环境的动态变化。 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 标样对照组 空白对照组 实验组 结果作图 2.pH相对稳定的机制。 模拟生物体维持pH的稳定 探究˙实践 以酸或碱的滴数为横坐标，以P H为纵坐标 酸或碱的 滴数 pH 高中生物学 2.pH相对稳定的机制。 模拟生物体维持pH的稳定 探究˙实践 探究一：内环境的动态变化。 NaOH /滴 HCl /滴 30 25 20 15 10 5 5 10 15 20 25 30 pH 10 9 8 6 5 4 自来水 肝匀浆 磷酸缓冲液 生物材料的性质类似于______而不同于______，说明生物材料内含有________，能够维持pH的相对稳定。 缓冲液 自来水 缓冲物质 结果作图 实验结论 标样对照组 空白对照组 实验组 标样对照组 空白对照组 实验组 高中生物学 教材讨论 探究一：内环境的动态变化。 (1)加入HCI或NaOH后pH的变化，肝匀浆更像自来水还是更像缓冲液？ 更像缓冲液 (2)缓冲液的pH变化为什么与自来水的不同？ 磷酸缓冲液中含有缓冲物质：HPO42-/H2PO4-，自来水则不含有。 H2PO4-：呈酸性，当加入少量NaOH时，可以中和OH- HPO42-：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 生物材料中含有缓冲物质，能够维持pH的相对稳定 2.pH相对稳定的机制。 模拟生物体维持pH的稳定 探究˙实践 高中生物学 【反馈练习】 1.分别向20mL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 高中生物学 【反馈练习】 2.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调节pH的能力是有限的 D．图中的结果表明缓冲液维持pH稳定的能力强于血浆 高中生物学 内环境 H2CO3/NaHCO3 消化系统 泌尿系统 呼吸系统 体内 细胞 【归纳提升】 果蔬中的Na2CO3 内环境pH稳态(7.35-7.45)的调节过程 血浆pH仅略微升高，然后被缓冲恢复原来水平 血浆pH仅略微下降，然后被缓冲恢复原来水平 【温馨提示】人体内环境中有很多缓冲对，其中最重要的是________________，其次还有_________________等。 HPO42-/H2PO4- HCO3-/H2CO3 食物 Na2CO3 pH↑ NaHCO3 pH↓ NaHCO3 肾 乳酸 H2O+CO2 pH↑ pH↓ 乳酸钠+H2CO3 H2O+CO2 剧烈运动 肺 乳酸钠 内环境 缓冲对 高中生物学 【生活误区】 “酸碱体质理论”大骗局 “酸碱体质理论”认为： 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，使机体处于碱性环境。 请运用所学的内环境稳态的知识，批判"酸碱体质理论"。 人体血浆pH都是7.35-7.45，呈弱碱性 食物不会改变内环境pH，因人体存在缓冲物质 【公正审判】2018.11美国某法庭判决“酸碱体质理论”提出者，赔偿一名癌症患者1.05亿美元。 7.35-7.45 弱碱 缓冲物质 高中生物学 (2)实质：内环境的__________________________都处于________中。 即：稳态实质 = 相对稳定 = ________ ≠ 恒定不变。 (1)表现：内环境的__________________________都在______________。 探究一：内环境的动态变化。 3.内环境稳态的概念。 内环境稳态是指正常机体通过____作用，使______________协调活动，共同维持内环境的________状态。 内环境稳态 全部 化学成分 所有 理化性质 全部化学成分和所有理化性质 调节 各个器官、系统 相对稳定 一定范围内波动 相对稳定 全部化学成分和所有理化性质 (3)基础：人体各器官、系统协调一致地正常运行。否则就会引起________。 稳态基础 稳态调节机制？ 稳态实质 各器官、系统协调一致地正常运行 稳态失调 动态平衡 如何实现呢？ 高中生物学 1.认识历程。 1857年法国生理学家贝尔纳： 目前普遍认为： 主要依赖________的调节 1926年美国生理学家坎农： 提出____的概念。内环境在________和________的共同作用下，通过各器官、系统分工合作、协调统一而实现 ________也起着调节作用，能清除异物、病原微生物等影响稳态的因素 随着分子生物学发展，人们发现： (3) (2) (1) (4) _______________________是机体维持稳态的主要调节机制。 【研究表明】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，或人体调节功能出现障碍——自身调节能力下降时，就会出现稳态失调。 神经-体液-免疫调节网络 神经系统 神经调节 体液调节 免疫系统 稳态 探究二：内环境稳态的调节机制。 有一定限度 外界环境 自身调节能力下降 【调节系统】 神经__系统 内分泌系统 免疫__系统 神经 内分泌 免疫 高中生物学 2.稳态失调。 探究二：内环境稳态的调节机制。 (1)原因：外界环境变化________(超过了自身正常调节能力)，或体内各器官系统协调活动出现________(即________受损，降低了自身调节能力)。 内环境 内环境 尿素 外环境 外环境 CO2 食物 营养 外环境 外环境 O2 人体系统 人体系统 消化 系统 循环 系统 呼吸 系统 人体系统 人体系统 泌尿 皮肤 循环 系统 呼吸 系统 组织液 淋巴液 血浆 细胞 內液 过于剧烈 功能障碍 稳态基础 各器官、系统协调一致地正常运行 【温馨提示】直接参与的系统有有一定限度界环______，间接参与的调节系统有_____。 消化/呼吸/循环/泌尿 食物、水 和无机盐 未吸收的物质 有机废物 水和无机盐 O2 CO2 气体 交换 肺泡表面潮湿 且伸缩性很大 利于气体交换 肾小球是血管球 参与形成原尿 小肠绒毛增大吸 收营养的表面积 重吸收 滤过 吸收 分泌 神经 内分泌 免疫 高中生物学 2.稳态失调。 探究二：内环境稳态的调节机制。 (2)实例。 分析内环境稳态失调的实例 思考.讨论 【实例1】谈谈你发高烧时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施呢？这能否说明机体的体温调节能力是有限度的？ 【感受/症状】主要集中在中枢神经系统——感觉不适、头疼、 头晕、嗜睡等，同时常有食欲不振、厌食、恶心表现。 【生理变化】各种酶活性变化→代谢紊乱→机体功能异常。 【理化降温】持续高热加重负荷、功能不全或组织损伤，幼儿易惊厥和脑损伤 【实例2】大量出汗或严重腹泻后，如果只喝水不补充充盐，内环境的渗透压会出现什么变化？这会带来怎样的后果？ 【后果】细胞吸水肿胀→细胞代谢和功能紊乱→严重时出现疲倦、全身不适、恶心、食欲减退、皮下组织肿胀等症状。 降低 能 高中生物学 2.稳态失调。 探究二：内环境稳态的调节机制。 (2)实例。 分析内环境稳态失调的实例 思考.讨论 【实例3】援藏的技术人员到青藏高原后，为什么常会出现头痛、乏力、心跳加快甚至血压升高等症状？说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系？ 【原因】高原空气稀薄，易造成体内缺氧。 【说明】外界环境变化会影响内环境的稳态。 ①若外界环境变化不剧烈，内环境的波动较小，仍能维持稳态。 ②若外界环境变化剧烈，内环境稳态将受到破坏，就会影响身体健康。因此，人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。 高原病/ 高原反应 【缓解措施】____________。 吸氧、减少运动 高中生物学 2.稳态失调。 探究二：内环境稳态的调节机制。 (2)实例。 分析内环境稳态失调的实例 思考.讨论 【实例4】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：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。 【缓解措施】_____________________________________________。 转移到通风、透气、凉爽地，换掉湿衣服，解开衣扣让皮肤散热 清醒的中暑患者要立即大量喝水——淡盐水、葡萄糖水等 高中生物学 2.稳态失调。 探究二：内环境稳态的调节机制。 (2)实例。 分析内环境稳态失调的实例 思考.讨论 【实例5】失温/低体温，是人体热量流失大于热量补给，从而造成人体核心区温度低于35℃，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。 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。 【缓解措施】_____________________________________________。 迅速移到温暖地,换干衣服,用热水袋/发热贴对脖子-腋窝-腹股沟加温 高中生物学 2.稳态失调。 探究二：内环境稳态的调节机制。 (2)实例。 分析内环境稳态失调的实例 思考.讨论 【实例6】空调病/空调综合征，指夏天经常进出空调房间所致。 【症状1】咳嗽、头痛(头晕目眩)、流鼻涕等感冒症状。若在温度过低的空调房间呆的过长，还会引起关节酸痛或颈僵背硬、腰沉臀重、肢痛足麻、头晕脑胀等。 【症状2】感冒、过敏、风湿痛、黏膜干燥、紧张、烦躁、注意力难以集中、头痛等。 【缓解措施】_____________________________________________。 离开空调区到非空调区休息，呼吸新鲜空气(在空调区不超过3h) 高中生物学 2.稳态失调。 探究二：内环境稳态的调节机制。 (2)实例。 分析内环境稳态失调的实例 思考.讨论 【实例7】尿毒症，指肾功能衰竭时，病人的水和无机盐等的代谢会紊乱，出现全身水肿，尿素氮升高、呕吐等一系列症状，严重时会导致死亡。 【治疗方案】___________。 透析或 肾移植 高中生物学 稳态失调引起的疾病 尿毒症 乳酸中毒 抽搐 酸中毒、碱中毒 发热、中暑、失温 组织水肿 低血糖、糖尿病 pH失调 代谢废物积累 02缺乏 血钙过低 体温失调 血浆蛋白含量降低 内环境 血糖失衡 【常考疾病】 高中生物学 探究三：稳态的重要意义和概念发展。 【资料分析】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。 【得出结论】稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。 1.稳态的重要意义。 内环境 稳态 血糖和O2浓度正常 氧化分解持续供能 温度、pH正常 酶活性正常 渗透压正常 细胞形态正常 代谢废物及时排出 防止机体中毒 细胞代谢 正常进行 机体进行正常生命活动的必要条件 【辨析】稳态失调→代谢一定紊乱→生病；生病→代谢不一定紊乱→稳态不一定失调 一定 不一定 不一定 如色盲、植物人等 高中生物学 探究三：稳态的重要意义和概念发展。 随着生理学及其他学科的发展，人们发现不同层次的系统都存在着类似于内环境稳态的特性。 2.稳态概念的发展。 稳态 发展 分子 水平 细胞 水平 群体 水平 器官 水平 基因表达、激素分泌 酶活性、ATP、ADP (原癌和抑癌基因表达存在稳态) (胰岛素和胰高血糖素动态平衡) 种群数量变化、 生态系统稳定性 心脏活动(血压、心率) 消化腺分泌消化液 细胞分裂和 细胞分化等 【归纳】在生态系统的各个层次上，都普遍存在着稳态。 高中生物学 【本节小结】 器官系统 协调运行 稳态 基 础 神经-体液-免疫调节网络 调节 机制 意义：正常生命活动的 参与共建 外界环境 细胞 物质交换 物质交换 内环境 必要条件 化学成分 和 理化性质 相对稳定 实质 细胞膜 高中生物学 谢 谢 聆 听 THANKS! 高中生物学 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$