1.1 细胞生活的环境-2024-2025学年高二生物同步探究优质课件（人教版2019选择性必修1）

第1节 细胞生活的环境 第1章 人体的内环境与稳态 它们分别生活在什么样的环境中？两者的生活环境有何异同？ 问题探讨 若将血细胞置于草履虫的生活环境中，会发生什么变化？ 血细胞直接置于外界环境中，可能会由于温度、pH、渗透压等不同而导致死亡。 草履虫 血细胞 不同之处 相同之处 生活在外界水环境中 生活在血浆中 直接与外界环境进行物质交换 并不直接与外界环境进行物质交换 都是液体环境 多细胞生物的细胞直接生活的环境是什么？ 它们是如何和外界进行物质交换的？ 一、体内细胞生活在细胞外液中 组织液 血浆 淋巴液等 细胞外液 （存在于细胞外，约占⅓） 由细胞外液构成的液体环境叫做内环境 1.体液与内环境 体 液 细胞内液 （存在于细胞内，约占⅔） 内环境与细胞外液是同一概念。 内环境是相对于生物体提出，细胞外液是相对于细胞提出的。 ①血浆——是血液的液体成分，血细胞悬浮于其中。 血浆是血细胞的直接生活环境。 1.体液与内环境 ②组织液——存在于组织细胞间隙的液体；又叫细胞间隙液。 组织液是体内绝大部分细胞的直接生活环境，绝大部分的组织细胞浸浴在组织液中，组织液为细胞提供营养物质，细胞的代谢产物也透过细胞膜进入组织液。 一、体内细胞生活在细胞外液中 ③淋巴液——分布在淋巴管中的液体 淋巴液中有大量的淋巴细胞等，可以协助机体抵御疾病，对这些细胞来说，淋巴液就是它们直接生活的环境。 ④脑脊液——包围着脑和脊髓的无色透明液体。 脑脊液具有缓冲外界撞击的作用，可以保护脑和脊髓免受震荡。 1.体液与内环境 一、体内细胞生活在细胞外液中 1.“细胞液”“细胞内液”和“细胞外液” 细胞液可指植物细胞液泡中存在的液体；细胞内液指细胞内的液体，包括细胞质基质、线粒体基质等；细胞外液是机体中存在于细胞外的液体，主要包括血浆、组织液、淋巴液，还有脑脊液等。 2.不属于内环境的物质： ①细胞内特有的物质，如血红蛋白、胞内酶（呼吸酶、RNA聚合酶、解旋酶等）； ②细胞膜上的成分，如载体蛋白、受体等； ③外界环境液体的成分，如消化液、尿液、泪液、汗液、体腔液等中的成分； ④不能被人体吸收的物质，如纤维素、麦芽糖等。 一、体内细胞生活在细胞外液中 2.血浆、组织液和淋巴液之间的关系 思考·讨论 ？ 1.为什么说细胞外液是细胞直接生活的环境？ 细胞外液是指存在于细胞外的体液，包括血浆、组织液和淋巴液等。血细胞直接生活在血浆中，体内绝大多数细胞直接生活在组织液中，大量淋巴细胞直接生活在淋巴液中。所以说，细胞外液是体内细胞直接生活的环境。 一、体内细胞生活在细胞外液中 拓展： 细胞的直接生活环境 毛细血管壁细胞 毛细淋巴管壁细胞 血细胞（红细胞、白细胞、血小板） 淋巴细胞（T 淋巴细胞、B淋巴细胞） 组织细胞（神经细胞、肌肉细胞） 血浆 淋巴、血浆 组织液 血浆和组织液 淋巴和组织液 一、体内细胞生活在细胞外液中 2.血浆、组织液和淋巴液之间的关系 思考·讨论 ？ 2.血浆、组织液和淋巴液之间有什么内在联系？ 当血浆流经毛细血管时，水和一切能够透过毛细血管壁的物质可以在毛细血管动脉端渗出，进入组织细胞间隙而成为组织液，绝大多数的组织液在毛细血管静脉端又可以重新渗入血浆中。少量的组织液还可以渗入毛细淋巴管，形成淋巴液，淋巴液经淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆。 一、体内细胞生活在细胞外液中 一、体内细胞生活在细胞外液中 血浆 双向渗透 组织液 O2和营养物质 细胞 CO2和代谢废物 单向渗透 淋巴液 淋巴循环 2.血浆、组织液和淋巴液之间的关系 2.血浆、组织液和淋巴液之间的关系 思考·讨论 ？ 3.为什么说全身的细胞外液是一个有机的整体？ 人体细胞外液主要由组织液、血浆和淋巴液等构成，它们虽然分布在人体不同部位（血浆位于血管内，组织液分布于组织细胞之间，淋巴液分布于淋巴管），但基本化学成分相同，并且彼此紧密联系，共同构成人体细胞生活的内环境。由此可见，全身的细胞外液是一个有机的整体。 一、体内细胞生活在细胞外液中 CO2和代谢废物 血浆 组织液 淋巴液 双向渗透 组织细胞 O2和营养物质 淋巴循环 毛细血管壁 毛细淋巴管壁 单向渗透 血浆、组织液和淋巴液通过动态的有机联系，共同构成机体内细胞生活的直接环境。为了区别于个体生活的外界环境，人们把这个由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。 2.血浆、组织液和淋巴液之间的关系 一、体内细胞生活在细胞外液中 毛细淋巴管（有盲端） 毛细血管（无盲端） 组织液 组织细胞 ⑤血浆 ②细胞内液 ③淋巴 ④组织液 拓展： 内环境示意图中各成分的判断方法 一、体内细胞生活在细胞外液中 思考：静脉注射(输液)和肌肉注射(打针)，药物到达组织细胞发挥作用的运输途径有什么不同？ 静脉注射(输液)：药→血浆→组织液→靶细胞(细胞内液)； 肌肉注射(打针)：药→组织液(少数进入淋巴，淋巴又汇入血浆)→血浆→组织液→靶细胞(细胞内液) 一、体内细胞生活在细胞外液中 二、细胞外液的成分 假如将你身体的一个细胞或一块组织拿到体外，如果不提供特殊的环境条件，它很快就会死亡。而在内环境中，体内细胞却能正常地生活。 内环境里含有哪些成分呢？ 下面以血浆的化学成分为例进行探讨。 血浆的化学组成 成分 含量 成分 含量 丙氨酸氨基酸转移酶 9~60U/L 总胆固醇 3.1~5.2mmol/L 总蛋白 65~85g/L 钠 137~147mmol/L 总胆红素 5~21μmol/L 钾 3.5~5.3mmol/L 碱性磷酸酶 45~125U/L 钙 2.2~2.65mmol/L 尿素 2.8~7.2mmol/L 磷 0.81~1.45mmol/L 肌酐 57~111μmol/L 镁 0.73~1.06mmol/L 尿酸 208.3~428.4μmol/L 血清铁 11~30μmol/L 葡萄糖 3.9~6.1mmol/L 氯 99~110mmol/L 乳酸脱氢酶 140~127U/L 碳酸氢盐 22~28nmol/L 三酰甘油 0~1.7mmol/L 总CO2 21~31.3mmol/L 讨论1: 血浆中这么多物质，你能将它们归类吗？ 蛋白质 无机盐 糖类 脂类 有机物 无机物 水 代谢废物 气体 调节物质 （尿素、尿酸等） （O2、CO2等） （胰岛素、维生素等） 讨论2：除表中所列成分外，血浆中还可能含有哪些物质？ 二、细胞外液的成分 讨论3：回忆所学知识，你能说出其中哪些物质在人体中的作用？ 葡萄糖是主要的能源物质，甘油三酯是储备的能源物质，蛋白质是生命活动的主要承担者，无机盐能够调节人体生命活动。 讨论4：从葡萄糖、三酰甘油(甘油三酯)尿素、钠中，任选一种你熟悉的成分，分析它的来源和去路，并说明这与人体的哪些系统有关。 血浆中的葡萄糖主要来源于食物中的糖。食物中的淀粉经消化系统消化后，分解为葡萄糖，经小肠绒毛吸收后进入血液，通过血液循环运输到全身各处。进入组织细胞后，葡萄糖主要用于氧化分解放能，为生命活动提供能量。生成的CO2和水，先排入内环境中，然后通过血液循环运输到相应部位排出，CO2由呼吸系统排出，多余水分主要由泌尿系统排出。 二、细胞外液的成分 蛋白质（7％~9％ ） 无机盐（约1％ ） 血液运输的其他营养物质(葡萄糖)、激素、各种代谢废物等 血浆中约90％为水；其余10％分别是： 蛋白质 无机盐 血液运输的其他物质 组织液、淋巴液的成分和各成分的含量与血浆相近，区别在于血浆中含有较多的蛋白质，而组织液和淋巴液中蛋白质含量很少. 原因：因为毛细血管壁的单层细胞的细胞膜具有选择透过性 。一般情况下大分子物质（如蛋白质）很难透过毛细血管壁进入组织液。 二、细胞外液的成分 三、内环境的理化性质 1.渗透压 溶液中溶质微粒对水的吸引力 取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目 主要与无机盐,蛋白质的含量有关；血浆渗透压90%以上来源Na+和Cl-。 人的血浆渗透压约为770KPa，相当于细胞内液的渗透压 溶质 微粒越多 溶液 浓度高 对水的 吸引力大 渗透压 越高 内环境的理化性质包括渗透压、酸碱度和温度。 （1）概念: （2）渗透压的大小： （3)影响渗透压大小的因素: （4）血浆渗透压的大小： 20 为什么细胞外液中蛋白质的含量高于无机盐，但是细胞外液渗透压90%以上来源于Na+和Cl-？ 虽然细胞外液中蛋白质的质量分数高于无机盐，但是蛋白质是大分子物质，其相对分子质量远大于无机盐的相对分子质量，所以单位体积细胞外液中的Na+和Cl-的数目远高于蛋白质,而渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。 肝是合成血清白蛋白的主要场所，当肝功能异常时，机体会出现组织水肿。及时静脉输入一定量血清白蛋白可减轻水肿，这是为什么？ 组织间隙液体（组织液）过多而引起的全身或身体的一部分肿胀的症状称为水肿，又称浮肿。凡是导致血浆渗透压下降或组织液渗透压升高的因素，都会使水分从血浆进入组织液，从而引起组织水肿。 三、内环境的理化性质 当血浆渗透压低于正常值会导致水分滞留于 。 组织液 当血浆渗透压下降 血浆蛋白减少 血浆中较多水分进入组织液，使组织液增多 组织水肿 ①严重营养不良（摄入蛋白质不足） ②肾小球肾炎（血浆蛋白随尿液排出体外） ③肝功能受损（合成血浆蛋白减少） 血浆的吸水能力下降，组织液中的水未及时渗入血浆 拓展： 组织水肿的引发原因 三、内环境的理化性质 组织液渗透压高于正常值，会导致水分滞留于组织液 。 当组织液渗透压升高 ①代谢产物增加 （组织水肿） a.局部组织细胞代谢旺盛 b.花粉等引起的过敏，组织细胞释放组织胺，毛细血管壁通透性增大 c.毛细血管壁局部损伤，毛细血管壁破裂或通透性增大 由血浆渗透到组织液的水增多 ②毛细血管壁通透性增大，大量血浆蛋白进入组织液 ③组织液中的蛋白质等不能进入毛细淋巴管 d.毛细淋巴管阻塞 拓展： 组织水肿的引发原因 三、内环境的理化性质 摩擦产生空隙 角 质 层 组织细胞 组织液 组 织 液 水疱：摩擦性水疱，是因运动摩擦造成其表皮与皮下组织分离形成间隙，并令其间充满液体。 思考： ①水疱中的液体主要是_______； ②水疱过一段时间可以自行消失，是因为 其中的液体可以渗入_________和____________（结构） 组织液 毛细血管 毛细淋巴管 拓展： 组织水肿的引发原因 三、内环境的理化性质 2.酸碱度（PH 7.35-7.45） ①正常人的血浆近中性，pH为7.35~7.45 ②酸碱平衡维持——缓冲对： NaHCO3/H2CO3 ；HPO42-/H2PO4- 影响因素 ①剧烈运动：人体做剧烈运动时，由于有较多酸性物质(如乳酸)进入血液，可使静脉血浆的pH降到7.30。 ②饮食：饮食中酸性或碱性的物质进入血液后也会引起血浆酸碱度的轻微变动。 剧烈运动时血浆PH的调节： 乳酸 + NaHCO3 → 乳酸钠 + H2CO3 H2CO3 → CO2 + H2O 经肾脏由尿液排出 经肺排出 三、内环境的理化性质 3.温度 人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右。 内环境的理化性质不是恒定不变的，是一个相对稳定的状态。 三、内环境的理化性质 细胞作为一个开放系统，可以直接与内环境进行物质交换。 内环境如何与外界环境进行物质交换？ 细胞可以从内环境中获取生命活动所需的物质，也可以把代谢废物排到内环境中。 四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 27 思考·讨论 ？ 内环境如何完成与外界环境的物质交换 1.Na+、葡萄糖、氨基酸和O2等分别经什么途径进入内环境的？ Na+等来自食物，不需要经过消化可直接被吸收。葡萄糖、氨基酸等物质主要来自食物中的糖类和蛋白质。糖类和蛋白质是两类大分子物质，必须经过消化系统的消化，分解为葡萄糖和氨基酸才能被吸收。上述物质吸收后主要进入小肠绒毛内的毛细血管中。O2从外界空气中获得，通过呼吸运动的吸气，经呼吸道进入肺，在肺泡中与肺部毛细血管进行气体交换，进入肺部毛细血管中。进入血液中的各类物质经血液循环运输到全身各处的毛细血管中，再通过物质交换过程进入组织液和淋巴液。 四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 思考·讨论 ？ 内环境如何完成与外界环境的物质交换 2.参与维持pH的HCO3-/H2CO3是怎样形成的？ 细胞代谢产生的CO2与H2O结合，形成H2CO3，然后在碳酸酐酶的作用下，发生下列反应:H2CO3→H++HCO3-。 3.体内细胞产生的代谢废物（如尿素和CO2）是通过哪些器官从内环境排到体外的？ 体内细胞产生的代谢废物主要通过皮肤分泌汗液、泌尿系统排出尿液和呼吸系统的呼气这三条途径来排出，其中以泌尿系统和呼吸系统的排泄途径为主。例如，尿素主要通过由肾形成的尿液排出体外，CO2主要通过肺扩散出去，再通过呼气运动排出体外。 四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 外界环境中的物质 体内细胞（细胞内液） 消化系统 组 织 液 营养物质 CO2 O2 代谢废物、水、无机盐 呼吸系统 皮肤、泌尿系统 营养物质、O2 代谢废物、CO2 内环境 循 环 系 统 食物残渣 血浆 淋巴液 内环境与外界环境的物质交换过程，需要体内各个系统的参与。机体的各个部分正常运行和协调一致，共同保证内环境与外界环境之间物质交换的顺利进行。 细胞和内环境之间也是相互影响、相互作用的。细胞不仅依赖于内环境，也参与了内环境的形成和维持。 四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 拓展应用 - 物质进出 组织细胞“穿膜”层数 1.养料（如葡萄糖进入组织细胞） 转移途径： 穿膜层数： 消化→吸收→血液循环→组织液 →组织细胞 进出小肠粘膜上皮细胞（2）+ 进出毛细血管壁细胞（4）+ 进入组织细胞（1）=7层 拓展应用 - 物质进出组织细胞“穿膜”层数 2.气体（如O2进入组织细胞）转移途径： 穿膜层数： 肺泡→肺毛细血管→血液循环 →毛细血管→组织液→组织细胞 进出肺泡壁细胞（2）+ 进出毛细血管壁细胞（4）+ 进出红细胞（2）+ 进组织细胞（1）=9层 若被利用，则9+进线粒体（2）=11层 练习与应用 一、概念检测 1.人在进行一定强度的体力劳动后，手掌或脚掌上可能会磨出水疱。水疱中的液体主要是组织液，一段时间后水疱可自行消失。请判断以下有关说法是否正确。 （1）水疱的成分中蛋白质的含量最高。（ ） （2）水疱主要是由血浆中的水大量渗出到组织液形成的。（ ） （3）水疱自行消失是因为其中的液体可以渗入毛细血管和毛细淋巴管。（ ） （4）水疱的形成和消失说明内环境中物质是不断更新的。（ ） 2.人体内环境是体内细胞直接生活的环境。下列属于人体内环境的是（ ） A.膀胱内的尿液 B.大脑细胞间隙的液体 C.肺泡腔内的气体 D.小肠腔内的消化液 × √ √ √ B 3.下图表示人体内细胞与外界环境之间进行物质交换的过程，A、B、C表示直接与内环境进行物质交换的几种器官，①②是有关的生理过程。请回答下列问题。 体外 体外 内环境 A B 细胞 C 皮肤 体外 体外 ① ② O2 CO2 （1）A、B、C分别是 。 （2）B内的营养物质通过①过程进入内环境，则①表示 。 （3）②表示 。 肺、小肠等、肾 营养物质的吸收 肾小管的重吸收 练习与应用 二、拓展应用 剧烈运动会使肌肉产生大量乳酸等酸性物质，这会影响血浆的pH吗？在这种情况下，机体是如何维持细胞外液的酸碱度的？ 剧烈运动后肌肉产生的大量乳酸等酸性物质，不会使血浆的酸碱度发生很大的变化，这是由于血液中缓冲物质的调节作用以及机体的调节作用。具体调节机制如下。当大量乳酸进入血液后，可与血液中的碳酸氢钠发生作用，生成乳酸钠和碳酸。碳酸是一种弱酸，可以分解成CO2和水。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。当乳酸钠进人血液后，与血液中的碳酸发生作用，形成碳酸氢盐，过多的碳酸氢盐可以由肾排出。 练习与应用 $$