1.2内环境的稳态课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

第一章 人体的内环境与稳态 第二节 内环境的稳态 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。 什么是失温，失温与我们所学的内环境有联系吗？ 情境导入 血液生化六项检查 项　目 测定值 单位 参考范围 丙氨酸氨基转移酶 ALT 17 IU/L 0～45 肌酐 CRE 1.9 mg/dl 0.5～1.5 尿素氮 BUN 14.6 mg/dl 6～23 血清葡萄糖 GLU 223 mg/dl 60～110 甘油三脂 TG 217 mg/dl 50～200 总胆固醇 TCH 179 mg/dl 150～220 讨论： 1、为什么血液的生化指标能反映机体的健康情况？ 因为血浆是机体内环境的重要组成部分之一，对机体的正常生命活动起着至关重要的作用，血浆中各种化合物的含量如果发生异常变化就会导致机体出现相应的病症。 2、每种成分的参考值（正常值）都有一个变化范围，这说明什么？ ①内环境中各种化学成分的含量不是恒定不变的，而是在一定范围内波动。 ②说明不同个体存在一定差异。 问题探讨 血液生化六项检查 项　目 测定值 单位 参考范围 丙氨酸氨基转移酶 ALT 17 IU/L 0～45 肌酐 CRE 1.9 mg/dl 0.5～1.5 尿素氮 BUN 14.6 mg/dl 6～23 血清葡萄糖 GLU 223 mg/dl 60～110 甘油三脂 TG 217 mg/dl 50～200 总胆固醇 TCH 179 mg/dl 150～220 讨论： 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？ 肌酐与尿素氮是衡量肾功能的一项指标（当肾功能发生障碍时，代谢废物不能排出体外，以致大量含氮废物和其他毒性物质在体内积累，内环境稳态被破坏） 血清葡萄糖是血液中血糖浓度的一项指标，对于诊断以及指导治疗糖尿病具有重要意义 结论：正常情况下，内环境成分处于动态变化之中。 问题探讨 一、内环境的动态变化 1 探究·实践：模拟生物体维持pH的稳定 随着外界环境的变化和体内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在不断发生变化。 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？ 内环境的pH ？ 一、内环境的动态变化 1 探究·实践：模拟生物体维持pH的稳定 1.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。 NaHCO3/H2CO3 Na2HPO4/NaH2PO4 弱酸 弱酸 弱碱 弱碱 ①由一种弱酸与该种弱酸的碱性盐组成。 ②既能抗酸，又能抗碱，有缓冲作用。 缓冲对 2.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。 一、内环境的动态变化 自变量 因变量 pH计 缓冲液（在加入酸或碱时，能维持pH的相对稳定）、 自来水、肝匀浆、鸡蛋清、黄瓜匀浆、西红柿汁、0.1mol/L HCl、0.1mol/L NaOH 3.材料用具 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 空白对照 已知具有减缓pH变化的能力的溶液,做标准对照 第1步：绘制如图所示的实验记录表格。 因变量 自变量 4.实验步骤 一、内环境的动态变化 第5步：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。再如步骤四，一滴一滴地加入0.1mol/L的NaOH，测定并记录pH。 第2步：将25mL自来水倒入50mL烧杯中 第3步：用pH计或pH试纸测定起始的pH，并做记录 第4步：一次滴加一滴0.1mol/L的HCl，然后轻轻摇动。加入5滴后再测定pH。重复这一步直到加入30滴为止。将pH测定结果记入表中 ③充分冲洗烧杯，用缓冲液代替自来水重复上述过程，记录结果 ④充分冲洗烧杯，用肝匀浆代替自来水重复上述过程，记录结果 一、内环境的动态变化 一、内环境的动态变化 5.实验结果 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 多次记录，取平均值 一、内环境的动态变化 分析实例，归纳总结内环境稳态的含义 1.“模拟生物体维持pH的稳定”的实验结果如图所示，分析实验结果，回答下列问题： (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？ 答案：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？ 答案：缓冲液加入少量酸或碱后，pH的变化不明显，原因是缓冲液中含有缓冲对如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＋。自来水无缓冲对，加入酸或碱后，pH变化明显。 (3)实验结论：生物组织匀浆类似于_______，加入少量酸或碱后pH不会发生___________。 缓冲液 大幅度变动 一、内环境的动态变化 (4)请根据模拟实验的结果，以H2CO3/NaHCO3缓冲对为例，尝试对机体维持pH稳定的机制进行解释。 乳酸钠 +NaHCO3 +H2CO3 H2O+CO2 蔬菜水果中的OH‾进入血液 OH‾ +H2CO3 HCO3 ‾+H2O 机体剧烈运动 乳酸 由泌尿系统 肾脏排出 由呼吸系统排出CO2 来源 去路 内环境pH稳态的调节 一、内环境的动态变化 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。 内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定范围吗？ 人体内环境中也有很多缓冲对，其中最重要的是HCO3-/H2CO3，其次还有HPO42-/H2PO4-等。当一定量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。 一、内环境的动态变化 6.实验结论 一、内环境的动态变化 2 体温的日变化规律 成员 上午6h 上午10h 中午12h 下午2h 傍晚6h 晚上9h 母亲 37.0℃ 37.0℃ 37.3℃ 37.4℃ 37.2 ℃ 37.1℃ 父亲 36.8℃ 36.8℃ 37.1℃ 37.3 ℃ 37.1℃ 36.9 ℃ 自己 37.1 ℃ 37.1 ℃ 37.4 ℃ 37.5 ℃ 37.3 ℃ 37.1 ℃ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 体温 时间 36.8 37.0 37.2 37.4 6 9 12 15 18 21 自己 母亲 父亲 说明不同人的体温，会因年龄、性别不同存在微小差异。一般来说，女性的体温略高于男性。 说明同一个人的体温，在一天不同时间也有变化，但变化幅度一般不超过1℃ 结论：健康人的体温始终接近____ ℃，且处于_________中。 37.0 动态平衡 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。 3 稳态的概念 体现： ①稳态不是恒定不变的，而是相对恒定的一种动态变化。 ②这种动态变化保持在一定的范围内。 ③稳态的实质是内环境的化学成分和理化性质处于动态平衡之中。 动态平衡 内环境改变 外界环境的改变 体内细胞代谢活动的进行 调节作用 影响内环境稳态的因素: 一、内环境的动态变化 稳态是如何实现的呢？ 二、对稳态调节机制的认识 1 维持内环境稳态的基础 内环境 体外 细胞 体外 体外 O2 CO2 体外 ① ② ③ ④ 呼吸系统 消化系统 泌尿系统 内环境稳态与消化、呼吸、循环、泌尿系统的功能联系示意图 ①食物、水、无机盐（消化） ②未被吸收的物质 ③滤过作用 ④重吸收 外界环境中的物质 消化系统 呼吸系统 皮肤，泌尿、排泄系统 循环系统 血浆 淋巴 组织液 细胞内液 中枢系统 只有机体内各个器官、系统协调合作，内环境才能处于稳态 营养物质 O2、CO2、H2O 水、无机盐、尿素、尿酸 促进 刺激 二、对稳态调节机制的认识 1 维持内环境稳态的基础 二、对稳态调节机制的认识 2 稳态调节机制的探究历程 1857 贝尔纳 法国生理学家 内环境 保持稳定！ 主要 神经系统 调节 1857 贝尔纳 法国生理学家 内环境 保持稳定！ 主要 神经系统 调节 1926 坎农 美国生理学家 内环境 动态平衡！ 神经调节 + 体液调节 二、对稳态调节机制的认识 2 稳态调节机制的探究历程 1857 贝尔纳 内环境 保持稳定！ 主要 神经系统 调节 1926 坎农 内环境 动态平衡！ 神经调节 + 体液调节 后来发现 免疫系统 清除 内环境中 异物、病原微生物等 有利 内环境稳态 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。 二、对稳态调节机制的认识 2 稳态调节机制的探究历程 二、对稳态调节机制的认识 内环境稳态会失调吗？ 调节功能出现障碍（内因） 外环境变化过于剧烈 （外因） 内环境的稳态遭到破坏 人体维持稳态的调节能力是有一定限度的 二、对稳态调节机制的认识 病例1：发烧 发高烧时，各种酶的活性发生变化，代谢紊乱，机体功能发生异常。发热时的症状主要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。 二、对稳态调节机制的认识 大量出汗或严重腹泻后，如果只喝水，不补充盐，内环境渗透压会降低。这样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。严重时会出现疲倦、周身不适、表情淡漠、恶心、食欲减退、皮下组织肿胀等症状。 病例2 ：腹泻 二、对稳态调节机制的认识 病例3：高原病 高原空气稀薄，大气压和氧分压低，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。 二、对稳态调节机制的认识 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 °C,病死率比较高。 病例4：中暑 二、对稳态调节机制的认识 病例5：失温 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。 肾是形成尿液的器官，当发生肾功能衰竭时，病人的水和无机盐等的代谢会紊乱，可出现全身水肿，尿素氮升高、呕吐等一系列症状，即尿毒症，严重时会导致死亡。 病例6：尿毒症 二、对稳态调节机制的认识 二、对稳态调节机制的认识 夏天时，空调房间与室外的温差较大，如果经常进出空调房间，就会出现咳嗽、头痛、流鼻涕等感冒症状。 如果在温度较低的空调房间呆的时间过长，就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。 由于空气不好，如果呆得太久，容易使人头晕目眩。 这些症状就是空调综合征，俗称空调病。 空调病的主要表现为：感冒、过敏、风湿痛、黏膜干燥、紧张、烦躁、注意力难以集中、头痛，等等。 病例7：空调病 三、内环境稳态的重要意义 (4)代谢废物排出 (1)血糖和氧含量正常 保证机体能量供应 (2)体温、pH等理化 性质相对稳定 保证酶活性、细胞代谢正常 (3)渗透压相对稳定 维持细胞的正常形态和功能 可防止机体中毒 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。 四、稳态概念的发展 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，在生命系统的各个层次上，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 外界环境 细胞 物质交换 物质交换 内环境 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 正常生命活动的必要条件 参与共建 稳态的实质是内环境化学成分和理化性质维持相对稳定 课堂小结 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 × × × √ D 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。 ( ) 小试牛刀 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？ 【提示】“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。 $$