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1章 人体的内环境与稳态 无论是在炎炎夏日进行户外作业的工人、农民，还是在冰天雪地的南极进行考察的科学家，他们的体温都是37℃左右，这是为什么？严重腹泻时，需要及时补充水分和盐分，这又是为什么？ 在外界环境发生剧烈变化的情况下，人体仍能通过自身的调节作用，维持内环境的相对稳定，从而使体内的细胞拥有稳定而适宜的生活条件。 1 第2节 内环境的稳态 说明内环境稳态及其生理意义。 目标 01 02 03 尝试解释生物体维持PH稳定的机制；简述稳态的调节机制。 关注相关健康问题，增强自我保健并关爱他人的意识。 学习目标 3 组织细胞 生活的环境 血细胞 毛细血管壁细胞 毛细淋巴管壁细胞 组织液 淋巴液 血浆 细胞名称 淋巴细胞 温故知新：各类细胞生存的内环境 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。 血液生化检验结果报告单(部分) 1.为什么血液的生化指标能反映机体 的健康状况？ 问题探讨 讨论： 血液生化指标指的是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都处于正常范围内，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。 5 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。 血液生化检验结果报告单(部分) 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？ 问题探讨 讨论： 这说明： （1）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，内环境的 稳态表现为一种动态平衡； （2）不同个体存在一定差异。 6 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。 血液生化检验结果报告单(部分) 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？ 问题探讨 讨论： (1)天冬氨酸氨基转移酶(即谷草转氨酶)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。 7 随着外界环境的变化和体内细胞代谢活动的进行， 内环境会因此而剧烈变动吗？ 内环境会因此剧烈变动吗？ 8 细胞 代谢 酸性物质 （H2CO3） 食物 酸性物质 碱性物质 酸性物质 碱性物质 内环境 一、内环境的动态变化 细胞代谢会产生许多酸性物质，如碳酸等；食物代谢后也会产生一些酸性或碱性物质。这些物质进入内环境，会使机体的PH发生怎样的变化呢？ 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。 2、目的要求 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·实践 模拟生物体维持PH的稳定 10 探究·实践 3、材料用具 实验材料：生物组织材料——肝匀浆 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 模拟生物体维持PH的稳定 11 4、方法步骤 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 肝匀浆 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。 探究·实践 模拟生物体维持PH的稳定 自变量 因变量 空白 对照 标准 对照 实验 组 12 【探究·实践】模拟生物体维持pH的稳定 ②将25mL自来水倒入50mL烧杯中。 ③用pH计或pH试纸测试起始的pH,并作记录。 ④一次加一滴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。 ⑤充分冲洗烧杯，用同样的方法把0.1mol/L的NaOH加入自来水中并记录结果。 4、方法步骤 探究·实践 模拟生物体维持PH的稳定 注意：HCl和NaOH有腐蚀性。应避免它与皮肤和眼睛接触，也不要入口。若溅到皮肤上，要立即用水冲洗15min，并尽快告诉老师。 ⑥充分冲洗烧杯，用缓冲液代替自来水，重复步骤2至步骤5，记录结果。 ⑦充分冲洗烧杯，用肝匀浆代替自来水，重复步骤2至步骤5，记录结果。 13 ⑧根据所得数据，以酸或碱的滴数为横坐标，以PH为纵坐标，画出PH变化曲线。 4、方法步骤 探究·实践 模拟生物体维持PH的稳定 自来水组 缓冲液组 肝匀浆组 5、结论： 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。 14 1、就加入HCI或NaOH后pH的变化来说，肝匀浆更像自来水还是 更像缓冲液？ 肝匀浆加入HCl或NaOH后pH的变化更像缓冲液。 2、缓冲液的pH变化为什么与自来水的不同？ 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/ 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+。自来水则不同，加入酸或碱后，pH变化明显。 探究·实践 模拟生物体维持PH的稳定 讨论： 15 3、如果选用其他生物材料与肝匀浆的实验结果类似吗？ 类似 4、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。 探究·实践 模拟生物体维持PH的稳定 讨论： 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。 16 1、内环境的pH: 一、内环境的动态变化 人体内环境中有很多缓冲对，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。 HCO3-/H2CO3 缓冲对： HPO42-/H2PO4- 缓冲对： 溶液中酸性物质增加时： 溶液中碱性物质增加时： HPO42- + H+ → H2PO4- H2PO4- + OH- →HPO42- +H2O 乳酸+ NaHCO3→乳酸钠 + H2CO3 CO2 + H2O OH- + H2CO3→HCO3- + H2O 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？ 内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定范围吗？ 17 (1)正常情况下，不同人的体温，会因年龄、性别等的不同而存在微小差异； (2)同一个人的体温在一日内也有变化，但变化幅度一般不超过1℃。 (3)尽管气温波动范围较大，但健康人的体温始终接近37 ℃。 健康人的体温始终接近37℃，处于动态平衡中。 2、内环境的温度: 一、内环境的动态变化 体温的日变化规律调查结果 3、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。 18 （2）体现： （1）定义： 4.稳态 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。 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。 一、内环境的动态变化 化学成分：水、无机盐、各种营养物质、代谢产物等 理化性质：血浆的PH（7.35～7.45）；体温（37℃左右）； 渗透压（770kPa左右） 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 （3）影响内环境稳态的因素: 稳态是如何实现的呢？需要哪些系统的参与？ 4.稳态 一、内环境的动态变化 1.内环境的各种化学物质的含量（如 O2、CO2浓度、含水量、葡萄糖、氨基酸、激素、无机盐等） 2.内环境的理化性质（如温度、渗透压、pH值等） 20 1、维持内环境稳态的基础： 人体各器官、系统协调一致地正常运行。 2、直接相关的系统 消化系统 呼吸系统 循环系统 泌尿系统 机体内各个器官、系统，为什么能够保持协调一致呢？ 二、对稳态调节机制的认识 21 贝尔纳 (1) 1857年，贝尔纳提出：内环境保持稳定主要是依赖 神经系统的调节。 坎农 3、稳态调节机制： 二、对稳态调节机制的认识 (2) 1926年，坎农提出稳态的概念。稳态不是恒定不变， 而是一种动态的平衡。 提出：内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下， 通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。 (3) 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。 内环境的稳态会不会出现失调的情形呢？ 22 思考·讨论 1、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？ 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。 分析内环境稳态失调的实例 23 2、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？ 严重腹泻，如果只喝水，不补充盐，内环境渗透压会降低。当内环境中的水较多地通过渗透作用进入细胞，造成细胞吸水肿胀，进一步导致细胞代谢紊乱和功能紊乱。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。 思考·讨论 分析内环境稳态失调的实例 24 3、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？ 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。 思考·讨论 分析内环境稳态失调的实例 25 人体自身调节功能出现障碍（内因） 外环境变化过于剧烈 （外因） 内环境的稳态遭到破坏 4、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 危及机体健康 注意：①稳态不是恒定不变的，而是相对恒定的一种动态变化； 这种动态变化保持在一定范围内。 ②不同的个体存在差异。 ③稳态的调节能力是有限的。 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。 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。 28 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。 尿毒症 随生理学及其他学科的发展 30 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。 空调病 (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 意义：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。 三、内环境稳态的重要意义 在生命系统的各个层次上，普遍存在着稳态 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——细胞的分裂和分化的稳态 器官水平——心脏活动的稳态(血压、心率)，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） 四、稳态概念的发展 33 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 练习与应用 35 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。（ ） 一、概念检测 ✖ ✔ ✖ ✖ 36 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 37 二、 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？ 38 “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。 二、 拓展应用 39 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 40 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$