第1章 第2节 内环境的稳态 课件1-2024-2025学年高中生物选择性必修1 稳态与调节同步课件PPT（人教版2019）

第2节　内环境的稳态 第1章　人体的内环境与稳态 生物 学习目标 ①说明内环境稳态的概念。 ②简述稳态的调节机制。 ③了解内环境稳态的重要意义。 ④进行实验,了解生物体维持内环境稳态的机制。 ⑤尝试解释生物体维持pH稳定的机制。 教学重难点 重点： 1.稳态的概念。 2.稳态的重要意义。 难点： 内环境稳态及其重要意义。 导入新课 下图是某患者的血液生化检验结果报告单的一部分。 问题思考 某患者的血液生化检验结果报告单 导入新课 为什么血液的生化指标能反映机体的健康状况? 问题思考 某患者的血液生化检验结果报告单 导入新课 提示：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。例如，在正常情况下，转氨酶主要分布在各种组织的细胞内，以心脏和肝中的活性最高，在血浆中的活性很低。当某种原因使细胞膜通透性增高时，或因组织坏死细胞破裂后，可有大量转氨酶进入血液，引起血液中转氨酶活性升高。 问题思考 导入新课 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? 问题思考 某患者的血液生化检验结果报告单 提示：每种成分的正常值都有一个变化范围，这说明内环境中各种成分的含量不是恒定不变的，而是在一定范围内波动。还能说明不同个体存在一定差异。 导入新课 问题思考 结论：正常机体内环境中的成分是稳定的，而这种稳定是一种动态的相对稳定。既然内环境中的各项成分都是稳定的，那么它们综合起来就能说明内环境的渗透压也是稳定的。 导入新课 从检验结果报告上可以看出什么成分超出了正常范围?这可能会对人体造成什么不利影响? 提示：葡萄糖含量超标，血糖含量过高可引起酮症酸中毒、糖尿病的心血管并发症等。 甘油三酯超标，可引起高脂血症，易并发冠心病、动脉粥样硬化等。 问题思考 某患者的血液生化检验结果报告单 内环境的渗透压是相对稳定的，这种动态平衡称为稳态。 一、内环境的动态变化 新课讲授 新课讲授 活动一　调查体温的日变化规律 按照教材P12的要求完成“调查体温的日变化规律”的调查表。根据调查结果回答下面的问题 [探究一]内环境的动态变化 家庭成员一日内体温变化调查表 成员 6：00 9：00 12：00 15：00 18：00 21：00 睡前 平均温度 母亲                 父亲                 自己                 新课讲授 1.不同家庭成员的体温完全一致吗?这说明了什么? [探究一]内环境的动态变化 提示：不同家庭成员的体温不完全一致。这说明人的体温有个体差异。 人的体温具有个体差 新课讲授 [探究一]内环境的动态变化 2.比较班级中同一年龄、同一性别同学的体温数据，可以得出什么结论? 提示：同一年龄、同一性别的同学的平均体温有个体差异，但是相差幅度较小。。 3.比较不同个体在一日内不同时段的体温数据，由此可知体温的日变化有什么规律? 提示：不同个体在一日内不同时段的体温白天比晚上高，但是健康人的体温始终接近37 ℃。 4.将体温变化情况与当地实际气温日变化大致情况进行对比，结果如何? 提示：人体体温的变化不受当地气温的变化所影响，或者说在正常情况下影响非常小。 新课讲授 [探究一]内环境的动态变化 结论：不同年龄、不同性别、不同个体的人的体温具有差异，同一个人一天中的体温也是有差异的，但是这一差异往往不超过1 ℃。健康人的体温始终接近37 ℃，处于动态平衡中。 新课讲授 活动二　模拟生物体维持pH的稳定 内环境是沟通细胞与外界环境的纽带，它的理化性质受到来自细胞和外界环境两方面的影响。以pH为例，细胞代谢会产生许多酸性物质，如碳酸等，人和动物的组织细胞在无氧呼吸时产生乳酸，人和动物吃的食物中也常常会含有酸性或碱性物质，这些酸性或碱性物质进入内环境，会使pH发生偏移，内环境pH的改变会影响酶的活性，从而影响机体正常的新陈代谢。 但是，生物材料和自来水在加入酸或碱后pH的变化会相同吗?要了解这个问题， 需要通过实验来比较一下。 阅读教材P7~8的实验：模拟生物体维持pH的稳定。 [探究一]内环境的动态变化 新课讲授 活动二　模拟生物体维持pH的稳定 内环境是沟通细胞与外界环境的纽带，它的理化性质受到来自细胞和外界环境两方面的影响。以pH为例，细胞代谢会产生许多酸性物质，如碳酸等，人和动物的组织细胞在无氧呼吸时产生乳酸，人和动物吃的食物中也常常会含有酸性或碱性物质，这些酸性或碱性物质进入内环境，会使pH发生偏移，内环境pH的改变会影响酶的活性，从而影响机体正常的新陈代谢。 但是，生物材料和自来水在加入酸或碱后pH的变化会相同吗?要了解这个问题， 需要通过实验来比较一下。 阅读教材P7~8的实验：模拟生物体维持pH的稳定。 [探究一]内环境的动态变化 新课讲授 [探究一]内环境的动态变化 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                             马铃薯匀浆                             1.在记录本中，画一个如下的表格。 新课讲授 [探究一]内环境的动态变化 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。 注意： HCl有腐蚀性。应避免它与皮肤和眼睛接触， 也不要入口。若有酸溅到皮肤上，要立即用水冲洗15 min， 并尽快告诉老师。 5. 充分冲洗烧杯并向其中倒入25 mL 自来水。测定并记录起始的pH。再如步骤4， 一滴一滴地加入0.1mol/L的NaOH， 测定并记录pH。 注意： NaOH也有腐蚀性， 注意事项同前。 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。 新课讲授 [探究一]内环境的动态变化 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。 8. 根据所得数据， 以酸或碱的滴数为横坐标， 以pH为纵坐标， 画出自来水pH变化的曲线。以实线表示加入酸后pH的变化，虚线表示加入碱后pH的变化。再用另两种颜色的线条分别表示缓冲液、肝匀浆的pH变化情况， 也同样以实线和虚线分别表示加入酸、碱后的变化。 9. 尝试用不同生物材料(如动物血浆、用2~5倍水稀释的鸡蛋清或马铃薯匀浆)代替肝匀浆完成实验。 新课讲授 [探究一]内环境的动态变化 阅读教材，回答以下问题： 此次实验的目的有几个?分别是什么? 提示：实验的目的有两个：一个是比较自来水、缓冲液和生物材料在加入酸或碱后pH的变化；另一个是根据实验结果推测生物体是如何维持pH稳定的。 此次实验用到哪几种实验材料，哪几种实验试剂? 提示：4种实验材料：自来水、磷酸盐缓冲液和肝匀浆、马铃薯匀浆；2种实验试剂：NaOH溶液和HCl溶液。 新课讲授 [探究一]内环境的动态变化 能否用最简练的语言描述实验步骤? 提示：分别在4种实验材料中以每5滴为单位加入HCl溶液，直到加入30滴，每滴一滴后轻轻摇动，用pH试纸测实验材料在加酸前和每5滴加入后的pH并记录，再以NaOH溶液重复实验，最后根据所得数据画出各实验材料的pH变化曲线。 这个实验中我们在安全方面有什么必须注意的呢? 提示：HCl和NaOH有腐蚀性，应避免它们与皮肤和眼睛接触，也不要入口。若有酸或碱溅到皮肤上，要立即用水冲洗15 min，并尽快告诉老师。 新课讲授 [探究一]内环境的动态变化 以小组为单位来进行实验，绘制pH变化曲线图。 根据实验结果，说一说不同实验材料pH变化的特点。 提示：自来水在加入酸或碱后pH变化幅度较大，缓冲液和肝匀浆加入酸或碱后pH变化幅度较小。 pH变化曲线图 新课讲授 [探究一]内环境的动态变化 1.就加入HCl或NaOH后pH的变化来说，肝匀浆更像自来水还是更像缓冲液? 提示：生物材料加入HCl或NaOH后pH的变化更像缓冲液。 新课讲授 [探究一]内环境的动态变化 2.缓冲液的pH变化为什么与自来水的不同? 提示：缓冲液加入少量酸或碱后，pH变化不明显是因为磷酸盐缓冲液中含有缓冲物质。 磷酸盐缓冲液中含有弱酸性的NaH2PO4和弱碱性的Na2HPO4，它们构成了一对缓冲物质。当向其中加入少量NaOH时，可以和酸性的NaH2PO4生成Na2HPO4和水，强碱成为弱碱；当加入少量HCl时，可以和碱性的Na2HPO4生成中性的NaCl和弱酸性的H3PO4。自来水中没有缓冲物质，因而加入酸或碱后，pH变化明显。 新课讲授 [探究一]内环境的动态变化 3.教材中方法步骤9中所用到的生物材料与肝匀浆的实验结果类似吗? 提示：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。 提示：生物材料主要包含了生物的细胞外液和细胞内液，在这些体液中含有水、无机盐、营养物质等，其中的很多种无机盐类组成了溶液中的缓冲物质。 新课讲授 机体内环境中含有缓冲对NaH2PO4/Na2HPO4、H2CO3/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。例如，当机体剧烈运动时，肌肉中会产生大量的乳酸。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。当乳酸钠进入血液后，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。这样由于血液中缓冲物质及机体的调节作用，血液的酸碱度维持相对稳定。 [探究一]内环境的动态变化 二、对稳态调节机制的认识 新课讲授 新课讲授 分析教材P9图1-4， 说一说内环境中营养物质和代谢废物、O2和CO2、水的来源与去路。 [探究二]对稳态调节机制的认识 内环境中营养物质和代谢废物、O2和CO2、水的来源与去路 新课讲授 [探究二]对稳态调节机制的认识 提示：营养物质通过消化系统进入内环境，后为组织细胞所利用；代谢废物由细胞排放到内环境中，最后经过泌尿系统、消化系统、皮肤等排出内环境。 O2通过呼吸系统进入内环境，后为组织细胞用来进行呼吸作用产生CO2；CO2由细胞排放到内环境中，最后经过呼吸系统排出内环境。 水主要通过消化系统进入内环境，除了为组织细胞所利用，也通过泌尿系统、呼吸系统、皮肤等排出内环境。 内环境中营养物质和代谢废物、O2和CO2、水的来源与去路 新课讲授 阅读教材P10—11，了解人类对机体维持稳态机制的认识是怎样逐步完善的。 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。 [探究二]对稳态调节机制的认识 生理学家贝尔纳和坎农对这一机制分别是怎样解释的? 新课讲授 [探究二]对稳态调节机制的认识 小结：坎农的解释对贝尔纳的推测作出了补充，但是他的解释还不够全面。随着分子生物学的发展，人们发现免疫系统对于内环境稳态也起着重要的调节作用：它能发现并清除异物、病原微生物等引起内环境波动的因素。因此，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。 稳态的概念源于对内环境的研究，后来逐渐发展成为适用于整个生物科学的基本概念。这从一个侧面反映出生物科学从分析走向综合、由分支走向统一的发展趋势。 三、稳态失调 新课讲授 新课讲授 内环境稳态会不会出现失调的情形呢？结合实际情况，回答以下问题： （1）你有过发高热的经历吗?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? [探究三]稳态失调 提示：体温过高时要采取物理降温或药物降温的措施是因为体温超过一定范围或体温过高持续时间过长都会给机体造成不可逆转的损伤。 发热 新课讲授 [探究三]稳态失调 提示：正常的体温是体内细胞进行各种生化反应最适宜的温度。在发高热的状态下，由于内环境发生一系列变化，体内的各种反应出现紊乱，于是机体功能发生异常。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。孕妇发热可能导致胎儿发育障碍，是一个重要的致畸因子。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造成脑损伤，如智力落后，甚至癫痫，因此应注意及时采用物理方法或服用药物来退热降温。 新课讲授 （2）严重腹泻后，如果只喝水，不补充盐，内环境的渗透压可能会出现什么变化? [探究三]稳态失调 提示：严重腹泻后，如果只喝水，不补充盐，内环境的渗透压会降低。当内环境渗透压降低时，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。 严重腹泻 新课讲授 （3）有的人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? [探究三]稳态失调 提示：有的人到青藏高原后会出现不适症状是因为高原空气稀薄，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，并且机体代偿机制良好，内环境的波动较小，仍能维持稳态；若外界环境变化剧烈，机体代偿机制不好，内环境稳态将受到破坏，就会影响身体健康。 高原反应 新课讲授 [探究三]稳态失调 小结：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，或人体自身的调节功能出现障碍时，内环境的稳态就会遭到破坏，危及机体健康。 空调风使人体表面水分蒸发量加大，毛孔收缩，不能正常排汗，会引起内分泌的紊乱；空调房间里，气流方向经常变换，气流速度增加，空气热量不断变动等因素干扰了人体的嗅觉，削弱了人体对空气中病菌、过敏原和异味的反应；房间内湿度太低，会对眼、鼻等处的黏膜产生不利影响，导致黏膜病；室内空气与外界几乎隔绝，干燥而又温度适宜，空气中有害细菌数量快速上升。 新课讲授 内环境稳态被破坏除了个别化学成分的改变外，原因也是多种多样的。夏天使用空调可以帮助你摆脱酷热的煎熬，但是长时间使用空调容易引起“空调病”。从内环境稳态失调的角度，分析“空调病”的原因。 [探究三]稳态失调 空调病 新课讲授 列举几个稳态失调的病例，说明症状和危害。 [探究三]稳态失调 提示：尿毒症、糖尿病、严重腹泻造成的脱水等。 结论：机体的内环境必须处于稳态，当稳态被破坏，就会对机体造成危害。 四、内环境稳态的重要意义 新课讲授 新课讲授 从细胞代谢需要的物质和条件角度入手，分析为什么内环境稳态失调后，会对机体造成危害。 [探究四]内环境稳态的重要意义 提示：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，只有各种所需物质和条件保持在正常范围内，才能为反应提供充足的反应物。从另一个角度讲，细胞代谢的进行离不开酶，酶的活性又受温度、pH等因素的影响。只有温度、pH等都在适宜的范围内，酶才能正常地发挥催化作用。 结论：内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。 1．内环境稳态实质：内环境的各种化学成分和理化性质都处于动态平衡中。 2．内环境稳态的性质：相对稳定，动态平衡。 3．影响内环境稳态的因素 (1)外因：外界环境因素的变化。 (2)内因：体内细胞不断进行的代谢活动。 新课讲授 [核心归纳] 新课讲授 4．血浆pH的调节机制 [核心归纳] 新课讲授 [核心归纳] 5．内环境稳态失调的原因 结论：人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。 新课讲授 [核心归纳] (1)理化性质失调： ①pH失调——酸中毒、碱中毒。酸碱度的偏高或偏低均会影响酶的活性，使细胞代谢紊乱； ②渗透压失调(如呕吐等)——细胞形态、功能异常； ③体温失调——温度偏高或偏低会影响酶的活性，使细胞代谢紊乱。 (2)内环境中的化学成分含量失衡： ①失水过多，可导致血浆渗透压升高； ②血浆中蛋白质含量降低，可出现组织水肿； ③代谢废物含量升高，可导致尿毒症； ④O2缺乏，如缺铁性贫血，可导致乳酸中毒； ⑤血浆中Ca2＋过低，可出现抽搐现象； ⑥血糖平衡失调——低血糖、糖尿病等。 6．内环境稳态失调的实例归纳 【练习1】 当堂训练 取甲、乙两个试管，向甲试管内加入血浆，乙试管内加入等量的蒸馏水，用pH试纸检测；然后，向甲、乙试管内各滴入等量的几滴盐酸或NaOH溶液，摇匀后，再用pH试纸检测。下列关于此实验的过程和结果的分析，不正确的是(　　) A．“等量”是对照实验中对无关变量的要求，在这种条件下，实验结果才能可靠 B．“摇匀”使酸性或碱性物质与试管中的血浆或蒸馏水充分混合，确保pH试纸检测结果的准确性 C．结果是甲试管中血浆pH变化不明显，乙试管中蒸馏水的pH变化明显 D．血浆中有缓冲物质，加入酸或碱后，pH恒定不变 D 【练习2】 当堂训练 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。下列相关叙述中，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 【练习3】 当堂训练 “酸碱体质理论”有两种错误观点：其一，人的体质有酸性与碱性之分，酸性体质是“万病之源”，纠正偏酸的体质就能维持健康；其二，人若要想健康，应多摄入碱性食物。下列关于人体酸碱平衡的叙述，错误的是(　　) A．人体内环境的pH大致相同，不会因食物的酸碱性而剧烈变化 B．正常人血浆pH的维持与它含有HCO3-、H2PO4-等离子有关 C．丙酮酸在组织液中转化成乳酸会导致人体血浆的pH略有降低 D．人体各器官、系统协调一致地正常运行是内环境酸碱平衡的基础 C 【练习4】 当堂训练 下列各项生理活动中，与内环境稳态的维持没有直接关系的是(　　) A．肝脏根据体内需要增加或减少释放入血液中的葡萄糖量 B．肺根据需要按一定速率呼出CO2和吸入O2 C．肾脏把代谢废物不断排出体外 D．骨髓源源不断地造出新的血细胞 D 【练习5】 当堂训练 内环境稳态是维持机体正常生命活动的必要条件，下列叙述错误的是(　　) A．细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 B．内环境保持相对稳定有利于机体适应外界环境的变化 C．内环境稳态有利于细胞新陈代谢过程中酶促反应的正常进行 D．内环境是细胞新陈代谢的主要场所，其稳态具有重要意义 D 【练习6】 当堂训练 在航天飞机的飞行过程中，地面指挥中心对宇航员的生理状况进行了实时监测。表中所示为其体内相关液体的pH，图1、图2分别表示进食后血糖含量变化情况和体温变化情况，请分析后回答问题： 液体 胃液 唾液 血液 肠液 胰液 pH 0.9～1.5 6.8 7.4 7.7 8.0 【练习6】 当堂训练 (1)上述三项生理指标中，正常的是 ______________________________ ； 其中属于内环境指标的是 ________________。 (2)某病人胃口不好，医生常用葡萄糖氯化钠注射液进行静脉滴注，该注射液配制过程中，常规条件下氯化钠的质量分数为________ ，氯化钠的质量分数不能过高或过低的原因是____________________________________________________________。 血糖含量、体温、液体的pH 血糖含量、体温　 0.9% 防止细胞因内环境渗透压改变而失水或吸水，乃至影响其生理功能　 液体 胃液 唾液 血液 肠液 胰液 pH 0.9～1.5 6.8 7.4 7.7 8.0 【练习6】 当堂训练 (3)由图2可得出的结论是_________________________________________________________________ (4)从表格看出，不同消化液的pH存在明显差异，这反映了什么问题 ______________________________________________________________________。 同一正常人的体温在一日中的不同时刻存在差异，但该差异一般不超过1 ℃ 不同消化液中的消化酶的最适pH不同 液体 胃液 唾液 血液 肠液 胰液 pH 0.9～1.5 6.8 7.4 7.7 8.0 课堂小结 谢谢大家 $$