1.1细胞生活的环境课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

人教版选择性必修1 第1章人体的内环境与稳态 第1节 细胞生活的环境 一、学习目标 二、重难点 1.描述内环境的组成及理化性质。 2.阐明机体细胞生活在内环境中，通过内环境与外界环境进行物质 交换，同时也参与内环境的形成和维持。 3.运用图示和模型等方法阐释内环境为机体细胞提供适宜的 生存环境并与外界环境进行物质交换。 1.内环境的组成及其理化性质。 2.内环境是机体细胞与外界环境进行物质交换的媒介。 问题探讨 1.两图所示的各是什么细胞？它们分别生活在什么样的环境中？尝试说出它们生活环境的异同。 在初中的生物学课上，你曾观察过多种动物细胞的装片。左侧的两幅图片你一定还有印象。 血细胞直接置于草履虫生活的水环境中，血细胞会出现吸水膨胀甚至直接破裂的现象。 红细胞 白细胞 图1所示细胞为人体血液中的血细胞，包括红细胞、白细胞等；图2所示细胞为单细胞动物草履虫。血细胞生活在血浆中。草履虫直接生活在外界水环境中。 相似之处：都是液体环境； 不同之处：血细胞生活在体内的血浆中，并不直接与外界进行物质交换；而草履虫直接生活在外界环境中，直接与外界环境进行物质交换。 2.若将图1所示的细胞置于2图所示细胞的生活环境中，会发生什么变化？ 多细胞生物绝大多数细胞直接生活的环境是什么呢？ 细胞是生命活动的基本单位。无论是单细胞生物还是多细胞生物的细胞，都有其特定的生活环境，并与环境之间不断进行物质和能量交换。 问题探讨 直接生活在外界水环境中，从中直接获取养料和氧， 并将代谢废物直接排入水中 绝大多数细胞没有直接与外界环境接触，不能直接与其进行物质交换 单细胞生物 多细胞生物 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？ 细胞内液 细胞外液 细胞外液 细胞内液 体液 组织液 血浆 淋巴液等 存在于细胞内约占2/3 存在于细胞外约占1/3 一、体内细胞生活在细胞外液中 1.体液：体内大量以水为基础的液体统称为体液。 脑脊液 进行新陈代谢的主要场所 细胞生活的直接环境 体液不与外界相通，即正常情况下不会排出体外；汗液、泪液、消化液、尿液等不属于体液。 不与外界相通，即正常情况下不会排出体外，排除泪液、唾液、尿液等 细胞內液：包括细胞质基质、细胞器基质、细胞核液等 一、体内细胞生活在细胞外液中 思考：有人说：“血液就是血浆”你认为这种说法恰当吗？ 红细胞 白细胞、 血小板 血浆 离心前 离心后 血浆是血细胞的直接生活环境 血细胞 血液 血液≠血浆 血浆的来源： ①消化道吸收 ②组织液渗入 ③淋巴液回流 血浆 是血液中除血细胞外的液体部分 一、体内细胞生活在细胞外液中 组织液 存在于组织细胞间隙的液体，又叫组织间隙液。 组织液是体内绝大多数细胞直接生活的环境 任务一：观察下图，分析组织液的来源和去路分别是什么？ 来源：由血浆通过毛细血管壁渗出到细胞间形成。 组织液大部分通过毛细血管静脉端回收，少部分进入毛细淋巴管。 主要去路： 血浆 由毛细血管壁渗出 组织液 大部分物质被重吸收 （营养物质） （代谢物质） 一、体内细胞生活在细胞外液中 淋巴液 存在于淋巴管中液体部分，是由一部分组织液经毛细淋巴管壁进入毛细淋巴管而形成的。 淋巴液是淋巴细胞直接生活的环境 任务二：观察下图，分析淋巴液的来源和去路分别是什么？ 组织液 由毛细淋巴管壁 进入淋巴管 淋巴液 经左右锁骨 下静脉汇入 血浆 【拓展】淋巴循环是血液循环的辅助途径，有两大作用： ①毛细淋巴管可以回收组织液中的血浆蛋白等大分子物质； ②吸收脂肪成分运送至血浆、免疫防御等。 其通透性大于毛细血管，一些大分子物质如蛋白质等，都较容易进入毛细淋巴管。 思考: 为什么组织液和淋巴液之间是单向关系？ 毛细淋巴管由一层内皮细胞组成，呈覆瓦状， 类似于瓣膜，可以防止 淋巴液倒流，因此淋巴液和组织液之间进行物质的单向运输。 1.为什么说细胞外液是细胞直接生活的环境？ 2.请依据下图绘制出能反映血浆、组织液和淋巴液联系的模式图（用文字和箭头表示）。 3.为什么说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 任务三：思考·讨论 血浆、组织液、淋巴液之间的关系 答案 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。由此可见，细胞外液是体内细胞直接生活的环境。 3.为什么说全身的细胞外液是一个有机的整体？ 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，淋巴经淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆中。图附后 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（血浆位于血管中，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。 2.血浆、组织液和淋巴液之间有什么内在联系？ 血浆 组织液 淋巴液 双向渗透 细胞外液 血细胞 大多数细胞 淋巴细胞 毛细血管壁 2. 组织液、血浆和淋巴的关系 一、体内细胞生活在细胞外液中 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。 细胞外液=内环境（“外”是对细胞而言，“内”是对人体而言） 内环境 单向渗透 毛细淋巴管壁 淋巴循环 直接回流 CO2和代谢废物 组织细胞 O2和营养物质 练习 1.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 淋巴细胞 组织细胞 血浆 淋巴液、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 ①__________ ②__________ ③__________ ④__________ 血浆 组织液 细胞内液 淋巴液 一、体内细胞生活在细胞外液中 练习 a__________ b__________ c__________ d__________ 血浆 组织液 细胞内液 淋巴液 思考·讨论 血浆的化学成分 二、细胞外液的成分 血浆的成分复杂，主要为水。科学家测得人体血浆中部分成分的含量如下表。 成分 含量 成分 含量（mmol/L） 丙氨酸氨基转移酶 9~60U/L 总胆固醇 3.1~5.2 总蛋白 65~85g/L 钠 137~147 总胆红素 5~21µmol/L 钾 3.5~5.3 碱性磷酸酶 45~125U/L 钙 2.2~2.65 尿素 2.8~7.2mmol/L 磷 0.81~1.45 肌酐 57~111µmol/L 镁 0.73~1.06 尿酸 208.3~428.4µmol/L 血清铁 11~30 葡萄糖 3.9~6.1mmol/L 氯 99~110 乳酸脱氢酶 140~271U/L 碳酸氢盐 22~28 三酰甘油 0~1.7mmol/L 总CO2 21~31.3 水 无机盐 无机物 蛋白质 脂质 糖 代谢产物 有机物 气体 3.葡萄糖主要的能源物质，脂肪细胞内良好的储能物质，蛋白质生命活动的主要承担者，无机盐能调节人体生命活动 答案 1.可分为无机物、有机物两类。无机物包括水和无机盐（如钠、钾、钙、磷、镁、血清铁、氯、碳酸氢盐等），有机物包括糖类（如葡萄糖）、蛋白质（如丙氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶等）、脂类（如甘油三酯、胆固醇）等。也可分为营养物质和代谢废物。营养物质包括水、无机盐、蛋白质、葡萄糖、甘油三酯等，代谢废物包括尿素、尿酸、二氧化碳。 2.O2、激素、维生素等 4.血浆中的葡萄糖主要来源与食物中的糖类。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，经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。生成的二氧化碳和水，先排入内环境中，然后通过 血液循环运输到相应部位排出，二氧化碳由呼吸系统排出，多余的水分主要由泌尿系统排出。 甘油三酯的来源和去路与糖类物质相似。 尿素主要在肝合成，原料是氨基酸代谢产生的含氮废物，而氨基酸主要来源于食物中蛋白质的分解。肝合成的尿素，主要通过血液循环运输到肾，随尿液排出体外；少量尿素通过汗液排出体外。 钠主要来自食物，经消化系统直接吸收进入血液。血液中的钠主要通过尿液排出体外，少量通过汗液排出体外。 二、细胞外液的成分 血浆 水（约占90%） 蛋白质（约占7~9%）无机盐（约占1%） 血液运输的其他物质 营养物质：葡萄糖、核苷酸、脂质等 代谢废物：尿素、尿酸等 气体：O2、CO2等 抗体、激素（如胰岛素）、神经递质等 1. 血浆的组成成分 2.组织液、淋巴液的成分和含量与血浆相近，但又不完全相同。 最主要差别血浆中含有较多的蛋白质，而组织液、淋巴中蛋白质含量较少。 细胞外液是一种盐溶液，类似于海水。 1.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 随讲随练 2.下列物质中不属于内环境成分的是____________________ 1.氧气 2.血红蛋白 3.血浆蛋白 4.有氧呼吸酶 5.载体蛋白 6.H+ 7.泪液 8.消化酶 9.纤维素　 10.维生素 2、4、5、7、8、9 不属于内环境成分的四类物质 ①细胞内部特有的物质：包括结构蛋白（例如血红蛋白）和胞内酶（例如呼吸酶、ATP合成酶、DNA聚合酶等）、核酸、糖原等； ②细胞膜的成分：例如受体蛋白、载体蛋白； ③与外界相通的管腔中的成分（细胞合成后，直接分泌到外界环境中）：例如各种消化酶（唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶）、尿液、泪液、唾液、汗液等； ④不能被消化吸收的物质：纤维素、淀粉、麦芽糖等 总结： 二、细胞外液的成分 将血液中的红细胞放在清水或浓度很低的溶液中，细胞会由于吸水过多而破裂；将红细胞放在浓度较高的溶液中，红细胞会由于过多失水而死亡。此外，在过酸、过碱或温度过高、过低等条件下，细胞也不能正常生活。 在细胞外液中细胞会出现这样的情况吗？ 理化性质：渗透压、酸碱度和温度 三、内环境的理化性质 1.渗透压（ 37℃、约770kPa ） （1）概念：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。 （2）大小：取决于溶液中溶质微粒的数目。溶质微粒越多，对水吸引力越大，溶液渗透压越高。（与物质的量浓度有关） （3）影响渗透压大小的因素： 血浆渗透压大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关。 细胞外液渗透压的90%以上来源于 Na+ 和 Cl- 。 三、内环境的理化性质 细胞外液中溶质含量最多的是蛋白质，为什么细胞外液渗透压的90%以上来源于Na＋和Cl－？ 提示　溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。虽然蛋白质含量最高，但蛋白质分子质量较Na＋和Cl－大得多，数目远小于Na＋和Cl－。 2.酸碱度（pH） 缓冲对的作用（以H2CO3/NaHCO3为例） ①正常人的血浆pH为 。 ②缓冲对： 、 。 7.35～7.45 H2CO3和NaHCO3 NaH2PO4和Na2HPO4 三、内环境的理化性质 3.温度：一般37℃左右 22 四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 内环境如何与外界环境进行物质交换？ 内环境 问题1：Na+、葡萄糖、氨基酸和O2等分别是经过什么途径进入内环境的? 消化系统 食物 循环系统 组织液 淋巴液 血浆 空气 呼吸系统 外环境 组织细胞 人体系统 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 CO2+H2O H2CO3 H+ + HCO3- 细胞代谢产生的CO2与H2O结合，在碳酸酐酶作用下，发生下列反应： HCO3-通过与细胞外的阴离子交换到达细胞外液， 即组织液、血浆或淋巴液中。主要与呼吸系统有关。 问题2：参与维持pH的HCO3-是怎样形成的？这与体内哪些系统的活动有关？ 思考·讨论 内环境如何完成与外界环境的物质交换 四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 25 问题3：体内细胞产生的代谢废物（如尿素和二氧化碳），是通过哪些器官排到体外的？ 循环系统 组织细胞 血浆 外界环境 呼吸系统 组织液 皮肤 泌尿系统 内环境 外环境 思考·讨论 内环境如何完成与外界环境的物质交换 四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 的物质交换 的物质交换 外界环境中的物质 体 内 细 胞 食 物 消化系统 O2 呼吸系统 皮肤、泌尿系统 尿素、水等 CO2 内环境 循 环 系 统 血液循环 淋巴循环 组 织 液 血浆 淋巴液 内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介 四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 内环境是细胞直接生活的环境 问题4：请用简单示意图表示内环境与外界环境的物质交换的关系。 内、外环境 内环境与细胞 拓展 1.组织水肿及成因 （1）概念：在不同的条件下，组织液渗透压升高或血浆渗透压下降，引起水分移动，使血浆中的水分渗透到组织液，引起组织水肿现象。 （2）原因分析 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(少数进入淋巴液，淋巴液又汇入血浆)→血浆→组织液→靶细胞(细胞内液) 口服药物: 药→消化系统→血浆→组织液→靶细胞(细胞内液) 2.药物注射 (1)模式图 (2)过程分析 (1)消化道中的葡萄糖进入组织细胞被利用经过的膜层数至少为进、出小肠黏膜上皮细胞(2层)＋进、出毛细血管壁细胞(两次，4层)＋进组织细胞(1层)＝7层。 (2)外界空气中的O2进入组织细胞被利用经过的膜层数至少为进、出肺泡壁细胞(2层)＋进、出毛细血管壁细胞(两次，4层)＋进、出红细胞(2层)＋进组织细胞(1层)＋进线粒体(2层)＝11层。 3.物质进出内环境的“穿膜”层数 02浓度： C02浓度： 02运输方向： C02运输方向： ①>⑤>④>② ①⑤④② ②>④>⑤>① ②④⑤① 图示：①表示血流方向 ②细胞内液 ③淋巴液 ④组织液 ⑤血浆 总结： O2的浓度：血浆＞组织液＞细胞内液 CO2的浓度：细胞内液＞组织液＞血浆 4.O2 、CO2 浓度排序及运输方向 1.人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。（ ） × √ √ √ 课堂练习 2.人体内环境是体内细胞直接生活的环境，下列属于人内环境的是（ ） 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 32 3.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。 肺 小肠 肾 皮肤 (1)A、B、C 各是什么器官? (2)B内的营养物质通过 ① 过程进入内环境， 则 ① 表示的是什么过程? (3)②表示什么过程? 营养物质的吸收 肾小管的重吸收 课堂练习 33 肾单位 肾小体 肾小管、集合管 肾小球 肾小囊 肾小球的滤过作用 肾小管和集合管的的重吸收作用 尿液的形成 4.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。 正常机体 剧烈运动 乳酸 缓冲对中 的NaHCO3 泌尿系统 NaHCO3 外界环境 乳酸钠 + H2CO3 CO2+H2O 呼吸系统 呼吸中枢 刺激 血液中 的H2CO3 课堂练习 35 $$