内容正文:
第2节 内环境的稳态
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1
目标
01
02
03
通过模拟实验,探究生物体维持PH稳定的原理,培养科学探究的精神。
(科学探究)
通过对人体渗透压、酸碱度和温度等细胞外液理化性质的学习,关注人类健康。
(社会责任)
通过掌握内环境的组成成分及相互关系,形成稳态与平衡观和生命的系统关。
(生命观念)
教学目标
重难点
内环境稳态的概念及其生理意义
2
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。下图是某人的血液生化桧查化验单的一部分。
初步诊断:
①血糖较高,且近期血糖控制不好,可以考虑糖尿病。
②血脂较高,注意饮食和运动。
高血糖
高血脂
问题探讨
3
检测项目 英文对照 结果 单位 参考值
丙氨酸氨基转移酶 ALT 11 U/L 9~60
天冬氨酸氨基转移酶 AST 12 ↓ U/L 15~45
葡萄糖 GLU 10.96 ↑ mmol/L 3.9~6.1
糖化血清蛋白 GA 33.70 ↑ % 10.8~17.1
肌酸激酶 CK 126 U/L 38~174
肌酸激酶同工酶MB MMB 1.9 ng/ml 0.6~6.3
乳酸脱氢酶 LDH 173 U/L 140~271
甘油三酯 TG 2.21 ↑ mmol/L 0~1.7
总胆固醇 TCHO 5.15 mmol/L 3.1~5.2
1.为什么血液的生化指标能反映机体的健康状况?
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。
肝功能
血 糖
心肌功能
肝功能
血脂
问题探讨
检测项目 英文对照 结果 单位 参考值
丙氨酸氨基转移酶 ALT 11 U/L 9~60
天冬氨酸氨基转移酶 AST 12 ↓ U/L 15~45
葡萄糖 GLU 10.96 ↑ mmol/L 3.9~6.1
糖化血清蛋白 GA 33.70 ↑ % 10.8~17.1
肌酸激酶 CK 126 U/L 38~174
肌酸激酶同工酶MB MMB 1.9 ng/ml 0.6~6.3
乳酸脱氢酶 LDH 173 U/L 140~271
甘油三酯 TG 2.21 ↑ mmol/L 0~1.7
总胆固醇 TCHO 5.15 mmol/L 3.1~5.2
2.每种成分的参考值(即正常值)都有一变化范围,这说明什么 ?
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,内环境稳态表现为一种动态平衡;。
(2)不同个体存在一定差异。
问题探讨
检测项目 英文对照 结果 单位 参考值
丙氨酸氨基转移酶 ALT 11 U/L 9~60
天冬氨酸氨基转移酶 AST 12 ↓ U/L 15~45
葡萄糖 GLU 10.96 ↑ mmol/L 3.9~6.1
糖化血清蛋白 GA 33.70 ↑ % 10.8~17.1
肌酸激酶 CK 126 U/L 38~174
肌酸激酶同工酶MB MMB 1.9 ng/ml 0.6~6.3
乳酸脱氢酶 LDH 173 U/L 140~271
甘油三酯 TG 2.21 ↑ mmol/L 0~1.7
总胆固醇 TCHO 5.15 mmol/L 3.1~5.2
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?
(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。
(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。
问题探讨
实验1:模拟生物体维持pH的稳定
(一)提出问题
(三)设计实验
(二)作出假设
细胞代谢会产生许多酸性物质,如碳酸等;人和动物吃的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发生变化吗?
机体能维持pH的相对稳定
实验1:模拟生物体维持pH的稳定
(三)设计实验
2.实验材料和试剂
自来水、物质的量浓度为0.1mol/L的HCl、 物质的量浓度为0.1 mol/L的NaOH、pH为7的磷酸盐缓冲液、肝匀浆等。
1.实验原理
在溶液中加入酸或碱,缓冲对(如HCO3-/H2CO3、HPO42-/H2PO4-等)能使溶液pH的变化幅度减小;与自来水相比,生物组织匀浆更类似于缓冲液。
实验1:模拟生物体维持pH的稳定
自变量
无关变量
相互对照(对比实验)
不同溶液、滴加酸或碱的数量
因变量
对照类型
溶液pH的变化
不同的溶液的体积、所加酸或碱的浓度
3.实验分析
(三)设计实验
实验1:模拟生物体维持pH的稳定
4.实验步骤
(三)设计实验
实验1:模拟生物体维持pH的稳定
4.实验步骤
(三)设计实验
(1)测酸对自来水pH的影响
①将25mL自来水倒入___mL烧杯中。
③加入酸并测pH变化
一次加___滴0.1mol/L的盐酸轻轻摇动。
每加____滴测一次pH,重复这一步。
直到加入____滴为止。
将pH测定结果记入表中。
①__________烧杯并向其中加入25mL自来水,测定并记录__________。
②如步骤(1)中③,一滴一滴地加入0.1mol/L的NaOH溶液,测定并记录pH。
(2)测碱对自来水pH的影响
②用_______或________测试__________,并记录。
50
pH计
pH试纸
起始的pH
1
5
30
充分冲洗
起始的pH
4.实验步骤
(3)测缓冲液pH的变化
_________烧杯,用 代替自来水,重复2中步骤,记录结果。
充分冲洗
(4)测肝匀浆pH的变化
_________烧杯,用 代替自来水,重复2中步骤,记录结果。
充分冲洗
(5)绘制曲线
根据表格中记录的数据,以______________为横坐标,以____为纵坐标,画出各实验中pH变化的曲线。
酸或碱的滴数
pH
为了使实验结果更可信,应尝试用不同生物材料完成实验。
缓冲液
肝匀浆
如何减少误差,提高数据的准确度?
平行重复实验(三组平行重复或者组间平行重复)
实验1:模拟生物体维持pH的稳定
5.实验结果
材料
(25mL) 0.1mol/L的HCl 0.1mol/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 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
实验1:模拟生物体维持pH的稳定
6.分析结果得出结论
在一定范围内,生物组织匀浆的性质类似于________而不同于_________,这说明_________________________,能够_________________________。
缓冲液
自来水
生物材料内含有缓冲物质
维持pH的相对稳定
实验1:模拟生物体维持pH的稳定
(P8讨论)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HPO42-/H2PO4-,其中H2PO4-呈酸性,当加入少量NaOH时,可以中和OH-; HPO42-呈碱性,当加入少量HCl时,可以中和H+。水溶液则不同,加入酸或碱后,pH变化明显。
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,维持pH稳定。
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
实验1:模拟生物体维持pH的稳定
(P8讨论)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。
思考:内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定范围吗?
思考:内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定范围吗?
一、 内环境的动态平衡
人体体温日变化规律
成员 上午6h 上午9h 中12h 下午3h 傍晚6h 晚上9h
母亲 37.0℃ 37.2℃ 37.3℃ 37.4℃ 37.2℃ 37.1℃
父亲 36.8℃ 37.0℃ 37.1℃ 37.3℃ 37.1℃ 36.9℃
自己 37.1℃ 37.3℃ 37.4℃ 37.5℃ 37.3℃ 37.1℃
数据显示:
(1)正常人的体温并不是一个固定值,而是一个温度范围,一般不超过1℃。
(2)不同年龄的人的体温有微小的差异,一般青年人高于老年人。
说明:健康人的体温始终在37 ℃左右,处于动态平衡中。
一、 内环境的动态平衡
健康人内环境的化学成分(如血糖、血脂等)和理化性质(渗透压、酸碱度、温度)都是不断变化的,但都处于一定的范围内。
动态平衡
通过调节作用实现的。
1. 概念:
______机体通过__________,使__________、________ __________,共同维持_____________________叫做稳态。
正常
调节作用
各个器官
系统
协调活动
内环境的相对稳定状态
二、 内环境的稳态
化学成分的相对稳定
理化性质的相对稳定
水、无机盐、各种营养物质、代谢产物的含量稳定
pH值、温度、渗透压的相对稳定
2. 稳态的特点:
(1)稳态不是恒定不变,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范围内。
实质
3.影响内环境稳态的因素:
①外因:_________________________
外界环境的变化
②内因:_________________________
体内细胞代谢活动的进行
二、 内环境的稳态
1、维持稳态的基础:
人体各器官、系统协调一致地正常运行。
三、 稳态的调节机制
神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制
之后,人们又发现免疫系统能发现并清除异物、外来病原微生物等引起内环境波动的因素,因此它也起重要的调节作用。
2、稳态的调节机制
1857年贝尔纳:内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节
1926年坎农:内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下,通过机体各器官、系统分工合作、协调统一实现的。
三、 稳态的调节机制
20世纪初,科学家才确定了体液调节的存在
23
直接相关的系统
起调节作用的系统
消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统
神经系统、免疫系统、内分泌系统
内环境稳态会出现失调的情形吗?
2、稳态的调节机制
三、 稳态的调节机制
发 热
发热时的主要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。
各种酶的活性发生变化,代谢紊乱,机体功能异常。
四、内环境稳态失调的实例
内环境渗透压会变小。
当内环境渗透压变小时,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。
腹泻
四、内环境稳态失调的实例
因为高原空气稀薄,大气压和氧分压低,易造成体内缺氧,由此引发一系列的不适应症状,如恶心、头晕、乏力及口唇发紫等症状。
高原反应
外界环境的变化势必影响内环境的稳态。若外界环境变化不甚剧烈,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。
四、内环境稳态失调的实例
人体维持稳态的调节能力是有一定限度的
内环境的稳态遭到破坏
细胞代谢紊乱甚至导致疾病发生
调节功能出现障碍(内因)
外环境变化过于剧烈(外因)
四、内环境稳态失调的实例
血糖浓度过低→低血糖症
血糖浓度过高→糖尿病
血钙的含量过低→手脚抽筋,成年人患骨质疏松、儿童患佝偻病
血钙的含量过高→肌无力
血浆蛋白的含量低→组织水肿
高温环境中体力劳动→中暑(热射病)
寒冷环境中长期工作→冻疮
四、内环境稳态失调的实例
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件
温度、pH等都在适宜的范围内,酶才能正常的发挥催化作用
正常的血糖水平和血含氧量
正常生命活动
能量
正常的呼吸作用
内环境成分
内环境理化性质
五、内环境稳态的重要意义
①正常血糖浓度和血液中的含氧量 为细胞代谢提供充足的反应物
②适宜温度和pH 适宜酶发挥作用
③正常渗透压 维持细胞形态与功能
④代谢废物排出 可防止机体中毒
个体水平——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——细胞分裂和分化的稳态
器官水平——心脏活动(血压、心率)的稳态
种群水平——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)
在生命系统的各个层次上,普遍存在稳态
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
内环境的变化会引发机体的自动调节,使其维持在相对稳定的范围内,这就是内环境稳态。
机体各器官、系统协调一致地正常运行,是维持内环境稳态的基础。细胞也参与了内环境形成和维持。
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件和体现。
课堂小结
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。 ( )
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
教材:练习与应用
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。
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。
教材:练习与应用
一、选择题
1. 正常情况下,人体具有维持内环境相对稳定的能力。下列相关叙述错误的是 ( )
A. 偶尔吃咸的食物不会长时间影响血浆渗透压的稳定
B. 在高温或寒冷条件下,正常人的体温总是接近37℃
C. 血浆的pH是由血浆中的氢离子维持的, 与其他物质无关
D. 喝水多则尿多,出汗多则尿少,以维持体液中水含量的稳定
2. 人在剧烈运动时,体内会发生一些变化。下列相关叙述,正确的是( )
A. 大量乳酸进入血液,血浆由弱碱性变为弱酸性
B. 大量消耗葡萄糖,血浆中葡萄糖的浓度会相应降低
C. 大量失钠,对细胞外液渗透压的影响大于细胞内液
D. 大量失水,会引起血浆渗透压和细胞外液渗透压下降
C
C
教材:复习与提高
淋巴液
组织液
血浆
组成
内环境
内环境稳态
酸碱度
例如
温度
例如
渗透压
例如
细胞
O2、养料
CO2、代谢废物
外环境
O2、养料
CO2、代谢废物
二、非选择题
1. 在下图空白框和括号中填写适当的名词(箭头表示流动方向)
2. 据报道,美国某法庭判决“酸碱体质理论”的提出者赔偿一名癌症患者1.05亿美元。该 理论的主要意思是:①人的体质有酸性与碱性之分,酸性体质是“万病之源”;②人若要想健康, 应多摄入碱性食物,有些癌症患者受此理论影响,不去医院进行正规治疗,而寄希望于注射碱性物质以达到治愈目的。
(1)请运用本章所学关于内环境稳态的有关知识,并通过査阅相关资料获得更多的证据,尝试对“酸碱体质理论”进行评判。
“酸碱体质理论”缺乏充足的科学依据,理由如下。
①该理论中的“酸碱体质”概念模糊,在现代医学和中医学中都没有酸性体质和碱性体质的分法。
②该理论认为身体偏碱就是健康的,其实是偷换概念的错误命题。内环境相关知识显示,体内细胞的生活环境——内环境(即细胞外液,包括血浆、组织液和淋巴液等)的正常pH稳定在7.35~7.45,呈弱碱状态,但这并不意味着健康身体的每部分都偏碱性。例如,胃液呈强酸性,尿液呈弱酸性,阴道分泌物也呈弱酸性。
二、非选择题
罗伯特欧阳
③该理论认为,酸性体质是“万病之源”,这是颠倒因果关系。在临床中,的确有很多酸中毒(pH低于7.35)的情况发生,但这不是酸中毒致病,而是因为服用了某些药物(如利尿剂) 或患有某些疾病(如糖尿病、肾功能衰竭、腹泻)而出现酸中毒。
④该理论认为,若要健康,应多摄入碱性食物。这也没有科学根据。食物虽有酸性、碱性的区分,但内环境相关知识表明,普通食物不可能引起内环境的酸碱度变化,因为人体内存在缓冲系统可以自动调节pH,使之保持一种动态的平衡。若日常饮食受该理论影响,将可能导致人体营养失衡,由此会引发更多疾病。
二、非选择题
罗伯特欧阳
2. 据报道,美国某法庭判决“酸碱体质理论”的提出者赔偿一名癌症患者1.05亿美元。该 理论的主要意思是:①人的体质有酸性与碱性之分,酸性体质是“万病之源”;②人若要想健康, 应多摄入碱性食物,有些癌症患者受此理论影响,不去医院进行正规治疗,而寄希望于注射碱性物质以达到治愈目的。
(1)请运用本章所学关于内环境稳态的有关知识,并通过査阅相关资料获得更多的证据,尝试对“酸碱体质理论”进行评判。
(2)现在有些生产厂家在售卖饮用水时,宣称碱性水为“健康水”。若你的亲朋好友为了健康而购买、饮用碱性水,你会怎样做?
二、非选择题
积极向亲朋好友宣传相关科学知识,劝阻他们不要受生产厂家的广告误导。
教材:复习与提高
3. 2016年10月,我国神舟十一号载人飞船与“天宫二号”成功实现自动交会对接,航天员顺利进入空间实验室。太空环境是一个高真空环境,人必须穿上特制的航天服,乘坐专门设计的载人航天器,才能在太空中安全地生活和工作。因为航天器和航天服都具备生命保障系统,为宇航员提供一个类似于地面的环境。请搜集有关资料,分析这套生命保障系统中有哪些是为维持内环境的稳态设计的。
【提示】航天器和航天服中的生命保障系统,主要由氧源(气瓶)和供气调压组件、水升华器和水冷却循环装置、空气净化组件、通风组件、通信设备、应急供氧分系统、控制组件和电源、报警分系统、遥测分系统等组成。它能够为航天员提供呼吸用氧,并控制服装内的压力和温度,清除航天服内CO2、臭味、湿气和微量污染等。这套生命系统与压力服(给宇航员提供正常大气压)一起,在人体周围创造适宜人生存和工作的微小气候环境,有利于宇航员维持机体内环境的稳态。
教材:复习与提高
下节课再见!
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Word教程: www.1ppt.com/word/ Excel教程:www.1ppt.com/excel/
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