内容正文:
第一章
第1节 细胞生活的环境
学习目标
01
描述内环境的组成及理化性质
02
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
03
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
01
问题探讨
01
问题探讨
图1和图2所示的各是什么细胞?它们分别生活在什么样的环境中?
血细胞和草履虫。
血浆和水环境。
血细胞不能直接与外界进行物质交换,草履虫可以。
尝试说出它们生活环境的异同。
吸水涨破。
若将图1 所示的细胞置于图2所示细胞生活的环境中,会发生什么变化?
思考:组成我们身体的绝大多数细胞没有直接与外界环境接触,那么多细胞生物的细胞直接生活的环境是什么?
02
体内细胞生活在细胞外液中
体液
生物体内以水为基础的液体
体液
细胞
内液
细胞
外液
组织液
血浆
淋巴液等
存在于细胞内,约占 。
存在于细胞外,约占 。
2/3
1/3
脑脊液
细胞质基质、线粒体基质、叶绿体基质、细胞液……
02
体内细胞生活在细胞外液中
1.血浆
血浆
血细胞
红细胞
白细胞
血小板
白细胞
红细胞
血小板
血液≠血浆
血液≠体液
02
体内细胞生活在细胞外液中
血 液
血 浆
血细胞
纤维蛋白原
血 清
红细胞
白细胞
血小板
水
其他溶质
血浆是血细胞的直接生活环境
因血压等而导致的渗出
因渗透等而导致的吸收
小静脉
小动脉
毛细血管
1.血浆
02
体内细胞生活在细胞外液中
2.组织液
组织液:是存在于组织细胞间隙的液体,
又叫组织间隙液。
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
绝大多数细胞都浸浴在组织液中
组织液是绝大多数细胞直接生活的环境
02
体内细胞生活在细胞外液中
动脉
静脉
毛细血管
毛细淋巴管
淋巴结
淋巴管
淋巴系统
淋巴结
淋巴管
毛细血管
毛细淋巴管
淋巴液
组织液
02
体内细胞生活在细胞外液中
3.淋巴液
存在于淋巴管中,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
淋巴系统
淋巴结
淋巴管
毛细血管
毛细淋巴管
淋巴液
动脉
淋巴细胞
淋巴液是淋巴细胞、吞噬细胞直接生活的环境。
组织细胞
微动脉
微静脉
组织液
淋巴液
血浆
内环境
细胞外液
讨论1.为什么说细胞外液是细胞直接生活的环境?
提示: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。
思考·讨论 血浆、组织液和淋巴液之间的关系
组织细胞
微动脉
微静脉
组织液
淋巴液
血浆
内环境
细胞外液
思考·讨论 血浆、组织液和淋巴液之间的关系
讨论2.组织液、血浆和淋巴之间有什么内在联系?请依据下图绘制出能反映三者关系的模式图。
提示: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。
思考·讨论 血浆、组织液和淋巴液之间的关系
细胞外液各部分之间的转化关系:
血浆、组织液、淋巴通过动态的有机联系共同构成机体细胞生活的直接环境。由细胞外液构成的液体环境叫作内环境。 (教材P04)
血浆
组织液
淋巴液
细胞内液
外界环境
毛细血管壁
毛细淋巴管壁
左右锁骨下静脉
O2和营养物质
CO2和代谢废物
O2和营养物质
CO2和代谢废物
组织细胞
微动脉
微静脉
组织液
淋巴液
血浆
内环境
细胞外液
思考·讨论 血浆、组织液和淋巴液之间的关系
讨论3.能不能说全身的细胞外液是一个有机的整体?
提示:血浆流经毛细血管,水和能够透过毛细血管壁的物质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重新渗入血浆中。少量组织液还可渗入毛细淋巴管,形成淋巴,淋巴经淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆。由此,全身的细胞外液是一个有机的整体。
思考·讨论 血浆、组织液和淋巴液之间的关系
细胞外液各部分之间的转化关系:
思考·讨论 血浆、组织液和淋巴液之间的关系
细胞外液各部分之间的转化关系:
03
细胞外液的成分
红细胞在血浆中能正常地生活
难以直接在外界环境生存
对环境成分有特殊要求
血浆/内环境(细胞外液)含有哪些成分呢?
03
细胞外液的成分
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
讨论1.如何将表中物质归类?
有机物:蛋白质、葡萄糖、脂质、尿素、尿酸等
无机物:水、无机盐等
营养物质:无机盐、葡萄糖、脂肪、氨基酸等
代谢废物:尿素、尿酸、CO2等
调节物质:激素等
03
细胞外液的成分
1. 血浆的化学组成
水
约90%
蛋白质
7% ~ 9%
无机盐
约1%
其他物质
营养物质(葡萄糖、核苷酸…
激素
代谢废物(尿素、尿酸…
气体(CO2)……
组织液、淋巴液的主要成分:
血浆中的蛋白质含量较高,而组织液和淋巴液中蛋白质含量很少。
成分和含量与血浆相似,但又不完全相同,最主要的差别在于:
细胞外液类似海水(盐溶液)
→生命起源于海洋
03
细胞外液的成分
04
内环境的理化性质
1.渗透压:
(1)概念:溶液中溶质微粒对水的吸引力。
(2)渗透压大小比较:取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。
与溶质浓度成正比
04
内环境的理化性质
(3)影响因素:
①血浆渗透压大小主要与无机盐、蛋白质含量有关
②细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-
(4)实例:
在37℃时,人的血浆渗透压约为770kPa,相当于细胞内液的渗透压。
1.渗透压:
04
内环境的理化性质
2. 酸碱度(pH)
(3)缓冲对以H2CO3/NaHCO3为例:
(1)正常人的血浆pH近中性,为 。
7.35~7.45
(2)平衡的维持:缓冲物质(一种弱酸和相应的一种强碱盐组成)
04
内环境的理化性质
3.温度:
(1)范围:人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右。
A
B
C
温度
反应速率
最适温度
(2)调节方式:通过下丘脑体温调节中枢进行调节。
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
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?
结合初中学过的人体消化、呼吸、循环、排泄等知识,与同学讨论下列问题。
还记得人体有哪些系统吗
人体共有八大系统
运动系统
内分泌系统
循环系统
神经系统
消化系统
呼吸系统
泌尿系统
生殖系统
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
循环系统
消化系统
呼吸系统
泌尿系统
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
消化系统
Na+、葡萄糖或氨基酸
口腔
食道
胃
十二指肠
小肠
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
四
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
小肠绒毛上皮细胞
(单层细胞)
1层膜
1层膜
组织液
组织液
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
血 浆
毛细血管壁细胞
(单层细胞)
进入血浆
穿2层膜
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
血 浆
毛细血管壁细胞
(单层细胞)
进入血浆
穿2层膜
组织液
组织细胞
出血浆
穿2层膜
进入细胞穿1层膜
养料(如葡萄糖进入组织细胞)
转移途径:消化→吸收→血液循环→组织液→组织细胞
穿膜层数:进出小肠绒毛上皮细胞(2)+ 进出毛细血管壁细胞(4)+进入组织细胞(1)=7层
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
呼吸系统
鼻腔
咽
喉
气管
支气管
氧气
支气管分支末端
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
肺泡壁细胞
(单层细胞)
毛细血管壁细胞
(单层细胞)
气体(如O2)
转移途径:肺泡→肺毛细血管→血液循环→毛细血管→组织液→组织细胞
穿膜层数:进出肺泡壁细胞(2)+
进毛细血管壁细胞(2)+
进出红细胞(2)+
出毛细血管壁细胞(2)+
进组织细胞(1)=9层
若被利用,则9+进线粒体(2)=11层
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
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?
结合初中学过的人体消化、呼吸、循环、排泄等知识,与同学讨论下列问题。
提示:Na+和Cl-等直接来自食物,可直接被吸收。糖类和蛋白质是两类大分子物质,须经过消化系统的消化,分解为葡萄糖和氨基酸才能被吸收。上述物质在小肠内经主动运输进入小肠绒毛内的毛细血管中,经血液循环运输到全身各处的毛细血管中,再通过物质交换过程进入组织液和淋巴。
血浆中的CO2通过肺动脉进入肺泡周围的毛细血管,由于血液中的CO2分压大于肺泡中CO2的分压,CO2就从血液中向肺泡扩散,再通过呼气运动将其排出体外。
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
2.参与维持pH的HCO3-/H2CO3是怎样形成的?
提示: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:
CO2+H2O H2CO3 H+ + HCO3-。
HCO3-通过与细胞外的阴离子交换到达细胞外液,即组织液、血浆或淋巴中。主要与呼吸系统有关。
3.体内细胞产生的代谢废物,如尿素和CO2是通过哪些器官排到体外的?
CO2
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
泌尿系统
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
泌尿系统
肾单位
肾小体
肾小管
肾小球
肾小囊
(过滤血浆)
(重吸收)
汉水丑生侯伟作品
血液流经肾小球,从血浆中过滤出一些基本不含蛋白质的滤液到肾小囊腔中,称为原尿。原尿流经肾小管和集合管,在肾小管和集合管处,99%的水、全部葡萄糖和部分无机盐等被重吸收,剩下少量水和无机盐以及代谢废物(如尿素)形成终尿。
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
3.体内细胞产生的代谢废物,如尿素和CO2是通过哪些器官排到体外的?
提示:体内细胞产生的代谢废物主要通过皮肤分泌汗液,泌尿系统形成、排出尿液和呼吸系统的呼气这三条途径来排出,其中以泌尿系统和呼吸系统的排泄途径为主。例如,血浆中的尿素主要通过肾脏形成的尿液排出体外。
4.请你用简单的示意图表示内环境与外界环境的物质交换的关系。
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
葡萄糖、氨基酸等
体外
体外
细胞
体外
体外
呼吸系统
消化系统
泌尿系统
皮肤
营养物质
营养物质
代谢废物
代谢废物(尿素、无机盐)
代谢废物 (尿素、无机盐)
O2
CO2
重吸收
O2
O2
CO2
CO2
血浆
组织液
淋巴
双向渗透
毛细血管
淋巴
循环
毛细
淋巴
管
05
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
(2)细胞不仅依赖内环境,也参与内环境的形成和维持
皮肤
循环系统
呼吸系统
消化系统
泌尿系统
食物
O2
CO2
H2O、无机盐
尿素、尿酸等
H2O、无机盐、尿素等
CO2
CO2
等废物
O2
养料和O2
组织细胞
内环境
外界环境
血浆
组织液
淋巴液
养料
废物
废物
(1)内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介
06
课堂小结
内环境
O2、营养物质
包括
也就是
理化特性
化学成分
CO2等代谢废物
O2、营养物质
CO2等代谢废物
外界环境
细胞
组织液
淋巴液
血浆
细胞外液
组成成分
渗透压
酸碱度
温度
07
课堂小测
1.下列关于体液的说法,正确的是( )
A.体液就是人体内的全部液体,包括血浆、组织液、尿液等
B.人体细胞内液的总量少于细胞外液
C.组织液和淋巴液是毛细淋巴管壁细胞生活的液体环境
D.组织液中的蛋白质含量高于血浆和淋巴液
C
解析:人体内含有的大量以水为基础的液体统称为体液,体液包括细胞内液与细胞外液,血浆、组织液和淋巴液构成细胞外液,尿液不属于体液,A错误;人体细胞内液占2/3,细胞外液占1/3,人体细胞内液的总量多于细胞外液,B错误;毛细淋巴管壁细胞生活的液体环境是组织液和淋巴液,C正确;血浆中的蛋白质含量高于组织液和淋巴液,D错误。
07
课堂小测
2.下列各组物质不全是内环境成分的是( )
A.O2,CO2,Ca2+
B.激素、抗体、维生素
C.神经递质、尿素、HPO42-
D.葡萄糖、胰液、呼吸酶
D
解析:O2和CO2是气体,通过扩散在血浆中运输;Ca2+属于无机盐,存在于血浆中,三者均为内环境成分,A错误;激素通过血液运输,抗体分布于血浆或组织液,维生素(如水溶性维生素)通过血浆运输,三者均为内环境成分,B错误;神经递质释放到突触间隙(组织液),尿素通过血液运输,HPO42-是血浆中的无机盐,三者均为内环境成分,C错误;葡萄糖可存在于血浆中,但胰液是分泌到消化道的外分泌液,呼吸酶位于细胞内(如线粒体或细胞质基质),胰液和呼吸酶均不属于内环境成分,D正确。
07
课堂小测
3.酸碱平衡是维持人体正常生命活动的必要条件之一。下列叙述正确的是( )
A.细胞内液的酸碱平衡与无机盐离子无关
B.血浆的酸碱平衡与、H2CO3等物质有关
C.胃蛋白酶进入肠道后失活与内环境酸碱度有关
D.肌细胞无氧呼吸分解葡萄糖产生的CO2参与酸碱平衡的调节
B
解析:细胞内液的酸碱平衡与无机盐离子有关,如HCO3-可以与H+反应,A错误。正常人的血浆近中性,pH为7.35~7.45。血浆的pH之所以能够保持稳定,与其中含有的HCO3-、H2CO3等物质有关,B正确。胃蛋白酶进入肠道后失活与小肠内的环境呈弱碱性有关,但小肠内的环境不属于内环境,C错误。肌细胞无氧呼吸分解葡萄糖不产生CO2,D错误。
07
课堂小测
4.如图表示人体细胞与外界环境之间进行物质交换的过程,A、B、C、D表示四种体液,①②表示有关的物质,下列说法不正确的是( )
A.图中A~D中组成内环境成分的有A、B、C
B.B、C成分的最主要差别是C中含有较多的无机盐
C.如果①代表CO2,由组织细胞产生到体外,至少需要经过9层生物膜
D.长期营养不良会使A增多,从而导致组织水肿
B
解析:由图可知,A是组织液、B是淋巴液,C是血浆,D是细胞内液,A、B、C共同构成内环境,A正确;图中B、C成分的最主要差别是C中含有较多的蛋白质,B错误;如果①代表CO2由组织细胞产生到体外,至少需要经过线粒体膜(2层)→细胞膜(1层)→毛细血管壁(进出2+24层)→肺泡壁(2层),共9层膜,C正确;长期营养不良会使血浆蛋白减少,导致血浆渗透压下降,组织液回流减少,组织液增多,从而引起组织水肿,D正确。
感谢指正
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