内容正文:
第八单元|动物生命活动的调节
第1讲 人体的内环境与稳态
明确
目标
1.说明血浆、组织液和淋巴液等细胞外液共同构成高等动物细胞赖以生存的内环境;
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.简述机体通过呼吸、消化、循环和泌尿等系统参与内、外环境间的物质交换;
4.以血糖、体温、pH和渗透压等为例,阐明机体通过调节作用保持内环境的相对稳定,以保证机体的正常生命活动;
5.举例说明机体不同器官、系统协调统一地共同完成各项生命活动,是维持内环境稳态的基础。
建构
知识
体系
主题研习(一) 细胞生活的环境
厚基础
(一)体内细胞生活在细胞外液(内环境)中
1.体液及内环境的组成
(1)内环境概念:由细胞外液构成的液体环境。
(2)血浆、组织液和淋巴液之间的关系(如图)
(3)体液各组分间的相互转化关系
2.连线下列几种细胞所生活的具体内环境
(二)内环境的成分和理化性质
1.内环境的成分
(1)血浆的主要成分(如图)
(2)与血浆相比,组织液、淋巴液中蛋白质含量很少。
2.内环境的理化性质
渗透压
血浆渗透压的大小主要与无机盐、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-
酸碱度
正常人的血浆近中性,pH为7.35~7.45,与它含有的HC、H2CO3等物质有关
温度
人体细胞外液的温度一般维持在37 ℃左右
(三)细胞与外界环境的物质交换(如图)
1.细胞可以直接与内环境进行物质交换。
2.内环境与外界环境的物质交换过程,需要体内各个系统的参与。
基础盘查
1.微点判断——落实基本生命观念
(1)(2025·浙江卷)人体内环境保持相对稳定以维持正常生命活动,淀粉不存在于内环境。 (√)
(2)(2025·湖南卷)血浆的酸碱平衡与HC、H2CO3等物质有关。 (√)
(3)(2024·黑吉辽卷)血清中尿素、尿酸水平可作为检验内环境稳态的指标。 (√)
(4)(2024·河北卷)大量出汗后适量饮用淡盐水,有助于维持血浆渗透压的相对稳定。 (√)
(5)人体细胞能从血浆、组织液和淋巴液等细胞外液获取O2。 (√)
(6)缺氧时,机体内产生的乳酸与血液中的H2CO3发生反应,以维持血液pH的稳定。 (×)
(7)毛细淋巴管壁细胞所处的内环境是淋巴液和血浆。 (×)
(8)心肌细胞内的CO2浓度低于其生活的内环境。 (×)
2.发掘教材——提升科学思维能力
(1)(人教版选择性必修1 P5“图1⁃2”挖掘分析)科学家用化学分析的方法测得人体血浆的化学组成中,蛋白质含量为7%~9%,无机盐含量约为1%,但无机盐在维持血浆渗透压中占重要地位,原因是渗透压大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。蛋白质含量虽高,但蛋白质的相对分子质量较Na+与Cl-等无机盐离子大得多,故单位体积细胞外液中蛋白质的数目远少于无机盐。
(2)(人教版选择性必修1 P6“概念检测T1”素材挖掘)
人在进行一定强度的体力劳动后,手掌或脚掌上可能会磨出水疱,一段时间后水疱可自行消失。水疱主要是由血浆中的水大量渗出到组织液中形成的;水疱自行消失的原因是水疱中的液体可渗入毛细血管和毛细淋巴管。
(3)(人教版选择性必修1 P6“拓展应用”)剧烈运动会使肌肉产生大量乳酸等酸性物质,但血浆的pH并不会发生剧烈变化。具体调节机制如下:当大量乳酸进入血液后,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。
析重难
重难点(一) 内环境的组成成分及生理过程
1.内环境及其组成中的两个“认清”
(1)认清4类内环境存在的物质
(2)认清4类内环境不存在的物质
2.明确发生和不发生在内环境中的生理过程
[例1] (2026·河南部分重点高中联盟考试)肌细胞有三种类型:骨骼肌、心肌、平滑肌,它们在维持人体内环境稳态中扮演着重要角色。下列叙述正确的是 ( )
A.肌细胞无氧呼吸的产物CO2进入内环境,调节机体呼吸运动
B.剧烈运动时,肌细胞产生的大量乳酸会引起血浆pH显著下降
C.在寒冷环境中,骨骼肌战栗,使机体产热增加,维持体温平衡
D.血糖含量下降时,肌细胞中的糖原分解成葡萄糖,参与血糖调节
[解析] 人体骨骼肌无氧呼吸的产物为乳酸,没有CO2产生,A错误;血浆中有HC、H2CO3等物质,可中和内环境中的酸性或碱性物质,故剧烈运动时,肌细胞产生的大量乳酸不会引起血浆pH显著下降,B错误;寒冷刺激使下丘脑的体温调节中枢兴奋后,可引起骨骼肌战栗,使产热增加,参与体温调节,C正确;血糖含量下降时,肝糖原分解成葡萄糖参与血糖调节,而不是肌糖原,D错误。
[答案] C
重难点(二) 建构模型理解体液各组成成分之间的关系
|情|境|探|究|
下面是体液各部分相互转化的模型图,图中A、B、C为细胞或结构,a、b、c、d为体液。回答下列相关问题:
(1)图1中,B、C分别为什么结构?判断的依据是什么?
提示:B是毛细血管,C是毛细淋巴管。毛细血管两端都是开放的,一端连着动脉,另一端连着静脉;毛细淋巴管只有一端是开放的,起始端是盲端。
(2)图2中的甲、乙、丙、丁分别属于体液的什么成分?分别对应图1中的什么液体?
提示:甲、乙、丙、丁分别是组织细胞内液、组织液、血浆、淋巴液;分别对应图1中的a、d、b、c。
(3)假设图1表示部分腿部组织,其中,a、d、b中的O2和CO2浓度大小的关系分别是怎样的,用字母和符号表示。
提示:O2浓度大小关系为b>d>a;CO2浓度大小关系为a>d>b。
|认|知|生|成|
1.巧用“箭头走向”分析内环境物质交换示意图
2.物质交换过程中内环境物质含量的变化
(1)一般器官中物质含量变化分析
一般的组织器官中O2和营养物质(如葡萄糖、氨基酸等)在毛细血管动脉端的含量>静脉端的含量;而代谢废物(如CO2等)在毛细血管动脉端的含量<静脉端的含量。
(2)常考特殊器官中的物质含量变化分析
①肺组织中O2、CO2含量的变化规律
②肝脏组织中葡萄糖含量的变化规律
重难点(三) 组织水肿的实质及原因分析
[例2] (2026·天津检测)缺氧条件下,脑部毛细血管壁通透性增加,组织液增加,形成脑水肿;同时细胞膜钠泵功能障碍,导致细胞内Na+堆积,继而水分聚集形成脑细胞肿胀。下列相关叙述正确的是 ( )
A.缺氧条件下,各部位氧气浓度由高到低是血浆>神经细胞>组织液
B.形成脑水肿时,水的主要扩散路径为神经细胞→组织液→血浆
C.脑缺氧引起脑水肿时,重要的治疗措施是输入纯氧
D.血管壁细胞和神经细胞都参与了内环境的形成和维持
[解析] 缺氧条件下,各部位氧气浓度由高到低是血浆>组织液>神经细胞,A错误;形成脑水肿时,脑部毛细血管通透性增加,组织液增多,因此水的主要扩散路径为血浆→组织液,B错误;脑缺氧引起脑水肿时,重要的治疗措施是输入混有少量二氧化碳的氧气,因为二氧化碳能刺激呼吸中枢使呼吸加深加快,C错误;细胞不仅依赖于内环境,也参与了内环境的形成和维持,故血管壁细胞和神经细胞都参与了内环境的形成和维持,D正确。
[答案] D
|认|知|生|成| 组织水肿的原因归纳
研考向
题点(一) 内环境的组成和理化性质
1.(2024·浙江6月选考)血浆、组织液和淋巴等细胞外液共同构成人体细胞赖以生存的内环境。下列关于淋巴细胞分布的叙述,正确的是 ( )
A.只存在于淋巴
B.只存在于血浆和淋巴
C.只存在于血浆和组织液
D.存在于血浆、组织液和淋巴
解析:选D 淋巴液(淋巴)中有大量的淋巴细胞,淋巴液在淋巴管中流动,并最终汇入血浆,所以血浆和淋巴液中都有淋巴细胞;细胞免疫过程中,细胞毒性T细胞(效应细胞毒性T细胞)需要进入组织液裂解被病原体侵染的靶细胞,因此淋巴细胞也可分布在组织液中,D正确。
2.下图为“细胞直接与内环境进行物质交换”的图解,其中②④⑤为细胞外液。下列相关叙述正确的是 ( )
A.图中①和③细胞所处的具体内环境分别是血液和组织液、组织液
B.若某人长期营养不良,⑤中蛋白质含量降低,会使图中②液体增加,引起组织水肿
C.⑤中蛋白质含量比②和④中多,所以⑤的渗透压高于②和④
D.高原地区缺氧,人体内产生的CO2增多,所以⑤的pH会明显下降
解析:选B 题图中①表示毛细血管壁细胞,其所处的内环境为血浆和组织液;③表示组织细胞,其所处的内环境为组织液,A错误。若某人长期营养不良,⑤血浆中的蛋白质含量降低,导致血浆渗透压降低,则水分进入②组织液增多,从而引起组织水肿,B正确。⑤血浆比组织液和淋巴液含有的蛋白质多,但血浆、组织液以及淋巴液的渗透压基本相等,C错误。高原地区缺氧,人体细胞无氧呼吸增强,产生的乳酸增多,但是血浆中有缓冲物质的存在,因此血浆的pH不会明显降低,D错误。
题点(二) 物质通过内环境交换时的穿膜层数
3.如图所示为氧气从红细胞(①)中出来,经过血浆(②),穿过毛细血管壁细胞(③),再经过组织液(④),穿过细胞膜进入组织细胞(⑤)中后进入线粒体(⑥)被有氧呼吸利用的过程。下列说法不正确的是 ( )
A.氧气通过各生物膜的方式均为自由扩散
B.根据氧气运动方向,氧气浓度最高处应为⑥的内部
C.整个过程要穿过12层磷脂分子
D.氧气从①到⑥的整个过程是不消耗生物体能量的
解析:选B 氧气通过生物膜的方式为自由扩散,不需要载体和能量,A、D正确;根据氧气的运动方向,氧气浓度最高处应为①(红细胞)的内部,B错误;氧气从红细胞出来经过1层细胞膜,再穿过毛细血管壁(单细胞)经过2层细胞膜,进入组织细胞经过1层细胞膜,再进入线粒体穿过2层膜,共穿过6层膜,一层生物膜具有两层磷脂分子,所以整个过程要穿过12层磷脂分子,C正确。
4.(2026·南阳模拟)如图为小肠绒毛上皮细胞及小肠绒毛内部结构示意图,下列说法正确的是 ( )
A.葡萄糖进入①的方式是协助扩散
B.③内液体渗透压过高可引起组织水肿
C.由②携带的氧到心肌细胞内被利用,至少需要经过6层生物膜
D.⑤内液体含有的蛋白质与③内液体一样多
解析:选C 小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输,即葡萄糖进入①的方式是主动运输,A错误;③内液体(血浆)渗透压过低,造成血浆中的水进入组织液,可引起组织水肿,③内液体渗透压过高则不会引起组织水肿,B错误;由②(红细胞)携带的氧到心肌细胞内被利用,至少需要经过红细胞膜、毛细血管壁(2层膜)、组织细胞膜,线粒体膜(2层膜),共6层生物膜,C正确;⑤内液体是淋巴液,③内液体是血浆,与淋巴液相比,血浆中含有较多的蛋白质,D错误。
[思维建模] 图示法分析物质穿膜层数(以氧气和葡萄糖为例)
由图示分析可知,氧气从肺泡进入线粒体被利用穿膜层数至少为11层;葡萄糖从小肠肠腔进入组织细胞被利用穿膜层数至少为7层。
主题研习(二) 内环境的稳态
厚基础
1.内环境稳态的解读
2.内环境稳态的实例分析
(1)血浆pH调节的过程
(2)内环境稳态失调引起的健康问题实例
3.探究生物体维持pH稳定的机制
(1)实验原理
本实验采用对比实验的方法,通过向自来水、缓冲液(如HP/H2P等溶液,在加入酸或碱时,能使pH的变化减弱)、肝匀浆中加入酸或碱溶液引起的pH不同变化,说明生物体内液体环境与缓冲液相似而不同于自来水,从而说明生物体维持pH相对稳定的机制。
(2)实验结果与结论
材料
图示
结果
自来水
滴加HCl后,自来水pH逐渐减小;滴加NaOH后,自来水pH逐渐增大
缓冲液
在一定的范围内,无论滴加HCl还是NaOH,缓冲液的pH均保持相对稳定
生物
材料
(如肝
匀浆)
在一定的范围内,无论滴加HCl还是NaOH,生物材料的pH均保持相对稳定
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
4.稳态概念的发展
基础盘查
1.微点判断——落实基本生命观念
(1)(2025·湖南卷)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。 (×)
(2)(2025·河南卷)CO2参与血浆中HC/H2CO3缓冲对的形成。 (√)
(3)(2024·湖北卷)过度剧烈运动会引起乳酸中毒说明缓冲体系的调节能力有限。 (√)
(4)(2022·重庆卷)运动后肌肉酸痛是因为乳酸积累导致血浆pH显著下降。 (×)
(5)(2022·海南卷)生活在平原的人进入高原时,肺泡通气量快速增加,过度通气可使血液中CO2含量降低。 (√)
(6)内环境稳态是指内环境的化学成分和理化性质恒定不变。 (×)
(7)在内环境稳态调节中,激素调节占主导地位。 (×)
(8)实现内环境的稳态只依赖神经—体液—免疫调节网络。 (×)
2.发掘教材——提升科学思维能力
(1)(人教版选择性必修1 P11正文思考)人体肌肉细胞无氧呼吸产生的乳酸会被相应过程消耗,这对内环境稳态的作用和意义是避免代谢产物的积累,维持内环境的pH稳定;是机体进行正常生命活动的必要条件。
(2)(人教版选择性必修1 P10“思考·讨论”问题分析)大量出汗或严重腹泻后,如果只喝水,不补充盐,内环境的渗透压会出现什么变化?这会带来怎样的后果?内环境的渗透压会变小。当内环境的渗透压变小时,内环境中的水将较多地通过渗透作用进入细胞内,造成细胞肿胀,进而导致细胞代谢和功能紊乱。
研考向
题点(一) 内环境稳态及其与人体健康的关系
1.(2025·甘肃高考)内环境稳态对人体的健康至关重要。下列生理调节过程不属于人体内环境稳态调节的是 ( )
A.血钾升高时,可通过醛固酮调节肾脏排出更多的钾离子,以维持血钾浓度相对稳定
B.环境温度高于30 ℃时,汗腺分泌汗液,汗液汽化时带走热量,以维持体温相对稳定
C.缺氧时,呼吸加深加快,机体从外界获取更多的氧,以维持血液中氧含量相对稳定
D.胃酸分泌过多时,通过负反馈作用抑制胃酸分泌,以维持胃中的pH相对稳定
解析:选D 血钾升高时,通过醛固酮调节肾脏排出更多的钾离子,以维持血钾浓度相对稳定,钾离子在血浆等内环境中,A项属于内环境稳态调节;环境温度高于30 ℃时,汗腺分泌汗液,汗液汽化时带走热量,以维持体温相对稳定,体温调节涉及内环境的温度平衡,B项属于内环境稳态调节;缺氧时,呼吸加深加快,机体从外界获取更多的氧,以维持血液(包括血浆和血细胞)中氧含量相对稳定,C项属于内环境稳态调节;胃中的环境不属于内环境,胃酸分泌过多时,通过负反馈作用抑制胃酸分泌,以维持胃中的pH相对稳定,D项不属于内环境稳态调节。
2.(2026·宜昌开学考)代谢性碱中毒是指体内酸丢失过多或从体外进入碱过多的情况,主要表现为血浆HC过高,pH升高。呼吸性碱中毒是指因肺通气过度,使血浆H2CO3浓度或CO2分压减少,导致pH升高。下列叙述错误的是 ( )
A.代谢性碱中毒患者可以通过注射安全浓度的稀盐酸来缓解血浆pH升高
B.呼吸性碱中毒患者呼吸阻碍时可通过吸入含有一定浓度CO2的O2,来改善病情
C.内环境酸碱平衡的维持与肺的呼吸和肾脏的滤过、排泄等密切相关
D.人从高原突然进入富氧环境时,血液中含氧量增加可诱发呼吸性碱中毒
解析:选D 体内酸丢失过多会引起代谢性碱中毒,患者可以通过注射安全浓度的稀盐酸来缓解血浆pH升高,A正确;CO2为酸性气体,临床上,可吸入含有一定浓度CO2的O2降低血浆的pH,并刺激呼吸中枢,来缓解呼吸性碱中毒症状,B正确;呼吸性碱中毒、尿毒症的出现分别与肺部和肾脏功能的异常有关,因此内环境酸碱平衡的维持与肺的呼吸和肾脏的滤过、排泄等密切相关,C正确;血液中含氧不足会引起机体呼吸加深加快,造成肺通气过度,使CO2大量排出,造成血浆pH升高,可诱发呼吸性碱中毒,血液中含氧量增加不会诱发呼吸性碱中毒,D错误。
题点(二) 生物体维持pH稳定的实验和原理
3.(2026·株洲模拟)某实验小组同学欲探究土豆匀浆能否维持pH的相对稳定,采用蒸馏水、缓冲液和土豆匀浆作为实验材料进行了相关实验,其中的一组实验结果如下表所示。下列叙述正确的是 ( )
项目
试管1
试管2
试管3
实验材料
2 mL蒸馏水
2 mL配制的缓冲液
2 mL土豆匀浆
滴加液体
0.1 mol·L-1HCl
0.1 mol·L-1HCl
0.1 mol·L-1HCl
pH检测
下降较快
变化不明显
变化不明显
A.实验中试管1、2为对照组,试管3为实验组
B.上述实验结果说明,土豆匀浆中的缓冲对为HC/H2CO3C.上述实验结果说明,土豆匀浆调节pH的能力是有限的
D.上述实验结果说明,土豆匀浆中的缓冲物质与缓冲液中的完全相同
解析:选A 该实验的目的是探究土豆匀浆能否维持pH的相对稳定,因此实验中试管1、2为对照组,试管3为实验组,A正确;由实验结果可知,向土豆匀浆加入HCl后pH变化不明显,说明土豆匀浆能维持pH的相对稳定,可能存在缓冲物质,但不能确定缓冲对是HC/H2CO3或者与缓冲液中的完全相同,B、D错误;上述实验结果无法说明土豆匀浆调节pH的能力是有限的,C错误。
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