人教版 (2019)选择性必修1第1章 人体的内环境与稳态第2节 内环境的稳态学案
展开一、内环境的动态变化
1.原因
(1)外因:外界① 环境 的变化。
(2)内因:体内② 细胞代谢 活动的进行。
2.模拟生物体维持pH的稳定
(1)实验原理
本实验采用对比实验的方法,通过比较自来水、磷酸盐缓冲液、生物材料(肝匀浆)在加入酸或碱后引起pH的变化,定性说明在一定范围内生物体内液体环境与缓冲液相似,从而说明生物体pH相对稳定的机制。
(2)方法步骤
③ pH计或pH试纸 ④ pH ⑤ 酸或碱的滴数
(3)实验结论
生物材料类似于⑥ 缓冲液 ,加入少量酸或碱不会发生pH的⑦ 大幅度变动 。人体内环境中也有很多⑧ 缓冲对 ,其中最重要的是⑨ HCO3-/H2CO3 ,其次还有HPO42-/H2PO4- 等。当一定量的酸性或碱性物质进入后,内环境的pH仍能维持在一定范围内。
3.实例——体温变化
(1)正常情况下,不同人的体温,会因⑩ 年龄、性别 等的不同而存在微小差异。
(2)同一个人的体温在一日内也有变化,但变化幅度一般不超过⑪ 1 ℃。
(3)尽管气温波动范围较大,但健康人的体温始终接近37 ℃ 。
4.稳态的概念
正常机体通过⑫ 调节作用 ,使各个器官、系统协调活动,共同维持内环境的⑬ 相对稳定 状态。
二、对稳态调节机制的认识及意义
1.内环境稳态调节的基础
(1)人体各器官、系统协调一致地正常运行,是维持内环境稳态的⑭ 基础 。
(2)直接相关的系统:消化系统、呼吸系统、循环系统、⑮ 泌尿系统 。
2.对稳态调节机制的探究历程
⑯ 神经系统 ⑰ 神经调节 3.内环境稳态失调:人体维持稳态的调节能力是有⑱ 一定限度 的。
4.内环境稳态的重要意义
(1)内环境稳态形成的原因
⑲ 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⑳ 各种物质和条件 。
(2)意义
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
5.稳态概念的发展
(1)在分子水平上,存在基因表达的稳态、㉑ 激素分泌 的稳态、酶活性的稳态等。
(2)在细胞水平上,存在㉒ 细胞的分裂和分化 的稳态等。
(3)在器官水平上,存在心脏活动的稳态(血压、心率)、消化腺分泌消化液的稳态。
(4)在群体水平上,种群数量的变化存在稳态,生态系统的结构和功能也存在稳态。
特别提醒 内环境稳态≠绝对的稳定:内环境稳态的实质是相对稳定状态,即内环境的各种成分、理化性质在允许的范围内波动,是一种动态的平衡状态。内环境稳态的调节能力是有限的,在内因和外因的干扰下会发生内环境稳态的失调,如发烧、脱水、高血糖等。
互动探究·关键能力
主题学习一 模拟生物体维持pH的稳定
情境探究
阅读教材P7探究·实践“模拟生物体维持pH的稳定”,梳理实验思路、实验现象及原因,回答相关问题:
(1)该实验的结果会出现误差吗?误差产生的原因是什么?
(2)实验过程中,在5、6、7三个步骤中出现了三次的“充分冲洗烧杯”,这样做的目的分别是什么?
(3)该实验中,缓冲液的pH变化为什么与自来水的不同?
(4)根据该实验的原理与结果,尝试对肝匀浆维持pH稳定的机制进行解释。
答案:提示:(1)实验是有误差的。误差产生的原因:①加入酸、碱后不摇动或摇动不均匀、不彻底。②加入酸、碱后不待其稳定就立即测pH。③肉眼分辨色度有误差。④试剂配制的浓度或使用的量不准确。⑤烧杯清洗不干净等。
(2)第一次是为了避免酸性物质与碱性物质发生中和反应,使实验现象不明显;第二次和第三次是为了防止不同的实验材料混合,影响实验效果。
(3)缓冲液加入少量酸或碱后,pH变化不明显,原因是磷酸盐缓冲液中含有NaH2 PO4/Na2HPO4 ,其中NaH2PO4 呈酸性,当加入少量NaOH时,NaH2PO4 可以中和OH- ;Na2HPO4 呈碱性,当加入少量HCl时,Na2HPO4 可中和H+ 。自来水则不同,加入酸或碱后,pH变化明显。
(4)生物实验材料维持pH稳定的机制:生物材料中含有缓冲对H2PO4-/HPO42- 、H2CO3/HCO3- 等,它们能对酸碱度的变化起缓冲作用。
归纳总结
1.进行该实验应注意的问题
(1)加入酸或碱时,要一滴一滴加入,并严格控制滴数。
(2)冲洗烧杯一定要充分,否则将影响实验结果。
(3)生物材料至少选两种进行实验。
(4)绘制pH变化曲线时一定要用不同颜色的笔或实、虚线标明。
2.血浆pH维持稳态的调节机理
(1)原理:内环境中存在着许多弱酸和弱酸强碱盐组成的缓冲对,如H2CO3/HCO3-、H2PO4-/HPO42- 等,其作用是结合内环境中过多的酸或碱,以维持内环境pH的相对稳定。
(2)调节过程(以H2CO3/HCO3- 缓冲对为例)
①当酸性物质(如乳酸)增加时:
C3H6O3amp;+Na+amp;+HCO3-amp;→amp;C3H5O3Naamp;+H2CO3乳酸amp;amp;amp;amp;乳酸钠amp;碳酸
H2CO3amp;→amp;H2Oamp;+amp;CO2↑不稳定amp;amp;amp;amp;经呼吸系统排出
②当碱性物质(如Na2CO3 )增加时:
Na2CO3+H2CO3→2 NaHCO3
过多的NaHCO3 可由肾脏排出,从而延缓了体内的碱性变化。
经典例题
例1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
答案:D
解析:甲试管的血浆中具有缓冲物质,加入酸或碱时,pH会有一定的波动,但变化不明显;乙试管加入的是蒸馏水,无缓冲物质,在本实验中为空白对照,加入酸或碱时,pH会发生明显的变化。
素养解读
通过对“模拟生物体维持pH的稳定”的实验目的与过程分析,明确生物体维持pH稳定的机制,理解内环境稳态的重要性,同时掌握科学的实验方法与技能,渗透对实验探究、科学思维等核心素养的考查。
素养落实
1.(2021辽宁丹东宽甸二中高二质量测试)下列关于稳态的叙述,错误的是( )
A.外界环境的变化和体内细胞的代谢活动均可以影响内环境的稳态
B.正常情况下内环境的各项理化指标都在一定范围内波动
C.当血液的成分稳定时,人就不会生病
D.体内多对缓冲物质对维持体液pH相对稳定具有重要作用
答案:C
解析:本题考查的是稳态的有关内容。当血液的成分稳定时,人不会生和其相关的病,但有可能患遗传病等,C错误。
主题学习二 对稳态调节机制的认识及意义
情境探究
1.体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施?
答案: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,发高烧时,各种酶的活性发生变化,代谢紊乱,机体功能异常。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。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出现脑损伤,如智力落后、癫痫,因此应注意及时采用物理方法或服用药物来退烧降温。
2.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?
答案:提示:内环境渗透压会降低。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,造成细胞吸水肿胀,进一步导致细胞代谢和功能紊乱。严重时人体会出现疲倦、全身不适、恶心、食欲减退、皮下组织肿胀等症状。
3.援藏的技术人员到青藏高原后会出现头痛、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?
答案:提示: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。
4.在夏季炎热的日光下,人长时间工作,体内热量若不能及时散失,会造成中暑。“中暑”的病人细胞代谢会发生紊乱,试解释其原因。
答案:提示:“中暑”的病人热量不能及时散失,导致体温升高,酶活性降低,进而引起细胞代谢紊乱。
5.如表是某中年男子血液化验单中的部分数据,分析并探究以下问题:
(1)由表中数据可推测该男子可能患有何种疾病?
(2)每种成分的正常参考值是一个范围,这说明内环境的理化性质有什么特点?
答案:(1)该男子可能患有糖尿病、高血脂、高血压。
(2)内环境的理化性质不是恒定不变的,而是在一定范围内波动。
归纳总结
1.维持内环境稳态的主要调节机制
神经—体液—免疫调节网络是内环境稳态的主要调节机制。
2.内环境稳态调节的基础
(1)图解
(2)直接参与的器官与系统
3.内环境稳态失调归纳
(1)理化性质失调:①pH失调——酸中毒、碱中毒。pH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。
经典例题
例2 新冠肺炎疫情由新型冠状病毒引起,该病毒侵入人体后会对人体内环境稳态产生影响。下列有关人体内环境稳态的叙述不正确的是( )
A.长跑后肌肉酸痛是因为乳酸积累
B.病毒的入侵一定会破坏人体内环境稳态
C.内环境的变化会引起机体自动调节器官和系统的活动
D.维持人体稳态的主要调节机制是神经—体液—免疫调节网络
答案:B
解析:长跑后肌肉酸痛是因为机体进行无氧呼吸产生了乳酸并积累,A正确;病毒入侵可能会引起感冒、发烧等破坏内环境稳态的现象,但是由于人体有免疫系统,内环境稳态也可能不被破坏,B错误;内环境的变化会引起机体自动调节器官和系统的活动,共同维持内环境的相对稳定,C正确;内环境稳态的主要调节机制是神经—体液—免疫调节网络,D正确。
素养解读
“人体内环境的稳态与主要调节机制”的主要内容是人体内环境稳态的概念、调节基础与意义,常与生产生活实际相联系,既考查学生对基本概念的掌握情况,又渗透着对生命观念、社会责任等生物学核心素养的考查。
素养落实
2.(2021山东济南历城二中高二月考)内环境稳态的维持主要依靠机体的调节,但外界环境也会影响稳态,下列事实除哪项外都支持这一观点( )
A.夏天长期待在空调房间内容易引起“空调病”
B.有人到青藏高原后头疼乏力、血压升高
C.人屏息一段时间后,呼吸运动会明显加强
D.长期处于高温环境可能会引起中暑
答案:C
解析:夏天长期待在空调房间引起的“空调病”是温差大导致的体温调节失调,A不符合题意;到高原后出现的头疼乏力、血压升高是缺氧导致的内环境失调,B不符合题意;人屏息一段时间后,呼吸运动明显加强是机体缺氧而进行无氧呼吸需加大呼吸强度才能提供足够能量,不属于内环境稳态失调,C符合题意;中暑是高温导致的体温调节失调,D不符合题意。
评价检测·课堂达标
课堂小结
课堂检测
1.下列叙述,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)内环境的稳态就是内环境的成分和理化性质恒定不变。( × )
(2)内环境的变化不会引起机体自动调节器官和系统的活动。( × )
(3)血浆、组织液、淋巴液的成分稳定时,机体不一定达到稳态。( √ )
(4)内环境稳态只需机体通过消化、呼吸、循环和泌尿这四个系统的协调活动来维持。( × )
(5)内环境达到稳态时,人就不会得病。( × )
(6)内环境稳态遭到破坏时,代谢紊乱,代谢速率一定会下降。( × )
2.下列属于内环境稳态的重要组成部分的是( )
①酸碱平衡 ②渗透压平衡 ③血糖平衡 ④体温平衡 ⑤CO2、O2 平衡
A.③④⑤ B.①③④ C.①②④ D.①②③④⑤
答案:D
解析:内环境稳态就是指内环境中的理化性质和各种化学成分维持相对稳定的状态,①酸碱平衡,②渗透压平衡,③血糖平衡,④体温平衡,⑤CO2、O2 平衡均属于内环境化学成分和理化性质的平衡。
3.(2021辽宁葫芦岛高二质量检测)在血液生化六项检查的化验单上,每种成分的参考值都有一个变化范围,对此错误的理解是( )
A.该变化范围主要考虑了化验结果的误差
B.内环境稳态是一种动态的、相对的稳定状态
C.内环境稳态不是恒定的,可在一定范围内波动
D.年龄、性别等个体差异会导致内环境的成分存在差异
答案:A
解析:该变化范围是机体存在的波动范围,属于正常现象,不属于误差,A错误;内环境稳态是一种动态的、相对的稳定状态,B正确;内环境稳态是相对的,不是恒定不变的,可在一定范围内波动,C正确;年龄、性别等个体差异会导致内环境的成分存在差异,D正确。
4.分别向20 mL 的新鲜血浆中滴加相同浓度的稀盐酸和稀NaOH溶液,下列能正确表示血浆pH变化与滴加滴数之间关系的是( )
A. B.
C. D.
答案:D
解析:由于人体血浆中含有缓冲物质,因此滴加少量酸或碱时,pH基本不变。但这种调节能力是有限的,滴加过量碱时,pH会升高,滴加过量酸时,pH会降低,D正确。
5.内环境稳态的维持与人体健康有密切关系。下图是人体内环境稳态概念图,据图回答:
(1)图中①②分别代表 和 。
(2)正常人血浆的pH之所以能保持相对稳定,与它含有 等离子有关。
(3)一个人长时间发高烧,会引起全身乏力、食欲不振等症状,主要原因是 。
(4)内环境渗透压稳态的意义是 。
(5)目前普遍认为, 调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
答案:(1)组织液 ; 内环境(或细胞外液)
(2)HCO3- ,HPO42-
(3)体温过高使体内酶的活性下降
(4)维持细胞正常的形态和功能
(5)神经—体液—免疫
课标解读
课标要求
学习目标
学法指导
1.以血糖、体温、pH和渗透压等为例,阐明机体通过调节作用维持内环境的相对稳定,以保证机体的正常生命活动
2.举例说明机体不同器官、系统协调一致地共同完成各项生命活动,是维持内环境稳态的基础
1.通过内环境稳态及其调节建立稳态与平衡观(生命观念)
2.通过模拟生物体维持pH的稳定,阐明机体通过调节作用维持内环境的相对稳定(科学思维)
3.通过分析稳态失调的实例,养成自我保健的意识和习惯,并关心和影响他人(社会责任)
1.运用稳态与平衡观阐明机体通过调节作用维持内环境的相对稳定,以保证机体的正常生命活动
2.结合生产生活实际,分析稳态失调的原因与表现,理解机体器官、系统对于内环境稳态的重要作用
项目
测定值
单位
参考范围
血清葡萄糖
223
mg/dL
60∼110
甘油三酯
247
mg/dL
50∼200
总胆固醇
280
mg/dL
150∼220
消化系统
消化道→营养物质 消化道毛细血管
呼吸系统
肺泡⇌CO2O2 肺毛细血管
泌尿系统
血管→大部分代谢废物 肾脏形成尿液
循环系统
由上述内容可看出血液是所有生命活动的中转站,它的成分能充分反映机体的健康状况
高中生物第2节 内环境的稳态学案设计: 这是一份高中生物第2节 内环境的稳态学案设计,共10页。学案主要包含了内环境的动态变化,对稳态调节机制的认识,内环境稳态的重要意义等内容,欢迎下载使用。
高中人教版 (2019)第2节 内环境的稳态学案及答案: 这是一份高中人教版 (2019)第2节 内环境的稳态学案及答案,共10页。
高中生物人教版 (2019)选择性必修1第1章 人体的内环境与稳态第2节 内环境的稳态导学案: 这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修1第1章 人体的内环境与稳态第2节 内环境的稳态导学案,共3页。学案主要包含了学习目标,自主梳理,自学检测等内容,欢迎下载使用。