2020-2021学年第2节 内环境的稳态多媒体教学课件ppt

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一、内环境的稳态与调节机制1.内环境稳态(1)含义:正常机体通过调节作用,使各个器官、系统协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态。(2)实质:内环境的组成成分和理化性质的动态平衡(在一定范围内波动)。(3)原因:外界环境的变化和体内细胞代谢活动的进行,使内环境的各种化学成分和理化性质不断变化。(4)内环境稳态的实例:人体体温的日变化正常情况下,不同人的体温,会因年龄、性别等的不同而存在微小差异;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1 ℃;健康人的体温始终接近37 ℃。
2.对稳态调节机制的认识
二、内环境稳态的重要意义1.意义:内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。2.实例
[思考] 内环境稳态遭到破坏后,一定会发生代谢紊乱吗?答案 一定,因为内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
预习反馈1.判断(1)内环境保持相对稳定有利于机体适应外界环境的变化。( √ )(2)内环境稳态有利于新陈代谢过程中酶促反应的正常进行。( √ )(3)血浆中的 参与维持血浆pH的稳定。( √ )(4)血浆的成分稳定时,机体达到稳态。( × )
2.(2021四川成都高二开学考试)下列不属于人体内环境稳态失衡引起的疾病的是(　　)A.长期吃碱性食物导致胃液pH变化引起胃病B.人体因感染新型冠状病毒导致发高烧C.人体因缺钙引起手足抽搐D.人体胰岛素分泌过少导致糖尿病答案 A解析 胃液不属于内环境,A项符合题意;发高烧是体温改变,内环境理化性质改变属于内环境稳态失衡,B项不符合题意;钙是内环境成分,缺钙引起手足抽搐属于内环境稳态失衡,C项不符合题意;血糖属于内环境成分,胰岛素分泌过少导致血糖浓度过高,出现糖尿病,属于内环境稳态失调,D项不符合题意。
3.人体稳态的调节能力是有一定限度的,下列现象属于内环境稳态失调的是(　　)A.寒冷时出现寒战B.从平原到高原,有的人出现肺水肿症状C.体内有轻微病原体感染时,白细胞数量增多D.干渴时,尿量明显减少答案 B解析 内环境稳态是指内环境的各种成分和理化性质保持相对稳定的状态。A、C、D三项中的现象均为人体正常生理现象,出现肺水肿是病理表现,说明内环境中渗透压平衡被破坏,组织液水分增多,内环境稳态被破坏,故B项符合题意。
三、实验:模拟生物体维持pH的稳定1.实验目的通过比较自来水、缓冲液和肝匀浆在加入酸或碱后pH的变化,推测生物体是如何维持pH稳定的。2.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、肝匀浆中加入酸或碱溶液引起的pH不同变化,定性说明人体内液体环境与缓冲液相似而不同于自来水,从而说明生物体具有维持pH相对稳定的机制。
3.实验流程 测定并记录初始pH→每滴入5滴物质的量浓度为0.1 ml/L的盐酸或NaOH溶液测定并记录一次pH,直至滴入30滴→以pH为纵轴、酸或碱的滴数为横轴将记录数据作图→比较并得出结论。
4.实验结果(1)对自来水的处理曲线①②分别表示用物质的量浓度均为0.1 ml/L的NaOH溶液和盐酸对自来水的处理。结果:滴加盐酸后,自来水的pH逐渐减小,滴加NaOH溶液后,自来水的pH逐渐增大。
(2)对缓冲液的处理
缓冲液组结果:在一定范围内无论滴加盐酸或NaOH溶液,缓冲液的pH均保持相对稳定。
(3)对肝匀浆的处理生物材料组结果:在一定范围内无论滴加盐酸或NaOH溶液,生物材料的pH均保持相对稳定。
5.结论滴加盐酸后,自来水的pH逐渐减小;滴加NaOH溶液后,自来水的pH逐渐增大。无论滴加盐酸还是NaOH溶液,缓冲液和肝匀浆的pH均保持相对稳定。说明在一定范围内,生物材料的性质类似于缓冲液而不同于自来水,肝匀浆内含有缓冲物质,能够维持pH的相对稳定。
预习反馈1.判断(1)加入酸或碱时,要一滴一滴地加入,并严格控制滴数。( √ )(2)HCl和NaOH均有腐蚀性,要避免其与皮肤和眼睛接触。( √ )(3)冲洗烧杯一定要充分,否则将影响实验结果。( √ )(4)随便选取一种生物材料进行实验即可。( × )(5)加入酸、碱后要立即测定pH。( × )(6)绘制pH变化曲线时可用不同颜色的笔或实虚线标明。( √ )(7)绘制坐标曲线时要注明横轴、纵轴所代表的意义及相应单位。( √ )
2.(2021安徽舒城中学高二月考)某同学以清水、缓冲液和血浆分别为实验材料进行探究血浆是否具有维持pH稳定的功能的实验,实验结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.起对照作用的是清水组和缓冲液组B.所得结果不合理的是清水组C.该实验结果说明血浆组缓冲物质的缓冲能力是有限的D.图中的结果表明缓冲液组维持pH稳定的能力强于血浆组
答案 D解析 本实验探究的是血浆是否具有维持pH稳定的功能,所以血浆组为实验组,清水组和缓冲液组为对照组,A项正确;加入HCl后,清水组的pH应该降低,所以图中清水组的结果不合理,B项正确;从坐标曲线可以看出,当加入的HCl达到一定量后,无论是血浆组还是缓冲液组,都不能继续维持pH的相对稳定,说明血浆组缓冲物质的缓冲能力是有限的,C项正确;据图可知,缓冲液组的曲线比血浆组先下降,说明缓冲液组维持pH稳定的能力低于血浆组,D项错误。
四、稳态概念的发展在生命系统的各个层次上,都普遍存在着稳态,稳态已成为生命科学的一大基本概念。分子水平→基因表达的稳态、激素分泌的稳态、酶活性的稳态等　↓细胞水平→细胞分裂和分化的稳态等　↓器官水平→心脏活动(血压、心率)的稳态、消化腺分泌消化液的稳态等　↓群体水平→种群数量变化的稳态、生态系统的结构和功能的稳态
资料1:下图是某正常人与其父母的体温日变化曲线。
资料2:下表是某人血液生化六项的检查化验单。
1.通过资料1你能得出哪些结论?答案 (1)正常人的体温并不是一个固定值,而是一个温度范围,变化幅度一般不超过1 ℃;而且,同一个人的体温随昼夜变化也不同。(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;不同性别的人的体温也有微小的差异,一般女性高于男性。2.为什么资料2中每一项成分的正常参考值都是一个范围?答案 内环境中的各种化学成分不是固定不变的,而是在一定范围内波动,且不同个体存在一定的差异。
3.在夏季灼人的日光下,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 “中暑”的病人体内热量不能及时散失,导致体温升高,酶活性降低,进而引起细胞代谢紊乱。4.结合人体的各种系统理解内环境稳态的调节机制。答案 与内环境稳态直接相关的系统是呼吸系统、消化系统、泌尿系统和循环系统;起调节作用的系统是神经系统、内分泌系统和免疫系统;各个器官、系统协调一致地正常运行是维持内环境稳态的基础。因此,维持稳态的主要调节机制是神经—体液—免疫调节网络。
5.举例说明内环境稳态的意义。答案 (1)细胞代谢需要依靠氧化分解葡萄糖来提供能量,只有血糖浓度和血液中的含氧量保持在正常范围内,才能为这一反应提供充足的反应物。(2)细胞代谢的进行离不开酶,酶的活性又受温度、pH等因素的影响。只有温度、pH等都在适宜的范围内,酶才能正常地发挥催化作用。因此内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
【归纳提升】内环境稳态失调与相关疾病(1)内环境的理化性质失调:①pH失调(酸中毒、碱中毒)——pH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,可导致低血糖、糖尿病等。
【探究应用】1.下列有关内环境和稳态的叙述,正确的是(　　)
A.若②为脑细胞,则a处的氧气浓度高于b处;若②为肌肉细胞,则a处的葡萄糖浓度高于b处B.内环境的稳态就是指①③④中温度、渗透压及pH的相对稳定C.①中的蛋白质含量高于④,其最终汇入血浆参与血液循环,若淋巴管阻塞会引起组织水肿D.在人体中,稳态的维持只需要神经系统和内分泌系统的调节
答案 A解析 若②为脑细胞,脑细胞会消耗氧气,故a处的氧气浓度高于b处,若②为肌肉细胞,血液流经肌肉会合成肌糖原,故a处的葡萄糖浓度高于b处,A项正确;内环境的稳态不仅包括内环境理化性质的稳定,也包括内环境成分和含量的稳定,B项错误;①淋巴液中的蛋白质含量低于④血浆,C项错误;人体稳态的维持需要神经系统、内分泌系统和免疫系统的调节,D项错误。
2.内环境稳态的维持要依靠机体的调节,但外界环境也会影响稳态,下列事实哪一项不是外界环境因素变化引起的?(　　)A.夏天长期待在空调房间容易引起“空调病”B.有人到青藏高原后会头疼乏力、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 “空调病”“高原反应”“中暑”分别是由于外界环境温差过大、氧气稀少和长期高温造成的,都属于外界环境变化引起的内环境稳态失调;人屏住呼吸时,不与外界环境发生气体交换,从而使CO2大量积聚在血浆中,刺激呼吸中枢,进而使呼吸加快,不是外界环境变化引起的。
3.(2021北京十一学校高二期末)下列关于内环境与稳态的叙述,正确的是(　　)A.高等动物体内细胞与细胞之间均充满组织液B.酵母菌的细胞通过内环境与外界进行物质交换C.外部环境经常变化,但机体的内环境不会变化D.内环境稳态是体内细胞酶促反应正常进行的必要条件
答案 D解析 血细胞生活的内环境为血浆,组织细胞生活的内环境为组织液,A项错误;酵母菌为单细胞生物,没有内环境,B项错误;随着外部环境的变化,机体的内环境也会发生变化,处于动态平衡,C项错误;细胞内的代谢活动离不开酶,酶的活性又受温度、pH等因素的影响,只有温度、pH等都在适宜的范围内,酶才能正常的发挥催化作用,所以内环境稳态是体内细胞酶促反应正常进行的必要条件,D项正确。
分析“模拟生物体维持pH的稳定”实验,找出实验注意事项,分析实验现象及原因。1.该实验有误差吗?误差产生的原因是什么?答案 有误差。产生原因:(1)烧杯清洗不干净;(2)加入酸或碱后不摇动或摇动不均匀、不彻底;(3)加入酸或碱后不待其稳定就立即测pH等。2.实验过程中,出现了很多次的“充分冲洗烧杯”,请你分析这样做的目的。答案 第一次“充分冲洗烧杯”是为了避免酸性物质(HCl)与碱性物质(NaOH)发生中和反应,使实验现象不明显,减少误差。第二次“充分冲洗烧杯”是为了避免残留的NaOH影响实验结果。第三次“充分冲洗烧杯”是为了防止不同的材料混合,影响实验效果。
3.分析实验过程中腐蚀性物质使用的注意事项及解决措施。答案 HCl和NaOH都有腐蚀性,应避免其与皮肤和眼睛接触,更不要入口。若有酸、碱溅到皮肤上,要立即用水冲洗15 min,并告诉老师。4.该实验中,缓冲液的pH变化为什么与自来水的不同?尝试对肝匀浆维持pH稳定的机制进行解释。答案 缓冲液中加入少量酸或碱后,pH变化不明显,原因是磷酸缓冲液中含有Na2HPO4和KH2PO4,其中KH2PO4呈酸性,当加入少量NaOH时, 可以中和OH-;Na2HPO4呈碱性,当加入少量HCl时, 可以中和H+。自来水则不含缓冲物质,因而加入酸或碱后pH变化明显。肝匀浆中含有缓冲对NaH2PO4/Na2HPO4、H2CO3/NaHCO3等,它们能够对酸碱度的变化起缓冲作用,此外,机体还可通过对生理活动进行调节来维持pH稳定。
【归纳提升】1.实验结论在一定范围内,肝匀浆类似于缓冲液,不同于自来水,说明肝匀浆内含缓冲物质,因而能维持pH的相对稳定。2.注意事项(1)加入酸或碱时,要一滴一滴地加入,并严格控制滴数。(2)盐酸和NaOH溶液均有腐蚀性,应避免其与皮肤和眼睛接触。(3)冲洗烧杯一定要充分,否则将影响实验结果。(4)至少选两种生物材料进行实验。
3.机体维持pH相对稳定的原理机体维持pH相对稳定的主要原因是体液中含有缓冲物质,如NaH2PO4/Na2HPO4、H2CO3/NaHCO3等,它们能够对pH的变化起缓冲作用。此外,机体还可以通过对生理活动进行调节来维持pH稳定。(以H2CO3/NaHCO3缓冲对为例)(1)当酸性物质增加时
(2)当碱性物质(如Na2CO3)增加时由此可以看出,血浆pH的相对稳定是在神经调节和体液调节的共同作用下,通过循环、呼吸、泌尿等系统协调完成的,不是简单的“酸碱中和”反应。
【探究应用】1.(2021福建师大附中高二期末)图示某人从初进高原到完全适应,其体内血液中乳酸浓度的变化曲线。下列对AB段和BC段变化原因的分析,正确的是(　　)
A.AB段产生的乳酸,在BC段与Na2CO3反应B.AB段上升的原因是人初进高原,呼吸频率加快C.AB段上升的原因是人体只进行无氧呼吸,产生大量的乳酸进入血液D.BC段下降的原因之一是血液中的乳酸被血液中的缓冲物质转化为其他物质
答案 D解析 AB段产生的乳酸,在BC段与NaHCO3反应,A项错误;AB段上升的原因是人初进高原,空气稀薄,氧气不足,无氧呼吸加强,B项错误;无论在氧气充足还是在高原缺氧的条件下,人体细胞都是以有氧呼吸为主,AB段上升的原因是细胞的无氧呼吸加强,产生大量的乳酸进入血液,C项错误;BC段下降的原因是乳酸被血液中的缓冲物质转化为其他物质,以及造血功能逐渐增强,红细胞数量增多,进而运输氧气的能力增强使得细胞无氧呼吸减弱甚至消失,D项正确。
2.为了研究血浆能否维持pH稳定,某同学将血浆等量分装到2支洁净的试管甲、乙中,分别测定pH并记录;再向甲管中滴1滴质量分数为5%的HCl,乙管中滴1滴质量分数为1%的NaOH溶液,振荡1 min,再分别测定pH并记录。(1)试评价并完善此方案。 　 。 (2)有同学猜想血浆通过缓冲作用来维持pH的相对稳定,他需要的实验证据是  　 。 
答案 (1)缺少对照。应再增设一个以蒸馏水为实验对象的对照组,处理方法同甲、乙两组(2)增设一个以缓冲液为实验对象的对照组,处理方法同甲、乙两组,结果是加入HCl、NaOH溶液前后的pH也基本不变解析 设计实验步骤时要遵循对照和单一变量的基本原则。本实验的目的是探究血浆能否维持pH稳定,探究思路是先测定血浆的pH,再分别滴加HCl和NaOH溶液,一段时间后测定pH的变化,若pH变化不大,则血浆能维持pH稳定,若pH变化较大,则血浆不能维持pH稳定。研究是否能维持pH稳定还应增设以蒸馏水为实验对象的对照组;若研究是否通过缓冲作用来维持pH的稳定,需增设一个以缓冲液为实验对象的对照组。