2020_2021学年新教材高中生物第1章人体的内环境与稳态第2节内环境的稳态课件新人教版选择性必修第一册 43页

第 2 节　内环境的稳态 一 二 三 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。 (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 等的不同而存在着微小差异 ; 同一个人的体温在一日内也有变化 , 但一般不超过 1 ℃ ; 健康人的体温始终接近 37 ℃ 。 四 一 二 三 2 . 对稳态调节机制的 认识 四 一 二 三 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 ① 体温、 pH 相对稳定 —— 保证 酶 活性、细胞代谢的正常进行。 ② 渗透压相对稳定 —— 维持细胞的正常 形态和功能 。 ③ 内环境成分 a. 血糖含量和含氧量相对稳定 —— 保证机体能量的供应。 b. 代谢废物的及时排出 —— 防止机体中毒。 [ 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。 四 一 二 三 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。 ( × ) 四 一 二 三 2 . 人体内环境相对稳定是健康的保障。由人体内环境成分发生明显变化而引起的病症是 ( 　　 ) ① 小腿抽搐 　 ② 镰状细胞贫血 　 ③ 尿毒症 　 ④ 组织水肿 A. ①②③ B. ①③④ C. ①②④ D. ②③④ 解析 : 镰状细胞贫血是由基因突变而导致的细胞形态的变化 , 细胞及细胞结构均不属于内环境的成分 ; 小腿抽筋是由于血浆中 Ca + 浓度降低所致 ; 尿毒症是由于肾脏病变 , 导致内环境中尿素等超标 ; 组织水肿是组织液大量增加所致。 答案 : B 四 一 二 三 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 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 项正确。 答案 : B 四 一 二 三 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。 四 一 二 三 3 . 实验 流程 mol/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。 四 一 二 三 4 . 实验结果 (1) 对自来水的 处理 自来水组 曲线 ①② 分别表示用物质的量浓度都为 0.1 mol/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 。 四 一 二 三 (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 。 四 一 二 三 (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 。 四 一 二 三 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。 四 一 二 三 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。 ( √ ) 四 一 二 三 2 . 取甲、乙两支试管 , 向甲内加入血浆 , 乙内加入等量蒸馏水 , 用 pH 试纸检测。然后 , 向甲、乙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判断分析 , 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 , 实验结果才可靠 B.“ 摇匀 ” 使酸性或碱性物质充分与试管中的血浆或水混合 , 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. 可见血浆中有缓冲物质 ,pH 恒定不变 解析 : 血浆中有缓冲物质 , 加入少量的酸或碱后 , 可以使 pH 保持相对稳定 , 但不是恒定不变 , 而且缓冲物质的缓冲能力是有一定限度的。 答案 : D 四 一 二 三 四 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 探究点一 探究点二 内环境稳态的调节机制及意义 情境导引 结合下列两则资料 , 讨论解决下列问题。 资料 1: 下图是某正常人与其父母的体温日变化曲线。 探究点一 探究点二 资料 2: 下表是某人血液生化六项的检查化验单 。 探究点一 探究点二 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 , 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 。 探究点一 探究点二 3 . 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。 4 . 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。 探究点一 探究点二 归纳提升 1 . 内环境的动态变化 (1) 内环境的温度、渗透压、酸碱度等理化性质及其各种成分都不是恒定不变的 , 而是处于一种动态平衡之中。 (2) 影响内环境稳态的因素 ① 外因 : 外界环境的变化。 ② 内因 : 体内细胞不断进行的代谢活动。 (3) 稳态的实质 ① 是内环境成分和理化性质的稳态。 ② 是一种动态平衡。 探究点一 探究点二 2 . 内环境稳态的调节机制 (1) 人体各个器官、系统协调一致地正常运行是维持内环境稳态的基础。 ① 直接参与物质交换的器官与 系统 d. 循环系统 : 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。 探究点一 探究点二 ② 参与调节稳态的系统 神经系统、内分泌系统和免疫系统 , 能及时感知内环境的变化 , 并做出反应加以调整 , 维持内环境稳定。 (2) 神经 — 体液 — 免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。 探究点一 探究点二 知识拓展内环境稳态失调与相关 疾病 探究点一 探究点二 典例剖析 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 探究点一 探究点二 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。 答案 : A 探究点一 探究点二 活学活练 1 . 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 ” 探究点一 探究点二 解析 : 由于空调房间温度较低 , 使汗腺毛孔收缩 , 影响排汗等生理过程 , 同时与外界有较大温差 , 会引起内环境发生较大变化。青藏高原上空气稀薄 ,O 2 浓度较低 , 使大脑等组织细胞缺氧 , 提供的能量减少 , 而出现头昏乏力等症状。人屏住呼吸时 , 不与外界环境发生气体交换 , 从而使 CO 2 大量积聚在血浆中 , 刺激呼吸中枢 , 进而使呼吸加快 , 但它不是外界环境变化引起的。由于外界温度过高 , 使人体代谢紊乱 , 从而引起 “ 中暑 ” 。 答案 : C 探究点一 探究点二 2 . 下列关于内环境稳态的相关叙述 , 正确的是 ( 　　 ) A. 神经 — 激素 — 免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制 B. 血浆渗透压与蛋白质含量有关 , 与无机离子含量无关 C. 冬季有暖气的房间的温度过高影响体内酶的活性 , 导致稳态失衡 , 易患 “ 暖气病 ” D. 内环境的理化性质保持相对稳定仅是内环境稳态的一部分 答案 : D 探究点一 探究点二 3 . 内环境稳态是维持机体正常生命活动的必要条件 , 下列叙述错误的是 ( 　　 ) A. 内环境保持相对稳定有利于机体适应外界环境的变化 B. 内环境稳态有利于新陈代谢过程中酶促反应的正常进行 C. 维持内环境中 Na + 、 K + 浓度的相对稳定是机体进行正常生命活动所必需的 D. 内环境保持相对稳定状态 , 机体就能保持健康状态 探究点一 探究点二 解析 : 机体通过调节 , 保持内环境的相对稳定 , 以适应外界环境的变化 ,A 项正确 ; 新陈代谢过程中酶促反应的正常进行依赖于内环境的稳态 ,B 项正确 ; 维持内环境中 Na + 、 K + 浓度的相对稳定是内环境理化性质保持相对稳定的一个方面 , 内环境稳态是维持机体正常生命活动的必要条件 ,C 项正确 ; 内环境稳态是维持机体正常生命活动的必要条件 , 但机体出现健康问题并不都是内环境失调引起的 ,D 项错误。 答案 : D 探究点一 探究点二 实验 : 模拟生物体维持 pH 的稳定 情境导引 分析实验 “ 模拟生物体维持 pH 的稳定 ”, 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 。 探究点一 探究点二 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 . 实验过程中腐蚀性物质使用注意事项及解决措施。 答案 : HCl 和 NaOH 都有腐蚀性 , 应避免它与皮肤和眼睛接触 , 更不要入口。若有洒落或溅出 , 要立即用水冲洗 , 并告诉老师。 探究点一 探究点二 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 Na 2 HPO 4 和 KH 2 PO 4 , 其中 KH 2 PO 4 溶液呈酸性 , 当加入少量 NaOH 时 , 可以 中和 OH - ;Na 2 HPO 4 呈碱性 , 当加入少量 HCl 时 , 可 中和 H + 。自来水则不含缓冲物质 , 因而加入酸、碱后 pH 变化明显。 肝匀浆中含有缓冲对 NaH 2 PO 4 /Na 2 HPO 4 、 H 2 CO 3 /NaHCO 3 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。 探究点一 探究点二 归纳提升 1 . 实验结论 在一定范围内 , 肝匀浆的性质类似于缓冲液 , 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。 探究点一 探究点二 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 NaH 2 PO 4 /Na 2 HPO 4 、 H 2 CO 3 /NaHCO 3 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 H 2 CO 3 /NaHCO 3 缓冲对为例 ) (1) 当酸性物质增加时 探究点一 探究点二 (2) 当碱性物质 ( 如 Na 2 CO 3 ) 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 。 探究点一 探究点二 典例剖析 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    。   探究点一 探究点二 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。 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 探究点一 探究点二 活学活练 1 . 下列关于人体内环境中 pH 调节的叙述 , 不正确的是 ( 　　 ) A. 人体血液 pH 通常在 6~7 之间 B. 血液中乳酸过多时 , 就与 NaHCO 3 发生反应 , 生成乳酸钠和 H 2 CO 3 C. 血液中 Na 2 CO 3 过多时 , 就与 H 2 CO 3 结合形成 NaHCO 3 D. 血液中 CO 2 过多会刺激神经中枢 , 促进呼吸活动将 CO 2 排出 答案 : A 探究点一 探究点二 2 . 为了探究 “ 人体内环境中 pH 的相对稳定是否是由于血浆中存在着缓冲物质 ”, 请你设计一个探究实验 , 并回答下列问题。 (1) 实验材料及用具 : 家兔的血浆适量、蒸馏水、预先配制的缓冲液、量筒、试管若干支。模拟人体血浆内导致 pH 变化的主要物质是 　　　　　　 。此外 , 还必须以 　　 　 作为实验用具。   (2) 实验步骤 : ① 设置 A 、 B 两个实验组 , 每组取 3 支试管 , 并分别标记为 1 、 2 、 3; ② 先向 A 组中的 1 、 2 、 3 试管分别加入 　　　　　 , 再依次滴入等量的 　　　　　　 , 测量 pH 并记录填表 ;   ③ B 组 :    。   (3) 结果预测 : A 组 :   。   B 组 :   。   (4) 从以上两组实验结果的分析 , 可以得出的结论是      。   探究点一 探究点二 答案 : (1)Na 2 CO 3 、乳酸　 pH 试纸、滴管 (2) ② 等量的蒸馏水、缓冲液、家兔血浆　乳酸 ( 或 Na 2 CO 3 ) 　 ③ 3 支试管按 A 组操作依次加入等量的 3 种物质后 , 再滴加等量的 Na 2 CO 3 ( 或乳酸 ) (3)1 试管 pH 变化明显 ,pH 明显降低 ( 或升高 ),2 、 3 试管 pH 变化不明显　 1 试管 pH 变化明显 ,pH 明显升高 ( 或降低 ),2 、 3 试管 pH 变化不明显 (4) 蒸馏水不具有缓冲作用 , 为对照组 ; 人工配制的缓冲液具有缓冲作用 ; 动物血浆与缓冲液一样具有缓冲作用 , 说明其成分中含有缓冲物质