【課件】內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)課件2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修1

人教版(2019)高中生物選擇性必修1第1章人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)第2節(jié)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)為什么血液的生化指標(biāo)能反映機(jī)體的健康狀況？討論在進(jìn)行常規(guī)體檢時(shí)，通常要做血液生化檢查，以了解肝功能、腎功能、血糖、血脂等是否正常。下圖是某人的血液生化檢驗(yàn)結(jié)果報(bào)告單的一部分。提示：血液生化指標(biāo)指的是血液中各種化學(xué)成分的含量，包括機(jī)體多種代謝產(chǎn)物的含量。健康機(jī)體的生化指標(biāo)一般都處于正常范圍內(nèi)，即處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)機(jī)體某項(xiàng)生理功能出現(xiàn)障礙，勢(shì)必影響其代謝產(chǎn)物的含量，進(jìn)而引起血液生化指標(biāo)的變化，因此血液的生化指標(biāo)可以反映機(jī)體的健康狀況，并可以作為診斷疾病的依據(jù)。例如，在正常情況下，轉(zhuǎn)氨酶主要分布在各種組織的細(xì)胞內(nèi)，以心臟和肝中的活性最高，在血液中的活性很低。當(dāng)某種原因使細(xì)胞膜通透性增高時(shí)，或因組織壞死細(xì)胞破裂后，可有大量轉(zhuǎn)氨酶進(jìn)入血液，引起血液中轉(zhuǎn)氨酶活性升高。問題探討每種成分的參考值（即正常值）都有一個(gè)變化范圍，這說明什么？討論在進(jìn)行常規(guī)體檢時(shí)，通常要做血液生化檢查，以了解肝功能、腎功能、血糖、血脂等是否正常。下圖是某人的血液生化檢驗(yàn)結(jié)果報(bào)告單的一部分。提示：這說明：（1）內(nèi)環(huán)境成分的含量不是恒定不變的，而是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)表現(xiàn)為一種動(dòng)態(tài)平衡；（2）不同個(gè)體存在一定差異。問題探討從化驗(yàn)單上可以看出什么成分超出正常范圍？這可能會(huì)對(duì)人體造成什么不利影響？提示：(1)天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（即谷草轉(zhuǎn)氨酶）略微低于正常值，這通常沒有臨床意義，建議定期復(fù)查。若該值偏高，說明肝功能受損。(2)葡萄糖含量超標(biāo)，且糖化血清白蛋白嚴(yán)重超標(biāo)，可能是糖尿病。糖尿病患者長期高血糖，會(huì)導(dǎo)致眼、腎、心臟、血管、神經(jīng)等慢性損害。(3)甘油三酯超標(biāo)，可引起高血脂癥，易并發(fā)冠心病、動(dòng)脈粥樣硬化等。內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化內(nèi)環(huán)境會(huì)因此而劇烈變動(dòng)嗎？思考Thinking隨著外界環(huán)境的變化和體內(nèi)細(xì)胞代謝活動(dòng)的進(jìn)行，內(nèi)環(huán)境（如血漿）的各種化學(xué)成分和理化性質(zhì)在不斷發(fā)生變化。pH的動(dòng)態(tài)變化細(xì)胞代謝產(chǎn)生酸性物質(zhì)，如碳酸等；人和動(dòng)物吃的食物代謝后也會(huì)產(chǎn)生一些酸性或堿性物質(zhì)。pHpH發(fā)生變化的原因思考Thinking生物機(jī)體是如何維持pH穩(wěn)定的呢？【探究·實(shí)踐】模擬生物體維持pH的穩(wěn)定在溶液中加入酸或堿，緩沖對(duì)（如HPO42-/H2PO4－)能使溶液pH的變化減弱；與自來水相比，生物組織勻漿更類似于緩沖液。實(shí)驗(yàn)原理通過比較自來水、緩沖液和肝勻漿在加入酸或堿后pH的變化，推測(cè)生物體是如何維持pH穩(wěn)定的。提出問題防護(hù)手套、護(hù)目鏡、50mL燒杯、50mL量筒、pH計(jì)或pH試紙、鑷子、自來水、物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L的HCl（盛于滴瓶中）、物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L的NaOH(盛于滴瓶中）、pH為7的磷酸鹽緩沖液、肝勻漿等。材料用具【探究·實(shí)踐】模擬生物體維持pH的穩(wěn)定設(shè)計(jì)記錄表：在記錄本中，畫一個(gè)如下的表格。方法步驟材料加入0.1mol/LHCl加入0.1mol/LNaOH加入不同數(shù)量液滴后的pH加入不同數(shù)量液滴后的pH051015202530051015202530自來水緩沖液肝勻漿【探究·實(shí)踐】模擬生物體維持pH的穩(wěn)定測(cè)定不同溶液的pH按下表中的步驟進(jìn)行操作。方法步驟自來水緩沖液肝勻漿(及其它生物材料)測(cè)定不同材料加酸后的pH測(cè)起始pH將25mL自來水倒入50mL燒杯中，用pH計(jì)或pH試紙測(cè)試起始pH值，并作記錄。用緩沖液代替自來水。用肝勻漿（及其它生物材料）代替自來水。加酸測(cè)定一次加一滴0.1mol/L的HCI，然后輕輕搖動(dòng)。加入5滴后再測(cè)pH。重復(fù)這一步驟直到加入了30滴為止。將pH測(cè)定結(jié)果記入表中。測(cè)定不同材料加堿后的pH測(cè)起始pH充分沖洗燒杯并向其中倒入25mL自來水，測(cè)定并記錄起始pH。用緩沖液代替自來水。選兩種生物材料分別代替自來水。加堿測(cè)定一次加一滴0.1mol/L的NaOH，然后輕輕搖動(dòng)。加入5滴后再測(cè)pH。重復(fù)這一步驟直到加入了30滴為止。將pH測(cè)定結(jié)果記入表中?！咎骄俊?shí)踐】模擬生物體維持pH的穩(wěn)定畫圖像根據(jù)所得數(shù)據(jù)，以酸或堿的滴數(shù)為橫坐標(biāo)，以pH為縱坐標(biāo)，畫出自來水pH變化的曲線。以實(shí)線表示加入酸后pH的變化，虛線表示加入堿后pH的變化。再用另兩種顏色的線條分別表示肝勻漿、緩沖液的pH變化情況，也同樣以實(shí)線和虛線分別表示加入酸、堿后的變化。方法步驟根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料，說出不同實(shí)驗(yàn)材料pH變化的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論【探究·實(shí)踐】模擬生物體維持pH的穩(wěn)定【探究·實(shí)踐】模擬生物體維持pH的穩(wěn)定就加入HCl或NaOH后pH的變化來說，肝勻漿更像自來水還是更像緩沖液？緩沖液的pH變化為什么與自來水的不同？所用到的其它生物材料與肝勻漿的實(shí)驗(yàn)結(jié)果類似嗎？討論肝勻漿加入HCl或NaOH后pH的變化更像緩沖液。提示：緩沖液加入少量酸或堿后，pH變化不明顯，原因是磷酸緩沖液中含有NaH2PO4/Na2HPO4，其中NaH2PO4呈酸性，當(dāng)加入少量NaOH時(shí)，可以中和OH－；Na2HPO4呈堿性，當(dāng)加人少量HCl時(shí)，可以中和H+。水溶液則不同，加入酸或堿后，pH變化明顯。類似?！咎骄俊?shí)踐】模擬生物體維持pH的穩(wěn)定請(qǐng)根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，嘗試對(duì)機(jī)體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制進(jìn)行解釋。討論提示：機(jī)體內(nèi)環(huán)境中含有緩沖對(duì)HCO3-/H2CO3、HPO42-/H2PO4-等，它們能夠?qū)λ岷蛪A起緩沖作用。除此以外，機(jī)體還可以通過對(duì)生理活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)來維持pH穩(wěn)定。例如：當(dāng)劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉中會(huì)產(chǎn)生大量的乳酸和H2CO3。乳酸進(jìn)入血液后，可與血液中的NaHCO3發(fā)生作用，生成乳酸鈉和H2CO3。H2CO3是一種弱酸，可以分解成CO2和H2O。血液中的CO2增多會(huì)刺激呼吸中樞，使呼吸運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，增加通氣量，從而將CO2排出體外，所以對(duì)血液的pH影響不大。當(dāng)乳酸鈉進(jìn)入血液后，與血液中的H2CO3發(fā)生作用，形成碳酸氫鹽，過多的碳酸氫鹽可以由腎排出。這樣由于血液中緩沖物質(zhì)及機(jī)體的調(diào)節(jié)作用，血液的酸堿度不會(huì)發(fā)生很大的變化。pH的動(dòng)態(tài)變化人體內(nèi)環(huán)境中有很多緩沖對(duì)，其中最重要的是HCO3－/H2CO3，其次還有HPO42-/H2PO4－等。當(dāng)一定量的酸性或堿性物質(zhì)進(jìn)入后，內(nèi)環(huán)境的pH仍能維持在一定范圍內(nèi)。機(jī)體維持pH穩(wěn)態(tài)的機(jī)制時(shí)間6:009:0012:0015:0018:0021:00平均溫度母親（34歲）36.336.436.636.936.736.536.6父親（35歲）36.236.336.436.636.536.336.4孩子（8歲）36.536.736.837.136.936.636.8體溫會(huì)因年齡、性別等的不同而存在著微小的差異體溫的動(dòng)態(tài)變化不同年齡、性別的體溫變化>>>同一個(gè)人的體溫一天內(nèi)的變化不超過體溫的動(dòng)態(tài)變化人體體溫一天內(nèi)的變化曲線時(shí)間/h體溫/℃1℃健康人的體溫始終接近體溫的動(dòng)態(tài)變化37℃健康人內(nèi)環(huán)境的每一種成分如血糖、血脂，以及滲透壓等理化性質(zhì)都是不斷變化的，但都處于一定的范圍內(nèi)。若某種成分含量高于或低于參考值，則預(yù)示機(jī)體可能處于不健康狀態(tài)。內(nèi)環(huán)境其他理化性質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化動(dòng)態(tài)平衡體溫pH其他理化性質(zhì)，如血糖、血脂、滲透壓等內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)正常機(jī)體調(diào)節(jié)作用生理學(xué)家把正常機(jī)體通過調(diào)節(jié)作用，使各個(gè)器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動(dòng)，共同維持內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)叫作穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制人體各器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致地正常進(jìn)行，是維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)。人體的各器官、系統(tǒng)是如何協(xié)調(diào)一致地正常進(jìn)行，共同維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的呢？思考Thinking內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與消化、呼吸、循環(huán)、泌尿系統(tǒng)的功能聯(lián)系內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制機(jī)體的各個(gè)器官、系統(tǒng)，為什么能夠保持協(xié)調(diào)一致呢？思考Thinking內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制1857年，法國著名生理學(xué)家貝爾納提出：內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定是生命能獨(dú)立和自由存在的首要條件，內(nèi)環(huán)境保持穩(wěn)定主要是依賴神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。1926年，美國著名生理學(xué)家坎農(nóng)提出穩(wěn)態(tài)的概念。穩(wěn)態(tài)不是恒定不變，而是一種動(dòng)態(tài)的平衡。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是在神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的共同作用下，通過機(jī)體各種器官、系統(tǒng)分工合作、協(xié)調(diào)統(tǒng)一而實(shí)現(xiàn)的。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)免疫系統(tǒng)對(duì)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)也起著重要的調(diào)節(jié)作用：它能發(fā)現(xiàn)并清除異物、病原微生物等引起內(nèi)環(huán)境波動(dòng)的因素。目前普遍認(rèn)為神經(jīng)－體液－免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制人體維持穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)能力是有一定限度的。穩(wěn)態(tài)的特點(diǎn)外界環(huán)境變化過于劇烈；人體自身的調(diào)節(jié)功能出現(xiàn)障礙。例如，腎臟是形成尿液的器官，當(dāng)發(fā)生腎功能衰竭時(shí)，病人的水和無機(jī)鹽等的代謝會(huì)紊亂，可出現(xiàn)全身水腫、尿素氮升高、嘔吐等一系列癥狀，即尿毒癥，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。穩(wěn)態(tài)的失調(diào)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是機(jī)體進(jìn)行正常生命活動(dòng)的必要條件。穩(wěn)態(tài)的意義內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義細(xì)胞代謝是由細(xì)胞內(nèi)眾多復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)組成的，完成這些反應(yīng)需要各種物質(zhì)和條件。例如：物質(zhì)變化角度：細(xì)胞代謝需要依靠氧化分解葡萄糖來提供能量，只有血糖濃度和血液中的含氧量保持在正常范圍內(nèi)，才能為這一反應(yīng)提供充足的反應(yīng)物。