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第1节　细胞生活的环境
【学习目标】
1.基于对资料的分析,归纳内环境的概念,明确内环境的组成有血浆、组织液及淋巴液等,树立生命的物质观。(生命观念、科学思维)
2.通过分析血浆的化学组成等资料,类推细胞外液的化学成分;结合温度、pH归纳内环境的理化性质,形成物质平衡观念。(科学思维)
3.结合实例分析构建细胞与外界环境的物质交换模型,说明细胞是通过内环境与外界环境进行物质交换的,形成结构与功能相适应的观念。(生命观念、科学思维)
【自主预习】
一、体内细胞生活在细胞外液中
1.生命活动的基本单位:　细胞　。
无论是单细胞生物还是多细胞生物的细胞,都有其特定的生活环境,并与环境之间不断进行着　物质和能量　的交换。生活在水中的　单细胞　生物,如草履虫,可以直接从水里获取生存所必需的养料和O2,并把废物直接排入水中。
2.体液
(1)概念:机体内含有的大量以　水　为基础的液体。体液中除含有大量的　水　以外,还含有许多　离子和化合物　。
(2)组成
a.血浆是　血细胞　直接生活的环境。
b.　组织液　是体内绝大多数细胞直接生活的环境。
c.　淋巴液　是大量淋巴细胞直接生活的环境。
3.内环境
(1)概念:由　细胞外液　构成的液体环境。
(2)作用之一:是　机体内细胞　生活的直接环境。
(3)细胞与其生活的内环境(连线)。
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
A.组织细胞 a.组织液、血浆
B.毛细血管壁细胞 b.组织液、淋巴液
C.毛细淋巴管壁细胞 c.淋巴液、血浆
D.血细胞 d.组织液
E.淋巴细胞和吞噬细胞 e.血浆
【提示】　A—d　B—a　C—b　D—e　E—c
二、细胞外液的成分
1.主要成分
(1)血浆
(2)组织液、淋巴液、血浆成分的异同点:三者的成分和含量相近,但又不完全相同,最主要的差别在于血浆中含有较多的　蛋白质　。
2.本质:细胞外液是一种　盐溶液　,类似于海水。这在一定程度上反映了　生命起源于海洋　。
三、内环境的理化性质
四、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
1.细胞可以直接与　内环境　进行物质交换,不断获取进行生命活动所需要的物质,同时又不断排出　代谢产生的废物　,从而维持细胞正常的生命活动。
2.内环境与外界环境进行物质交换过程,需要体内各个　系统　的参与。
3.细胞和内环境之间相互影响、相互作用。细胞不仅　依赖于内环境　,也参与了　内环境的形成和维持　。
【合作探究】
任务1　探究细胞生活的环境
活动1　阅读课本P2~3,观察下列示意图,探究相关问题,理解细胞生活在内环境中
　　　　　 　C　　　　　　　　　　D
E(毛细淋巴管的结构模式图)
1.图A中的草履虫和图B中的血细胞生活环境有何不同
　　【提示】　草履虫直接生活在外界水环境中,图B中的血细胞生活在血浆(内环境)中。
2.图B中的血细胞和血管壁细胞所处的具体内环境分别是什么
　　【提示】　血管中的白细胞、红细胞等血细胞所处的具体内环境是血浆,血管壁细胞所处的内环境是血浆和组织液。(补充说明:淋巴细胞、吞噬细胞等免疫细胞属于白细胞,它们直接生活的环境是血浆与淋巴液。)
3.根据图C、图D及所学知识,归纳出血浆、组织液、淋巴液及细胞内液之间的关系。
　　【提示】　
4.图E为毛细淋巴管结构模式图,毛细淋巴管的一端为盲端,管壁由单层扁平内皮细胞构成,细胞之间不紧密连接,而呈瓦片状或鱼鳞状相互覆盖,使得相邻内皮细胞之间形成向毛细淋巴管内开启的活瓣。请据此结构解释为什么组织液和淋巴液之间是单向关系。
　　【提示】　通过单向的活瓣,组织液可渗入淋巴液,而当淋巴液欲从该活瓣渗出时,活瓣就会关闭,因此组织液和淋巴液之间是单向关系。
认知生成
1.内环境是相对于个体生活的外界环境提出的,由细胞外液构成的液体环境叫作内环境。
2.内环境属于多细胞动物的一个概念,单细胞生物不存在“内环境”这一概念。
例1　(2022·淄博期末)下图是某同学画出的细胞外液与细胞内液的关系,下列说法正确的是(　　)。
A.分析可知,①②③是内环境的主要成分,④约占体液的1/3
B.对于此图,若①—②—③—④连接正确,则④为组织细胞的细胞内液
C.对于此图,若③为组织液,②—③—④连接正确,则①②③中的连接关系应改为①→②←→③←①
D.此图能判断出细胞外液与细胞内液的关系
　　【答案】　D
【解析】　细胞外液即内环境,包括血浆、组织液、淋巴液等,①②③是内环境的主要成分,④为细胞内液,约占体液的2/3,A错误;组织液与细胞内液可进行物质交换,组织液中的氧气、营养物质等运送到细胞,细胞内的二氧化碳、代谢废物等运送到组织液,若①—②—③—④连接正确,则①为淋巴液,②为组织液,③为血浆,④为血细胞的细胞内液,B错误;对于此图,若②—③—④连接正确,则①为淋巴液,②为血浆,③为组织液,④为细胞内液,①②③中的连接符应改为①→②←→③→①,C错误。
【技巧归纳】　　内环境各成分之间相互转化的模式图
1.双向物质交换:组织液和血浆之间可以进行双向物质交换。毛细血管分布于组织间隙,毛细血管壁有一定的通透性,正常情况下除血细胞和大部分血浆蛋白外,其他物质(如水、无机盐、小分子有机物)都可以通过毛细血管壁。
2.单向物质交换:淋巴液与组织液之间的物质交换是单向的,淋巴液和血浆之间的物质交换也是单向的。毛细淋巴管的功能是回收组织液(包括细胞代谢产物在内的各种物质),这些物质一旦进入毛细淋巴管就成为淋巴液,经过淋巴循环在左右锁骨下静脉汇入血浆。
对点练1　(2022·商洛检测)下列关于正常情况下内环境各成分之间转化的叙述,正确的是(　　)。
A.血浆中的物质都能渗出毛细血管壁成为组织液
B.组织液中的物质都能渗入毛细血管成为血浆
C.组织液渗入毛细淋巴管可成为淋巴液
D.淋巴液渗出毛细淋巴管壁可成为组织液
　　【答案】　C
【解析】　血浆中的物质选择性渗出毛细血管壁,可形成组织液,A错误;组织液中的物质选择性渗入毛细血管,可形成血浆,B错误;组织液渗入毛细淋巴管,可形成淋巴液,C正确;淋巴液不能形成组织液,只能由左右锁骨下静脉汇入血浆,D错误。
活动2　分析课本P4表格,总结内环境成分
1.血细胞直接生活的环境都有哪些物质 尝试用不同的方法进行分类,体会血浆是血细胞的直接生活环境。
　　【提示】　血浆是血细胞直接生活的环境。血浆中含有蛋白质、糖类、脂质、无机盐、二氧化碳,还应该有氧气、维生素、激素分子等。按化学物质可分为有机物和无机物;按各成分功能还可以分为细胞需要的营养物质、细胞代谢产生的废物及其他物质。
2.血浆、组织液和淋巴液的成分及各成分含量间最主要的差别是什么
　　【提示】　血浆、组织液和淋巴液的成分及各成分的含量相似,但又不完全相同,最主要的差别在于血浆中含有较多的蛋白质,而组织液和淋巴液中蛋白质含量很少。
3.下列物质哪些不是内环境的成分 并说明原因。
①纤维蛋白原　②尿素　③呼吸酶　④消化液　⑤血红蛋白　⑥胰岛素
　　【提示】　③④⑤不是内环境成分,③⑤存在于细胞内,④存在于外界环境。
4.尿液、汗液和泪液属于体液吗
　　【提示】　不属于。体液包括细胞内液和细胞外液,尿液、泪液和汗液既不是细胞内液也不是细胞外液。
认知生成
1.体内液体≠内环境:一切与外界相通的管腔、囊腔(如呼吸道、消化道、膀胱、子宫等)及与外界相通的液体(如尿液、泪液、汗液、消化液等)属于体内液体,不属于内环境。
2.细胞内的成分≠内环境的成分:一切正常情况下只能存在于细胞内的物质,如血红蛋白、胞内酶(如呼吸酶)等,不属于内环境的成分。
例2　(2022·郑州期末)下列物质在人体血浆中都能找到的有(　　)。
A.甲状腺激素、氧气、血浆蛋白
B.氨基酸、血红蛋白、二氧化碳、钠离子
C.DNA聚合酶、钙离子、脂肪、葡萄糖
D.呼吸酶、脂肪酸、载体、胆固醇
　　【答案】　A
【解析】　甲状腺激素、氧气、血浆蛋白在血浆中均含有,属于血浆成分,A符合题意;血红蛋白在红细胞内,血浆中没有,B不符合题意;DNA聚合酶在细胞内,血浆中没有,C不符合题意;呼吸酶分布在细胞内,血浆中没有,载体位于细胞膜上,也不属于血浆成分,D不符合题意。
【易错提醒】　　“四看法”排除不属于内环境的成分
对点练2　(不定项)下表为人体组织液、血浆和细胞内液的物质组成和含量,下列叙述错误的是(　　)。
成分/ (mmol/L) Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl- 有机酸 蛋白质
① 147 4.0 1.25 1.0 114.0 7.5 1.0
② 142 5.0 2.5 1.5 103.3 6.0 16.0
③ 10 140 2.5 10.35 25 — 47
A.③属于细胞内液,因为其含有较多的蛋白质等
B.①属于血浆,②属于组织液
C.某人皮肤烫伤后产生的水泡中的液体主要是指表中的②
D.若某人②中肌酐、尿素氮等含量较高,则表明其可能肾功能异常
　　【答案】　BC
【解析】　相比细胞外液,细胞内液中含有较多的蛋白质,因此③为细胞内液,A正确;由于②中蛋白质含量高于①,故②为血浆,①为组织液,B错误;某人皮肤烫伤后产生的水泡中的液体主要是①组织液,C错误;若某人②血浆中肌酐、尿素氮等代谢废物含量较高,则表明其可能肾功能异常,D正确。
活动3　分析生活中的实例,总结细胞外液的理化性质
1.生理盐水是质量分数为0.9%的NaCl溶液,为什么静脉注射时要用生理盐水 如果输液时使用的NaCl溶液的质量分数低于或高于0.9%,将会对细胞造成怎样的影响
　　【提示】　生理盐水与血浆的渗透压相同,是血浆的等渗溶液。如果输液时使用的NaCl溶液的质量分数低于或高于0.9%,那么会造成组织细胞吸水或失水,进而影响细胞的形态和功能。
2.人体剧烈运动后,会有大量乳酸进入血液,血浆的pH会发生怎样的变化 为什么 请在图中画出运动前后及过程中血浆pH的变化曲线。
　　【提示】　人体剧烈运动时,肌肉产生的大量乳酸进入血液,由于血浆中的HC和HP可以和乳酸反应,因此不会引起血浆pH的剧烈变化,pH将维持在7.35~7.45。
认知生成
1.渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。单位体积溶液中溶质微粒越多,即溶液浓度越高,对水的吸引力越大,溶液渗透压越高;反之,越低。
2.血浆渗透压的大小主要与无机盐和蛋白质的含量有关。Na+在维持细胞外液的渗透压上起重要作用,K+在维持细胞内液的渗透压上起重要作用。
3.细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-。
4.血浆的pH能够保持稳定,与其中含有的H2CO3、HC等物质有关。
例3　正常人大量饮用生理盐水后,血浆中随之上升,然后又恢复平衡的是(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.血浆渗透压 B.细胞内液渗透压
C.血浆容量 D.血浆中K+浓度
　　【答案】　C
【解析】　生理盐水是与人体血浆等渗的氯化钠溶液。当人大量饮用生理盐水后,大量的Na+和水进入血浆中,由于生理盐水与血浆等渗,血浆渗透压和细胞内液渗透压基本不会改变,K+浓度会下降,最开始增加的就是血浆容量,后来随着排尿,血浆容量又下降,C符合题意。
对点练3　(不定项)正常情况下,人体具有维持内环境相对稳定的能力。下列相关叙述错误的是(　　)。
A.血浆的pH是由血浆中的H+维持的,与其他物质无关
B.大量失水会引起血浆渗透压下降
C.大量失钠对细胞外液渗透压的影响大于细胞内液
D.剧烈运动时产生的大量乳酸进入血液,血浆由弱碱性变为弱酸性
　　【答案】　ABD
【解析】　血浆的pH之所以能够保持稳定,与它含有的各种缓冲物质有关,并不是只由血浆中的H+维持的,A错误;大量失水会引起血浆渗透压上升,B错误;细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-,大量失钠对细胞外液渗透压的影响大于细胞内液,C正确;剧烈运动时产生的大量乳酸进入血液,经缓冲物质作用后,不会使血浆变为弱酸性,D错误。
素能提升　联系实际,分析组织水肿的机理(科学解释能力)
1.组织水肿是指组织间隙液体过多而引起的全身或身体的一部分肿胀的症状。请结合渗透压的概念及下图所示模型,思考为什么营养不良会导致组织水肿。
　　【提示】　营养不良会造成血浆蛋白减少,导致血浆渗透压降低,血浆对水的吸引力减小,水分过多地流向组织液,从而造成组织水肿。
2.轻微创伤使小腿某处皮下青紫并且局部水肿,请分析水肿的原因是什么。
　　【提示】　毛细血管破裂,部分血液外流,使局部组织液渗透压升高,组织液吸水增多,从而造成组织水肿。
认知生成
组织水肿的机理图解
例4　劣质奶粉的危害对象为以奶粉冲剂喂养为主的新生婴幼儿,主要危害是蛋白质摄入不足导致营养不良,表现出头大、嘴小、浮肿等症状。长期营养不良,血浆中蛋白质含量降低会引起组织水肿,这是因为(　　)。
A.组织液回渗到血浆的速率降低
B.淋巴液生成的速率降低
C.淋巴液循环受阻
D.血浆渗入组织液的速率降低
　　【答案】　A
【解析】　营养不良时,血浆蛋白的合成量减少,血浆渗透压降低,使水分进入组织液,引起组织水肿。也就是水积累在组织液中,而血浆的吸水能力下降,组织液中的水不能及时被运走,从而引起组织水肿,A符合题意。
对点练4　癌症患者腹部积水后,为了利尿排水应静脉输送的主要成分是(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.复合氨基酸 B.葡萄糖和维生素
C.无机盐 D.血浆蛋白
　　【答案】　D
【解析】　复合氨基酸、葡萄糖、维生素、无机盐都为小分子物质,它们可以在血浆、组织液和淋巴液之间渗透,对腹部积水缓解没有作用。为腹部积水患者注射血浆蛋白,可以提高血浆渗透压,从而促进水分由组织液回渗入血浆,使其及时随尿排出,进而缓解病情,D符合题意。
任务2　探究细胞与外界环境的物质交换过程
活动4　阅读课本P5~6,分析图形,总结细胞与外界环境的物质交换过程
1.图中O2及食物中的营养物质是经过什么途径进入内环境的 体内细胞产生的代谢废物(如尿素和CO2)又是怎样排到体外的 请用简单的图示表示。
　　【提示】　
2.参与维持pH稳定的 HC/H2CO3是怎样形成的
　　【提示】　细胞代谢产生的CO2与H2O结合,然后在碳酸酐酶作用下,发生下列反应:H2CO3H++HC。
3.图中③中的O2浓度　　　　(填“高于”或“低于”)B中的O2浓度,③中的CO2浓度　　　　(填“高于”或“低于”)B中的CO2浓度。
　　【提示】　低于　高于
认知生成
1.细胞不仅依赖于内环境,也参与了内环境的形成与维持。
2.体内细胞只有经过内环境才能与外界环境进行物质交换。因此,内环境不仅是体内细胞生活的直接液体环境,还是体内细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
3.排泄是指人体内细胞代谢的终产物如多余的水和无机盐、尿素、CO2等排出体外的过程。人体排出食物残渣的过程称为排遗。
4.物质进出组织细胞时,通过其运输方式判断浓度大小:O2、CO2均是通过自由扩散的方式进出细胞的,所以内环境中的O2浓度高于组织细胞中的,组织细胞中的CO2浓度高于内环境中的。
5.直接参与细胞与外界环境进行物质交换的系统是消化系统、呼吸系统、泌尿系统、循环系统。
例5　下图表示人体的组织细胞与内环境之间的物质交换。请据图回答下列问题:
(1)图中能直接相互交换物质的内环境组成成分是　　　　(用序号表示)。
(2)若某人长期营养不良,血浆中蛋白质含量降低,会引起[　]　　　中的液体增多。
(3)若该图为肝脏组织局部结构模式图,则与A端液体相比较,B端明显增加的物质有　　　　、　　　　等。
(4)外界环境中的O2进入组织细胞,参与有机物的氧化分解,完成该过程至少需要穿过　　　　层生物膜。(【提示】:肺泡壁和毛细血管壁均理解为由单层细胞构成)
【答案】　(1)②③　(2)[③]组织液　(3)CO2　尿素　(4)11
【解析】　题图是人体局部组织的模式图,分析可知:①是组织细胞,②是血浆,③是组织液,④是淋巴液,⑤是血细胞,A是动脉端,B是静脉端。(1)图中②血浆和③组织液可以相互渗透。(2)若某人长期营养不良,血浆中蛋白质含量降低,血浆渗透压下降,则从血浆渗透到③(组织液)中的水分增加,组织液增加而导致组织水肿。(3)如果该图为肝脏组织局部结构模式图,A端透过毛细血管的物质进入肝细胞内,经过彻底的氧化分解,产生CO2、尿素等代谢废物,再经B端毛细血管汇流到血浆中,所以B端与A端液体相比较,B端明显增加的物质有CO2、尿素等。(4)外界环境中的O2穿过肺泡壁(一层细胞,两层膜)和毛细血管壁(一层细胞,两层膜)进入血液,穿过红细胞膜(一层细胞膜)进入红细胞,再穿过红细胞膜(一层细胞膜)进入血液,穿过毛细血管壁(一层细胞,两层膜)进入组织液,穿过组织细胞膜(一层膜)进入组织细胞,穿过线粒体内外膜(两层膜)进入线粒体被利用。由以上过程可看出,外界环境中的O2进入组织细胞被利用至少要穿过11层生物膜。
【模型构建】　　分析组织细胞通过内环境与外界环境进行
物质交换的过程
对点练5　(2022·临汾期末)下列有关人体内环境的叙述,错误的是(　　)。
A.图中①是血浆,内含葡萄糖、血浆蛋白和激素等成分
B.淋巴细胞生活的环境有①和③
C.图中③与①最主要的区别是③中的蛋白质含量较多
D.人体绝大多数细胞通过④与外界环境进行物质交换
　　【答案】　C
【解析】　通过①②③的关系及“渗透”“回流”等的【提示】,确定①为血浆,葡萄糖、血浆蛋白和激素等能存在于①中,A正确;淋巴细胞主要生活在淋巴液中,也可随着淋巴液流入血浆,因此淋巴细胞生活的环境有①血浆和③淋巴液,B正确;①血浆中蛋白质的含量高于②组织液和③淋巴液,C错误;人体绝大多数细胞通过④内环境与外界环境进行物质交换,D正确。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
1.判断下列有关内环境叙述的正误。 (1)内环境中含有多种酶,是新陈代谢的主要场所。 (×) (2)组织液中的O2可通过自由扩散进入组织细胞。 (√) (3)高等动物体内细胞从外界获得营养物质的途径是:外界食物→循环系统→消化系统→内环境→细胞。 (×) (4)淋巴液中的蛋白质含量高于血浆中的。 (×) (5)血浆中蛋白质的含量对血浆渗透压没有影响。 (×) (6)高原性肺水肿患者肺部组织液的渗透压升高,肺部组织液增加。 (√) (7)医用生理盐水是浓度为0.9%的氯化钠溶液,与健康人体血浆和组织液的渗透压相近,可为无法进食的患者提供能量。 (×) 2.(2022·广东卷)在2022年的北京冬奥会上,我国运动健儿取得了骄人的成绩。在运动员的科学训练和比赛期间需要监测一些相关指标,下列指标中不属于内环境组成成分的是(　　)。 A.血红蛋白　　　　　　　　B.血糖 C.肾上腺素 D.睾酮 　　【答案】　A 【解析】　血红蛋白位于红细胞内,细胞内的物质不属于内环境组成成分,A符合题意;血糖是指血液中的葡萄糖,存在于内环境中,属于内环境的组成成分,B不符合题意;肾上腺素、睾酮属于激素,作为调节物质(信号分子)可存在于内环境中,属于内环境的组成成分,C、D均不符合题意。
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