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第2节 内环境的稳态
问题探讨
讨论1:为什么血液的生化指标能反映机体的健康状况？
北京市医疗机构临床检验结果报告单
血液生化指标指的是血液中各种化学成分的含量,包括机体多种代谢产物的含量。健康机体的生化指标一般都处于正常范围内,即处于相对稳定的状态。
当机体某项生理功能出现障碍,势必影响其代谢产物的含量,进而引起血液生化指标的变化,因此血液的生化指标可以反映机体的健康状况,并可以作为诊断疾病的依据。
问题探讨
北京市医疗机构临床检验结果报告单
讨论2:每种成分的参考值（即正常值）都有一个变化范围，这说明什么？
内环境成分的含量不是恒定不变的，而是在一定范围内波动。内环境稳态表现为一种动态平衡；
不同个体存在一定差异。
问题探讨
北京市医疗机构临床检验结果报告单
讨论3:从化验单上可以看出什么成分超出正常范围？这可能会对人体造成什么不利影响？
天冬氨酸氨基转移酶(即谷草转氨酶)略微低于正常值，这通常没有临床意义，建议定期复查。若该值偏高，说明肝功能受损。
葡萄糖含量超标，且糖化血清白蛋白严重超标，可能是糖尿病。糖尿病患者长期高血糖，会导致眼、肾、心脏、血管、神经等慢性损害。
甘油三酯超标，可引起高血脂症，易并发冠心病、动脉粥样硬化等。
肝功能
血糖
心肌功能
肝功能
血脂
高血糖
高血脂
一.内环境的动态变化
细胞代谢产生酸性物质，如碳酸等；
人和动物吃的食物代谢后也会产生一些酸性或碱性物质。
pH
pH发生变化的原因
思考
Thinking
生物机体是如何维持pH稳定的呢？
随着外界环境的变化和体内细胞代谢活动的进行，内环境（如血浆）的各种化学成分和理化性质在不断发生变化。
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。
一.内环境的动态变化
模拟生物体维持pH的稳定
在溶液中加入酸或碱，缓冲对（如HPO42-/H2PO4－)能使溶液pH的变化减弱；
与自来水相比，生物组织匀浆更类似于缓冲液。
实验原理
实验目的
对比实验法
自变量
因变量
酸或碱溶液
生物材料
缓冲液
酸或碱溶液
自来水
酸或碱溶液
防护手套、护目镜、50mL烧杯、50mL量筒、pH计或pH试纸、镊子、自来水、物质的量浓度为0.1mol/L的HCl（盛于滴瓶中）、物质的量浓度为0.1mol/L的NaOH(盛于滴瓶中）、pH为7的磷酸盐缓冲液(HPO42-/H2PO4-)、肝匀浆等。
材料用具
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}材料
加入0.1mol/L HCl
加入0.1 mol/L NaOH
加入不同数量液滴后的pH
加入不同数量液滴后的pH
0
5
10
15
20
25
30
0
5
10
15
20
25
30
自来水
缓冲液
肝匀浆
(1)测酸对自来水pH的影响
①将25mL自来水倒入50mL烧杯中。
③加入酸并测pH变化
a.一次加1滴0.1mol/L的HCl轻轻摇动。
b.每加5滴测一次pH,重复这一步,直到加入30滴为止。
c.将pH测定结果记入表中。
①充分冲洗烧杯并向其中加入25mL自来水，测定并记录起始的pH。
②如步骤(1)中③,逐滴加入0.1mol/L的NaOH溶液,测定并记录pH。
(2)测碱对自来水pH的影响
②用pH计或pH试纸测试起始的pH，并记录。
1. 画记录表
2.测自来水pH的变化
6.8
6.5
6.3
6.0
5.0
4.1
3.8
7.0
8.8
9.4
10.0
10.5
11.0
9.8
方法步骤
充分冲洗烧杯，用缓冲液代替自来水，重复2中步骤，记录结果。
4.测肝匀浆pH的变化
充分冲洗烧杯，用肝匀浆代替自来水，重复2中步骤，记录结果。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}材料
加入0.1mol/L HCl
加入0.1 mol/L NaOH
加入不同数量液滴后的pH
加入不同数量液滴后的pH
0
5
10
15
20
25
30
0
5
10
15
20
25
30
自来水
缓冲液
肝匀浆
6.8
6.5
6.3
6.0
5.0
4.1
3.8
7.0
8.8
9.4
10.0
10.5
11.0
9.8
7.0
7.0
6.8
6.6
6.5
6.4
6.3
7.0
7.2
7.3
7.8
8.0
8.2
7.5
6.4
6.2
6.1
6.0
6.0
5.9
5.9
6.3
6.4
6.5
6.7
6.8
7.0
6.7
5.绘制曲线
根据所得数据,以酸或碱的滴数为横坐标,以pH为纵坐标,画出各实验中pH变化的曲线。
方法步骤
3.测缓冲液pH的变化
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}材料
加入0.1mol/L HCl
加入0.1 mol/L NaOH
加入不同数量液滴后的pH
加入不同数量液滴后的pH
0
5
10
15
20
25
30
0
5
10
15
20
25
30
自来水
缓冲液
肝匀浆
6.8
6.5
6.3
6.0
5.0
4.1
3.8
7.0
8.8
9.4
10.0
10.5
11.0
9.8
7.0
7.0
6.8
6.6
6.5
6.4
6.3
7.0
7.2
7.3
7.8
8.0
8.2
7.5
6.4
6.2
6.1
6.0
6.0
5.9
5.9
6.3
6.4
6.5
6.7
6.8
7.0
6.7
清水组
缓冲液组
肝匀浆组
方法步骤
5.绘制曲线
6.用不同生物材料完成实验
尝试用不用生物材料(如动物血浆、用2~5倍水稀释的鸡蛋清或马铃薯匀浆)代替肝匀浆完成实验。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}材料
加入0.1mol/L HCl
加入0.1 mol/L NaOH
加入不同数量液滴后的pH
加入不同数量液滴后的pH
0
5
10
15
20
25
30
0
5
10
15
20
25
30
鸡蛋清
土豆匀浆
8.5
8.3
8.0
7.2
6.8
6.6
6.5
8.3
9.0
9.3
9.8
10.0
10.0
9.7
6.5
6.5
6.2
6.0
5.8
5.5
5.1
6.5
6.8
7.0
7.8
8.0
8.2
7.5
实验结论
生物材料的性质类似于缓冲液而不同于自来水，说明生物材料内含有缓冲物质，如NaH2PO4/Na2HPO4、H2CO3/NaHCO3等。
这些缓冲对能够维持机体pH的相对稳定。
方法步骤
一.内环境的动态变化
模拟生物体维持pH的稳定
1.就加入HCl或NaOH后pH的变化来说,肝匀浆更像自来水还是更像缓冲液?
肝匀浆加入HCl或NaOH后pH的变化更像缓冲液。
磷酸盐缓冲液中含有NaH2PO4、Na2HPO4，pH变化不明显。
NaH2PO4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＋。
清水：加入酸或碱后，pH变化明显。
2.磷酸盐缓冲液的pH变化为什么与自来水的不同?
3.方法步骤9中所用到的生物材料与肝匀浆的实验结果类似吗?
类似
一.内环境的动态变化
模拟生物体维持pH的稳定
4.请根据模拟实验的结果，尝试对机体维持pH稳定的机制进行解释。
机体内环境中含有缓冲对HCO3-/H2CO3、HPO42-/H2PO4-等，它们能够对酸和碱起缓冲作用。除此以外，机体还可以通过对生理活动进行调节来维持pH稳定。例如：
当机体剧烈运动产生大量乳酸、H2CO3等物质进入血液后:
乳酸＋NaHCO3→乳酸钠＋H2CO3
H2CO3→CO2＋H2O
(CO2增多会刺激呼吸中枢进而排出体外)
(乳酸钠可以由肾排出)
Na2CO3＋H2CO3→2NaHCO3
食物中的碱性物质,如Na2CO3进入血液后:
(过多的碳酸氢盐由肾脏排出)
一.内环境的动态变化
人体内环境中也有很多缓冲对，其中最重要的是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。
一.内环境的动态变化
模拟生物体维持pH的稳定
一.内环境的动态变化
课外实践
调查体温的日变化规律
请完成家庭成员一日内体温（腋窝温度，精确到小数点后一位）变化调查表。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}成员
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
睡前
平均温度
母亲
父亲
自己
37.0℃
37.2℃
37.3℃
37.4℃
37.2℃
37.1℃
37.0℃
37.2℃
36.8℃
37.0℃
37.1℃
37.3℃
37.1℃
36.9℃
36.8℃
37.0℃
37.1℃
37.3℃
37.4℃
37.5℃
37.3℃
37.2℃
37.1℃
37.3℃
1.不同家庭成员的体温完全一致吗？这说明了什么？
不一致，说明个体之间的体温存在差异。
2.与其他同学交流调查结果，比较班级中同一年龄、同一性别同学的体温数据，可以得出什么结论？
不同人的人体温，会因年龄、性别等的不同而存在微小差异。
3.比较不同个体在一日内不同时段的体温数据，由此可知体温的日变化有什么规律？
同一个人的体温在一日内有变化，但变化幅度一般不超过1℃。
4.将体温变化情况与当地实际气温日变化大致情况进行对比，结果如何？
虽然外界气温波动较大，但健康人的体温始终接近37℃。
一.内环境的动态变化
人体体温日变化规律:
体温会因年龄、性别等的不同而存在着微小的差异。
>
>
>
同一个人的体温在一日内有变化，但变化幅度一般不超过1℃。
虽然外界气温波动较大，但健康人的体温始终接近37℃。
健康人的体温始终在37℃左右，处于动态平衡中。
一.内环境的动态变化
酸碱度
体温
血糖
血脂
渗透压
都是不断变化的，但都处于一定的范围内
稳态
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叫做稳态。
(1)概念：
(2)实质：
内环境的化学成分和理化性质处于动态平衡之中。
化学成分；如：水、无机盐、血糖、血脂
理化性质；如：温度、酸碱度、渗透压
维持相对稳定
一.内环境的动态变化
酸碱度
体温
血糖
血脂
渗透压
都是不断变化的，但都处于一定的范围内
稳态
(3)特点：
①稳态不是恒定不变，而是相对恒定的一种动态变化；
②这种动态变化保持在一定范围内。
(4)影响因素：
外因:
内因:
外界环境的变化
体内细胞代谢活动的进行
食物、水和无机盐
未吸收的物质
有机废物、水和无机盐
CO2
O2
循环系统
呼吸系统
消化系统
泌尿系统
二.对稳态调节机制的认识
肺泡表面潮湿且伸缩性很大，有利于气体的交换。
肾小球是血管球，参与形成原尿
小肠绒毛增大了吸收营养物质的表面积。
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基础。
内环境的稳态与消化、呼吸、泌尿、循环系统直接相关。
1. 维持稳态的基础
二.对稳态调节机制的认识
如果某种器官的功能出现障碍，就会引起稳态失调；如
肾是形成尿液的器官，当发生肾功能衰竭时，病人的水和无机盐等的代谢会紊乱，可出现全身水肿，尿素氮升高、呕吐等一系列症状，即尿毒症，严重时会导致死亡。
二.对稳态调节机制的认识
机体内各器官、系统为什么能保持协调一致、正常的运行呢？
1857年，法国著名生理学家贝尔纳提出：内环境的稳定是生命能独立和自由存在的首要条件，内环境保持稳定主要是依赖神经系统的调节。
1926年，美国著名生理学家坎农提出稳态的概念。稳态不是恒定不变，而是一种动态的平衡。内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。
随着分子生物学的发展，人们发现免疫系统对内环境稳态也起着重要的调节作用：它能发现并清除异物、病原微生物等引起内环境波动的因素。
神经－体液－免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制
目前普遍认为
2. 稳态调节机制
二.对稳态调节机制的认识
3. 维持稳态的调节能力是有限的
外界环境的变化过于剧烈
人体自身的调节功能出现障碍
内环境的稳态就会遭到破坏(稳态失调)
脂肪肝
细胞代谢紊乱甚至导致疾病发生，危及机体健康。
（外因）
（内因）
二.对稳态调节机制的认识
分析内环境稳态失调的实例
1.你有过发高热的经历吗？谈谈高热最严重时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施？
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。发热时的症状大部分集中在中枢神经系统，病人感觉不适、头疼、头晕、嗜睡等，同时常有食欲不振、厌食、恶心的表现。
发热时机体处于一种明显的分解代谢过旺的状态，持续高执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、甚至癫痫，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，内环境的渗透压可能会出现什么变化？
二.对稳态调节机制的认识
分析内环境稳态失调的实例
严重腹泻，如果只喝水，不补充盐，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内，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。
由此可见,不论是腹泻还是呕吐,不仅要注意补充水分,还需要补充无机盐。特别是腹泻、呕吐严重时,一定要及时补充水和无机盐,以避免机体水分和电解质平衡失调,导致机体脱水和电解质紊乱。
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，原因是什么？这说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系？
二.对稳态调节机制的认识
分析内环境稳态失调的实例
高原空气稀薄，大气压和氧分压低,易造成体内缺氧。表现为头痛、乏力、呼吸困难等,进而引起机体呼吸频率加快,让更多空气进入肺;心率和心输出量增加,加大动脉血流量;身体逐步增加红细胞和血红蛋白的生成,改善血液运输氧的能力。通过以上调节及适度休息,人一般能实现对高原的适应,但是也有很大一部分人仍无法实现对高原的适应,这和遗传、自身体质等有很大的关系。
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，并且机体调节机制良好，内环境波动较小，仍能维持稳态；若外界环境变化剧烈，机体调节能力不好，内环境稳态将受到破坏，就会影响身体健康。
二.对稳态调节机制的认识
分析内环境稳态失调的实例
4.在高温环境中从事体力劳动的人，为什么容易发生中暑？
中暑是指高温引起机体体温调节功能紊乱所表现出的一系列症状，如高热、皮肤干燥、恶心、呕吐、食欲不 振、心悸、头痛等。严重中暑会使体温超过40℃,病死率比较高。
1.散热:让中暑者转移到阴凉通风的地方，离开高温现场。2.物理降暑:可以用凉水浸泡毛巾放在头上吸热。3.补充水分:给中暑的患者喝一点凉水或者是淡盐水。4.药物:有条件的话，可以喝藿香正气水。5.及时就医:一些体质较弱或者是中暑严重的人，在中暑的同时会出现呕吐、发烧等症状，一定要及时就医，以免更严重。
二.对稳态调节机制的认识
分析内环境稳态失调的实例
“空调病”本身不算是一种疾病,而是因长时间待在空调房里可能会出现头疼、发热、嗓子疼、流鼻涕、关节疼、肢体无力等不适症状”。首先,空调房温度偏低和室内外温差较大，使产热和散热失衡,容易诱发感冒或者中暑等。而且长时间衣着单薄地处在低温的环境中,也会让机体代谢出现异常。其次,空调房间长时间密闭,空气质量会不断下降,且空气较为干燥,容易使呼吸道黏膜受损,病菌更易侵入。再次,空调如果未能清洗,通风管道等积存的病原体会使人患病。
5.“空调病”是怎么形成的?怎么预防?
因此,预防“空调病”,要及时清洁空调,注意调节合理的室内温度,不要长时间待在空调房间,定时通风,注意补充水分等。
二.对稳态调节机制的认识
分析内环境稳态失调的实例
6.多喝水，多喝热水，但是真的可以无限量的饮水吗？
如果体内水分过少，就可导致不同程度的脱水，轻则口渴，食欲不振，重则运动能力降低，注意力下降，嗜睡等。但是也不能喝太多，造成水中毒，指机体摄入水量超过了排水量，以至于水分在体内滞留。当我们喝太多水的时候，会打破水电解质平衡，细胞外的钠浓度被稀释了，细胞内外形成梯度差，细胞外的水分就会进入到细胞里，这会导致细胞水肿膨胀。医学上称之为稀释性低钠血症。所以一般情况下，补水不能过快过多，不能超过肾脏排泄速率(每小时0.7-1L)，如果超过这个界限就会出现细胞水肿、血钠浓度降低、肺充血、肾脏损害和肌肉伤害，甚至致死。
所以喝水标准：多次、少量、慢饮。
二.对稳态调节机制的认识
分析内环境稳态失调的实例
正常人的血浆pH维持在7.35~7.45之间,当血浆pH偏离这个范围,会出现酸碱平衡失调。当血浆pH低于7.35时,称为酸中毒;高于7.45时则为碱中毒;当血浆pH低于6.9或高于7.8时都将危及生命。
7.过多的酸碱性物质则对身体有毒吗？
血浆中存在缓冲物质,但多余的CO2，H+、有机碱、碳酸氢盐等最终需要通过肺或肾才能排出。当肺的通气不足时,CO2不能及时排出,导致血浆pH下降,出现呼吸性酸中毒;当乳酸、酮体等非挥发性酸性代谢产物生成过多、或酸性物质摄人过多、或HCO3-等碱性物质含量减少等情况时,引起血浆pH下降,出现代谢性酸中毒。同理,若CO2排出过多、或多余的碱性物质不能及时排出,引起血浆pH上升,则出现碱中毒。
注意
内环境理化性质变化
症状名称
pH失调
体温失调
渗透压失调等
尿素等代谢废物在体内积累
体内缺氧,血氧过低
血糖平衡失调
血钙过低、过高
丢失大量的水和无机盐
室内外温差较大导致机体适应不良
二.对稳态调节机制的认识
②内环境稳态遭破坏时，代谢速率未必下降(如有可能导致代谢速率上升)
酸中毒、碱中毒
发热、中暑、失温
水中毒、组织水肿
尿毒症
高原反应
低血糖、糖尿病
抽搐、肌无力
严重腹泻
空调病
①内环境达到稳态时，人未必不得病(如遗传病患者、植物人等)
三.内环境稳态的重要意义
细胞代谢是由细胞内众多复杂的化学反应组成的，完成这些反应需要各种物质和条件。
血糖及氧气含量正常
体温、pH相对稳定
渗透压相对稳定
保证机体正常的能量供应
酶活性正常,细胞代谢正常
维持细胞正常的形态和功能
内环境的稳态是机体正常进行生命活动的必要条件
1.稳态的意义
代谢废物排出含量降低
防止机体中毒
三.内环境稳态的重要意义
心脏活动的稳态(血压、心率)、消化腺分泌消化液的稳态等
种群数量变化的稳态、生态系统的结构和功能的稳态
细胞的分裂和分化的稳态等
基因表达的稳态、激素分泌的稳态、酶活性的稳态等
分子水平
细胞水平
器官水平
群体水平
2.稳态概念的发展
不同层次的生命系统都存在着类似于内环境稳态的特性。
谢谢观看

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