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第一节 内环境的稳态
第二章 人体内环境与稳态
苏教版（2019）选择性必修一
学习目标
说明内环境的构成及理化性质
01
尝试解释生物体维持pH稳定的机制，简述稳态的调节机制
阐明机体细胞通过内环境与外界环境进行物质交换，同时也参与内环境的形成和维持
说明内环境稳态及其生理意义
03
02
04
课前预热
很多人都有征服高山雪峰的梦想。高山雪峰上空气稀薄，温度很低。如果要去攀登高山雪峰，我们除了穿戴防寒衣裤、靴子和帽子外，还要带上保温水壶、羽绒睡袋等各种装备。
那么，采取了这些防感措施，我们的体温就能在高山雪峰上保持稳定吗？人体是如何通过调节保持体温稳定的呢？除了体温外，我们体内的其他理化性质，如pH、渗透压能维持平衡吗？如果可以，其调节机制又是怎样的呢？
“人间自有真情在，献出鲜血播下爱。”无偿献血现在已经成为社会共识。献血前，为了保证献血者的身体健康和受血者的安全，必须对献出的血液按规定项目进行检测，如血型的检查、血常规检测。血常规检查也是一声诊断病情的常用辅助手段，其检查的基本内容是血液成分。血液中到底有哪些成分呢？
课前导入
积极思维
血液中到底有哪些成分
事实1：将新采集的猪血倒入试管中，并加入适量的柠檬酸钠（一种常用的血液抗凝剂），轻轻摇匀并静置于领藏柜中一段时间后，试管中的血液会出现如图2-1-1所示的分层现象。
积极思维
血液中到底有哪些成分
事实2：血液由血细胞和需将组成。血常规检查内容主要是血液成分，包括血细胞和血浆。血浆的主要成分是水、蛋白质、糖类和无机盐等物质。血浆的作用包括运载血细胞、运输维持人体生命活动所需的物质（如水、无机盐、蛋白质）和体内产生的废物（如尿素）等。
事实3：20世纪初，科学家发现血浆中存在两种凝集素（蛋白质），红细胞上有相应的不同的凝集原（蛋白质），这与不同个体之间的输血能否成功有重要关系。至此，输血技术取得了突破性进展。
积极思维
血液中到底有哪些成分
1.推理 血液中含有什么样的凝集原和凝集素？这和输血有什么关系？
在人体血液系统中，针对红细胞而言，凝集原是一种特异性蛋白、糖蛋白或糖脂，位于红细胞膜上，是一种抗原，可以引起抗原-抗体反应。相对地，凝集素是血浆中的一种特异性抗体，可以与红细胞膜上的凝集原相结合发生反应。当凝集原和凝集素相互作用时，会发生红细胞凝集现象。人类的红细胞含有两种凝集原，分别叫做A凝集原和B凝集原；人类血清中则含有与它们相对抗的两种凝集素，分别叫做抗A凝集素和抗B凝集素．按照红细胞所含A、B凝集原的不同，把人类血液分为四型。
A型血 B型血 AB型血 O型血
红细胞凝集原类型 A B A和B 无
血浆凝集素类型 抗B 抗A 无 抗A和抗B
输血时血型不合，血清中的凝集素会与红细胞中的凝集原发生凝集反应，使红细胞凝集成团。
积极思维
血液中到底有哪些成分
2.分析 血浆中包括哪些物质？ 它们除满足血细胞的营养需求外，还有哪些作用？
血浆主要成分是水、 蛋白质、糖类和无机盐等物质
血浆的作用包括运载血细胞、运输维持人体生命活动所需的物质（如水、无机盐、蛋白质）和体内产生的废物（如尿素）等。
积极思维
血液中到底有哪些成分
3.解释 血液的成分与血液的功能有什么关系？
血浆
血细胞
血液
血液的基本功能：运输功能和代谢活动的需要。
水是血浆的主要成分，血浆中的蛋白质在维持血浆渗透压、调节血液酸碱平衡、运输物质和参与免疫反应等方面发挥着重要作用。无机盐维持着血浆的渗透压和酸碱平衡。红细胞运输氧气。白细胞是人体免疫系统的主要成分，起着防御作用。血小板和血浆中的凝血因子在生理止血和血液凝固过程中发挥重要作用。
运输功能的实现必须依赖红细胞、血浆蛋白、水分 等；血液的调节功能主要借助于血液中含有的激素及血细胞自身合成分泌的激素、细胞因子等；血液的防御功能主要通过白细胞、免疫球蛋白、补体、血小板、凝血因子等。
1.体液概念
人体细胞内的液体，称为细胞内液；细胞外的液体如组织液、血浆和淋巴等称为细胞外液。细胞外液和细胞内液统称为体液。
细胞外液
细胞内液
细胞外液是指人体内存在于细胞外的体液。主要包括组织液（组织间隙液的简称）、血浆（血液的液体部分）和淋巴、脑脊液等。占体液总量的1/3。
细胞内液是指人体内存在于细胞内，其化学组成和含量直接影响细胞代谢与生理功能的体液。主要包括细胞核、细胞质、细胞器中的流体。约占体液的2/3(约占体重的40%)。
一、人体和动物细胞生活在内环境中
一、人体和动物细胞生活在内环境中
2.为什么说人体细胞的生存依赖于内环境？
事实1：血液是由血细胞和血浆组成的一种结缔组织。血浆是血细胞直接生活的内环境，血细胞从需将中获得生命活动所需的氧和养料，并将代谢产物排入血浆。在器官组织中，血液由动脉流经毛细血管时，血浆中的氧和养料会透过毛细血管壁进入组织液。
事实2：组织液是存在于组织细胞间隙中的液体。各种组织细胞都会与组织液进行物质交换，组织液为细胞提供氧和养料，细胞产生的代谢产物也会排入组织液。
一、人体和动物细胞生活在内环境中
事实3：淋巴是流动在淋巴管中的液体。在血液循环过程中，组织液中的物质，大部分通过毛细血管壁进入血浆，少部分进入毛细血管成为淋巴。毛细血管内的血浆随血液循环经各级静脉至上、下腔静脉流回心脏，毛细淋巴管内的淋巴则通过淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆。
2.为什么说人体细胞的生存依赖于内环境？
一、人体和动物细胞生活在内环境中
1.分析 图中哪些部分属于内环境？为什么说细胞的生存依赖于内环境？
血细胞直接生活在血浆中，体内绝大多数细胞直接生活在组织液中，大量淋巴细胞直接生活在淋巴液中。
细胞外液是体内细胞直接生活的环境。细胞的生存依赖于内环境。
一、人体和动物细胞生活在内环境中
2.概括 以概念图的方式说明细胞与内环境之间的物质交换过程。
外界环境
O2和营养物质
CO2和代谢废物
血浆
毛细血管壁
左右锁骨下静脉
淋巴液
毛细淋巴管壁
组织液
O2和营养物质
CO2和代谢废物
细胞内液
血浆、组织液、淋巴通过动态的有机联系共同构成机体细胞生活的直接环境。由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。
一、人体和动物细胞生活在内环境中
2.概括 以概念图的方式说明细胞与内环境之间的物质交换过程。
一、人体和动物细胞生活在内环境中
内环境含有哪些成分呢？
红细胞在血浆中能正常地生活
体外若无特殊环境很快死亡
2.内环境的主要成分
2.内环境的主要成分
一、人体和动物细胞生活在内环境中
研究表明，血浆中约90%为水；其余10%分别是：蛋白质(7%～9%)，无机盐(约1%)，以及血液运输的其他物质，包括各种营养物质(如葡萄糖)、激素、各种代谢废物等。
组织液、淋巴液的成分和各成分的含量与血浆的相近，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，而组织液和淋巴液中蛋白质含量很少。
蛋白质7%-9%
无机盐约1%
血液运输的其他物质 少量
水约90%
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
1.稳态的概念：
人体通过神经系统和内分泌系统等的调节作用，协调各器官、系统的活动，使内环境的温度、渗透压、pH及各种化学成分保持相对稳定的状态，称为稳态。
2.温度：
一般维持在37℃左右
相对稳定，在适宜范围内有所变动。
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
（1）渗透压的概念:
简单地说,是指溶液中溶质微粒对水的吸引力.
（2）渗透压的大小:
取决于溶液中溶质微粒的数目: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;反过来,溶质微粒越少,即溶液浓度越低,对水的吸引力越小,溶液渗透压越低。
（3）影响渗透压大小的因素:
主要与无机盐,蛋白质的含量有关；血浆渗透压90%以上来源Na+和Cl-
3.渗透压
与生活的联系
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
3.渗透压
（4）与生活的联系:
静脉注射
肌肉注射
口服药物
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
3.渗透压
静脉注射
肌肉注射
5%葡萄糖注射液或
0.9%氯化钠注射液
注射的等渗溶液
口服药物:
药→消化系统→组织液→血浆→组织液→靶细胞(细胞内液)
口服药物
静脉注射(输液):
药→血浆→组织液→靶细胞(细胞内液)
肌肉注射(打针):
药→组织液→血浆→组织液→靶细胞(细胞内液)
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
4.酸碱度
血液酸碱度的调节，在缓冲物质的调节下始终维持在7.35－7.45之间;
血液中含有许多对对酸碱度起缓冲作用的物质——缓冲物质，每一对缓冲物质都是由一种弱酸和相应的一种强碱盐组成的，如
H2CO3/NaHCO3 , NaH2PO4/Na2HPO4
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
实验：比较清水、缓冲液和体液对pH变化的调节作用
1.实验目的
通过比较清水、缓冲液和生物材料的匀浆（模拟体液）在调节pH变化中的作用，理解体液是如何调节内环境pH变化的。
2.实验原理
（1）将某种酸或碱加入清水中，其pH会发生相应的变化。而将该种酸或碱加入缓冲液中，其pH变化会低于清水中的变化，这是因为清水没有缓冲液所具备的缓冲功能。
（2）用生物材料的匀浆模拟生物体的体液。加入酸或碱后，将生物材料的匀浆pH变化与清水、缓冲液的pH变化进行对比，可以推测生物体是如何维持内环境pH平衡的。
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
实验：比较清水、缓冲液和体液对pH变化的调节作用
3.实验器材和试剂
生物材料（猪肝匀浆、马铃薯匀浆、黄瓜匀浆和用清水稀释5倍的鸡蛋清）；50mL的烧杯、50mL的量筒、防护手套、pH计或广谱pH试纸、彩色铅笔、镊子；清水、物质的量浓度为0.1 mol·L-1的HCl溶液（盛于滴瓶中）、物质的量浓度为0.1mol·L-1的NaOH溶液（盛于滴瓶中）、pH为7的磷酸缓冲液（Na2HPO4/NaH2PO4或K2HPO4/KH2PO4)
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
实验：比较清水、缓冲液和体液对pH变化的调节作用
4.实验步骤
（1）实验记录表
材料种类 加入HCl溶液后的pH 加入NaOH溶液后的pH
0滴 5滴 10滴 15滴 20滴 25滴 0滴 5滴 10滴 15滴 20滴 25滴
清水
缓冲液
生物材料1
生物材料2
生物材料3
生物材料4
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
实验：比较清水、缓冲液和体液对pH变化的调节作用
4.实验步骤
（2）在50mL的烧杯中加入25mL清水，并用pH计或pH试纸测试清水的起始pH，向烧杯中先加一滴物质的量浓度为0.1mol·L-1的HCl溶液，并轻轻摇动继续加入4滴后，再测定溶液的pH。重复这一步骤直到加入25滴为止，将pH的测定结果依次记入表中。
（3）充分冲洗烧杯，并向其中倒入25mL清水。重复上述步骤2，逐滴加入物质的量浓度为0.1mol·L-1的NaOH溶液，测定并在表中记录溶液的pH。
（4）充分冲洗烧杯，用缓冲液代替清水，分别重复步骤2和步骤3，在表中记录结果。
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
实验：比较清水、缓冲液和体液对pH变化的调节作用
（5）充分冲洗烧杯，依次选四种生物材料代替清水，分别重复步骤（2）和步骤（3），在表中记录结果。
4.实验步骤
（6）根据所得数据，以酸或碱加入的滴数为横轴，以pH为纵轴，画出清水pH变化的曲线。
5.结果与分析
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
实验：比较清水、缓冲液和体液对pH变化的调节作用
5.结果与分析
实验结果显示，加入HCl溶液或NaOH溶液后，不同实验材料的pH变化的大小是不同的；而生物材料匀浆（模拟体液）和缓冲液类似，它们的pH变化都小于清水的pH变化。因为缓冲液和生物材料匀浆具有一定的酸碱调节能力，即缓冲能力。
缓冲液/生物材料
滴加液体的量
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
5.反馈调节
在一个系统中，系统本身的工作效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，这种调节方式叫做反馈调节。
6.反馈调节包括正反馈调节和负反馈调节。
如果反馈信息使原来的效果进一步增强，这类调节称为正反馈调节；如果反馈信息使原来的效果减弱，这类调节称为负反馈调节。如甲状腺激素调节，当血液中甲状腺激素的含量过多时，通过负反馈调节，甲状腺的分泌活动则会受到抑制，从而减少甲状腺激素的分泌。
三、细胞与环境间的物质交换
1.单细胞生物直接与环境进行物质交换
三、细胞与环境间的物质交换
2.人和多细胞动物与环境进行物质交换
（1）细胞与内环境之间是相互影响、相互作用的。
（2）人体参与物质交换的系统有：呼吸系统、消化系统、泌尿系统和循环系统等。
（3）人体的呼吸系统由呼吸道和肺组成，肺是人体与外界环境之间进行气体交换的重要场所。其生理功能主要是进行气体交换。
三、细胞与环境间的物质交换
2.人和多细胞动物与环境进行物质交换
（4）人体的消化系统由消化道和消化腺组成。其生理功能主要是消化食物和吸收各种营养物质，交将未消化和吸收的食物残渣经肛门排出体外
三、细胞与环境间的物质交换
2.人和多细胞动物与环境进行物质交换
（5）人体的泌尿系统由肾、输尿管、膀胱及尿道组成。其生理功能主要是将代谢过程产生的尿素等废物随尿液排出体外，维持体液渗透压平衡和内环境稳态。
三、细胞与环境间的物质交换
2.人和多细胞动物与环境进行物质交换
（6）呼吸系统、消化系统和泌尿系统的物质交换都需要循环系统的参与。
三、细胞与环境间的物质交换
2.人和多细胞动物与环境进行物质交换
体内
食物
消化系统
(小肠)
养料
食物残渣
循环系统
血浆
淋巴液
组织液
养料、O2
组织细胞
代谢废物
CO2
O2
CO2
气体
呼吸系统
(肺)
代谢废物
皮肤
泌尿系统
（肾）
肾小管重吸收
参与物质交换的系统：
消化系统(进)
呼吸系统(进＋出)
泌尿系统(出)
循环系统
参与物质交换的器官：
肺
小肠等
肾
皮肤
三、细胞与环境间的物质交换
课堂小练
1.下列各项化合物均属于内环境成分的是( )
A.氧气、肌糖原 B.乙酰胆碱、胃蛋白酶
C.抗体、有氧呼吸酶 D.尿素、血浆蛋白
答案：D
解析：A、肌糖原位于肌肉细胞内，不属于内环境成分，A错误；
B、胃蛋白酶位于消化道内，不属于内环境成分，B错误；
C、有氧呼吸酶位于细胞质基质和线粒体，不是内环境的成分，C错误；
D、尿素属于细胞代谢产物，血浆蛋白位于血浆中，因此都属于内环境成分，D正确。故选D。
课堂小练
2.甲、乙、丙三种细胞外液及生活在其中的细胞（其中一种是肝细胞）之间的物质交换关系如图所示，①②③表示物质交换过程。下列分别表示肝细胞、淋巴液的是( )
A.细胞I、甲 B.细胞Ⅱ、乙
C.细胞Ⅲ、丙 D.细胞I、丙
答案：D
解析：分析题图可知，甲表示组织液，乙表示血浆，丙表示淋巴液；题干信息：一种细胞是肝细胞，肝细胞生活在组织液中，则细胞I表示肝细胞，ABC错误，D正确。
课堂小练
3.下列关于内环境理化性质的叙述，正确的是( )
A.内环境各种理化性质的稳定不变是细胞进行正常生命活动的必要条件
B.温度和pH是通过影响酶的活性来影响代谢活动的
C.冬季人体内酶的活性降低，因为冬季温度偏低
D.内环境的稳态就是指渗透压、温度和pH这三个指标的相对稳定
答案：B
解析：内环境的各种理化性质是相对稳定的,而不是稳定不变的,A错误;温度和pH是通过影响酶的活性来影响代谢活动的,B正确;冬季温度偏低,但是人的体温不变,人体内酶的活性没有降低,C错误;内环境的稳态就是指组成内环境的成分和内环境的各种理化性质相对稳定,D错误。
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