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第1节 内环境的稳态
第二章 人体内环境与稳态
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。
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)
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
（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。
（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。
（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。
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。
5. 结果与分析
滴加液体的量
清水
清水
缓冲液/生物材料
内环境pH能维持在一定范围内,是因为其中含有______________
很多缓冲对
人体内环境最重要的缓冲对是__________________
其次是__________________
HCO3-/H2CO3
HPO42-/H2PO4-
1.酸碱度的动态变化
2.体温的动态变化
不同人的体温，会因年龄、性别等的不同存在微小的差异；
同一个人的体温在一日内也有变化，但变化幅度一般不超过1℃;
尽管气温波动范围较大,但健康人的体温始终接近37℃。
（1）定义：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。
3.稳态
（2）体现：
①稳态不是恒定不变的，而是相对恒定的一种动态变化；这种动态变化保持在一定的范围内
②稳态的实质是内环境的化学成分和理化性质处于动态平衡之中。
02
人体维持稳态的调节能力是有一定限度的
外环境变化过于剧烈
（外因）
功能障碍
（内因）
内环境的稳态遭到破坏
细胞代谢紊乱甚至导致疾病发生
机体维持稳态的主要调节机制是神经-体液-免疫调节网络。
机体内各器官、系统为什么能保持协调一致呢？
起调节作用的系统：
神经系统、内分泌系统、免疫系统
二
内环境稳态的重要意义
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件
注意：　
(1)内环境稳态遭到破坏时，代谢速率不一定下降，如成年人甲状腺激素分泌异常增多时，代谢速率上升，表现出甲亢症状。
(2)内环境达到稳态时，人不一定不患病，如镰状细胞贫血是遗传物质改变导致红细胞形态异常造成的。
1.图1和图2所示的各是什么细胞？它们分别生活在什么样的环境中？
草履虫
生活在外界水环境中
血细胞
生活在血浆中
2.尝试说出它们生活环境的异同。
相似：都是液体环境；不同：血细胞生活在体内的血浆中，并不直接与外界进行物质交换；而草履虫直接生活在外界环境中。
3.若将血细胞置于外界生活环境中，会发生什么变化？。
血细胞直接置于外界环境中，可能会由于温度、pH、渗透压等不同而导致死亡。
　　直接生活在外界水环境中，从中直接获取养料和氧，并将代谢废物直接排入水中。
单细胞生物
　　没有直接与外界环境接触，不能直接与外界环境进行物质交换。
多细胞生物
多细胞生物的细胞直接生活的环境是什么？
它们是如何和外界进行物质交换的？
P49
食物、水
和无机盐
CO2
O2
未吸收的物质
有机废物、
水和无机盐
呼吸系统
消化系统
泌尿系统
循环系统
直接相关的系统：
消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统
三
对稳态调节机制的认识
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。
(1)O2进入细胞内被利用
提醒：CO2从线粒体内产生，沿上述反方向送出体外。
(2)外界营养物质进入组织细胞
(3)细胞代谢产生的尿素等代谢废物排出体外(如图过程和结构示意图)
细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介
【练习1】说出各字母或数字表示的物质
血浆
组织液
淋巴液
细胞内液
a
b
比较ab两处O2与CO2浓度：
动脉端
静脉端
O2：a>b CO2：b>a
【练习2】O2由外界环境进入人体肌细胞被利用需穿过的生物膜层数：
11层
【练习3】葡萄糖由外界环境进入人体组织细胞并被利用(葡萄糖分解成丙酮酸)至少需穿过的生物膜层数：
7层
食物、水
和无机盐
CO2
O2
未吸收的物质
有机废物、
水和无机盐
呼吸系统
消化系统
泌尿系统
循环系统
二
尿毒症: 肾功能_________时，尿素等代谢废物在体内________导致的。
衰竭
积累
糖尿病：由于胰岛素活性不足以及胰升糖素活性过多引起糖、脂肪、蛋白质的代谢紊乱。
只有机体内各个器官、系统协调合作，内环境才能处于稳态
病例1：发烧
发高烧时，各种酶的活性发生变化，代谢紊乱，机体功能发生异常。发热时的症状主要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，持续高热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。
孕妇发热可能导致胎儿发育障碍，是一个重要的致畸因子。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造成脑损伤，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。
病例2 ：腹泻
大量出汗或严重腹泻后，如果只喝水，不补充盐，内环境渗透压会降低。这样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。严重时会出现疲倦、周身不适、表情淡漠、恶心、食欲减退、皮下组织肿胀等症状。
病例3：高原病
这说明外界环境的变化会影响内环境的稳态。
到高原后会出现头痛、乏力、心跳加快甚至血压升高等症状，这是因为高原空气稀薄，大气压和氧分压低，易造成体内缺氧。
病例4：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 °C,病死率比较高。
病例5：失温
5月22日，甘肃一山地马拉松赛遭遇极端天气，21人死亡多人受伤。一群热爱运动、热爱生命的人却被意外无情地剥夺了生命，造成事故的主要原因——就是失温。
病例5：失温
失温是指人体热量流失大于热量补给，从而造成人体核心区温度降低，并产生一系列寒颤、迷茫、心肺功能衰竭等症状，甚至最终造成死亡的病症。一般来说，如果人体的核心温度低于35度，就是医学上的失温，也就是低体温。
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件
内环境稳态
成分稳定
理化性质稳定
物质和能量
细胞代谢
条件（酶活性强）
温度适宜
适宜
pH
供应
保证

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