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第1章 人体的内环境与稳态
1.2 内环境的稳态
无论春夏秋冬，风云变幻，
它却总是轻波微澜。
稳态是生命系统的特征，
也是机体存活的条件。
它让每一个细胞分享，
又靠所有细胞共建。
问题探讨
在进行常规体检时，通常要做血液生化检查，以了解肝功能、肾功能、血糖、血脂等是否正常。下图是某人的血液生化检查化验单的一部分。
1、为什么血液的生化指标能反映机体的健康状况？
血液生化指标是指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
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？
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？
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。
葡萄糖含量超标，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。
问题探讨
一、内环境的动态变化
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。
细胞代谢会产生碳酸、乳酸等许多酸性物质，人和动物吃的食物代谢后会产生一些酸性或碱性物质，这些物质进入内环境，生物体内环境的pH如何变化？
模拟生物体维持pH的稳定
实验原理：
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。
探究 实践
实验目的：
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。
方法步骤：
1、绘制如图所示的实验记录表格。
材料 (25mL) 加入０.1mol/L HCl 加入０.1mol/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
模拟生物体维持pH的稳定
探究 实践
模拟生物体维持pH的稳定
探究 实践
2、测自来水加入酸或碱后pH的变化，将25mL自来水倒入50mL烧杯中，测试并记录起始pH。一次加一滴0.1mol/L的HCl（或NaOH），轻轻摇动。每加5滴测试并记录一次pH，直到加入30滴为止。
3、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、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。
5、根据所得数据，以酸或碱的滴数为横坐标，以溶液pH为纵坐标，绘制不同实验材料在各种条件下的pH变化曲线。
实验结果：
材料 (25mL) 0.1mol/L的HCl滴数 0.1mol/L的NaOH滴数 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30
自来水 6.8 6.5 6.3 6.0 5.0 4.1 3.8 7.0 8.8 9.4 9.8 10.0 10.5 11.0
缓冲液 7.0 7.0 6.8 6.6 6.5 6.4 6.3 7.0 7.2 7.3 7.5 7.8 8.0 8.2
肝匀浆 6.4 6.2 6.1 6.0 6.0 5.9 5.9 6.3 6.4 6.5 6.7 6.7 6.8 7.0
模拟生物体维持pH的稳定
探究 实践
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。
机体通过对生理活动进行调节来维持pH稳定。例如当剧烈运动时，肌肉中会产生大量的乳酸。乳酸进入血液后，可与血液中的NaHCO3发生作用，生成乳酸钠和H2CO3。H2CO3分解成CO2和H2O。血液中的CO2增多会刺激呼吸中枢，使呼吸增强，将CO2排出体外。当乳酸钠进入血液后，与血液中的H2CO3发生作用，形成碳酸氢盐，过多的碳酸氢盐可以由肾排出，维持pH稳定。
模拟生物体维持pH的稳定
探究 实践
实验结论：
模拟生物体维持pH的稳定
探究 实践
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，能够维持pH的相对稳定。
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。内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定范围吗？
成员 6：00 9：00 12：00 15：00 18：00 21：00 睡前 平均温度
母亲 36.4 36.7 37.1 37.4 37.0 36.8 36.7
父亲 36.2 36.6 36.9 37.2 36.9 36.6 36.6
自己 36.5 36.6 37.2 37.3 37.1 36.9 36.8
36.87
36.71
36.91
调查体温的日变化规律
体温：身体内部的温度，即内环境的温度
课外实践
正常情况下，不同人的体温因年龄、性别等的不同而存在微小差异；同一人的体温一日内有变化，变化幅度一般不超过1℃。尽管环境气温波动较大，但健康人的腋窝温度始终变化不大。
体温如此，健康人内环境的每一种成分如血糖、血脂，以及渗透压等理化性质都是不断变化的，但都处于一定的范围内。化学成分和理化性质（即正常值）都有一个变化范围，这说明什么？
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。
一、内环境的动态变化
三、对稳态调节机制的认识
1、维持内环境稳态的基础
三、对稳态调节机制的认识
1、维持内环境稳态的基础
维持内环境稳态的基础是人体各器官、系统协调一致地正常运行。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。
直接相关的系统：消化系统、呼吸系统、循环系统和泌尿系统
起调节作用的系统：神经系统、内分泌系统、免疫系统
法国贝尔纳
美国坎农
现代观点
主要依赖神经系统的调节
依赖神经和体液的调节
神经—体液—免疫调节网络
三、对稳态调节机制的认识
2、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？
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。
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。发热时机体分解代谢旺盛，持续高热会引起器官的功能负荷加重，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，出现脑损伤，如智力落后、甚至癫痫，因此应及时采用物理方法或服用药物来退烧降温。
思考 讨论
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？
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。
分析内环境稳态失调的实例
思考 讨论
3、援藏的技术人员到青藏高原后常会出现头痛、乏力、心跳加快甚至血压升高等症状，为什么？这说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系？
高原空气稀薄，大气压和氧分压低，易造成体内缺氧。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，并且机体代偿机制良好，内环境的波动较小，仍能维持稳态;若外界环境变化剧烈，机体代偿机制不好，内环境稳态将受到破坏，就会影响身体健康。
分析内环境稳态失调的实例
思考 讨论
炎炎夏季，在高温环境中从事体力劳动人，最容易发生中暑。中暑，即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。
分析内环境稳态失调的实例
与社会的联系
中暑分类
热射病：患者体温可达40℃以上，并伴有意识障碍、多器官功能损伤等。要迅速降温，体温越高持续时间越长，死亡率越高。
热衰竭：机体钠盐丢失过量、水电解质代谢紊乱以及有效循环血量不足的一种综合征。体温升高（不超过40℃）、多汗、眩晕。通过降低体温、补充含盐液体，及时治疗。
热痉挛：症状较轻，体温正常，常表现为腹部、腿部痉挛。主要是由于机体大量出汗，钠盐丢失过量有关，及时补充钠盐，短时间内恢复。
外环境变化过于剧烈
（外因）
调节能力有限（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
三、对稳态调节机制的认识
3、人体维持稳态的调节能力是有一定限度的
四、内环境稳态的重要意义
（1）正常的血糖浓度和血液中的含氧量，能为细胞代谢提供充足的反应物。
（2）适宜的温度和pH等能保证酶正常地发挥催化作用。
1、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。
2、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。
五、稳态概念的发展
不同层次的生命系统都存在着类似内环境稳态的特性。
（1）分子水平：基因表达的稳态、激素分泌的稳态、酶活性的稳态等。例如在正常生长和分裂的细胞中，原癌基因和抑癌基因的表达存在着稳态。如果这个稳态受到破坏，正常细胞就可能会变成癌细胞。正常人体内调节血糖的胰岛素和胰高血糖素等激素是处于动态平衡的。如果它们的分泌紊乱，人体血糖的稳态就会受到破坏。
（2）细胞水平：细胞的分裂和分化的稳态等。
（3）器官水平：心脏活动的稳态（血压、心率）、消化腺分泌消化液的稳态等。
（4）群体水平：种群数量的变化存在稳态、生态系统的结构和功能也存在稳态等。
外界环境
细胞
物质交换
物质交换
内环境
器官系统协调运行
稳态
基础
神经-体液-免疫调节网络
调节机制
正常生命活动的必要条件
参与共建
稳态的实质是内环境化学成分和理化性质维持相对稳定。
课堂小结
1.当内环境的稳态遭到破坏时，必将引起
A.酶促反应速率加快
B.渗透压下降
C.细胞代谢紊乱
D.糖尿病
巩固练习
C
2.健康人血液的pH总是维持在7.35～7.45之间，这是由于
A.人体内含有大量水分
B.血液中NaCl的含量保持恒定不变
C.血液中有许多对酸碱度起缓冲作用的物质
D.血液中H2CO3和HCO3-的浓度比保持不变
巩固练习
C
3.生物个体内的稳态是指在“神经—体液—免疫”调节网络的调节作用下，通过各个器官、系统的协调活动，共同维持内环境相对稳定的状态。下列说法正确的是(　　)
A.激素、血红蛋白和氨基酸都属于人体内环境的组成成分
B.肾上腺、甲状腺、唾液腺产生的分泌物，均直接排放到内环境中
C.外界环境的变化和体内细胞代谢活动均可影响内环境的稳态
D.血糖浓度、尿液浓度、体内温度、细胞外液渗透压的相对稳定都属于内环境的稳态
C
巩固练习
“人造子宫”看起来像一个大塑胶袋，确切地说是用特殊材质制成的一种生物袋。它要代替母羊子宫孕育羊羔，这个生物袋内必须装“羊水”，能够为早产羊羔生活提供适宜的液体环境。该“羊水”模拟自然子宫羊水的成分种类和含量，除水和电解质外，包含多种可以促进羊羔生长的营养物质和生长因子，如蛋白质、糖类、脂肪等，也包括抗生素、尿素等。此外,这种“羊水”还必须具备适宜的温度和酸碱度。“人造子宫”接有专门管道，需要每天注入定量电解质溶液，以确保“羊水”得到更新，保持相对稳定。
另外，“人造子宫”外部配置了机器胎盘，与早产羊羔的脐带连通。早产羊羔靠机器胎盘来获得养料，排出代谢废物，以保持羊羔内环境的稳定；含有养料和O2的新鲜血液源源不断输送到羊羔体内，羊羔的心脏也将较多含有CO2和其他代谢废物的血液挤压到机器胎盘中，后者将血液更新之后再回输到羊羔体内。
拓展应用

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