2019高中生物 第1章 人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài) 專題1.2 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性導學案 新人教版必修3.doc

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第2節(jié) 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性 學習導讀 學習準備 一、內(nèi)環(huán)境的動態(tài)變化 正常情況下，不同人的體溫，會因 、 等的不同而存在微小的差異；同一個人的體溫在一日內(nèi)也有變化，但一般不超過 。盡管周圍的氣溫波動范圍較大，但健康人的體溫始終接近 。正常機體通過 ，使各個 、 協(xié)調(diào)活動，共同維持狀態(tài)， 叫做穩(wěn)態(tài)。 二、對穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機制的認識 1．人體各器官、系統(tǒng) 地正常運行，是維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的基礎。如果某種器官的功能出現(xiàn)障礙，就會引起 。 （1）法國生理學家貝爾納曾推測，內(nèi)環(huán)境的恒定主要依賴于 的調(diào)節(jié)。 （2）美國坎農(nóng)提出了穩(wěn)態(tài)維持機制的經(jīng)典解釋：內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是在 和 的共同作用下，通過機體各種器官、系統(tǒng) 、 而實現(xiàn)的。 （3）免疫系統(tǒng)曾一直被認為是機體的防御系統(tǒng)。隨著分子生物學的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，免疫系統(tǒng)也起著重要的 作用：它能 并 異物、外來病原微生物等引起內(nèi)環(huán)境波動的因素。 （4）目前普遍認為， 是機體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機制。 2．人體維持穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)能力是 的。當外界環(huán)境的變化 ，或人體自身的調(diào)節(jié)功能出現(xiàn) 時，內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)就會遭到破壞。 三、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義 細胞的代謝過程是由細胞內(nèi)眾多復雜的 組成的，完成這些反應需要各種物質(zhì)和條件。例如，細胞代謝需要依靠氧化分解葡萄糖來提供能量，只有 和血液中的在 正常范圍內(nèi)，才能為這一反應提供充足的反應物。細胞代謝的進行離不開酶，酶的活性又受 、 等因素的影響。只有這些因素都在適宜的范圍內(nèi)，酶才能正常的發(fā)揮作用。由此可見， 是機體進行正常生命活動的必要條件。 破疑解難 一、內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài) (1) 穩(wěn)態(tài)的概念 由于外界環(huán)境因素的變化和體內(nèi)細胞代謝活動的進行，內(nèi)環(huán)境的各種化學成分和理化性質(zhì)是不斷變化的。但內(nèi)環(huán)境卻能維持相節(jié)的穩(wěn)定。這種內(nèi)環(huán)境的各種化學成分和理化性質(zhì)維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，稱為穩(wěn)態(tài)。 穩(wěn)態(tài)并不是指內(nèi)環(huán)境的各種化學成分和理化性質(zhì)維持在一個固定不變的值，而是在一定范圍內(nèi)維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。如正常情況下，人的體溫變化范圍為36．5～37．5℃；血液的pH變化范圍為7．35～7．45；血漿滲透壓一般為 770kPa(37℃時)；血糖正常水平為80～120mg／dL等，而不是某一恒定值。 (2)神經(jīng)一—體液——免疫調(diào)節(jié)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用。 神經(jīng)一—體液一一免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡是機體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機制。 ①神經(jīng)調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)的主要方式，如體溫調(diào)節(jié)中樞在下丘腦。 ②體液調(diào)節(jié)：某些化學物質(zhì)如激素、C02、H+等在體液傳送下對機體的調(diào)節(jié)，其中主要為激素調(diào)節(jié)。 ③免疫調(diào)節(jié)：分為非特異性免疫和特異性免疫，二者共同抵御外來異物和病原微生物的入侵。 在整個機體中，神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)是共同協(xié)調(diào)，相輔相成的，正是兩者的相互配合，機體才能進行正常的生命活動，并適應內(nèi)外環(huán)境的不斷變化。如當血液中C02過高時C02刺激呼吸中樞，引起呼吸活動加強，及時排出過多的C02，實現(xiàn)內(nèi)環(huán)境中02與C02含量的相對穩(wěn)定。免疫系統(tǒng)不僅是機體的防御系統(tǒng)，而且對于內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持也起著重要的調(diào)節(jié)作用。 人體維持穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)能力是有一定限度的。當外界環(huán)境的變化過于劇烈，或人體自身的調(diào)節(jié)功能出現(xiàn)障礙，內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)就會遭到破壞。 (3)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義。 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是機體進行正常生命活動的必要條件。 ①滲透壓是維持組織細胞結(jié)構(gòu)與功能的重要因素。 ②適宜的體溫和pH是酶正常發(fā)揮催化作用的基本條件。 ③正常的血糖水平和血氧含量是供給機體所需能量的重要保障。 ④內(nèi)環(huán)境中過多的代謝產(chǎn)物如尿素、C02等會使機體中毒。 ⑤內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失調(diào)時，機體就會受到嚴重危害，影響正常生命活動的進行。 二、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與消化、呼吸、循環(huán)、排泄系統(tǒng)的功能聯(lián)系圖解 1． 內(nèi)環(huán)境與四大系統(tǒng)在氣體交換中的作用 （1）氧氣從外界進入組織細胞需要多種器官、系統(tǒng)的參與。首先氧氣借助呼吸系統(tǒng)進入肺泡，然后擴散進入肺泡周圍的毛細血管，借助血液循環(huán)到達組織細胞處，接著從組織細胞周圍的毛細血管擴散出來，經(jīng)組織液進入組織細胞，參與物質(zhì)的氧化分解。 （2）二氧化碳的排出過程與氧氣的進入過程剛好相反。 呼吸的全過程如下圖： 呼吸運動 擴散作用 擴散作用 外界 呼吸道 肺泡 肺部的 血液 組織處的 組織氧的 空氣 毛細血管 循環(huán) 毛細血管 細胞利用 肺的通氣 肺泡內(nèi)的 氣體在血液 組織里的 氣體交換 中的運輸 氣體交換 外呼吸 內(nèi)呼吸 2． 內(nèi)環(huán)境與四大系統(tǒng)在營養(yǎng)物質(zhì)交換中的作用 各種營養(yǎng)物質(zhì)必須經(jīng)消化系統(tǒng)的消化、吸收才能進入循環(huán)系統(tǒng)，然后經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)的運輸才能到達組織細胞周圍的組織液，接著擴散進入組織細胞。組織細胞代謝產(chǎn)生的廢物，也必須先進入組織液，才能通過循環(huán)系統(tǒng)的運輸后，借助呼吸系統(tǒng)或泌尿系統(tǒng)、皮膚排出體外。 三、關(guān)于動物機體的內(nèi)環(huán)境和穩(wěn)態(tài) 內(nèi)環(huán)境是動物體內(nèi)細胞直接生活的液體環(huán)境。它泛指細胞外液，即組織液、血漿和淋巴。動物體內(nèi)組織細胞直接浸潤在細胞液中，從中獲得營養(yǎng)物質(zhì)和排出代謝廢物，以使組織細胞通過內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換。內(nèi)環(huán)境的性質(zhì)（諸如溫度、PH值、各種化合物含量等）維持的相對性狀的穩(wěn)定狀態(tài)就是穩(wěn)態(tài)。 （1）從新陳代謝角度看，代謝是細胞和生物體各種物質(zhì)和能量變化的總和，這些變化必然會導致內(nèi)環(huán)境中各種理化因子如PH值、溫度、滲透壓和各種化合物的含量等處于變化當中，但是這種變動又不能超出一定范圍，否則會導致代謝障礙、疾病，甚至危及生命，因此穩(wěn)態(tài)具有重要的意義。 （2）從生命活動調(diào)節(jié)角度看，維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，主要有以下三種基本途徑： ① 各種器官系統(tǒng)的協(xié)調(diào)活動，例如消化系統(tǒng)將營養(yǎng)物質(zhì)攝入體內(nèi)，泌尿系統(tǒng)將代謝廢物排出體外，呼吸系統(tǒng)保障了細胞充足的O2來源并且及時排出C02等等。 ② 神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)，如當血液中CO2過高時，CO2刺激呼吸中樞，引起呼吸活動加強，及時排出過多CO2，實現(xiàn) 內(nèi)環(huán)境中O2與CO2含量的相對穩(wěn)定。 ③ 緩沖系統(tǒng)的作用，如血液中H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等緩沖物質(zhì)起到了維持血液PH穩(wěn)定的作用。 （3）從酶的作用條件看，代謝是細胞酶促反應的總和，酶必須在適宜條件下才能發(fā)揮正常的催化作用，如適宜的溫度，適宜的PH值等，因此穩(wěn)態(tài)是機體正常生命活動的必要條件。 經(jīng)典例題 例1．下列關(guān)于內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的敘述中，錯誤的是 A．內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)是相對穩(wěn)定的 B． 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是由體內(nèi)各種調(diào)節(jié)機制所維持的 C．內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)是恒定不變的 D．內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)不能維持，機體的生命活動就會受到威脅 解析：內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，是一個動態(tài)的平衡，這種穩(wěn)態(tài)是神經(jīng)—體液—免疫共同調(diào)節(jié)，各種器官系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動的結(jié)果。如果內(nèi)環(huán)境不能維持穩(wěn)態(tài)，生命活動必然受影響。 答案：C 解析：（1）直接與物質(zhì)交換有關(guān)的系統(tǒng)為：呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)，圖中①、②、③依次需通過消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)。在物質(zhì)交換過程中起調(diào)節(jié)作用的系統(tǒng)有神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)。 （2）人體的體液包括細胞外液和細胞內(nèi)液，由細胞外液構(gòu)成的液體環(huán)境叫做內(nèi)環(huán)境。 （3）細胞與內(nèi)環(huán)境直接交換的④為養(yǎng)料和氧氣，⑤為CO2及H2O、無機鹽、尿素等廢物。 （4）⑥可用簡明短語表術(shù)為：體內(nèi)細胞通過內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境間接地進行物質(zhì)交換。答案：C 實踐探究 一、選擇題 1. 酷暑季節(jié)，室外作業(yè)的工人應多喝 A.鹽汽水 B．核酸型飲料 C.蛋白型飲料 D.純凈水 2.高等動物和人的內(nèi)環(huán)境必須保持相對穩(wěn)定。下列各項生理活動中，與內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)沒有直接關(guān)系的是 A.通過汗和尿排泄廢物 B．將食物殘渣形成糞便排出體外 C.血液運輸氧和廢物 D．血液中CO2增加，會使呼吸加快 3．人體血漿中葡萄糖的含量僅能維持正常生理活動幾分鐘的需要。那么，在一定時間內(nèi)，能使血糖基本維持在0．1％左右的器官是………… A．大腸 B．胃 C．肝臟 D.骨骼肌 4．“春捂秋凍”的意思是 ………………………………………… A．秋凍能使身體健康 B．捂是要適應冷的環(huán)境 C.幫助機體適應環(huán)境溫度的變化 D.增加機體的產(chǎn)熱抗凍能力 5.穩(wěn)態(tài)被破壞后，細胞新陳代謝會紊亂的根本原因是…………… A． 溫度條件不能滿足細胞新陳代謝的正常要求 B．滲透壓條件不能滿足細胞新陳代謝的正常需要 C.酸堿度條件不能滿足細胞新陳代謝的正常要求 D．細胞內(nèi)復雜的酶促反應受到嚴重影響 二、非選擇題 6．下圖是人體氣體交換示意圖，據(jù)圖完成下列問題： (1)甲圖表示的過程為 。 (2)健康人血漿pH的范圍是 。 A．8～9之間 B．7—8之間 C．9～10之間 D．等于7 (3)血管B內(nèi)血漿的PH (填“>” “=”或“<”)血管D內(nèi)血漿的pH，其原因是(用反應式說明) (4)肺氣腫病患者在肺部換氣不足時，會引起酸中毒，其原因是 達標測評 一、選擇題 1．人在發(fā)高燒時，常常不思飲食，其根本原因是 A.消化道內(nèi)的食物尚未消化 B．發(fā)燒使胃腸蠕動減弱 C．體內(nèi)的食物殘渣排出受阻 D．高燒使酶的活性減弱 2．下列關(guān)于內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的描述正確的是 A．所有穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)都有反射弧的參與 B．所有的穩(wěn)態(tài)都是相對的 C．所有穩(wěn)態(tài)的形成都有許多系統(tǒng)參與 D.所有穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的中樞都在大腦 3．對維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)起主要調(diào)節(jié)作用的系統(tǒng)是 ① 神經(jīng)系統(tǒng) ②內(nèi)分泌系統(tǒng) ③循環(huán)系統(tǒng) ④運動系統(tǒng) ⑤消化系統(tǒng) ⑥呼吸系統(tǒng) ⑦泌尿系統(tǒng) ⑧免疫系統(tǒng) A．①②③ B．④⑤⑥ C.①②⑧ D．③⑤⑥ 4．腎小管與其周圍毛細血管之間水分的交換是通過滲透作用完成的。如果流經(jīng)腎小管的原尿中葡萄糖濃度明顯增高，并且不能完全被腎小管重吸收，那么最終排出的尿液量將會 A.增加 B．減少 C.不變 D．不確定 5．下列各項中不屬于影響內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的因素是 A．溫度 B．酶 C.pH D．滲透壓 6．小腸嚴重吸收不良的病人，采用靜脈輸入全營養(yǎng)液的方法提供營養(yǎng)，全營養(yǎng)液的成分不能含有 A．蛋白質(zhì) B．葡萄糖 C. 無機鹽和維生素 D. 氨基酸 7．劇烈運動時，肌肉產(chǎn)生的大量乳酸進入血液，但不會引起血漿pH發(fā)生劇烈的變化。其中發(fā)揮緩沖作用的物質(zhì)主要是 A.碳酸氫鈉 B．碳酸 C.三磷酸腺苷 D．鉀離子 8．穩(wěn)態(tài)是機體進行正常生命活動的必要條件，當穩(wěn)態(tài)遭到破壞，必將引起 A．酶促反應速率的加快 B．兒童患佝僂病 C．細胞代謝紊亂 D．成年人患肌無力病 二、非選擇題 9．美國生理學家坎農(nóng)提出了穩(wěn)態(tài)維持機制的經(jīng)典解釋：內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是在 和 共同作用下，通過機體的各種 分工合作、協(xié)調(diào)統(tǒng)一而實現(xiàn)的。目前普遍認為機體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機制是： 。 10．下圖是胰腺組織局部結(jié)構(gòu)模式圖，請據(jù)圖回答： （1）A液是 ，B液是 ，C液是 。三者共同構(gòu)成了胰腺組織細胞生活的液體環(huán)境，這個液體環(huán)境稱 。 （2）CO2不從毛細血管進入胰腺組織細胞的原因是 。 拓展延伸 水果、蔬菜中往往含有一些堿性物質(zhì)如碳酸鈉。當食用這些食物時，碳酸鈉進入血液后，人體的即時反應是： (1)碳酸鈉與血液中的____ __緩沖對發(fā)生作用，相應的反應式：__________ __。 (2)所形成的___ ___通過____ __(器官)以___ ___的形式排出體外。 (3)因此，通過血液中緩沖物質(zhì)的作用，使血液中的___ __維持在相對穩(wěn)定狀態(tài)。 輕松閱讀 內(nèi)環(huán)境及其穩(wěn)態(tài)概念的由來與發(fā)展 早在1775年，英國的一個實驗生理學家C．Blagden曾以自己的身體進行試驗，觀察到在空氣干燥的條件下，人在120℃室溫下停留15分鐘，體溫仍可保持穩(wěn)定，而在此溫度下，只需13分鐘就可烤熟—盤牛肉。此后不久，另一名英國著名科學家J，Hunler也報告了他在不同情況下測量出了鼠、雞、蛇、魚、蛙等動物的體溫與外界溫度變化有關(guān)系，指出高等動物在外界溫度變動的情況下，具有完善的保持體溫恒定的能力。這些研究正是內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定思想的萌芽。 內(nèi)環(huán)境(milieu interieur)概念的正式提出當推法國生理學家C．Bernard。1857年，他在一次講座中指出：“有機體所表現(xiàn)的對外環(huán)境的獨立性乃成于下述事實：在生物體內(nèi)，組織實際上并不直接接受外界環(huán)境的作用，而是被一種真正的內(nèi)環(huán)境所防護著，這個內(nèi)環(huán)境主要由在體內(nèi)循環(huán)的體液所組成”。Bernard在他最后的著作《普通生理學教程；動植物共同的生命現(xiàn)象》中進一步指出，“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定是自由和獨立生活的首要條件?！薄八械纳鼨C制盡管多種多樣，但只有一個目標，就是保持內(nèi)環(huán)境中生活條件的穩(wěn)定?！盉ernard的這些精辟論述，一直被生理學所傳頌。 進入20世紀，隨著實驗生理學的發(fā)展，人們對內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的認識更趨明確。1929年，英國生理學家W.B．Can-non在其著名論文《生理穩(wěn)定的組織》中指出：“外界環(huán)境的變化使生物體內(nèi)部產(chǎn)生擾亂，正常情況下這種擾亂保持在很狹窄的范圍內(nèi)，因為系統(tǒng)內(nèi)的自動調(diào)整裝置表現(xiàn)出作用，防止了大的波動，……保持身體內(nèi)大部分穩(wěn)定狀態(tài)協(xié)調(diào)的生理反應很復雜、很特殊，我建議用一個特殊的詞來指出這種狀態(tài)，這個詞就是穩(wěn)態(tài)(homeostasis)”。后來cannon在其名著《身體的智慧》中再次明確了穩(wěn)態(tài)的含義，“穩(wěn)態(tài)概念指的是一種狀態(tài)，一種可變的，但又是相對恒定的一種狀態(tài)”。 對于內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是怎樣實現(xiàn)的解釋，19世紀中葉，控制論的創(chuàng)始人，著名數(shù)學家N．wiener與生理學家A．S．Rosebluth等合作作出了確切的回答，他們指出“負反饋是穩(wěn)態(tài)得以保持的基本要素”。從而深化了人們對穩(wěn)態(tài)的認識。 在現(xiàn)代生物學和醫(yī)學中，穩(wěn)態(tài)概念已被大大擴展，它不僅僅指血液，組織液等內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)。1963年在英國劍橋大學召開的一次關(guān)于穩(wěn)態(tài)與反饋機制的生理學會議中，學者們一致認為“在廣義上，穩(wěn)態(tài)包括了使有機體大多數(shù)穩(wěn)定狀態(tài)得以保持的那些協(xié)調(diào)的生理過程”?！斑@一概念也能應用于細胞、器官系統(tǒng)、個體以及社會群體水平等不同的組織層次。穩(wěn)態(tài)可以從幾毫秒到幾百年。穩(wěn)態(tài)的根本特性在于一些因素的相互作用／使在特定的時間內(nèi)保持特定的狀態(tài)?！薄胺€(wěn)態(tài)并不意味著沒有變化，因為穩(wěn)態(tài)是調(diào)節(jié)機制。 第2節(jié) 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性