人体的内环境与稳态

第一章人体的内环境与稳态 人体的内环境与稳态细胞生活的环境体内的液体与细胞外液体液细胞 存在于细胞内 约占2 3 细胞 存在于细胞外 约占1 3 细胞外液成分血浆 水 90 无机盐 约1 蛋白质 7 9 血液运送的物质 含各种营养物质 代谢废物 气体 激素等 内液 外液 组织液 淋巴 除含蛋白质很少外 其余成分和含量均与 相近本质 是一种盐溶液 类似于海水生命起源于海洋细胞外液的渗透压和酸碱度渗透压概念 溶液中溶质微粒对水的 力种类离子渗透压 与 有关 主要是Na Cl 胶体渗透压 与 有关 血浆 吸引 无机盐 蛋白质 酸碱度 近中性 7 35 7 45 与HCO HPO等有关温度 一般37 左右 人体的内环境与稳态细胞生活的环境内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介 内环境稳态的重要性内环境的动态变化 稳态 变化原因外界 变化外界 活动内环境的各种化学成分及理化性质不断变化具体表现 内环境各种成分和理化性质都处于 平衡中稳态调节机制 环境因素 细胞代谢 动态 各器官系统分工合作 协调统一是实现稳态的基础 调节网络是机体维持稳态的主要调节机制内环境稳态的重要意义 机体进行正常生命活动的必要条件实验 生物体维持pH稳定的机制 神经 体液 免疫 考点1内环境的组成与各成分之间的关系 2 血浆 组织液 淋巴三者之间的比较血浆中含有大量蛋白质约占7 9 左右 含更多的自由水 含1 左右的无机盐 还含有葡萄糖 各种代谢废物 气体 激素等物质 组织液和淋巴成分最接近 但与血浆相比较含有很少的小分子蛋白质 其他成分基本相当 3 内环境的成分分析 1 内环境的主要成分 水 含量最多 如血浆中含有约90 的水 气体 以氧气和二氧化碳为主 各种无机离子 以Na Cl K Ca2 HCO HPO的量最多 其他无机盐离子含量甚微 但却不可缺少 如Cu2 Zn2 Mn2 Co2 对某些酶的活性是必需的 碘对生成甲状腺激素是必需的 F 对增强牙齿和骨骼硬度很重要 有机化合物 如蛋白质 血浆中约含7 9 脂质 氨基酸 葡萄糖 核苷酸 维生素等 调节生命活动的各种激素 细胞代谢的废物 除二氧化碳外 还有蛋白质 核酸代谢产生的含氮废物 如氨 尿素等 2 内环境成分变化与人体健康 血浆蛋白含量降低与组织水肿 见例析1内容 代谢废物积聚与尿毒症 当代谢废物含量上升时 说明肾功能衰竭 而形成尿毒症 误区警示 1 人的呼吸道 消化道 泪腺 尿道等可由孔道与外界相通 不能称为体液 而称为外界溶液 2 血液包括血浆和血细胞 血液并不全是体液 而血浆则属于体液中的细胞外液 血浆蛋白一般位于血浆内 是内环境的成分 而血红蛋白位于红细胞内 它不属于内环境的成分 例析1 2010 成都模拟 当人体血浆蛋白低于60 时 就会出现浮肿现象 下列代谢障碍不会引起浮肿的是 A 慢性肾炎患者出现蛋白尿B 发生某些过敏反应时 毛细血管壁的透性增大C 胰岛素分泌不足时 出现糖尿D 某些寄生虫堵塞淋巴管使淋巴回流受阻 答案 C 解析 人体出现浮肿的原因是组织液增多 造成浮肿的原因主要是 血浆蛋白摄入过少 使血浆渗透压降低 血浆中的水分渗透到组织细胞间隙 导致组织液增多 由于过敏反应等病理原因 使毛细血管壁的通透性增强 血浆蛋白渗出 导致组织液胶体渗透压升高 血浆中的水分渗出到组织液 淋巴管阻塞 淋巴回流受阻 使组织液不能进入毛细淋巴管导致组织液增多 方法技巧 1 血浆不等于血液 二者的区别是血浆包括血浆 由水 无机盐 蛋白质 C6H12O6 脂质等物质组成 血细胞 由红细胞 白细胞 血小板构成 各负其功能 所以血浆属于内环境的成分 而不能说血液是内环境 的成分 2 血浆蛋白不等于血红蛋白 血浆蛋白是血浆的成分 属于内环境 而血红蛋白是红细胞内的结构蛋白 它的主要功能是运输O2和少部分CO2 3 不同人体细胞所处内环境 组织细胞 组织液 毛细血管管壁细胞 血浆 组织液 毛细淋巴管管壁细胞 淋巴 组织液 血细胞 血浆 淋巴细胞和吞噬细胞 淋巴 血浆 解析 血红蛋白 部分酶 载体这些大分子物质不是内环境成分 答案 D 1 渗透压 1 溶液渗透压是溶液本身的一种特性 是指溶液中溶质微粒对水的吸引力 溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目 单位体积溶液中溶质微粒越多 溶液的渗透压就越大 2 血浆的渗透压与0 9 的NaCl溶液渗透压大致相等 故0 9 的NaCl溶液为血浆的等渗溶液 又叫生理盐水 在37 时 人的血浆渗透压约为770kPa 相当于细胞内液的渗透压 考点2内环境的理化性质 2 酸碱度正常人血浆的pH在7 35 7 45之间变动 机体在代谢过程中虽然经常有各种酸性或碱性物质进入血浆 但血浆的pH却能保持相对稳定 过酸或过碱都可引起机体的酸中毒或碱中毒 血浆中的缓冲物质对血浆pH的调节如下 血浆中存在着缓冲物质 主要有NaHCO3 H2CO3 其比值为20 1 Na2HPO4 NaH2PO4等 1 剧烈运动使大量乳酸进入血液时 会发生以下变化 C2H4OHCOOH NaHCO3 C2H4OHCOONa 乳酸钠 H2CO3H2CO3 H2O CO2 CO2可由肺排出体外 缓冲了体内产生的过多的酸 2 碱性物质 如Na2CO3 进入血液时 会发生以下变化 Na2CO3 H2CO3 2NaHCO3过多的NaHCO3可由肾脏排出 从而缓冲了体内过多的碱 3 温度人体内环境的温度一般维持在37 过高或过低会影响酶的活性 从而引起新陈代谢的紊乱 例析2长时间运动引起机体缺氧时 血液pH的变化趋势 引起pH变化的物质 能起缓冲作用的物质分别是 A 降低 CO2 Na2CO3B 降低 乳酸 NaHCO3C 升高 CO2 H2CO3D 升高 乳酸 NaHCO3 答案 B 解析 本题考查人无氧呼吸的产物及人体中的酸碱缓冲物质 在长时间运动或进入高原等缺氧条件下 人体部分细胞会通过无氧呼吸产生酸性物质 乳酸 乳酸进入血液后会引起血液pH的略微下降 起缓冲作用的物质主要是血浆中的NaHCO3 方法技巧 无机盐在细胞外液中的作用a 维持细胞外液的渗透压 Na Cl 是维持细胞外液渗透压的主要离子 b 维持细胞外液的酸碱平衡 Na K 和HCO HPO 有机酸及蛋白质构成细胞外液中的缓冲体系 具一定的缓冲能力 以维持细胞外液的酸碱平衡 互动探究2 如图所示 表示人运动前后血液中乳酸浓度的变化曲线 请分析一下BC段变化的原因 A 乳酸与NaH2PO4反应生成H3PO4B 乳酸与血液中的O2发生氧化反应C 乳酸与Na2CO3反应掉了D 乳酸与NaHCO3反应生成CO2 解析 在人的血浆中含有许多对对酸碱度起缓冲作用的缓冲物质 如H2CO3 NaHCO3等 机体剧烈运动后 肌肉中产生大量的乳酸 乳酸进入血浆后 与血浆中的NaHCO3发生作用 生成乳酸钠和H2CO3 H2CO3分解成H2O和CO2 CO2排出体外 答案 D 考点3内环境稳态的调节过程 各器官系统与内环境的关系如图 由上图说明 1 内环境与呼吸系统 循环系统协同完成气体的交换 1 氧气从外界进入组织细胞需要多种器官 系统的参与 首先氧气借助呼吸系统进入肺泡 然后扩散进入肺泡周围的毛细血管 借助血液循环到达组织细胞处 接着从组织细胞周围的毛细血管扩散出来 经组织液进入组织细胞 参与物质的氧化分解 2 二氧化碳的排出过程与氧气的进入过程刚好相反 2 内环境协同消化系统 循环系统 泌尿系统 皮肤等完成物质交换 各种营养物质必须经消化系统的消化 吸收才能进入循环系统 然后经循环系统的运输才能到达组织细胞周围的组织液 接着进入组织细胞 组织细胞代谢产生的废物 也必须先进入组织液 才能通过循环系统的运输后 借助呼吸系统或泌尿系统 皮肤排出体外 特别提醒 1 内环境是多细胞动物赖以生存的直接环境 单细胞生物无所谓内环境 2 人的呼吸道 消化道 肺泡腔 尿道等与外界相通应为外界环境 3 内环境的 内 与 外 是相对的 从细胞角度看就是细胞外液 对人体的外界环境而言 细胞外液就是内环境 因此 内环境是联系细胞与外界环境的桥梁 例析3下图为高等动物的体内细胞与外界环境的物质交换示意图 下列叙述正确的是 A 都必须通过消化系统才能完成 B 人体内的体液包括内环境和细胞外液 C 细胞与内环境交换的 为养料和氧气 D 可表述为 体内细胞可与外界环境直接地进行物质交换 答案 C 解析 1 直接与物质交换有关的系统为 呼吸系统 消化系统 循环系统 泌尿系统 图中 依次需通过消化系统 呼吸系统和泌尿系统 在物质交换过程中起调节作用的系统有 神经系统和内分泌系统 2 人体的体液包括细胞外液和细胞内液 由细胞外液构成的液体环境叫做内环境 3 细胞与内环境直接交换的 为养料和氧气 为CO2及H2O 无机盐 尿素等废物 4 可用简明短语表述为 体内细胞通过内环境与外界环境间接地进行物质交换 互动探究3 用某种药物饲喂动物 一段时间后测得实验组比对照组动物血浆中血红蛋白含量明显增高 该药物的作用可能是 A 增强血红蛋白的合成能力 B 提高血浆蛋白的含量 C 增加红细胞的生成数量 D 对红细胞有破坏作用 答案 D 解析 血红蛋白存在于红细胞中 正常情况下 不会出现在血浆中 服用某种药物后 血浆中血红蛋白含量明显增高 说明该药物对红细胞有破坏作用 使红细胞破裂 释放出了血红蛋白 考点4内环境稳态及意义 1 稳态的调节机制最初推测 法国生理学家贝尔纳曾推测 内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节 现代观点 内环境稳态的调节是一种反馈调节 神经 体液 免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制 2 稳态的实质稳态是指内环境中的化学成分和理化性质处于一种相对稳定的状态 内环境保持动态平衡 3 人体维持稳态的调节能力人体维持稳态的调节能力是有一定限度的 当外界环境的变化过于剧烈 或人体自身的调节功能出现障碍时 内环境的稳态就会遭到破坏 4 内环境稳态意义 1 意义 内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件 血糖正常 保证机体正常的能量供应 体温 pH相对恒定 酶活性正常 细胞代谢正常 渗透压相对稳定 细胞维持正常的形态和功能 2 失调 血糖平衡失调 低血糖 糖尿病等 pH失调 酸中毒 碱中毒 渗透压失调 如呕吐等 细胞形态 功能异常 体温失调 发热 中署等 特别提醒 内环境稳态重要性的理解正常情况下 人体的内环境总是处于稳定状态的 内环境的稳态一旦失衡 就会导致细胞代谢的紊乱和某些生理活动出现障碍 严重时会危及生命 如 1 当患肠胃炎时 我们常常感到四肢无力 其原因是体内丢失了大量的无机盐 使无机盐的平衡遭到破坏 由于肠胃炎导致消化道对无机盐的吸收能力减弱 因此 需要输液来补充无机盐 维持无机盐的平衡 2 当我们因较长时间没有进食而饥饿时 或当我们由蹲位突然站立时 常感到四肢无力 头晕眼花 这是由于低血糖引起的 较长时间没有进食 血糖来源缺乏 血糖浓度降低 由蹲位突然站立大脑供血量减少 葡萄糖供应不足 大脑得不到足够的能量而引起头晕 3 当我们感冒发烧时 会出现食欲不振 四肢无力等症状 这是由于体温升高 影响了消化酶等各类酶的催化功能 导致消化不良和其他代谢活动的紊乱 例析4稳态是机体进行正常生命活动的必要条件 当稳态遭到破坏 必将引起 A 酶促反应速率的加快B 儿童患佝偻病C 细胞代谢紊乱D 成年人患肌无力病 答案 C 解析 当稳态遭到破坏时 就会引起细胞的新陈代谢紊乱 并导致疾病 但是 稳态遭到破坏不一定只是引起酶促反应速率的加快 儿童患佝偻病是体内缺钙引起的 成年人患肌无力病是由于体内血液中钙浓度过高引起的 这些都不是稳态遭到破坏的必然结果 常见的错误是选A项 机体的新陈代谢是由细胞内很多复杂的酶促反应组成的 而酶促反应的进行需要温和的外界条件 如温度和pH等都必须保持在适宜的范围内 酶促反应才能正常进行 当稳态遭到破坏时 并不是所有的酶促反应速率都加快 有的会减慢 甚至停止 互动探究4 下列关于内环境稳态的叙述 错误的是 A 内环境的理化性质是相对稳定的B 内环境稳态是由体内各种调节机制所维持的C 内环境的理化性质是恒定不变的D 内环境稳态不能维持 机体的生命活动就会受到威胁 答案 C 考点5 生物体维持pH稳定的机制 实验的分析 1 实验原理分析 本实验采用对比实验的方法 定性地说明人体内液体环境与缓冲液相似而不同于自来水 从而说明生物体维持pH相对稳定的机制 2 实验对比分析说明 表示用NaOH对自来水的处理 表示NaOH或盐酸分别对缓冲液和生物材料的处理 表示用盐酸对自来水的处理 比较以上三曲线变化规律可知 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酸碱缓冲物质 从而能维持pH相对稳定 运用内环境的理化特性如渗透压 pH 温度稳定的机制 分析有关人体健康的症状 以便加深理解保持内环境稳态的重要性 1 渗透压的平衡当患肠胃炎时 我们常常感到四肢无力 其原因是体内丢失了大量的无机盐 使无机盐平衡遭到破坏 因此需要输液来补充 2 血糖的平衡当我们长时间没有进食时 常感到四肢无力 头晕眼花 这是由于葡萄糖供应不足 大脑得不到足够的能量而引起的 3 体温的恒定当我们感冒发烧时 食欲低下 精神不佳 这是由于体温升高 影响了消化酶等各类酶的催化功能 导致消化不良和其他代谢活动的紊乱 拓展提升 1 水果 蔬菜中往往含有一些碱性物质 如碳酸钠 当食用这些食物时 碳酸钠进入血液后 就与血液中的H2CO3发生反应形成碳酸氢钠 而过多的NaHCO3可以由肾脏排出 这样 血液的pH仍可维持相对稳定状态 2 哮喘 肺气肿或剧烈运动 初上高原等特定情况下 缺O2进行无氧呼吸造成体内乳酸积累 但在缓冲物质作用下 与NaHCO3结合生成的乳酸钠排出体外 生成的碳酸分解产生CO2随呼吸系统排出体外 血浆pH仍维持相对稳定 例析5 2009 海淀模拟 科学家通过研究发现 人的血液pH通常在7 35 7 45之间 变化不大的原因是 H2CO3 NaHCO3 NaH2PO4 Na2HPO4等多对缓冲物质对血液酸碱度起缓冲作用 通过呼吸系统可不断排出CO2 血浆中过多的碳酸氢盐可以由肾脏随尿排出体外 神经系统对呼吸运动强度的调节有利于维持血液pH的相对稳定 食物中的碱性物质与新陈代谢产生的酸性物质所构成的缓冲对调节了血液pH A B C D 解析 血液中含有许多对对酸碱度起缓冲作用的物质 每一对缓冲物质都是由一种弱酸和相应的一种强碱弱酸盐组成的 血液中的二氧化碳会刺激控制呼吸活动的神经中枢 促使呼吸运动增强 增加通气量 从而将二氧化碳排出体外 使血浆pH变化不大 当碳酸钠进入血液后 就与血液中的碳酸发生作用形成碳酸氢钠 而过多的碳酸氢钠可以由肾脏排出 使血浆酸碱度不会发生很大的变化 答案 C 互动探究5 人体中内环境稳态所包含的内容不包括 A 线粒体基质中pH的相对稳定B 血浆中各种化学成分的相对稳定C 组织液温度的相对稳定D 血浆渗透压的相对稳定 解析 内环境稳态包括血浆 组织液和淋巴中的温度 渗透压和pH的相对稳定 而A为线粒体基质中pH的相对稳定 不属于内环境稳态 答案 A 高考真题备选 1 2009 广东 19 有关人体内环境稳态的叙述 错误的是 A 有3种以上的生理系统参与维持内环境稳态B 人体内环境稳态的失调与外界环境无关C 人体维持内环境稳态的调节能力有限D 稳态有利于参与其调节的器官保持机能正常 答案 B 解析 A项中 参与稳态的系统及器官有循环系统 消化系统 呼吸系统 泌尿系统及皮肤等 所以A对 人体内环境稳态的失调与外界环境变化有密切关系 B错 C项中 人体维持内环境稳态的调节能力有