生物体维持PH稳定的机制

1、问题探讨：问题探讨： 问题探讨 血浆生化指标指的是血浆中各种化学成分的血浆生化指标指的是血浆中各种化学成分的 含量，其中包括机体多种代谢产物的含量。健康含量，其中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。当机体机体的生化指标一般都处于正常范围内。当机体 某项生理功能出现障碍时，势必影响其代谢产物某项生理功能出现障碍时，势必影响其代谢产物 的含量，因此血浆的生化指标可以反映机体的健的含量，因此血浆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。康状况，并可以作为诊断疾病的依据。 1.为什么血浆的生化指标能反映机体的健康状况？为什么血浆的生化指标能反映机体

2、的健康状况？ 这说明：这说明： （1）内环境中各种化学成分的含量不是恒定不）内环境中各种化学成分的含量不是恒定不 变的，而是在一定范围内波动，内环境的稳变的，而是在一定范围内波动，内环境的稳 定是一种动态的相对稳定；定是一种动态的相对稳定； （2）不同个体存在一定差异。）不同个体存在一定差异。 2.每种成分的参考值（即正常值）都有一个变每种成分的参考值（即正常值）都有一个变 化范围，这说明什么？化范围，这说明什么？ （1）肌酐含量超标，肌酐是有毒的代谢废物，）肌酐含量超标，肌酐是有毒的代谢废物， 积累过多会影响健康。这表明肾脏的排泄功能积累过多会影响健康。这表明肾脏的排泄功能 有障碍。有障碍。

3、 （2）葡萄糖含量超标，血糖含量过高可并发酮）葡萄糖含量超标，血糖含量过高可并发酮 症酸中毒、糖尿病的心血管合并症等。症酸中毒、糖尿病的心血管合并症等。 （3）甘油三脂超标，可引起高脂血症，易并发）甘油三脂超标，可引起高脂血症，易并发 冠心病、动脉粥样硬化等。冠心病、动脉粥样硬化等。 3.从化验单上可以看出那几种成分超出正常范从化验单上可以看出那几种成分超出正常范 围？这可能会对人体造成什么不利影响？围？这可能会对人体造成什么不利影响？ 内环境概念：人体内的细胞外液，构成了体内细胞生活的液内环境概念：人体内的细胞外液，构成了体内细胞生活的液 态环境，这个液态环境叫做人体的内环境。态环境，这个液

4、态环境叫做人体的内环境。 血浆血浆 淋巴淋巴 组织组织 液液 细胞细胞 内液内液 一、内环境的动态变化一、内环境的动态变化 成员成员 上午上午6h 上午上午10h中午中午12h 下午下午2h傍晚傍晚6h晚上晚上9h 母亲母亲 37.0 37.2 37.3 37.4 37.2 37.1 父亲父亲 36.8 37.0 37.1 37.3 37.1 36.9 自己自己 （成年）（成年） 37.1 37.3 37.4 37.5 37.3 37.1 调查调查 体温的日变化规律 思考以下问题思考以下问题: : 1 1、不同时间段体温相同吗？什么时候最高？这说明了什么？、不同时间段体温相同吗？什么时候最高？

5、这说明了什么？ 2 2、父亲与母亲的体温相比较一般谁高？这说明什么？自己与父、父亲与母亲的体温相比较一般谁高？这说明什么？自己与父 亲的体温相比较一般谁高？这说明什么？亲的体温相比较一般谁高？这说明什么？ 3 3、若在火热的夏天测同样这一家人的体温，这三人的体温又会、若在火热的夏天测同样这一家人的体温，这三人的体温又会 如何？如何？ 成员成员 上午上午 6h 上午上午 10h 中午中午 12h 下午下午 2h 傍晚傍晚 6h 晚上晚上 9h 母亲母亲37.0 37.0 37.3 37.4 37.2 37.1 父亲父亲36.8 36.8 37.1 37.3 37.1 36.9 自己自己37.1

6、37.1 37.4 37.5 37.3 37.1 体温的日变化规律调查结果体温的日变化规律调查结果 温度温度 时间时间36.8 37.0 37.2 37.4 61012269 26时体温最低，时体温最低，1420时最高，变动范围时最高，变动范围0.5 儿童体温高于成人，老年人偏低，均为正确范围儿童体温高于成人，老年人偏低，均为正确范围 女性高于男性，女性经前期妊娠早期轻度升高，月轻期较低女性高于男性，女性经前期妊娠早期轻度升高，月轻期较低 情绪激动、精神紧张、进食等均可使体温暂时性升高情绪激动、精神紧张、进食等均可使体温暂时性升高 昼夜因素昼夜因素 年龄因素年龄因素 性别因素性别因素 其他因素

7、其他因素 正常人的体温并不是一个固定值，而是一个正常人的体温并不是一个固定值，而是一个温温 度范围度范围, ,一般不超过一般不超过1,1,体温始终接近体温始终接近37 ，处于，处于 动态平衡动态平衡中。中。 总之：总之： v内环境的理化性质除温度外，还有渗透压、 酸碱度，内环境的渗透压是否也处于动态 平衡中呢？请举例说明。 v如：输液必须输生理盐水、多饮多尿、吃如：输液必须输生理盐水、多饮多尿、吃 太咸就喝多水等。太咸就喝多水等。 内环境的动态变化内环境的动态变化 健康人的内环境的每一项成分和理化性质都于健康人的内环境的每一项成分和理化性质都于 动态平衡中。动态平衡中。 pHpH值、渗透压、温

8、度值、渗透压、温度 等的相对稳定等的相对稳定 稳态的概念：稳态的概念： 包括：包括： 化学成分的化学成分的 相对稳定：相对稳定： 水、无机盐、各种营养物质、水、无机盐、各种营养物质、 代谢产物代谢产物 的相对稳定状态的相对稳定状态 理化性质的理化性质的 相对稳定：相对稳定： 稳态是怎么实现的呢？稳态是怎么实现的呢？ 二、对稳态调节机制的认识 如果某种器官的功能出现障碍，就会引起如果某种器官的功能出现障碍，就会引起 稳态失调。稳态失调。 例：肾脏是形成尿液的器官，当发生肾功能例：肾脏是形成尿液的器官，当发生肾功能 衰竭时，会出现尿毒症，最终会引起死亡。衰竭时，会出现尿毒症，最终会引起死亡。 （1

9、 1）各个器官、系统协调一致地正常运行）各个器官、系统协调一致地正常运行 是维持内环境稳态的基础。是维持内环境稳态的基础。 维持维持稳态直接相关的系统：稳态直接相关的系统： 消化系统、呼吸系统、循环系统和泌尿系统消化系统、呼吸系统、循环系统和泌尿系统 （2 2）机体内各个器官、系统为什么能保持协调的机制？）机体内各个器官、系统为什么能保持协调的机制？ 贝尔纳推测：内环境的恒定主要依赖于贝尔纳推测：内环境的恒定主要依赖于神经神经 系统系统的调节。的调节。 坎农的解释：内环境稳态是在坎农的解释：内环境稳态是在神经调节和体神经调节和体 液调节液调节的共同作用下，通过机体各种器官、的共同作用下，通过机

10、体各种器官、 系统分工合作、协调统一而实现的。系统分工合作、协调统一而实现的。 公认的解释：公认的解释：神经神经体液体液免疫调节免疫调节网络是网络是 机体维持稳态的主要调节机制。机体维持稳态的主要调节机制。 稳态会遭到破坏吗？稳态会遭到破坏吗？ 稳态稳态调节调节的的 系统：系统： 神经系统、内分泌系统、免疫系统神经系统、内分泌系统、免疫系统 稳态会遭到破坏吗？稳态会遭到破坏吗？ 发烧的病人发烧的病人高原反应高原反应 思考与讨论：思考与讨论： 1、你有发烧的经历吗？谈谈高烧最严重时的感受。体、你有发烧的经历吗？谈谈高烧最严重时的感受。体 温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施？温过高时为什

11、么要采取物理降温或药物降温的措施？ 高烧时主要症状大部分集中在中枢神经系统，高烧时主要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，还常伴病人感觉不适、头疼、头晕、嗜睡等，还常伴 有食欲不振、厌食、恶心的表现。有食欲不振、厌食、恶心的表现。 发烧时机体处于一种明显的分解代谢过旺的状态，发烧时机体处于一种明显的分解代谢过旺的状态， 持续高烧会使器官的功能负荷加重；对器官造成持续高烧会使器官的功能负荷加重；对器官造成 损害。孕妇发烧可能会使胎儿致畸；幼儿持续高损害。孕妇发烧可能会使胎儿致畸；幼儿持续高 烧容易发生惊厥，可能造成脑损害，如智力落后烧容易发生惊厥，可能造成脑损害，如

12、智力落后 甚至癫痫甚至癫痫 2、大量出汗或严重腹泻后，如果只喝水，不补充、大量出汗或严重腹泻后，如果只喝水，不补充 盐，内环境的渗透压会出现什么变化？这会带来怎盐，内环境的渗透压会出现什么变化？这会带来怎 样的后果？样的后果？ 内环境的渗透压会变小。内环境的渗透压会变小。 内环境中的水就较多的通过渗透作用进入细胞，内环境中的水就较多的通过渗透作用进入细胞， 造成细胞吸水肿胀，导致细胞代谢和功能紊乱。造成细胞吸水肿胀，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、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。食欲减退、皮下组织肿胀等症状。 3

13、、有人到青藏高原后会出现头痛、乏力、心跳、有人到青藏高原后会出现头痛、乏力、心跳 加速甚至血压升高等症状，为什么？这说明外界加速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？环境与内环境稳态之间有什么关系？ 因为高原空气稀薄，大气压和氧分压低，因为高原空气稀薄，大气压和氧分压低， 易造成体内缺氧。易造成体内缺氧。 这说明外界环境的变化势必影响内环境的这说明外界环境的变化势必影响内环境的 稳态。若外界环境的变化不甚剧烈，并且机体稳态。若外界环境的变化不甚剧烈，并且机体 调节机制良好，内环境的波动较小，仍能维持调节机制良好，内环境的波动较小，仍能维持 稳定。若外界环境变化

14、剧烈，机体的调节能力稳定。若外界环境变化剧烈，机体的调节能力 不好，内环境稳态将受到破坏，就会影响身体不好，内环境稳态将受到破坏，就会影响身体 健康。健康。 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，或人体自身的变化过于剧烈，或人体自身 的调节功能出现障碍时，内环的调节功能出现障碍时，内环 境的稳态就会遭到破坏。境的稳态就会遭到破坏。 空调病空调病 v夏天时，空调房间与室外的温差较大，如果经常进出空夏天时，空调房间与室外的温差较大，如果经常进出空 调房间，就会出现咳嗽、头痛、流鼻涕等感冒症状。如调房间，就会出现咳嗽、头痛

15、、流鼻涕等感冒症状。如 果在温度较低的空调房间呆的时间过长，就会引起关节果在温度较低的空调房间呆的时间过长，就会引起关节 酸痛或颈僵背硬、腰沉臀重、肢痛足麻、头晕脑胀等。酸痛或颈僵背硬、腰沉臀重、肢痛足麻、头晕脑胀等。 如果呆得太久，由于空气不好，容易使人头晕目眩。这如果呆得太久，由于空气不好，容易使人头晕目眩。这 些症状就是空调综合征，俗称空调病。些症状就是空调综合征，俗称空调病。 v主要表现为：感冒、过敏、风湿痛、黏膜干燥、紧张、主要表现为：感冒、过敏、风湿痛、黏膜干燥、紧张、 烦躁、注意力难以集中、头痛，等等。烦躁、注意力难以集中、头痛，等等。 v对人的影响主要在于：空调风使人体表面水分

16、蒸发量加对人的影响主要在于：空调风使人体表面水分蒸发量加 大，毛孔收缩，不能正常排汗，也会引起内分泌的紊乱大，毛孔收缩，不能正常排汗，也会引起内分泌的紊乱 由于气流方向经常变换，气流速度增加，空气热量不断由于气流方向经常变换，气流速度增加，空气热量不断 变动等因素，干扰了人体的嗅觉，削弱了人体对空气中变动等因素，干扰了人体的嗅觉，削弱了人体对空气中 病菌、过敏原和异味的反应。房间内湿度太低，会对眼、病菌、过敏原和异味的反应。房间内湿度太低，会对眼、 鼻等处的黏膜产生不利作用，导致黏膜病。鼻等处的黏膜产生不利作用，导致黏膜病。 三内环境稳态的重要意义三内环境稳态的重要意义 内环境稳态是机体进行正

17、常生命活动的必要条件内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件 （1 1）正常的血糖水平和血氧含量是供给机体所需能量的）正常的血糖水平和血氧含量是供给机体所需能量的 重要保障重要保障 （2 2）适宜的体温和）适宜的体温和pHpH是酶发挥催化作用的基本条件是酶发挥催化作用的基本条件 （3 3）渗透压是维持组织细胞结构与功能的重要因素）渗透压是维持组织细胞结构与功能的重要因素 （4 4）内环境中过多的代谢产物如尿素，二氧化碳等会使）内环境中过多的代谢产物如尿素，二氧化碳等会使 机体中毒机体中毒 总之：总之：细胞的代谢过程是由细胞内众多复杂的化学细胞的代谢过程是由细胞内众多复杂的化学 反应组成的，完

18、成这些反应需要各种物质和条件。内反应组成的，完成这些反应需要各种物质和条件。内 环境稳态失调时，必将引起细胞代谢紊乱。环境稳态失调时，必将引起细胞代谢紊乱。 实验：生物体维持实验：生物体维持pH稳定的机制稳定的机制 复习：复习： 正常人的血浆近中性，正常人的血浆近中性，pH 为为 。7.357.45 解决的问题：解决的问题： 细胞代谢会产生许多细胞代谢会产生许多酸性物质，如碳酸乳酸酸性物质，如碳酸乳酸 等；人和动物吃的食物消化吸收后经代谢会等；人和动物吃的食物消化吸收后经代谢会 产生一些酸性物质或碱性物质。这些酸性物产生一些酸性物质或碱性物质。这些酸性物 质或碱性物质进入内环境，会使质或碱性物

19、质进入内环境，会使pH发生偏转，发生偏转， 但一般情况下，机体能使但一般情况下，机体能使pH稳定在一定范围稳定在一定范围 内，这是为什么呢？内，这是为什么呢？ 实验目的：实验目的： 通过比较自来水、缓冲溶液和生物材料通过比较自来水、缓冲溶液和生物材料 在加入酸或碱后在加入酸或碱后pH的变化，推测生物体是如的变化，推测生物体是如 何维持何维持pH稳定的。稳定的。 实验原理：实验原理： 本实验采用对比实验的方法，通过向本实验采用对比实验的方法，通过向 自来水、缓冲液、生物材料中加入酸或碱溶自来水、缓冲液、生物材料中加入酸或碱溶 液引起的液引起的pH不同变化，定性说明人体内液不同变化，定性说明人体内

20、液 体环境与缓冲液相似而不同于自来水，从而体环境与缓冲液相似而不同于自来水，从而 说明生物体维持说明生物体维持pH相对稳定的机制。相对稳定的机制。 材料用具：材料用具： 生物材料：生物材料： 肝匀浆肝匀浆 马铃薯匀浆马铃薯匀浆 稀释的鸡蛋清稀释的鸡蛋清 黄瓜匀浆黄瓜匀浆 仪器：仪器： 防护手套防护手套 烧杯烧杯 彩色铅笔彩色铅笔 PH计或计或PH试纸试纸 镊子镊子 试剂：试剂：自来水自来水 物质的量浓度为物质的量浓度为0.1moL/L的的NaOH 物质的量浓度为物质的量浓度为0.1moL/L的的HCI Na2HPO4 与与 KH2PO4混合溶液混合溶液 pH=7的磷酸缓冲液的磷酸缓冲液 方法步

21、骤：（方法步骤：（P10) 绘制记录表格绘制记录表格 测量自来水的起始测量自来水的起始pH值，依次记录加入值，依次记录加入5、10、 15、30滴滴0.1moL/LNaOH时的时的pH值，值， 测量自来水的起始测量自来水的起始pH值，依次记录加入值，依次记录加入5、10、 15、30滴滴0.1moL/LHCI时的时的pH值，值， 测量缓冲液的起始测量缓冲液的起始pH值，依次记录加入值，依次记录加入5、10、 15、30滴滴0.1moL/LHCI时时pH值，值， 测量自来水的起始测量自来水的起始pH值，依次记录加入值，依次记录加入5、10、 15、30滴滴0.1moL/LNaOH时的时的pH值，

22、值， 测量生物材料的起始测量生物材料的起始pH值，依次记录加入值，依次记录加入5、10、 15、30滴滴0.1moL/LHCI时的时的pH值值 测量自生物材料的起始测量自生物材料的起始pH值，依次记录加入值，依次记录加入5、10、 15、30滴滴0.1moL/LNaOH时的时的pH值值 实验结果：实验结果： 加入加入0.1moL/LHCI 加入加入0.1moL/LNaOH 加入不同数量液滴后的加入不同数量液滴后的pH加入不同数量液滴后的加入不同数量液滴后的pH 0 05 5101015152020252530300 05 51010 1515 2020 25253030 自来水自来水 6.46

23、.45 5432.51.71.46.48910121314 缓冲液缓冲液7 7777777777777 马铃薯马铃薯 匀浆匀浆 5.45.14.84.13.83.83.85.45.86.97.27.57.88.4 鸡蛋清鸡蛋清88776.76.76.7899991010 对酸缓冲能力依此增加的是：对酸缓冲能力依此增加的是： 自来水自来水马铃薯匀浆马铃薯匀浆鸡蛋清鸡蛋清缓冲液；缓冲液； 对碱缓冲能力依此增加的是：对碱缓冲能力依此增加的是： 自来水自来水鸡蛋清鸡蛋清马铃薯匀浆马铃薯匀浆缓冲液。缓冲液。 实验结果实验结果: : 自来水中加入酸碱物质后，自来水中加入酸碱物质后，pHpH逐渐偏小或偏逐渐

24、偏小或偏 大，而缓冲液和生物材料中加入酸碱后大，而缓冲液和生物材料中加入酸碱后pHpH几乎不几乎不 变或变化不大。变或变化不大。 实验结论：实验结论： 说明生物材料内含有酸碱缓冲物质，从而能维说明生物材料内含有酸碱缓冲物质，从而能维 持持pHpH相对稳定。相对稳定。不同的实验材料对酸或碱的缓不同的实验材料对酸或碱的缓 冲效果不同。冲效果不同。 实验结论： 仅在某一阶段内，生物材料仅在某一阶段内，生物材料pH稳定；而且不同的实验材料对酸或碱的缓稳定；而且不同的实验材料对酸或碱的缓 冲效果不同。在自来水中加入酸或碱物质后，冲效果不同。在自来水中加入酸或碱物质后，pH变化比较明明显，而缓变化比较明明

25、显，而缓 冲液和生物材料中加入酸碱后冲液和生物材料中加入酸碱后pH几乎不变或变化不大，说明生物材料内几乎不变或变化不大，说明生物材料内 含有酸碱缓冲物质，从而能维持含有酸碱缓冲物质，从而能维持pH相对稳定。相对稳定。 实验误差分析： （1）加入酸、碱后不摇动或摇动不均匀、不彻底。（）加入酸、碱后不摇动或摇动不均匀、不彻底。（2）加入酸、）加入酸、 碱后不待其稳定就立即测碱后不待其稳定就立即测pH值等。（值等。（3）肉眼分辨色度有误差。）肉眼分辨色度有误差。 （4）试剂配制的浓度或使用的量不准确。（）试剂配制的浓度或使用的量不准确。（5）烧杯清洗不干净。）烧杯清洗不干净。 5实验讨论实验讨论 （

26、1）就加入酸或碱后）就加入酸或碱后pH变化的来说，生物材料是更像自来水还是更像缓冲液？变化的来说，生物材料是更像自来水还是更像缓冲液？ (2)分析缓冲液的分析缓冲液的pH变化情况为什么与自来水的不同？（提示：缓冲液加入少变化情况为什么与自来水的不同？（提示：缓冲液加入少 量酸碱后，量酸碱后，PH变化不明显，原因是磷酸缓冲液中含有变化不明显，原因是磷酸缓冲液中含有NaH2P04/Na2HPO4，其，其 中中NaH2P04/溶液显酸性，当加少量溶液显酸性，当加少量NaOH，可以中和，可以中和OH-；Na2HPO4呈碱性，呈碱性， 当加入少量当加入少量HCl时，可中和时，可中和H+，水溶液而不同，因

27、而加入酸碱后，水溶液而不同，因而加入酸碱后pH变化明变化明 显。）显。） (3)尝试对生物实验材料维持尝试对生物实验材料维持pH稳定的机制进行解释。（提示：生物材料中含稳定的机制进行解释。（提示：生物材料中含 有缓冲对有缓冲对NaH2P04/Na2HPO4、H2CO3/NaHCO3等，它们能够对酸碱度的变化等，它们能够对酸碱度的变化 起缓冲作用，此外，机体还可通过对生理活动进行调节来维持起缓冲作用，此外，机体还可通过对生理活动进行调节来维持pH稳定。）稳定。） 酸过多：酸过多： 碱过多：碱过多： 食物 中碱 性物 质如 碳酸 钠 消 化 系 统 泌尿系统 组织组织 细胞细胞 （2）举例如：磷酸

28、缓冲液中含有如：磷酸缓冲液中含有NaH2PO4/ Na2HPO4 vNaH2PO4溶液呈酸性溶液呈酸性 vNa2HPO4溶液呈碱性溶液呈碱性 HPO42- + H+ H2PO4- H2PO4- + OH- HPO42- +H2O H2PO4- + OH- HPO42- +H2O HPO42- + H+ H2PO4- 结论： v内环境稳态的调节是通过各个器官、系统协协 调一致调一致发生作用的结果。 v神经神经体液体液免疫免疫调节网络是机体维持稳态 的主要调节机制。 v内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要 条件。 讨论：如何预防内环境稳态失调、讨论：如何预防内环境稳态失调、 保持机体健康？保持机

29、体健康？ 外界环境和机体自身调节能力两个方面去思考外界环境和机体自身调节能力两个方面去思考 1.保护我们的生存环境，防治环境污染。保护我们的生存环境，防治环境污染。 2.加强自我保健，为机体保持健康创造有利条件。加强自我保健，为机体保持健康创造有利条件。 3.加强体育锻炼，增强体质，提高机体适应外界环加强体育锻炼，增强体质，提高机体适应外界环 境的能力境的能力 v如果你就是一个细胞，你对你的 生活环境有什么要求？你认为这 种要求苛刻吗？为什么？ 26时体温最低，时体温最低，1420时最高，变动范围时最高，变动范围0.5 儿童体温高于成人，老年人偏低，均为正确范围儿童体温高于成人，老年人偏低，均为正确范围 女性高于男性，女性经前期妊娠早期轻度升高，月轻期较低女性高于男性，女性经前期妊娠早期轻度升高，月轻期较低 情绪激动、精神紧张、进食等均可使体温暂时性升高情绪激动、精神紧张、进食等均可使体温暂时性升高 昼夜因素昼夜因素 年龄因素年龄因素 性别因素性别因素 其他因素其他因素 正常人的体温并不是一个固定值，而是一个正常人的体温并不是一个固定值，而是一个温温 度范围度范围, ,一般不超过一般不超过1,1,体