第一节 细胞生活的环境 本章学习目标 1.描述内环境及其作用。 2.说明内环境稳态及其生理意义。 3.关注维持内环境稳态与健康的关系。 4.进行实验,了解生物体维持pH稳定的机制。 5.尝试建构人体细胞与外界环境的物质交换模型。 第一节 细胞生活的环境 本节聚焦: 1、什么是内环境? 2、内环境具有哪些理化特性? 3、人体细胞如何与外界环境进行物质交换?
血细胞 讨论 它们分别生活在什么样的环境中?两者的生活环境有何异同?
? 单细胞与多细胞生物体内细胞的比较 项目 生存环境 获取营养的方式 单细胞生物 血细胞 直接从水中获得所需要的养料和氧气,并把代谢的废物直接排到水中 水环境中 ? 血浆中
血液的静置分层现象
温故知新 血浆:血浆是血液中的液体成分,90%以上是水,其中含有数千种物质,包括蛋白质、脂质、糖类、各种盐类、氨基酸、维生素、激素、抗体和各种细胞代谢产物等。 血液 红细胞:数量最多,具有运输氧的功能,还能运输一部分的二氧化碳 白细胞:数量较少,具有防御和保护作用 血小板:数量最少,体积小,形状不规则,具有止血和加速凝血的作用 血细胞
一、体内细胞生活在细胞外液(内环境)中 细胞内液 血浆 体液 细胞外液 组织液 淋巴等 生物体内以水为基础的液体统称为体液 (存在于细胞内,约占2/3) (存在于细胞外,约占1/3) 血浆 组织液 淋巴等 生物体内以水为基础的液体统称为体液
内环境中含有的物质: 水 90~92% 气体,其中以氧和二氧化碳最重要 有机化合物(蛋白质 氨基酸 葡萄糖等) 代谢废物如氨、尿素等 内环境中含有的物质: 水 90~92% 气体,其中以氧和二氧化碳最重要 有机化合物(蛋白质 氨基酸 葡萄糖等) 代谢废物如氨、尿素等 各种激素
各类细胞生存的具体环境 细胞名称 生活的环境 组织液 组织细胞 血细胞 血浆 毛细血管壁细胞 淋巴 毛细淋巴管壁细胞
都属于细胞外液,共同构成人体内环境,基本的化学成 分相同。 细胞外液的三种主要液体的比较 细胞 外液 不 同 点 相同点 存在部位 和组织 组织 与细胞的关系 化学成分 血浆 血管中 血液 红细胞 白细胞 血小板 细胞外液是细胞直接生活的环境 含量有所差异 详见 课本P4页 都属于细胞外液,共同构成人体内环境,基本的化学成 分相同。 组织液 一般组织 组织细胞 淋巴 淋巴管 淋巴细胞 吞噬细胞
拓展 + + 1、体液中除含有大量的水外,还含有许多离子 化合物。细胞内液存在于细胞内,细胞外液存 在于细胞外 1、体液中除含有大量的水外,还含有许多离子 化合物。细胞内液存在于细胞内,细胞外液存 在于细胞外 2、细胞内液包括:细胞质基质、线粒体基质、 核液等 3、体液之间的含量关系:细胞内液>组织液>血 浆>淋巴 4、不是体液的液体:消化液、泪液、汗液、尿 液等 + +
P3思考与讨论提示: 1、细胞外液是指存在于细胞外的体液,包括血浆、组织液和淋巴等。血细胞直接生活在血浆中,体内绝大多数细胞直接生活在组织液中,大量淋巴细胞直接生活在淋巴液中。由此可见,细胞外液是体内细胞直接生活的环境。
2、相同点: ①它们都属于细胞外液; ②共同构成人体内环境; ③基本化学组成相同。 不同点: ①在人体内存在的部位不同:血浆位于血管内,组织液分布于组织细胞之间,淋巴分布于淋巴管中; ②生活于其中的细胞种类不同:存在于组织液中的是体内各组织细胞,存在于血浆中的是各种血细胞,存在于淋巴中的是淋巴细胞等; ③所含的化学成分有差异,如血浆中含有较多的蛋白质,而组织液和淋巴中蛋白质很少。
3、当血浆流经毛细血管时,水和一切能够透过毛细血管壁的物质可以在毛细血管动脉端渗出,进入组织细胞间隙而成为组织液,绝大多数的组织液在毛细血管静脉端又可以重新渗入血浆中。少量的组织液还可以渗入毛细淋巴管,形成淋巴,淋巴经淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆中。它们之间的关系如下图所示。由此可见,全身的细胞外液是一个有机的整体。
观察教科书中的P3图1-1和P5图1-3,理解三者间的关系。 组织液 血浆 淋巴 毛细血管壁 毛细淋巴管壁 淋巴循环 观察教科书中的P3图1-1和P5图1-3,理解三者间的关系。
人体内的体液各部分之间的关系: 消化道 A液体 D液体 B液体 C液体 (1)C和D 液体分别为 。 细胞内液、淋巴 (2)A和B 液体的交换通过组织中的 结 构完成。 (3)B和C之间的水分交换方式是 。 (4)A液体中的水分排放到外界去主通要 过 和消化道四种结构完成。 细胞内液、淋巴 毛细血管 渗透(自由扩散) 肾、皮肤、肺
内环境的概念 细胞 血浆 组织液 淋巴 由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。 (internal environment) 包括:血浆、组织液、淋巴 双向渗透 O2和营养物质 细胞 血浆 组织液 CO2和代谢废物 单向渗透 淋巴循环 淋巴
小结 ➀血浆、组织液和细胞内液之间的水分、无机盐、小分子有机物经常不断地交换,维持一种动态平衡。 ②淋巴来源于组织液,组织液来源于血浆;组织液和血浆之间可以相互渗透,组织液可以渗透到毛细淋巴管形成淋巴,淋巴可以通过淋巴循环进入血液循环,形成血浆。 归纳与整理 ①内环境属于多细胞动物的一个概念,单细胞生物无所谓内环境。 ②正常内环境中必定有活细胞存在。 ③人的呼吸道、肺泡腔、消化道、泪腺等有孔道与外界相通的结构中的液体应视为外部环境。
④体内的一些液体如尿液、泪液、消化液等不是细胞外液。 ⑤内环境与细胞外液是同一概念。内环境是相对于外界环境提出,细胞外液是相对于动物和人的细胞内液提出的。 ⑥主要包括组织液、血浆和淋巴,但不是说就只有这三种。例如,脑脊液也属于内环境组成成分。 例:下列各组化合物中全是内环境成分的是( ) A O2、CO2、血红蛋白、H+ B H2O2 酶、抗体、激素、H2O C 纤维蛋白原、Ca2+、载体 D Na+、HPO42-、葡萄糖、氨基酸 D
二、细胞外液的成分 资料分析 P4
资料分析讨论提示 1、表中的化学物质可分为无机物和有机物。无机物包括水和无机盐离子(如Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cl-、HPO42-、SO42-、HCO3-)等,有机物包括糖类(如葡萄糖)、蛋白质(如血清白蛋白、血清球蛋白、纤维蛋白原等)、脂质(如各种脂肪酸、脂肪、卵磷脂、胆固醇)、氨基酸氮、尿素氮、其他非蛋白氮和乳酸等。 2、还含有气体分子(主要是氧气和二氧化碳)、调节生命活动的各种激素、其他有机物(如维生素)等。
3、Na+、Cl-含量较多。它们的作用主要是维持血浆渗透压。 4、维持血浆的酸碱平衡。 5、如血浆中的葡萄糖主要来源于食物中的糖类。食物中的淀粉经消化系统消化后,分解为葡萄糖,经小肠绒毛吸收后进入血液,通过血液循环运输到全身各处。进入组织细胞后,葡萄糖主要用于氧化分解放能,最终生成二氧化碳和水,并排入内环境中。二氧化碳通过血液循环被运输到肺,通过呼吸系统排出体外,而多余的水主要在肾脏通过形成尿液排出体外。
三、细胞外液的渗透压和酸碱度(P5 ) 阅读理解 1、细胞外液的理化特性包含几个主要方面? 2、浓度与细胞生存的关系。 3、渗透压的概念以及与浓度的关系。 在37度时,人的血浆渗透压和细胞内液的 渗透压相当有什么意义? 4、细胞外液的酸碱度和温度与细胞的生命 活动有什么关系?举例说明。
四、内环境是细胞与外界进行物质交换的媒介
与体内细胞进行物质交换直接有关的系统: 消化、呼吸 循环、泌尿
P5思考与讨论提示: 1.Na+和Cl-等直接来自于食物,不需要经过消化可以直接被吸收。葡萄糖、氨基酸等物质主要来自于食物中的糖类和蛋白质。糖类和蛋白质是两类大分子物质,必须经过消化系统的消化,分解为葡萄糖和氨基酸才能被吸收。上述物质在小肠内经主动运输进入小肠绒毛内的毛细血管中,经血液循环运输到全身各处的毛细血管中,再通过物质交换过程进入组织液和淋巴。
根据有关化学平衡的知识,太快、太深的过度呼吸运动使肺泡内CO2浓度大大降低,从而加快了肺部血液中CO2过多扩散入肺泡,排出体外,使上述平衡向左移动,血液中的H+浓度减小,PH增大,从而导致呼吸碱中毒。反之,将导致呼吸酸中毒。 2.细胞代谢产生的CO2与H2O结合,在碳酸酐酶作用下,发生下列反应: CO2+H2O H2CO3 H++HCO3-。 HCO3-通过与细胞外的阴离子交换到达细胞外液,即组织液、血浆或淋巴中。 主要与呼吸系统有关。 若呼吸太快、太深或太慢、太浅会出现什么情况? 3.人体具有体温调节机制以保持细胞外液温度的恒定。详细内容可参考教材第2章关于人体体温调节的内容。参与体温调节的器官和系统有皮肤、肝脏、骨骼肌、神经系统、内分泌系统、呼吸系统等。
4.体内细胞产生的代谢废物主要通过皮肤分泌汗液,泌尿系统形成、排出尿液和呼吸系统的呼气这三条途径来排出,其中以泌尿系统和呼吸系统的排泄途径为主。例如,血浆中的尿素主要通过肾脏形成的尿液排出体外。血浆中的CO2通过肺动脉进入肺泡周围的毛细血管,由于血液中的CO2分压大于肺泡中CO2的分压,CO2就从血液中向肺泡扩散,再通过呼气运动将其排出体外。
练一练 D C C 1、血浆中的水来自 ( ) A 组织液 B 血浆、消化道 C 淋巴、组织液 D 消化道、组织液、淋巴 1、血浆中的水来自 ( ) A 组织液 B 血浆、消化道 C 淋巴、组织液 D 消化道、组织液、淋巴 2、下列有关人体细胞外液的叙述中,不正确的是( ) C A 人体内的细胞外液构成人体的内环境 B 人体内的细胞外液主要包括血浆、组织液、淋巴 C 人体内的所有液体统称细胞外液 D 人体内细胞通过细胞外液与环境交换物质 3、内环境中不含 ( ) A 胰岛素、氨基酸、尿素 B 酶、甘油、维生素 C 麦芽糖、淀粉、乳糖 D 无机盐、葡萄糖、性激素 C
4、下列物质中,不属于人体内环境成分的是( ) A 钙离子 B 呼吸酶 C 葡萄糖 D 血浆蛋白 B 4、下列物质中,不属于人体内环境成分的是( ) A 钙离子 B 呼吸酶 C 葡萄糖 D 血浆蛋白 B 5、长期营养不良,血浆蛋白降低,会引起组织 水肿,其原因( ) A 血浆渗入组织的速度降低 B 组织液回渗速率降低 C 淋巴生成速率降低 D 淋巴循环受阻 B 6、人体发生花粉过敏,毛细血管通透性增加,血浆蛋白渗出,会造成局部( ) A 血浆增加 B 组织液减少 C 组织液增加 D 淋巴减少 C
A、B、C、以及数字各代表什么?
内环境理化性质的三个主要方面: 相对稳定:在适宜范围内有所变动 1.酸碱度pH ( 7.35~7.45 ) 2.渗透压(约770KPa ) 3.温度( 37. 0℃左右 ) 相对稳定:在适宜范围内有所变动
剧烈运动时血浆pH的调节: 碳酸钠进入血液时血浆pH的调节: 乳酸+NaHCO3 乳酸钠+H2CO3 由肺将CO2排出 H2O+CO2 NaCO3 + H2CO3 NaHCO3 由肾脏排出