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必修三 第一章 人体的内环境与稳态
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【考纲展示】 稳态的生理意义(Ⅱ)
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【热点考向】 1.内环境的组成及其相互关系 2.稳态调节的机制及其生理意义 3.生物体维持稳态的实验探究
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基础夯实 一、体内细胞生活在细胞外液中 1.体液 内液 细胞 (存在于细胞内,约占2/3) 细胞 (存在于细胞外,约占1/3 血浆 外液
细胞 (存在于细胞内,约占2/3) 内液 细胞 (存在于细胞外,约占1/3 组织液淋巴 血浆 外液 内环境
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血浆:水(90%)、无机盐(约1%)、, (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), 组织液、淋巴:除含 很少外,其 余, 成分和含量均与血浆相近 蛋白质 成分 2.细胞 外液 蛋白质 本质:是一种 溶液,类似于海水 生命起, 源于海洋 盐
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二、细胞外液的理化性质及作用 1.理化 性质 渗透压:大小主要与 、 的含量有关,酸碱度:正常人的血浆近中性,pH为 ,温度:一般维持在 左右 Na+ Cl- 7.35~7.45 37℃ 细胞 外界环境 2.作用:是 与 进行物质交换的媒介。
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三、内环境的动态变化 1.动态变化:内环境的各种 和 都处于动态 平衡中,是通过 来实现的。 成分 理化性质 调节 2.稳态:正常机体通过 ,使各个器官、系统协 调活动,共同维持 。 调节作用 内环境的相对稳定状态
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四、对稳态调节机制的认识和意义 1.观点:目前认为 网络是机体维 持稳态的主要调节机制。 神经—体液—免疫调节 2.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 ,或人体自身的调节功能 时,内环境的稳态就会遭到破坏。 过于剧烈 出现障碍 机体进行正常生命活动 3.意义:是 的必要条件。
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考点一:区分体液、细胞外液、细胞内液,内环境与外界环境
1.体液、细胞外液与细胞内液
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2.外界环境、内环境及细胞内液间的关系 内环境是联系外界环境与细胞内液的桥梁,通过这种桥 梁,细胞方可从外界环境中摄取营养物质及O2并向外界 环境中排出CO2及其他废物,其物质交换图解如下:
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3.不同体细胞所处的内环境不同 细胞名称 所处内环境 组织细胞 组织液 毛细血管壁细胞 血浆、组织液 毛细淋巴管壁细胞 淋巴、组织液 血细胞 血浆 淋巴细胞和吞噬细胞 淋巴、血浆
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[例1] (2010·临沂测试)下图表示人体皮下的组织,b、c、d表示细胞外液。下面罗列的诸多因素中,可能引起病人组织水肿的是 ( )
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①c周围的管壁破损 ②长期蛋白质营养不足 ③淋巴管阻塞 ④花粉等过敏原引起毛细血管的通透性增加 ⑤肾炎导致血浆蛋白丢失
A.只有①②③ B.只有②③④ C.只有①③⑤ D.①②③④⑤
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[课堂笔记] 选 组织水肿是由组织液过多引起的,导致组织液过多的原因有:过敏反应、肾炎、营养不良、淋巴管阻塞以及毛细血管壁破损等。
D
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组织水肿产生原因的归纳 ①营养不良:血浆蛋白含量过少,血浆渗透压降低, 血浆中大量水分透过毛细血管壁而进入组织间隙引 起组织水肿。 ②过敏反应:当过敏原引起过敏反应而导致毛细血管 壁通透性加强,从而使血浆蛋白透过毛细血管壁进 入组织间隙,引起组织液渗透压升高,也会促使水 分过多过地进入组织液导致组织水肿。
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③淋巴循环受阻:当淋巴管阻塞(如丝虫寄生)或淋巴
循环受阻时,将导致组织液不能顺利形成淋巴而 积聚于组织间隙,将会最终引起组织水肿。 ④肾小球肾炎等疾病:人体患某些疾病时(如肾小球 肾炎、肝炎等)会引起血浆蛋白流失到组织间隙或 透过肾小球毛细血管管壁进入原尿造成血浆蛋白 减少,血浆渗透压下降进而引起组织水肿。 ⑤代谢废物积累,使细胞外液渗透压升高,进而导致 组织液增多。
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(2009·广东高考)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 解析:外界环境的变化,如温度、食物中的酸碱物质会影响内环境的理化性质。 答案:B
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考点二:内环境的稳态——动态平衡 1.内环境的理化性质 (1)渗透压 ①离子渗透压:由血浆中离子等形成的渗透压。离子物
质易通过血管壁,难通过细胞膜,所以离子渗透压相对 稳定,它对维持细胞内外的水平衡和血细胞的正常形态 很重要。 ②胶体渗透压:血浆中的蛋白质等形成的渗透压。胶体 物质不易通过毛细血管壁,所以胶体渗透压相对稳定在 维持血管内外水平衡和维持血容量方面有重要作用。
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(2)酸碱度(pH) ①正常范围:7.35~7.45。 ②调节过程 (3)体温:人体内环境的温度一般维持在37℃,过高或过低 会影响新陈代谢过程中酶的活性。
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2.神经—体液—免疫调节 (1)内环境稳态的事实:pH(7.35~7.45),温度(36.5~37.5℃ 左右),血糖浓度(0.8~1.2 g/L),渗透压(770 kPa)等,可见 内环境稳态是一种动态的稳态,而不是某一恒定值。 (2)内环境稳态的调节机制——反馈。参与调节的系统是神 经系统和体液,但都经各个器官、系统的协调活动实现。 免疫系统则对稳态调节和维持起保证作用。各器官系统 的分工协作可在细胞与外界环境的物质交换中体现,如 下图所示:
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(3)内环境理化性质的变化是由于细胞代谢和外界环境变化
引起的。 (4)稳态失调相应症状 ①血糖平衡失调——低血糖、糖尿病等。 ②pH失调——酸中毒、碱中毒。 ③渗透压失调(如呕吐等)——细胞形态、功能异常。 ④体温失调——发热、中暑等。
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[例2] 进行常规体检时,通常要做血液生化六项的检查(肌酐是肌肉细胞代谢产生的废物,通过肾脏排出)。下表是某人的血液检查结果,下列根据检查结果作出的判断正确的是(双选) ( )
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项目 测定值 单位 参考范围 丙氨酸氨基转移酶ALT 35 IU/L 0~45 肌酐CRE 1.9 mg/dL 0.5~1.5 尿素氮BUN 14.6 6.0~23.0 血清葡萄糖GLU 223 60~110 甘油三酯TG 217 50~200 总胆固醇TCH 179 150~220
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A.肝细胞发生了病变 B.可能有肾功能障碍 C.会出现尿糖,可能是胰岛B细胞受损 D.可能患有脂肪肝和贫血症
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[课堂笔记] 选 表中的参考范围是人体血液中各种物质含量的正常数值,如果检查结果超出这个范围,就说明人体的某个器官可能不正常。表中肌酐、血清葡萄糖和甘油三酯含量均超标,据题意肌酐反映肾脏的功能,可能此人的肾功能有障碍;同理,此人可能是糖尿病患者;丙氨酸氨基转移酶含量正常,不能说明肝细胞发生了病变;表中没有信息反映是否贫血。 BC
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考向探究 回 顾 考 情 从近几年高考生物试题看,该部分知识主要以选择题形式进行考查,也会与体液调节等内容结合以简答题的形式进行考查。2009年广东生物19题和2009年海南生物9题都考查了人体稳态的维持机制,2008年广东生物12题通过内环境三种成分的转化关系考查了组织水肿产生的原因,2008年宁夏理综4题考查了pH稳态的维持机制。
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瞻 望 考 向 本部分知识点易与人类的实际生活联系,以调节机制为出发点,从整体上理解和把握调节的生理过程,是近几年的高考热点,预计2011年高考,有关内环境与人体健康的考查出现的可能性较大。
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命题设计 例、人体内细胞外液构成的液体环境称为内环境,内环境的稳态是细胞生活所必需的。下列说法错误的是( ) A.渗透压的稳定遭到破坏,必然会引起代谢紊乱 B.pH和温度的稳定,都给酶正常发挥催化作用创造了条件 C.免疫系统识别并清除异物、外来病原微生物也是维持内环境稳态的机制 D.内环境稳态是在神经和体液调节的共同作用下维持的,体液调节占主导地位
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[解题指导] 选 内环境稳态需要神经—体液—免疫网络的调节。内环境渗透压、pH和温度等保持在适宜范围之内,为组织细胞的正常代谢创造了条件,这种稳态遭到破坏后,酶就不能正常发挥催化作用,会引起细胞代谢紊乱。 D
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实验探究 实验专题二十五:生物体维持稳态的机制 理论指导 1.实验原理 通过向自来水、缓冲液、生物材料中加入酸或碱溶液引
起的pH变化,定性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。
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2.实验对比分析
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(1)表示用NaOH对自来水的处理。 (2)表示NaOH或盐酸分别对缓冲液和生物材料的处理。 (3)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。
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命题设计 例、稳态是机体进行正常新陈代谢等生命活动的 必要条件,稳态的维持需要调节。请利用活鸡血完成下列 与稳态调节有关的问题。 (1)为了验证血浆中的无机盐含量对红细胞形态的影 响,现提供加入柠檬酸钠溶液的活鸡血,生理盐水,10% NaCl溶液,蒸馏水,试管,滴管,显微操作器材等,请设 计实验,并预期结果。
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方法步骤: ①_______________________________________________; ②__________________________________________; ③_______________________________________________; ④_______________________________________________。 预期结果: ____________________________。
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(2)为了研究血浆能否维持pH稳定,某同学将血浆等量分装 到2支洁净的试管甲、乙中,分别测定pH并记录,再向甲管中滴1滴5%的盐酸溶液,乙管中滴1滴1%的氢氧化钠溶液,振荡1 min,再分别测定pH并记录。 ①试评价并完善此方案: ____________________。 ②有同学猜想血浆通过缓冲作用来维持pH的相对稳定,他需要的实验证据是:_____________________________。
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【解题指导】 设计实验步骤时要遵循对照和单一变量的基本原则,所以首先应该分组、编号(如:甲、乙、丙),在取用实验材料和设计步骤的时候要注意“三等”——等量、等浓度,还有一个就是等条件。等条件是指除了实验因素外其他条件都相等,保证单一变量。
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【答案】 (1)①取3支试管,编号甲、乙、丙,分别加入生理盐水、10%NaCl溶液、蒸馏水各2 mL ②在3支试管中分
别滴入1滴活鸡血,振荡摇匀,放置5 min ③分别取3支试管 内的混合液各1滴置于3张洁净的载玻片上(编号),做成临时装 片 ④显微镜检查红细胞的形态,并记录结果 生理盐水中的 红细胞保持正常形态;10%NaCl溶液中的红细胞皱缩;蒸馏水 中的红细胞破裂 (2)①缺少对照。应再增设两个蒸馏水对照组,处理方法同 甲、乙两组 ②增设两个缓冲液对照组,处理方法同甲、乙两 组。加入盐酸、氢氧化钠溶液前后的pH值也基本不变
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课堂反馈 1.下列关于人体内环境的描述中,错误的是 ( ) A.血浆的主要成分包括水、葡萄糖、血红蛋白和激素等
1.下列关于人体内环境的描述中,错误的是 ( ) A.血浆的主要成分包括水、葡萄糖、血红蛋白和激素等 B.免疫对内环境稳态具有重要作用 C. 等参与维持血浆pH相对稳定 D.淋巴细胞生活的液体环境是淋巴、血浆等
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解析:A中血红蛋白存在于红细胞内部,是细胞内液中的成分,而血浆是血细胞生活的液体环境,属于细胞外液。免疫能清除体内出现的衰老、破损或异常细胞,因而在维持内环境稳态中有重要作用。 能调节酸碱度,使血浆pH维持在7.35~7.45。由造血干细胞发育成的T细胞和B细胞,大部分很快死亡,只有一部分随血液转移至淋巴结、脾脏和扁桃体等部位,并随血液和淋巴在体内流动。血液和淋巴中的淋巴细胞生活的液体环境就是淋巴和血浆。 答案:A
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2.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
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解析:生理学家把正常机体在神经—体液—免疫网络的调节下,通过各个器官、系统的协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态,叫作稳态。稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。当稳态遭到破坏时,就会引起细胞新陈代谢紊乱;内环境的稳态主要指其理化性质,如温度、渗透压、pH、各种化学物质的含量等保持相对稳定。由于细胞与内环境之间、内环境和外界环境之间不断地进行物质交换,因此,细胞的代谢活动和外界环境的不断变化,必然会影响内环境的理化性质,所以内环境的稳态是相对的,理化性质不是恒定不变的。 答案:C
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3.毛细血管壁细胞和毛细淋巴管壁细胞所处的细胞外液分
别是 ( ) ①血液和组织液 ②血浆和组织液 ③淋巴和血浆 ④淋巴和组织液 A.①④ B.②③ C.②④ D.①③ 解析:毛细血管的管壁内是血浆,管壁外是组织液;毛细淋巴管的管壁内是淋巴,管壁外是组织液。 答案:C
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4.下列关于人体细胞外液的叙述,不正确的是(双选)( )
A.人体的细胞外液即内环境 B.细胞外液的化学成分中有葡萄糖、无机盐、激素、 尿素等物质 C.细胞外液主要成分之间的关系可表示为:血浆 组织液―→淋巴―→血浆 D.小肠壁的肌细胞可以不通过细胞外液从肠道直接吸 收葡萄糖 .
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解析:人体内环境即细胞外液,主要包括血浆、组织液、淋巴。它们在物质组成上相似,都含水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、尿素以及激素等,因此选项A、B正确。内环境中各成分之间的物质交换中血浆和组织液间是双向的,组织液和淋巴间以及淋巴和血浆间的交换是单向的,因此选项C正确。体内的细胞只有通过内环境,才能与外界环境进行物质交换,小肠壁的肌细胞不能从消化道中直接吸收葡萄糖,只能从组织液中吸收。 答案:CD
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5.(2008·全国卷Ⅱ)下列关于人体内环境及其稳态的叙述,
正确的是 ( ) A.葡萄糖以自由扩散方式从消化道腔中进入内环境 B.H2CO3/NaHCO3对血浆pH相对稳定有重要作用 C.内环境的温度随气温变化而变化 D.人体的内环境即指体液
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解析:食物消化后,才能被小肠所吸收,葡萄糖、氨基酸等物质经主动运输进入血液,再运输到全身各处被机体利用。体液是指人体内的液体,包括细胞内液和细胞外液。人体的内环境主要包括血浆、组织液和淋巴,其理化性质保持相对稳定,如由于机体中含有H2CO3/ NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等缓冲物质而使pH稳定在7.35~7.45之间,体温保持在37℃左右,渗透压约为770 kPa。内环境的相对稳定,是细胞进行正常生命活动的条件之一。 答案:B
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6.2008年9月25日,神舟七号飞船发射成功,并进行舱外太
空行走,舱外宇航服重达120公斤,造价3000万,其目的 之一是为了能够保持人体内环境的相对稳定,这种稳定是 细胞进行正常生命活动所必需的。 请回答下列问题: (1)血浆中的pH之所以能够保持相对稳定是因为其中含 有 ,肺气肿患者由于呼吸不畅,血浆中的pH将略 有 ,这是因为 。
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(2)pH的条件不满足细胞新陈代谢要求时,酶促反应受严重影响,已知某酶X能将二糖分解成具还原性的单糖,设计一个实验探索酶X与pH的关系。
实验器材:酶X、二糖、某种试剂,HCl溶液、NaOH溶液、蒸馏水、烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管等。 上述材料中某试剂应为: 。
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实验步骤: 试管 步骤 试管A 试管B 试管C 试管D 试管E Ⅰ 将2 mL二糖溶液分别注入五支试管中,并配制一系列浓度梯度的酸碱溶液 Ⅱ 加2 mL 强酸 弱酸 ? 弱碱 强碱 Ⅲ 向五支试管中分别加入等量酶X溶液 Ⅳ ? ,观察并记录
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①步骤Ⅱ中C试管内应加入: 。 ②步骤Ⅳ中应为: 。 ③本实验中的观察指标: 。
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答案:(1)缓冲物质 下降 氧气供应不足,无氧呼吸产生乳酸
(2)斐林试剂 ①2 mL蒸馏水 ②向五支试管中分别加入等量斐林试剂,并用50℃~65℃的水浴加热约2 min ③试剂变为砖红色的时间或砖红色的深浅程度
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