第2節(jié) 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性
一、目標(biāo)
1.說明內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其生理意義；簡述穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制。
2.關(guān)注內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與健康的關(guān)系。
3.嘗試解釋生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制。
二、重點和難點
內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其生理意義。
三、課時安排
2
四、教學(xué)過程
〔引入〕以“問題探討”引入，學(xué)生思考討論后回答，老師提示。
〔生答師提示〕1.提示：血漿生化指標(biāo)指的是血漿中各種化學(xué)成分的含量，其中包括機(jī)體多種代謝產(chǎn)物的含量。健康機(jī)體的生化指標(biāo)一般都處于正常范圍內(nèi)。當(dāng)機(jī)體某項生理功能出現(xiàn)障礙時，勢必影響其代謝產(chǎn)物的含量，因此血漿的生化指標(biāo)可以反映機(jī)體的健康狀況，并可以作為診斷疾病的依據(jù)。 例如，正常情況下，轉(zhuǎn)氨酶主要分布在各種組織的細(xì)胞內(nèi)，以心臟和肝臟的活性最高，在血漿中的活性很低。當(dāng)某種原因使細(xì)胞膜通透性增高時，或因組織壞死細(xì)胞破裂后，可有大量轉(zhuǎn)氨酶進(jìn)入血漿，引起血漿中轉(zhuǎn)氨酶活性升高。
2.提示：這說明（1）內(nèi)環(huán)境中各種化學(xué)成分的含量不是恒定不變的，而是在一定范圍內(nèi)波動，內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定是一種動態(tài)的相對穩(wěn)定； （2）不同個體存在一定差異。
3.提示：（1）肌酐含量超標(biāo)，肌酐是有毒的代謝廢物，積累過多會影響健康。這表明腎臟的排泄功能有障礙。 （2）葡萄糖含量超標(biāo)，血糖含量過高可并發(fā)酮癥酸中毒、糖尿病的心血管合并癥等。 （3）甘油三脂超標(biāo)，可引起高脂血癥，易并發(fā)冠心病、動脈粥樣硬化等。
〔問題〕以 “本節(jié)聚焦”的問題，再次提起學(xué)生的思考。
〔板書〕一、內(nèi)環(huán)境的動態(tài)變化
Homeostasis：正常機(jī)體通過調(diào)節(jié)作用，使各個器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動，共同維持內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定狀態(tài)叫做穩(wěn)態(tài)。
二、對穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制的認(rèn)識
神經(jīng)??體液??免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制
〔學(xué)生互動〕學(xué)生思考與討論，師提示。
1.提示：絕大多數(shù)人都有過發(fā)高燒的經(jīng)歷，可以讓同學(xué)先談?wù)勛约喊l(fā)高燒時的感受。
正常的體溫是體內(nèi)細(xì)胞進(jìn)行各種生化反應(yīng)最適宜的溫度。在發(fā)高燒的狀態(tài)下，由于內(nèi)環(huán)境發(fā)生一系列變化，導(dǎo)致體內(nèi)的各種反應(yīng)出現(xiàn)紊亂，于是機(jī)體功能發(fā)生異常。發(fā)熱時的主要癥狀大部分集中在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，病人感覺不適、頭疼、頭暈、嗜睡等，同時常有食欲不振、厭食、惡心的表現(xiàn)。發(fā)熱時機(jī)體處于一種明顯的分解代謝過旺的狀態(tài)，持續(xù)高熱必定引起器官的功能負(fù)荷加重，有可能誘發(fā)器官功能不全或引起組織損傷。孕婦發(fā)熱可能導(dǎo)致胎兒發(fā)育障礙，是一個重要的致畸因子。對于6個月至4歲的幼兒來說，持續(xù)高熱容易發(fā)生驚厥，相當(dāng)數(shù)量的患兒由此造成腦損傷，如智力落后，甚至癲癇，因此應(yīng)注意及時采用物理方法或服用藥物來退燒降溫。
2.提示：內(nèi)環(huán)境滲透壓會變小。當(dāng)內(nèi)環(huán)境滲透壓變小時，內(nèi)環(huán)境中的水將較多地通過滲透作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，造成細(xì)胞吸水腫脹，進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞代謝和功能紊亂。嚴(yán)重時會出現(xiàn)疲倦、周身不適、表情淡漠、惡心、食欲減退、皮下組織腫脹等癥狀。
3.提示：因為高原空氣稀薄，大氣壓和氧分壓低，易造成體內(nèi)缺氧。這說明外界環(huán)境的變化勢必影響內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。若外界環(huán)境變化不甚劇烈，并且機(jī)體代償機(jī)制良好，內(nèi)環(huán)境的波動較小，仍能維持穩(wěn)態(tài)；若外界環(huán)境變化劇烈，機(jī)體代償機(jī)制不好，內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)將受到破壞，就會影響身體健康。
〔社會聯(lián)系〕生思考，師提示。
〔講解〕夏天時，空調(diào)房間與室外的溫差較大，如果經(jīng)常進(jìn)出空調(diào)房間，就會出現(xiàn)咳嗽、頭痛、流鼻涕等感冒癥狀。如果在溫度較低的空調(diào)房間呆的時間過長，就會引起關(guān)節(jié)酸痛或頸僵背硬、腰沉臀重、肢痛足麻、頭暈?zāi)X脹等。如果呆得太久，由于空氣不好，容易使人頭暈?zāi)垦�。這些癥狀就是空調(diào)綜合征，俗稱空調(diào)病�？照{(diào)病的主要表現(xiàn)為：感冒、過敏、風(fēng)濕痛、黏膜干燥、緊張、煩躁、注意力難以集中、頭痛，等等。據(jù)分析，空調(diào)對人的影響主要在于：空調(diào)風(fēng)使人體表面水分蒸發(fā)量加大，毛孔收縮，不能正常排汗，也會引起內(nèi)分泌的紊亂；空調(diào)房間里，氣流方向經(jīng)常變換，氣流速度增加，空氣熱量不斷變動等因素干擾了人體的嗅覺，削弱了人體對空氣中病菌、過敏原和異味的反應(yīng)；房間內(nèi)濕度太低，會對眼、鼻等處的黏膜產(chǎn)生不利作用，導(dǎo)致黏膜病；室內(nèi)空氣與外界幾乎隔絕，干燥而又溫度適宜，空氣中有害細(xì)菌含量快速上升。
〔板書〕三、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(jī)體進(jìn)行正常生活的必要條件。
〔實驗并討論〕生看或做實驗，思考，師提示。
1.生物材料加入HCl或NaOH后pH的變化更像緩沖液。
2.提示：緩沖液加入少量酸堿后，pH變化不明顯。原因是磷酸緩沖液中含有NaH2PO4/Na2HPO4，其中NaH2PO4溶液呈酸性，當(dāng)加入少量NaOH時，可以中和OH-；Na2HPO4溶液呈堿性，當(dāng)加入少量HCl時，可以中和H+。水溶液則不同，因而加入酸堿后，pH變化明顯。
3.提示：生物材料中含有緩沖對NaH2PO4/Na2HPO4、H2CO3/NaHCO3等，它們能夠?qū)λ釅A度的變化起緩沖作用。此外，機(jī)體還可以通過對生理活動進(jìn)行調(diào)節(jié)來維持pH穩(wěn)定。例如，當(dāng)機(jī)體劇烈運動時，肌肉中會產(chǎn)生大量的乳酸和碳酸。乳酸進(jìn)入血液后，可與血液中的碳酸氫鈉發(fā)生作用，生成乳酸鈉和碳酸。碳酸是一種弱酸，可以分解成C02和水。血液中的C02增多會刺激呼吸中樞，使呼吸運動增強(qiáng)，增加通氣量，從而將C02排出體外，所以對血液的pH影響不大。當(dāng)乳酸鈉進(jìn)入血液后，與血液中的碳酸發(fā)生作用，形成碳酸氫鹽，過多的碳酸氫鹽可以由腎臟排出。這樣由于血液中緩沖物質(zhì)的調(diào)節(jié)作用，以及機(jī)體的調(diào)節(jié)作用，可以使血液的酸堿度維持相對穩(wěn)定。
【關(guān)于人體血液pH值緩沖作用原理】
人體血液不會因為進(jìn)入少量酸性和堿性的物質(zhì)而使其pH值超出7．35～7．45之間，原因是血液中含有緩沖物質(zhì)，如H2C03／NaHCO3、NaH2PO4／Na2HPO4等。在此結(jié)合有關(guān)生化知識對H2C03／NaHCO3在維持血液 pH值穩(wěn)態(tài)中所起的作用加以說明。
它們的電離如下：H2C03一→H+ + HC03- (1) (雙向，可逆)；NaHC03一→Na++ HC03- (2)；由于(2)式完全電離，有大量的HC03- 存在，對(1)式電離產(chǎn)生同離子效應(yīng)，使HC03-和H+ 結(jié)合成H2C03 ，也就是說(2)式的結(jié)果抑制了(1)式H2C03的電離，因此血液中存在大量的H2C03和HC03- ，而H+濃度很小。
當(dāng)血液中進(jìn)入少量酸(例如乳酸、磷酸等)時，由于血液中存在大量HC03-，能和進(jìn)入的酸中的H+結(jié)合成電離度很小的H2C03，使血液中氫離子濃度幾乎沒有升高，因此血液pH值并不明顯降低。
當(dāng)血液中進(jìn)入少量堿時，此時血液中的H+與進(jìn)入堿中的OH- 結(jié)合成難電離的H20，當(dāng)血液中的H+稍有降低時，血液中存在的H2C03，就立即電離出H+來補(bǔ)充血液中減少的H+，使血液pH值并不明顯升高。
正是因為H2C03和HC03- 的大量存在才會使血液的pH值不會因為少量堿、酸的進(jìn)入而造成明顯升降。
〔小結(jié)〕略（黑體字部分）。
〔作業(yè)〕練習(xí)一二題。
1．D。 2．C。 3．D。
4．提示：因為人體各種生命活動是以細(xì)胞代謝為基礎(chǔ)的，細(xì)胞代謝本質(zhì)上是細(xì)胞內(nèi)各種生化反應(yīng)的總和。內(nèi)環(huán)境為這些生化反應(yīng)的進(jìn)行提供了必要的物質(zhì)和條件。當(dāng)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)保持正常時，細(xì)胞的代謝活動能正常進(jìn)行；當(dāng)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失調(diào)時，細(xì)胞代謝活動就會受影響。因此內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是人體進(jìn)行正常生命活動的必要條件。
拓展題
提示：當(dāng)動物進(jìn)食高濃度的糖溶液后，大量的葡萄糖被吸收進(jìn)入血液，導(dǎo)致血糖濃度暫時升高。血糖濃度的升高會刺激機(jī)體加速分泌胰島素，同時抑制胰高血糖素的分泌。在胰島素和胰高血糖素的共同調(diào)節(jié)下，血糖濃度逐漸恢復(fù)到正常水平，具體調(diào)節(jié)機(jī)制可參考第2章有關(guān)血糖平衡調(diào)節(jié)的內(nèi)容。
自我檢測的答案和提示
一、概念檢測
1.判斷
（1）×；（2）√；（3）×；（4）√。
2.選擇
（1）D；（2）D；（3）D。
3.畫概念圖
略
二、知識遷移
（1）水是良好的溶劑，為各種生化反應(yīng)提供溶液環(huán)境；水是體內(nèi)物質(zhì)運輸?shù)妮d體；水在體溫調(diào)節(jié)方面有作用；水是某些生化反應(yīng)的反應(yīng)物；水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分等。
（2）說明健康的人體具有維持體內(nèi)水平衡的能力。
三、技能應(yīng)用
（1）否。
（2）血液中的糖分既可來源于食物中的糖類物質(zhì)，也可來源于其他物質(zhì)在體內(nèi)的轉(zhuǎn)化。
四、思維拓展
提示：航天器和航天服中的生命保障系統(tǒng)，主要由氧源（氣瓶）和供氣調(diào)壓組件、水升華器和水冷卻循環(huán)裝置、空氣凈化組件、通風(fēng)組件、通信設(shè)備、應(yīng)急供氧分系統(tǒng)、控制組件和電源、報警分系統(tǒng)、遙測分系統(tǒng)等組成。它能夠為航天員提供呼吸用氧，并控制服裝內(nèi)的壓力和溫度，清除航天服內(nèi)C02、臭味、濕氣和微量污染等。這套生命保障系統(tǒng)與壓力服（給宇航員提供正常大氣壓）一起，在人體周圍創(chuàng)造適宜人生存和工作的微型氣候環(huán)境，有利于宇航員維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。
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