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第1節 內環境的穩態
第二章 人體內環境與穩態
實驗：比較清水、緩沖液和體液對pH變化的調節作用
1. 實驗目的
通過比較清水、緩沖液和生物材料的勻漿（模擬體液）在調節pH變化中的作用，理解體液是如何調節內環境pH變化的。
2. 實驗原理
（1）將某種酸或堿加入清水中，其pH會發生相應的變化。而將該種酸或堿加入緩沖液中，其pH變化會低于清水中的變化，這是因為清水沒有緩沖液所具備的緩沖功能。
（2）用生物材料的勻漿模擬生物體的體液。加入酸或堿后，將生物材料的勻漿pH變化與清水、緩沖液的pH變化進行對比，可以推測生物體是如何維持內環境pH平衡的。
3. 實驗器材和試劑
生物材料（豬肝勻漿、馬鈴薯勻漿、黃瓜勻漿和用清水稀釋5倍的雞蛋清）；50mL的燒杯、50mL的量筒、防護手套、pH計或廣譜pH試紙、彩色鉛筆、鑷子；清水、物質的量濃度為0.1 mol·L-1的HCl溶液（盛于滴瓶中）、物質的量濃度為0.1mol·L-1的NaOH溶液（盛于滴瓶中）、pH為7的磷酸緩沖液（Na2HPO4/NaH2PO4或K2HPO4/KH2PO4)
4. 實驗步驟
（1）實驗記錄表
材料種類 加入HCl溶液后的pH 加入NaOH溶液后的pH
0滴 5滴 10滴 15滴 20滴 25滴 0滴 5滴 10滴 15滴 20滴 25滴
清水
緩沖液
生物材料1
生物材料2
生物材料3
生物材料4
（2）在50mL的燒杯中加入25mL清水，并用pH計或pH試紙測試清水的起始pH，向燒杯中先加一滴物質的量濃度為0.1mol·L-1的HCl溶液，并輕輕搖動繼續加入4滴后，再測定溶液的pH。重復這一步驟直到加入25滴為止，將pH的測定結果依次記入表中。
（3）充分沖洗燒杯，并向其中倒入25mL清水。重復上述步驟2，逐滴加入物質的量濃度為0.1mol·L-1的NaOH溶液，測定并在表中記錄溶液的pH。
（4）充分沖洗燒杯，用緩沖液代替清水，分別重復步驟2和步驟3，在表中記錄結果。
（5）充分沖洗燒杯，依次選四種生物材料代替清水，分別重復步驟（2）和步驟（3），在表中記錄結果。
（6）根據所得數據，以酸或堿加入的滴數為橫軸，以pH為縱軸，畫出清水pH變化的曲線。
實驗結果顯示，加入HCl溶液或NaOH溶液后，不同實驗材料的pH變化的大小是不同的；而生物材料勻漿（模擬體液）和緩沖液類似，它們的pH變化都小于清水的pH變化。因為緩沖液和生物材料勻漿具有一定的酸堿調節能力，即緩沖能力。
5. 結果與分析
滴加液體的量
清水
清水
緩沖液/生物材料
內環境pH能維持在一定范圍內,是因為其中含有______________
很多緩沖對
人體內環境最重要的緩沖對是__________________
其次是__________________
HCO3-/H2CO3
HPO42-/H2PO4-
1.酸堿度的動態變化
2.體溫的動態變化
不同人的體溫，會因年齡、性別等的不同存在微小的差異；
同一個人的體溫在一日內也有變化，但變化幅度一般不超過1℃;
盡管氣溫波動范圍較大,但健康人的體溫始終接近37℃。
（1）定義：正常機體通過調節作用，使各個器官、系統協調活動，共同維持內環境的相對穩定狀態。
3.穩態
（2）體現：
①穩態不是恒定不變的，而是相對恒定的一種動態變化；這種動態變化保持在一定的范圍內
②穩態的實質是內環境的化學成分和理化性質處于動態平衡之中。
02
人體維持穩態的調節能力是有一定限度的
外環境變化過于劇烈
（外因）
功能障礙
（內因）
內環境的穩態遭到破壞
細胞代謝紊亂甚至導致疾病發生
機體維持穩態的主要調節機制是神經-體液-免疫調節網絡。
機體內各器官、系統為什么能保持協調一致呢？
起調節作用的系統：
神經系統、內分泌系統、免疫系統
二
內環境穩態的重要意義
內環境穩態是機體進行正常生命活動的必要條件
注意：　
(1)內環境穩態遭到破壞時，代謝速率不一定下降，如成年人甲狀腺激素分泌異常增多時，代謝速率上升，表現出甲亢癥狀。
(2)內環境達到穩態時，人不一定不患病，如鐮狀細胞貧血是遺傳物質改變導致紅細胞形態異常造成的。
1.圖1和圖2所示的各是什么細胞？它們分別生活在什么樣的環境中？
草履蟲
生活在外界水環境中
血細胞
生活在血漿中
2.嘗試說出它們生活環境的異同。
相似：都是液體環境；不同：血細胞生活在體內的血漿中，并不直接與外界進行物質交換；而草履蟲直接生活在外界環境中。
3.若將血細胞置于外界生活環境中，會發生什么變化？。
血細胞直接置于外界環境中，可能會由于溫度、pH、滲透壓等不同而導致死亡。
　　直接生活在外界水環境中，從中直接獲取養料和氧，并將代謝廢物直接排入水中。
單細胞生物
　　沒有直接與外界環境接觸，不能直接與外界環境進行物質交換。
多細胞生物
多細胞生物的細胞直接生活的環境是什么？
它們是如何和外界進行物質交換的？
P49
食物、水
和無機鹽
CO2
O2
未吸收的物質
有機廢物、
水和無機鹽
呼吸系統
消化系統
泌尿系統
循環系統
直接相關的系統：
消化系統、呼吸系統、循環系統、泌尿系統
三
對穩態調節機制的認識
人體各器官、系統協調一致地正常運行，是維持內環境穩態的基礎。
(1)O2進入細胞內被利用
提醒：CO2從線粒體內產生，沿上述反方向送出體外。
(2)外界營養物質進入組織細胞
(3)細胞代謝產生的尿素等代謝廢物排出體外(如圖過程和結構示意圖)
細胞通過內環境與外界環境進行物質交換
內環境是細胞與外界環境進行物質交換的媒介
【練習1】說出各字母或數字表示的物質
血漿
組織液
淋巴液
細胞內液
a
b
比較ab兩處O2與CO2濃度：
動脈端
靜脈端
O2：a>b CO2：b>a
【練習2】O2由外界環境進入人體肌細胞被利用需穿過的生物膜層數：
11層
【練習3】葡萄糖由外界環境進入人體組織細胞并被利用(葡萄糖分解成丙酮酸)至少需穿過的生物膜層數：
7層
食物、水
和無機鹽
CO2
O2
未吸收的物質
有機廢物、
水和無機鹽
呼吸系統
消化系統
泌尿系統
循環系統
二
尿毒癥: 腎功能_________時，尿素等代謝廢物在體內________導致的。
衰竭
積累
糖尿病：由于胰島素活性不足以及胰升糖素活性過多引起糖、脂肪、蛋白質的代謝紊亂。
只有機體內各個器官、系統協調合作，內環境才能處于穩態
病例1：發燒
發高燒時，各種酶的活性發生變化，代謝紊亂，機體功能發生異常。發熱時的癥狀主要集中在中樞神經系統，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。
發熱時機體處于一種明顯的分解代謝過旺的狀態，持續高熱必定引起器官的功能負荷加重，有可能誘發器官功能不全或引起組織損傷。
孕婦發熱可能導致胎兒發育障礙，是一個重要的致畸因子。對于6個月至4歲的幼兒來說，持續高熱容易發生驚厥，相當數量的患兒由此造成腦損傷，如智力落后，甚至癲癇，因此應注意及時采用物理方法或服用藥物來退燒降溫。
病例2 ：腹瀉
大量出汗或嚴重腹瀉后，如果只喝水，不補充鹽，內環境滲透壓會降低。這樣內環境中的水將較多地通過滲透作用進入細胞內，造成細胞吸水腫脹，進一步導致細胞代謝和功能紊亂。嚴重時會出現疲倦、周身不適、表情淡漠、惡心、食欲減退、皮下組織腫脹等癥狀。
病例3：高原病
這說明外界環境的變化會影響內環境的穩態。
到高原后會出現頭痛、乏力、心跳加快甚至血壓升高等癥狀，這是因為高原空氣稀薄，大氣壓和氧分壓低，易造成體內缺氧。
病例4：中暑
中暑是指高溫引起機體體溫調節功能紊亂所表現出的一系列癥狀，如高熱、皮膚干燥、惡心、嘔吐、食欲不振、心悸、頭痛等。嚴重中暑會使體溫超過40 °C,病死率比較高。
病例5：失溫
5月22日，甘肅一山地馬拉松賽遭遇極端天氣，21人死亡多人受傷。一群熱愛運動、熱愛生命的人卻被意外無情地剝奪了生命，造成事故的主要原因——就是失溫。
病例5：失溫
失溫是指人體熱量流失大于熱量補給，從而造成人體核心區溫度降低，并產生一系列寒顫、迷茫、心肺功能衰竭等癥狀，甚至最終造成死亡的病癥。一般來說，如果人體的核心溫度低于35度，就是醫學上的失溫，也就是低體溫。
內環境穩態是機體進行正常生命活動的必要條件
內環境穩態
成分穩定
理化性質穩定
物質和能量
細胞代謝
條件（酶活性強）
溫度適宜
適宜
pH
供應
保證

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