高中生物第2节 内环境的稳态学案设计

这是一份高中生物第2节 内环境的稳态学案设计，共12页。

一、内环境的动态变化
1．模拟生物体维持pH的稳定
(1)实验目的：通过比较自来水、缓冲液和肝匀浆在加入酸或碱后pH的变化，推测生物体是如何维持pH稳定的。
(2)方法步骤
①设计实验记录表。
②测自来水pH的变化
③充分冲洗烧杯，用缓冲液代替自来水，重复上述过程，记录结果。
④充分冲洗烧杯，用肝匀浆代替自来水，重复②过程，记录结果。
(3)分析实验数据
根据所得数据，以酸或碱的滴数为横坐标，以pH为纵坐标，画出每次实验中pH变化的曲线。
2．人体内环境的pH维持在一定范围内的机理
人体内环境中有很多缓冲对，其中最重要的是HCOeq \\al(－,3)/H2CO3，其次还有HPOeq \\al(2－,4)/H2POeq \\al(－,4)等。
3．内环境的稳态：正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态。
判断正误
(1)人体剧烈运动后，由于无氧呼吸产生乳酸，使血浆pH明显降低( )
(2)血浆pH的相对稳定主要靠H2POeq \\al(－,4)/HPOeq \\al(2－,4)( )
(3)血浆、组织液、淋巴液的成分稳定时，机体不一定达到稳态( )
(4)内环境的稳态就是内环境的成分和理化性质恒定不变( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×
任务一：请分析以下实例，并归纳总结内环境稳态的含义
1．下图为某人的血液生化检验结果报告单的一部分(血浆生化指标指的是血浆中各种化学成分含量，包括多种代谢产物含量。)
(1)由表中数据可推测该检测者可能患有何种疾病？
提示 可能患有糖尿病、高血脂、高血压。
(2)每种成分的参考值都是一个变化范围，这说明什么？
提示 这说明：①内环境的成分不是恒定不变的，而是在一定范围内波动；②不同个体间存在一定差异。
(3)为什么血浆的各种化学成分都在不断发生变化？
提示 体内细胞代谢活动的进行和外界环境的变化。
2．根据模拟生物体维持pH的稳定的实验结果分析，完成实验结果内容。
3.家庭成员体温调查表
结论：健康人的体温始终接近37 ℃，且处于动态平衡中。
综上：内环境的组成成分和理化性质是变化的，并且处于动态平衡中。
1．通过研究发现，人的血浆pH通常为7.35～7.45，变化不大的原因是( )
①通过呼吸系统可不断排出CO2 ②血浆中过多的碳酸氢盐可以从肾脏排出 ③呼吸强度的调节有利于维持血浆pH的相对稳定 ④H2CO3和NaHCO3等多对缓冲物质对血浆pH起缓冲作用 ⑤食物中的碱性物质与细胞代谢产生的酸性物质所构成的碱基对调节了血浆pH
A．①② B．①②③
C．①②③④ D．①②③⑤
答案 C
解析 ⑤内环境中的酸碱缓冲物质在血浆中，而不是在食物中和细胞内，所以不是通过食物中的碱性物质和细胞代谢产生的酸性物质来调节血液的pH的，⑤不符合题意。
归纳总结 血浆pH的调节机制
2．内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件，健康人的内环境处于相对稳定的状态。以下关于内环境稳态的说法，正确的是( )
A．稳态是指组成内环境的各种物质总是处于动态平衡状态
B．草履虫通过内环境与外界进行物质交换，从而实现稳态
C．外界环境的变化和体内细胞的代谢活动均可以影响内环境的稳态
D．机体中血浆、淋巴液、组织液达到稳定时，内环境实现稳态
答案 C
解析 稳态是指组成内环境的各种物质以及理化性质处于动态平衡状态，A、D错误；草履虫是单细胞动物，直接与外界进行物质交换，B错误。
二、对稳态调节机制的认识及意义
1．内环境稳态调节的基础
人体各器官、系统协调一致地正常运行，是维持内环境稳态的基础。直接相关的系统：消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统。
2．对稳态调节机制的探究历程
3．稳态失调
(1)人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。
(2)当外界环境的变化过于剧烈，或人体自身的调节功能出现障碍时，内环境的稳态就会遭到破坏，危及机体健康。
4．稳态的意义
(1)实例分析
(2)意义：内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
5．稳态概念的发展
在生命系统的各个层次上都普遍存在着稳态，稳态已成为生命科学的一大基本概念。
分子水平―→基因表达的稳态、激素分泌的稳态、酶活性的稳态等
↓
细胞水平―→细胞的分裂和分化的稳态等
↓
器官水平―→心脏活动的稳态(血压、心率)、消化腺分泌消化液的稳态等
↓
群体水平―→种群数量变化的稳态、生态系统的结构和功能的稳态
判断正误
(1)维持内环境的稳态离不开体内细胞的参与( )
(2)内环境达到稳态时，人一定不得病( )
(3)内环境稳态遭到破坏时，代谢紊乱，此时代谢速率一定下降( )
答案 (1)√ (2)× (3)×
任务二：分析内环境稳态失调的实例
1．在高温环境中只要不待过长时间，一般并不会中暑。但消防人员穿着厚重且密不透风的消防服，连续工作多个小时，随时面临着中暑的危险，这一现象与人体的稳态有什么关系？
提示 一方面说明人体有维持稳态的能力，另一方面也说明人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。
2．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？这会带来怎样的后果？
提示 内环境渗透压会降低，从而造成细胞吸水肿胀，进一步导致细胞代谢和功能紊乱。
3．援藏的技术人员到青藏高原后会出现头痛、乏力、心跳加快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？
提示 因为高原氧气稀薄，导致人体供氧不足，影响了内环境的稳态。这说明外界环境的改变会影响内环境稳态。
3．下列不属于内环境稳态失调实例的是( )
A．夏天户外工作人员中暑
B．血液中钙盐过多引起肌无力
C．某人登上雪山后出现胸闷头晕
D．体内失水导致细胞外液渗透压升高
答案 D
解析 夏天户外工作人员中暑，其理化性质异常，属于内环境稳态失调，A不符合题意；血液中钙盐过多引起肌无力，属于内环境的组成成分的含量异常，属于内环境稳态失调，B不符合题意；某人登上雪山后出现胸闷头晕是由于缺氧，属于内环境稳态失调，C不符合题意；体内失水导致细胞外液渗透压升高是正常机体调节的一个过程，不属于内环境稳态失调，D符合题意。
4．(2023·南宁高二月考)以下关于内环境稳态的说法，不正确的是( )
A．稳态就是指内环境的各种成分及理化性质处于相对稳定的状态
B．人体各器官、系统协调一致地正常运行，是维持内环境稳态的基础
C．目前认为，内环境稳态的调节机制是神经—体液—免疫调节网络
D．即使外界环境发生剧变，人体也一定能保持稳态的平衡
答案 D
解析 人体维持稳态的调节能力是有一定限度的，当外界环境发生剧变时，内环境的稳态可能遭到破坏。
题组一 内环境的动态变化
1．某同学以清水、缓冲液和血浆分别为实验材料进行“探究血浆是否具有维持pH稳定的功能”的实验，实验结果如图所示。下列相关叙述中，错误的是( )
A．起对照作用的是清水组和缓冲液组
B．所得结果不合理的是清水组
C．该实验结果说明血浆组缓冲物质的缓冲能力是有限的
D．图中的结果表明缓冲液组维持pH稳定的能力强于血浆组
答案 D
解析 本实验探究的是血浆是否具有维持pH稳定的功能，所以血浆组为实验组，清水组和缓冲液组为对照组，A正确；加入HCl后，清水组的pH应降低，B正确；从图中可以看出，当加入的HCl达到一定量后，无论是血浆组还是缓冲液组，都不能继续维持pH的相对稳定，C正确；从图中可以看出，缓冲液组的曲线较血浆组先下降，所以缓冲液组维持pH稳定的能力弱于血浆组，D错误。
2．(2023·四川成都高二质检)取甲、乙两个试管，向甲试管内加入血浆，乙试管内加入等量的蒸馏水，用pH试纸检测；然后，向甲、乙试管内各滴入等量的几滴盐酸或NaOH溶液，摇匀后，再用pH试纸检测。下列关于此实验的过程和结果的分析，不正确的是( )
A．“等量”是对照实验中对无关变量的要求，在这种条件下，实验结果才能可靠
B．“摇匀”使酸性或碱性物质与试管中的血浆或蒸馏水充分混合，确保pH试纸检测结果的准确性
C．结果是甲试管中血浆pH变化不明显，乙试管中蒸馏水的pH变化明显
D．血浆中有缓冲物质，加入酸或碱后，pH恒定不变
答案 D
解析 甲试管的血浆中具有缓冲物质，加入酸或碱时，pH会有一定的波动，但变化不明显；乙试管加入的是蒸馏水，无缓冲物质，在本实验中为空白对照，加入酸或碱时，pH会发生明显的变化。
3．正常情况下，转氨酶主要分布在各种组织细胞内，以心脏和肝脏活性最高，在血浆中含量很低。当某种原因使细胞膜通透性增高或因组织坏死细胞破裂后，可有大量转氨酶进入血浆。这项事实可作为下列哪项结论的证据( )
A．内环境是不稳定的，其稳态是不存在的
B．内环境的生化指标能反映机体的健康状况，可作为诊断疾病的依据
C．稳态的动态变化将不利于机体的正常代谢
D．细胞的代谢过程和内环境的稳态是互为因果的
答案 B
4．下列属于内环境稳态的重要组成部分的是( )
①酸碱平衡 ②渗透压平衡 ③血糖平衡 ④体温平衡 ⑤CO2、O2平衡
A．仅③④⑤ B．仅①③④
C．仅①②④ D．①②③④⑤
答案 D
题组二 对稳态调节机制的认识及意义
5．下列各项生理活动中，与内环境稳态的维持没有直接关系的是( )
A．肝脏根据体内需要增加或减少释放入血液中的葡萄糖量
B．肺根据需要按一定速率呼出CO2和吸入O2
C．肾脏把代谢废物不断排出体外
D．骨髓源源不断地造出新的血细胞
答案 D
解析 肝脏根据体内需要增加或减少释放入血液中的葡萄糖量，以维持血糖的相对稳定，A不符合题意；肺根据需要按一定速率呼出CO2和吸入O2，以维持机体的pH和能量需求的相对稳定，B不符合题意；肾脏把代谢废物不断排出体外，以维持内环境的稳态，C不符合题意；骨髓源源不断地造出新的血细胞与内环境稳态的维持没有直接关系，D符合题意。
6．“酸碱体质理论”有两种错误观点：其一，人的体质有酸性与碱性之分，酸性体质是“万病之源”，纠正偏酸的体质就能维持健康；其二，人若要想健康，应多摄入碱性食物。下列关于人体酸碱平衡的叙述，错误的是( )
A．人体内环境的pH大致相同，不会因食物的酸碱性而剧烈变化
B．正常人血浆pH的维持与它含有HCOeq \\al(－,3)、H2POeq \\al(－,4)等离子有关
C．丙酮酸在组织液中转化成乳酸会导致人体血浆的pH略有降低
D．人体各器官、系统协调一致地正常运行是内环境酸碱平衡的基础
答案 C
解析 丙酮酸在细胞质基质中转化成乳酸，C错误。
7．内环境稳态是维持机体正常生命活动的必要条件，下列叙述错误的是( )
A．细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
B．内环境保持相对稳定有利于机体适应外界环境的变化
C．内环境稳态有利于细胞新陈代谢过程中酶促反应的正常进行
D．内环境是细胞新陈代谢的主要场所，其稳态具有重要意义
答案 D
8．下列有关稳态概念的说法，错误的是( )
A．在分子水平上，存在基因表达的稳态、激素分泌的稳态、酶活性的稳态
B．在细胞水平上，存在细胞的分裂和分化的稳态
C．在器官水平上，存在心脏活动的稳态(血压、心率)、消化腺分泌消化液的稳态
D．稳态只存在于动物体内，是机体进行正常生命活动的必要条件
答案 D
解析 生命系统的各个层次上，都普遍存在着稳态，在分子、细胞、器官、种群、群落、生态系统层次上都存在稳态，D错误。
9．如图表示某人从初进高原到完全适应，其体内血液中乳酸浓度的变化曲线，下列对ab段和bc段变化原因的分析，正确的是( )
A．ab段上升是因为人初进高原，有氧呼吸速率加快造成的
B．bc段下降的原因是被血液中缓冲物质转化为其他物质或造血功能增强使红细胞数量增多
C．ab段上升是因为此段时间内，人体只进行无氧呼吸，产生大量的乳酸进入血液
D．ab段产生的乳酸，在bc段与Na2CO3反应
答案 B
解析 ab段上升是由于人初进高原，空气稀薄，氧气不足，无氧呼吸加强所致，产生大量的乳酸进入血液，此过程中不是只进行无氧呼吸，还是以有氧呼吸为主，A、C错误；ab段产生的乳酸，在bc段与NaHCO3反应，D错误。
10．职业运动员剧烈运动，大量出汗后，往往不是饮用清水，而是饮用含有特定成分的“功能饮料”，下表为某种功能饮料的主要成分。据表分析，下列说法错误的是( )
A.运动员剧烈运动消耗了大量能量，所以蔗糖等糖类的作用是提供能源
B．大量出汗不只是丧失了水分，也丧失了盐分，所以功能饮料既含水也含无机盐
C．功能饮料中含有大量的钠离子和钾离子，是维持细胞外液渗透压稳定的主要成分
D．细胞外液中的HCOeq \\al(－,3)和H2CO3，对维持细胞外液pH的稳定有重要作用
答案 C
解析 细胞外液渗透压的90%以上来源于钠离子和氯离子，而不是钾离子，C错误。
11．低渗性脱水是指水和钠同时缺失，但缺水少于缺钠，血浆中钠低于正常范围，细胞外液呈低渗状态，需采用含盐溶液或高渗盐水静脉滴注予以治疗。下列判断正确的是( )
A．治疗时输入的溶液不能从血浆直接进入组织液
B．低渗性脱水时，细胞内液和细胞外液的水分均丢失
C．滴注高渗盐水是为了减少细胞外液液体总量
D．长时间大量出汗后若只补充水分，易转变为低渗性脱水
答案 D
解析 组织液和血浆之间为双向渗透，治疗时输入的溶液可从血浆直接进入组织液，A错误；低渗性脱水时，细胞外液呈低渗状态，细胞吸水，细胞内液会增加，B错误；滴注高渗盐水是为了增加细胞外液渗透压，减少细胞吸水，增加细胞外液的液体总量，C错误；长时间大量出汗，同时丢失水和无机盐，若只补水，会造成低渗性脱水，D正确。
12．2020年诺贝尔生理学或医学奖授予美国和英国三位科学家，以表彰他们“发现丙型肝炎病毒”。丙型肝炎是由丙型肝炎病毒感染导致，患者大部分在感染期伴有轻度肝水肿和高水平的血浆肝酶。肝酶即转氨酶，主要有谷丙转氨酶(ALT)、天门冬氨酸转氨酶(AST)等。临床上，丙型肝炎诊疗方案指出，患者的常规治疗需要注意水、电解质的平衡，以维持内环境稳态，还需要定时监测肝酶、血氧饱和度等指标。下列叙述错误的是( )
A．人的肝脏处毛细血管壁细胞直接生活的内环境是组织液和血浆
B．血常规化验单中每种成分的参考值都有一个变化范围，而不是具体的某数值，说明了内环境中各成分的含量在一定范围内维持动态平衡
C．丙型肝炎患者表现肝水肿症状的原因主要是肝脏处毛细血管壁细胞及肝脏细胞受损，血浆蛋白和细胞内液外渗，使组织液的渗透压升高，组织液中的水分增多
D．机体血氧饱和度正常的生理意义是为细胞呼吸的进行提供O2，避免细胞无氧呼吸产生酒精和二氧化碳
答案 AD
解析 人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸而非酒精和二氧化碳，D错误。
13．在航天飞机的飞行过程中，地面指挥中心对宇航员的生理状况进行了实时监测。表中所示为其体内相关液体的pH，图1、图2分别表示进食后血糖含量变化情况和体温变化情况，请分析后回答问题：
(1)仔细观察图1可知，血糖的变化范围为__________mg·dL－1。其中属于内环境指标的是________________。
(2)某病人胃口不好，医生常用葡萄糖氯化钠注射液进行静脉滴注，该注射液配制过程中，常规条件下氯化钠的质量分数为__________，氯化钠的质量分数不能过高或过低的原因是______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)由图2可得出的结论是________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)从表格看出，不同消化液的pH存在明显差异，这反映了什么问题？________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)80～120 血糖含量、体温 (2)0.9% 防止细胞因内环境渗透压改变而失水或吸水，乃至影响其生理功能 (3)同一正常人的体温在一日中的不同时刻存在差异，但该差异一般不超过1 ℃ (4)不同消化液中的消化酶的最适pH不同
解析 (1)图1中，健康人的血糖浓度一般在80～120 mg·dL－1。由于液体中胃液、肠液、胰液等消化液的成分不是内环境的成分，所以属于内环境指标的是血糖含量、体温。(2)为防止细胞因内环境渗透压改变而吸水或失水，乃至影响其正常生理功能，所以医生常用的葡萄糖氯化钠注射液中氯化钠的质量分数为0.9%。
14．为验证血液中含有酸碱缓冲物质，做了如下实验，请补充完整：
取4支试管，分别编号为1号、2号、3号、4号。
在4支试管中各加入等量的0.1 g/mL的柠檬酸钠溶液(抗凝剂)，然后将等量的正常人的新鲜血液注入1号和3号试管中，注意边加边搅拌，再向2号和4号试管中加入蒸馏水，加入量与血液量相等。
(1)分别从1号和2号试管中取少量液体，测定pH并记录。然后向1号和2号试管中加入等量的Na2CO3溶液，搅拌均匀，再各取少量液体测定pH。与上一次测定值比较，1号试管pH变化量记作ΔpH1,2号试管pH变化量记作ΔpH2，比较这两个变化量ΔpH1________ΔpH2，说明原因：______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)从3号试管和4号试管中取少量液体，测定pH并记录。然后向两支试管中加入等量的乳酸，搅拌均匀，测定它们的pH，与上一次的测定值比较，3号试管pH变化量记作ΔpH3,4号试管pH变化量记作ΔpH4，比较这两个变化量ΔpH3________ΔpH4，说明原因：______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)结论：______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
答案 (1)＜ 血液中碳酸和碳酸钠发生反应，形成碳酸氢钠，所以对血液的pH影响不大
(2)＜ 血液中的碳酸氢钠与乳酸发生反应，生成乳酸钠和碳酸，碳酸又可分解为CO2和水，所以对血液的pH影响不大
(3)血液中含有酸碱缓冲物质，可以使血液的酸碱度不会发生很大变化，从而维持在相对稳定的状态材料
实验结果
实验结论
自来水
滴加HCl溶液后，自来水pH逐渐减小；滴加NaOH溶液后，自来水pH逐渐增大
缓冲液
无论滴加HCl溶液还是NaOH溶液，缓冲液的pH均保持相对稳定
生物材料
无论滴加HCl溶液还是NaOH溶液，生物材料的pH均保持相对稳定
比较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
成员
6：00
9：00
12：00
15：00
18：00
21：00
睡前
平均温度
母亲
36.3
36.6
36.8
36.8
36.6
36.4
36.7
36.60
父亲
36.1
36.4
36.5
36.6
36.3
36.2
36.6
36.39
自己
36.3
36.8
36.9
37.0
36.7
36.4
36.8
36.70
内环境成分或理化性质
意义
渗透压正常
维持组织细胞正常的形态与功能
体温和pH相对稳定
酶活性正常，保证酶促反应正常进行
血糖、氧气含量稳定
保证机体正常的能量供应
成分
质量浓度/(g·L－1)
成分
质量浓度/(g·L－1)
蔗糖
30
氯化钾
0.1
其他糖类
10
磷酸二氢钠
0.1
柠檬酸
10
磷酸二氢钾
0.1
氯化钠
0.1
碳酸氢钠
0.1
液体
胃液
唾液
血液
肠液
胰液
pH
0.9～1.5
6.8
7.4
7.7
8.0