备课资料：内环境的稳态教学参考.docx

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1、内环境的稳态教学参考（一）教学目标1说明内环境稳态及其生理意义。2尝试解释生物体维持pH稳定的机制；简述稳态的调节机制。3关注相关健康问题，增强自我保健并关爱他人的意识。（二）教学重点和难点1，教学重点bobtinacom内环境稳态及其调节机制。2，教学难点囡波湾生物内环境稳态的调节机制。（三）教学建议本节主题是稳态概念，它建立在上一节内环境概念的基础上。教材内容安排遵循从宏观体验到微观认知的学习规律以及由现象到本质的学科规律：由真实问题情境引发探讨内环境动态变化，通过模拟探究让学生体验pH稳定，由此建立内环境稳态的概念；通过引导学生温故知新，形成对稳态调节机制的一般认识；通过实例分析等，说明

2、内环境稳态的重要意义。这样的安排有利于充分调动学生学习积极性，促进概念形成和思维发展。在“问题探讨”中，用血液生化检查报告单创设问题情境。该情境紧密联系生活实际，能够教会学生看懂化验单，促进学以致用；也有利于引导学生关注日常健康问题，增强自我保健和关爱他人的意识。探究活动“模拟生物体维持pH的稳定”具有承上启下的作用，能够丰富学生对内环境稳态的体验，也能引发学生对内环境调节机制的思考。本实验采用模拟探究方法，比较自来水、缓冲液、肝匀浆pH的调节作用，能够提升学生的科学探究能力。实验内容具有开放性，尝试用不同生物材料代替肝匀浆完成实验，有利于激发学生自主性，为学有余力的学生提供发展空间。对机体维

3、持pH稳定机制的解释要运用相关化学知识，能够增进学生对跨学科知识重要性的认识。课外实践“调查体温的日变化规律”为内环境稳态提供了又一生动的实例，可以使学生对体温相对恒定的认识从定性的感知水平上升到定量的理性水平。调查方法的运用能够使学生更好地领悟科学方法的重要性。该活动安排在本章的最后，利于教师教学时依据学情和课时灵活处理。关于对稳态调节机制的认识，教材呈现了“内环境稳态与消化、呼吸、循环、泌尿系统的功能联系示意图”，并凸显了部分相应功能的微观结构（如小肠绒毛、肺泡、肾小球）。这些微观结构是初中阶段学生重点学习的内容，在这里呈现一来可以引导学生复习，二来有利于学生形成对人体是一个有机统一整体的

4、认识，进一步渗透了结构与功能观。本节的思考与讨论活动，引导学生分析发烧、腹泻、高原反应等常见病例的病因和危害，从反面来阐述稳态的调节能力具有一定的限度。这一活动充分利用学生经验，促进学生积极思考，利于增强学生的健康意识。关于内环境稳态的重要意义，教材从分析细胞代谢所需条件的角度，正面说明内环境稳态的重要意义，促进学生认识从感性水平提升到理性高度本节课可安排2课时：1课时授课，1课时进行“探究.实践。1创设真实的生活情境，设置问题引导教学教材中提供的血液生化检测化验单是某人化验单的部分内容。能读懂化验单中的各种数据，会结合化验单中的参考值，理解数据旁上、下箭头的含义是一项重要能力。本节教学可以从

5、读取化验单数据这种真实情境入手，询问学生从化验单中读到哪些信息，并引导学生思考：为什么血液的生化指标能反映机体的健康状况？化验单中的上、下箭头说明了什么？超出正常范围的变化可能会对人体造成什么影响？从而活跃学生思维，引入新课。2结合“探究实践”丰富学生对内环境稳态的感性认识，形成稳态概念稳态概念是本节学习的重点和难点。内环境的动态变化、理化性质等内容很抽象，在教学中应花时间和精力，引导学生开展形式多样的活动，以丰富对内环境稳态的感性认识。结合“模拟生物体维持pH的稳定”的结论，引导学生讨论分析缓冲对HCO3-/H2CO3和H2PO4/HPO42-等在维持pH稳定中发挥的作用，同时引导学生思考：

6、人体的体温、血糖、血脂等理化性质会不断变化，但都在一定范围内，如果远超正常范围，机体还能维持稳态吗？结合学过的渗透压概念，引导学生思考：为什么医院里给病人输液时必须使用生理盐水？生活中，为什么说多喝多尿、少喝少尿？厘清上述问题有助于稳态概念的达成。为使课堂讨论更具思辨性与深刻性，建议再结合本章“复习与提高”中的非选择题第2题对“酸碱体质理论”进行评判，同时培养学生的批判性思维能力。3借助知识迁移与讨论，厘清对稳态调节机制的认识结合前一节课所学，引导学生理解人体各器官、系统协调一致地正常运行，同样是维持内环境稳态的基础。结合教材中图1-4，设置具体问题，引导学生回顾初中知识并分析与讨论：0图中所

7、示有哪些器官、系统参与协调维持内环境的稳态？呼吸、泌尿系统适于排出代谢废物的结构特点是什么？如果泌尿、消化、呼吸、循环等功能衰竭，对内环境稳态造成的影响分别是什么？在此基础上，组织学生自主阅读教材中贝尔纳、坎农及现代分子生物学对稳态机制的认识过程，以及教材正文中“稳态概念的发展”有关内容，最后引导学生从科学家对内环境稳态调节机制的认识角度理解神经一体液-免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。4联系学生生活实际，通过讨论与分析，理解内环境稳态的重要性内环境稳态与人体健康密切相关，稳态失调会导致各种健康问题。在这些问题中有的是学生亲身经历的，有的是从家人、朋友那里间接了解到的。因此进行这部分内

8、容的教学时，应当充分利用学生的生活经验，启发学生将理论知识与实际生活联系起来。例如，人在生病发高烧时，体温过高为什么要进行物理或药物降温？援藏的技术人员进入青藏高原后出现的头痛、乏力、恶心、心跳加快、血压升高等症状的原因是什么？这说明外界环境与内环境稳态有什么关系？现实生活中，由于长期偏食、营养过剩、缺乏必要的体育锻炼等原因，高血压、高尿酸症、高血脂、高血糖等病症在青少年人群中也常有发生，这给了我们什么警示？教学时，不必拘泥于教材中的实例，可以通过启发性的问题引导学生打开思维的闸门，列举更多的实例进行分析、讨论。学生的分析、讨论会有不完善之处，教师要发挥好引导作用，适时给予补充、修正和扩充，把

9、学生的讨论引导到了解疾病的症状和危害、理解稳态是机体进行生命活动的必要条件，以及如何在生活中加强锻炼、注重保健等问题上来，这样也有助于学生养成自我保健意识和健康的生活习惯。（四）补充景资料1血液生化检查的意义血液生化检查是临床生化检验的重要组成部分。随着科学技术的迅速发展，越来越多的科研成果应用到血液生化检查，检查技术在改进，检查项目也在不断增加，使得血液生化检查在疾病的预防、诊断和治疗中发挥越来越重要的作用。下面介绍几种常见的血液生化检查项目。肝功能检查肝功能的检验指标很多，常见的有血清蛋白检验、与肝功能有关的酶学检验等。血清蛋白检验包括测定白蛋白、球蛋白的浓度，两者浓度之和，即总蛋白的浓度

10、；白蛋白与球蛋白的比值。蛋白质合成障碍，如肝细胞病变、肝功能严重受损；蛋白质丢失过多，如严重烧伤、患有肾病综合征等；蛋白质摄入不足等都会导致白蛋白浓度降低，一般同时表现为总蛋白浓度降低。白蛋白浓度升高常见于严重脱水所导致的血浆浓缩。慢性肝疾病、慢性感染性疾病等会导致球蛋白浓度增高。正常人白蛋白与球蛋白的比值为（1.5-2.5）：1，严重肝功能损伤者或M蛋白血症，如多发性骨髓瘤、原发性巨球蛋白血症患者该比值小于1。临床上用于反映肝功能的酶有转氨酶、碱性磷酸酶等。转氨酶存在于肝细胞的线粒体中，主要有丙氨酸转氨酶和谷草转氨酶。只要肝发生炎症、坏死、中毒等，转氨酶就会由肝细胞释放到血液中，所以肝本身的

11、疾病可引起不同程度的转氨酶升高。而伴有胆淤的肝胆疾病或骨骼病变一般会导致碱性磷酸酶升高。肾功能检查临床上可以通过测定血液中的尿素氮、肌酐等来检查肾功能。尿素是蛋白质代谢的最终产物，正常情况下血液中的尿素会经过肾小球的过滤排出体外。尿素中氮含量为28/60，即尿素氮约为尿素的一半，因此血液中的尿素氮浓度可在一定程度上反映肾小球的滤过功能。各种肾疾病都可能使血液中的尿素氮浓度升高，尤其对于尿毒症患者，其血液中尿素氮的浓度越高，尿毒症的病情越严重，因此该指标对于判断尿毒症的病情具有重要意义。血液中肌酐的浓度同样取决于肾小球的滤过能力。在肾病初期，血液中肌酐的浓度一般不会出现变化；但当肾受到中度至重度

12、损伤时，血液中肌酐的浓度显著升高。血脂检查血脂是血液中各种脂质的总称。临床上检测血脂的指标有很多，基本的指标有总胆固醇、三酰甘油（目前临床上称甘油三酯）、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇等。血液中胆固醇含量增高会增加动脉粥样硬化和患冠心病的风险；胆固醇含量降低主要见于甲状腺功能亢进、严重的肝疾病等。甘油三酯增高是一些心血管疾病的诱因，甘油三酯降低可见于甲状腺或肾上腺功能减退、肝衰竭等。临床上通过检测高密度脂蛋白和低密度脂蛋白所含胆固醇的量来反映它们的含量。高密度脂蛋白具有抗动脉粥样硬化的作用，一般认为血液中的高密度脂蛋白胆固醇含量越高，心血管疾病如冠心病的发病率越低。高密度脂蛋白胆固醇含

13、量降低可见于动脉粥样硬化、甲状腺功能异常、糖尿病等。低密度脂蛋白胆固醇也是冠心病危险性评估的重要指标之一，与高密度脂蛋白胆固醇相反，它的含量越高，患冠心病的风险越大。血糖检查血糖是指血液中的葡萄糖，它的浓度是反映体内糖代谢状况的重要指标。正常人空腹血糖浓度为3.9-6.1mmol/L，餐后2 h血糖浓度小于7.8 mmol/L。出现血糖升高或降低的原因可以分为生理性原因和病理性原因。生理性高血糖可能是由摄入高糖食物、情绪紧张等引起的暂时性血糖浓度升高；病理性高血糖最常见的原因是糖尿病，糖尿病患者空腹血糖浓度7.0mmolL，餐后2h血糖浓度 11.1 mmolL。剧烈运动、饥饿等可能导致生理性

14、低血糖；胰岛细胞增生、癌变、拮抗胰岛素的激素分泌不足等则会导致病理性低血糖。2体内缓冲对机体的体液必须维持相对稳定的酸碱度，才能保证人体各项生理活动如酶促反应、氧的转运等的正常进行。体液酸碱度的相对稳定依靠体内的各种缓冲对以及肺和肾的调节作用来实现。缓冲对是具有缓冲作用的酸碱组合，由弱酸和该种弱酸的强碱盐组成。常见的缓冲对有NaHCO3/H2CO3，Na2HPO4/NaH2PO4，蛋白质钠盐/蛋白质、K2HPO4/KH2PO4等。下面以血液酸碱平衡的调节为例来介绍缓冲对的作用机制（正常人血浆的pH为7.35-7.45）。在血浆中，有NaHCO3/H2CO3，Na2HPO4/NaH2PO4，蛋白

15、质钠盐/蛋白质等缓冲对，其中NaHCO3/H2CO3是最重要的缓冲对，两者的比例约为20：1，当某种酸进入血浆时，发生反应：HA（某种酸）+NaHCO3NaA+H2CO3；H2C03H20+C02。当某种碱性物质进入血浆时，则发生反应：BOH（某种碱性物质）+H2CO3BHCO3+H20。上述反应过程中产生的CO2最终通过肺排出体外；消耗的NaHCO3主要通过肾小管的重吸收作用得到补充。在红细胞中，有血红蛋白钾盐/血红蛋白（简称Hb）、氧合血红蛋白钾盐/氧合血红蛋白、K2HPO4/KH2PO4、KHCO3/H2CO3等缓冲对。当血液流经组织细胞时，组织细胞产生的CO2进入红细胞，在碳酸酐酶的作

16、用下，迅速与H2O结合生成H2CO3，H2CO3可进一步解离为H+和HCO3-，后者将顺着浓度梯度进入血浆中。同时，红细胞中的HbO2（血红蛋白与02结合的产物）分解释放出02供组织细胞利用，Hb则与H+结合生成HHb，从而使红细胞内的pH维持相对稳定。该过程的反应式如下：当血液流经肺时，反应向着相反的方向进行，CO2将通过肺排出体外。3尿毒症的病因和危害正常情况下，成年人每天排出的尿量为1 000-2 000 mL。如果由于某种原因使肾功能严重障碍，则尿液不足，代谢产物不能排出体外，致使大量含氮废物及其他毒性物质在体内堆积，水、电解质代谢及酸碱平衡紊乱，机体内环境的稳态遭到破坏，由此所引起的

17、自身中毒和产生的综合征状称为尿毒症。引起尿毒症的原因有很多，肾本身的疾病如慢性肾小球肾炎、肾盂肾炎等，全身性疾病引起的肾疾病如高血压性肾硬化、系统性红斑狼疮等，以及尿路阻塞等引起的肾实质严重损伤，大量肾单位破坏，造成严重肾功能障碍时都可能引起尿毒症。在以上病因中，以慢性肾小球肾炎最为常见，占尿毒症总数的50%-60%，其次是慢性肾盂肾炎、肾小动脉硬化、尿路结石等。尿毒症病人的含氮代谢产物和其他毒性物质不能排出而在体内蓄积，除造成水、电解质和酸碱平衡紊乱外，还可引起多个器官和系统的病变，如患者的糖耐量降低、高甘油三酯血症等。对神经系统的危害是尿毒症的主要症状：早期患者往往有头昏、头痛、乏力、理解

18、力及记忆力减退等症状；随着病情的加重可出现烦躁不安、肌肉颤动、抽搐；最后可发展到表情淡漠、嗜睡和昏迷。对消化系统的影响范围较广，从口腔、食管到直肠都可受累，以尿毒症性食管炎、胃炎和结肠炎较为常见，病人常有恶心、呕吐、腹痛、腹泻和便血等症状。对于心血管系统来说，常可引起心力衰竭、心律失常、心肌受损。呼吸系统常有肺水肿、尿毒症性肺炎。造血系统常表现为贫血和出血。另外，患者皮肤干燥、脱屑并呈黄褐色，还经常瘙痒。4中暑的症状表现及生理机制环境温度与人体的生理活动密切相关。当环境温度适宜时，皮肤的蒸发散热量、整个机体的新陈代谢率都较低，身体消耗的能量也相对较少，因此体感舒适。当环境温度过高，尤其是高于人

19、体的体温时，皮肤的血流量会大大增加、散热作用加强，人体也会大量出汗，通过汗液的蒸发将体内的热量带走以维持体温的恒定。人体如果长期处于高温的环境下，可能会中暑，表现出体温升高、恶心、头晕、头痛等症状。体温调节障碍、水电解质代谢紊乱以及有效循环血量减少等都是中暑的诱因。根据我国国家卫生健康委员会发布的职业性中暑的诊断，中暑分为热痉挛、热衰竭和热射病三种类型。热痉挛与机体大量出汗、导致钠盐过量丢失有关，一般症状较轻，体温正常，主要表现为腿部、腹部肌肉痉挛等。热痉挛常发生于炎热高温季节或运动时大量出汗仅补充了水的情况。热痉挛患者如果能及时补充钠盐，一般可以在短时间内得到恢复。热衷竭是由机体体液和体钠丢

20、失过量，水电解质代谢紊乱导致的以有效循环血量不足为特征的一种综合征，表现为体温升高（不超过40 ）、多汗、眩晕等症状，患者甚至可能出现短暂的晕厥。体温升高可引起酶促反应受阻，代谢紊乱。大量出汗，体液过量丢失会引起乏力、低血压和虚脱；盐也随之丢失，导致血液循环和其他各系统功能紊乱。对于热衰竭的治疗，一方面需要降低体温，另一方面需要补充含盐液体、增加有效循环血量。热衰竭如果得不到及时治疗，可能发展为更加严重的热射病。热射病患者的体温可达40以上，并伴有不同程度的意识障碍、多器官功能损伤等。在高温天进行重体力劳动、剧烈运动等导致体内产热过多，体温急剧升高；体温调节发生障碍引起机体散热减少等都可能引起

21、热射病。治疗热射病最重要的措施是对机体迅速实行降温，体温越高、持续时间越长，热射病的死亡率越高。5消化液分泌的稳态调节人体的消化腺每天能分泌6-8 L的消化液，消化液的分泌过程受到神经调节和体液调节的共同作用。支配消化器官的神经有副交感神经、交感神经等，副交感神经通常促进胃液、胰液、胆汁等的分泌，交感神经则一般起抑制作用。调节消化液分泌的神经中枢位于延髓、下丘脑、大脑皮质等处。食物或者与食物有关的刺激可以引起条件反射和非条件反射。食物刺激口腔黏膜、舌、咽等部位的感受器产生兴奋，兴奋通过脑神经传到泌涎核，然后经副交感神经传到唾液腺，引起唾液分泌；上述刺激经相同的传入神经传到神经中枢，再经迷走神经

22、传到胃，引起胃液分泌等属于非条件反射。食物的颜色、形状、气味以及与食物有关的语言等刺激视觉、嗅觉、听觉感受器等产生兴奋，兴奋传到泌涎核和高级神经中枢，继而通过传出神经传到唾液腺引起唾液分泌，传到胃引起胃液分泌等属于条件反射。消化液分泌的体液调节主要通过胃肠道、胰腺的多种内分泌细胞分泌的激素以及这些器官内的神经组织所释放的肽类物质来实现，这些物质被称为胃肠激素。主要的胃肠激素有胃泌素、缩胆囊素、促胰液素等。胃泌素可刺激胃壁细胞分泌酸、促进胰腺分泌消化酶；缩胆囊素也可以促进胰腺分泌消化酶，还能抑制胃酸的分泌；促胰液素有促进胰液、胆汁分泌的作用。6稳态概念的提出和发展18世纪，有科学家发现如果空气干

23、燥，人在很高的室温下体温仍然可以保持稳定；还有科学家通过测量不同动物的体温发现高等动物具有保持体温恒定的能力。这些都是人们对内环境保持稳定的早期认识，但在当时并没有人提出内环境及其稳态的概念。直到19世纪中叶，法国生理学家贝尔纳（C.Bernard，1813-1878）在研究肝的糖原合成功能时发现肝可以调节血糖的水平，使机体处于相对稳定的状态，从而意识到机体各部分是相互协调的。贝尔纳于1857年提出了内环境的概念，并在之后发表的论文和著作中对内环境进行了一系列系统而深入的论述。他认为机体生活在两个环境中，一个是不断变化的外界环境；另一个是比较稳定的内环境；一切体内流动的液体：血液和各种体液真正

24、构成体内环境；内环境的稳定是生命能独立和自由存在的首要条件；所有的生命机制，尽管多种多样，但归根结底只有一个目的，就是保持内环境的稳定。之后，支持贝尔纳思想的科学家继续寻找内环境保持稳定的证据和探索其中的机制，亨德森（LJ.Henderson，1879-1942）就是其中之一。他一直致力于研究血液系统复杂的生理学特性，在研究过程中受贝尔纳思想的影响，特别强调应该研究生命现象的整合作用和协调作用，并在专著血液（Blood）中将血液描述为机体内环境。亨德森的同事坎农（W.B.Cannon，18711945）则在长期研究自主神经的功能的基础上，引申和发展了贝尔纳的思想，他于1926年提出了著名的稳态

25、的概念。坎农认为内环境的理化性质不是恒定不变的，而是在一定范围内变动但又保持相对稳定，他将这种动态平衡称为稳态。20世纪40年代，美国的数学家维纳（N.Wiener，1894-1964）进一步深化了人们对稳态的认识，他结合控制论的原理，在稳态调节的机制中引人了负反馈控制的机制，使人们认识到维持机体稳态的调节机制都具有负反馈作用。之后，稳态的概念继续丰富和扩展，范围不再局限于内环境的理化性质，而是涵盖分子、细胞、器官、个体、群体、生态系统等不同层次。这一概念也不仅仅只被生物学所采用，在数学、化学、地理、工程学、经济学等领域都有所应用。例如，在数学学科，稳态是排队论的基本概念之一，指排队系统的概率统计特性不随时间而改变的状态；在化学学科，稳态指在指定的时间范围内电化学体系的参量变化甚微，基本上可视为不变的状态；在地理学科，稳态指系统的均衡状态，系统在受到小的干扰后可以自发恢复到这个状态。