2021年人教版高中生物必修3《稳态与环境》基础知识梳理(教师版)
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1、 1 必修必修 3 3稳态与环境稳态与环境基础知识基础知识梳理梳理 【清清单单 1】细胞生活的环境】细胞生活的环境 1. 体液体液: 细胞内液 (存在于细胞内,约占 2/3 ) 1. 体液: 细胞外液 (存在于细胞外,约占 1/3 ),主要由 血浆 、 组织液 和 淋巴 组成。 2. 内环境内环境 (1)体液各组成之间的关系 (2)内环境的概念:由 细胞外液 构成的液体环境叫做内环境。 血浆 、 组织液 和 淋巴 通 过动态的有机联系,共同构成机体内细胞生活的直接环境。 (3)人体内不同细胞所处的内环境不同。如: 细胞名称 所处的内环境 细胞名称 所处的内环境 大多数组织细胞 组织液 血细胞
2、血浆 毛细血管壁细胞 血浆和组织液 淋巴细胞和吞噬细胞 淋巴或血浆 毛细淋巴管壁细胞 淋巴和组织液 (4)特别提醒 人的呼吸道、肺泡腔、消化道、膀胱、泪腺、汗腺等孔道中与外界相通的液体应算作外部环境,因而 汗液、泪液、尿液、消化液等虽在体内,但 不属于 (属于/不属于)内环境,也 不是 (是/不是)体液。 内环境是针对 多细胞 生物而言的,单细胞生物可直接与外界环境进行物质交换。 3. 细胞外液的成细胞外液的成分分( (内环境的成分内环境的成分) ) (1)组织液、淋巴的成分和含量与血浆 相近 ,但又不完全相同,最主要的差别在于血浆中含有较多 的 蛋白质 。内环境的三种主要组成中 组织液 和
3、淋巴 的成分最相近。 (2)属于内环境成分的物质 正常情况下,组织液、血浆和淋巴中存在的物质就属于内环境成分,包括: 消化或呼吸系统吸收的物质:如 O2、水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、甘油、脂肪酸、 代谢废物:如 水、CO2、尿素、尿酸、氨 等。 维生素、血浆蛋白 等。 细胞合成的分泌物:如 激素、抗体、淋巴因子、神经递质、组织胺、纤维蛋白原 等。 (3)不属于内环境成分的物质 存在于细胞内的物质:如 血红蛋白、呼吸酶、聚合酶、解旋酶 等。 分泌到人体外界环境的物质:如 消化酶、尿液、泪液、汗液、体腔液 等。 存在于消化道中的食物、不能被吸收的物质:如 纤维素、麦芽糖 。 4. 细胞外液的理化性
4、质细胞外液的理化性质三个主要方面: 渗透压 、 酸碱度 和 温度 。 (1)溶液渗透压 概念:指溶液中 溶质微粒 对 水 的吸引力。 注:血浆是血液的液体部分,血液包括 血浆和血细胞两部分(血浆血液) 细胞内液 组织液 血浆 淋巴 细胞内液 组织液 淋巴 血浆 2 决定因素:渗透压的大小取决于单位体积溶液中 溶质微粒 的数目:溶质微粒越多,即溶液浓度 越高 ,对水的吸引力 越大 ,溶液渗透压 越高 ;溶质微粒越少,即溶液浓度 越低 ,对 水的吸引力 越小 ,溶液渗透压 越低 。 血浆渗透压的大小主要与 无机盐 、 蛋白质 的含量有关。 在组成细胞外液的各种无机盐离子中,含量上有明显优势的是 N
5、a+ 和 Cl ,细胞外液渗透压的 90%以上来源于 Na+ 和 Cl 。0.9%的生理盐水是血浆的 等渗 溶液。 组织水肿原因分析 组织液浓度 升高 或血浆、细胞内液浓 度 降低 ,引起水分移动,使血浆、细 胞内液中的水渗透到组织液,组织液积累 增多, 从而引起组织水肿。 具体原因分析: (2)酸碱度 正常人的血浆近 中性 ,pH 为 7.357.45 。 血浆 pH 之所以能保持 相对稳定 ,与它含有的 HCO3 、HPO 4 2 等离子有关。 调节血浆 pH 的物质: 缓冲 物质,如 H2CO3/NaHCO3(主要)、NaH2PO4/Na2HPO4等。 实例分析 a.当酸性物质(如乳酸)
6、增加时 b.当碱性物质(如 Na2CO3)增加时 乳酸NaHCO3 乳酸钠H2CO3 Na2CO3H2CO3 2 NaHCO3 分解 过多的 由泌尿系统排出 H2OCO2(经呼吸系统排出) 由泌尿系统排出 (3)温度:人体细胞外液的温度一般维持在 37 左右。人体内酶的最适温度为 37 左右。 5. 内环境内环境 是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。 (1)体内细胞可以直接与 内环境 进行物质交换:不断获取进行生命活动所需要的物质,同时又不断 排出代谢产生的废物。 (2)内环境与 外界环境 的物质交换过程,需要体内各个 器官 、 系统 的参与,同时,细胞和
7、内环境之间也相互影响、相互作用的。 (3)内环境与体内各器官、系统的联系 直接与物质交换有关的系统有 消化系统 、 呼吸系统 、 循环系统 和 泌尿系统 ,器官 有 小肠、肺、肾脏、皮肤 。 营养物质 消化 系统 循环 系统内环境组织细胞 代谢废物 内环境 循环 系统 泌尿 系统和 皮肤 。 O2 呼吸 系统 循环 系统内环境组织细胞 CO2 内环境 循环 系统 呼吸 系统。 静脉注射时,药物直接进入 血浆 ;肌肉注射时,药物直接进入 组织液 。 (4)葡萄糖与 O2进入组织细胞被利用穿膜层数分析 葡萄糖至少穿过 7 层膜:小肠黏膜上皮( 2 层)进毛细血管( 2 层)出毛细血管( 2 层)
8、组织细胞( 1 层)。 O2至少穿过 11 层膜:肺泡壁( 2 层)进毛细血管( 2 层)进红细胞( 1 层)出红细胞 减少 下降 增多 升高 增加 3 图 1-4 内环境稳态与消化、呼吸、循环、泌尿系统的功能联系示意图 ( 1 层)出毛细血管( 2 层)组织细胞( 1 层)线粒体( 2 层)。 注:肺泡壁、毛细血管壁、毛细淋巴管壁、小肠黏膜上皮都是由单层细胞构成。 【清单【清单 2 2】内环境稳态的重要性】内环境稳态的重要性 1. 内环境稳态的影响因素:内环境稳态的影响因素:外界 环境因素 、体内 细胞代谢 活动。随着外界 环境因素 的变化和 体内 细胞代谢 活动的进行,内环境的各种 化学成
9、分 和 理化性质 在不断发生变化。 2. 内环境的稳态内环境的稳态 (1)含义: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 (2)实质:健康人的内环境的每一种 化学成分 和 理化性质 都处于 动态平衡 中。 状态。 3. 对稳态调节机制的认识对稳态调节机制的认识 (1)维持稳态的基础: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。 直接参与稳态维持的系统有 消化系统 、 呼吸系统 、 循环系统 和 泌尿系统 。 思考:淀粉分解为葡萄糖并最终被肝脏组织细胞吸收,涉及的系统有: 消化系统 、 循环系统 。 组织细胞代谢产生的 CO2最终
10、排到体外,涉及的系统有: 循环系统 、 泌尿系统 。 尿素等代谢废物在体内积累,会使人患 尿毒 症。 (2)机体维持稳态的主要调节机制(现代观点): 神经体液免疫 调节网络。 稳态调节中起调节作用的系统有 神经系统 、 内分泌系统 和 免疫系统 。 (3)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,导致细胞 代谢紊乱 ,疾病发生。 4. 内环境稳态的重要意义:内环境稳态的重要意义: 内环境稳态 是机体进行正常生命活动的必要条件。 (1) 血糖 含量和血液中的 含氧量 保持在正常范围内,才能为细胞代谢提供充
11、足的反应物。 (2)适宜的 温度 和 pH 等条件保证酶正常地发挥催化作用。 5.【实验】生物体维持【实验】生物体维持 pH 稳定的机制稳定的机制 (1)实验原理 本实验采用对比实验的方法,通过向 自来水 、 缓冲液 、 生物材料 中加入 酸或碱 溶液引 起 pH 的不同变化,定性说明在一定范围内生物体内液体环境与缓冲液相似,从而说明生物体 pH 性对 稳定的机制。 (2)实验结果与结论 曲线图:以 酸或碱的滴数 为横轴,以 pH 为纵轴,画出各次实验中 pH 变化的曲线。 4 传入、传出神经的判断: a.有神经节的是 传入神经 。 b.小入大出: 与较小一边相连的 是 传入神经 ,与较大一边
12、 相连的是 传出神经 。 (3)实验结论 比较以上三曲线的变化规律可知,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 缓冲物质 ,因而能够维持 pH 的相对稳定。 【清单【清单 3 3】通过神经系统的调节】通过神经系统的调节 1. 反射与反射弧反射与反射弧 (1)神经调节的基本方式 反射 概念:指在 中枢神经系统 参与下,动物体或人体对 内外环境 变化做出的 规律性 应答。 类型 非条件反射 条件反射 形成时间 生来就有 后天形成 刺激 非条件刺激(直接刺激) 条件刺激(信号刺激) 神经中枢 大脑皮层以下中枢 大脑皮层 举例 归类:缩手反射、膝跳反射、谈虎色变、眨眼反射、
13、吮吸反射、吃食物时分 泌唾液、望(谈)梅止渴、排尿反射、小狗听到铃声分泌唾液 联系 非条件反射是条件反射建立的基础;非条件反射可转化为条件反射 (2)反射的结构基础 反射弧 神经元:a.结构模式图 b.结构示意图(画图并标注文字) 反射弧的结构与功能 结构名称 组成 功能 结构被破坏 对功能的影响 感受器 感觉神经末梢的特殊结构 接受刺激并产生 兴奋 无 感觉 无 效应 传入神经 感觉神经元 传导兴奋:将兴奋由感受器传至神经中枢 神经中枢 对传入的信息 分析和综合 并产生 兴奋 传出神经 运动神经元 传导兴奋:将兴奋由神经中枢传至效应器 有 感觉 无 效应 效应器 由 传入神经末梢 和它所 支
14、配的 肌肉或腺体 等组成 对内外刺激做出 规律性 反应 相互联系 反射活动需要经过 完整的 反射弧来实现,如果反射弧中任何环节在 结构和功能 上 受损,反射就不能完成 注意:反射发生的条件:a.适宜强度的 刺激 ;b.反射弧结构和功能保持 完整 性。 树突 细胞体 轴突 神经纤维 感受器 效应器 传入神经 传出神经 神经中枢 突触 兴奋:指动物体或人体内的某些组织(如 神经组织 ) 或细胞受外界刺激后,由 相对静止 状态变为 显著活跃 状态的过程 5 注:神经细胞膜内、膜外 K 、Na浓度不一样, 膜内 K 浓度高,膜外 Na 浓度高 兴奋在反射弧中的传导方向是 单向 的:起点是 感受器 ,终
15、点是 效应器 。 思考:a.反射必须经过完整的反射弧来完成的。直接刺激反射弧中的传出神经,也会引起效应器发生相 应的反应,这是不是反射? 不是 。 b.橡皮锤叩击膝盖下面的韧带,有感觉但没反应,原因是 传出神经或效应器受损 。 2. 兴奋在神经纤维上的传导兴奋在神经纤维上的传导 (1)在神经系统中,兴奋是以 电信号 (局部电流)的形式沿着 神经纤维 传导的,这种电信号也 叫 神经冲动 。 (2)兴奋的产生与传导 传导过程 静息时: 静息 电位 膜电位: 内负外正 形成原因:膜主要对 K 有通透性, K 外流(方式: 协助扩散 ) 兴奋时: 动作 电位 膜电位: 内正外负 形成原因:膜对 Na
16、的通透性增加, Na 内流(方式: 协助扩散 ) 兴奋传导 兴奋部位: 内正外负 未兴奋部位: 内负外正 分析:膜内,局部电流方向与兴奋传导方向 相同 ;膜外,局部电流方向与兴奋传导方向 相反 。 传导形式: 电信号/局部电流/神经冲动 。 传导方向: 双向 传导,速度 快 。 (3)在神经纤维上电流计指针偏转问题分析 原理:电流表的指针方向偏转取决于电荷的移动方向,而膜电位的变化是导致电荷移动的根本原因。 神经纤维未受刺激:标出电极处膜内外电位,标出电流表指针方向,写出指针偏转方向 神经纤维受到刺激:标出电极处膜内外电位,标出电流表指针方向,写出指针偏转次数和方向变化 刺激 电位差 电荷 移
17、动 局部 电流 相近的未 形成 刺激 兴奋部位 电位变化,兴奋向前传导,后方又恢复为 静息 电位 产生 + + - - 不偏 + + - - 右偏 + + - - 左偏 + + - - 2 次,先右后左 + - - + + + - - + + - - - + + - + + - - + - - + - + + - + + - - 2 次,先左后右 6 (4)神经纤维上膜电位变化曲线解读 a 点之前静息电位:膜电位表现为 内负外正 , K 外流(方式: 协助扩散 )。 ac 段动作电位的形成:受刺激后, Na 迅速大量内流(方式: 协助扩散 ),导致膜电位迅 速逆转,由 内负外正 变为 内正外负
18、 。c 点为动作电位的 峰值 。 cd 段静息电位的恢复: K 迅速大量外流(方式: 协助扩散 ), 导致膜电位由 内正外负 变 为 内负外正 。 de 段恢复初静息水平:静息电位恢复后,Na -K泵吸 K 排 Na (方式: 主动运输 )。 3. 兴奋在神经元之间的传递兴奋在神经元之间的传递 (1)结构基础 突触 结构:突触是由 突触前膜 、 突出间隙 和 突触后膜 三部分构成的。结构模式图如下: 突触前膜和突触后膜的判断:内侧有突触小泡的是 突触前膜 ,没有的是 突触后膜 。 神经递质 位置 位于 突触前膜 内侧的 突触小泡 中 分类 兴奋 性递质:使下一个神经元兴奋,产生动作电位,如乙酰
19、胆碱 抑制 性递质:使下一个神经元抑制,保持静息电位,如甘氨酸 化学 本质 化学成分种类较多,主要有乙酰胆碱、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素、5-羟色 胺、氨基酸类(如谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸等)、NO 等 作用 引起下一个神经元 兴奋 或 抑制 类型: 轴突细胞体 型(表示为: )、 轴突树突 型(表示为: ) 。 (2)兴奋的传递过程 神经冲动 轴突 末梢 突触前膜 内侧的 突触小泡 释放神经递质(方式: 胞吐 )神经递 质扩散通过 突出间隙 神经递质与 突触后膜 上的特异性 受体 (化学本质: 糖蛋白 )结合 引起下一个神经元 兴奋 或 抑制 。 + + - - - - + + + +
20、- - 不偏转 轴突 线粒体 能量 突触小泡 神经递质 胞吐 突触前膜 突触小体 突出间隙 组织 突触后膜 细胞体 树突 突触小体 神经递质 突触小泡 突触前膜 突出间隙 突触后膜 受体 7 递质移动方向: 突触小泡 突触前膜 胞吐 突触间隙 扩散 突触后膜 。 兴奋传递方向:一个神经元的 轴突 另一个神经元的 细胞体 或 树突 。 递质去向:被迅速分解而 灭活 或 被移走 。 突触上信号转化: 电信号 化学信号 电信号 。 突触前膜上信号转化: 电信号 化学信号 。 突触后膜上信号转化: 化学信号 电信号 。 (3)传递特点 方向: 单向 传递,速度 慢 。 原因: 神经递质只能由突触前膜释
21、放,作用于突触后膜的特异性受体上 。 (4)在神经元之间电流计指针偏转问题分析 刺激 b 点:兴奋先到达 a 点,后到达 d 点。指针偏转 2 次, 方向 先左偏后右偏 。 刺激 c 点:兴奋只能到达 d 点,不能到达 a 点。指针偏转 1 次, 方向 右偏 。 注:图中突触上兴奋传递方向: 从左向右 (从左向右/从右向左)。 4. 神经系统的分级调节神经系统的分级调节 (1)各级中枢的功能 下丘脑:有 体温 调节中枢、 水平衡 的调节中枢,还与 生物节律 等的控制有关。 脑干:有许多维持生命必要的中枢,如 呼吸 中枢。 大脑皮层:调节机体活动的 最高级中枢 。 小脑:有维持身体 平衡 的中枢
22、。 脊髓:调节躯体运动的 低级中枢 。 (2)低级中枢和高级中枢的关系 分级 调节 一般来说,位于 脊髓 的低级中枢受 脑 中相应的高级中枢的调控。 实例:排尿反射:一般成年人可以有意识地控制排尿,即可以“憋尿” ,在适宜的环境下才排尿,但婴 儿经常尿床,是因为排尿反射的低级(初级)中枢在 脊髓 ,高级中枢在 大脑 。 5. 人脑的高级功能人脑的高级功能 (1)大脑皮层的功能 大脑皮层除了对外部世界的 感知 以及控制机体的 反射活动 外,还具有 语言 、 学习 、 记忆 和 思维 等方面的高级功能。 (2)人脑的语言功能 语言 是人脑特有的高级功能,它包括与语言、文字相关的全部智力活动,涉及人
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