內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性趙太華

1、第2節(jié) 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性一、教學(xué)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)定的機制。二、教學(xué)重點和難點內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其生理意義。三、教學(xué)策略1.關(guān)于課時安排本節(jié)教學(xué)內(nèi)容包括兩部分：“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其重要性”和實驗“生物體維持pH穩(wěn)定的機制”。課時安排為2課時，1課時授課，1課時進行實驗。這兩課時如何安排？可以有兩種方式：其一，按照教材安排的順序先授課后實驗，實驗安排在后可以驗證課堂上學(xué)習(xí)過的人體維持內(nèi)環(huán)境pH穩(wěn)定的知識，并解釋pH維持穩(wěn)定的機制；其二，先實驗后授課，實驗安排在前可以讓學(xué)生先觀察到生物體維持pH穩(wěn)定的現(xiàn)象，增

2、加更多的感性認(rèn)識，以利于學(xué)習(xí)后續(xù)的穩(wěn)態(tài)、穩(wěn)態(tài)失調(diào)等抽象概念。兩種安排各有特點，教師可根據(jù)實際情況靈活選擇。2.在活動中豐富學(xué)生對內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的感性認(rèn)識，促進穩(wěn)態(tài)概念的建構(gòu)穩(wěn)態(tài)概念是本節(jié)的重點和難點內(nèi)容，涉及到的內(nèi)環(huán)境，內(nèi)環(huán)境的化學(xué)成分、理化性質(zhì)等很抽象，而內(nèi)環(huán)境的化學(xué)成分和理化性質(zhì)的動態(tài)變化更令學(xué)生難以捉摸。因此建議在本概念的教學(xué)中應(yīng)該多花時間和精力，引導(dǎo)學(xué)生開展形式多樣的活動，以豐富學(xué)生對內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的感性認(rèn)識。問題探討“化驗單分析”側(cè)重于內(nèi)環(huán)境中化學(xué)成分的穩(wěn)定（如血糖穩(wěn)定、血脂穩(wěn)定等）、調(diào)查“體溫的日變化規(guī)律”可以讓學(xué)生體驗體溫的相對穩(wěn)定。此外，教師還可以適當(dāng)增加活動，讓學(xué)生對內(nèi)環(huán)境理化性質(zhì)中

3、的另外兩方面pH穩(wěn)定和滲透壓穩(wěn)定有一定的體驗。關(guān)于pH穩(wěn)定，可以在課堂上演示血漿pH穩(wěn)定的實驗，具體做法詳見教學(xué)案例?；蛘卟捎脤嶒炘谇暗慕虒W(xué)安排方式。關(guān)于滲透壓穩(wěn)定，可以讓學(xué)生討論“為什么醫(yī)院里給病人輸液時必須使用生理鹽水”、“為什么多喝多尿、少喝少尿”等問題，學(xué)生通過討論可以初步認(rèn)識滲透壓的穩(wěn)定。如果能夠保證上述活動的落實，穩(wěn)態(tài)概念的形成則是水到渠成的事情。這些活動的具體實施過程詳見教學(xué)案例。3.引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實際，通過討論分析來認(rèn)識內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與人體健康密切相關(guān)，穩(wěn)態(tài)失調(diào)會導(dǎo)致各種健康問題。在這些健康問題中，有的是學(xué)生親身經(jīng)歷過的，有的是從家人、朋友那里間接了解到的。因此

4、進行這部分內(nèi)容的教學(xué)時，應(yīng)當(dāng)充分利用學(xué)生的生活經(jīng)驗，啟發(fā)學(xué)生將理論知識與實際生活聯(lián)系起來。教材的“思考與討論”提供了一些病例，教師可以參考。事實上，學(xué)生了解的病例可能不止這些。教學(xué)時，不必拘泥于教材中的實例，可以通過啟發(fā)性的問題讓學(xué)生打開思維的閘門，列舉出更多的實例進行分析，這樣教學(xué)效果會更好。在學(xué)生的分析討論中，一定有許多不完善的地方，教師要發(fā)揮好引導(dǎo)作用，適時給予補充、修正和擴充。把學(xué)生的討論引導(dǎo)到了解疾病的癥狀和危害、理解穩(wěn)態(tài)是機體進行生命活動的必要條件以及如何在生活中加強保健等問題上來。這樣也有助于學(xué)生關(guān)注自身和他人的健康問題，形成自我保健和關(guān)愛他人的意識。四、探究指導(dǎo)實驗“生物體維持

5、pH穩(wěn)定的機制”（一）實驗的準(zhǔn)備（1）實驗試劑的配制方法0.1 mol/L NaOH：將4 g NaOH放在1 L的燒杯內(nèi)，緩緩加入500 mL蒸餾水，不停地攪拌直至溶解。然后定容至1 000 mL。0.1 mol/L HCl：將8 mL濃鹽酸加于500 mL蒸餾水中，再定容至1 000 mL。pH=7的磷酸緩沖溶液：先配制0.1 mol/L Na2HPO4和0.1 mol/L NaH2PO4兩種溶液。具體配制方法如下：將26.8 g Na2HPO4·7H2O在容量瓶中溶解再定容至1 000 mL；將13.8 g NaH2PO4·H2O在容量瓶內(nèi)溶解再定容至1 000 mL

6、。然后將這兩種溶液混合，可通過調(diào)整兩種溶液的比例將混合液調(diào)至所需的pH。肝勻漿：將10 g新鮮的或冷凍的肝放入100 mL蒸餾水中，用勻漿機或研缽搗碎（肝的用量會影響勻漿的緩沖能力）。馬鈴薯勻漿：將10 g馬鈴薯塊莖放入100 mL蒸餾水中，用勻漿機或研缽搗碎（材料的用量會影響勻漿的緩沖能力）。黃瓜勻漿：配制方法同上。雞蛋清：用水51稀釋雞蛋清，攪拌均勻。（2）4人一組，每組至少測4種溶液的變化：自來水、緩沖液和2種生物材料（由教師指定，最好一種是植物材料、一種是動物材料），提前完成的小組可多測幾種生物材料。肝勻漿、馬鈴薯勻漿都是較理想的實驗材料，也可選用下表中的常見材料。生物材料pH生物材料

7、pH生物材料pH蘋果2.93.3牛奶6.46.8蝦5.87.0扁豆5.06.0柑橘3.04.0番茄4.14.4人血漿7.37.5豌豆5.86.4人尿4.88.4白面包5.06.0酸菜2.23.5檸檬2.22.5胡蘿卜4.95.2人唾液6.07.6人乳汁6.67.6玉米5.06.5鮭魚肉6.16.3葡萄酒2.83.8（二）實驗教學(xué)的策略1.加強預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣。本實驗指導(dǎo)具體明確，適合學(xué)生自學(xué)。加強預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)有利于敦促學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念，養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣。同時，按照課時安排，本實驗要求用1課時完成，既要完成操作又要完成討論，時間很緊張。學(xué)生若能在課前進行充分預(yù)習(xí)，就能夠節(jié)約課堂時間，提

8、高教學(xué)效率。不同學(xué)生預(yù)習(xí)效果不同，為保證實驗質(zhì)量，教師仍有必要在學(xué)生預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過提問的方式使學(xué)生明確本實驗的目的、操作的要點及其他注意事項。2.重視組織教學(xué)，提高實驗課效率。本實驗的組織形式以小組活動為主，教師應(yīng)對小組活動給予指導(dǎo)。進行實驗操作時，小組成員應(yīng)進行合理分工，以確保在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗。繪制pH變化曲線圖適宜以個人為單位進行，這樣能使每個同學(xué)都得到鍛煉的機會。進行討論時，應(yīng)以小組為單位，以利于相互啟發(fā)、集思廣益。實驗結(jié)束后的總結(jié)，則應(yīng)當(dāng)面向全體學(xué)生。3.加強討論和總結(jié)，落實教學(xué)目標(biāo)。由于時間緊張，實驗課草草收場是常有的事情。這樣做的結(jié)果是，課上做得熱熱鬧鬧，課下忘得干干凈凈

9、，不利于全面提高學(xué)生的實驗?zāi)芰吐鋵嵔虒W(xué)目標(biāo)。因此，教師在課前要精心安排好實驗課的各個環(huán)節(jié)，在課堂上要有效地進行調(diào)控，保證最后有足夠的時間進行討論和總結(jié)。為便于開展實驗后的討論，應(yīng)倡導(dǎo)學(xué)生帶著問題做實驗，在動手操作的同時，積極動腦思考，這樣才能使討論深入而有效。本實驗中的討論題2和3涉及緩沖作用的機理，需要利用化學(xué)知識才能解釋清楚，教師在課前應(yīng)查閱相關(guān)的化學(xué)教材或請教化學(xué)老師，既給自己補充相關(guān)知識，也可了解學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)。五、答案和提示（一）問題探討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，其中包括機體多種代謝產(chǎn)物的含量。健康機體的生化指標(biāo)一般都處于正常范圍內(nèi)。當(dāng)機體某項生理功能出

10、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

11、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。（二）思考與討論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

12、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入細(xì)胞內(nèi)，造成細(xì)胞吸水腫脹，進一步導(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，并且機體代償機制良好，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，機體代償機制不好

13、，內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)將受到破壞，就會影響身體健康。（三）實驗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，機體還可以通過對生理活動進行調(diào)節(jié)來維持pH穩(wěn)定。例如，當(dāng)機體劇烈運動時，肌肉中會產(chǎn)生大量

14、的乳酸和碳酸。乳酸進入血液后，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，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，以及機體的調(diào)節(jié)作用，可以使血液的酸堿度維持相對穩(wěn)定。（四）練習(xí)基礎(chǔ)題1D。 2C。 3D。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

15、時，細(xì)胞的代謝活動能正常進行；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)是人體進行正常生命活動的必要條件。拓展題提示：當(dāng)動物進食高濃度的糖溶液后，大量的葡萄糖被吸收進入血液，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)機制可參考第2章有關(guān)血糖平衡調(diào)節(jié)的內(nèi)容。六、參考資料1.血液生化六項檢查的意義丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（簡稱轉(zhuǎn)氨酶）是衡量肝功能受損情況的一項指標(biāo)（轉(zhuǎn)氨酶存在于肝細(xì)胞的線粒體中，只要肝臟發(fā)生炎癥、壞死、中毒等損害，轉(zhuǎn)氨酶就會由肝細(xì)胞釋放到血液中。所以肝臟本身的

16、疾患可引起不同程度的轉(zhuǎn)氨酶升高）；肌酐與尿素氮是衡量腎功能的一項指標(biāo)（當(dāng)腎功能發(fā)生障礙時，代謝廢物不能排出體外，以致大量含氮廢物和其他毒性物質(zhì)在體內(nèi)積累，內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)被破壞）；血清葡萄糖是血液中血糖濃度的一項指標(biāo)，對于診斷以及指導(dǎo)治療糖尿病具有重要意義；甘油三脂和總膽固醇是衡量血液中血脂水平的一項指標(biāo)（血脂是血液中各種脂質(zhì)的總稱，其中最重要的是膽固醇和甘油三脂。無論膽固醇含量增高，還是甘油三脂的含量增高，或是兩者都增高，都統(tǒng)稱為高脂血癥。高脂血癥與冠心病有密切的關(guān)系，尤其是膽固醇與甘油三脂皆增高的，患冠心病的危險性更大）。2.尿毒癥的病因和危害正常情況下，成年人每天排出的尿量為1 0002 00

17、0 mL。如果由于某種原因使腎功能嚴(yán)重障礙，則尿液不足，代謝產(chǎn)物不能排出體外，致使大量含氮廢物及其他毒性物質(zhì)在體內(nèi)堆積，水、電解質(zhì)代謝及酸堿平衡紊亂，機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)遭到破壞，由此所引起的自身中毒和產(chǎn)生的綜合病癥稱為尿毒癥（uremia）。引起尿毒癥的原因有很多，腎本身的疾病如慢性腎小球腎炎、腎盂腎炎等，全身性疾病引起的腎疾病如高血壓性腎硬化、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等，以及尿路阻塞等引起的腎實質(zhì)嚴(yán)重?fù)p傷，大量腎單位破壞，造成嚴(yán)重腎功能障礙時都可能引起尿毒癥。在以上病因中，以慢性腎小球腎炎最為常見，占50%60%，其次是慢性腎盂腎炎、腎小動脈硬化、尿路結(jié)石等。尿毒癥病人的含氮代謝產(chǎn)物和其他毒性物質(zhì)不能排

18、出而在體內(nèi)蓄積，除造成水、電解質(zhì)和酸堿平衡紊亂外，還可引起多個器官和系統(tǒng)的病變，如患者的糖耐量降低、高甘油三脂血癥等。對神經(jīng)系統(tǒng)的危害是尿毒癥的主要癥狀：早期患者往往有頭昏、頭痛、乏力、理解力及記憶力減退等癥狀；隨著病情的加重可出現(xiàn)煩躁不安、肌肉顫動、抽搐；最后可發(fā)展到表情淡漠、嗜睡和昏迷。對消化系統(tǒng)的影響范圍較廣，從口腔、食管到直腸都可受累，以尿毒癥性食管炎、胃炎和結(jié)腸炎較為常見，病人常有惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉和便血等癥狀。對于心血管系統(tǒng)來說，?？梢鹦牧λソ?、心律失常、心肌受損。呼吸系統(tǒng)常有肺水腫、尿毒癥性肺炎。造血系統(tǒng)常表現(xiàn)為貧血和出血；另外患者皮膚干燥、 脫屑并呈黃褐色， 還經(jīng)常瘙癢。

19、3.空調(diào)病夏天時，空調(diào)房間與室外的溫差較大，如果經(jīng)常進出空調(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！＿@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??；室內(nèi)空氣與外界幾乎隔絕，干燥而又