1、1,“稳态与环境”模块的解读,1 学生学习本模块的目的和意义 在知识方面，学生通过本模块的学习，可以理解生物个体是如何在不断变化的环境中，通过自我调节机制维持自身的稳态的；生物与生物之间、生物与无机环境之间又是怎样通过复杂的相互作用形成一个统一的整体的。在能力方面，学生通过本模块的学习，可以了解系统分析的思想和方法，逐步形成整体性思维的习惯，初步学会建立数学模型，提高从内因和外因相互作用的角度分析事物发展变化的能力。在情感态度与价值观方面，学生通过本模块的学习，可以提高对生命系统与环境关系的认识，为树立人与自然和谐发展的观念，形成生态意识和环境保护意识奠定基础。,2,“稳态与环境”模块的解读,
2、2 本模块在高中生物课程中的地位 作为高中生物课程中三个必修模块之一，本模块具有独特的地位和作用。 第1，本模块对学生理解生物学至关重要。生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学。本模块则侧重于使学生在个体和群体水平认识生命系统内部的调节机制以及与环境的关系。生命系统是开放系统，它们与外界环境之间不断进行着物质交流、能量转换和信息传递，这就决定了生命系统时刻处于动态变化过程中。生态系统的动态变化都是在一定的范围内进行的，否则就会解体，导致系统的崩溃。也就是说，稳态是生命系统能够独立存在的必要条件。生物体内的各种代谢过程，都是将维持自身的稳态作为目标。稳态的维持靠的是生命系统内部的自动调节机制。
3、本模块中关于这种调节机制，在个体水平上主要阐述动物体和植物体的生命活动的调节，在群体水平上主要阐述生态系统的自动调节。可见，就理解生命活动的本质和规律来说，本模块具有其他模块不可取代的价值。,3,“稳态与环境”模块的解读,2 本模块在高中生物课程中的地位第2，本模块对于学生了解生物学在生活和生产中的应用十分重要。人体的许多疾病都与内环境稳态的失调有关。例如，血糖的稳定是稳态的重要方面，它是通过胰岛素等激素的调节而实现的，胰岛素分泌失调就会导致糖尿病；注射胰岛素就会使这类糖尿病患者得到治疗。生产中应用或产生的激素类似物若大量释放到环境中，又会对人体产生不良影响。本模块还安排了人体的水盐调节、体温
4、调节、免疫调节等内容，这些内容都与人体健康密切相关。植物激素在农业生产以及现代生物技术中都有着广泛的应用，种群数量的变化、群落的演替、生态系统的稳定性、生物多样性的保护等内容，更是与人类的经济生产活动和社会的可持续发展密切相关。,4,“稳态与环境”模块的解读,2 本模块在高中生物课程中的地位第3，本模块对于学生认识生物与环境是一个统一的整体，进而树立人与自然和谐发展的观点十分重要，可以为学生形成环境保护意识打下理性的基础。 第4，本模块对于学生全面领悟科学方法十分重要。分子与细胞模块和遗传与进化模块，可以帮助学生领悟观察归纳、假说演绎等方法，本模块可以帮助学生领悟系统分析、建立数学模型、取样调
5、查等方法。,5,“稳态与环境”模块的解读,3 对本模块内容要求的分析 3.1 本模块内容设计的基本思路 本模块内容包括生命活动的调节和生物与环境两大方面，但是，它并不是这部分内容的简单合并，而是由稳态这一核心概念统领的个体和群体两个研究水平的内容。本模块内容构建的基本思路是：将生物的个体和群体看作不同层次的生命系统，它们都在与外界环境的相互作用中，通过自身的调节机制维持稳态（如下图）。,6,“稳态与环境”模块的解读,7,“稳态与环境”模块的解读,3 对本模块内容要求的分析 稳态的概念源于人体内环境的研究。1857年，法国生理学家贝尔纳（C. Bernard,18131878）首先指出，细胞外液
6、是机体细胞直接生活于其中的外环境，也就是身体的内环境。 1926年，美国生理学家坎农（W.B.Cannon,18711945）发展了内环境稳定的概念，指出内环境的稳定状态只有通过细致地协调各种生理过程才能达成。内环境的任何变化都会引起机体自动调节组织和器官的活动，产生一些反应来减少内环境的变化。他将这种由代偿性调节反应所形成的稳定状态称为稳态（homeostasis）。他认为稳态并不意味着稳定不变，而是指一种可变的相对稳定的状态，这种状态是靠完善的调节机制抵抗外界环境的变化来维持的。,8,“稳态与环境”模块的解读,3 对本模块内容要求的分析 在坎农之后，随着生物学的发展，以及系统论和控制论的思
7、想方法对生物学的影响，稳态的概念突破了生理学范畴，延伸至生命科学的各个领域，成为整个生命科学的一大基本概念。人们认识到，不仅人体的内环境存在稳态，各个层次的生命系统都存在稳态。在微观领域，细胞内的各种理化性质也是大致维持稳定的，各种酶促反应的进行受到反馈调节；基因表达过程中同样存在稳态。在宏观领域，种群、群落、生态系统都存在稳态。就人体的稳态而言，通过神经调节和体液调节而实现稳态的观点也得到进一步发展，提出稳态是通过神经、内分泌和免疫调节网络来维持的，强调免疫调节在稳态维持中的作用。 综上所述，稳态是生命系统的重要特征，是生命系统在与外界环境的物质、能量和信息交流过程中，通过自身的调节机制而维
8、持的相对稳定状态。理解生命系统的稳态，一是要将生命系统放在与外界环境的相互作用中来理解，二是要理解不同生命系统内部的自动调节机制。这也正是本模块标题定为“稳态与环境”的基本考虑。,9,“稳态与环境”模块的解读,3 对本模块内容要求的分析 3.2 本模块内容在知识、方法和情感态度价值观方面的侧重点 在知识方面，本模块的核心概念是稳态和反馈。系统的稳态是通过反馈调节机制而实现的。在一个系统中，系统本身工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，这种调节方式叫做反馈调节。如：血糖调节和生态系统中营养级间个体数量的调节。这只是两个关于反馈调节的简化的例子，在生物体和生态系统内部，实际上都存在复杂的反
9、馈调节网络，稳态是通过网络化的反馈调节而实现的。 学生要建构稳态和反馈的概念需要一定的生物学事实做基础。与此有关的生物学事实内容很多，课程标准在内容的选取上有主有次。在个体水平上，本模块重点是人体的稳态，动物生命活动的调节也大都以人体为例。在群体水平上，本模块重点是生态系统的稳态。,10,“稳态与环境”模块的解读,3 对本模块内容要求的分析 在科学方法方面，本模块重在系统分析和建构模型的方法。系统分析是明确系统的边界后，在分析系统组成要素、层次结构的基础上，分析系统各组分间相互影响的定量关系，建立系统的数学模型，并利用计算机对系统结构优化，使系统具有功能整合作用的问题分析方法。一般包括四个阶段
10、：第一阶段是定性分析，第二阶段为定量研究阶段，第三阶段为模型分析阶段，第四阶段为系统结构优化阶段，是通过模拟分析，优化系统结构，实行系统调控，使系统具有系统功能整合特性，实现优化的系统功能。限于高中学生的发展水平和需要，本模块并不要求学生掌握如此完整的系统分析方法，而是重在领悟系统方法的思想，初步学会从系统的整体出发，分析整体与局部、部分与部分、整体与外部环境之间的相互关系。在进行有关系统分析的探究活动时，主要做系统分析的第一阶段的工作，有些活动可深入到第二阶段，比如建立种群增长的数学模型。,11,“稳态与环境”模块的解读,3 对本模块内容要求的分析在情感态度价值观方面，一是关注生物科学的发展
11、与社会的关系，如“评述植物激素的应用价值”、“探讨动物激素在生产中的应用”、“关注艾滋病的流行和预防”；二是形成环境保护意识，树立人与自然和谐发展的观念，如“关注全球性生态环境问题”、“形成环境保护需要从我做起的意识”等。,12,“稳态与环境”模块的解读,4 对教学策略、教学活动的建议 4.1 关于基本概念和原理的教学，教师应积极组织学生开展相关活动，通过活动来建构知识 个体水平的调节与稳态，内容比较抽象，如果仅凭教师讲述，学生很难真正理解。可以设计资料分析、模型建构、思考与讨论等活动，让学生通过探究性学习活动，来完成知识的建构。例如，关于动物的激素调节，可以让学生分析人们对激素的认识过程，从
12、而建构激素的概念；再联系日常生活中的实例，如饭后大量的葡萄糖吸收到体内，但血液中的葡萄糖浓度只有短暂的升高，很快就恢复正常，让学生讨论吸收到体内的大量的葡萄糖到哪里去了，为引出胰岛素的知识做铺垫；然后做模型建构活动：用不同颜色的卡片代表葡萄糖、糖原、胰岛素、胰高血糖素，以小组为单位模拟吃饭后和运动后体内葡萄糖、糖原、胰岛素、胰高血糖素的变化，建构血糖调节模型。,13,4 对教学策略、教学活动的建议种群、群落和生态系统的内容，属于宏观生物学范畴，教师应当多联系生产和生活实际，比如，联系有关蝗灾的报到，让学生讨论蝗灾大发生的原因是什么；联系渔业生产中合理捕捞量的确定问题，引导学生讨论种群数量的变化
13、规律。教师还应当提供较多的考察当地种群、群落和生态系统的机会。比如关于课程标准中规定的“讨论某一生态系统的结构”，教师可组织学生实地考察一个生态系统，如一个池塘、一块农田等，然后引导学生讨论这个生态系统的组成成分以及各组分之间的关系。课程标准的活动建议中提出的“探究培养液中酵母种群数量的动态变化”等，应当积极指导学生完成。,“稳态与环境”模块的解读,14,“稳态与环境”模块的解读,4 对教学策略、教学活动的建议 4.2 应当通过各种活动让学生领悟有关科学方法 本模块涉及的科学方法主要有以下几个方面：系统分析的方法、建构数学模型的方法、取样调查的方法以及实验方法等。对于这些内容，教师应当避免将方
14、法论当做知识来讲授，应当让学生通过活动来领悟。比如关于取样调查的方法，常见的有样方法和标志重捕法等。样方法应当让学生通过实地调查来体会和运用，标志重捕法可以通过模拟活动让学生领悟。,15,“稳态与环境”模块的解读,4 对教学策略、教学活动的建议 4.3 应当落实科学、技术、社会相互关系的教育 本模块中个体和群体水平的稳态与环境的内容，都与人们的日常生活和生产实践有着密切的关系，比如，人体的许多疾病都是稳态失调的结果，诸多环境问题又是生态系统的稳态失调的结果。科学技术成果的运用，在满足人们某些愿望的同时，往往又带来一些始料不及的问题，如环境激素的问题、生物多样性锐减的问题、臭氧层破坏的问题等。教
15、师应当鼓励学生亲自调查或广泛搜集资料，再通过课堂讨论，加深对科学、技术、社会相互关系的认识，提高参与社会事务的讨论和公众决策的能力。,第一节 细胞生活的环境,本章学习目标,1.描述内环境及其作用。 2.说明内环境稳态及其生理意义。 3.关注维持内环境稳态与健康的关系。 4.进行实验，了解生物体维持pH稳定的机制。 5.尝试建构人体细胞与外界环境的物质交换模型。,本节聚焦： 1、什么是内环境？ 2、内环境具有哪些理化特性？ 3、人体细胞如何与外界环境进行物质交换？,血细胞,单细胞与多细胞生物体内细胞的比较,水环境中,直接从水中获得所需要的养料和氧气，并把代谢的废物直接排到水中,血浆中,？,血液的
16、静置分层现象,温故知新,血液,血浆：血浆是血液中的液体成分，90%以上是水，其中含有数千种物质，包括蛋白质、脂质、糖类、各种盐类、氨基酸、维生素、激素、抗体和各种细胞代谢产物等。,血细胞,红细胞：数量最多，具有运输氧的功能，还能运输一部分的二氧化碳 白细胞：数量较少，具有防御和保护作用 血小板：数量最少，体积小，形状不规则，具有止血和加速凝血的作用,一、体内细胞生活在细胞外液（内环境）中,生物体内以水为基础的液体统称为体液,内环境中含有的物质： 水 9092% 气体，其中以氧和二氧化碳最重要 有机化合物（蛋白质 氨基酸 葡萄糖等） 代谢废物如氨、尿素等 各种激素,组织细胞,生活的环境,血细胞,
17、毛细血管壁细胞,毛细淋巴管壁细胞,组织液,淋巴,血浆,细胞名称,各类细胞生存的具体环境,细胞外液的三种主要液体的比较,拓展,1、体液中除含有大量的水外，还含有许多离子 化合物。细胞内液存在于细胞内，细胞外液存 在于细胞外 2、细胞内液包括：细胞质基质、线粒体基质、核液等 3、体液之间的含量关系：细胞内液组织液血浆淋巴 4、不是体液的液体：消化液、泪液、汗液、尿液等,+,+,P3思考与讨论提示：,1、细胞外液是指存在于细胞外的体液，包括血浆、组织液和淋巴等。血细胞直接生活在血浆中，体内绝大多数细胞直接生活在组织液中，大量淋巴细胞直接生活在淋巴液中。由此可见，细胞外液是体内细胞直接生活的环境。,2
18、、相同点： 它们都属于细胞外液； 共同构成人体内环境； 基本化学组成相同。不同点： 在人体内存在的部位不同：血浆位于血管内，组织液分布于组织细胞之间，淋巴分布于淋巴管中； 生活于其中的细胞种类不同：存在于组织液中的是体内各组织细胞，存在于血浆中的是各种血细胞，存在于淋巴中的是淋巴细胞等； 所含的化学成分有差异，如血浆中含有较多的蛋白质，而组织液和淋巴中蛋白质很少。,3、当血浆流经毛细血管时，水和一切能够透过毛细血管壁的物质可以在毛细血管动脉端渗出，进入组织细胞间隙而成为组织液，绝大多数的组织液在毛细血管静脉端又可以重新渗入血浆中。少量的组织液还可以渗入毛细淋巴管，形成淋巴，淋巴经淋巴循环由左右
19、锁骨下静脉汇入血浆中。它们之间的关系如下图所示。由此可见，全身的细胞外液是一个有机的整体。,观察教科书中的P3图11和P5图13，理解三者间的关系。,人体内的体液各部分之间的关系：,（1）C和D 液体分别为 。 （2）A和B 液体的交换通过组织中的 结构完成。 （3）B和C之间的水分交换方式是 。 （4）A液体中的水分排放到外界去主通要过 和消化道四种结构完成。,细胞内液、淋巴,毛细血管,渗透（自由扩散）,肾、皮肤、肺,内环境的概念,由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。 （internal environment）包括：血浆、组织液、淋巴,CO2和代谢废物,血浆,组织液,淋巴,双向渗透,细胞,
20、O2和营养物质,单向渗透,淋巴循环,小结,血浆、组织液和细胞内液之间的水分、无机盐、小分子有机物经常不断地交换，维持一种动态平衡。 淋巴来源于组织液，组织液来源于血浆；组织液和血浆之间可以相互渗透，组织液可以渗透到毛细淋巴管形成淋巴，淋巴可以通过淋巴循环进入血液循环，形成血浆。,归纳与整理 内环境属于多细胞动物的一个概念，单细胞生物无所谓内环境。 正常内环境中必定有活细胞存在。 人的呼吸道、肺泡腔、消化道、泪腺等有孔道与外界相通的结构中的液体应视为外部环境。,例：下列各组化合物中全是内环境成分的是（ ） A O2、CO2、血红蛋白、H B H2O2 酶、抗体、激素、H2O C 纤维蛋白原、Ca
21、2、载体 D Na、HPO42、葡萄糖、氨基酸,D,体内的一些液体如尿液、泪液、消化液等不是细胞外液。 内环境与细胞外液是同一概念。内环境是相对于外界环境提出，细胞外液是相对于动物和人的细胞内液提出的。 主要包括组织液、血浆和淋巴，但不是说就只有这三种。例如，脑脊液也属于内环境组成成分。,二、细胞外液的成分,资料分析,P4,资料分析讨论提示,2、还含有气体分子（主要是氧气和二氧化碳）、调节生命活动的各种激素、其他有机物（如维生素）等。,1、表中的化学物质可分为无机物和有机物。无机物包括水和无机盐离子（如Na、K、 Ca2、Mg2、Fe2、Cl、HPO42、SO42、HCO3）等，有机物包括糖类
22、（如葡萄糖）、蛋白质（如血清白蛋白、血清球蛋白、纤维蛋白原等）、脂质（如各种脂肪酸、脂肪、卵磷脂、胆固醇）、氨基酸氮、尿素氮、其他非蛋白氮和乳酸等。,3、Na、Cl含量较多。它们的作用主要是维持血浆渗透压。,4、维持血浆的酸碱平衡。,5、如血浆中的葡萄糖主要来源于食物中的糖类。食物中的淀粉经消化系统消化后，分解为葡萄糖，经小肠绒毛吸收后进入血液，通过血液循环运输到全身各处。进入组织细胞后，葡萄糖主要用于氧化分解放能，最终生成二氧化碳和水，并排入内环境中。二氧化碳通过血液循环被运输到肺，通过呼吸系统排出体外，而多余的水主要在肾脏通过形成尿液排出体外。,三、细胞外液的渗透压和酸碱度（P5 ）,1、
23、细胞外液的理化特性包含几个主要方面？ 2、浓度与细胞生存的关系。 3、渗透压的概念以及与浓度的关系。在37度时，人的血浆渗透压和细胞内液的渗透压相当有什么意义？ 4、细胞外液的酸碱度和温度与细胞的生命活动有什么关系？举例说明。,阅读理解,四、内环境是细胞与外界进行物质交换的媒介,与体内细胞进行物质交换直接有关的系统：,消化、呼吸 循环、泌尿,P5思考与讨论提示：,1Na和Cl等直接来自于食物，不需要经过消化可以直接被吸收。葡萄糖、氨基酸等物质主要来自于食物中的糖类和蛋白质。糖类和蛋白质是两类大分子物质，必须经过消化系统的消化，分解为葡萄糖和氨基酸才能被吸收。上述物质在小肠内经主动运输进入小肠绒
24、毛内的毛细血管中，经血液循环运输到全身各处的毛细血管中，再通过物质交换过程进入组织液和淋巴。,2细胞代谢产生的CO2与H2O结合，在碳酸酐酶作用下，发生下列反应： CO2H2O H2CO3 HHCO3。 HCO3通过与细胞外的阴离子交换到达细胞外液，即组织液、血浆或淋巴中。主要与呼吸系统有关。,3人体具有体温调节机制以保持细胞外液温度的恒定。详细内容可参考教材第2章关于人体体温调节的内容。参与体温调节的器官和系统有皮肤、肝脏、骨骼肌、神经系统、内分泌系统、呼吸系统等。,若呼吸太快、太深或太慢、太浅会出现什么情况？,根据有关化学平衡的知识，太快、太深的过度呼吸运动使肺泡内CO2浓度大大降低，从而
25、加快了肺部血液中CO2过多扩散入肺泡，排出体外，使上述平衡向左移动，血液中的H浓度减小，PH增大，从而导致呼吸碱中毒。反之，将导致呼吸酸中毒。,4体内细胞产生的代谢废物主要通过皮肤分泌汗液，泌尿系统形成、排出尿液和呼吸系统的呼气这三条途径来排出，其中以泌尿系统和呼吸系统的排泄途径为主。例如，血浆中的尿素主要通过肾脏形成的尿液排出体外。血浆中的CO2通过肺动脉进入肺泡周围的毛细血管，由于血液中的CO2分压大于肺泡中CO2的分压，CO2就从血液中向肺泡扩散，再通过呼气运动将其排出体外。,1、血浆中的水来自 （ ） A 组织液 B 血浆、消化道 C 淋巴、组织液 D 消化道、组织液、淋巴,D,2、下
26、列有关人体细胞外液的叙述中，不正确的是（ ）,A 人体内的细胞外液构成人体的内环境 B 人体内的细胞外液主要包括血浆、组织液、淋巴 C 人体内的所有液体统称细胞外液 D 人体内细胞通过细胞外液与环境交换物质,C,3、内环境中不含 （ ） A 胰岛素、氨基酸、尿素 B 酶、甘油、维生素 C 麦芽糖、淀粉、乳糖 D 无机盐、葡萄糖、性激素,C,练一练,4、下列物质中，不属于人体内环境成分的是（ ） A 钙离子 B 呼吸酶 C 葡萄糖 D 血浆蛋白,B,5、长期营养不良，血浆蛋白降低，会引起组织 水肿，其原因（ ） A 血浆渗入组织的速度降低 B 组织液回渗速率降低 C 淋巴生成速率降低 D 淋巴循环受阻,B,6、人体发生花粉过敏，毛细血管通透性增加，血浆蛋白渗出，会造成局部（ ） A 血浆增加 B 组织液减少 C 组织液增加 D 淋巴减少,C,A、B、C、以及数字各代表什么？,内环境理化性质的三个主要方面：,1.酸碱度pH （ 7.357.45 ）,2.渗透压（约770KPa ),3.温度( 37. 0左右 ),相对稳定：在适宜范围内有所变动,剧烈运动时血浆pH的调节：,碳酸钠进入血液时血浆pH的调节：,52,53,54,55,56,
