1、上海科技教育出版社生物学普通高中教科书稳态与调节选择性必修 1编写人员名单主 编 张新时 执行主编 张可柱 分册主编 樊庆义编著者（以姓氏笔画为序）邢怀庆 刘家广 李广军 陈 群周廷振 姜剑锋 黄玉娥审 读 王仁卿 李文军“不经一番寒彻骨，怎得梅花扑鼻香。”这两句唐诗描述了梅花在早春寒冷环境中盛开的场景，借梅花傲雪迎霜、凌寒独放的品性，勉励人们克服困难，立志成就事业。与梅花一样，任何生物个体都生活在一定的环境中，以不同的方式调节生长、发育、遗传与变异等复杂的生命活动，保持着自身生命活动的相对稳定，以适应多变的环境，保证个体的正常成长和物种的持久延续。貌似平淡无奇的植物，其机体内的各种稳态调节活
2、动令人惊奇。人体必须通过一系列复杂的调节方式和途径，才能适应变化多端的外界环境，可以说，人体的稳态及调节过程更加精妙。随着人们的生活水平不断提高，一些不合理的饮食习惯及生活方式破坏了人体的稳定与平衡，导致产生多种“富贵病”；一些人为了追求所谓的刺激，吸食毒品；还有一些人为了牟取私利，在农作物或食品生产加工过程中施加过量激素或添加剂。这些均威胁着人们的健康。本模块是高中生物学选择性必修 1稳态与调节，同学们将要探究生物体与环境间的相互作用，生物体各结构保持机体稳态的协调机制，包括人体的内环境与稳态、人和动物生命活动的调节，以及植物的激素调节等。希望同学们通过本模块的学习、思考和探究，对生命的调节
3、机制有比较深刻的了解，理解高等生物个体生命活动的规律，认识个体生命系统的稳态；理解健康生活方式对于维持人体内环境的稳态、预防疾病的意义，珍爱生命，远离毒品。总之，同学们要更加科学合理地认识生命和珍爱生命，崇尚健康文明的生活方式，成为健康中国的促进者和实践者！为了大家更好地学习，这一模块精心设立了如下栏目：致 同 学 们章首页 精美的图片和富有深意的章引言，让同学们带着问题出发，逐步学习一章的主要内容；以时间轴形式呈现的科学史，一目了然地展现出与本章学习内容有关的重要科学发现。第一章 人体的内环境要维持在相对稳定状态“朝晖夕阴，气象万千。”受季节更替、气候变化和地域差异影响，人体所处的外界环境不
4、断发生着变化。不过，对于多细胞生物来说，机体内的细胞进行生命活动需要一个相对稳定的 “环境” ， 细胞不仅要从该 “环境” 中获取代谢所需的物质，而且需要“环境”提供适宜的条件。美国著名生理学家坎农（W. Cannon）在其躯体的智慧一书中写到：内环境并不是处于一种静止的、固定不变的状态，而是处于一种可变的动态平衡状态。什么是内环境？内环境与机体细胞有着怎样的关系？机体通过哪些调节机制才能维持内环境“可变的动态平衡状态”呢？约公元前 5 世纪后期希波克拉底提出四体液病理学说公元 2 世纪盖伦根据四体液学说提出气质类型学说18501855 年贝尔纳发现肝脏有合成及转化肝糖原的功能1857 年贝尔
5、纳提出“内环境”概念20 世纪 10 年代亨德森研究血液的 pH 缓冲作用1903 年 20 世 纪 30年代巴甫洛夫提出高级神经活动类型说1926年坎农发展 “内环境”概念内涵，提出“稳态”概念1948 年维纳控制论出版，建立反馈调节的数学模型阅读空间 提供一些趣味性的自主阅读资料，既与正文相呼应，又引领同学们将学习与生活实际密切联系。阅读空间视野拓展视野拓展 包括时代亮点、历史长河、榜样人物、科学生活和绿色视野等，展现与本章内容有关的最新研究进展，回顾重大历史发现，介绍榜样人物的高贵品质，为同学们提供更多的学习意义启发。学业要求 聚焦生物学大概念，关注生物学学科核心素养，以表格的形式，简洁
6、明了地将本章有关的课程标准内容要求和活动要求按一定逻辑呈现出来，有助于同学们将学习内容结构化联结， 以提升本章内容学习水平。学业要求思维训练 通过模型建构、曲线解读等形式，认识事物， 探讨、 阐释生命现象及其规律， 进一步发展科学思维。思维训练课题研究课题研究 通过一个探究实验、调查研究活动或者模型制作活动等项目实现任务驱动，引领全章内容的学习。学业检测 每节正文之后，以核心素养为指向，围绕本节内容精心设计一组自评自测题，促进学习目标内化和巩固，便于同学们自我反馈、自我评价、主动发展。学业检测探究活动 通过实验探究、资料探究、社会考察、经典再现、模型建构、方案设计、观点碰撞等形式引领同学们针对
7、特定的主题进行观察提问、实验设计、方案实施、分析讨论，逐步增强对自然现象和社会现实的好奇心与求知欲，掌握科学探究的基本思路和方法，培养主动学习与思考的品质。探究活动第一章 人体的内环境要维持在相对稳定状态 2课题研究制作运动饮料 3第一节 内环境为机体细胞提供适宜的生存环境 4 一、机体细胞参与内环境的形成和维持 4 二、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 7第二节 机体通过自动调节维持内环境的稳态10 一、稳态是内环境理化性质维持相对稳定的状态10 二、机体通过一定的调节机制维持内环境的稳态11 三、内环境的稳态是细胞进行正常生命活动的必 要条件14第二章 人和动物通过神经系统调节生命活动
8、18课题研究蛙坐骨神经 - 腓肠肌实验19第一节 神经调节是人和动物生命活动调节的主要方式20 一、反射弧是反射活动的结构基础 20 二、低级神经中枢与高级神经中枢联系紧密 22 三、中枢神经系统通过自主神经来调节内脏的活动 24第二节 神经细胞膜内外具有电位差26 一、科学家巧妙地设计实验发现生物电26 二、离子的穿膜运输产生膜电位28第三节 神经冲动以不同的方式传导和传递32 一、动作电位沿神经纤维传导32 二、神经冲动在突触处的传递33 三、毒品和烟酒危害人类健康35目 录C O N T E N T S第四节 人脑具有多项高级功能38 一、语言活动是由大脑皮层控制的高级神经活动38 二、
9、大脑皮层特定的区域控制相应的生命活动41 三、条件反射是由大脑皮层控制的高级神经活动42第三章 人和动物通过体液调节生命活动 46课题研究探究甲状腺激素对青蛙发育的影响 47第一节 体液调节在维持稳态中具有重要作用48 一、激素是内分泌腺的分泌物48 二、激素参与稳态的调节51 三、其他体液成分参与稳态的调节53第二节 多种方式调节激素的分泌56 一、机体通过反馈调节机制调节激素分泌56 二、机体通过分级调节机制调节激素分泌58第三节 神经调节与体液调节共同维持水盐平衡62 一、人体内水、无机盐的摄入和排出保持动态平衡62 二、水盐平衡是神经调节和体液调节协调作用的结果63 三、 水盐平衡对维
10、持细胞的形态和功能具有重要作用65第四节 神经调节与体液调节共同维持体温相对恒定67 一、人的体温受多种因素影响67 二、机体的产热和散热保持动态平衡67 三、通过神经调节和体液调节维持体温相对恒定68 四、体温相对恒定是细胞正常代谢的必要条件70第四章 人体通过免疫系统实现机体稳态74课题研究合理接种，预防狂犬病75第一节 免疫包括非特异性免疫和特异性免疫76 一、非特异性免疫是人体生来就有的免疫76 二、特异性免疫是针对特定病原体发生的免疫应答77 三、免疫调节的结构与物质基础78第二节 体液免疫主要通过产生特异性抗体发挥效应 82 一、 体液免疫是主要由B淋巴细胞参与的特异性免疫82 二
11、、免疫接种主要与体液免疫有关84第三节 细胞免疫主要通过产生效应 T 淋巴细胞发挥效应 88 一、移植与 T 淋巴细胞密切相关88 二、细胞免疫是主要由T淋巴细胞参与的特异性免疫90第四节 免疫功能异常引发的疾病94 一、过敏是一种常见的免疫异常疾病94 二、免疫系统攻击正常组织会导致自身免疫病95 三、 免疫缺陷会引发严重疾病 96第五章 植物生命活动受多种因素调节 102课题研究调查植物激素在生产生活中的应用 103第一节 生长素是最早被发现和研究的植物激素 104 一、科学家经过不断探索发现了生长素 104 二、生长素从产生部位运输到作用部位 108第二节 生长素对植物生命活动具有重要调
12、节作用 110 一、生长素在调节植物生长时表现出两重性 110 二、生长素调节植物的其他生命活动 112第三节 多种激素共同调节植物的生命活动 115 一、植物体内含有多种激素 115 二、植物的生命活动受多种激素共同调节 117 三、植物激素类似物在生产上应用广泛 118第四节 环境因素参与植物生命活动的调节 122 一、光参与植物生命活动的调节 122 二、温度参与植物生命活动的调节 125 三、重力参与植物生命活动的调节 1262第一章 人体的内环境要维持在相对稳定状态“朝晖夕阴，气象万千。”受季节更替、气候变化和地域差异影响，人体所处的外界环境不断发生着变化。不过，对于多细胞生物来说，
13、机体内的细胞进行生命活动需要一个相对稳定的“环境”，细胞不仅要从该“环境”中获取代谢所需的物质，而且需要“环境”提供适宜的条件。美国著名生理学家坎农（W. Cannon）在其躯体的智慧一书中写道： “内环境并不是处于一种静止的、固定不变的状态，而是处于一种可变的动态平衡状态。”什么是内环境？内环境与机体细胞有着怎样的关系？机体通过哪些调节机制才能维持内环境“可变的动态平衡状态”呢？约公元前 5 世纪后期希波克拉底提出四体液病理学说公元 2 世纪盖伦根据四体液学说提出气质类型学说18501855 年贝尔纳发现肝有合成及转化肝糖原的功能1857 年贝尔纳提出“内环境”概念20 世纪 10 年代亨德
14、森研究血液的 pH 缓冲作用1903 年 20 世 纪 30年代巴甫洛夫提出高级神经活动类型说1926年坎农发展 “内环境”概念内涵，提出“稳态”概念1948 年维纳控制论出版，建立反馈调节的数学模型231. 请同学品尝你们制作的运动饮料，征求并记录改进建议。2. 总结你们制作的运动饮料的突出优点，并设计相应的广告语。3. 就“长期饮用运动饮料或其他饮料是否有利于身体健康”这一话题和同学展开辩论。课题研究提出问题制订并实施研究计划成果交流 查阅相关资料， 了解运动饮料的类型、 特点、 功效、 主要成分、禁忌人群等。前往超市， 收集不同品牌运动饮料所含营养成分的相关数据。走访饮料生产厂家， 调查
15、并了解饮料的生产工艺及生产流程。综合分析所收集到的资料，科学合理地制订运动饮料配料表并确定制作方式。1. 制作运动饮料前需要做哪些准备工作？图 1-1 学生自制的运动饮料如何科学地制作运动饮料？制作运动饮料在 2014 年巴西世界杯足球赛上，因为天气非常炎热，主裁判及时吹停比赛，足球场上破天荒地出现了补水暂停。双方队员借此机会在场边饮用运动饮料，用于补充流失的水和营养物质。运动饮料是根据人体运动时生理消耗的特点而配制的一种饮料，它可以有针对性地补充运动时流失的水分和电解质（主要是钠、钾），避免剧烈运动后产生脱水与电解质紊乱现象，起到加速消除运动后疲劳的作用。 按照配料表准备原料、器具，将器具清
16、洗干净，用纯净水配成 1L 溶液。将配制的溶液置于蒸馏烧瓶中，并在 121条件下灭菌4min，冷却后分装。2. 怎样动手制作饮料？34第一节 内环境为机体细胞提供适宜的生存环境图 1-3 血液分层现象实验探究在显微镜下观察一滴池塘水，你会发现，看起来十分清澈的水中，生活着多种多样的单细胞动物，如变形虫、草履虫（图 1-2）等。这些单细胞动物通过质膜直接与周围的外界环境进行物质交换，以满足生命活动的需要。而对于多细胞动物来说，绝大多数细胞并未与外界环境直接接触。这些细胞生活在怎样的环境中？它们又是如何与外界环境进行物质交换的？ 一、机体细胞参与内环境的形成和维持机体内含有大量液体，这些液体总称为
17、体液（body fluid），约占体重的 60 70%。体液中除含大量的水以外，还含有许多离子与化合物。存在于细胞内的体液称为细胞内液（intracellular fluid），约占体液的 2/3；分布于细胞外的体液称为细胞外液（extracellular fluid），约占体液的 1/3。细胞外液包括血浆、组织液和淋巴（又名淋巴液）等。图 1-2 显微镜下的草履虫观察血液的分层现象脊椎动物的血液离体后会出现凝固现象，若在离体的血液中加入柠檬酸钠、 草酸钠等抗凝剂，则能够防止血液凝固。加入抗凝剂的血液在静置状态下会出现分层现象（图 1-3）。目的要求观察血液的颜色变化及分层现象，认识血液的组成
18、，分析血细胞与血浆的关系。50m5材料器具健康的家禽，医用碘伏（或体积分数为 75% 的酒精）、质量分数为 5% 的柠檬酸钠溶液，20mL 一次性无菌注射器、试管、试管架、棉签。活动程序1. 取 2 支试管，标记为 A 和 B，在 A 试管内加入 1 mL 质量分数为 5% 的柠檬酸钠溶液。2. 用一次性无菌注射器从家禽的翼下静脉内抽取 20mL 血液。取下注射器针头，将 10mL 血液慢慢注入 A 试管内，并轻轻振荡几次。再将剩余的 10mL 血液慢慢注入 B 试管内。3. 静置试管，注意观察现象。 安全警示一次性采血过多或短期内重复采血，会影响实验动物的健康甚至导致其死亡，请根据实验动物的
19、实际状况采集适量的血液。分析讨论1. 静置一段时间后，2 支试管内的血液分别出现了什么现象？ A 试管出现该现象的原因是什么？2. 你认为血液由哪几部分组成？各部分之间有怎样的关系？3. 科学家曾经对人体血浆和海水的成分做过对比，经分析发现：两者之中水分都占到总质量的 90% 以上，血浆中 Na+、K+、Ca2+和 Cl-的离子浓度与海水中这几种离子的浓度接近。从生物进化的角度，你对此有何猜想？血液是流动在心脏和血管内的不透明红色液体，由血细胞和血浆组成。血细胞随血浆流动，血浆是一种淡黄色液体，其中水分约占总质量的 90% 92%，血浆蛋白约占7% 9%，还含有无机盐以及葡萄糖、脂质、维生素、
20、激素、尿素等物质。血浆的主要功能是运载血细胞，运输营养物质和代谢废物。当血浆流经毛细血管动脉端时，除大分子蛋白质等物质外，许多离子、小分子物质等能够透过毛细血管壁进入组织细胞间隙形成组织液。组织液为组织细胞的新陈代谢提供了营养物质和氧，同时，组织细胞也不断地把代谢废物排入组织液中，从而维持细胞正常的生命活动。组织液与组织细胞进行物质交换后，大部分从毛细血管静脉端回流进入血浆， 少部分渗透到毛细淋巴管内成为淋巴 （图1-4） 。毛细淋巴管以膨大的盲端起始于组织间隙，它比毛细血管有更大的通透性。淋巴中含有与人体免疫有关的细胞，能增强机体抵抗疾病的能力。 第一节 内环境为机体细胞提供适宜的生存环境第
21、一章 人体的内环境要维持在相对稳定状态6淋巴从毛细淋巴管开始，沿各级淋巴管向心脏方向回流，经过诸多淋巴结的滤过，最后汇入左、右锁骨下静脉，参与血液循环（图 1-5）。淋巴循环不仅能使部分组织液回归血液循环，而且还能转运脂肪和从毛细血管滤出的少量血浆蛋白，对维持体液平衡具有重要作用。血浆、组织液和淋巴紧密联系，构成人体内不同细胞直接生活的环境。人们把这个由细胞外液构成、体内细胞赖以生存的液体环境称为内环境（internal environment）。血浆在心脏和血管内不断地循环流动，是内环境中最为活跃的部分。图 1-4 血浆、组织液和淋巴相互关系示意图图 1-5 淋巴循环和血液循环的关系血 浆
22、蛋 白血浆蛋白是血浆中多种蛋白质的总称，种类繁多，功能各异。在生物化学研究中，可以通过盐析法将血浆蛋白分为白蛋白、球蛋白与纤维蛋白原三大类。白蛋白的主要作用是调节血浆的渗透压；球蛋白主要由白细胞产生，能够清除侵入人体的病原体；纤维蛋白原与伤口处血凝块的形成有关。血浆蛋白分子量很大，一般不能透过毛细血管壁，因此，血浆与组织液在成分上的最大差别在于血浆中含有较多的蛋白质。血浆蛋白绝大部分由肝合成，医学上通过测定血浆蛋白水平可了解肝在蛋白质代谢中的作用。例如，在肝功能检查项目中，医生通过测定白蛋白与球蛋白的数量之比来判断肝的健康状况。正常人的血液中白蛋白与球蛋白之比在 1.52.5 之间，而慢性肝炎
23、、肝硬化病人，尤其是肝癌患者，白蛋白下降，球蛋白增高，这个比值会明显降低。阅读空间7 二、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换内环境中的营养物质和氧是从外界环境中获得的。人体所需的糖类、脂质、蛋白质、维生素、水和无机盐等营养物质通过消化系统的消化、吸收进入循环系统，氧在肺部经过扩散作用进入血浆，营养物质和氧再经过循环系统运送到组织细胞而被利用。组织细胞在新陈代谢过程中产生的代谢废物如二氧化碳、尿素等进入内环境中，再通过循环系统的运输，分别由呼吸、泌尿等系统排出体外（图1-6）。图 1-6 消化、呼吸、循环、泌尿系统功能联系示意图由此可以看出，内环境与外界环境之间进行物质交换，需要人体多个器官、
24、系统的参与。第一节 内环境为机体细胞提供适宜的生存环境第一章 人体的内环境要维持在相对稳定状态8思维训练构建物质交换的物理模型或概念图物理模型可以将抽象的知识及微观的生理活动进行直观化表达；概念图可以构建起生物学概念之间的联系，不仅有助于理解知识，而且有助于发展发散思维和创新思维。请运用物理模型、概念图等形式，阐明细胞通过内环境与外界环境进行物质交换的过程。诞生在原始海洋中的单细胞生命直接与外界环境进行物质交换。进化过程中，高等多细胞动物逐渐出现，并在生物圈不同的环境中生存、繁衍，但其体内细胞的生命活动仍然离不开水环境。机体细胞借助内环境而相对独立于外界环境，这在一定程度上减少了机体对外界环境
25、的依赖。机体细胞生活在内环境中，同时，也参与内环境的形成和维持。内环境为机体细胞的新陈代谢及其他正常生命活动提供了稳定的环境条件，是细胞与外界环境之间进行物质交换的媒介。学业检测1. 徒步是一种有目的地进行中长距离步行的户外运动方式。某同学由于平时缺乏锻炼，一次较长时间的徒步运动使其脚掌磨出了“水泡”，但是几天后“水泡”又消失了。请回答：（1）“水泡”中的液体主要是指（ ）。内环境与安全用药大多数药物是在进入人体内环境后产生药效的。静脉注射药直接进入血浆；肌肉、皮下注射药进入肌肉和结缔组织的组织液，随后进入淋巴与血浆；除一些含服药经口腔黏膜吸收外，口服药主要是经消化系统的胃壁和小肠绒毛吸收后进
26、入血浆与淋巴。内环境中的药物除了在病灶处起治疗作用外，也会对人体其他部分产生并不需要甚至危险的副作用，所以安全用药十分重要。对症用药是安全用药最重要的前提；在明确诊断前不要随便用药，以免掩盖症状，造成诊断困难甚至误诊；没有医生的诊断和指导不能擅自使用处方药， 在药店购卖非处方药 （包装上有OTC字样的药物） 时也应问清其适应症、 不良反应等；用药前仔细阅读说明书，尤其应关注用药剂量与慎用、禁用等事项；注意药物配伍，不清楚时应咨询医生；了解用药禁忌常识；不滥用抗生素；慢性病患者不要自行减药。阅读空间9请分析回答：（1）比较血浆与组织液，细胞内液与细胞外液在组成成分上的异同点。（2）除了表中所列成
27、分外，你认为血浆中还含有哪些物质？请说明理由。4. 肝是人体内新陈代谢的重要器官，其细胞内能进行糖类、脂质和蛋白质等多种物质的转化反应。同时，肝细胞发挥正常的生理作用也离不开内环境各成分的参与。请分析回答：（1）尝试构建人体肝内的体液之间 O2、CO2扩散的概念图（在图形框间用实线箭头表示 O2，用虚线箭头表示 CO2；不考虑 CO2进入成熟红细胞内液）。 （2）在肝细胞内，氨基酸能够被彻底分解成二氧化碳、水和尿素等物质，请结合所学知识分析这些物质分别通过哪些器官、系统排出体外？成分Na+K+Ca2+Mg2+Cl-HCO-3HPO2-/ H2PO-4蛋白质血浆1424.32.51.110424
28、214组织液1454.42.41.1117272.30.4细胞内液121390.0011.64122954第一节 内环境为机体细胞提供适宜的生存环境4 A. 血浆 B. 组织液 C. 淋巴 D. 细胞内液（2）“水泡”在消失的过程中，其中的液体主要渗入（ ） 。 A. 组织细胞 B. 毛细血管和各级动脉、静脉 C. 各级动脉和静脉 D. 毛细血管和毛细淋巴管2. 人体的许多“管、腔、囊”虽然位于体内，却不属于内环境，应该称为外环境。请将下列几种现象与各自对应的环境连线。 受精过程中，精子进入卵细胞内 内环境 口渴时吃西瓜，西瓜汁进入胃中 外环境 蜜蜂将蜂毒注入黑熊的皮肤内 细胞内液3血浆、组织
29、液和淋巴尽管位于不同的部位，但是在组成成分上却具有一定的相似性。下页表为人体血浆、组织液和细胞内液的部分成分及含量统计。除蛋白质的含量以 mEq/L 为单位外，其他成分以 mmol/L 为单位。第一章 人体的内环境要维持在相对稳定状态10生活在海洋里的鱼儿， 一生都离不开又咸又苦的海水 （图1-7），可是它们的肉质吃起来为什么不像海水那样咸？原来，海洋中的鱼类都有各自的“海水淡化器”，能将摄入体内的多余盐分及时排出体外，使体内细胞处在远低于海水盐度的细胞外液中，它们的肉当然就不咸了。其实，人体细胞所处的内环境的浓度也必须维持稳定，临床上常使用生理盐水（质量分数为 0.9% 的 NaCl 溶液）
30、或质量分数为 5% 的葡萄糖溶液给危重病人补液，就是依据这一原理。内环境的浓度为什么要维持稳定？内环境的理化性质有哪些？机体又是通过哪些机制来维持内环境理化性质的相对稳定？内环境的稳态具有怎样的生理意义？图 1-7 生活在海洋中的鱼 一、稳态是内环境理化性质维持相对稳定的状态植物细胞的质壁分离及复原实验证明，水可以通过渗透作用自由地进出植物细胞。动物细胞（包括人体细胞）也可以发生渗透作用。当人体细胞处于高浓度溶液中时，细胞内的水将透过质膜进入到溶液中，细胞因失水而皱缩；当人体细胞处于低浓度溶液中时，细胞将吸水膨胀，甚至破裂。细胞发生渗透作用的具体状况与周围的溶液浓度有密切的关系（图 1-8）。
31、低浓度溶液图 1-8 红细胞在不同浓度溶液中的形态变化（放大倍数：5000） 等浓度溶液 高浓度溶液第二节 机体通过自动调节维持内环境的稳态11水从低浓度溶液穿过半透膜进入高浓度溶液时产生的压力称为渗透压。渗透压的高低与溶液的浓度有关，溶液浓度越高，渗透压越高；反之，渗透压就越低。当红细胞内的渗透压与血浆渗透压相等时，红细胞就能维持其正常形态。除了具有相对稳定的渗透压， 正常人的体温、 血糖浓度、血浆 pH 等也都在一定的范围内动态变化。虽然机体的各种代谢活动不断进行 , 外界环境不断变化，但是机体内环境的化学成分和理化性质能够维持相对稳定，生理学家把内环境的这种状态称为稳态（homeosta
32、sis）。稳态概念的提出与发展法国生理学家贝尔纳（C. Bernard）通过实验发现，肝能通过肝糖原的水解或合成来维持血糖含量的相对稳定。经过对实验结果的分析以及参考其他实验所提供的证据，他于 1857年首次提出“内环境的稳定是机体自由和独立生存的首要条件”。 1926 年，美国生理学家坎农对这一概念的内涵做了补充。他提出内环境的稳定不只是靠生物与环境的分隔产生的，而是依靠体内各种生理过程的不断调节来实现的。内环境并不是处于一种静止的、固定不变的状态，而是处于一种动态平衡状态，并用“稳态”这一术语予以概括。现在，稳态的概念已经不局限于内环境的范畴，而是泛指在生物的各个水平上维持相对稳定和相互协
33、调的状态，如基因表达的稳态、心率和血压的稳态、种群数量的稳态、生态系统的稳态等。阅读空间 二、机体通过一定的调节机制维持内环境的稳态对于内环境稳态的调节机制，许多科学家做了大量实验研究。从 1904 年开始，美国生理学家亨德森（L.Henderson）对酸碱平衡进行研究。首先，他研究简单的水溶液和模拟血液的人造缓冲液，定量地测定了人造缓冲液的作用。后来他又对血液进行实验研究，发现了血液的缓冲作用。第二节 机体通过自动调节维持内环境的稳态第一章 人体的内环境要维持在相对稳定状态12实验探究比较清水、缓冲液、血浆对 pH 变化的调节作用缓冲液是由弱酸或弱碱（及其盐类）等缓冲物质组成的混合溶液，能在
34、一定程度上抵消或减轻酸、碱的作用，缓冲溶液的 pH 变化。向清水及不同溶液中滴加酸性或碱性物质，通过测定 pH 数据，可以显示它们对 pH 变化的调节作用。目的要求1. 向清水、磷酸盐缓冲液和血浆中分别加入酸性或碱性物质，比较 3 种液体的 pH变化。2. 分析生物体 pH 稳定的调节机制，认识机体的稳态。材料用具清水、 1000mL 0.1mol/L 磷酸盐缓冲液 （pH7 ） 、 1000mL血浆 （加抗凝剂） 、 0.2mol/L HCl溶液、 0.2mol/L NaOH溶液， 50mL烧杯、 50mL量筒、 pH计、 玻璃棒、 防护手套等。活动程序1. 取 1 个 50mL 烧杯，用量
35、筒量取 20mL 清水加入烧杯中。用 pH 计测定清水的初始 pH 并记录。2. 向烧杯中滴加 2 滴 0.2mol/L 的 HCl 溶液，然后用玻璃棒轻轻搅拌摇匀，测定溶液的 pH 并记录（图 1-9）。3. 重复程序 2 四次，向烧杯中滴加的 HCl 溶液的量分别是 4 滴、6 滴、8 滴、10滴，记录每次测量的 pH。4. 另取 1 个 50mL 烧杯，用 0.2mol/L 的 NaOH 溶液代替 0.2mol/L 的 HCl 溶液，重复程序 1 至程序 3。5. 分别用磷酸盐缓冲液和血浆代替清水，重复程序 1 至程序 4。6. 将测定的数值记录在下页的表 1-1 中。图 1-9 向烧杯
36、中滴加 HCl 溶液137. 根据表中数据，以 0.2mol/L 的 HCl 溶液或 0.2mol/L 的 NaOH 溶液的滴数为横坐标，pH 为纵坐标，分别绘制清水、磷酸盐缓冲液、血浆加入 HCl 溶液或 NaOH 溶液后 pH 的变化曲线。 安全警示1. HCl、NaOH 具有强腐蚀性，实验过程中应注意安全防护。2. 磷酸盐缓冲液的 pH 易受温度影响，为避免影响实验，每次使用前最好用 pH计测试缓冲液的 pH，如果数值变化较大，须更换新的缓冲液。分析讨论1. 不同液体加入 HCl 或 NaOH 后，pH 是如何变化的？有什么规律？2. 尝试分析人体维持 pH 稳定的机制，并给出合理解释。
37、3. 磷酸盐缓冲液相当于人造血浆缓冲液，这是利用物理化学方法研究生物体结构和功能的一种手段，这种思想方法的利与弊是什么？加入 0.2mol/L 的 HCl 溶液加入 0.2mol/L 的 NaOH 溶液试剂滴数02468100246810清水缓冲液血浆表 1-1 不同液体加入酸或碱后 pH 变化记录表机体代谢活动会产生碳酸、乳酸等酸性物质，摄入的蔬菜、水果中往往含有碳酸钠等碱性物质，这些物质进入血浆后并没有使血浆 pH 发生较大变化，原因是血浆中含有较多的缓冲物质，如 H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/ Na2HPO4等。在一定范围内，这些缓冲物质对酸性和碱性物质具有缓冲作用，使血浆
38、pH 能够维持在相对稳定的状态（图 1-10）。图 1-10 血浆 pH 的变化曲线第二节 机体通过自动调节维持内环境的稳态第一章 人体的内环境要维持在相对稳定状态14血浆 pH 保持相对稳定是缓冲物质作用的结果；而血浆渗透压和血糖平衡等的维持，除了体液中的一些物质参与调节外，还需要神经系统的参与。另外，免疫系统在维持机体稳态和健康方面也具有重要作用。三、内环境的稳态是细胞进行正常生命活动的必要条件机体细胞不断进行着物质代谢和能量代谢，时刻发生着大量生物化学反应。细胞代谢的正常进行离不开酶，而酶的活性会受温度、pH 等因素影响。人的正常体温保持在37左右，血浆的 pH 在 7.35 7.45
39、之间的小范围内波动，这种稳态有利于酶发挥催化作用，保证了细胞内各种反应的正常进行。正常情况下，人体的血浆渗透压约为 770kPa。如果血浆渗透压降低或组织液浓度增大，就会使血浆和组织液之间出现渗透压差，导致组织液增多而造成组织水肿。组 织 水 肿组织水肿是指组织液过多而引起的全身或身体局部肿胀的症状，又称浮肿。血浆中的蛋白质含量减少或组织液中的蛋白质含量增加，都会相应地造成组织水肿。引起组织水肿的原因主要有：过敏反应导致毛细血管通透性增大，血浆蛋白渗出毛细血管，进入组织液；营养不良时，血浆蛋白合成量减少，血浆渗透压降低。另外，淋巴回流受阻或局部组织细胞代谢旺盛，也会使组织液渗透压增高，引起组织
40、水肿。阅读空间内环境的稳态与机体的健康密切相关，它是在神经系统和体液等的共同调节下，通过机体各器官、系统协调统一正常运行来实现的。内环境稳态是机体细胞进行正常生命活动的必要条件。学业检测1血浆渗透压可分为胶体渗透压和晶体渗透压，其中由蛋白质等大分子物质形成的渗透压称为胶体渗透压，由无机盐等小分子物质形成的渗透压称为晶体渗透压。血浆中蛋白质15含量虽高，但相对分子质量大，分子密度小，所产生的渗透压较小，不超过 3.3kPa。回答下列问题：（1）在维持血细胞的细胞内液和细胞外液渗透压平衡方面，哪一种血浆渗透压所起的作用较大？在维持血浆与组织液渗透压平衡方面，哪一种所起的作用较大？（2）正常人大量饮
41、用清水后，胃肠腔内的渗透压如何变化？血浆晶体渗透压如何变化？（3）影响组织水肿的因素中为什么只考虑胶体渗透压改变，而不考虑晶体渗透压？2某单位职工代表队与专业运动员进行了一次足球友谊赛。下图为比赛过程中及赛后两队队员血液中乳酸含量的变化情况。请分析回答：（1）比赛开始后的一段时间内“职工队”队员血液中乳酸含量迅速增加的原因是什么？（2）为什么比赛的后半场“职工队”队员血液中乳酸含量有所降低？（3）在比赛过程中，为什么专业运动员血液中乳酸的含量始终比“职工队”队员低？3. 在日常生活中，很多因素会引起内环境的理化性质发生一定的变化，有些变化通过机体自身的调节能维持内环境的稳态，但是机体对稳态进行
42、调节的能力是有限的，某些因素有可能导致机体的稳态失衡。（1）某人一次喝了 250mL 果醋饮料后，血浆 pH 会发生变化吗？试分析原因。（2）班氏丝虫是我国常见的丝虫病病原体，病原体的寄生部位是淋巴。受感染病人严重时会出现淋巴管阻塞导致下肢肿胀，使机体的稳态遭到破坏。请结合所学知识，解释出现此种现象的原因。（3）在进行常规体检时，常对血液中的尿素氮、丙氨酸氨基转移酶、甘油三酯、血糖等成分进行检查。试举例说明内环境中某种成分的指标超出正常范围，会对身体造成哪些不利影响。第二节 机体通过自动调节维持内环境的稳态第一章 人体的内环境要维持在相对稳定状态16学业要求心理状态的平衡和调节人不仅是单纯的生
43、物有机体，也是有思想活动、有丰富情感、拥有最高智慧、能通过劳动创造财富的社会成员。美国首任总统华盛顿曾经说过：一切的和谐与平衡，健康与健美，成功与幸福，都是由乐观的心理产生与造成的。人不仅有着各种各样的生理活动，还有着复杂的心理活动。人的心理状态的平衡状况会影响身体健康。心理平衡是人内心精神世界的和谐、安宁状态，在这种状态下，人逐渐形成乐观、开朗、豁达的生活态度， 能够恰当地评价现实， 坦然应对生活中的压力， 有效率地工作、 学习和生活。心理平衡也会使人体的各个系统处于最佳的协调状态，即身心皆处于平衡状态。 黄帝内经上也有相关记载： “精神内伤， 身必败之” “ 喜乐者， 神惮散而不藏；愁忧者
44、， 气闭塞而不行；盛怒者，迷惑而不治；恐惧者，神荡惮而不收” 。一个人能保持心理平衡，就等于掌握了身体健康的金钥匙。青春期是人生发展的黄金时期，但此时的生理和心理变化也给人带来一些“烦恼”。身高、体重迅速增长以及大脑皮层结构和功能的不断完善，是青春期发育的显著特点。中学生的生理机能接近成人，而心理水平尚处于从幼稚向成熟发展的过渡阶段。这种身心发展的不科学生活重要概念节次学科素养1 . 内环 境 为 机体 细 胞 提供 适 宜 的生存环境，机 体 细 胞通 过 内 环境 与 外 界环 境 进 行物质交换。2 . 机体 通 过 自动 调 节，维 持 内 环境的稳态。第一节说明血浆、组织液和淋巴等细
45、胞外液共同构成高等动物细胞赖以生存的内环境。 阐明机体细胞生活在内环境中，通过内环境与外界环境进行物质交换，同时也参与内环境的形成和维持。通过构建内环境各组分的关系图，形成结构与功能观。简述机体通过呼吸、消化、循环和泌尿等系统参与内、外环境间的物质交换。通过分析内环境与外界环境物质交换概念图，提高归纳与概括的能力。第二 节概述稳态是内环境的各种化学成分和理化性质维持相对稳定的状态。通过比较清水、缓冲液、血浆对 pH 变化调节作用的实验， 掌握科学探究的基本思路和方法。说明机体通过自动调节，为细胞提供适宜的生活环境。17平衡状态，容易引发逆反、迷茫、困惑、情绪波动等心理问题。进入青春期的青少年开
46、始出现性意识，会对异性产生兴趣和好感。这不是心理疾病，也不是不道德行为，而是进入成熟阶段的正常的生理、心理需要，是对美好生活的追求，是成长中的自然规律。正确对待异性和认识性现象，是现代健康生活方式的基本要求。中学生需要积极接受学校和家庭的有关教育，科学认知青春期生理和心理的发展变化，消除对异性的好奇心导致的交往紧张心理，把握好同异性交往的分寸，分清友谊和爱情的界限，用更多的时间去丰富精神生活，用正确的思维把控自己的情感，正确处理青春期所遇到的生理情况和心理活动问题。一般来说，人最好在生理和心理发育都成熟之际去恋爱。“提前采摘禁果，我们只会品尝酸涩。”“透支生命，生命之花只会过早枯萎。”待到心理
47、发育相对成熟，人生观相对稳定，社会阅历相对丰富，经济相对独立之时，才能品出爱情的真味。高中学习压力增大以及人际关系处理不当会导致情绪波动。如果长时间的情绪低落没有得到改善，并伴随无愉快感、食欲降低、睡眠障碍或精力减退等症状，要有能够主动识别抑郁等精神疾病的意识。心理状态的变化一旦导致生理机能的紊乱，往往要经过很长时间才能恢复到正常的稳态中。有人问一名盲人：“你什么都看不见，这么活着痛苦吗？”盲人回答：“我痛苦什么？和失聪者相比，我能听见声音；和瘫痪者相比，我能行走；和失语者相比，我能说话。”心理调节的主动权其实掌握在每个人自己手里，任何事物都有它的两面性，关键是你看哪一面多一些。热爱生活的人一
48、定心态阳光，对生活充满信心，对学习和工作具有强烈的上进心，通过积极学习和工作来实现自己的人生价值， 遇到困难也总是以愉快的心情和积极的态度去应对，努力寻找解决困难的方法和措施。倾诉是减轻内心痛苦的良药。一旦有不愉快的情绪反应，不要过于紧张和烦闷，要常同家人、朋友谈心，交流思想和感情，倾吐心中的抑郁，这对调整自己的心情有很大的帮助。必要时，可以向心理老师或心理医生咨询，切不可长期压抑在心中。我们可以将业已产生的消极情绪如痛苦、怨愤、嫉妒等转化为积极有益的行动，即以高境界表现出来，谓之升华。不少人身处逆境，忍辱负重，但乐观进取、自强不息，取得了出众的成绩，为世人传颂，这是升华的典型。 升华是调节消
49、极情绪的最高形式，也是一种最佳方式。学会接纳和欣赏自己，懂得扬长避短、不断激发自己的潜能，努力做更好的自己。 “天赋使人闪闪发光，努力也可以。”体育锻炼是缓解心理压力的最有效方法（图1-11）。体育运动能使人释放压力，重振精神。长期坚持体育锻炼的人，往往精力充沛、心情开朗。另外，长期体育锻炼还可以磨炼人的意志，使人树立战胜困难的决心。科学生活图 1-11 体育锻炼能有效缓解心理压力第二章 人和动物通过神经系统调节生命活动18第二章 人和动物通过神经系统调节生命活动唐代诗人卢纶在和张仆射塞下曲中写道： “林暗草惊风，将军夜引弓。”将军看到风吹草动，迅速引弓搭箭的行为在生物学上属于反射活动，这种行
50、为是在神经系统的参与下完成的。人和动物的神经系统能够及时感知内外环境发生的变化并迅速作出反应，协调各器官、系统的生命活动，使机体维持稳态并适应多变的环境。那么，人和动物是如何通过神经系统调节生命活动的？神经调节的基本方式和结构基础是什么？神经冲动是怎样产生和传导的？人脑有哪些高级功能呢？1786 年伽伐尼发现生物电1848 年杜布瓦 -雷蒙测定肌肉和神经受刺激时的电流变化1861 年布罗卡发现大脑皮层上的语言区1873 年高尔基创立神经细胞染色法1876 年韦尼克发现大脑皮层上的另一个语言区1903 年巴甫洛夫发 现 条 件 反 射现象19211929 年勒维和戴尔发现神经递质1944 195
