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2021-2022高中生物 第1章 人体的内环境与稳态 1 细胞生活的环境学案 新人教版必修3

2021-2022高中生物 第1章 人体的内环境与稳态 1 细胞生活的环境学案 新人教版必修3

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- 12 -

第1节　细胞生活的环境

必备知识·自主学习
一、体内细胞生活在细胞外液中
1.体液：
(1)概念：人体内的大量以水为基础的液体。
(2)组成：

①血浆是血细胞直接生活的环境。
②组织液是体内绝大多数细胞直接生活的环境。
2.内环境：
(1)概念：由细胞外液构成的液体环境。
(2)组成成分及相互关系：

　手和脚磨出的“水泡”中的液体主要是组织液。一段时间后，“水泡”就会消失，那么“水泡”中的液体到哪里去了？
提示：“水泡”中的液体通过毛细血管壁进入血浆，还有一部分通过毛细淋巴管壁进入淋巴。
二、细胞外液的成分

　血浆、淋巴与组织液中哪两者成分最相近？并说明理由。
提示：淋巴与组织液的成分最相近。因为组织液中的物质进入毛细淋巴管形成淋巴，血浆含有较多的蛋白质。
三、细胞外液的理化性质
1.渗透压：
(1)概念：溶液中溶质微粒对水的吸引力。
(2)影响渗透压的因素：
溶质微粒数目
对水的吸引力
渗透压高低
越多
越大
越高
越少
越小
越低
(3)决定血浆渗透压的物质：
①血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关。
②细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-。
2.酸碱度：
血
浆
pH7.35～7.45
HC、HP等离子
3.温度：人体细胞外液的温度一般维持在37 ℃左右。 

　当组织液中的蛋白质过多时，为什么会导致组织水肿？
提示：组织液中的蛋白质过多时，会导致其渗透压升高，使组织液增多，导致组织水肿。
四、内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介
　判一判：基于对内环境是细胞与外界环境关系的理解，判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)保持内环境稳态是人体进行正常物质交换的必要条件。 (√)
(2)多细胞动物都必须通过内环境与外界环境进行物质交换。 (×)
提示：多细胞动物的部分细胞可以直接与外界进行物质交换，例如蛙的皮肤细胞可以直接从外界吸收氧气并排出二氧化碳。
(3)直接参与内环境稳态维持的有消化系统、呼吸系统、泌尿系统和循环系统等。 (√)
(4)内环境成分影响细胞代谢，细胞代谢产物也反过来影响内环境成分。 (√)
(5)细胞通过内环境就可与外界环境进行物质交换。 (×)
提示：细胞与外界环境进行物质交换，需要各个器官、系统的参与。
关键能力·合作学习
　知识点一 内环境的组成 
1.几种常见细胞的内环境：
细胞名称
内环境
毛细血管壁细胞
血浆和组织液
毛细淋巴管壁细胞
组织液和淋巴
淋巴细胞
淋巴和血浆
口腔上皮细胞
组织液
2.内环境成分的判断方法：

特别提醒：与内环境有关的两点警示
①内环境的“内”和“外”是相对的，从细胞的角度看就是细胞外液；从人体的角度看，相对人体的外界环境而言，细胞外液就是内环境。
②内环境属于多细胞生物的一个概念，单细胞生物没有内环境。

1.拓展探究：在正常情况下，组织液能为细胞提供营养物质，细胞代谢的产物也能通过细胞膜进入组织液，某同学认为组织液中氧气浓度与细胞内的氧气浓度相等。这种观点正确吗？为什么？(科学思维)
提示：不正确。氧气进入细胞的方式是自由扩散，因此正常情况下组织液中氧气浓度大于细胞内的氧气浓度。
2.情境探究：肌肉注射药物能治疗疾病，请写出肌肉注射药物时，药物进入人体细胞的途径(用文字和箭头表示)。(科学思维)
提示：

　如图甲～丁表示人体中部分体液的关系图，下列叙述正确的是 (　　)

A.甲～丁均属于内环境
B.甲中的细胞具有运输氧的能力
C.丙中的细胞参与了内环境的形成和维持
D.丁可表示神经细胞的细胞内液
　【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点：

【解析】选C。根据图中单箭头方向可以判断，甲为组织液，丙为淋巴，乙为血浆，丁为血细胞的细胞内液，丁不属于内环境，A、D错误；红细胞运输氧气，红细胞位于乙中，B错误；淋巴细胞参与了内环境的形成和维持，C正确。
　【审答误区】常见以下两种错误
(1)思维定式：认为组织细胞均生活于组织液中，血细胞属于组织细胞，但血细胞直接生活在血浆中。
(2)思维障碍：体液既包括细胞内液，又包括细胞外液，细胞内液不属于内环境。
　【母题追问】
(1)上题图中丁与乙的组成成分有所不同，原因是什么？
提示：细胞膜具有选择透过性。
(2)通常情况下，上题图甲～丁四种液体环境中，CO2浓度最高的是哪种液体环境？为什么？
提示：丁。CO2是细胞呼吸的产物，细胞内液中CO2浓度最高。
　【方法规律】依据液体的位置判断体液的成分的方法

(1)
(2)
(2020·济南高二检测)如图是细胞与内环境进行物质交换的示意图，a、b处的箭头表示血液流动的方向。下列叙述正确的是 (　　)

A.③是人体内细胞代谢的主要场所
B.①③中的蛋白质可以通过毛细淋巴管壁相互交换
C.若②为肝脏细胞，则a处的氧气浓度高于b处
D.毛细血管管壁细胞生活的具体内环境是②③④
【解析】选C。图中①是淋巴，②是细胞内液，③是组织液，④是血浆。人体内细胞代谢的主要场所是细胞质基质，A错误；③(组织液)中的蛋白质可以通过毛细淋巴管壁进入①(淋巴)，①中的蛋白质通过淋巴回流进入④(血浆)，B错误；若②为肝脏细胞，因血液由a向b流动的过程中，氧气通过自由扩散进入肝脏细胞参与有氧呼吸，所以a处的氧气浓度高于b处，C正确；毛细血管管壁细胞生活的具体内环境是③(组织液)和④(血浆)，D错误。
　【补偿训练】
　　体液是人体内的液体，下列叙述正确的是 (　　)
A.体液中绝大部分液体是细胞内液
B.人体的体液包括内环境和细胞外液
C.体液是细胞生存的液体环境
D.消化液是体液的重要部分
【解析】选A。体液包括细胞内液和细胞外液两部分，其中三分之二体液存在于细胞内，故体液中绝大部分液体是细胞内液，A正确；人体的体液包括内环境和细胞内液，细胞外液就是内环境，B错误；内环境就是细胞外液，是体内细胞赖以生存的液体环境，C错误；人体体液是指细胞内液和细胞外液，消化液不是体液，D错误。
　知识点二 内环境的理化性质及功能 
1.酸碱度及其调节：
(1)影响细胞外液酸碱度变化的物质：主要是细胞代谢产生的物质和食物中的物质，如细胞代谢产生的乳酸、CO2都会引起pH降低；食物中的一些盐类化合物能够中和H+使pH升高。
(2)维持的因素：血浆中存在缓冲物质，如HC/H2CO3和H2P/HP等。
(3)维持机制：酸性或碱性物质进入血浆后，可以和缓冲物质发生反应，反应产物可以通过肺或肾脏排出体外，从而使血浆的酸碱度保持相对稳定，以HC/H2CO3缓冲对为例，如图所示：

2.内环境是体内细胞与外界环境进行物质交换的媒介：

说明：单细胞生物可以直接与外界环境进行物质交换，而高等多细胞动物的绝大多数细胞只有通过内环境才能与外界环境进行物质交换。
3.组织水肿及其产生的原因分析：
(1)实质：组织液增多。
(2)原因：凡是导致血浆渗透压下降或组织液渗透压升高的因素，都会使水分从血浆进入组织液，引起组织水肿，如图所示：

局部组织细胞代谢活动增强→代谢产物增多

1.拓展探究：在地震发生时，灾民们面对的困难不仅仅是恶劣的自然环境，还有食物缺乏和各种疾病。例如，许多人都出现了全身浮肿的现象。尝试分析造成浮肿的主要原因。(科学思维)
提示：长期食物缺乏，会造成血浆蛋白减少，血浆渗透压降低，使从血浆内进入组织液的水分多于回流的水分，引起组织水肿。
2.教材二次开发：教材“旁栏思考”，静脉注射时必须用0.9%的NaCl溶液，如果输液时使用的NaCl溶液的质量分数低于或高于0.9%，细胞会出现什么现象？(科学思维)
提示：会造成组织细胞吸水或失水。

　如图表示人体内的细胞与外界环境之间进行物质交换的过程。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示直接与内环境进行物质交换的四种主要器官，①②是有关的生理过程。据图分析，下列叙述错误的是 (　　)

A.②过程表示肾小管的重吸收作用
B.①过程表示食物的消化和营养物质的吸收
C.Ⅲ器官功能异常，可能会引起组织水肿
D.氧气从外界通过Ⅰ进入组织细胞至少需要通过9层磷脂分子
【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点：

【解析】选D。图中②过程表示肾小管的重吸收作用，A正确；Ⅱ是消化道，①过程表示食物的消化和营养物质的吸收，B正确；Ⅲ器官是肾脏，其功能异常，可能会使血浆蛋白流失，引起组织水肿，C正确；氧气从外界通过Ⅰ进入组织细胞至少需要通过9层膜，18层磷脂分子，D错误。
　【审答误区】常见以下两种错误
(1)误认为消化道只有消化功能：消化道中的小肠是消化和吸收的主要场所。
(2)误认为1层磷脂分子就是1层生物膜：事实上，1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子。
【母题追问】
(1)在正常情况下，肾小管的重吸收作用主要吸收原尿中的哪些物质？
提示：部分水、无机盐和全部葡萄糖。
(2)请列举一种Ⅲ器官功能异常，引起组织水肿的实例。
提示：肾炎。肾炎会导致肾小球的通透性增大，使血浆蛋白减少，导致血浆渗透压下降，出现组织水肿。
　【方法规律】图解分析消化道中的葡萄糖、肺泡中的氧气进入细胞的穿膜问题

(1)葡萄糖经过的膜层数至少为进、出小肠上皮细胞的层数(2层)+进、出毛细血管壁细胞的层数(2次、4层)+进组织细胞的层数(1层)=7层。
(2)O2经过的膜层数至少为进、出肺泡壁细胞的层数(2层)+进、出毛细血管壁细胞的层数(2次、4层)+进、出红细胞的层数(2层)+进组织细胞的层数(1层)+进线粒体的层数(2层)=11层。
大量的组织液积累在细胞间隙会导致组织水肿，下面诸多因素中，可能引起病人组织水肿的是 (　　)
①毛细血管管壁破损　②长期坚持素食　③小蛔虫进入淋巴管　④花粉、海鲜等引起过敏反应时　⑤肾小球肾炎导致血尿
A.只有①②③　　　B.只有②③④
C.只有①③⑤ D.①②③④⑤
【解析】选D。毛细血管管壁破损，部分血液外流，使局部组织液渗透压增高，吸水造成组织水肿，①正确；长期营养不良，导致血浆渗透压降低，组织液的渗透压相对升高，引起组织水肿，②正确；淋巴管阻塞，组织液中大分子蛋白质不能回流至毛细淋巴管而导致组织液浓度升高，吸水造成组织水肿，③正确；花粉等过敏原引起毛细血管壁的通透性增加，血浆蛋白进入组织液使其浓度升高，吸水造成组织水肿，④正确；肾炎导致血浆蛋白丢失，血浆蛋白渗出毛细血管壁进入组织液使其浓度升高，吸水造成组织水肿，⑤正确。
【补偿训练】
　　(2017·山东学考真题)人体内细胞外液构成了细胞生活的液体环境。下列叙述错误的是 (　　)
A.细胞外液的温度一般为37 ℃
B.细胞外液的成分中含有葡萄糖
C.血浆pH稳定在7.35～7.45　
D.细胞外液和细胞内液构成内环境
【解析】选D。细胞外液是人体内细胞生活的液体环境，即内环境，细胞外液包括血浆、组织液和淋巴。一般细胞外液的温度为37 ℃，含有水、无机盐、葡萄糖、核苷酸、氨基酸等物质。由于血浆中含有一些缓冲物质，pH稳定在7.35～7.45。
核心素养·情境探究
1.【科技情境】一项发表在《自然》期刊上的最新研究发现，乳酸并不仅仅是缺氧情况下的代谢产物，它与葡萄糖、氨基酸等物质一样，是关键的能量载体，甚至比这些物质更为重要。
探究：
(1)人体肌细胞无氧呼吸时，产生的乳酸增加，但对血浆pH的影响不大，原因是什么？(科学思维)
提示：血浆中含有的缓冲物质可以维持酸碱平衡，尽管血液中乳酸的含量较高，但对血浆pH的影响不大。
(2)乳酸是一种关键的能量载体，乳酸分解释放能量的过程能发生在内环境中吗？为什么？(科学思维)
提示：不能。乳酸分解释放能量的过程发生在细胞内，细胞内的环境不属于内环境。
(3)若要研究乳酸在能量供应中所占的比例，可采用什么方法跟踪乳酸、葡萄糖、氨基酸等物质在血液循环中的流量？(科学探究)
提示：同位素标记法。
2.【生活情境】已知5%葡萄糖溶液的渗透压与动物血浆渗透压基本相同，现给正常小鼠静脉输入一定量的该葡萄糖溶液，该葡萄糖溶液的输入对小鼠会有一定影响。
探究：
(1)输入的葡萄糖经过氧化分解后，其产生的气体进入细胞外液后，要经过哪些系统排出体外？若该气体的排出出现障碍，则会引起细胞外液的pH如何变化？(科学思维)
提示：经过循环系统和呼吸系统排出体外。下降。
(2)血浆中的葡萄糖不断进入细胞被利用，会使细胞外液渗透压如何变化？为什么？(科学思维)
提示：下降。血浆中的葡萄糖不断进入细胞被利用，使血浆中的溶质微粒减少，使细胞外液渗透压下降。
(3)当细胞外液渗透压发生变化时，细胞内液的渗透压会不会发生变化？为什么？(科学思维)
提示：会发生变化。正常情况下，细胞内液与细胞外液处于渗透平衡状态，当细胞外液渗透压发生变化时，会使细胞吸水或失水，导致细胞内液的渗透压发生变化。