高二生物稳态与环境
必修3 稳态与环境
第一章 内环境与稳态【从容说课】本节教学内容包括两部分：“内环境稳态及其重要性”和实验“生物体维持ph稳定的机制”。课时安排为2学时。这两学时如何安排？可以有两种方式：其一，按照教材安排的顺序先授课后实验，实验安排在后可以验证课堂上学习过的人体维持内环境ph稳定的知识，并解释ph维持稳定的机制；其二，先实验后授课，实验安排在前可以让学生先观察到生物体维持ph稳定的现象，增加更多的感性认识，以利于学习后续的稳态、稳态失调等抽象概念。这里考虑到学生最好的学习知识的顺序以及教材第1节和第2节内容的衔接，采用第二种方式：先试验后授课。第2学时授课，讲解“内环境稳态及其重要性”。《内环境稳态及其重要性》包括内环境的动态变化、对稳态调节机制的认识、内环境稳态的重要意义等内容。新课的导入，学生公布自己“体温日变化规律”的调查结果，从体温的“日变化”发现同一个人的体温在一日内的波动范围不大，从个体的平均体温差异发现健康人的体温始终接近37 ℃。导入内环境的稳态及其重要性。本节内容也是比较抽象，因此，教学活动的组织力求联系学生的生活经验。问题探讨、调查、思考与讨论等栏目安排的内容都与生活实际联系紧密。【三维目标】⊙知识与技能：1、说明内环境稳态的概念。2、简述稳态的调节机制。3、了解稳态的生理意义。⊙过程与方法：1、进行实验，了解生物体具有维持内环境稳定的机制。2、尝试解释生物体维持ph稳定的机制。⊙情感态度与价值观：1、 关注维持内环境稳态与健康的关系。2、 养成自我保健的意识和习惯。3、 运用这方面的知识关爱家人和亲友。4、 建立敢于质疑尊重事实，严谨、仔细的科学精神和科学态度。【教学重点】内环境稳态及其生理意义。【教学难点】内环境稳态及其生理意义。【教具准备】1、多媒体cai—1：动态显示内文态与消化、呼吸、循环、排泄系统的功能联系。2、多媒体cai—2：阅读资料：《缺钙会引起哪些疾病？》【学时安排】2学时。【教学过程】【课前准备】教师打开调试好多媒体设备，准备好cai—1、cai—2。【新课导入】师：同学们好！在上一节课接近尾声的时候，老师布置了一个作业：按照课本上的要求完成“体温日变化规律”的调查。现在大家以前后4位同学为一个小组，汇总交流各自的体温调查的结果，并根据调查结果回答下面的问题：多媒体显示问题：1、 不同家庭成员的体温完全一致吗？这说明了什么？2、 和其他同学交流调查结果，比较班级中同一性别同学的体温数据，可以得到什么结论？3、 将人体体温的日变化情况与当地气温的日变化情况进行对比，结果如何？4、 同一个人在一日内的体温变化有什么特点？ 生1：不同家庭成员的体温不完全一致。这说明人的体温有个体差异。 生2：同一性别的同学的平均体温有个体差异，但是相差幅度较小。 生3：人体体温的变化不受当地气温的变化所影响，或者说在正常情况下影响非常小。 生4：同一个人的体温白天比晚上高，但是变化幅度不大。 师：（总结）不同年龄、不同性别、不同个体的人的体温具有差异，同一个人一天中的体温也是有差异的，但是这一差异往往不超过1 ℃。健康人的体温始终接近37 ℃，处于动态平衡中。像体温的变化情况一样，健康人内环境的每一种成分和理化性质都处于动态平衡之中，这种动态平衡称之为稳态，内环境的稳定是机体进行正常生命活动的必要条件。这节课我们一起来学习“第2节 内环境稳态的重要性”。多媒体显示：一、内环境的动态变化师：体温是内环境理化性质的一个方面，调查结果证明体温处于动态平衡中。上一节课我们通过实验了解了生物材料在加酸或加碱后ph变化范围较小，这就证明了生物内环境的ph也处于动态平衡中。那么，内环境的渗透压又如何呢？我们知道内环境中的渗透压与内环境中的化学成分有着密不可分的关系。我们先了解内环境中的各种化学成分是如何变化的。【合作探究】多媒体显示：课本“问题探讨”中的血液生化六项检查化验单。 师：丙氨酸氨基转移酶是衡量肝功能受损情况的一项指标，转氨酶存在于肝细胞的线粒体中，只要肝脏发生炎症、坏死、中毒等损害，转氨酶就会由肝细胞释放到血液中，所以肝脏本身的疾患可引起不同程度的转氨酶升高。肌酐与尿素氮是衡量肾功能的一项指标，当肾功能发生障碍时，代谢废物不能排出体外，以致大量含氮废物和其他毒性物质在体内积累，内环境稳态被破坏。血清葡萄糖是血液中血糖浓度的一项指标，对于诊断以及指导治疗糖尿病具有重要意义。甘油三脂和总胆固醇是衡量血液中血脂水平的一项指标，血脂是血液中各种脂质的总称，其中最重要的是胆固醇和甘油三脂。无论胆固醇含量增高，还是甘油三脂的含量增高，或是两者都增高，都统称为高脂血症。高脂血症与冠心病有密切的关系，尤其是胆固醇与甘油三脂皆增高的，患冠心病的危险性更大。 多媒体显示问题：1、 为什么血浆的生化指标能反映机体的健康状况？2、 每种成分的参考值（即正常值）都有一个变化范围，这说明什么？3、 从化验单上可以看出哪几种成分超出正常范围？这可能会对人体造成什么不利影响？ 生：血浆的生化指标能反映机体的健康状况，因为血浆是机体内环境的重要组成部分之一，对机体的正常生命活动起着至关重要的作用，血浆中各种化合物的含量如果发生异常变化就会导致机体出现相应的病症。 师：说得不错。血浆生化指标指的是血浆中各种化学成分的含量，其中包括机体多种代谢产物的含量。健康机体的生化指标一般都处于正常范围内。当机体某项生理功能出现障碍时，势必影响其代谢产物的含量，因此血浆的生化指标可以反映机体的健康状况，并可以作为诊断疾病的依据。例如，正常情况下，转氨酶主要分布在各种组织的细胞内，以心脏和肝脏的活性最高，在血浆中的活性很低。当某种原因使细胞膜通透性增高时，或因组织坏死细胞破裂后，可有大量转氨酶进入血浆，引起血浆中转氨酶活性升高。 生：每种成分的正常值都有一个变化范围，这说明内环境中各种化学成分的含量不是恒定不变的，而是在一定范围内波动。生：还能说明不同个体存在一定差异。师：说的很好。由此我们可以得出结论，正常集体的内环境中的化学成分是稳定的，而这种稳定是一种动态的相对稳定。既然内环境中的各项化学成分都是稳定的，那么它们综合起来就能说明内环境的渗透压也是稳定的。下面来看看问题3。生1：肌酐含量超标，肌酐是有毒的代谢废物，积累过多会影响健康。这表明肾脏的排泄功能有障碍。生2：葡萄糖含量超标，血糖含量过高可并发酮症酸中毒、糖尿病的心血管合并症等。生3：甘油三脂超标，可引起高脂血症，易并发冠心病、动脉粥样硬化等。【教师精讲】 师：我们做过的“生物体维持ph稳定的机制”实验能够说明内环境的ph是相对稳定的，大家作的“体温日变化规律”的调查说明了内环境的温度是相对稳定的，通过刚才对血液生化六项检查化验单的讨论，又说明了内环境的渗透压是相对稳定的。论证至此，我们可以下结论了：健康人的内环境的每一种成分和理化性质都处于动态平衡中。这种动态平衡是通过机体的调节作用实现的。生物学家把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状态叫做稳态。这里注意两点：一是稳态不是恒定不变，而是相对恒定的一种动态变化；二是这种动态变化保持在一定范围内。 那么，稳态是怎样实现的呢？【方法引导】 多媒体显示：二、对稳态调节机制的认识师：下面以内环境中的营养物质、代谢废物，02、c02和水等化学成分为例来分析。我们先来看一段动画演示，看完以后分别请3位同学说一说内环境中营养物质和代谢废物、02和c02、水的来源与去路。演示多媒体cai—1生1：营养物质通过消化系统进入内环境，后为组织细胞所用；代谢废物由细胞排放到内环境中，最后经过泌尿系统、排泄系统、皮肤等排出内环境。生2：02通过呼吸系统进入内环境，后为组织细胞用来进行呼吸作用产生c02；c02由细胞排放到内环境中，最后经过呼吸系统排出内环境生3：水主要通过消化系统进入内环境，除了为组织细胞所用，也通过泌尿系统、呼吸系统、皮肤等排出内环境。 师：（总结） 多媒体显示：消化系统 营养物质呼吸系统 02、c02、水蒸汽泌尿系统、排泄系统、皮肤 水、尿素、尿酸、无机盐血浆淋巴 机体内各个机体内各个器官、系统，为什么能保持协调一致？ 师：同学们把教材翻到11页。我们来了解人类对机体维持稳态机制的认识是怎样逐步完善的。 生：（自行阅读）师：科学家贝尔纳和坎农对这一机制分别是怎样解释的？ 生：贝尔纳推测：内环境的稳定主要依赖于神经系统的调节。坎农解释：内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体的各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。【教师精讲】师：坎农的解释对贝尔纳的推测做出了补充，但是他的解释还不够全面。随着分子生物学的发展，人们发现，免疫系统也起着重要的调节作用：它能发现并清除异物、外来病原微生物等引起内环境波动的原因。因此目前普遍认为，神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。稳态的概念源于对内环境的研究，后来逐渐发展成为适用于整个生物科学的基本概念。这从一个侧面反映出生物科学从分析走向综合、由分支走向统一的发展趋势。【知识拓展】内环境稳态遭会不会出现失调的情形呢？ 多媒体显示问题：1、 你有过发高烧的经历吗？谈谈高烧最严重时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施？2、 大量出汗或严重腹泻后，如果只喝水，不补充盐，内环境的渗透压会出现什么变化？这会带来怎样的后果？3、 有人到青藏高原后会出现头痛、乏力、心跳加快甚至血压升高等症状，为什么？这说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系？ 生1：有过发高烧的经历。发烧会头疼发晕，全身无力……体温过高时要采取物理降温或药物降温的措施是因为体温高过一定范围或体温过高持续时间过长都会给机体造成不可逆转的损伤。师：正常的体温是体内细胞进行各种生化反应最适宜的温度。在发高烧的状态下，由于内环境发生一系列变化，导致体内的各种反应出现紊乱，于是机体功能发生异常。发热时的主要症状大部分集中在中枢神经系统，病人感觉不适、头疼、头晕、嗜睡等，同时常有食欲不振、厌食、恶心的表现。发热时机体处于一种明显的分解代谢过旺的状态，持续高热必定引起器官的功能负荷加重，有可能诱发器官功能不全或引起组织损伤。孕妇发热可能导致胎儿发育障碍，是一个重要的致畸因子。对于6个月至4岁的幼儿来说，持续高热容易发生惊厥，相当数量的患儿由此造成脑损伤，如智力落后，甚至癫痫，因此应注意及时采用物理方法或服用药物来退烧降温。生2：大量出汗或严重腹泻后，如果只喝水，不补充盐，内环境的渗透压会变小。当内环境渗透压变小时，内环境中的水将较多地通过渗透作用进入细胞内，造成细胞吸水肿胀，进一步导致细胞代谢和功能紊乱。生3：有人到青藏高原后会出现不适症状是因为高原空气稀薄，大气压和氧分压低，易造成体内缺氧。这说明外界环境的变化势必影响内环境的稳态。若外界环境变化不甚剧烈，并且机体代偿机制良好，内环境的波动较小，仍能维持稳态；若外界环境变化剧烈，机体代偿机制不好，内环境稳态将受到破坏，就会影响身体健康。 师：（总结）机体对稳态进行调节的能力是有限的，当外界环境变化过于剧烈，或人体自身的调节功能出现障碍，内环境稳态就会遭到破坏。内环境稳态被破坏后机体就会出现相应的病症。 演示多媒体cai—2：《缺钙会引起哪些疾病？》 师：当然，内环境稳态被破坏除了个别化学成分的改变外，原因也是多种多样的。我们知道，夏天使用空调可以帮助你摆脱酷热的煎熬，但是长时间使用容易引起“空调病”。请同学们从内环境稳态失调的角度，分析“空调病”的原因。 生：室内室外温差大，室内空气干燥，空调的温度打得太低，室内空气不流通等。 师：（学生分析的时候给予适当引导、补充和纠正）据分析，空调对人的影响主要在于：空调风使人体表面水分蒸发量加大，毛孔收缩，不能正常排汗，也会引起内分泌的紊乱；空调房间里，气流方向经常变换，气流速度增加，空气热量不断变动等因素干扰了人体的嗅觉，削弱了人体对空气中病菌、过敏原和异味的反应；房间内湿度太低，会对眼、鼻等处的黏膜产生不利作用，导致黏膜病；室内空气与外界几乎隔绝，干燥而又温度适宜，空气中有害细菌含量快速上升。 师：大家再来列举几个稳态失调的病例，说明症状和危害。 生：尿毒症、糖尿病、严重腹泻造成的脱水等等。 师：也就是说，机体的内环境必须处于稳态，当稳态不再，就会对机体造成危害。 多媒体显示：三、内环境稳态的重要意义 师：同学们试着从细胞代谢需要的物质和条件角度入手，分析分析为什么内环境稳态失调后，会对机体造成危害。 生：细胞的代谢过程是由细胞内众多复杂的化学反应组成的，完成这些反应需要各种物质和条件，只有各种所需物质和条件保持在正常范围内，才能为反应提供充足的反应物。从另一个角度讲，细胞代谢的进行离不开酶，酶的活性又受温度、ph等因素的影响，只有它们都在适宜的范围内，酶才能正常地发挥催化作用。 师：（总结）由此可见，内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。师：每一个人的健康都与内环境的稳态有关。学习有关内环境稳态的知识，有助于养成自我保健的意识和习惯，还可以运用这方面的知识关爱家人和亲友。【例题剖析】例1 高的动物和人的内环境必须保持相对稳定。下列各项生理活动中，与内环境的稳态没有直接关系的是a、 通过汗和尿排泄废物 b、将食物残渣形成粪便排出体外c、血液运输氧和废物 d、血液中二氧化碳增加会使呼吸加快解析：内环境稳态的一个重要因素是将新陈代谢过程中产生的各种废物及时排出体外，但是这些物质都是由血浆等运输到相应的部位后排出体外的，而血浆就是内环境的组成之一。食物残渣没有进入内环境，不会对稳态产生直接影响。 答案：b 例2 从事高温作业的人，应该多喝一些淡盐水，原因是 a、维持水分代谢平衡 b、降温，维持体温恒定 c、维持体液代谢平衡 d、消毒、杀灭细菌等病原体 解析：高温作业的人有大量的汗液排出，这样会使机体的无机盐代谢受到影响，失去平衡，因此要从体外补充一定量的无机盐，来保证维持体内盐类代谢平衡。如果光喝水是不行的因为只喝水不仅不能维持体内电解质的平衡，而且会进一步引起因电解质的减少而产生的肌肉抽搐、昏迷等症状。 答案：c 【板书设计】一、内环境的动态变化稳态：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状态叫做稳态二、对稳态调节机制的认识消化系统 营养物质呼吸系统 02、c02、水蒸汽泌尿系统、排泄系统、皮肤 水、尿素、尿酸、无机盐血浆淋巴