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1、普通高中教科书 生物学选择性必修1稳态与调节刘恩山杭州市体育场路347号邮政编码：310006办公室电话：0571-85176593销售部电话：0571-85176040网址：E-mail：杭州兴邦电子印务有限公司浙江新华数码印务有限公司89012401/16印张8.25170 0002021年1月第1版印次2021年1月第1次印刷ISBN 978-7-5341-8680-6定价10.12元浙江科学技术出版社书名主编出版发行排版印刷开本字数版次书号版权所有翻印必究（图书出现倒装、缺页等印装质量问题，本社销售部负责调换）定价批准文号：浙发改价格 2019 319号、2020 331号举报电话：1
2、2345、12315责任编辑顾旻波曹梦洁责任校对张宁责任美编金晖责任印务田文主编刘恩山副 主 编朱立祥李晓辉本册执行主编安军本册编写人员（按姓氏笔画排序）卢群安军杨文源佘建云同学们：生活中我们可能经历过类似的情况：一个篮球突然向你飞来，你会迅速躲避；面对考试，有些人心里会紧张，出现考试前吃不下早餐、心跳加快、手心出汗等现象；人生活在满是微生物的环境中，其中不乏致病微生物，人体却不会经常生病。这些生理过程都是机体通过调节来实现的，体现出机体良好的适应性。学习稳态与调节模块，我们将会运用相关原理来解释上述现象。动物经常生活在不可预料的环境之中，因此，它的行为必须足够灵活以应付多变的环境。动物的神经
3、系统可以及时感知机体内、外环境的变化，协调各器官、系统做出及时的适应性反应。考试前一定程度的紧张并不是坏事，心跳加快可以促进血液循环，使脑和运动器官得到更多的能源物质和氧气。紧张所引起的这些反应是机体面对紧张状态时的调整，是机体适应环境的表现。人体还能通过免疫系统防御致病微生物的侵袭。生物体对刺激能做出反应是生物的应激性，是生命的特征之一。植物体对环境刺激做出适应性反应的实例也不胜枚举。绿色植物弯向光源生长，是对单侧光源刺激做出的反应，有利于植物的光合作用。北方冬季大部分植物落叶，是对低温刺激做出的反应，有利于植致同学们1物度过寒冷干旱的冬季。烟草植株受到蛾幼虫的啃食后，能释放一种挥发性物质来
4、吸引蛾幼虫的天敌。生物体对环境的感知和做出反应的能力可提高其生存和繁衍的机会。动物和植物都生活在不断变化的环境中，通过自我调节机制维持自身的稳态，使生物体成为一个统一的整体，以适应多变的环境，从而保证了生物体的生存、生长、发育和繁殖。学习本模块，可以帮助同学们理解生物个体的生命活动规律，从系统分析的角度认识个体生命系统的稳态，理解健康生活方式对维持人体内环境稳态的意义。生命活动的调节需要物质基础和结构基础。动物体通过神经系统、内分泌系统和免疫系统执行调节功能，通过反馈机制维持机体稳态。植物体主要通过植物激素调节生命活动。生命系统的调节离不开信号，生物体各器官、系统之间通过信号彼此联系、协同配合
5、。信号传递使高度分化的多细胞生物成为一个统一的整体。信号包括生物电信号以及神经递质、激素、淋巴因子等化学信号。信号到达细胞，引起细胞内部生理活动发生变化，这些代谢水平的调控最终对多细胞的个体产生影响。本模块对许多重要概念和原理的解释会深入到细胞水平和分子水平，需要以必修模块的知识作为基础。通过对本模块的学习，同学们能深刻领悟细胞生活中物质、能量和信息变化的统一，生物体局部和整体的统一，体会系统内部成分间、系统与外部环境间的相互作用及相互影响，逐步建立稳态与平衡观。生命科学是一门自然科学，离不开观察和实验。生物学的概念和原理是通过科学研究积累起来的知识体系，我们在继承的同时更要学会科学的思维方法
6、，领悟假说-演绎的科学思维逻辑，学会设计和分析对照实验。科学是在不断地自我修正中向前发展的，科学发展需要冲破原有观念的束缚，大胆猜想并仔细求证，更需要创新思维和坚持不懈、实事求是的品质。这是生命科学作为自然科学带给我们的文化体验。本模块讲述了许多生物科学史上的经典实验和科学家的故事，如“体液调节的发现”“生长素发现史”“寻找脑激素”“胰岛素发现与糖尿病治疗”等，希望同学们能仔细阅读、积极思考。面对教材中设计的实验，希望同学们能够像科学家那样，认真观察、翔实记2录、分析反思，养成善于观察和思考的习惯。实验中的动脑和动手过程都是宝贵的实践体验，也许你会因此对生物学科产生浓厚的兴趣。另外，也鼓励同学
7、们多读有关生命科学的课外读物。读书能使我们开阔视野，如果所读的内容能与课内所学知识相互联系、相互印证，则会对理解和掌握教材知识起到积极作用。读书使我们了解生命科学的新发现、新进展，让我们更多地体验和感受生命科学与社会生活息息相关，更多地体验和感受生命世界的丰富多彩与科学探究的乐趣。本模块涉及许多与健康生活相关的知识，还包含许多与社会生活相关的议题。例如，接种疫苗、远离毒品、预防艾滋病、控制兴奋剂、合理使用激素等。同学们要运用这些生物学的概念和原理来指导自身生活，面对社会热点问题时能采取正确的态度和立场。3第二章神经调节/17第一节神经系统是神经调节的结构基础/19第二节神经冲动的产生和传导/2
8、4第三节人体通过神经调节对刺激做出反应/32本章小结/42目 录第一章内环境与稳态/1第一节人体细胞生活在内环境中/3第二节内环境的稳态保障正常生命活动/11本章小结/16第三章体液调节/43第一节体液调节是通过化学信号实现的调节/45第二节神经系统通过下丘脑控制内分泌系统/50第三节激素调节身体多种机能/55第四节体液调节与神经调节共同维持机体的稳态/63本章小结/681第四章免疫调节/69第一节免疫系统识别“自己”和“非己”/71第二节人体通过非特异性免疫对抗病原体/76第三节人体通过特异性免疫对抗病原体/79第四节免疫功能异常引发疾病/88本章小结/94第五章植物生命活动的调节/95第一
9、节生长素的发现开启了人类对植物激素调节的探索/97第二节植物激素调节植物生命活动/107第三节植物对多种环境信号做出反应/117本章小结/1232恒温动物体温的维持热爱旅行和探险的人们，无论是在炎热干燥的撒哈拉大沙漠，还是在冰雪覆盖的阿尔卑斯山脉，他们的体温都能保持相对稳定。如果打算在夏季一览撒哈拉大沙漠的风光，那么，你需要准备充足的饮用水以便及时补充身体出汗而蒸发的大量水分；如果想在白雪皑皑的冬季到阿尔卑斯山享受滑雪的乐趣，那么，你需要穿上厚厚的棉衣来抵御严寒。出汗散热、御寒保暖都是我们身体维持体温的方法。陆地上最大的哺乳动物非洲象躯体庞大，一头成年非洲象可重达6000 kg。非洲象的身体进
10、行细胞代谢时会产生大量的热。由于其躯体庞大，表面积与体积之比相对较小，外界温度较高时，非洲象主要依靠扇动耳朵、皮肤散热、往身上喷水等方式调节体温，即使在温度高达40 的环境中也能“闲庭信步”。外界温度是变化的，但人和高等动物能通过调节保证体内细胞生活的温度条件相对稳定。那么，细胞直接生活的环境是怎样的？这个环境是如何维持相对稳定的呢？第 一 章内环境与稳态物在不断变化的环境中，有些变化来自动物体外，如环境温度的升降、天敌的出现等；有些变化来自动物体内，如体内代谢废物的增多等。动物要生存，必须对内、外环境的变化做出适当的反应。在长期进化过程中，动物形成了一套调节机制，使机体保持稳态，以适应多变的
11、环境。动学习目标1.描述内环境的组成，逐步建立稳态与平衡的生命观念。2.通过归纳与概括等科学思维方法认识内环境处于动态变化的相对稳定状态。3.通过归纳与概括认识内环境稳态的意义，并体会健康生活方式的重要性。4.通过实验探究血浆对pH变化的调节作用。本章学习应聚焦的关键能力1.通过分析血浆的化学成分、探究血浆对pH变化的调节作用、内环境偏离平衡的病例分析等活动，学会运用证据、归纳与概括等科学思维方法。2.通过探究血浆对pH变化的调节作用实验，发展实验设计、数据处理等科学探究能力。第一章内环境与稳态本节要点内环境细胞外液细胞是一个开放的生命系统，细胞内部每时每刻都在进行生物化学反应，需要不断地与环
12、境进行物质和能量的交换。单细胞的原生动物如变形虫（图1-1A）和简单的多细胞动物如水螅（图1-1B）生活在水中，它们的细胞能直接与外部环境接触，直接从外部的水环境中获取所需的食物和氧气，并将代谢产生的废物排出体外。人体约由1014个细胞组成，每个细胞都是一个相对独立的生命单位。这些细胞生活在怎样的环境中呢？细胞外液是人体细胞生活的内环境人体的绝大多数细胞不能和外部环境直接接触，它们周围的环境就是人体内细胞外面的液体，称为细胞外液（extracellular fluid）。细胞外液包括血浆、组织液和淋巴等。图1-1细胞直接与外界进行物质交换物质交换口消化腔物质交换物质交换A.单细胞的变形虫B.简
13、单的多细胞动物水螅0.1 mm1 mm第一节人体细胞生活在内环境中3生 物 学选择性必修 1稳态与调节活 动观察血液分层现象，分析血浆的化学成分动物细胞生活的环境是怎样的？通过观察动物血液的分层现象，认识血细胞生活的环境；通过分析表1-1中列出的数据，了解人体血浆的化学成分。目的要求1.观察并描述血液分层现象。2.分析并归纳表格中血浆的化学成分。材料用具（4人一组）血液抗凝剂，新鲜的兔血液，试管，离心机等。方法步骤1.将血液样品放置在一个添加了抗凝剂的玻璃试管中，离心（3000 r/min,15 min）或静置一段时间。2.观察试管中出现的分层现象，参见图1-2。讨论1.血液、血浆、血细胞三者
14、的关系是怎样的？2.分析人体血浆中的主要成分表（表1-1），血浆中的化学成分主要包括哪些？3.选取你熟悉的一些化学成分，说明该化学成分的来源和去路，并分析其在机体中所起的作用。血浆（55%全血的体积）白细胞与血小板层（1%全血的体积）红细胞（45%全血的体积）离心取样图1-2血液的组成4第一章内环境与稳态表1-1人体血浆中的主要成分分类阳离子阴离子蛋白质脂类物质Na+K+Ca2+Mg2+Fe3+Cu2+H+Cl-HCO3-乳酸盐SO42-HPO42-/H2PO4-总量白蛋白球蛋白胆固醇磷脂甘油三酯正常浓度范围136145 mEq/L3.55.0 mEq/L4.35.2 mEq/L1.21.8
15、mEq/L60160 g/dL70155 g/dL3545 nmol/L98106 mEq/L2328 mEq/L0.671.8 mEq/L0.91.1 mEq/L3.04.5 mg/dL68 g/dL3.45.0 g/dL2.24.0 g/dL150200 mg/dL150220 mg/dL145250 mg/dL分类糖、维生素和酶其他物质物质葡萄糖维生素B12维生素A维生素C2，3-二磷酸甘油酸氨基转移酶碱性磷酸酶磷酸肌酸酐尿酸血尿素氮碘CO2胆红素（总量）醛固酮皮质醇酮体正常浓度范围80120 mg/dL200800 pg/mL0.150.6 g/mL0.41.5 mg/dL34 nmo
16、l/L1040 U/mL3092 U/mL0.52 U/mL62133 mol/L0.150.48 mmol/L825 mg/dL3.58.0 g/dL2330 mmol/L0.11.2 mg/dL310 ng/dL518 g/dL0.22.0 mg/dL血液由血细胞和血浆组成。血浆是血细胞生活的液体环境，它是一种淡黄色的液体，由约90%的水和10%溶于其中的物质组成。血浆溶质的绝大部分是蛋白质，其他物质还包括无机盐、单糖和氨基酸等营养物质，N2、O2和CO2等气体，激素和代谢产生的废物等。组织液是组织细胞生活的液体环境，它充满了细胞与细胞之间的间隙。组织细胞通过细胞膜直接与组织液进行物质交换
17、，获得所需的营养物质，并将代谢的终产物释放到组织液中。人体的各部分都有丰富的毛细淋巴管。广泛分布的各级淋巴管和淋巴器官构成了人体的淋巴系统。淋巴管中的液体被称为淋巴液，也称淋巴。淋巴中含有吞噬细胞和淋巴细胞。血浆、组织液、淋巴等细胞外液是多细胞动物体内细胞直接接触的生活环境。相对于多细胞动物生活的外部环境而言，细胞外液则是身体的内部环境，称为内环境（internal environment）（图1-3）。动物体内所含液体统称为体液。体液分为细胞内液和细胞外液。细胞内液是指存在于细胞之内的液体，约占体液的2/3；细胞外液约占体液的1/3，机体内细胞的物质交换都是通过细胞外液进行的。5生 物 学选
18、择性必修 1稳态与调节图1-4淋巴与组织液、血浆之间的关系示意图静脉心脏动脉淋巴结毛细血管毛细淋巴管小静脉小动脉毛细淋巴管毛细血管组织细胞内皮细胞瓣状结构A.组织液中的物质进入淋巴B.内皮细胞覆瓦状排列细胞通过内环境与外界环境进行物质交换我们体内的每一个细胞要进行正常的代谢，必须不断和内环境进行物质交换。那么，内环境是如何实现与细胞的物质交换的？我们所吃的食物中的营养物质、呼吸道吸入的空气中的O2是怎样顺利到达组织细胞的？细胞代谢产生的废物又是如何最终排出体外的呢？血浆是内环境中最活跃的部分，在全身血管中不断流动。血浆沿动脉到达毛细血管后，水、葡萄糖、氨基酸、气体等物质可以通过毛细血管壁，从血
19、浆进入组织液，而红细胞和血浆蛋白等则不能通过毛细血管壁。组织液可为组织细胞提供营养物质、O2等，细胞产生的代谢废物进入组织液，与细胞进行物质交换的组织液大部分流回毛细血管，少部分进入毛细淋巴管。组织液进入淋巴管就被称为淋巴液（图1-4A）。毛细淋巴管以膨大的 盲 端 起 始 于 组 织 间隙，内皮细胞的边缘像瓦片一样排列，形成向管腔内开启的单向活动瓣膜，阻止淋巴回流入组织液（图1-4B）。毛细淋巴管汇合成淋巴管，淋巴管汇合成左淋巴导管和右淋巴导管，分别汇入左、右锁骨下静脉。图1-3人体细胞及内环境示意图组织细胞毛细血管毛细淋巴管淋巴组织液血浆 细胞外液6第一章内环境与稳态活 动绘制概念图解释“
20、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换”人体通过呼吸系统、消化系统、循环系统、排泄系统等系统，与外界环境进行物质交换，以保证每个细胞对物质和能量的需求。目的要求1.用概念图表示人体内环境的组成。2.结合图1-5中的已有知识，尝试绘制概念图解释人体的各器官系统如何分工协作，使得组织细胞通过内环境与外界实现物质交换。活动提示1.头脑风暴阶段：用术语或简短的语言描述与“细胞通过内环境与外界环境进行物质交换”相关的概念、事实和观点等内容。此时不用考虑概念有多重要，也不用考虑它们之间的相互关系，尽可能多地列出你知道的内容。2.区分概念的层级关系：对概念进行分组，将最重要的概念放在中心位置。有些术语或者概念
21、可以归入一类，尝试进行归纳分类。有层次地对概念进行排列，重要的概念下分出几个相关联的次要概念，次要概念下又可以分出几图1-5细胞通过内环境与外界环境进行物质交换外部环境食物消化系统呼吸系统循环系统细胞外液营养物质泌尿系统粪便代谢废物（尿素、尿酸）小肠表面（扫描电子显微镜，经后期着色处理）肺部组织（扫描电子显微镜，经后期着色处理）肾脏中的血管（扫描电子显微镜，经后期着色处理）组织细胞CO2O2血液心脏100 m50 m250 m7生 物 学选择性必修 1稳态与调节个小概念。3.建立联系：将上面所有的概念或术语用方框或者圆圈圈起来，用带箭头的连线建立两个概念之间的联系，连线上尽可能选用意义表达明确
22、的连接词，任何两个概念加上连接词后必须能表达一个完整的观点，箭头可以交错。讨论1.内环境的作用是什么？2.为什么称血浆是内环境中最活跃的部分？3.为保证人体细胞代谢的顺利进行，你认为内环境应具备哪些适宜的条件？内环境是细胞与外界进行物质交换的媒介。大部分细胞通过细胞膜直接与组织液进行物质交换；同时，组织液又通过毛细血管壁与血浆进行物质交换。血浆在全身血管中不断流动，再通过各器官和系统与外界进行物质交换。内环境为细胞提供相对稳定的生存条件人体生活的外部环境经常发生变化，但内环境可以保持相对稳定，这给细胞提供了一个物理、化学因素都比较稳定的环境。内环境的相对稳定是细胞正常生存的必要条件。细胞代谢是
23、指细胞内发生的，由多种多样的酶催化的化学反应。这些酶促反应的顺利进行，需要合适的温度、适宜的pH、一定的离子浓度和底物浓度等。内环境中的理化特性主要包括体温、酸碱度和渗透压。人体细胞外液的温度通常维持在37 左右。血浆中的pH为7.357.45，略偏碱性。血浆中pH保持相对稳定，这与血浆中存在大量的缓冲对有关。例如，缓冲对H2CO3和NaHCO3，当人体剧烈运动产生乳酸时，NaHCO3和乳酸反应生成乳酸钠和H2CO3，H2CO3分解成H2O和CO2，CO2可由肺部排出；当蔬菜和水果中的 Na2CO3进入血浆时，H2CO3与 Na2CO3反应生成NaHCO3，多余的NaHCO3会从肾脏排出。血浆
24、中缓冲对的存在，使得血浆在一定范围内既能抗酸又能抗碱。溶液的渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力，渗透压的大小取决于单位体积中溶质微粒的数目。在体温为37 时，血浆渗透压约为770 kPa，其渗透压的大小主要由无机盐决定，与蛋白质等物质也有关系。人体血浆的渗透压与0.9%的NaCl溶液基本相等。8第一章内环境与稳态活 动探究血浆对pH变化的调节作用细胞直接生活的液体环境是否会因细胞的代谢而不断发生改变？细胞代谢产生的酸性物质、剧烈运动产生的乳酸、食物中的酸性或碱性物质是否会影响体液的pH？目的要求1.比较清水、缓冲液、血浆在加入一定浓度的盐酸或氢氧化钠后的pH变化。2.设计记录表格，对收集的数
25、据进行分析处理，绘制曲线图。探究问题血浆对pH变化的调节作用如何表现？材料用具动物血浆，清水，pH为7的磷酸缓冲液，0.1 mol/L的HCl，0.1 mol/L的NaOH，烧杯，量筒，pH计等。方法步骤1.用量筒分别量取20 mL的清水加入编号为1和4的烧杯中，分别取20 mLpH为7的磷酸缓冲液加入编号为2和5的烧杯中，分别取20 mL动物血浆加入编号为3和6的烧杯中。2.用pH计测出每个烧杯中溶液的pH并记录。3.向1号烧杯中滴加5滴0.1 mol/L的HCl，轻轻振荡摇匀，用pH计测溶液的pH并记录。依次滴加至10滴、15滴、20滴、25滴、30滴，每次都需轻轻振荡摇匀后测pH并记录。
26、4.向2号烧杯中滴加0.1 mol/L的HCl，重复方法步骤3。5.向3号烧杯中滴加0.1 mol/L的HCl，重复方法步骤3。6.向4号烧杯中滴加5滴0.1 mol/L的NaOH，轻轻振荡摇匀，用pH计测溶液的pH并记录。依次滴加至10滴、15滴、20滴、25滴、30滴，每次都需轻轻振荡摇匀后测pH并记录。7.向5号烧杯中滴加0.1 mol/L的NaOH，重复方法步骤6。8.向6号烧杯中滴加0.1 mol/L的NaOH，重复方法步骤6。讨论1.尝试设计实验结果记录表格，分别绘制随HCl和NaOH滴数的增加，各9生 物 学选择性必修 1稳态与调节溶液的pH变化的曲线。2.比较清水、缓冲液、血浆
27、对pH变化的调节作用。基于实验数据，可以得出什么结论？3.尝试解释血浆中的pH维持稳态的机制。与练习思考一、选择题1.下列属于动物体内环境的是（）A.体液B.消化液C.细胞内液D.细胞外液2.下列关于人体内环境的叙述，错误的是（）A.内环境是细胞直接生活的液体环境B.淋巴细胞生活的液体环境是淋巴、血浆等C.H2CO3、NaHCO3等参与维持血浆pH相对稳定D.血浆的主要成分包括水、葡萄糖、血红蛋白和激素等二、简答题1.描述氧气从外界环境进入组织细胞的线粒体被利用所经过的路线。2.查找资料，分析细胞外液在生物进化过程中是如何产生的，说明细胞外液对生物生存的意义。10第一章内环境与稳态动物体的每个
28、细胞都像是一台复杂精巧的机器，通过自身的细胞代谢实现其在整个机体中的精确功能。一旦细胞生活的内环境不能维持相对稳定的状态，代谢活动就不能正常进行，细胞的生存就会出现危机，进而影响整个机体正常的生命活动。阅读下面小资料，并思考：内环境偏离稳态后会出现什么现象呢？小资料分析霍乱对内环境的影响霍乱是由霍乱弧菌（图1-6）所致的一种烈性肠道传染病。1817年，霍乱的第一次世界性大流行始发于气候炎热的印度，继而蔓延至中国、日本及东南亚部分地区。迄今为止，霍乱已经发生了7次全球性大流行，波及世界五大洲100多个国家和地区。霍乱是全球公共卫生的一大问题，每年约有数十个国家或地区的十几万人感染霍乱弧菌而患病，
29、几千人死亡。第二节内环境的稳态保障正常生命活动本节要点稳态调节图1-6扫描电镜下的霍乱弧菌（19000，经后期着色处理）11生 物 学选择性必修 1稳态与调节霍乱的致病原因：霍乱弧菌存在于水中，人体饮用被霍乱弧菌污染过的水后，正常胃酸可杀死弧菌，但当胃酸分泌不足或入侵病毒菌数量较多时，未被胃酸杀死的弧菌便会进入小肠，在碱性肠液内迅速繁殖，并产生大量强烈的外毒素。这种外毒素使肠液大量分泌，小肠黏膜上皮细胞内大量钠离子和水持续外流，引起不可控制的呕吐和腹泻，造成严重脱水，致使血浆容量明显减少、体内盐分缺乏、酸中毒等内环境紊乱，甚至死亡。上述资料中，内环境的哪些物理化学特性发生了改变？对人体造成怎样
30、的影响？内环境处于动态变化的相对稳定状态内环境中的血糖浓度、温度、pH、渗透压等理化特性都处于相对稳定的动态平衡中。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，使它们产生一些反应来减少内环境的变化。动物体通过调节作用使得机体内部环境保持相对稳定的状态称为稳态（homeostasis）。稳态并不意味着固定不变，而是指一种可变的却又相对稳定的状态。在人体的常规体检中，我们要对尿液和血液进行生化分析。人体血浆中葡萄糖的含量通常在80120 mg/dL，正常人体检时空腹血糖的含量会在这个范围内，但测定值并不是恒定不变的。小资料人的体温人是恒温动物，体温是相对稳定的。人体直肠温度的平均值为3
31、7.5，口腔温度比直肠温度低0.20.3，腋窝温度比口腔温度低0.30.5。人体的体温还具有周期性波动的特征，在一昼夜中，凌晨的体温最低，1719时体温最高。体温存在个体差异，但同一个体的体温变化一般不超过1。人的体温在一定范围内波动，但变化范围不大，表现出相对稳定性。12第一章内环境与稳态各器官系统协调统一共同维持内环境稳态当血液中葡萄糖的浓度下降时，胰腺中的特定胰岛细胞感受到血糖浓度的下降，会分泌相关激素，引起肝释放葡萄糖进入血液以维持一定的血糖浓度。肝的活动维持着血糖浓度以及整个组织液中糖浓度的稳定。血糖稳定主要依赖体液调节来实现。当外界气温降低时，身体的神经系统会参与体温的调节，机体出
32、现战栗、皮肤血管收缩等现象，同时身体中某些激素的分泌量会增加以促进细胞代谢产热。体温稳定主要依赖神经调节来实现，体液调节也共同参与。当外界病原体入侵机体时，身体的免疫系统会清除入侵机体的病原体以维持内环境的稳态。血液中血糖浓度的调节依靠内分泌系统，体温调节是神经系统和内分泌系统共同作用的结果，人体抵抗病原体侵害需要依靠免疫系统，人体任何内、外环境出现变化都需要多个器官系统协调统一来维持内环境的相对稳定。这就是说，人体内环境稳态是依靠神经-体液-免疫调节机制来实现的。活 动病例分析病例研究是医生工作中的重要内容，通过分析病例可以帮助医生诊断患者的疾病并制订合理的治疗方案。目的要求1.阅读并分析病
33、例，描述病例中患者内环境理化因子的变化。2.分析内环境理化因子偏离正常范围对机体造成的影响。活动提示以4人为一小组进行小组合作学习，分析下面的两个病例并讨论问题。患者症状病例A，女，30岁，自诉3天前开始出现咳嗽、咽痛症状。今日因体温38.9 入院发热门诊就诊，患者诉浑身肌肉酸痛，伴乏力。病例B，男，52岁，因昏迷前来急诊。自一个月前患者妻子去世后，情绪逐渐低落。其妻在世时，患者只是适度饮酒，但近几周饮酒量明显增大，并且进食量很少。周六女儿回家探望他，发现其躺在客厅沙发上，失去知觉，桌上13生 物 学选择性必修 1稳态与调节有两个空酒瓶。经检查发现，其不能被唤醒，呼吸深而有声，呼出气体可闻及酒
34、精味，体温35.5。实验室检查，血标本送检结果见表1-2。表1-2病例B血标本检查结果血浆或血清酒精葡萄糖乳酸pH测定值500 mg/dL2.7 mmol/L8.0 mmol/L7.21参考值03.66.1 mmol/L0.52.2 mmol/L7.357.45讨论1.病例A和病例B内环境中的哪些理化因子发生了变化？2.通过对上述两个病例的分析，说明内环境偏离正常范围时，机体会出现什么情况。3.内环境理化因子保持稳定对机体的意义是什么？与练习思考一、选择题下列关于稳态的叙述，正确的是（）A.内环境中的各种因素是一成不变的B.血糖浓度、尿液中无机盐离子相对稳定属于稳态C.稳态的维持需要神经-体液
35、-免疫调节机制来完成D.人因为剧烈运动而大量出汗会使机体偏离稳态二、简答题1.如果在体外培养人体细胞，你认为应该给细胞提供怎样的培养条件，以保证这些细胞能存活。2.小明患严重腹泻，全身无力，医院诊断其患细菌性肠炎。此时小明身体内环境中哪些理化因子偏离了稳态？医生处方中除了消炎药外还有“口服补液盐散（）”，其成分是：氯化钠1.75 g、氯化钾0.75 g、枸橼酸钠1.45 g、无水葡萄糖10 g。请分析此药的作用。14第一章内环境与稳态3.哺乳动物可通过一定的调节机制维持体温的相对稳定，而爬行动物通常需要利用周围的环境来调节体温，如蛇在阳光的照射下提高身体的温度。请分析说明哺乳动物体温维持相对稳
36、定的意义。15生 物 学选择性必修 1稳态与调节人体必须适应不断变化的外部环境，同时也必须维持内部环境的相对稳定。组织液、血浆、淋巴等细胞外液共同构成了人体细胞赖以生存的内环境。细胞通过内环境间接地与外界发生物质交换。呼吸、消化、循环和泌尿系统参与内、外环境的物质交换。细胞生存通常需要严格的条件。内环境的理化因子，如渗透压、酸碱度、温度、血糖和氧气浓度等，在很小的范围内上下波动，以满足细胞代谢的需要。内环境理化因子的任何变化，都会引发机体的自动调节。机体通过神经-体液-免疫调节机制，协调呼吸、消化、循环和泌尿等系统的活动，共同维持内环境稳态，保障细胞代谢的顺利进行。构成人体的每一个细胞既参与稳
37、态调节又分享稳态成果。本章知识主要渗透了结构与功能观、稳态与平衡观。尝试运用图示和模型等方法，表征并阐释内环境为机体细胞提供了适宜的生存环境并与外界进行物质交换，解释生活中引起稳态偏离的原因，以养成健康生活的意识和习惯，培养科学素养。本章知识结构图本 章 小 结本 章 小 结16动物的奔跑落日的余晖映衬着广袤无际的草原，一只羚羊正悠闲自在地觅食，享受着夜幕降临前的美餐。猎豹的出现打破了平静的画面，羚羊顿时扬起四蹄奋力狂奔，草原上奔跑的猎豹和羚羊展开了一场生死时速的较量。在这场奔跑的较量中，猎豹和羚羊的运动都依赖收缩特定部位的骨骼肌。骨骼肌的收缩是在复杂的神经系统的支配和调节下实现的，这个由一个
38、个神经元细胞组成的连接全身所有器官的网络系统控制着动物的运动，使得动物能够快速应对复杂多变的环境。那么，神经系统的结构是怎样的？神经调节为什么能对内、外环境变化做出快速的反应？第 二 章神经调节们生活的环境复杂多样，人和动物必须适应外界环境的变化以求得生存和发展。个体的生存能力和保持稳态的能力，在很大程度上取决于其感知内、外环境的变化并做出反应的能力，这种能力主要依赖人和动物的神经系统。我学习目标1.概述神经调节的结构基础，认识生命系统结构与功能的整体性。2.分析神经冲动的产生与传导，解释突触的信号传递。3.分析低级神经中枢和高级神经中枢在维持稳态中的作用。4.说明条件反射和非条件反射对生命活
39、动的意义。5.通过对药物依赖和毒品成瘾的分析，认同健康的生活方式，珍爱生命，远离毒品。本章学习应聚焦的关键能力1.通过分析反射弧的组成、神经系统受损对人体运动等行为的影响，学会基于生物学事实和证据进行逻辑推理的思维方法。2.关注药物依赖和毒品、精神疾病等社会中的科学议题，参与讨论并做出理性解释，主动向他人宣传健康生活和关爱生命等相关知识。第二章神经调节脑脊髓周围神经系统神经系统周围神经系统中枢神经系统脑脊髓传入神经（感觉神经）传出神经（运动神经）躯体运动神经植物性神经（内脏神经）副交感神经交感神经图2-1人体神经系统的组成中枢神经系统动物对环境的迅速反应主要是通过神经调节实现的。神经系统能感受
40、机体内、外环境的变化，直接或间接地协调各器官、各系统的活动，使它们相互配合，形成一个整体，使人和动物能应对内、外环境的各种变化，维持正常的生命活动。人体神经系统由哪些器官组成？其结构单位是什么？神经元的基本特征是什么？人体神经系统由中枢神经系统和周围神经系统组成人的神经系统分为中枢神经系统和周围神经系统两部分。中枢神经系统包括脑和脊髓。周围神经系统包括与脑相连的脑神经和与脊髓相连的脊神经。若从功能上划分，周围神经系统分为传入神经（感觉神经）和传出神经（运动神经）。传出神经又可分为支配骨骼肌的躯体运动神经和支配内脏器官的植物性神经。植物性神经还可再分为交感神经和副交感神经（图2-1）。本节要点中
41、枢神经系统周围神经系统神经元神经冲动第一节神经系统是神经调节的结构基础19生 物 学选择性必修 1稳态与调节神经元是人体神经系统的基本单位人体的神经系统是由几百亿到上千亿个神经细胞（神经元，neuron）和数目更多的支持细胞（胶质细胞，glial cell）构成的。神经元是神经系统结构和功能的基本单位。神经元一般包含胞体、树突、轴突三部分。树突是神经元胞体发出的如树枝状的短突起，是神经元接收信息的结构。轴突是神经元胞体发出的长突起，又称神经纤维，是神经元传出信息的结构。人体内的神经元，根据其功能可分为三大类：感觉神经元、中间神经元和运动神经元（图2-2）。感觉神经元，也称为传入神经元，它通过特
42、化的神经末梢，接受来自内、外环境的刺激，并将信息传递给脑或脊髓。中间神经元分布在脑部和脊髓，连接感觉神经元和运动神经元。运动神经元，也称为传出神经元，它将信息由脑或脊髓传向肌肉或腺体。运动神经元（图2-3）的胞体位于脊髓，它发出轴突支配骨骼肌纤维。轴突的外周通常有髓鞘。神经元的树突和胞体的表面能接收其他神经元轴突末梢的信息。神经元是一种可兴奋细胞。兴奋是指某些组织（如神经组织）受到刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。可兴奋细胞的特性就是在受到刺激后能迅速产生反应。神经元的基本特性是受到刺激后会产生神经冲动并沿轴突传送出去。图2-2神经元的三种类型传导方向感觉神经元中间神经元运动神经元
43、图2-3运动神经元胞体轴突郎飞结髓鞘树突20第二章神经调节我们常用蛙的坐骨神经腓肠肌（图2-4）来研究神经肌肉组织的兴奋性。神经是由许多神经纤维被结缔组织包围而成的。在蛙的坐骨神经上，给一个适当强度的电刺激，腓肠肌便会收缩。在蛙的坐骨神经上，放置两个电极b、c，这两个电极连接到一个灵敏电位计上（图2-5）。在静息时，电表上没有电位差（图2-5，1），说明坐骨神经表面各处电位相等。在神经纤维的一端（a）刺激神经（图2-5，2），引起兴奋，便可看到靠近刺激端的电极处（b）先变为负（图2-5，3），再恢复到零（图2-5，4），然后另一端电极处（c）变为负（图2-5，5），再恢复到零（图2-5，6）。
44、可见，刺激神经纤维会产生一个沿着神经传导的负电位，这就是动作电位。以图2-5说明动作电位传播的过程：放置在静息的神经纤维上的两个电极是等电位的；在a点刺激神经产生冲动；冲动传播到b点，b的电位变为负，b、c之间出现电位差，电位计指针偏向b；冲动离开b点，b、c又恢复到等电位；当冲动传播到c点，c点的电位变为负，b、c之间再次出现电位差，电位计指针偏向c；冲动离开c点，b、c又恢复到等电位。动作电位就是神经冲动，神经冲动的传导就是一个动作电位的传播。123bbbccc456bcbcbc d图2-5蛙坐骨神经的动作电位示意图a图2-4蛙的坐骨神经腓肠肌腓肠肌坐骨神经21生 物 学选择性必修 1稳态
45、与调节神经冲动的传导速度课外读神经冲动在神经上传导的速度有多大呢？1844年，德国著名的生理学家弥勒（Johannes Peter Muller，18011858）宣称，神经传导的速度是不可测量的，一种刺激由身体的外周传到脊髓和脑后，再引起肌肉收缩的时间是非常短的。6年后，他的学生亥姆赫兹（Hermann von Helm-holtz，18211894）（图2-6），运用自己设计的方法准确测定了蛙坐骨神经冲动的传导速度。他先刺激坐骨神经靠近腓肠肌的一端，随后再刺激坐骨神经靠近脊髓的一端，分别测量出每次从刺激到肌肉反应的时间。然后测量出远端和近端之间的长度，除以两次刺激肌肉反应的时间差，则可计算
46、出神经冲动的传导速度。亥姆赫兹经计算得出蛙坐骨神经冲动传导速度的平均值为27.25 m/s。该速度比物理电流的传播速度慢很多，由此表明神经冲动的传导不同于电流在金属导线中的传导。与练习思考一、选择题1.下列神经元中，将神经冲动传送到脊髓的是（）A.感觉神经元B.运动神经元C.中间神经元D.前三种都可以2.下列关于神经元的叙述，错误的是（）A.神经元是构成神经系统结构和功能的基本单位B.神经元由胞体和突起组成，其轴突组成神经纤维C.神经元接受刺激后能产生兴奋，并能把兴奋传导到其他神经元D.神经元包括神经纤维和神经末梢两部分，它在神经组织中大量存在二、简答题阅读以下资料：1771年，意大利解剖学家
47、伽伐尼（Luigi Galvani，17371798）用蛙的坐骨神经腓肠肌标本来研究生物电现象。他用两种金属导体在肌肉和神经之间建立回路，肌肉就会产生颤抖，即发生收缩。他把这种现象归因为“生物电”，肌肉带正电，神经带负图2-6亥姆赫兹22第二章神经调节电，金属导体把神经和肌肉之间的回路接通。这是人们第一次将电现象与生命活动联系起来。意大利物理学家伏特（Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta,17451827）对伽伐尼的实验提出异议，他认为由于伽伐尼实验中所用导体的金属属性不同，两种不同的金属接触可以产生电位差，所以使蛙肌肉收缩的实际上是一种“双金
48、属电流”，纯属物理现象。伽伐尼则坚持认为生物体内有电现象存在。这就是有名的伽伐尼与伏特的争论。请继续查找有关资料，回答下列问题：（1）伽伐尼和伏特在科学上突出的成就分别是什么？（2）伽伐尼和伏特的争论在科学发展中有什么价值？23生 物 学选择性必修 1稳态与调节人群中，突然有人从后面拍了一下你的肩膀，你立即转过头去，看到了一张熟悉的笑脸。乒乓球台前，你的伙伴发球后，你迅速击球，在空中画出一道完美的弧线。这些行为和动作的完成都是神经调节的结果。神经调节为什么会如此迅速、准确？神经冲动产生的细胞学基础是什么？环境刺激使得神经细胞产生动作电位生理学家进行了约半个世纪的探索，最终找到了为什么刺激神经会
49、产生动作电位的答案。他们发现，在静息状态时神经纤维膜两侧存在电势差，膜内的电位低于膜外的电位，即静息膜电位是膜外为正电位、膜内为负电位。也就是说，膜处于极化状态（图2-7A）。在膜上某处给予刺激后，该处极化状态被破坏，称为去极化。在极短时间内，膜内电位会高于膜外电位，即膜内为正电位、膜外为负电位，形成反极化状态（图2-7B）。接下来神经纤维膜又迅速恢复到原来的外正内负状态，即复极化状态（图2-7C）。去极化、反极化和复极化的过程，也就是动作电位膜外负电位的形成和恢复的过程，全部过程只需数毫秒。第二节神经冲动的产生和传导本节要点动作电位神经冲动的传导突触的传递图2-7动作电位期间膜的极性变化示意
50、图A.静息膜电位，极化状态B.发生动作电位期间，反极化C.复极化，重建膜电位静息状态兴奋状态恢复静息状态-24第二章神经调节为什么在神经细胞膜上会出现极化状态呢？这是由于神经细胞膜内、外各种电解质的离子浓度不同，膜外钠离子浓度大，膜内钾离子浓度大（表2-1），而神经细胞对不同离子的通透性各不相同，造成细胞膜内、外电位差异。静息状态下，膜外为正电位，膜内为负电位。表2-1细胞质和细胞外液的离子组成离子钠离子钾离子细胞质中的浓度/（mmolL-1）15150细胞外液中的浓度/（mmolL-1）1505比值110301神经细胞的膜外带正电，膜内带负电，主要与以下三个因素相关（图2-8）：细胞内的有机