普通高中教科书·生物学选择性必修1 稳态与调节.pdf

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：12345、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。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，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/24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 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 nmol/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，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