高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座_专题十四_内环境的控制clyp.docx
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1、“高中生物颖韬工作室”整理 http:/sw.fjjy.org高中生物物奥林匹匹克竞赛赛辅导专专题讲座座专题十四四内环境境的控制制竞赛要要求1系统统组成2肾脏脏系统的的结构 3尿的的产生4体液液平衡(内内稳定) 知识梳梳理一、内环环境和稳稳态概述述1内环环境:是是指体液液(细胞胞外液),由由血液、淋巴液液、脑脊髓髓液、组织液液(器官官组织间间液体)构成。2稳态态:生物物要求内内环境保保持稳定定,这种种内稳态态的性质质是在神神经和体体液的调调节下,各各器官系系统协调调活动,维维持内环环境相对对稳定的的状态。内稳态是靠负反馈调节的。3现代代广义的的稳态:是指在在同一层次上上的稳态态,从细胞胞到生态
2、系系统。4影响响内稳态态的因素素:(11)外界界条件变变化:如如温、湿湿度等;(2)生生物体自自身状态态变化:如运动、摄摄食等。二、体液液调节 排泄泄和水盐盐平衡(一)体体液细胞生活活在液态态环境中中,低等等动物生生物在水水环境,高等动动物的细细胞生活活在体液液中。 体体液是指指细胞外外液,包包括血液液、淋巴巴、组织织液等;内环境境主要指指体液。内环境的的特性:海洋生生物的体液成成分似海海水;淡淡水、陆陆生生物物体液与海海水很不不相同。体液调节节主要机机制有二二个:(11)排泄泄:排出出代谢废废物;(22)水盐盐平衡:调节水水量、保持体体液盐分分浓度稳稳定。(二)排排泄1动、植植物在利利用含氮
3、氮物质上上的区别别:植物:能能利用无无机氮;可反复复利用蛋蛋白质分分解产生生的含氮氮基团;不存在在排泄含含氮废物物的过程程;无排排泄系统统。动物:不不能利用用无机氮氮;不能能重复利利用蛋白白质分解解产生的的含氮基基团;无氨基基酸库,不不能储存存蛋白质质、氨基基酸等(在在动物体体内,多多余蛋白白质、氨氨基酸等等转变为为糖原、脂脂肪储存存起来或脱脱氨基转转变为NNH3、尿尿素、尿尿酸等,排出体外外)。有有排泄系系统和排排泄器官官:排出出代谢废废物,保持体体液稳定定,如皮肤肤能排出出汗腺;肝脏排排出胆汁汁(胆固固醇、胆胆色素);肠道排排出Caa2+、FFe2+(粪便便)。排排泄的物物质主要要包括:多
4、余的的水、多余的的盐分、蛋白质质代谢废废物如氨、尿尿素、尿尿酸、肌肌酐等。2转氨氨与脱氨氨 转氨:氨氨基酸的的 -NNH2转移到到一种酮酮酸上。结结果形成成新的氨氨基酸。天冬氨酸酸 + a-酮戊戊二酸 草酰酰乙酸 + 谷谷氨酸脱氨(氧氧化脱氨氨):谷氨酸酸 + H2O a-酮戊戊二酸 + NNH3,结结果产生生氨。2氨的的排除 NH3的的特点:剧毒物质质,必须须排除;NH3分子小小,易溶于于水、易易透过细细胞膜;排除方方法与生生活方式式有关。(1)水水生动物物的排泄泄 排泄物的的主要形形式是NH33,缺点是消耗大大量的水水。小型动动物直接接排泄:NH33 体体表 外界界水环境境;或稀释后后排泄
5、:NH33稀释释减弱弱毒性排泄系系统体体外。(2)陆陆生动物物排泄排泄物主主要为尿尿素、尿尿酸,优点是耗水少少,这是是对陆地地生活的的适应性性。尿素的的排泄尿素的形形成:NNH3经经氧化形成成尿素,2NHH3 + CO22 COO(NHH2)2 + H2O; 优点是毒毒性较小小,可长时时留存;可积累累、浓缩缩(节水水);缺缺点是仍耗水、仍仍有毒性性;两栖类:蝌蚪似似鱼,以以排NHH3为主主 、尿尿素次之之;成体体以排尿素素为主;胎生陆陆生动物物哺乳类类(人)以排尿素为主。尿酸的的排泄优点是无无毒性;是结晶状态态,不溶溶于水,节水;且不影响响体液平平衡(内内稳态);适应性性于软体动物物、节肢肢动
6、物、爬爬行动物物、鸟类类等。干旱地地区生活活的生物物,如鸟鸟类、爬行行类等卵卵生陆生生动物,卵卵外有卵卵壳,胚胎的的代谢废废物无法法通过,尿尿酸则储储存于卵卵内。进化上上的启示示 趋同进化化、平行行进化:排泄物物为尿酸酸的两大支支陆生动动物:软体 、节肢肢等属无脊椎椎动物;爬行、鸟鸟类属脊椎动动物;二二者关系系很远,这这是生物物在生理理特征上上生物有有趋同进进化(平平行进化化)的一一个例子子。在排泄物物方式上上,部分分水生动动物以尿酸(不不是NHH3)为为主,如如浅滨螺螺、锥实实螺、扁扁卷螺等等;这是是生物的的进化是是从水生生到陆生的的过渡类类型;部部分陆生生动物:以NHH3annd/oor尿
7、素素为主,如如鼠妇以NH33 为主主、蚯蚓以NH33、为主主,说明这些些生物尚尚未进化化到真正正适应陆陆地上生生活,只能生生活在潮潮湿的环环境中。多种其其它形式式的含氮氮废物蜘蛛的含含氮废物物为鸟嘌嘌呤;多多种鱼类类是三甲基基胺等。(三)水水盐平衡衡1海洋洋动物的的水盐平平衡大多和海海水等渗渗,不存存在水盐盐平衡的的问题;有些生物物(如某某种蟹)可可生活在在低渗溶溶液中,这这是由于于其鳃有有调节体体液盐分分浓度的的作用。鳃鳃将半咸咸水中的的盐分逆逆浓度梯梯度吸收收,将过过多的水水(与体体液等渗渗)排出出。有些海洋洋动物如如牡蛎、蛤蛤等,当当海水变变为低渗渗时,只只是被动动地关闭闭外壳。海洋硬骨
8、骨鱼的补补祖先生活活于淡水水中,体体内与海海水相比比是低渗渗的,其其适应方方式为:(1)全全身都盖盖有磷片片,减少少水分从从体表渗渗出;(22)不断断饮入海海水,用用鳃上的的特化细细胞泌出出盐分;(3)含含氮废物物质大多多以NHH3的形形式从鳃鳃排出,肾肾脏的排排尿量减减少,减减少失水水。鲨和硬骨骨鱼一样样,祖先生活活于淡水水,其体体内盐类类与硬骨骨鱼相似似,但血血中尿素素含量很很高,使使体液渗渗透压高高于海水水;鲨血血中还含含在另一一种含氮氮废物三三早基胺胺,以减减少尿素素的毒性性。海产的或或沿海生生活的鸟鸟类,如如信天翁翁等,参参盐腺泌泌盐。2淡水水动物的的水盐平平衡淡水鱼来来自海洋洋生活
9、的的祖先,其其调节体体液平衡衡的机制制是:(11)体表表有鳞片片;(22)从不不饮水;(3)尿尿是高度度稀释的的,其含含盐量远远低于血血液;(44)鳃上上有特化化细胞,从从水中主主动吸收收盐分。3陆生生动物的的水盐平平衡 陆生动物物面临的的主要问题题是缺水、失失水,相相对应的的解决办办法是饮饮水、节节水(保保水)。(1)未未完全适适应陆生生的种类类如蚯蚓、蛙蛙等,未能能完全摆摆脱对水水的依赖赖,它们们的皮肤肤可进行行辅助呼呼吸,若若皮肤裸裸露,就就会失水水。故它它们只能能生活在在潮湿环环境中。排泄泄物形式式为NH33或尿素,蚯蚓为NH33和尿素;蛙以尿素为为主,这这个过程程是耗水水过程。(2)
10、完完全适应应陆生的的种类如如昆虫、爬爬行类、鸟鸟类、哺哺乳类,其其适应方方式是饮水、保保水(节节水)。保保水主要要通过:体表无无呼吸功功能,干燥、有有覆盖物物;有几丁质质外骨骼骼、鳞、羽羽、毛等等;除汗汗腺外不不再失水水;呼吸吸器官深深藏体内内(气管管、书肺肺、肺);排泄器器官回收收水能力力强(尿尿浓);排泄物物为尿酸(昆昆虫、爬爬行类、鸟鸟类)和和尿素(哺哺乳类)(浓浓度高);利用代代谢水。多种昆虫虫生活在在干燥环环境,食食用干燥燥食物,不饮水水;袋鼠鼠生活在在干燥炎炎热环境境、几乎乎不饮水水;它们们的粪便便干燥,直直肠回收收水分能能力很强强; 不出汗:袋鼠,强强烈日照照 汗液作用用 排泄、
11、调调节体温温; 汗液成分分 水、NNaC、乳乳酸、尿尿素等(四)排排泄和水水盐平衡衡器官1伸缩缩泡:是是原生动动物调节节水盐平平衡的器器官,海海洋生物物大多没没有伸缩缩泡。2原肾肾管:涡涡虫、轮轮虫等的的排泄器器官,其其特点是是有火焰焰细胞,呈呈现管状状,有纤纤毛伸入入排泄管管中。3后肾肾管:环环节动物物和软体体动物的的排泄器器官称为为肾管或或后肾管管,肾管管按体节节排列。4触角角腺:蟹蟹等甲壳壳类动物物的排泄泄器官是是触角腺腺,又称称绿腺。5马氏氏管:昆昆虫的排排泄器官官称为马马氏管。6脊椎椎动物的的排泄器器官:泄殖腔:是两栖、爬爬行、鸟鸟类的排排泄器官官,由直直肠末端端膨大,输尿管管、输精
12、精(卵)管管、直肠肠通入。末末端的孔孔为泄殖殖腔孔;回收水水分能力力很强,粪便干干(特别别是干旱旱地区的的爬行、鸟鸟类)。肾脏:其其特点是高度集集中的器器官,不再形形成分支支深入器器官组织织间;循循环系统统参与排排泄物的的运输,废物进入入血液后,由由肾排到体外外;肾脏脏对尿液液有浓缩缩、加工工作用。人的排泄泄系统:由肾、输输尿管、膀膀胱、尿尿道组成成。(1)肾肾脏的构构造由皮质、髓髓质、肾肾盂构成成。肾脏脏生理特特点是过滤作作用强、血流量量大(112 /miin)、血流速速度缓慢慢、血压高高。肾脏由1100万万个肾单单位组成成,肾单单位由肾肾小体和和肾小管管组成;肾小体体又由肾小小球和肾小囊囊
13、组成。肾单位(特特别是肾肾小管)各各部分规规律排列列形成肾肾脏皮质质和髓质质。皮质部部由肾小体体(肾小小球、肾肾小囊),髓质部由髓袢的大部分、集合管的大部分组成。(2)尿尿的形成成A 肾肾小球滤滤出液(原原尿)的的形成:血液流到到肾小球球的毛细血血管网时时,滤过过到肾小小囊腔内内,形成成滤液,进进入肾小小管。实验证明明,滤液液形成与与血压正正相关、 滤液液形成与与耗氧量量无关。这这说明。渗透作作用是一一个物理理过程,是是被动运运输,不耗能能。肾小囊(壁壁)的细细胞称为为足细胞胞,是单层层、扁平平、伪足足样突起起,铺在肾肾小球微微血管壁壁上,间隙可可容血浆浆透过。滤液(原原尿)量量大,每每天约1
14、180 (1550-2200),而排尿量约为 15-2 /天。原尿的成分与尿不同,与血液相似、与组织液相当,无血细胞、大分子蛋白质少。B 终终尿(尿尿)的形形成:滤滤夜(原原尿)的的加工终尿(尿尿)中无蛋白白质分子子,异常时(如肾炎),尿中含含蛋白质质大分子子,原因是肾小球球壁挡不不住蛋白白质大分分子,肾小管管的重吸收收功能丧丧失。终尿的形形成 肾小小管、集集合管的的加工作作用 重吸收作作用滤液中物物质再进进入血液液为重吸吸收,发发生在近近曲小管管。特点是:(1)主动运输,即耗能(管壁细胞中含有大量线粒体)、耗氧。(2)选择性:回收能力因物质种类而异。葡萄糖、氨基酸、蛋白质、维生素等被全部回收
15、;NaC、K+等被子大部回收;尿素、尿酸、H2PO4-、HPO42-被部分回收,用于调解渗透压;有害物质(NH3、肌酐等)则完全不吸收。但当有限限度:高高血糖 1660mgg/1000 mm血液时时,不能能全部重重吸收,出出现糖尿尿。分泌和排排泄作用用 部位在远远曲小管管,主要要作用是是:(11)调节节血液酸酸碱度:如血液液中H+(或HHCO33-)进进入滤液液;(22)调节节血液离离子平衡衡:血液中中NH44+、KK+、HH+ 进进入滤液液,帮助NNa+的的重吸收收;(33)排泄泄:代谢谢废物和和产物、药药物、毒毒物。浓缩作用用主要在集集合管。髓袢的的生理特特点、作作用为集合小小管营造造高效
16、逆逆流交换换环境。升支对水水的通透透性很低低,管内水水量保持持不变,大量泵泵出滤液液中的NNa+。结果管管内滤液液中Naa+ 浓浓度逐渐渐降低,管管外组织织液中NNa+ 浓度升升高。降降支:管管外组织织液浓度度始终大大于管内内滤液,结果:Na+ 渗入入管内,使使管内NNa+ 浓度升升高。Na+ 环流的的形成总总结如下下:降支:NNa+ 渗入 Naa+ 浓浓度升高高,在UU形转弯弯处Naa+ 浓浓度最高高;升支:NNa+ 泵出 Naa+ 浓浓度降低低,末端端浓度最最低 管外外组织液液;两个Naa+ 浓浓度(渗渗透压)梯度的形成,使髓袢内滤液渗透压在髓袢末端达到最低;髓袢外(即集合管外)组织液渗透
17、压也在髓袢末端亦最低,这有利于集合管发挥浓缩作用。集合管的的浓缩作作用:由由于管内内滤液浓浓度低、管管外组织织液浓度度高,水水分顺浓浓度梯度度进行扩扩散,结结果管内内水分大大量渗出出,滤液被浓缩,形形成终尿尿。浓缩缩后,滤滤液:终终尿=1180:1552(/天),浓缩1100倍倍。(3) 排尿 尿的成分分:水占96%;含N废废物占255%,有有尿素、少少量尿酸酸、肌酐酐酸等;盐类占155%,如如NaCC;少量量K+、NNH3、PPO433-、SSO422-等。肾结石引引起的原原因是由由于尿酸酸小结晶晶可随尿排排出,但但大结晶晶在肾、膀膀胱内结石,阻塞、摩摩擦、疼疼痛、炎炎症。尿量的调调节:水分
18、对对尿量的的调节血液水分分降低时时,刺激激下丘脑脑,下丘脑脑一方面面分泌抗抗利尿激激素增多多,作用用于集合合管,使使其通透透性增大大,重吸吸收水能能力增强强,使尿尿量降低低;另一方方面,下下丘脑将将兴奋传传递到大大脑皮层层,引起起渴觉,促促进饮水水。饮水过多多时,血液液水分增增多,刺刺激下丘丘脑,使使其分泌泌的抗利利尿激素素减少,致致使尿量量减少。盐分对对尿量的的调节食入盐分分过多,刺刺激下丘丘脑,一方面面产生抗抗利尿激激素增多多,使尿尿量下降降,体液液渗透压压升高;另下方方面,下下丘脑将将兴奋传传递到大大脑皮层层,引起起渴觉,促促进饮水水,使体液液渗透压压升高。饮水过多多时,盐分分浓度降降低
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