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1高中生物必修③《稳态与环境》教学案江苏省阜宁中学伏书俊[课题]第1章人体的内环境与稳态，第3课时实验生物体维持pH稳定的机制[本节聚焦]1、生物体为什么能使pH稳定在一定范围内？2、根据实验结果，说明不同实验材料pH变化有什么特点？[自主学习]1、实验原理①会产生许多酸性物质，如碳酸等，②食物中有时会含有一些③或④物质，这些⑤或⑥物质进入内环境，常使⑦发生偏移，但一般情况下，由于血液中⑧的调节作用，机体能使pH稳定在○9。2、目的要求通过比较○10、○11（如Na2HPO4、KH2PO4等的溶液，在加入○12或○13时，能使○14的变化减弱）和生物材料在加入○15后○16的变化，推测○17。3、材料用具○18防护手套，50mL○191个，50mL○201个，○21，pH计或万用pH试纸，镊子1把，自来水0.1mol/LnaOH(○22)，生物材料（肝匀浆、○23、用水5:1稀释的○24、黄瓜匀浆），pH=7的○25。4、方法步骤①将25mL○26倒入50mL烧杯中。②用pH计或pH试纸测试○27，并做记录。③一次加一滴○28，然后轻轻摇动。加入5滴后再测○29。重复这一步骤直到加入了○30为止。将pH测定结果记入表中。加入0.1mol/LHCl加入0.1mol/LNaOH加入不同数量液滴后的pH加入不同数量液滴后的pH051015202530051015202530自来水缓冲液生物材料1生物材料2④充分冲洗烧杯并向其中倒入○31。测定并记录起始的○32。再如步骤3，一2滴一滴地加入○33，测定并记录pH。⑤充分冲洗烧杯，用缓冲液代替○34，重复步骤1至4，记录结果。⑥充分冲洗烧杯，选两种生物材料分别代替○35，重复步骤1至4，记录结果。⑦根据所得数据，以○36为横轴，以○37为纵轴，画出自来水pH变化的曲线。以实线表示加入○38的变化，虚线表示加入○39的变化。再用其他颜色的线条分别表示○40、○41的变化情况，也同样以实线和虚线分别表示加入○42、○43的变化。[合作探究]1、就加入HCl或NaOH后pH的变化来说，生物材料是更像自来水，还是更像缓冲液？2、分析缓冲液的pH变化情况为什么与自来水的不同。3、剧烈运动时会产生大量乳酸并进入血液，但血液的pH并没有明显下降，为什么？[规律总结]⑴向自来水中加入酸或碱，会使pH降低或升高，如图所示。⑵向缓冲液(Na2HPO4、KH2PO4)中加入酸或碱，会发生如下反应：HPO42-+H+→H2PO4-，H2PO4-+OH-→HPO42-→H2O因而其pH变化不大，如图所示。⑶向生物材料中加入酸或碱，因为生物材料中含有缓冲物质如NaH2PO4/Na2HPO4、H2CO3/NaHCO3，会发生如下反应：HPO42-+H+→H2PO4-和H2PO4-+OH-→HPO42-+H2OH2CO3+OH-→HCO3-+H2O和HCO3-+H+→H2CO3→H2O+CO2因而其pH亦变化水大，如图所示。⑷通过对照比较，揭示生物体维持pH稳定的机制：含有缓冲物质。[典题讨论]1、关于人体内环境中pH调节的叙述，不正确的是（）A、人体血液的pH通常在7~7.53之间3B、血液中乳酸过多时，就与NaHCO3发生反应，生成乳酸钠和H2CO3C、血液中Na2CO3过多时，就与H2CO3结合形成NaHCO3D、血液中CO2过多会刺激神经中枢，促进呼吸活动将CO2排出[解析]人体在新陈代谢过程中，会产生许多酸性物质，如乳酸、碳酸；人的食物（如蔬菜和水果）中往往含有一些碱性物质，如碳酸钠，这些物质进入血液，都会使血液pH发生变化。但血液的pH却不会变化过大，而通常在7.35~7.45之间，原因是血液中的缓冲物质在起作用。B、C、D三项所述不会使pH升高。[答案]A。2、下图表示运动前后血液中乳酸浓度的变化曲线，你认为对曲线BC段的变化解释正确的是（）A、乳酸与NaHCO3反应生成CO2B、乳酸与Na2CO3反应生成CO2C、乳酸与NaH2PO4反应生成H3PO4D、乳酸与Na2HPO4反应生成NaH2PO4[解析]在血液中含有许多对酸碱度起缓冲作用的物质——缓冲物质，每一对缓冲物质都是由一种弱酸和相应的一种强碱盐组成，如H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等。当机体剧烈运动时，肌肉中产生大量的乳酸、碳酸等物质，并且进入血液。乳酸进入血液后，就与血液中的NaHCO3发生作用，生成乳酸纳和H2CO3，H2CO3是一种弱酸，而且不稳定，易分解成CO2和H2O，所以对血液的pH值影响不大。血液中增加的CO2会刺激呼吸活动的神经中枢，增强呼吸运动，增加通气量，从而将CO2排出体外。当Na2CO3进入血液后。就与血液中的H2CO3发生作用，生成碳酸氢盐，而过多的碳酸氢盐可以由肾脏排出。这样由于血液中缓冲物质的调节作用，可以使血液的pH值不会发生大的变化，通常稳定在7.35~7.45之间。[答案]B。3、学生甲在进行1500m比赛时，刚跑至100m左右，感觉腿部肌肉酸痛难忍，欲放弃比赛，老师安慰说：坚持一下，过一会儿就会感觉好点了。学生甲遂继续比赛，过了一会儿，果然感觉又有劲儿了。试问，引起学生甲肌肉酸痛的物质是什么（）A、碳酸B、乳酸C、二氧化碳D、胃酸[答案]D。44、一名运动员正在进行长跑锻炼，从他的大腿的肌细胞中检测到了3种化学物质，其浓度变化如图所示。⑴在O2、CO2、乳酸三种化学物质中，甲、乙、丙分别表示_______、_______、_____。⑵一般情况下，乳酸进入血液后，对血液的pH值影响不大，为什么？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________⑶运动结束后，通过适当的休息，可消除肌肉中积存的乳酸从而消除肌肉的酸痛，请说明消除乳酸的两条途径_______________________________________________________________________________________________________________________________。⑷研究发现皮肤的汗腺也能分泌乳酸，而乳酸可抑制皮肤表面病菌的活动。这是一种__________免疫。[解析]在长跑锻炼中，由于供氧不足，肌细胞要进行无氧呼吸补充供能的不足，乳酸是无氧呼吸的产物，会暂时积累在肌细胞中，因此其浓度逐渐升高。CO2是有氧呼吸的代谢产物，当肌细胞转为以无氧呼吸方式供能时，CO2含量不再升高，且随血液循环运走细胞内的CO2，改善细胞供氧状况。[答案]⑴乳酸CO2O2⑵因为血液中存在H2CO3/NaHCO3，当乳酸进入血液后，乳酸与NaHCO3反应生成乳酸钠和碳酸，碳酸分解成CO2经呼吸排出，而乳酸钠由尿排出。部分乳酸进入肝脏后重新被利用。⑶氧化分解合成葡萄糖和糖元。⑷非特异性。[课堂巩固]1、健康人的血液的pH总是维持在7.35~7.45之间，这是由于（）A、人体内含有大量水分B、血液中NaCl的含量保持恒定不变C、人体排出的酸性物质与碱性物质部分溶解在血液中5D、血液中HCO3-和H2CO3只允许在一定的范围内2、维持血液pH恒定的缓冲物质是（）A、强酸和相应的强碱盐B、强酸和相应的弱碱盐C、弱酸和相应的强碱盐D、弱酸和相应的弱碱盐3、人剧烈运动后，释放大量乳酸，但pH变化不大，主要原因不是（）A、乳酸在血浆中很快被分解生成CO2和H2O，并排出CO2B、NaHCO3与乳酸反应，调节pHC、H2CO3抑制乳酸的酸性，并通过呼吸系统排出CO2D、乳酸酸性弱，不易引起酸中毒4、水果、蔬菜中往往含有一些碱性物质如碳酸钠。当食用这些食物时，碳酸钠进入血液后，人体的即时反应是：⑴碳酸钠与血液中的_________缓冲对发生作用，相应的反应式：______________。⑵所形成的___________通过____________（器官）以___________的形式排出体外。⑶因此，通过血液中缓冲物质的作用，使血液中的__________维持在相对稳定状态。[课后检测]一、选择题（每题5分，共40分）1、人体剧烈运动时，肌肉产生大量乳酸进入血液，但不会引起血浆pH发生剧烈的变化。其中发挥缓冲作用的物质主要是（）A、碳酸氢钠B、碳酸C、三磷酸腺苷D、钾离子2、人体剧烈运动后，血浆的pH会明显下降，其原因是（）A、血浆中乳酸增多B、血浆中磷酸肌酸增多C、血浆中碳酸增多D、血浆中丙酮酸增多3、人体血液的pH维持在7.35~7.45，适量的CO2对维持这个pH变化范围起主要作用，其原理可用化学方程式表示：H2O+CO2H++HCO3-。又知人体在正常情况下呼出的气体中CO2的体积分数约为5%，下列说法正确的是（）A、人在安静状态下长时间太快而且太深的呼吸可以使呼出气体中CO2的体积分数大于5%B、人在痛苦中，长时间太深的呼吸可导致血液pH降低C、人在安静状态下，长时间太浅的呼吸可以导致血液pH降低6D、窒息而死的人血淮pH高于7.454、当人体进行深呼吸时，血液中的pH与平静呼吸时相比，暂时会（）A、增大B、减小C、不变D、趋于酸性5、血液中的每一对缓冲物质的组成都是（）A、一种强酸和相应的一种强碱盐B、一种强酸和相应的一种弱碱盐C、一种弱酸和相应的一种弱碱盐D、一种弱酸和相应的一种强碱盐6、人体在剧烈运动以后，你预测血浆中的pH将会发生什么变化？并解释其原因（）A、pH略有下降，原因是骨骼肌无氧呼吸时产生乳酸进入血浆，乳酸是酸性物质B、pH不变，原因是骨骼肌无氧呼吸时产生的乳酸不会进入血浆C、pH会升高，原因是骨骼肌产生的乳酸进入血浆后与血浆中的Na+结合形成乳酸钠，乳酸钠是碱性的D、pH会略有下降，原因是骨骼肌无氧呼吸的中间产物丙酮酸进入血浆后造成的7、（多选）下列物质中，哪些能组成人体血液的缓冲对（）A、H2CO3B、NaOHC、NaHCO3D、NaCl8、（多选）高等动物细胞内产生的CO2排出体外的途径不正确的是（）A、细胞→内环境→循环系统→呼吸系统→体外B、细胞→内环境→呼吸系统→循环系统→体外C、细胞→循环系统→内环境→呼吸系统→体外D、细胞→循环系统→呼吸系统→内环境→体外二、简答题：(每空5分，共60分)9、有一类疾病属于呼吸性酸中毒，是由于呼吸道阻塞、肺膨胀不全或肺炎等导致体内二氧化碳排出受阻。请运用有关知识回答下列问题。⑴血液的pH通常在_____________之间，当血中CO2大量积累时，它就与水反应形成________，该物质在血中的积累会使血液pH低于________，但总的影响不会太大，因为该物质又会很快被分解成____________。⑵病人因呼吸受阻，肌细胞中会产生大量的乳酸，乳酸进入血液后，会使血液pH_______，但乳酸可与血液中的__________发生反应，生成_________________，这样，血液pH就相对稳定。⑶病人从水果中摄入的碳酸钠进入血液后，与碳酸反应，生成_________，该物质通7过_________排出体外，因此血液pH不会升高。⑷由上述看出，血液中的________和_________是一对重要的缓冲物质，它对于维持血液_________的相对稳定有重要作用。[参考答案]一、自主学习①细胞代谢②人和动物吃的③酸性④碱性⑤酸性⑥碱性⑦pH⑧缓冲物质⑨一定范围内⑩自来水○11缓冲液○12酸○13减○14pH○15酸或碱○16pH○17生物体是如何维持pH稳定的○184副○19烧杯○20量筒○21彩色铅笔○22盛于滴瓶中○23盛于滴瓶中○24马铃萝匀浆○25鸡蛋清○26磷酸缓冲液○27自来水○28测度起始的pH○290.1mol/LHCl○30pH○3130滴○3225m