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第一章生物科学和我们第一节身边的生物科学一、人类面临的问题之一：生物多样性丧失原因物种特化或功能基因的丧失，例：大熊猫特化为主要以箭竹为食；人工饲养或近亲繁殖使朱鹮适应野外生存的功能基因丧失外因人为因素栖息地的破坏和丧失(滥伐森林、过度放牧、围湖围海造田)乱捕滥猎外来物种的入侵或引种到缺乏天敌的地区，威胁原有物种的生存环境污染自然因素——自然灾害等内因——二、生物科学与社会：科学合理地保护动物第二节生物科学的学习过程一、科学家不断研究：征服致病病毒路漫漫二、像科学家一样研究：科学探究提出问题作出假设设计实验实施实验分析证据得出结论第二章生物个体的稳态第一节人体的稳态一、稳态的生理意义(一)细胞生活的环境单细胞生物的细胞——生活在水中(细胞直接与外界环境进行物质交换)多细胞生物的细胞——生活在细胞外液(=内环境)中(二)体液——动物体内的所有液体，包括细胞内液和细胞外液动脉端静脉端体液细胞内液(2/3)细胞外液(1/3)=内环境外界环境营养物质、O2代谢废物血浆组织液大部分小部分淋巴左右锁骨下静脉←淋巴循环←淋巴管毛细血管壁毛细淋巴管壁内环境=细胞外液=血浆(≠血液)＋组织液＋淋巴＋脑脊液等主要呼吸酶、血红蛋白不属内环境，为细胞内液成分呼吸道、肺、消化道、膀胱等中的物质属外界环境(与外界相通)；血液=血浆(血液的液体部分)+血细胞(白细胞+红细胞+血小板)内环境细胞直接生活的内环境血浆血细胞直接生活的内环境——毛细胞血管壁细胞直接生活的内环境——血浆和组织液毛细胞淋巴管壁细胞直接生活的内环境——淋巴和组织液口腔上皮细胞、肝脏细胞等直接生活的内环境——组织液大量淋巴细胞(、吞噬细胞)直接生活的内环境——淋巴细胞外液成分血浆水(90%)、无机盐(1%)、蛋白质(7%~9%)血清=血浆－纤维蛋白原(肝脏合成分泌)血液运送的物质——各种营养物质(如葡萄糖、氨基酸、脂肪酸)、各种代谢废物(如尿素)、气体(如O2和CO2)、激素等与血浆相比，组织液、淋巴在成分上的主要差别——蛋白质含量很少细胞外液的本质——一种盐溶液，类似海水⇒生命起源于海洋(三)机体维持内环境稳态的调节方式与调节机制主要是神经－体液－免疫调节调节方式——调节机制负反馈调节——如绝大多数激素分泌的调节、体温的调节正反馈调节——如排尿反射外界环境(四)内环境的理化性质渗透压大小——溶液浓度越高⇒溶液渗透压越高⇒溶液吸水能力越强血浆渗透压的大小——主要取决于无机盐和蛋白质的含量(人的血浆渗透压=0.9%的生理盐水渗透压=5%的葡萄糖的渗透压)细胞外液渗透压的大小主要取决于——Na+和Cl-(高温作业、剧烈运动→补充生理盐水；过度饮水⇒细胞吸水肿胀)细胞内液渗透压的大小主要取决于——K+组织水肿的原因有：组织细胞代谢增强、毛细血管通透性增加、血浆蛋白减少、毛细淋巴管被寄生虫堵塞等(组织水肿⇒组织液的量增多、淋巴的量增多、血浆的量下降)与HCO3-和HPO42-等离子有关(缓冲物质——H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4)温度——人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右(⇒酶促反应正常进行)(五)内环境的作用——内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介O2泌尿、呼吸←循环消化→循环呼吸→循环组织液内环境血浆淋巴组织细胞细胞内液O2营养物质代谢终产物营养物质代谢终产物酸碱度(PH)——人的血浆PH能稳定在7.35~7.45的原因：人和动物与外界环境进行物质交换的全过程体外体外体内(呼吸道、消化道等中的空腔属外界环境)食物消化系统消化吸收(≠重吸收)食物残渣→大肠→粪便未被吸收的物质营养物质循环系统气体呼吸系统氧气运输内环境组织细胞氧气营养物质CO2、尿素等代谢终产物全部CO2和少量水其余代谢终产物泌尿系统皮肤有机废物、水和无机盐重吸收排泄消化酶(如胰蛋白酶)进入外界环境，不进内环境(如血浆)肾脏的主要作用——形成尿液，排泄代谢废物与新陈代谢直接有关的系统——循环、呼吸、消化和泌尿系统(器官：皮肤)对新陈代谢起调节作用的系统——神经系统、内分泌系统、免疫系统(六)内环境的(各种化学成分和理化性质)动态变化原因——①外界环境因素的变化；②体内细胞代谢活动的进行稳态——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(各种化学成分和理化性质)的相对稳定的状态叫做稳态化学成分含量的正常值都有一个变动范围的原因——①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，内环境的稳定是一种动态的相对稳定；②不同个体存在一定差异(七)内环境稳态的失调(⇒稳态遭到破坏⇒细胞代谢和功能紊乱)事例发高烧——危害①酶促反应受阻，代谢紊乱；②分解代谢过旺(⇒消瘦)措施：物理降温或药物降温大量出汗或严重腹泻后，只喝水不补充盐⇒内环境渗透压会变小⇒细胞吸水肿胀(≠组织水肿)初入高原⇒体内缺氧⇒乏力、心跳加快、血压升高等⇒外界环境的变化势必影响内环境的稳态肾功能衰竭→尿毒症(内环境中的尿素等代谢废物不能及时排出)原因——人体维持稳态的调节能力是有一定限度的【①外界环境的变化过于剧烈；②人体自身的调节功能出现障碍】人的体温因年龄(幼年成年老年)、性别(女性男性)的不同而存在微小的差异；同一个人的体温在一日内也有变化，但一般不超过1℃二、体温调节(一)产热=散热⇒体温相对恒定(直肠温度最接近人的体温，皮肤温度≠体温)产热与散热热量来源——有机物(糖类、脂肪、蛋白质)的氧化分解即呼吸作用主要产热器官——骨骼肌(有巨大的产热能力)和肝脏热量散失——主要通过汗液的蒸发、皮肤内毛细血管的散热主要散热器官——皮肤体温调节的主要中枢——下丘脑体温感觉中枢——大脑皮层人的体温调节能力是有限的——长时间环境温度过低⇒体温降低⇒冻疮等；长时间环境温度过高⇒体温升高⇒中暑等体温相对恒定的调节方式——神经调节和体液调节环境温度超过体温(大于37.5℃)时的散热方式——蒸发汗液体温恒定的调节机制——负反馈调节恒温动物——环境温度↓⇒散热增多↑⇒产热增多↑⇒呼吸作用强度↑⇒耗氧量↑、维持体温消耗的有机物↑；变温动物——环境温度↓⇒耗氧量↓炎热刺激温度感受器兴奋传入神经传出神经皮肤毛细血管舒张汗腺分泌汗液增多散热增加寒冷刺激温度感受器兴奋传入神经下丘脑体温调节中枢传出神经皮肤毛细血管收缩血流量减少立毛肌收缩骨骼肌战栗肾上腺分泌肾上腺素增多甲状腺分泌甲状腺激素增多散热减少产热增加皮肤温度下降肝脏产热增加神经调节(非条件反射)激素→体液调节(甲状腺为效应器)(二)体温相对恒定调节过程皮肤毛细血管收缩⇒面色苍白骨骼肌战栗(不自主收缩)⇒颤抖立毛肌收缩⇒鸡皮疙瘩三、水和无机盐平衡的调节(一)人体水平衡的调节由肺随呼气排出(⇒排水过程中不一定伴随排盐)由皮肤随汗液排出(寒冷环境中尿量较多的原因——汗液减少)由大肠随粪便排出(来自饮食和消化液)最主要途径——由肾脏随尿液排出代谢中产生的水(如有氧呼吸和氨基酸脱水缩合)水的平衡来源主要来源——饮食中的水排出途径水的平衡——水的摄入量≈水的排出量喝得多尿得多且尿液浓度低调节水平衡的激素——主要是抗利尿激素分泌部位——下丘脑；释放部位——垂体作用——促进肾小管和集合管对原尿中的水的重吸收，使尿液浓缩，尿量减少水平衡的调节中枢——下丘脑；渴觉中枢——大脑皮层水平衡的调节方式——神经调节和体液调节(以神经调节为主)水平衡的调节机制——负反馈调节(二)水盐平衡的调节过程四、血糖(血液中的葡萄糖)平衡及其调节血糖浓度0.8~1.2g/L正常人空腹3.9~6.1mmol/L口腹或静脉注射葡萄糖2h7.8mmol/L(一)血糖的来源和去向食物中糖类(主要来源)消化吸收肝糖原分解转化脂肪等非糖物质氧化分解CO2+H2O+能量(主要用途)合成肝糖原分解(维持血糖浓度的相对稳定)合成肌糖原(为肌肉活动供能)转化脂肪、某些氨基酸等1.6~1.8g/L糖尿(随尿液排出)胰高血糖素促进、胰岛素抑制胰岛素促进(二)调节血糖平衡的激素——最主要是胰岛素和胰高血糖素血糖浓度降低时→胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加血糖浓度较高时→胰岛素分泌增加，胰高血糖素分泌减少(三)糖尿病类型胰岛素依赖型糖尿病——胰岛素分泌不足，可注射胰岛素进行治疗非胰岛素依赖型糖尿病——靶细胞膜上胰岛素受体数目减少或有缺陷特征——“三多一少”(多饮、多食、多尿和体重减少)治疗——①控制饮食、②加强运动、③注射胰岛素等(四)血糖平衡调节的模型调节方式——神经调节和体液调节调节机制——(负)反馈调节调节胰岛素分泌的因素——①血糖含量；②下丘脑(神经调节)；③胰高血糖素含量血糖平衡失调——低血糖或糖尿病五、免疫系统对人体稳态的调节(一)概述免疫——机体识别“自己”、排除“非己”(“非己”=抗原性异物)的功能免疫调节——依靠免疫系统消灭入侵的病原体、清除体内出现的衰老、破损或异常细胞(如癌细胞)，以维持内环境稳态的调节方式。(二)免疫系统的组成免疫系统免疫器官——骨髓、胸腺、脾、扁桃体、淋巴结等免疫细胞吞噬细胞(=巨噬细胞)、树突状细胞(传递抗原)淋巴细胞(主要)T细胞B细胞免疫分子(=免疫活性物质)，如抗体、淋巴因子(细胞因子)、溶菌酶、补体(蛋白质)(造血干细胞增殖分化胸腺中成熟T细胞)(造血干细胞增殖分化骨髓中成熟B细胞)不需抗原刺激1、非特异性免疫概念——与生俱来、对各种病原体都有的防御作用(无针对性)类型第一道防线——皮肤、黏膜及其分泌物(如汗液、胃液)第二道防线——吞噬细胞、杀菌物质(如溶菌酶)和炎症反应(三)免疫系统的防卫作用(免疫——非特异性免疫+特异性免疫)吞噬细胞——非特异性、特异性免疫中都发挥作用，其裂解病原体属非特异性免疫需抗原刺激才增殖分化的细胞——B细胞、T细胞、记忆细胞【病原体——致病性的细菌、真菌、病毒和寄生虫等】2、特异性免疫=第三道防线概念——后天获得、只针对某一特定抗原起的防御作用组成——特异性免疫细胞(如淋巴细胞)等类型体液免疫(体液中相应抗体消灭抗原)细胞免疫(相应效应T细胞裂解靶细胞)(1)体液免疫(抗原被体液中相应抗体消灭)的过程抗原吞噬细胞摄取处理传递抗原T细胞B细胞少数抗原直接刺激(活化、)增殖分化小部分大部分浆细胞记忆细胞合成分泌抗体抗原－抗体反应(特异性结合)同种抗原再次入侵浆细胞直接来源于——B细胞和记忆细胞的增殖分化；记忆细胞寿命比抗体长淋巴因子抗体的作用——①清除抗原(抗原-抗体特异性结合→沉淀或细胞集团→吞噬细胞吞噬消化)；②抑制病原体繁殖或对宿主细胞的黏附；③中和细菌外毒素再次免疫快而强的原因——同种抗原再次入侵，记忆细胞迅速活化、增殖分化形成大量的浆细胞，进而由浆细胞产生大量抗体【效应B细胞=浆细胞】自我更新迅速活化增殖分化(2)细胞免疫的过程抗原吞噬细胞摄取、处理、传递抗原T细胞效应T细胞(活化、)增殖分化与靶细胞密切接触杀伤靶细胞靶细胞裂解死亡⇒释放的病原体与相应抗体结合⇒被吞噬消化靶细胞刺激入侵记忆细胞淋巴因子(如干扰素)合成分泌例：病毒、结核杆菌、麻风杆菌、寄生虫侵入宿主细胞内，抗体不能进入靶细胞，需通过细胞免疫发挥作用【靶细胞——被病原体入侵的宿主细胞】(3)抗原和抗体抗原凡能刺激机体的免疫系统产生相应抗体或效应T细胞，并且能够和相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合的物质(甲肝病毒只能与抗甲肝病毒的抗体结合)概念——能作为抗原的物质——病毒、细菌、花粉、自身衰老的细胞等的蛋白质等抗体概念——机体受抗原刺激后产生的，并且能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的蛋白质母乳哺育的好处之一是——婴儿小肠绒毛上皮细胞通过胞吞方式吸收母乳中的抗体合成细胞——浆细胞(主要)分布——主要在血清中(四)免疫系统的监控和清除功能监控和清除的对象——体内①已经衰老的细胞；②其他因素而被破坏的细胞；③癌变的细胞免疫系统能维持稳态的原因——免疫系统有①防卫功能；②监控和清除功能(五)免疫失调引起的疾病免疫功能过强自身免疫病概念——把自身物质(自身抗原)当作外来异物进行攻击的疾病病例——风湿性心脏病、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮过敏反应概念——已产生免疫的机体