高中生物必修三《穩(wěn)定與環(huán)境》教學(xué)案.doc

高中生物必修 穩(wěn)態(tài)與環(huán)境教學(xué)案江蘇省阜寧中學(xué) 伏書(shū)俊課題第1章人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)，第3課時(shí)實(shí)驗(yàn)生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制本節(jié)聚焦1、生物體為什么能使pH穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)？2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明不同實(shí)驗(yàn)材料pH變化有什么特點(diǎn)？自主學(xué)習(xí)1、實(shí)驗(yàn)原理 會(huì)產(chǎn)生許多酸性物質(zhì)，如碳酸等， 食物中有時(shí)會(huì)含有一些 或 物質(zhì)，這些 或 物質(zhì)進(jìn)入內(nèi)環(huán)境，常使 發(fā)生偏移，但一般情況下，由于血液中 的調(diào)節(jié)作用，機(jī)體能使pH穩(wěn)定在 。2、目的要求通過(guò)比較 、 （如Na2HPO4、KH2PO4等的溶液，在加入 或 時(shí)，能使 的變化減弱）和生物材料在加入 后 的變化，推測(cè) 。3、材料用具 防護(hù)手套，50mL 1個(gè)，50mL 1個(gè)， ，pH計(jì)或萬(wàn)用pH試紙，鑷子1把，自來(lái)水0.1mol/LnaOH( )，生物材料（肝勻漿、 、用水5:1稀釋的 、黃瓜勻漿），pH=7的 。4、方法步驟將25mL 倒入50mL燒杯中。用pH計(jì)或pH試紙測(cè)試 ，并做記錄。一次加一滴 ，然后輕輕搖動(dòng)。加入5滴后再測(cè) 。重復(fù)這一步驟直到加入了 為止。將pH測(cè)定結(jié)果記入表中。加入0.1mol/L HCl加入0.1mol/L NaOH加入不同數(shù)量液滴后的pH加入不同數(shù)量液滴后的pH051015202530051015202530自來(lái)水緩沖液生物材料1生物材料2充分沖洗燒杯并向其中倒入 。測(cè)定并記錄起始的 。再如步驟3，一滴一滴地加入 ，測(cè)定并記錄pH。充分沖洗燒杯，用緩沖液代替 ，重復(fù)步驟1至4，記錄結(jié)果。充分沖洗燒杯，選兩種生物材料分別代替 ，重復(fù)步驟1至4，記錄結(jié)果。根據(jù)所得數(shù)據(jù)，以 為橫軸，以 為縱軸，畫(huà)出自來(lái)水pH變化的曲線。以實(shí)線表示加入 的變化，虛線表示加入 的變化。再用其他顏色的線條分別表示 、 的變化情況，也同樣以實(shí)線和虛線分別表示加入 、 的變化。合作探究1、就加入HCl或NaOH后pH的變化來(lái)說(shuō)，生物材料是更像自來(lái)水，還是更像緩沖液？2、分析緩沖液的pH變化情況為什么與自來(lái)水的不同。3、劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量乳酸并進(jìn)入血液，但血液的pH并沒(méi)有明顯下降，為什么？規(guī)律總結(jié)向自來(lái)水中加入酸或堿，會(huì)使pH降低或升高，如圖所示。向緩沖液(Na2HPO4、KH2PO4)中加入酸或堿，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：HPO42-+H+H2PO4-，H2PO4-+OH-HPO42-H2O因而其pH變化不大，如圖所示。向生物材料中加入酸或堿，因?yàn)樯锊牧现泻芯彌_物質(zhì)如NaH2PO4/Na2HPO4、H2CO3/NaHCO3，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：HPO42-+H+H2PO4-和H2PO4-+OH-HPO42-+H2OH2CO3+OH-HCO3-+H2O和HCO3-+H+H2CO3H2O+CO2因而其pH亦變化水大，如圖所示。通過(guò)對(duì)照比較，揭示生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制：含有緩沖物質(zhì)。 典題討論1、關(guān)于人體內(nèi)環(huán)境中pH調(diào)節(jié)的敘述，不正確的是（ ）A、人體血液的pH通常在77.53之間B、血液中乳酸過(guò)多時(shí)，就與NaHCO3發(fā)生反應(yīng)，生成乳酸鈉和H2CO3C、血液中Na2CO3過(guò)多時(shí)，就與H2CO3結(jié)合形成NaHCO3D、血液中CO2過(guò)多會(huì)刺激神經(jīng)中樞，促進(jìn)呼吸活動(dòng)將CO2排出解析人體在新陳代謝過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生許多酸性物質(zhì)，如乳酸、碳酸；人的食物（如蔬菜和水果）中往往含有一些堿性物質(zhì)，如碳酸鈉，這些物質(zhì)進(jìn)入血液，都會(huì)使血液pH發(fā)生變化。但血液的pH卻不會(huì)變化過(guò)大，而通常在7.357.45之間，原因是血液中的緩沖物質(zhì)在起作用。B、C、D三項(xiàng)所述不會(huì)使pH升高。答案A。2、下圖表示運(yùn)動(dòng)前后血液中乳酸濃度的變化曲線，你認(rèn)為對(duì)曲線BC段的變化解釋正確的是（ ）A、乳酸與NaHCO3反應(yīng)生成CO2B、乳酸與Na2CO3反應(yīng)生成CO2C、乳酸與NaH2PO4反應(yīng)生成H3PO4D、乳酸與Na2HPO4反應(yīng)生成NaH2PO4解析在血液中含有許多對(duì)酸堿度起緩沖作用的物質(zhì)緩沖物質(zhì)，每一對(duì)緩沖物質(zhì)都是由一種弱酸和相應(yīng)的一種強(qiáng)堿鹽組成，如H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等。當(dāng)機(jī)體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉中產(chǎn)生大量的乳酸、碳酸等物質(zhì)，并且進(jìn)入血液。乳酸進(jìn)入血液后，就與血液中的NaHCO3發(fā)生作用，生成乳酸納和H2CO3，H2CO3是一種弱酸，而且不穩(wěn)定，易分解成CO2和H2O，所以對(duì)血液的pH值影響不大。血液中增加的CO2會(huì)刺激呼吸活動(dòng)的神經(jīng)中樞，增強(qiáng)呼吸運(yùn)動(dòng)，增加通氣量，從而將CO2排出體外。當(dāng)Na2CO3進(jìn)入血液后。就與血液中的H2CO3發(fā)生作用，生成碳酸氫鹽，而過(guò)多的碳酸氫鹽可以由腎臟排出。這樣由于血液中緩沖物質(zhì)的調(diào)節(jié)作用，可以使血液的pH值不會(huì)發(fā)生大的變化，通常穩(wěn)定在7.357.45之間。答案B。3、學(xué)生甲在進(jìn)行1500m比賽時(shí)，剛跑至100m左右，感覺(jué)腿部肌肉酸痛難忍，欲放棄比賽，老師安慰說(shuō)：堅(jiān)持一下，過(guò)一會(huì)兒就會(huì)感覺(jué)好點(diǎn)了。學(xué)生甲遂繼續(xù)比賽，過(guò)了一會(huì)兒，果然感覺(jué)又有勁兒了。試問(wèn)，引起學(xué)生甲肌肉酸痛的物質(zhì)是什么（ ）A、碳酸B、乳酸C、二氧化碳D、胃酸答案D。4、一名運(yùn)動(dòng)員正在進(jìn)行長(zhǎng)跑鍛煉，從他的大腿的肌細(xì)胞中檢測(cè)到了3種化學(xué)物質(zhì)，其濃度變化如圖所示。在O2、CO2、乳酸三種化學(xué)物質(zhì)中，甲、乙、丙分別表示_、_、_。一般情況下，乳酸進(jìn)入血液后，對(duì)血液的pH值影響不大，為什么？_運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，通過(guò)適當(dāng)?shù)男菹?，可消除肌肉中積存的乳酸從而消除肌肉的酸痛，請(qǐng)說(shuō)明消除乳酸的兩條途徑_。研究發(fā)現(xiàn)皮膚的汗腺也能分泌乳酸，而乳酸可抑制皮膚表面病菌的活動(dòng)。這是一種_免疫。解析在長(zhǎng)跑鍛煉中，由于供氧不足，肌細(xì)胞要進(jìn)行無(wú)氧呼吸補(bǔ)充供能的不足，乳酸是無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物，會(huì)暫時(shí)積累在肌細(xì)胞中，因此其濃度逐漸升高。CO2是有氧呼吸的代謝產(chǎn)物，當(dāng)肌細(xì)胞轉(zhuǎn)為以無(wú)氧呼吸方式供能時(shí)，CO2含量不再升高，且隨血液循環(huán)運(yùn)走細(xì)胞內(nèi)的CO2，改善細(xì)胞供氧狀況。答案乳酸 CO2 O2因?yàn)檠褐写嬖贖2CO3/NaHCO3，當(dāng)乳酸進(jìn)入血液后，乳酸與NaHCO3反應(yīng)生成乳酸鈉和碳酸，碳酸分解成CO2經(jīng)呼吸排出，而乳酸鈉由尿排出。部分乳酸進(jìn)入肝臟后重新被利用。氧化分解 合成葡萄糖和糖元。非特異性。 課堂鞏固1、健康人的血液的pH總是維持在7.357.45之間，這是由于（ ）A、人體內(nèi)含有大量水分B、血液中NaCl的含量保持恒定不變C、人體排出的酸性物質(zhì)與堿性物質(zhì)部分溶解在血液中D、血液中HCO3-和H2CO3只允許在一定的范圍內(nèi)2、維持血液pH恒定的緩沖物質(zhì)是（ ）A、強(qiáng)酸和相應(yīng)的強(qiáng)堿鹽B、強(qiáng)酸和相應(yīng)的弱堿鹽C、弱酸和相應(yīng)的強(qiáng)堿鹽D、弱酸和相應(yīng)的弱堿鹽3、人劇烈運(yùn)動(dòng)后，釋放大量乳酸，但pH變化不大，主要原因不是（ ）A、乳酸在血漿中很快被分解生成CO2和H2O，并排出CO2B、NaHCO3與乳酸反應(yīng)，調(diào)節(jié)pHC、H2CO3抑制乳酸的酸性，并通過(guò)呼吸系統(tǒng)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堿性物質(zhì)如碳酸鈉。當(dāng)食用這些食物時(shí)，碳酸鈉進(jìn)入血液后，人體的即時(shí)反應(yīng)是：碳酸鈉與血液中的_緩沖對(duì)發(fā)生作用，相應(yīng)的反應(yīng)式：_。所形成的_通過(guò)_（器官）以_的形式排出體外。因此，通過(guò)血液中緩沖物質(zhì)的作用，使血液中的_維持在相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。課后檢測(cè)一、選擇題（每題5分，共40分）1、人體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉產(chǎn)生大量乳酸進(jìn)入血液，但不會(huì)引起血漿pH發(fā)生劇烈的變化。其中發(fā)揮緩沖作用的物質(zhì)主要是（ ）A、碳酸氫鈉B、碳酸C、三磷酸腺苷D、鉀離子2、人體劇烈運(yùn)動(dòng)后，血漿的pH會(huì)明顯下降，其原因是（ ）A、血漿中乳酸增多B、血漿中磷酸肌酸增多C、血漿中碳酸增多D、血漿中丙酮酸增多3、人體血液的pH維持在7.357.45，適量的CO2對(duì)維持這個(gè)pH變化范圍起主要作用，其原理可用化學(xué)方程式表示：H2O+CO2H+HCO3-。又知人體在正常情況下呼出的氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)約為5%，下列說(shuō)法正確的是（ ）A、人在安靜狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間太快而且太深的呼吸可以使呼出氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)大于5%B、人在痛苦中，長(zhǎng)時(shí)間太深的呼吸可導(dǎo)致血液pH降低C、人在安靜狀態(tài)下，長(zhǎng)時(shí)間太淺的呼吸可以導(dǎo)致血液pH降低D、窒息而死的人血淮pH高于7.454、當(dāng)人體進(jìn)行深呼吸時(shí)，血液中的pH與平靜呼吸時(shí)相比，暫時(shí)會(huì)（ ）A、增大B、減小C、不變D、趨于酸性5、血液中的每一對(duì)緩沖物質(zhì)的組成都是（ ）A、一種強(qiáng)酸和相應(yīng)的一種強(qiáng)堿鹽B、一種強(qiáng)酸和相應(yīng)的一種弱堿鹽C、一種弱酸和相應(yīng)的一種弱堿鹽D、一種弱酸和相應(yīng)的一種強(qiáng)堿鹽6、人體在劇烈運(yùn)動(dòng)以后，你預(yù)測(cè)血漿中的pH將會(huì)發(fā)生什么變化？并解釋其原因（ ）A、pH略有下降，原因是骨骼肌無(wú)氧呼吸時(shí)產(chǎn)生乳酸進(jìn)入血漿，乳酸是酸性物質(zhì)B、pH不變，原因是骨骼肌無(wú)氧呼吸時(shí)產(chǎn)生的乳酸不會(huì)進(jìn)入血漿C、pH會(huì)升高，原因是骨骼肌產(chǎn)生的乳酸進(jìn)入血漿后與血漿中的Na+結(jié)合形成乳酸鈉，乳酸鈉是堿性的D、pH會(huì)略有下降，原因是骨骼肌無(wú)氧呼吸的中間產(chǎn)物丙酮酸進(jìn)入血漿后造成的7、（多選）下列物質(zhì)中，哪些能組成人體血液的緩沖對(duì)（ ）A、H2CO3B、NaOHC、NaHCO3D、NaCl8、（多選）高等動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的CO2排出體外的途徑不正確的是（ ）A、細(xì)胞內(nèi)環(huán)境循環(huán)系統(tǒng)呼吸系統(tǒng)體外B、細(xì)胞內(nèi)環(huán)境呼吸系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)體外C、細(xì)胞循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境呼吸系統(tǒng)體外D、細(xì)胞循環(huán)系統(tǒng)呼吸系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境體外二、簡(jiǎn)答題：(每空5分，共60分)9、有一類(lèi)疾病屬于呼吸性酸中毒，是由于呼吸道阻塞、肺膨脹不全或肺炎等導(dǎo)致體內(nèi)二氧化碳排出受阻。請(qǐng)運(yùn)用有關(guān)知識(shí)回答下列問(wèn)題。血液的pH通常在_之間，當(dāng)血中CO2大量積累時(shí)，它就與水反應(yīng)形成_，該物質(zhì)在血中的積累會(huì)使血液pH低于_，但總的影響不會(huì)太大，因?yàn)樵撐镔|(zhì)又會(huì)很快被分解成_。病人因呼吸受阻，肌細(xì)胞中會(huì)產(chǎn)生大量的乳酸，乳酸進(jìn)入血液后，會(huì)使血液pH_，但乳酸可與血液中的_發(fā)生反應(yīng)，生成_，這樣，血液pH就相對(duì)穩(wěn)定。病人從水果中攝入的碳酸鈉進(jìn)入血液后，與碳酸反應(yīng)，生成_，該物質(zhì)通過(guò)_排出體外，因此血液pH不會(huì)升高。由上述看出，血液中的_和_是一對(duì)重要的緩沖物質(zhì)，它對(duì)于維持血液_的相對(duì)穩(wěn)定有重要作用。參考答案一、自主學(xué)習(xí)細(xì)胞代謝 人和動(dòng)物吃的 酸性 堿性 酸性 堿性 pH 緩沖物質(zhì) 一定范圍內(nèi)自來(lái)水緩沖液酸減pH酸或堿pH生物體是如何維持pH穩(wěn)定的 4副燒杯量筒彩色鉛筆盛于滴瓶中盛于滴瓶中馬鈴蘿勻漿雞蛋清磷酸緩沖液自來(lái)水測(cè)度起始的pH0.1mol/LHCl pH 30滴