苏教版生物选修2第一节发酵工程与食品生产

苏教版生物选修2第一节发酵工程与食品生产内容摘要：

各种盐类、氨基酸、维生素、激素、抗体和各种细胞代谢产物等；组织液是血浆经过毛细血管滤过而 形成的，其中各种离子成分与血浆相同，也存在各种 血浆蛋白，但其浓度明显低于血浆；组织液中的物质进入毛细淋巴管，就成为淋巴，因此淋巴的成分与组织液类似。 与血浆相比，淋巴中水分的含量明显较多，另外，由肠道吸收的脂肪绝大部分是经过淋巴而进入血液的。 、淋巴的生成和回流 组织液是血浆经过毛细血管壁在毛细血管动脉端生成的，它在毛细血管的静脉端被重吸收，少量进入毛细淋巴管，形成淋巴。 在正常情况下，组织液不断地生成，又不断地被重吸收回血液，始终保持着动态平衡，血量和组织液量维持相对稳定。 决定血浆液体成为组织液的 有四个因素：毛细血管血压、组织液静水压、血浆胶体渗透压和组织液胶体渗透压。 其中，毛细血管血压和组织液胶体渗透压是促使血浆滤过（组织液形成）的因素，而血浆胶体渗透压和组织液静水压是促使组织液重吸收回血液的因素，滤过的力量和重吸收的力量之差称为有效滤过压。 如果整根毛细血管的有效滤过压均为正值，则只有滤过而无重吸收，否则相反。 决定有效滤过压的各种因素的变化及毛细血管通透性的变化都可以影响组织液生成。 组织液进入淋巴管，即成为淋巴。 流经毛细血管的血浆，有 %～ 2%在动脉端进入组织间隙，成为组织液，其中约 90%在 静脉端被重吸收回血液，其余约 10%进入毛细淋巴管，生成淋巴。 组织液与淋巴的压力差是促使液体进入淋巴管的动力。 因此，任何使组织液压力升高的因素都能加快淋巴的生成速度。 毛细淋巴管汇合成淋巴管，全身的淋巴经淋巴管收集，最后导入静脉（回流入血液循环）。 淋巴管壁的收缩及其中的瓣膜能推动淋巴回流，淋巴管周围组织对淋巴管的压迫也能增加淋巴的回流量。 另外，凡能增加淋巴生成的因素也都能增加淋巴的回流量。 淋巴的回流具有重要的意义，它可以回收血浆丧失的蛋白质、调节血浆和组织液之间的液体平衡、运输脂肪及其他营养物质，还具有防御和免 疫功能。 渗透压是溶液的一个重要性质，凡是溶液都有渗透压。 对于稀溶液来说，其计算公式为π=cRT ，其中 c为溶液中溶质的浓度， R 是气体常数， T 为热力学温度。 由公式可以看出，渗透压只与单位体积中溶质的分子或离子个数有关，而与其大小无关，比如 mol/L的葡萄糖溶液与 mol/L蔗糖溶液的渗透压是相同的，而 mol/L的氯化钠溶液的渗透压约是 mol/L的葡萄糖溶液的渗透压的两倍。 正常人血浆中总渗透压约为 300 mOsm/L（ 1 mmol 非电解质，如葡萄糖在 1 L水中 溶解后形成的渗透压即为 1 mOsm/L），于 37 ℃ 时相当于 kPa。 血浆渗透压主要来自于各种离子（血浆中非电解质如葡萄糖、尿素等含量较少，仅相当于 5 mOsm/L左右）， 它们形成的渗透压约为 295 mOsm/L，称为血浆晶体渗透压。 血浆中虽然含有大量蛋白质，但蛋白质 分子量大，所产生的渗透压很小，不超过 mOsm/L，称为血浆胶体渗透压。 临床上规定血浆总渗透压正常范围为 280～ 320 mOsm/L。 如果溶液的渗透压在这个范围之内，称为血浆的等渗溶液（ 如生理盐水、 mol/L 的葡萄糖溶液）；小于此范围的溶液则为低渗溶液；大于此范围的溶液则为高渗溶液 第 2节 内环境稳态的重要性 [ 一、教学目标 ；简述稳态的调节机制。 pH稳定的机制。 二、教学重点和难点 内环境稳态及其生理意义。 三、教学策略 本节教学内容包括两部分：“内环境稳态及其重要性”和实验“生物体维持 pH稳定的机制 ”。 课时安排为 2 课时， 1 课时授课， 1 课时进行实验。 这两课时如何安排。 可以有两种方式：其 一，按照教材安排的顺序先授课后实验，实验安排在后可以验证课堂上学习过的人体维持内环境 pH稳定的知识，并解释 pH维持稳定的机制；其二，先实验后授课，实验安排在前可以让学生先观察到生物体维持 pH稳定的现象，增加更多的感性认识，以利于学习后续的稳态、稳态失调等抽象概念。 两种安排各有特点，教师可根据实际情况灵活选择。 ，促进稳态概念的建构 稳态概念是本节的重点和难点内容，涉及到的内环境，内环境的化学成分、理化性质等很抽象，而内环境的化学成分和理化性质的动态变化更令学生难以捉 摸。 因此建议在本概念的教学中应该多花时间和精力，引导学生开展形式多样的活动，以丰富学生对内环境稳态的感性认识。 问题探讨“化验单分析”侧重于内环境中化学成分的稳定（如血糖稳定、血脂稳定等）、调查“体温的日变化规律”可以让学生体验体温的相对稳定。 此外，教师还可以适当增加活动，让学生对内环境理化性质中的另外两方面 ── pH 稳定和渗透压稳定有一定的体验。 关于 pH稳定，可以在课堂上演示血浆 pH稳定的实验，具体做法详见教学案例。 或者采用实验在前的教学安排方式。 关于渗透压稳定，可以让学生讨论 “ 为什么医院里给病人输液时必须使用生理盐水 ” 、 “ 为什么多喝多尿、少喝少尿 ” 等问题，学生通过讨论可以初步认识渗透压的稳定。 如果能够保证上述活动的落实，稳态概念的形成则是水到渠成的事情。 这些活动的具体实施过程详见教学案例。 ，通过讨论分析来认识内环境稳态的重要性 内环境稳态与人体健康密切相关，稳态失调会导致各种健康问题。 在这些健康问题中，有的是学生亲身经历过的，有的是从家人、朋友那里间接了解到的。 因此进行这部分内容的教学时，应当充分利用学生的生活经验，启发学生将理论知识与实际生活联系起来。 教材的“思考与讨论”提供了一 些病例，教师可以参考。 事实上，学生了解的病例可能不止这些。 教学时，不必拘泥于教材中的实例，可以通过启发性的问题让学生打开思维的闸门，列举出更多的实例进行分析，这样教学效果会更好。 在学生的分析讨论中，一定有许多不完善的地方，教师要发挥好引导作用，适时给予补充、修正和扩充。 把学生的讨论引导到了解疾病的症状和危害、理解稳态是机体进行生命活动的必要条件以及如何在生活中加强保健等问题上来。 这样也有助于学生关注自身和他人的健康问题，形成自我保健和关爱他人的意识。 四 、探究指导──实验“生物体维持 pH稳定的机制 ” [ （ 一）实验的准备 （ 1）实验试剂的配制方法 ① mol/L NaOH：将 4 g NaOH放在 1 L 的烧杯内，缓缓加入 500 mL蒸馏水，不停地搅拌直至溶解。 然后定容至 1 000 mL。 ② mol/L HCl：将 8 mL浓盐酸加于 500 mL蒸馏水中，再定容至 1 000 mL。 ③ pH=7 的磷酸缓冲溶液：先配制 mol/L Na2HPO4和 mol/L NaH2PO4 两种溶液。 具体配制方法如下：将 g Na2HPO4 7H2O 在容量瓶中溶解再定容至 1 000 mL；将 g NaH2PO4 H2O在容量瓶内溶解再定容至 1 000 mL。 然后将这两种溶液混合，可通过调整两种溶液的比例将混合液调至所需的 pH。 ④肝匀浆：将 10 g新鲜的或冷冻的肝放入 100 mL蒸馏水中，用匀浆机或研钵捣碎（肝的用量会影响匀浆的缓冲能力）。 ⑤马铃薯匀浆：将 10 g马铃薯块茎放入 100 mL蒸馏水中，用匀浆机或研钵捣碎（材料的用量会影响匀浆的缓冲能力）。 ⑥黄瓜匀浆：配制方法同上。 ⑦鸡蛋清：用水 5∶1 稀释鸡蛋清，搅拌均匀。 （ 2） 4人一组，每组至少测 4种溶液的变化：自来水、缓冲液和 2种生物材料（ 由教师指定，最好一种是植物材料、一种是动物材料），提前完成的小组可多测几种生物材料。 肝匀浆、马铃薯匀浆都是较理想的实验材料，也可选用下表中的常见材料。 生物材料 pH 生物材料 pH 生物材料 pH 苹果 ～ 牛奶 ～ 虾 ～ 扁豆 ～ 柑橘 ～ 番茄 ～ 人血浆 ～ 豌豆 ～ 人尿 ～ 白面包 ～ 酸菜 ～ ] 柠檬 ～ 胡萝卜 ～ 人唾液 ～ 人乳汁 [ ～ 玉米 ～ 鲑鱼肉 ～ 葡萄酒 ～ （二）实验教学的策略 ，培养主动学习的习惯。 本实验指导具体明确，适合学生自学。 加强预习环节有利于敦促学生转变学习观念，养成主动学习的习惯。 同时，按照课 时安排，本实验要求用 1课时完成，既要完成操作又要完成讨论，时间很紧张。 学生若能在课前进行充分预习，就能够节约课堂时间，提高教学效率。 不同学生预习效果不同，为保证实验质量，教师仍有必要在学生预习的基础上，通过提问的方式使学生明确本实 验的目的、操作的要点及其他注意事项。 ，提高实验课效率。 本实验的组织形式以小组活动为主，教师应对小组活动给予指导。 进行实验操作时，小组成员应进行合理分工，以确保在规定的时间内完成实验。 绘制 pH 变化曲线图适宜以个人为单位进行，这样能使每个同学都得到锻炼的机会。 进行讨论时，应以小组为单位，以利于相互启发、集思广益。 实验结束后的总结，则应当面向全体学生。 ，落实教学目标。 由于时间紧张，实验课草草收场是常有的事情。 这样做的结果是，课上做得热热闹闹，课下忘得干干净净，不利于全面提高学生的实验能力和落实教学目标。 因此，教师在课前要精心安排好实验课的各个环节，在课堂上要有效地进行调控，保证最后有足够的时间进行讨论和总结。 为便于开展实验后的讨论，应倡导学生带着问题做实验，在动手操作的同时，积极动脑思考，这样才能使讨论深入而有效。 本实验中的讨论题2和 3涉及缓冲作用的机理，需要利用化学知识才能解释清楚，教师在课前应查阅相关的化学教材或请教化学老师，既给自 己补充相关知识，也可了解学生的化学基础。 五、答案和提示 [ （一）问题探讨 ：血浆生化 指标指的是血浆中各种化学成分的含量，其中包括机体多种代谢产 物的含量。 健康机体的生化指标一般都处于正常范围内。 当机体某项生理功能出现障碍 时，势必影响其代谢产物的含量，因此血浆的生化指标可以反映机体的健康状况，并可以作为诊断疾病的依据。 例如，正常情况下，转氨酶主要分布在各种组织的细胞内，以心脏和肝脏的活性最高，在血浆中的活性很低。 当某种原因使细胞膜通透性增高时，或因组织坏死细胞破裂后，可有大量转氨酶进入血浆，引起 血浆中转氨酶活性升高。 ：这说明（ 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。 ：（ 1）肌酐含量超标，肌酐 是有毒的代谢废物，积累过多会影响健康。 这表明肾脏的排泄功能有障碍。 （ 2）葡萄糖含量超标，血糖含量过高可并发酮症酸中毒、糖尿病的心血管合并症等。 （ 3）甘油三脂超标，可引起高脂血症，易并发冠心病、动脉粥样硬化等。 （二）思考与讨论 ：绝大多数人都有过发高烧的经历，可以让同学先谈谈自己发高烧时的 感受。 正常的体温是体内细胞进行各种生化反应最适宜的温度。 在发高烧的状态下，由于内环境发生一系列变化，导致体内的各种反应出现紊乱，于是机体功能发生异常。 发热时的主要症状大部分集中在中枢神经系统，病人感觉不适、头疼、头晕、嗜睡等，同时常有食欲不振、厌食、恶心的表现。 发热时机体处于一种明显的分解代谢过旺的状态，持续高热必定引起器官的功能负荷加重，有可能诱发器官功能不全或引起组织损伤。 孕妇发热可能导致胎儿发育障碍，是一个重要的致畸因子。 对于 6个月至 4岁的幼儿来说，持续高热容易发生惊厥，相当数量的患儿由此造成脑损伤 ，如智力落后，甚至癫痫，因此应注意及时采用物理方法或服用药物来退烧降温。 ：内环境渗透压会变小。 当内环境渗透压变小时，内环境中的水将较多地通过渗透作用进入细胞内，造成细胞吸水肿胀，进一步导致细胞代谢和功能紊乱。 严重时会出现疲倦、周身不适、表情淡漠、恶心、食欲减退、皮下组织肿胀等症状。 ：因为高原空气稀薄，大气压和氧分压低，易造成体内缺氧。 这说明外界环境的变化势必影响内环境的稳态。 若外界环境变化不甚剧烈，并且机体代偿机制良好，内环境的波动较小，仍能维持稳态；若外界环境变化剧烈，机体代偿机制不好 ，内环境稳态将受到破坏，就会影响身体健康。 （三）实验 HCl或 NaOH后 pH 的变化更像缓冲液。 ：缓冲液加入少量酸碱后， pH变化不明显。 原因是磷酸缓冲液中含有 NaH2PO4/Na2HPO4，其中 NaH2PO4溶液呈酸性，当加入少量 NaOH时，可以中和 OH； Na2HPO4溶液呈碱性，当加入少量 HCl时，可以中和 H+。 水溶液则不同，因而加入酸碱后， pH 变化明显。 ：生物材料中含有缓冲对 NaH2PO4/Na2HPO H2CO3/NaHCO3 等，它们能够对酸碱度的变化起缓冲作用。 此外，机体还可以通过对生理活动进行调节来维持 pH 稳定。 例如 ，当机体剧烈运动时，肌肉中会产生大量的乳酸和碳酸。 乳酸进入血液后，可与血液中的碳酸氢钠发生作用，生成乳酸钠和碳酸。 碳酸是一种弱酸，可以分解成 C02和水。 血液中的 C02增多会刺激呼吸中枢，使呼吸运动增强，增加通气量，从而将 C02 排出体外，所以对血液的 pH 影响不大。 当乳酸钠进入血液后，与血液中的碳酸发生作用，形成碳酸氢盐，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，以及机体的调节作用，可以使血液的酸碱度维持相对稳定。 （四）练习 基 础题 1． D。 2． C。 3． D。 4．提示：因为人体各种生命活动是以细胞代谢为基础的，细胞代谢本质上是细胞内各种生化反应的总和。 内环境为这些生化反应的进行提供了必要的物质和条件。 当内环境稳态保持正常时，细胞的代谢活动能正常进行；当内环境稳态失调时，细胞代谢活。