高中生物-水和無機(jī)鹽的平衡和調(diào)節(jié)

第頁水和無機(jī)鹽的平衡和調(diào)節(jié)

【知識體系】

【教材全解】一、重難點詮釋1．維持水平衡的方式及意義正常人每日水的出入量相等，維持動態(tài)平衡。（1）水的來源有三個途徑：①食物：各種食物含水量不同，成人一般每日從食物攝入的水約900毫升。②飲水：飲水量隨氣候、勞動和生活習(xí)慣而不同，成人每日飲水約1300毫升。③代謝水：糖、脂肪和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)氧化產(chǎn)生的水，數(shù)量較恒定，每日約300毫升。將水的三個來源合起來共計約2500毫升，其中，飲水和食物中所含水是主要來源。（2）體內(nèi)水的排出途徑有四條：①呼吸蒸發(fā)；成人每日在呼吸時以水蒸汽的形式丟失約400毫升，正常情況下所占比例較小。②皮膚蒸發(fā)：指沒有明顯出汗的情況下，由皮膚表層蒸發(fā)的水分，約為500毫升，其中無機(jī)鹽很少。（補(bǔ)充：若高溫環(huán)境下作業(yè)或劇烈勞動時會由汗腺大量分泌汗液，其中約含0.2％和極少量的K+（常忽略），因失水多于失鈉，會導(dǎo)致水與無機(jī)鹽平衡失調(diào)，則在給大量出汗或高溫環(huán)境作業(yè)工人供應(yīng)飲料時，必須適當(dāng)補(bǔ)充鈉鹽。）③糞便排出：成人每日由糞便排出的水分約100毫升，其中包括飲食中的水以及消化液被吸收后余下的水。④腎臟排尿：成人每日排尿量一般約1500毫升，是人體排出水的最主要途徑。為維持血漿成分的恒定及保證每日35～40克代謝廢物溶解后排出，每日尿量至少500毫升。若尿量少400毫升，就會因代謝廢物的積累而可能導(dǎo)致尿毒癥。水的四條途徑排出水的量共計約2500毫升，與水的攝入量相等，機(jī)體能夠通過調(diào)節(jié)排尿量，使水的排出量相當(dāng)，以保持機(jī)體的水平衡。2．無機(jī)鹽的作用及平衡的意義（以鈉鉀為例）多數(shù)無機(jī)鹽在體內(nèi)以離子狀態(tài)存在，如細(xì)胞內(nèi)液的K+、Mg2+等、細(xì)胞外液的Na+等。（補(bǔ)充：細(xì)胞內(nèi)液以K+為主，細(xì)胞外液以Na+為主的顯著差異，是由于細(xì)胞膜能夠逆濃度差以主動運(yùn)輸?shù)姆绞綄⒓?xì)胞內(nèi)的Na+移出膜外，同時將膜外的K+移入細(xì)胞內(nèi)，稱為“鈉—鉀泵”，簡稱“鈉泵”。）因細(xì)胞外液的陽離子總數(shù)中Na+占絕大部分，所以Na+是決定細(xì)胞外液滲透壓的主要因素；而決定細(xì)胞內(nèi)液滲透壓的主要是K+。綜上所述，是“鈉泵”控制著細(xì)胞內(nèi)外溶液中的Na+、K+濃度，而Na+、K+的濃度能凋節(jié)細(xì)胞內(nèi)、外的滲透壓。Na+的作用：維持細(xì)胞外液滲透壓與水的平衡，提高心肌的興奮性。血液中Na+減少會降低細(xì)胞外液滲透壓，可能出現(xiàn)血壓下降、心率加快、四肢發(fā)冷等癥狀，嚴(yán)重的甚至昏迷。K+的作用：維持細(xì)胞內(nèi)液滲透壓起決定性作用，還具有維持心肌舒張，保持心肌正常興奮性。血液中K+減少會降低細(xì)胞內(nèi)液滲透壓，并出現(xiàn)心肌自動節(jié)律異常；若血鉀過高，則會出現(xiàn)心肌過度舒張，即心動過緩。3水和無機(jī)鹽平衡的調(diào)節(jié)（1）水平衡的調(diào)節(jié)①神經(jīng)調(diào)節(jié)的過程：神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式是反射，完成反射活動的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是反射弧，包括感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)和效應(yīng)器五個部分，缺一不可。即：參與水平衡調(diào)節(jié)的感受器是位于下丘腦的滲透壓感受器；調(diào)節(jié)中樞位于下丘腦；效應(yīng)器為下丘腦神經(jīng)分泌細(xì)胞和垂體后葉；引起感受器興奮的刺激是細(xì)胞外液滲透壓的改變；效應(yīng)器對刺激作出的反應(yīng)是釋放抗利尿激素（ADH）。（補(bǔ)充：抗利尿激素是含有9個氨基酸的肽類激素，能夠作用于腎小管和集合管，促進(jìn)水的重吸收，使尿液濃縮，尿量減少）。圖示正常情況下，機(jī)體調(diào)節(jié)維持水平衡的原因（2）Na+、K+平衡的調(diào)節(jié)①：調(diào)節(jié)方式：激素調(diào)節(jié)②：調(diào)節(jié)激素：醛固酮（固醇類激素，有保Na+排K+作用）③：調(diào)節(jié)過程二、旁欄思考題1．腎臟排尿主要是排出體內(nèi)多余的水分嗎？[精析]體內(nèi)多余的水分、鈉鹽以及代謝廢物的主要排出途徑都是經(jīng)腎臟隨尿排出，所以不能說腎臟排尿主要是排出體內(nèi)多余的水分。2．大量出汗后為什么要喝鹽水？[精析]大量出汗后，人體丟失大量的水和無機(jī)鹽，所以喝鹽水補(bǔ)充丟失的水和無機(jī)鹽，以維持體內(nèi)水和無機(jī)鹽的平衡。3．有人說：“一個人一天內(nèi)不吃飯、不喝水，但只要沒有大小便，就可以維持體內(nèi)水和無機(jī)鹽的平衡”，這種說法對嗎？[精析]這種說法不對。因為一個人不可能沒有大小便尤其是小便。即使不排便，體內(nèi)的水和無機(jī)鹽也會從其它途徑（如皮膚蒸發(fā)和呼吸）排出，使體內(nèi)水和無機(jī)鹽平衡遭到破壞。據(jù)統(tǒng)計，一個人如果不能攝入水，每日仍會不斷地由呼吸、皮膚蒸發(fā)和腎臟（按每日最低尿量500毫升計）排出的水分約1350毫升（約占人體重2％），所以每日必須保證供給大于這種水的最低需要量。臨床上，對于禁食、昏迷等病人，每日應(yīng)補(bǔ)液1500～2000毫升，若有額外的水分丟失，補(bǔ)液量應(yīng)酌情增加。4．有的人口味過于清淡，炒菜時放鹽極少。想一想，長期這樣下去，對他的健康會有什么影響？[精析]長期不吃鹽或吃鹽極少，由于鈉的攝入量過少，而造成血液中Na+含量過低，會導(dǎo)致機(jī)體的細(xì)胞外液滲透壓下降，并出現(xiàn)血壓下降、心率加快、四肢發(fā)冷等癥狀，嚴(yán)重的甚至昏迷。三、易誤辨析1．分析比較Na+、K+的來源與去路①來源：均來自食物其中腎臟排尿是Na+和K+的主要排出途徑。例1以下選項屬于Na+特有的排出途徑的是（）A．大腸排便 B．皮膚排汗 C．腎臟排尿 D．呼吸蒸發(fā)[精析]本考點屬于識記層次，應(yīng)注意比較正確區(qū)分。明顯地A、C選項為Na+、K+所共有的排出途徑，而D選項中呼吸蒸發(fā)是水的排出途徑，不符合題意。只有B項皮膚排汗是Na+所特有的排出途徑。［答案］B2．分析比較Na+與K+的代謝特點：例2不能進(jìn)食的病人能否只靠注射葡萄糖和生理鹽水就可以維持代謝平衡（）A．能，有能源供應(yīng)B．能，能維持細(xì)胞外液滲透壓的穩(wěn)定C．不能，還應(yīng)補(bǔ)充鉀鹽D．不能，還應(yīng)補(bǔ)充鈣鹽[精析]比較Na+與K+代謝的異同點可看出缺鈉時鈉幾乎全部被腎小管吸收，排出的尿中可以無鈉；但缺鉀的情況下，尿中仍有相當(dāng)數(shù)量的鉀排出。所以，不能進(jìn)食的病人，只靠注射葡萄糖和生理鹽水，不能維持代謝平衡，還應(yīng)補(bǔ)充鉀。[答案]C

【思維拓展】例1患有骨骼肌肌無力的病人和患有骨質(zhì)軟化病的病人，其原因是（）A．血液中缺少Ca2+ B．前者血Ca2+過高，后者血Ca2+過低C．血液中Ca2+含量過高 D．前者血Ca2+過低，后者血Ca2+過高[精析]該考點屬于應(yīng)用層次，涉及無機(jī)鹽離子的作用，神經(jīng)肌肉的興奮性需要體液中Na+、K+、Ca+等離子維持一定的濃度和比例。一般地說，Na+、K+可提高組織的興奮性，Ca2+、Mg2+、H+可以降低組織的興奮性。當(dāng)Na2、K+降低時，神經(jīng)肌肉的興奮性降低，可出現(xiàn)四肢軟弱無力，膀反射減弱甚至消失、嚴(yán)重時出現(xiàn)腸麻痹，低血鉀使心肌興奮性增高，導(dǎo)致心律失常；而Ca2+、Mg2+等濃度升高時，神經(jīng)肌肉興奮性降低，可能出現(xiàn)骨骼肌肌無力的癥狀；血體Ca2+、Mg2+降低時，神經(jīng)肌肉興奮性升高，常出現(xiàn)手足抽搐，同時Ca2+是骨骼與牙齒的重要組成成分，所以血Ca2+降低也會出現(xiàn)骨質(zhì)軟化病。[答案]B例2健康的成人每天形成的原尿約有150升，而實際上每天排出的尿液卻只有1.5升左右，而且兩者的成分差別也很大，造成這種現(xiàn)象的原因是由于（）A．腎小管和集合管的重吸收 B．腎小球的過濾作用C．輸尿管的吸收 D、膀胱的儲存[精析]尿液的形成包括三個連續(xù)的過程：①腎小球的濾過作用：當(dāng)血液流經(jīng)腎小球時，除血細(xì)胞和分子較大的蛋白質(zhì)以外，其余一切水溶性物質(zhì)都可以濾過屏障進(jìn)入腎小囊腔，形成原尿。③腎小管、集合管的重吸收作用：原尿流經(jīng)腎小管和集合管時，其中的水和無機(jī)鹽等溶質(zhì)被管壁細(xì)胞全部或部分地重吸收回血液。例如：葡萄糖和氨基酸完全被重吸收，水和無機(jī)鹽離子絕大部分被重吸收，而尿素、尿酸等則重吸收較少，所以原尿經(jīng)過重吸收后形成尿液，只剩余較少部分，其中兩者的成分相差較大。③腎小管、集合管的分泌和排泄作用：尿液經(jīng)過腎和管、集合管的分泌和排泄暫時進(jìn)入膀胱貯存，在大腦皮層的支配下經(jīng)尿道排出體外。[答案]A

【高考鏈接】★命題趨向：本考點是新陳代謝和生命活動調(diào)節(jié)等內(nèi)容的擴(kuò)展，高考主要從以下幾個方面命題：①人體內(nèi)水的來源和排出途徑，②Na+和K+的調(diào)節(jié)過程等。在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)注意理解和比較各個重要知識點。例1（2000·上海）某人患急性腸胃炎引起腹瀉，醫(yī)生給予補(bǔ)充生理鹽水，其首要目的是（）A．提供能量 B．供給營養(yǎng)C．維持水分代謝的平衡 D．維持無機(jī)鹽代謝的平衡[精析]水是人體內(nèi)含量最多的物質(zhì)，人體內(nèi)各項生命活動離不開水?；寄c胃炎的病人，典型的癥狀是腹瀉，此時消化道吸收水分的能力降低，導(dǎo)致人體內(nèi)缺水，要給病人輸液補(bǔ)充水分，由于人體體液的濃度為0．9％，所以要給病人輸0．9％的生理鹽水，以維持體內(nèi)滲透壓的平衡，即維持水分代謝的平衡。［答案］C例2（2002·上海）圖l－l－3中甲是狗屎濃縮實驗的結(jié)果，讓狗大量飲水（圖中箭頭a所示）后，連續(xù)排出大量的尿，當(dāng)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2．5％的NaCI溶液10mL注射入頸動脈（箭頭b）后，尿量暫時減少；當(dāng)靜脈注射腦垂體后葉提取物（箭頭c）后，尿量也減少。根據(jù)此實驗，可以推斷；（1）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2．5％的NaCI溶液注入動脈，使升高，刺激，引起激素分泌，導(dǎo)致尿量減少。本實驗也證明中含有這種激素。（2）如果預(yù)先將狗的腦垂體后葉切除，再進(jìn)行上述同樣實驗，請將預(yù)期結(jié)果的排尿曲線描繪在圖乙中的坐標(biāo)上。[精析]下丘腦控制排尿是通過抗利尿激素的分泌來完成的，抗利尿激素是下丘腦的神經(jīng)細(xì)胞分泌的，由下丘腦與垂體后葉之間的神經(jīng)后葉傳遞給后葉，再由垂體后葉貯存并釋放。哺乳動物的生理鹽水濃度為0．9％，這一濃度相當(dāng)于血液中無機(jī)鹽的濃度，當(dāng)靜脈注射高濃度的（2．5％）NaCI溶液后，可刺激下丘腦，促進(jìn)抗利尿激素的分泌，從而使尿液濃縮，水的重吸收能力加強(qiáng)，尿量減少。靜脈注射腦垂體后葉提取物后，也出現(xiàn)了尿量減少的結(jié)果，這是因為下丘腦神經(jīng)細(xì)胞分泌的抗利尿激素儲存在垂體后葉。如果預(yù)先將狗的垂體后葉切除，再進(jìn)行上述實驗，則在b點不出現(xiàn)尿量暫時減少，但C點注射腦垂體后葉提取物后，尿量也減少。這說明腦垂體后葉中亦含有抗利尿激素?？疾榧に卣{(diào)節(jié)及分泌情況。［答案］（1）血漿滲透壓下丘腦抗利尿腦垂體后葉（2）如圖1-1-4示：

【同步達(dá)綱練習(xí)】一、選擇題1．在炎熱的夏季，人體運(yùn)動時大量排汗，為維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定，保證生命活動能正常進(jìn)行，最好的補(bǔ)充溶液是（）A．淡鹽水 B．蒸餾水 C．葡萄糖水 D．蔗糖2．下列關(guān)于水分調(diào)節(jié)的敘述中正確的是（）A．大量飲水，則抗利尿激素分泌增加B．渴覺中樞興奮，則抗利尿激素分泌增加C．抗利尿激素分泌減少，則尿量增加D．細(xì)胞外液中電解質(zhì)濃度降低，則尿量減少3．不能對腎小管重吸收水起促進(jìn)作用的是（）A．滲透壓升高 B．抗利尿激素升高C．血漿滲透壓升高 D．醛固酮升高4．不屬于醛固酮分泌異常引起的不良反應(yīng)的是（）A．K+在體內(nèi)儲存，心肌自動節(jié)律異常B．Na+在體內(nèi)儲存，造成水腫C．腹瀉丟失大量的Na+，血壓下降D．腎小管排出K+過量，心肌自動節(jié)律異常5．有關(guān)正常人每天（24小時）水的攝人量和排出量的關(guān)系式中正確的是（）A．?dāng)z入量＞排出量 B．?dāng)z入量＜排出量C．?dāng)z人量≒排出量 D．無法判斷6．人體代謝終產(chǎn)物中水的排出途徑是（）①皮膚 ②肺 ③直腸 ④腎臟A．①②③④ B．②③④ C．①③④ D．①②④7．血鉀與組織液和細(xì)胞內(nèi)液的關(guān)系正確的是（）A．血鉀→組織液K+細(xì)胞中的K+B．血鉀組織液K+細(xì)胞中的K+C．血鉀→組織液K+→細(xì)胞中的K+D．血鉀組織液K+→細(xì)胞中的K+8．某兒童被診斷為“竇性心率不齊”住院治療期間，為維持心肌正常興奮性，靜脈注射液中需添加（）A．CaC12 B．MgCI2 C．KCI D.C6H2O69．當(dāng)人吃了過咸的食物時，機(jī)體對細(xì)胞外液滲透壓調(diào)節(jié)的正確的順序是（）①下丘腦滲透壓感受器興奮②大腦皮層興奮產(chǎn)生渴覺③下丘腦分泌細(xì)胞分泌抗利尿激素增加④攝水量增加⑤減少尿的排出10．關(guān)于水和無機(jī)鹽平衡及調(diào)節(jié)的正確敘述是（）A．人體內(nèi)水和無機(jī)鹽的平衡是神經(jīng)調(diào)節(jié)和激素調(diào)節(jié)共同作用的結(jié)果B．K+在維持細(xì)胞外液滲透壓上起到?jīng)Q定性作用C．人體內(nèi)Na+主要來源是食物，幾乎全部由小腸吸收，主要排出途徑是腎臟和皮膚D．在飲水不足時，通過減少排尿量就可維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定

二、非選擇題1．人體排出體內(nèi)水的最主要途徑是，排出物的形成器官是，排放器官是，控制排放的低級中樞位于，高級中樞位于，并通過釋放來調(diào)節(jié)其活動?！緟⒖即鸢浮恳?、選擇題1．人體在炎熱夏季運(yùn)動所排出的大量汗液是一種低滲溶液，除絕大部分的水還有約0．2％的NaCl和極少量的K+（常忽略不計），導(dǎo)致水與無機(jī)鹽的平衡失調(diào)，因此，給大量出汗或高溫環(huán)境作業(yè)工人補(bǔ)充水時，必須注意補(bǔ)充鈉鹽，所以最好的補(bǔ)充溶液是淡鹽水。答案：A2．人體能夠通過調(diào)節(jié)腎臟排尿量使之與水分的攝入量相當(dāng)，以保證機(jī)體內(nèi)水的平衡。水分的調(diào)節(jié)依靠神經(jīng)調(diào)節(jié)與激素調(diào)節(jié)共同來完成，水分調(diào)節(jié)的激素是由下丘腦分泌細(xì)胞合成并運(yùn)輸至人垂體后葉分泌的抗利尿激素，其作用是促進(jìn)水分的重吸收，使尿液濃縮，尿量減少。所以A選項中大量飲水時，尿量也會相應(yīng)增加，則抗利尿激素的分泌減少，所以A項錯誤。B選項中渴覺中樞興奮會促使大腦皮層產(chǎn)生渴覺，通過飲水來降低細(xì)胞外液的滲透壓，從而對下丘腦的滲透壓感受器的刺激減弱，相應(yīng)地抗利尿激素分泌減少而非增加，所以B項錯誤，從抗利尿激素的作用可以看出，若抗利尿激素的分泌減少，對水的重吸收能力減弱，則尿量增加，故C項正確。而D選項中的細(xì)胞外液中電解質(zhì)溶液濃度降低，則細(xì)胞外液滲透壓下降，與B項同理，抗利尿激素分泌減少則尿量應(yīng)增加，所以D項錯誤。答案：C3．本題綜合考查激素和細(xì)胞外液滲透壓在調(diào)節(jié)水的平衡過程中的作用。當(dāng)細(xì)胞外液（包括血漿）的滲透壓升高時，抗利尿激素增加，促進(jìn)腎小管對水的重吸收，使細(xì)胞外液滲透壓趨于正常，這說明胞外液滲透壓升高，可間接促進(jìn)腎小管對水分的重吸收。而滲透壓升高，指向不明，沒說明是細(xì)胞外液還是細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓升高，因此無法判斷，則A選項正確。D選項中的醛固酮作用是保Na+、保水、排K+，即促進(jìn)腎小管和集合管對Na+的重吸收和分泌K+的同時，間接地促進(jìn)腎小管對水的重吸收。答案：A4．醛固酮是由腎上腺分泌的激素，作用是促進(jìn)腎小管對Na+的重吸收和K+的分泌，若醛固酮分泌異常，則會引起不良反應(yīng)，如：醛固酮分泌過多則Na+在體內(nèi)儲存，造成水腫，同時腎小管排出K+過量，造成心肌自動節(jié)律失常，即B、D選項正確，反之若醛固酮分泌過少會造成K+在體內(nèi)儲存，同樣心肌自動節(jié)律會失常，則A選項正確。腹瀉是消化系統(tǒng)發(fā)生病變而引起的反應(yīng)，與醛固酮的分泌是否異常無關(guān)。答案（5．正常人能夠通過調(diào)節(jié)腎臟排尿量來使水的排出量與攝入量相適應(yīng)，即正常人每天（四小時）水的攝人量=排水量，即選項C正確。答案：C6．本題考查代謝終產(chǎn)物的概念與水的排出途徑的知識。新陳代謝指活細(xì)胞內(nèi)一切有序的化學(xué)反應(yīng)的總稱，而消化并不屬于此過程，人體的代謝終產(chǎn)物是CQ2、H2O、尿素等，可以通過腎臟排尿，皮膚排汗、肺呼吸蒸發(fā)排出即①②④符合