高中生物-水和无机盐的平衡和调节

第页水和无机盐的平衡和调节

【知识体系】

【教材全解】一、重难点诠释1．维持水平衡的方式及意义正常人每日水的出入量相等，维持动态平衡。（1）水的来源有三个途径：①食物：各种食物含水量不同，成人一般每日从食物摄入的水约900毫升。②饮水：饮水量随气候、劳动和生活习惯而不同，成人每日饮水约1300毫升。③代谢水：糖、脂肪和蛋白质等营养物质在体内氧化产生的水，数量较恒定，每日约300毫升。将水的三个来源合起来共计约2500毫升，其中，饮水和食物中所含水是主要来源。（2）体内水的排出途径有四条：①呼吸蒸发；成人每日在呼吸时以水蒸汽的形式丢失约400毫升，正常情况下所占比例较小。②皮肤蒸发：指没有明显出汗的情况下，由皮肤表层蒸发的水分，约为500毫升，其中无机盐很少。（补充：若高温环境下作业或剧烈劳动时会由汗腺大量分泌汗液，其中约含0.2％和极少量的K+（常忽略），因失水多于失钠，会导致水与无机盐平衡失调，则在给大量出汗或高温环境作业工人供应饮料时，必须适当补充钠盐。）③粪便排出：成人每日由粪便排出的水分约100毫升，其中包括饮食中的水以及消化液被吸收后余下的水。④肾脏排尿：成人每日排尿量一般约1500毫升，是人体排出水的最主要途径。为维持血浆成分的恒定及保证每日35～40克代谢废物溶解后排出，每日尿量至少500毫升。若尿量少400毫升，就会因代谢废物的积累而可能导致尿毒症。水的四条途径排出水的量共计约2500毫升，与水的摄入量相等，机体能够通过调节排尿量，使水的排出量相当，以保持机体的水平衡。2．无机盐的作用及平衡的意义（以钠钾为例）多数无机盐在体内以离子状态存在，如细胞内液的K+、Mg2+等、细胞外液的Na+等。（补充：细胞内液以K+为主，细胞外液以Na+为主的显著差异，是由于细胞膜能够逆浓度差以主动运输的方式将细胞内的Na+移出膜外，同时将膜外的K+移入细胞内，称为“钠—钾泵”，简称“钠泵”。）因细胞外液的阳离子总数中Na+占绝大部分，所以Na+是决定细胞外液渗透压的主要因素；而决定细胞内液渗透压的主要是K+。综上所述，是“钠泵”控制着细胞内外溶液中的Na+、K+浓度，而Na+、K+的浓度能凋节细胞内、外的渗透压。Na+的作用：维持细胞外液渗透压与水的平衡，提高心肌的兴奋性。血液中Na+减少会降低细胞外液渗透压，可能出现血压下降、心率加快、四肢发冷等症状，严重的甚至昏迷。K+的作用：维持细胞内液渗透压起决定性作用，还具有维持心肌舒张，保持心肌正常兴奋性。血液中K+减少会降低细胞内液渗透压，并出现心肌自动节律异常；若血钾过高，则会出现心肌过度舒张，即心动过缓。3水和无机盐平衡的调节（1）水平衡的调节①神经调节的过程：神经调节的基本方式是反射，完成反射活动的结构基础是反射弧，包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个部分，缺一不可。即：参与水平衡调节的感受器是位于下丘脑的渗透压感受器；调节中枢位于下丘脑；效应器为下丘脑神经分泌细胞和垂体后叶；引起感受器兴奋的刺激是细胞外液渗透压的改变；效应器对刺激作出的反应是释放抗利尿激素（ADH）。（补充：抗利尿激素是含有9个氨基酸的肽类激素，能够作用于肾小管和集合管，促进水的重吸收，使尿液浓缩，尿量减少）。图示正常情况下，机体调节维持水平衡的原因（2）Na+、K+平衡的调节①：调节方式：激素调节②：调节激素：醛固酮（固醇类激素，有保Na+排K+作用）③：调节过程二、旁栏思考题1．肾脏排尿主要是排出体内多余的水分吗？[精析]体内多余的水分、钠盐以及代谢废物的主要排出途径都是经肾脏随尿排出，所以不能说肾脏排尿主要是排出体内多余的水分。2．大量出汗后为什么要喝盐水？[精析]大量出汗后，人体丢失大量的水和无机盐，所以喝盐水补充丢失的水和无机盐，以维持体内水和无机盐的平衡。3．有人说：“一个人一天内不吃饭、不喝水，但只要没有大小便，就可以维持体内水和无机盐的平衡”，这种说法对吗？[精析]这种说法不对。因为一个人不可能没有大小便尤其是小便。即使不排便，体内的水和无机盐也会从其它途径（如皮肤蒸发和呼吸）排出，使体内水和无机盐平衡遭到破坏。据统计，一个人如果不能摄入水，每日仍会不断地由呼吸、皮肤蒸发和肾脏（按每日最低尿量500毫升计）排出的水分约1350毫升（约占人体重2％），所以每日必须保证供给大于这种水的最低需要量。临床上，对于禁食、昏迷等病人，每日应补液1500～2000毫升，若有额外的水分丢失，补液量应酌情增加。4．有的人口味过于清淡，炒菜时放盐极少。想一想，长期这样下去，对他的健康会有什么影响？[精析]长期不吃盐或吃盐极少，由于钠的摄入量过少，而造成血液中Na+含量过低，会导致机体的细胞外液渗透压下降，并出现血压下降、心率加快、四肢发冷等症状，严重的甚至昏迷。三、易误辨析1．分析比较Na+、K+的来源与去路①来源：均来自食物其中肾脏排尿是Na+和K+的主要排出途径。例1以下选项属于Na+特有的排出途径的是（）A．大肠排便 B．皮肤排汗 C．肾脏排尿 D．呼吸蒸发[精析]本考点属于识记层次，应注意比较正确区分。明显地A、C选项为Na+、K+所共有的排出途径，而D选项中呼吸蒸发是水的排出途径，不符合题意。只有B项皮肤排汗是Na+所特有的排出途径。［答案］B2．分析比较Na+与K+的代谢特点：例2不能进食的病人能否只靠注射葡萄糖和生理盐水就可以维持代谢平衡（）A．能，有能源供应B．能，能维持细胞外液渗透压的稳定C．不能，还应补充钾盐D．不能，还应补充钙盐[精析]比较Na+与K+代谢的异同点可看出缺钠时钠几乎全部被肾小管吸收，排出的尿中可以无钠；但缺钾的情况下，尿中仍有相当数量的钾排出。所以，不能进食的病人，只靠注射葡萄糖和生理盐水，不能维持代谢平衡，还应补充钾。[答案]C

【思维拓展】例1患有骨骼肌肌无力的病人和患有骨质软化病的病人，其原因是（）A．血液中缺少Ca2+ B．前者血Ca2+过高，后者血Ca2+过低C．血液中Ca2+含量过高 D．前者血Ca2+过低，后者血Ca2+过高[精析]该考点属于应用层次，涉及无机盐离子的作用，神经肌肉的兴奋性需要体液中Na+、K+、Ca+等离子维持一定的浓度和比例。一般地说，Na+、K+可提高组织的兴奋性，Ca2+、Mg2+、H+可以降低组织的兴奋性。当Na2、K+降低时，神经肌肉的兴奋性降低，可出现四肢软弱无力，膀反射减弱甚至消失、严重时出现肠麻痹，低血钾使心肌兴奋性增高，导致心律失常；而Ca2+、Mg2+等浓度升高时，神经肌肉兴奋性降低，可能出现骨骼肌肌无力的症状；血体Ca2+、Mg2+降低时，神经肌肉兴奋性升高，常出现手足抽搐，同时Ca2+是骨骼与牙齿的重要组成成分，所以血Ca2+降低也会出现骨质软化病。[答案]B例2健康的成人每天形成的原尿约有150升，而实际上每天排出的尿液却只有1.5升左右，而且两者的成分差别也很大，造成这种现象的原因是由于（）A．肾小管和集合管的重吸收 B．肾小球的过滤作用C．输尿管的吸收 D、膀胱的储存[精析]尿液的形成包括三个连续的过程：①肾小球的滤过作用：当血液流经肾小球时，除血细胞和分子较大的蛋白质以外，其余一切水溶性物质都可以滤过屏障进入肾小囊腔，形成原尿。③肾小管、集合管的重吸收作用：原尿流经肾小管和集合管时，其中的水和无机盐等溶质被管壁细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，水和无机盐离子绝大部分被重吸收，而尿素、尿酸等则重吸收较少，所以原尿经过重吸收后形成尿液，只剩余较少部分，其中两者的成分相差较大。③肾小管、集合管的分泌和排泄作用：尿液经过肾和管、集合管的分泌和排泄暂时进入膀胱贮存，在大脑皮层的支配下经尿道排出体外。[答案]A

【高考链接】★命题趋向：本考点是新陈代谢和生命活动调节等内容的扩展，高考主要从以下几个方面命题：①人体内水的来源和排出途径，②Na+和K+的调节过程等。在学习过程中应注意理解和比较各个重要知识点。例1（2000·上海）某人患急性肠胃炎引起腹泻，医生给予补充生理盐水，其首要目的是（）A．提供能量 B．供给营养C．维持水分代谢的平衡 D．维持无机盐代谢的平衡[精析]水是人体内含量最多的物质，人体内各项生命活动离不开水。患肠胃炎的病人，典型的症状是腹泻，此时消化道吸收水分的能力降低，导致人体内缺水，要给病人输液补充水分，由于人体体液的浓度为0．9％，所以要给病人输0．9％的生理盐水，以维持体内渗透压的平衡，即维持水分代谢的平衡。［答案］C例2（2002·上海）图l－l－3中甲是狗屎浓缩实验的结果，让狗大量饮水（图中箭头a所示）后，连续排出大量的尿，当将质量分数为2．5％的NaCI溶液10mL注射入颈动脉（箭头b）后，尿量暂时减少；当静脉注射脑垂体后叶提取物（箭头c）后，尿量也减少。根据此实验，可以推断；（1）质量分数为2．5％的NaCI溶液注入动脉，使升高，刺激，引起激素分泌，导致尿量减少。本实验也证明中含有这种激素。（2）如果预先将狗的脑垂体后叶切除，再进行上述同样实验，请将预期结果的排尿曲线描绘在图乙中的坐标上。[精析]下丘脑控制排尿是通过抗利尿激素的分泌来完成的，抗利尿激素是下丘脑的神经细胞分泌的，由下丘脑与垂体后叶之间的神经后叶传递给后叶，再由垂体后叶贮存并释放。哺乳动物的生理盐水浓度为0．9％，这一浓度相当于血液中无机盐的浓度，当静脉注射高浓度的（2．5％）NaCI溶液后，可刺激下丘脑，促进抗利尿激素的分泌，从而使尿液浓缩，水的重吸收能力加强，尿量减少。静脉注射脑垂体后叶提取物后，也出现了尿量减少的结果，这是因为下丘脑神经细胞分泌的抗利尿激素储存在垂体后叶。如果预先将狗的垂体后叶切除，再进行上述实验，则在b点不出现尿量暂时减少，但C点注射脑垂体后叶提取物后，尿量也减少。这说明脑垂体后叶中亦含有抗利尿激素。考查激素调节及分泌情况。［答案］（1）血浆渗透压下丘脑抗利尿脑垂体后叶（2）如图1-1-4示：

【同步达纲练习】一、选择题1．在炎热的夏季，人体运动时大量排汗，为维持机体内环境的相对稳定，保证生命活动能正常进行，最好的补充溶液是（）A．淡盐水 B．蒸馏水 C．葡萄糖水 D．蔗糖2．下列关于水分调节的叙述中正确的是（）A．大量饮水，则抗利尿激素分泌增加B．渴觉中枢兴奋，则抗利尿激素分泌增加C．抗利尿激素分泌减少，则尿量增加D．细胞外液中电解质浓度降低，则尿量减少3．不能对肾小管重吸收水起促进作用的是（）A．渗透压升高 B．抗利尿激素升高C．血浆渗透压升高 D．醛固酮升高4．不属于醛固酮分泌异常引起的不良反应的是（）A．K+在体内储存，心肌自动节律异常B．Na+在体内储存，造成水肿C．腹泻丢失大量的Na+，血压下降D．肾小管排出K+过量，心肌自动节律异常5．有关正常人每天（24小时）水的摄人量和排出量的关系式中正确的是（）A．摄入量＞排出量 B．摄入量＜排出量C．摄人量≒排出量 D．无法判断6．人体代谢终产物中水的排出途径是（）①皮肤 ②肺 ③直肠 ④肾脏A．①②③④ B．②③④ C．①③④ D．①②④7．血钾与组织液和细胞内液的关系正确的是（）A．血钾→组织液K+细胞中的K+B．血钾组织液K+细胞中的K+C．血钾→组织液K+→细胞中的K+D．血钾组织液K+→细胞中的K+8．某儿童被诊断为“窦性心率不齐”住院治疗期间，为维持心肌正常兴奋性，静脉注射液中需添加（）A．CaC12 B．MgCI2 C．KCI D.C6H2O69．当人吃了过咸的食物时，机体对细胞外液渗透压调节的正确的顺序是（）①下丘脑渗透压感受器兴奋②大脑皮层兴奋产生渴觉③下丘脑分泌细胞分泌抗利尿激素增加④摄水量增加⑤减少尿的排出10．关于水和无机盐平衡及调节的正确叙述是（）A．人体内水和无机盐的平衡是神经调节和激素调节共同作用的结果B．K+在维持细胞外液渗透压上起到决定性作用C．人体内Na+主要来源是食物，几乎全部由小肠吸收，主要排出途径是肾脏和皮肤D．在饮水不足时，通过减少排尿量就可维持内环境稳定

二、非选择题1．人体排出体内水的最主要途径是，排出物的形成器官是，排放器官是，控制排放的低级中枢位于，高级中枢位于，并通过释放来调节其活动。【参考答案】一、选择题1．人体在炎热夏季运动所排出的大量汗液是一种低渗溶液，除绝大部分的水还有约0．2％的NaCl和极少量的K+（常忽略不计），导致水与无机盐的平衡失调，因此，给大量出汗或高温环境作业工人补充水时，必须注意补充钠盐，所以最好的补充溶液是淡盐水。答案：A2．人体能够通过调节肾脏排尿量使之与水分的摄入量相当，以保证机体内水的平衡。水分的调节依靠神经调节与激素调节共同来完成，水分调节的激素是由下丘脑分泌细胞合成并运输至人垂体后叶分泌的抗利尿激素，其作用是促进水分的重吸收，使尿液浓缩，尿量减少。所以A选项中大量饮水时，尿量也会相应增加，则抗利尿激素的分泌减少，所以A项错误。B选项中渴觉中枢兴奋会促使大脑皮层产生渴觉，通过饮水来降低细胞外液的渗透压，从而对下丘脑的渗透压感受器的刺激减弱，相应地抗利尿激素分泌减少而非增加，所以B项错误，从抗利尿激素的作用可以看出，若抗利尿激素的分泌减少，对水的重吸收能力减弱，则尿量增加，故C项正确。而D选项中的细胞外液中电解质溶液浓度降低，则细胞外液渗透压下降，与B项同理，抗利尿激素分泌减少则尿量应增加，所以D项错误。答案：C3．本题综合考查激素和细胞外液渗透压在调节水的平衡过程中的作用。当细胞外液（包括血浆）的渗透压升高时，抗利尿激素增加，促进肾小管对水的重吸收，使细胞外液渗透压趋于正常，这说明胞外液渗透压升高，可间接促进肾小管对水分的重吸收。而渗透压升高，指向不明，没说明是细胞外液还是细胞内液的渗透压升高，因此无法判断，则A选项正确。D选项中的醛固酮作用是保Na+、保水、排K+，即促进肾小管和集合管对Na+的重吸收和分泌K+的同时，间接地促进肾小管对水的重吸收。答案：A4．醛固酮是由肾上腺分泌的激素，作用是促进肾小管对Na+的重吸收和K+的分泌，若醛固酮分泌异常，则会引起不良反应，如：醛固酮分泌过多则Na+在体内储存，造成水肿，同时肾小管排出K+过量，造成心肌自动节律失常，即B、D选项正确，反之若醛固酮分泌过少会造成K+在体内储存，同样心肌自动节律会失常，则A选项正确。腹泻是消化系统发生病变而引起的反应，与醛固酮的分泌是否异常无关。答案（5．正常人能够通过调节肾脏排尿量来使水的排出量与摄入量相适应，即正常人每天（四小时）水的摄人量=排水量，即选项C正确。答案：C6．本题考查代谢终产物的概念与水的排出途径的知识。新陈代谢指活细胞内一切有序的化学反应的总称，而消化并不属于此过程，人体的代谢终产物是CQ2、H2O、尿素等，可以通过肾脏排尿，皮肤排汗、肺呼吸蒸发排出即①②④符合