第二节 水和电解质的平衡及其调节

名师讲坛23·2020/12（中）著名生物学家达尔文和哲学家笛卡尔都曾提出：最有价值的知识是关于方法的知识。

美国心理学家奥苏贝尔认为科学、生动而高效的学习，应落实在主动、自觉同化新旧知识的有意义学习经历上。

教学中，教师应为学生提供有逻辑意义的客观材料，为学会求知铺设桥梁，引导学生探究知识与经验及生活的联结，激发学生强烈的好奇心和求知欲望，启发学生产生有意义的学习心向，实现从知识学习拓展到对学习过程本身的主动、积极的有意义建构。

沪教版《生命科学拓展型课程》第二单元中《水和电解质的平衡及其调节》一课的课程标准提出：“学生能够掌握水和电解质平衡的调节机制，并且能够运用所学知识，联系生活实际，关注和解决由水和电解质失衡引起的自身和他人健康问题。

”这对学生的理解、迁移、概括、总结等能力都有比较高的要求。

笔者基于课程标准中的学习要求，设计了如下解决问题的途径。

一、制作课前“微课”，铺平“学会求知”的道路由于学生对泌尿系统结构与功能等相关知识了解不足，笔者制作了近6分钟的“泌尿系统”微课及课前预习学习单，上课前两天推送给学生，引导学生利用碎片化的时间观看、思考。

通过教师精心制作“微课”，提供给学生无处不在的“泛在学习”，不仅解决了知识点的断层，还能有效利用学生碎片化的时间，为课堂上的突出重点、突破难点教学腾挪出空间；通过微课中的趣味问题，让学生带着迫切的求知渴望进入课堂，激发学生的学习动机；通过预习学习单，指导学生观看微课、查阅资料、共享心得，为下一阶段的教学过程顺利开展提供支撑。

二、立足教学内容，设计“学会求知”的过程学会求知是会学的关键。

教学过程中，教师诱发学生理清学习材料中的逻辑关系，搭建学生力所能及的台阶，才能帮助学生充满信心攀登高峰。

1. 制作教学模型，变抽象为具体；设计互动游戏，变枯燥为灵动为了增强互动、增加多感官协同，提供“学会求知”的学习经历，笔者还制作了小卡片，让学生在模型上摆一摆、贴一贴、画一画，并且运用直观教具，精心设计问题。

水、电解质平衡的调节水、电解质的平衡，受神经系统和某些激素的调节，而这种调节又主要是通过神经特别是一些激素对肾处理水和电解质的影响而得以实现的。

一、渴感的作用下丘脑视上核侧面有口渴中枢。

使这个中枢兴奋的主要剌激是血浆晶体渗透压的升高，因为这可使口渴中枢的神经细胞脱水而引起渴感。

渴则思饮寻水，饮水后血浆渗透压回降，渴感乃消失。

此外有效血容量的减少和血管紧张素Ⅱ的增多也可以引起渴感。

二、抗利尿激素的作用抗利尿激素（antidiuretic hormone，ADH）主要是下丘脑视上核神经细胞所分泌并在神经垂体贮存的激素。

ADH能提高肾远曲小管和集合管对水的通透性，从而使水的重吸收增加（图5-1）。

促使ADH释放的主要剌激是血浆晶体渗透压的增高和循环血量的减少。

当机体失去大量水分而使血浆晶体渗透压增高时，便可剌激下丘脑视上核或其周围区的渗透压感受器而使ADH释放增多。

血浆渗透压乃可因肾重吸收水分增多而有所回降。

大量饮水时的情况正好相反。

由于ADH释放减少，肾排水增多，血浆渗透压乃得以回升。

血量过多时，可剌激左心房和胸腔内大静脉的容量感受器。

反射性地引起ADH 释放减少，结果引起利尿而使血量回降。

反之，当失血等原因使血量减少时，ADH乃可因容量感受器所受剌激减弱而释放增加，尿量因而减少而有助于血量的恢复。

此外，动脉血压升高可通过剌激颈动脉窦压力感受器而反射性地抑制AKH的释放；疼痛剌激和情绪紧张可使ADH释放增多；血管紧张素Ⅰ增多也可剌激ADH的分泌。

图5-1 抗利尿激素的调节及其作用示意图三、醛固酮的作用醛固酮（aldosterone）是肾上腺皮质球状带分泌的盐皮质激素。

醛固酮的主要作用是促进肾远曲小管和集合管对Na+的主动重吸收，同时通过Na+、-K+和Na+-H交换而促进K+和H+的排出，所以说醛固酮有排钾、排氢、保钠的作用。

随着Na+主动重吸收的增加，Cl-和水的重吸收也增多，可见醛固酮也有保水作用（图5-2）。

第二节水和电解质的平衡及其调节一、人体中水和电解质的含量1、细胞外液中的电解质健康人每升血浆中的电解质阴、阳离子总浓度为280-310mmol/L;细胞外液中存在的主要阳离子是Na+,其含量占阳离子总数的90%以上；主要阴离子是Cl-,HCO3-;这些离子对于维持细胞外液渗透压和稳定和电中性起着重要作用；而其中的HCO3-则对于维持细胞外液的pH稳定起重要作用;2、细胞的电解质细胞内液的阳离子主要是K+和Mg2+等；阳离子以HPO42-、H2PO4-和蛋白质为主,其他阴离子含量都很少;这些离子对于维持细胞内液渗透压和稳定和电中性起着重要作用；其中的HPO42-、H2PO4-和蛋白质在维持细胞内液pH稳定上起着作用;在正常情况下,细胞内、外液总的渗透压相等,且其阳离子所带的正电荷总数与阴离子所带负电荷总数也是一致的,因而体液呈电中性的;二、不同部位体液间水和电解质的交换由于毛细血管管壁上有细小的空隙,因此血浆与组织液间的水和无机离子主要是通过被动运输的形式进行交换的;正常生理条件下,血将和组织液中无机离子的浓度相等或相近,因而这些离子之间交换的量也是相等或相近的;但是,由于血浆中蛋白质不能通过毛细血管管壁的空隙进入组织液,因此血浆中的蛋白质浓度是远远高于组织液的;毛细淋巴管管壁对物质的通透性很高,组织液中的水和电解质很容易进入毛细淋巴管而成为淋巴液;三、水和电解质的平衡及调节当人体水的排出量小于摄入量时,会引起细胞液和细胞外流容量扩大和渗透压降低,大量水分潴留体内,肾脏排水功能障碍等疾病会引起水潴留;水潴留会引起细胞外液电解质被稀释,渗透压下降,水分向渗透压较高的细胞内液转移,引起细胞水肿;脑细胞水肿以及由水肿造成的电解质浓度下降,会想起嗜睡、烦躁、失语、定向功能失常、昏迷等症状;水的摄入需求主要由渴觉中枢控制,水的排出主要取决于血浆中的抗利尿激素的浓度;渴觉中枢和分泌抗利尿激素的细胞都位于下丘脑;当机体失水时,血浆的渗透压升高,血量减少,刺激下丘脑,促使抗利尿激素分泌增加,尿量减少；同时,渴觉中枢兴奋,引起口渴,主动饮水,增加机体含水量;肾脏的作用：重吸收：在肾小管中,全部的葡萄糖、氨基酸,大部分的Na+、K+、Cl- HCO3-等离子及绝大部分水,通过其管壁进入组织液并进而进入血浆中;练习1、下列不符合人体体温调节及调节实际情况的是A．处于炎热环境中时,机体只通过神经调节保持体温相对恒定B．正常体温因年龄性别的不同而在狭小范围内变动C．人的体温来源于体内物质代谢过程中所释放出来的热量D．当人觉得寒冷时,由垂体分泌的激素促进肾上腺分泌肾上腺素2、在下列关于机体水和电解质的调节叙述中,正确的是A．血浆渗透压降低时,引起口渴B．机体失水时,抗利尿激素分泌减少C．血浆渗透压降低时,抗利尿激素增加D．机体失水时,血浆渗透压升高3、属于电解质,且溶于水时会影响水的电离平衡的是A．氯气B．二氧化碳C．碘化钾D．醋酸钠4、为维持人体内电解质平衡,人在大量出汗后应及时补充的离子是A．Na+ B．Ca2+ C．Mg2+ D．Fe3+ 5、调节人体水分和无机盐平衡最重要的器官是A．汗腺B．肾C．大肠D．肺6、下列关于水盐平衡调节的叙述中,错误的是A．当人失水过多后,会在大脑皮层中的相关区域产生渴觉B．当给一内环境渗透压正常的人静脉注射抗利尿激素后,尿液明显减少C．渗透压感受器和水盐平衡调节中枢都在下丘脑中D．水盐平衡是神经-体液-免疫调节共同作用的结果7、下列关于水盐平衡调节的叙述中,正确的是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决定性的作用C．渴觉中枢兴奋时,抗利尿激素减少D．人在饮水不足时,通过减少排尿量就可以维持内环境的稳定8、关于人体水盐平衡调节的错误分析是A．饮水不足、体内失水过多或吃的食物过咸都会引起细胞外液渗透压降低B．下丘脑渗透压感受器能够感受内环境中渗透压的变化C．细胞外液渗透压上升的信息通过神经系统的传递在大脑皮层中产生渴觉D．垂体释放的抗利尿激素能够促进肾小管和集合管重吸收水9、下列对人体内水盐平衡调节的叙述中,正确的是A．只依靠神经调节B．只依靠激素调节C．在神经调节和激素调节的共同作用下,主要通过肾脏来完成D．在神经调节和激素调节的共同作用下,主要依靠循环系统来完成10、关于人体内水和无机盐平衡调节的叙述中,正确的是A．血浆渗透压降低时,引起口渴B．机体失水时,抗利尿激素分泌减少C．抗利尿激素使肾小管上皮细胞对水重吸收能力增强D．抗利尿激素使细胞吸水能力减弱1、内环境的自稳态是人体进行正常生命活动的必要条件1从图1可知,既能传导兴奋又能分泌激素的结构是2如果人突然进入寒冷环境中,产生冷觉的结构是．同时,为了促进产热,不仅增加肾上腺素的分泌,还能通过调节的方式促进分泌相应的激素③,激素③名称是,当其含量过高时,激素①、②含量的变化趋势是,这是一种调节机制．3图1中的某种激素X名称是,其作用的靶器官是4组织液中的药物、毒物进入肾小管的部位是图1所示结构1-5中的填数字序号．5重感冒发热者通常会在服药后因大量出汗退热而使尿量减少,医生常建议患者主动多饮水,以维持水和电解质的平衡,其作用原理是2、回答有关水和电解质的平衡及其调节的问题．正常情况下,人体内血浆、组织液和细胞内液中都有电解质,并在人体中保持平衡．1细胞外液中存在的主要阳离子是；静息状态下,该离子与K+共同维持神经细胞质膜的2构建人体内K+离子的动态平衡模型,在如图1图形框中用箭头表示．不考虑血细胞、血管壁细胞等特殊细胞肾在维持水和电解质平衡中起着重要作用．肾的结构和功能单位是肾单位,每个肾单位包括肾小囊、肾小球和肾小管．图2为肾单位的结构示意图．3用编号和箭头表示肾单位内液体的流动方向：1844年,德国生理学家C．Ludwig对尿液的形成做出假设,认为肾小球的作用可能是滤过,滤出液应与血浆一样,只是没有蛋白质．1920年,A．N．Richards用蛙等动物做实验获得成功,他用玻璃微管插入蛙的肾脏,取出液体分析,结果与C．Ludwig的预期一致,从而证明了滤过假说是正确的．4你认为,该实验成功的关键是玻璃微管应插到5比较⑥中液体和②中液体的K+浓度,K+浓度高的是,原因是6若某一健康人剧烈运动失水,①中含水量下降,则⑥中液体的量；参与调节此时水分平衡的神经调节机制是1-5DDDAB 6-10 DAACC1、1 下丘脑, 神经分泌2 大脑皮层的躯体感觉中枢、甲状腺激素下降反馈3抗利尿激素肾脏43、45使血浆渗透压下降,同时减少了对下丘脑渗透压感受器的刺激,使抗利尿激素分泌和释放量减少．2、1Na+ 膜电位23③→②→④4肾小囊5⑥大量的水被重吸收,尿液被浓缩6减少下丘脑渴觉中枢兴奋,引起口渴,主动饮水。

第二节水和电解质的平衡及其调节一、人体中水和电解质的含量1、细胞外液中的电解质健康人每升血浆中的电解质阴、阳离子总浓度为280-310mmol/L。

细胞外液中存在的主要阳离子是Na+,其含量占阳离子总数的90%以上；主要阴离子是Cl-，HCO3-。

这些离子对于维持细胞外液渗透压和稳定和电中性起着重要作用；而其中的HCO3-则对于维持细胞外液的pH稳定起重要作用。

2、细胞的电解质细胞内液的阳离子主要是K+和Mg2+等；阳离子以HPO42-、H2PO4-和蛋白质为主，其他阴离子含量都很少。

这些离子对于维持细胞内液渗透压和稳定和电中性起着重要作用；其中的HPO42-、H2PO4-和蛋白质在维持细胞内液pH稳定上起着作用。

在正常情况下，细胞内、外液总的渗透压相等，且其阳离子所带的正电荷总数与阴离子所带负电荷总数也是一致的，因而体液呈电中性的。

二、不同部位体液间水和电解质的交换由于毛细血管管壁上有细小的空隙，因此血浆与组织液间的水和无机离子主要是通过被动运输的形式进行交换的。

正常生理条件下，血将和组织液中无机离子的浓度相等或相近，因而这些离子之间交换的量也是相等或相近的。

但是，由于血浆中蛋白质不能通过毛细血管管壁的空隙进入组织液，因此血浆中的蛋白质浓度是远远高于组织液的。

毛细淋巴管管壁对物质的通透性很高，组织液中的水和电解质很容易进入毛细淋巴管而成为淋巴液。

三、水和电解质的平衡及调节当人体水的排出量小于摄入量时，会引起细胞液和细胞外流容量扩大和渗透压降低，大量水分潴留体内，肾脏排水功能障碍等疾病会引起水潴留。

水潴留会引起细胞外液电解质被稀释，渗透压下降，水分向渗透压较高的细胞内液转移，引起细胞水肿。

脑细胞水肿以及由水肿造成的电解质浓度下降，会想起嗜睡、烦躁、失语、定向功能失常、昏迷等症状。

水的摄入需求主要由渴觉中枢控制，水的排出主要取决于血浆中的抗利尿激素的浓度。

渴觉中枢和分泌抗利尿激素的细胞都位于下丘脑。

第二节水和电解质的平衡及调节1、细胞外液中的电解质：主要阳离子是_______，其含量占阳离子90%以上；主要的阴离子是_________、________，其中的________对维持细胞外液的PH 稳定起重要作用。

2、细胞内液中的电解质：阳离子主要是________，其含量占阳离子90%以上，还有少量的_________和_________等；阴离子以_________、________和________为主，其中_______、_______、_______对维持细胞内液的PH稳定起重要作用。

正常情况下，细胞内、外液渗透压________，呈电________性。

3、无论是细胞内液和细胞外液，这些电解质离子的存在对于维持_________、_________、和_________的稳定具有重要意义。

4、不同部位体液间水和电解质的交换：血浆与组织液间的水和无机离子主要通过____________形式进行交换。

而血浆中的_____________远高于组织液。

组织液与细胞内液之间通过细胞膜进行物质交换，阳离子和阴离子主要通过_____________的方式进出细胞，由于膜上___________的作用，细胞内外主要的阳离子分别为_______、_______。

5、水和电解质的平衡：正常人每天进出水量为_________毫升，体内水分来自_________、_________和_________，排出途径为_________、_________蒸发、_________蒸发和___________。

水的摄入和排出保持_________6、人体在两种情况下会发生脱水，一是_________或_________，使细胞外液渗透压_______，细胞中的水向细胞外转移，二是因___________、腹泻丢失水和电解质后只补充水，或大汗后只补充水而不补充___________，造成细胞外液渗透压__________，细胞外液中的水向细胞内移动，从而使细胞外液________，血浆中的水分也随之减少。

调节水,电解质和酸碱平衡的调节机制水、电解质和酸碱平衡是人体内环境的重要组成部分，对维持正常生理功能至关重要。

人体通过多种机制来调节水、电解质和酸碱平衡，包括以下几种主要的调节机制：1. 肾脏调节：肾脏是人体主要的水和电解质调节器官，通过调节尿液的产生和排泄来调节体内水分和电解质平衡。

肾脏可以调节尿液的浓缩和稀释来排除多余的水分，调节尿液中电解质的浓度和排泄量，维持体内水分和电解质的平衡。

2. 水平衡调节：体内水分平衡的调节主要通过神经和内分泌系统来实现。

当人体水分过少时，口渴感觉会刺激脑部的渴觉中枢，促使人们饮水。

而当人体水分过多时，肾脏会减少尿液的产生，促使排除多余的水分。

3. 酸碱平衡调节：人体内的酸碱平衡主要通过呼吸系统和肾脏来调节。

当体内酸性增加时，呼吸系统会增加呼吸深度和频率，以排除体内产生的二氧化碳，从而减少酸性物质的积累。

另外，肾脏也可以调节酸碱平衡，通过排泄酸性或碱性物质来维持血液的酸碱平衡。

总结起来，人体通过肾脏调节水分和电解质平衡，通过神经和内分泌系统调节水分平衡，通过呼吸系统和肾脏调节酸碱平衡，维持体内的水、电解质和酸碱平衡。

这些调节机制可以使人体内环境维持在适宜的状态，促进正常的生理功能。

调节水、电解质和酸碱平衡是维持身体内部环境稳定的重要机制。

以下是常见的调节机制：1. 尿液产生与排泄：肾脏是主要的水、电解质和酸碱平衡调节器官。

肾脏通过调节尿液的产生与排泄来调节体内的水分和电解质浓度。

当血液中的水分和电解质浓度过高时，肾脏会增加尿液产生并排除多余的水分和电解质。

相反，当血液中的水分和电解质浓度过低时，肾脏会减少尿液产生以保留更多的水分和电解质。

2. 呼吸调节：呼吸系统通过调节二氧化碳和氧气的交换来维持酸碱平衡。

当血液酸性过高时，呼吸系统会加快呼吸以增加二氧化碳的排出，减少血液中的碳酸氢根离子（酸性物质），从而减轻酸性。

相反，当血液酸性过低时，呼吸系统会减慢呼吸以减少二氧化碳的排出，增加血液中的碳酸氢根离子，从而减轻碱性。