借苏威尔数字化实验设备了解人体稳态
河北省迁安市第二高级中学（064400） 计算机技术对我们生活的各个方面都产生了巨大的冲击，比如医生给病人做B超、x射线、胃镜、核磁共振等，这些先进的医疗设备都与计算机相连，通过电脑显示器，查出发病部位，从而有针对性治疗。在学校，计算机的普及率也在逐步提高。新技术的应用，给我们带来了更多的便利，苏威尔数字化信息系统实验设备的介入，它将传感技术、通信技术和计算机技术融为一体，利用此设备，将引领学生走进信息技术下的微观世界。使学生更深入了解生物的生命变化规律。现以人教出版社普高生物全一册第一章第一节“探究生物体维持pH稳态的机制”一例，带领大家深入了解人体是如何维持pH稳态的。
一、问题提出
我们知道，细胞代谢过程是由细胞内众多复杂的化学反应组成，完成这些反应需要各种物质和条件。细胞代谢的进行离不开酶，酶的活性又受温度、pH等因素的影响，只有温度、pH等都在适宜的范围内，酶才能正常的发挥催化作用。由此可见，内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。然而现实生活中 ，人们并不会吃过酸过碱的食物，使人体血液PH值发生很大的变化，影响酶的活性，并且人体血液始终维持pH在7.35~7.45左右。仅相差0.1pH，而这一pH范围最适合于细胞代谢及整个机体的生存。
为什么人体进行新陈代谢产生的酸或碱进入血液内并不能显著的改变血液的pH呢？原因是人体的血液也是缓冲溶液，其中存在许多缓冲对，主要有H2CO3-NaH2PO4，Na2HPO4-NaH2PO4等。过去只是由教师进行传统讲述，学生很难理解，如何解决这一难题？我校生物实验室于96年9月引进一套苏威尔数字化信息系统实验设备，通过比较自来水、缓冲溶液和生物材料在加入酸或碱后的pH变化，推测生物体是如何维持pH稳定的。本实验即探究不同生物体内环境维持pH稳态的机制。解决这一难题
二、实验装备：
器材：装有Windows2000以上操作系统的PC，连接器（SWDIS100-Ⅲ），pH传感器(SWDIS104)，磁力搅拌器，铁架台，试管夹，50mL烧杯，量筒，漏斗，纱布，匀浆机；
药品：缓冲液（pH=6.86），0.1mol/L的HCl和0.1mol/L的NaOH溶液，蒸馏水，，牛奶，马铃薯匀浆（100g马铃薯+100mL水），黄瓜匀浆（100g黄瓜+100mL水），猪肝提取液（20g+100mL水）（匀浆后，用两层纱布过滤）。
三、实验步骤：
1、如图示连接好系统与实验装置，打开“教材通用软件”；
2、将pH电极插入烧杯中，烧杯中注入50mL自来水；
3、利用“手动采集功能”，滴加一滴HCl采集一个数据，采集过程中不断搅拌；
4、重复此步骤，直加到30滴为止；
5、充分冲洗烧杯和pH传感器，用pH=6.86的缓冲液代替自来水；
6、重复步骤3、4；
7、充分冲洗烧杯和pH传感器，依次用生物材料：牛奶、黄瓜匀浆、土豆匀浆，猪肝匀浆重复步骤3、4；
8、将0.1mol/LNaOH代替0.1mol/LHCl，重复做这个试验，重复3、4的步骤；
9、最后在重复步骤8
10、保存本次实验的结果图
四、结果与分析：
滴加HCl的pH变化曲线
滴加NaOH的pH变化曲线
通过以上两图可以看出，自来水中滴加酸碱曲线变化较大，各种生物组织液曲线与缓冲液曲线较为接近。从而证明缓冲溶液和生物材料在加入酸或碱后的pH变化较小，推测出生物体维持pH稳定的的原因确实是生物体内存在着缓冲液，当然人体的血液也是缓冲溶液，同样存在许多缓冲对，所以人们并不会吃过酸过碱的食物，使人体血液PH值发生很大的变化，影响酶的活性，并且人体血液始终维持pH在7.35~7.45左右，维持着人体稳态。
五、总结、评价
1、“内环境的稳态”实验，由传统理论讲述变成可操作性实验，是借苏威尔数字化信息系统实验的先进设备，才有可能认识到这种肉眼看不见的微观世界的奇妙变化,揭示人们并不会吃过酸过碱的食物，使人体血液PH值发生很大的变化的奥秘，激发了学生探索生命奥秘的决心与信心。为学生进一步深造奠定了基础。
2、此设备只是提供给我们师生一个使用工具、一个实验思路，具体的实验开发、实验设计要靠大家自己去努力探究，学生可利用该系统轻松的进行丰富多彩的自主探究，探索生命中更多的奥秘。
