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第1节 内环境的稳态
第二章 人体内环境与稳态
课程导入
无偿献血现在已经成为社会共识。献血前，为了保证献血者的身体健康和受血者的安全，必须对献出的血液按规定项目进行检查。血常规检查也是医生诊断病情的常用辅助手段，其检查的基本内容是血液成分。
血液中到底有哪些成分？
血浆（约占血液总体积的55%）
白细胞-血小板
红细胞
血细胞（约占血液总体积的45%）
将新采集的猪血倒入试管中，并加入适量的柠檬酸钠（一种常用的血液抗凝剂），轻轻摇匀并静置于冷藏柜中。一段时间后，试管中的血液会出现如图的分层现象。
一、人体和动物细胞生活在内环境中
1. 体液：
【判断】泪液、尿液、汗液、唾液、胃液属于细胞外液。
消化道与外界环境直接相连，不属于体内。
×
生物体内含有大量以水为基础的液体，统称为体液。体液包括细胞内液和细胞外液，体内细胞生活在细胞外液中。
体液
细胞内液
细胞外液
血浆
淋巴(液)
组织液
（2/3）
（1/3）
（一）内环境的组成
2. 各种细胞生活的直接环境：
细胞 生活的直接环境
组织细胞
血细胞
淋巴细胞
毛细血管壁细胞
毛细淋巴管壁细胞
组织液
血浆
淋巴
血浆和组织液
淋巴和组织液
和血浆
血浆
血流
方向
组织细胞
组织液
淋巴
（2）组织液是存在于组织细胞间隙中的液体各种组织细胞都会与组织液进行物质交换，组织液为细胞提供氧和养料，细胞产生的代谢产物也会排入组织液。
（1）血液是由血细胞和血浆组成的一种结缔组织。血浆是血细胞直接生活的内环境，血细胞从血浆中获得生命活动所需的氧和养料，并将代谢产物排入血浆。在器官组织中，血液由动脉流经毛细血管时，血浆中的氧和养料会透过毛细血管壁进入组织液。
（3）淋巴是流动在淋巴管中的液体。在血液循环过程中，组织液中的物质，大部分通过毛细血管壁进入血浆，少部分进入毛细淋巴管成为淋巴。毛细血管内的血浆随血液循环经各级静脉至上、下腔静脉流回心脏，毛细淋巴管内的淋巴则通过淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆。
3. 血浆、组织液、淋巴(液)之间的联系：
组织细胞
毛细淋巴管
毛细血管
组织液中的物质
返回血液循环系统
组织液中的物
质进入淋巴细胞
血浆中的物
质进入组织液
4. 内环境：
血浆、组织液和淋巴通过动态的有机联系，共同构成机体内细胞生活的直接环境。为了区别于个体生活的外界环境，人们把这个由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。
血浆
组织液
淋巴
双向渗透
毛细血管
淋
巴
循
环
毛细
淋巴
管
细胞内液
内环境=细胞外液
外环境
（二）内环境的成分
蛋白质（7％~9％ ）
无机盐（约1％ ）
血液运输的其他营养物质(葡萄糖)、激素、各种代谢废物等
1. 血浆的化学成分：
血浆中约90％为水；其余10％分别是：
无机盐 约1%
蛋白质 约7%~9%
血液运输的其他物质 少量
水 约90%
2. 淋巴与组织液的化学成分：
组织液和淋巴液的成分和各成分的含量与血浆相近，但又不完全相同，最主要的差别在于血浆中含有较多的 ，而组织液和淋巴液中蛋白质含量很少。
细胞外液是一种类似于海水的盐溶液，这在一定程度上反映了生命起源于海洋。
蛋白质
（血浆蛋白）
【判断】下列哪些物质不属于人体内环境？
尝试归类：氧气、水、无机盐、葡萄糖、纤维素、麦芽糖、维生素、甘油、脂肪酸、激素、抗体、二氧化碳、尿素、氨基酸、核苷酸、血红蛋白、血浆蛋白、载体蛋白、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、呼吸氧化酶
【总结】不属于内环境的成分归纳：
①细胞内和细胞膜上特有的物质，如血红蛋白、呼吸酶等胞内蛋白和载体蛋白等膜蛋白；
②属于外界环境的液体成分，如消化液中的特有成分等；
③不能被人体吸收的物质，如纤维素、麦芽糖等。
二、稳态的维持依赖于负反馈调节
1. 反馈调节：在一个系统中，系统本身的工作效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，这种调节方式叫做反馈调节。
2. 反馈调节包括正反馈调节和负反馈调节。
（一）稳态
3. 人体通过神经系统和内分泌系统等的调节作用，协调各器官、系统的活动，使内环境的温度、渗透压、pH及各种化学成分保持相对稳定的状态，称为稳态。
（二）内环境的理化性质
1. 理化性质包括：渗透压、酸碱度和温度等。
（1）渗透压的概念：
简单地说，是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
（2）渗透压的大小：
取决于溶液中溶质微粒的数目：溶质微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高；反过来，溶质微粒越少，即溶液浓度越低，对水的吸引力越小，溶液渗透压越低。
（3）影响渗透压大小的因素:
主要与无机盐和蛋白质的含量有关；血浆渗透压约为770kPa，90%以上来源Na+和Cl-
2. 渗透压
3. 酸碱度
血液酸碱度的调节，在缓冲物质的调节下始终维持在7.35－7.45之间;
血液中含有许多对对酸碱度起缓冲作用的物质——缓冲物质，每一对缓冲物质都是由一种弱酸和相应的一种强碱盐组成的，如 H2CO3/NaHCO3 , NaH2PO4/Na2HPO4
（ 血浆pH7.35－7.45 ）
a.当酸性物质增多时，如乳酸(HL)过多时:
HL + NaHCO3 → NaL + H2CO3
H2CO3 → H2O + CO2
b.当碱性物质增多时，如Na2CO3过多时:
Na2CO3 + H2CO3 → 2NaHCO3
4. 温度 人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右。
注意： 内环境的理化性质主要为渗透压、酸碱度和温度。内环境的理化性质不是恒定不变的，只是一个想对稳定的状态。
[某人血液生化六项检查化验单]
项 目 测定值 单 位 参考范围
丙氨酸氨基转移酶 17 IU/L 0-45
肌酐 1.9 mg/dl 0.5-1.5
尿素氮 14.6 mg/dl 6.0-23.0
血清葡萄糖 223 mg/dl 60-110
甘油三酯 217 mg/dl 50-200
总胆固醇 179 mg/dl 150-220
(1)为什么血浆的生化指标能反映机体的健康状况？
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。
[某人血液生化六项检查化验单]
项 目 测定值 单 位 参考范围
丙氨酸氨基转移酶 17 IU/L 0-45
肌酐 1.9 mg/dl 0.5-1.5
尿素氮 14.6 mg/dl 6.0-23.0
血清葡萄糖 223 mg/dl 60-110
甘油三酯 217 mg/dl 50-200
总胆固醇 179 mg/dl 150-220
(2)每种成分的参考值（即正常值）都有一个变化范围，这说明什么？
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；不同个体存在一定差异。
[某人血液生化六项检查化验单]
项 目 测定值 单 位 参考范围
丙氨酸氨基转移酶 17 IU/L 0-45
肌酐 1.9 mg/dl 0.5-1.5
尿素氮 14.6 mg/dl 6.0-23.0
血清葡萄糖 223 mg/dl 60-110
甘油三酯 217 mg/dl 50-200
总胆固醇 179 mg/dl 150-220
(3)从化验单上可以看出哪几种成分超出正常范围？这可能会对人体造成什么不利影响？
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。
[某人血液生化六项检查化验单]
项 目 测定值 单 位 参考范围
丙氨酸氨基转移酶 17 IU/L 0-45
肌酐 1.9 mg/dl 0.5-1.5
尿素氮 14.6 mg/dl 6.0-23.0
血清葡萄糖 223 mg/dl 60-110
甘油三酯 217 mg/dl 50-200
总胆固醇 179 mg/dl 150-220
结论：正常情况下，内环境成分处于动态变化之中。
（三）比较清水、缓冲液和体液对pH变化的调节作用
1. 实验目的
通过比较清水、缓冲液和生物材料的匀浆（模拟体液）在调节pH变化中的作用，理解体液是如何调节内环境pH变化的。
2. 实验原理
（1）将某种酸或碱加入清水中，其pH会发生相应的变化。而将该种酸或碱加入缓冲液中，其pH变化会低于清水中的变化，这是因为清水没有缓冲液所具备的缓冲功能。
（2）用生物材料的匀浆模拟生物体的体液。加入酸或碱后，将生物材料的匀浆pH变化与清水、缓冲液的pH变化进行对比，可以推测生物体是如何维持内环境pH平衡的。
3. 实验器材和试剂
生物材料（猪肝匀浆、马铃薯匀浆、黄瓜匀浆和用清水稀释5倍的鸡蛋清）；50mL的烧杯、50mL的量筒、防护手套、pH计或广谱pH试纸、彩色铅笔、镊子；清水、物质的量浓度为0.1 mol·L-1的HCl溶液（盛于滴瓶中）、物质的量浓度为O.1mol·L-1的NaOH溶液（盛于滴瓶中）、pH为7的磷酸缓冲液（Na2HPO4/NaH2PO4或K2HPO4/KH2PO4)
4. 实验步骤
（1）实验记录表
材料种类 加入HCl溶液后的pH 加入NaOH溶液后的pH
0滴 5滴 10滴 15滴 20滴 25滴 0滴 5滴 10滴 15滴 20滴 25滴
清水
缓冲液
生物材料1
生物材料2
生物材料3
生物材料4
（2）在50mL的烧杯中加入25mL清水，并用pH计或pH试纸测试清水的起始pH，向烧杯中先加一滴物质的量浓度为0.1mol·L-1的HCl溶液，并轻轻摇动继续加入4滴后，再测定溶液的pH。重复这一步骤直到加入25滴为止，将pH的测定结果依次记入表中。
（3）充分冲洗烧杯，并向其中倒入25mL清水。重复上述步骤2，只是将滴加HCl溶液改为逐滴加入物质的量浓度为0.1mol·L-1的NaOH溶液，测定并在表中记录溶液的pH。
（4）充分冲洗烧杯，用缓冲液代替清水，分别重复步骤2和步骤3，在表中记录结果。
（5）充分冲洗烧杯，依次选四种生物材料代替清水，分别重复步骤（2）和步骤（3），在表中记录结果。
（6）根据所得数据，以酸或碱加入的滴数为横轴，以pH为纵轴，画出清水pH变化的曲线。其中，实线表示加入HCl溶液后pH的变化，虚线表示加入NaOH溶液后的变化。再用其他颜色的线条分别表示生物材料、缓冲液pH的变化情况，同样也以相应颜色的实线和虚线分别表示加入HCl溶液、NaOH溶液后的变化。
实验结果显示，加入HCl溶液或NaOH溶液后，不同实验材料的pH变化的大小是不同的；而生物材料匀浆（模拟体液）和缓冲液类似，它们的pH变化都小于清水的pH变。化缓冲液的pH变化小于清水的pH变化，是因为缓冲液具有一定的酸碱调节能力，即缓冲能力。而生物材料匀浆像缓冲液一样，其pH变化也小于清水的pH变化。推测体液对维持pH稳定具有类似缓冲液的功能。
5. 结果与分析
滴加液体的量
pH变化
清水
清水
缓冲液/生物材料
内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定的范围内吗？
①正常情况下，不同人的体温，会因年龄、性别等的不同存在微小的差异；
②同一个人的体温随昼夜变化也不同，但变化一般不超过1℃。
③尽管气温波动范围较大,但健康人的体温始终接近37℃。
化学成分和理化性质（即正常值）都有一个变化范围。
三、细胞与环境间的物质交换
1. 单细胞生物直接与环境进行物质交换
草履虫模式图
纤毛（运动）
细胞质膜（吸入氧，排出部分代谢废物）
收集管和伸缩泡（排出部分代谢废物和多余的水）
食物泡
（消化食物）
口沟（摄取食物）
胞肛（排出食物残渣）
2. 人和多细胞动物与环境进行物质交换
（1）细胞与内环境之间是相互影响、相互作用的。
（2）人体参与物质交换的系统有：呼吸系统、消化系统、泌尿系统和循环系统等。
（3）人体的呼吸系统由呼吸道和肺组成，肺是人体与外界环境之间进行气体交换的重要场所。其生理功能主要是进行气体交换。
呼吸系统是如何参与人体内外环境气体交换的？
鼻
咽
喉
呼吸系统及肺泡结构模式图
毛细血管
支气管
毛细血管
（4）人体的消化系统由消化道和消化腺组成。其生理功能主要是消化食物和吸收各种营养物质，并将未消化和吸收的食物残渣经肛门排出体外。
小肠
皱襞
小肠绒毛
微绒毛
小肠绒毛上皮细胞
口腔
咽
唾液腺
食道
肝
胰
大肠
胃
小肠
肛门
小肠结构及消化系统模式图
（5）人体的泌尿系统由肾、输尿管、膀胱及尿道组成。其生理功能主要是将代谢过程产生的尿素等废物随尿液排出体外，维持体液渗透压平衡和内环境稳态。
肾
输尿管
膀胱
尿道
入球小动脉
出球小动脉
肾小囊
肾小球
肾小管
肾单位结构及泌尿系统模式图
（6）呼吸系统、消化系统和泌尿系统的物质交换都需要循环系统的参与。
循环系统，参与内外环境的物质交换。
呼吸系统参与人体与外界环境的气体交换。
消化系统摄入人体所需的营养物质。
泌尿系统排出人体代谢产物。
组织细胞是人体代谢的主要场所。
人体与内、外环境之间的物质交换示意图
在不同的条件下，组织液渗透压升高或血浆渗透压下降，引起水分移动，使血浆中的水分渗透到组织液，引起组织水肿现象。
①营养不良
②肾小球肾炎
③过敏反应
④淋巴循环受阻
⑤局部组织细胞代谢过度旺盛，代谢产物增加
血浆蛋白减少
组织液蛋白增多
血浆渗透压下降
组织液渗透压升高
组织水肿
知识延伸
1. 食物中的淀粉通过系列水解变为葡萄糖，由小肠上皮细胞吸收进入体内。肠腔中的葡萄糖进入组织细胞被利用至少跨过几层生物膜？
小肠绒毛上皮细胞细胞
毛细血管壁细胞
组织细胞
毛细血管
葡萄糖
2
2
2
1
小肠腔
2. O2通过肺部的气体交换从外界进入血浆，经血液运输后扩散至组织细胞并被利用至少须穿过多少层生物膜？
肺泡壁细胞
毛细血管壁细胞
组织细胞
红细胞
血流方向
O2
2
2
1
1
2
1
2
（1）红细胞中O2进入组织细胞至少穿过多少层生物膜？
4层
（2）红细胞中O2进入组织细胞彻底被利用至少穿过多少层磷脂分子？
12层
（3）O2从外界进入血液，经血液运输后扩散至组织细胞并被彻底利用至少须穿过多少层生物膜？
11层

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