第2節 内環境穩态的重要性

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一、内環境的動态變化

正常情況下，不同人的體溫，會因 、 等的不同而存在微小的差異；同一個人的體溫在一日内也有變化，但一般不超過 。盡管周圍的氣溫波動範圍較大，但健康人的體溫始終接近 。正常機體通過 ，使各個 、 協調活動，共同維持狀态， 叫做穩态。

二、對穩态調節機制的認識

1．人體各器官、系統 地正常運行，是維持内環境穩态的基礎。如果某種器官的功能出現障礙，就會引起 。

（1）法國生理學家貝爾納曾推測，内環境的恒定主要依賴于 的調節。

（2）美國坎農提出了穩态維持機制的經典解釋：内環境穩态是在 和 的共同作用下，通過機體各種器官、系統 、 而實現的。

（3）免疫系統曾一直被認為是機體的防禦系統。随着分子生物學的發展，人們發現，免疫系統也起着重要的 作用：它能 并 異物、外來病原微生物等引起内環境波動的因素。

（4）目前普遍認為， 是機體維持穩态的主要調節機制。

2．人體維持穩态的調節能力是 的。當外界環境的變化 ，或人體自身的調節功能出現 時，内環境的穩态就會遭到破壞。

三、内環境穩态的重要意義

細胞的代謝過程是由細胞内衆多複雜的 組成的，完成這些反應需要各種物質和條件。例如，細胞代謝需要依靠氧化分解葡萄糖來提供能量，隻有 和血液中的在 正常範圍内，才能為這一反應提供充足的反應物。細胞代謝的進行離不開酶，酶的活性又受 、

等因素的影響。隻有這些因素都在适宜的範圍内，酶才能正常的發揮作用。由此可見，

是機體進行正常生命活動的必要條件。

破疑解難

一、内環境與穩态

(1) 穩态的概念

由于外界環境因素的變化和體内細胞代謝活動的進行，内環境的各種化學成分和理化性質是不斷變化的。但内環境卻能維持相節的穩定。這種内環境的各種化學成分和理化性質維持相對穩定的狀态，稱為穩态。

穩态并不是指内環境的各種化學成分和理化性質維持在一個固定不變的值，而是在一定範圍内維持相對穩定的狀态。如正常情況下，人的體溫變化範圍為36．5～37．5℃；血液的pH變化範圍為7．35～7．45；血漿滲透壓一般為 770kPa(37℃時)；血糖正常水平為80～120mg／dL等，而不是某一恒定值。

(2)神經一—體液——免疫調節在維持穩态中的作用。

神經一—體液一一免疫調節網絡是機體維持穩态的主要調節機制。

①神經調節：調節的主要方式，如體溫調節中樞在下丘腦。

②體液調節：某些化學物質如激素、C02、H 等在體液傳送下對機體的調節，其中主要為激素調節。

③免疫調節：分為非特異性免疫和特異性免疫，二者共同抵禦外來異物和病原微生物的入侵。

在整個機體中，神經調節與體液調節是共同協調，相輔相成的，正是兩者的相互配合，機體才能進行正常的生命活動，并适應内外環境的不斷變化。如當血液中C02過高時C02刺激呼吸中樞，引起呼吸活動加強，及時排出過多的C02，實現内環境中02與C02含量的相對穩定。免疫系統不僅是機體的防禦系統，而且對于内環境穩态的維持也起着重要的調節作用。

人體維持穩态的調節能力是有一定限度的。當外界環境的變化過于劇烈，或人體自身的調節功能出現障礙，内環境的穩态就會遭到破壞。

(3)内環境穩态的重要意義。

内環境穩态是機體進行正常生命活動的必要條件。

①滲透壓是維持組織細胞結構與功能的重要因素。

②适宜的體溫和pH是酶正常發揮催化作用的基本條件。

③正常的血糖水平和血氧含量是供給機體所需能量的重要保障。

④内環境中過多的代謝産物如尿素、C02等會使機體中毒。

⑤内環境穩态失調時，機體就會受到嚴重危害，影響正常生命活動的進行。

二、内環境穩态與消化、呼吸、循環、排洩系統的功能聯系圖解

1． 内環境與四大系統在氣體交換中的作用

（1）氧氣從外界進入組織細胞需要多種器官、系統的參與。首先氧氣借助呼吸系統進入肺泡，然後擴散進入肺泡周圍的毛細血管，借助血液循環到達組織細胞處，接着從組織細胞周圍的毛細血管擴散出來，經組織液進入組織細胞，參與物質的氧化分解。

（2）二氧化碳的排出過程與氧氣的進入過程剛好相反。

呼吸的全過程如下圖：

呼吸運動 擴散作用 擴散作用

外界 呼吸道 肺泡 肺部的 血液 組織處的 組織氧的

空氣 毛細血管 循環 毛細血管 細胞利用

肺的通氣 肺泡内的 氣體在血液 組織裡的

氣體交換 中的運輸 氣體交換

外呼吸 内呼吸

2． 内環境與四大系統在營養物質交換中的作用

各種營養物質必須經消化系統的消化、吸收才能進入循環系統，然後經循環系統的運輸才能到達組織細胞周圍的組織液，接着擴散進入組織細胞。組織細胞代謝産生的廢物，也必須先進入組織液，才能通過循環系統的運輸後，借助呼吸系統或泌尿系統、皮膚排出體外。

三、關于動物機體的内環境和穩态

内環境是動物體内細胞直接生活的液體環境。它泛指細胞外液，即組織液、血漿和淋巴。動物體内組織細胞直接浸潤在細胞液中，從中獲得營養物質和排出代謝廢物，以使組織細胞通過内環境與外界環境進行物質交換。内環境的性質（諸如溫度、PH值、各種化合物含量等）維持的相對性狀的穩定狀态就是穩态。

（1）從新陳代謝角度看，代謝是細胞和生物體各種物質和能量變化的總和，這些變化必然會導緻内環境中各種理化因子如PH值、溫度、滲透壓和各種化合物的含量等處于變化當中，但是這種變動又不能超出一定範圍，否則會導緻代謝障礙、疾病，甚至危及生命，因此穩态具有重要的意義。

（2）從生命活動調節角度看，維持内環境的穩态至關重要，主要有以下三種基本途徑：

1 各種器官系統的協調活動，例如消化系統将營養物質攝入體内，泌尿系統将代謝廢物排出體外，呼吸系統保障了細胞充足的O2來源并且及時排出C02等等。

2 神經-體液調節，如當血液中CO2過高時，CO2刺激呼吸中樞，引起呼吸活動加強，及時排出過多CO2，實現 内環境中O2與CO2含量的相對穩定。

3 緩沖系統的作用，如血液中H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等緩沖物質起到了維持血液PH穩定的作用。

（3）從酶的作用條件看，代謝是細胞酶促反應的總和，酶必須在适宜條件下才能發揮正常的催化作用，如适宜的溫度，适宜的PH值等，因此穩态是機體正常生命活動的必要條件。

經典例題

例1．下列關于内環境穩态的叙述中，錯誤的是

A．内環境的理化性質是相對穩定的

B． 内環境穩态是由體内各種調節機制所維持的

C．内環境的理化性質是恒定不變的

D．内環境穩态不能維持，機體的生命活動就會受到威脅

解析：内環境穩态是一個相對穩定的狀态，是一個動态的平衡，這種穩态是神經—體液—免疫共同調節，各種器官系統協調活動的結果。如果内環境不能維持穩态，生命活動必然受影響。

答案：C

解析：（1）直接與物質交換有關的系統為：呼吸系統、消化系統、循環系統、泌尿系統，圖中①、②、③依次需通過消化系統、呼吸系統和泌尿系統。在物質交換過程中起調節作用的系統有神經系統和内分泌系統。

（2）人體的體液包括細胞外液和細胞内液，由細胞外液構成的液體環境叫做内環境。

（3）細胞與内環境直接交換的④為養料和氧氣，⑤為CO2及H2O、無機鹽、尿素等廢物。

（4）⑥可用簡明短語表術為：體内細胞通過内環境與外界環境間接地進行物質交換。答案：C

實踐探究

一、選擇題

1. 酷暑季節，室外作業的工人應多喝

A.鹽汽水 B．核酸型飲料 C.蛋白型飲料 D.純淨水

2.高等動物和人的内環境必須保持相對穩定。下列各項生理活動中，與内環境的穩态沒有直接關系的是

A.通過汗和尿排洩廢物 B．将食物殘渣形成糞便排出體外

C.血液運輸氧和廢物 D．血液中CO2增加，會使呼吸加快

3．人體血漿中葡萄糖的含量僅能維持正常生理活動幾分鐘的需要。那麼，在一定時間内，能使血糖基本維持在0．1％左右的器官是…………

A．大腸 B．胃 C．肝髒 D.骨骼肌

4．"春捂秋凍"的意思是 …………………………………………

A．秋凍能使身體健康 B．捂是要适應冷的環境

C.幫助機體适應環境溫度的變化 D.增加機體的産熱抗凍能力

5.穩态被破壞後，細胞新陳代謝會紊亂的根本原因是……………

A． 溫度條件不能滿足細胞新陳代謝的正常要求

B．滲透壓條件不能滿足細胞新陳代謝的正常需要

C.酸堿度條件不能滿足細胞新陳代謝的正常要求

D．細胞内複雜的酶促反應受到嚴重影響

二、非選擇題

6．下圖是人體氣體交換示意圖，據圖完成下列問題：

(1)甲圖表示的過程為 。

(2)健康人血漿pH的範圍是 。

A．8～9之間 B．7—8之間 C．9～10之間 D．等于7

(3)血管B内血漿的PH (填">" "="或"<")血管D内血漿的pH，其原因是(用反應式說明)

(4)肺氣腫病患者在肺部換氣不足時，會引起酸中毒，其原因是

達标測評

一、選擇題

1．人在發高燒時，常常不思飲食，其根本原因是

A.消化道内的食物尚未消化 B．發燒使胃腸蠕動減弱

C．體内的食物殘渣排出受阻 D．高燒使酶的活性減弱

2．下列關于内環境穩态調節的描述正确的是

A．所有穩态調節都有反射弧的參與 B．所有的穩态都是相對的

C．所有穩态的形成都有許多系統參與 D.所有穩态調節的中樞都在大腦

3．對維持内環境穩态起主要調節作用的系統是

1 神經系統 ②内分泌系統 ③循環系統 ④運動系統 ⑤消化系統 ⑥呼吸系統

⑦泌尿系統 ⑧免疫系統

A．①②③ B．④⑤⑥ C.①②⑧ D．③⑤⑥

4．腎小管與其周圍毛細血管之間水分的交換是通過滲透作用完成的。如果流經腎小管的原尿中葡萄糖濃度明顯增高，并且不能完全被腎小管重吸收，那麼最終排出的尿液量将會

A.增加 B．減少 C.不變 D．不确定

5．下列各項中不屬于影響内環境穩态的因素是

A．溫度 B．酶 C.pH D．滲透壓

6．小腸嚴重吸收不良的病人，采用靜脈輸入全營養液的方法提供營養，全營養液的成分不能含有

A．蛋白質 B．葡萄糖

C. 無機鹽和維生素 D. 氨基酸

7．劇烈運動時，肌肉産生的大量乳酸進入血液，但不會引起血漿pH發生劇烈的變化。其中發揮緩沖作用的物質主要是

A.碳酸氫鈉 B．碳酸 C.三磷酸腺苷 D．鉀離子

8．穩态是機體進行正常生命活動的必要條件，當穩态遭到破壞，必将引起

A．酶促反應速率的加快 B．兒童患佝偻病

C．細胞代謝紊亂 D．成年人患肌無力病

二、非選擇題

9．美國生理學家坎農提出了穩态維持機制的經典解釋：内環境穩态是在 和 共同作用下，通過機體的各種 分工合作、協調統一而實現的。目前普遍認為機體維持穩态的主要調節機制是： 。

10．下圖是胰腺組織局部結構模式圖，請據圖回答：

（1）A液是 ，B液是 ，C液是 。三者共同構成了胰腺組織細胞生活的液體環境，這個液體環境稱 。

（2）CO2不從毛細血管進入胰腺組織細胞的原因是 。

拓展延伸

水果、蔬菜中往往含有一些堿性物質如碳酸鈉。當食用這些食物時，碳酸鈉進入血液後，人體的即時反應是：(1)碳酸鈉與血液中的____ __緩沖對發生作用，相應的反應式：__________ __。(2)所形成的___ ___通過____ __(器官)以___ ___的形式排出體外。(3)因此，通過血液中緩沖物質的作用，使血液中的___ __維持在相對穩定狀态。

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内環境及其穩态概念的由來與發展

早在1775年，英國的一個實驗生理學家C．Blagden曾以自己的身體進行試驗，觀察到在空氣幹燥的條件下，人在120℃室溫下停留15分鐘，體溫仍可保持穩定，而在此溫度下，隻需13分鐘就可烤熟—盤牛肉。此後不久，另一名英國著名科學家J，Hunler也報告了他在不同情況下測量出了鼠、雞、蛇、魚、蛙等動物的體溫與外界溫度變化有關系，指出高等動物在外界溫度變動的情況下，具有完善的保持體溫恒定的能力。這些研究正是内環境穩定思想的萌芽。

内環境(milieu interieur)概念的正式提出當推法國生理學家C．Bernard。1857年，他在一次講座中指出："有機體所表現的對外環境的獨立性乃成于下述事實：在生物體内，組織實際上并不直接接受外界環境的作用，而是被一種真正的内環境所防護着，這個内環境主要由在體内循環的體液所組成"。Bernard在他最後的著作《普通生理學教程；動植物共同的生命現象》中進一步指出，"内環境的穩定是自由和獨立生活的首要條件。""所有的生命機制盡管多種多樣，但隻有一個目标，就是保持内環境中生活條件的穩定。"Bernard的這些精辟論述，一直被生理學所傳頌。

進入20世紀，随着實驗生理學的發展，人們對内環境穩定的認識更趨明确。1929年，英國生理學家W.B．Can-non在其著名論文《生理穩定的組織》中指出："外界環境的變化使生物體内部産生擾亂，正常情況下這種擾亂保持在很狹窄的範圍内，因為系統内的自動調整裝置表現出作用，防止了大的波動，……保持身體内大部分穩定狀态協調的生理反應很複雜、很特殊，我建議用一個特殊的詞來指出這種狀态，這個詞就是穩态(homeostasis)"。後來cannon在其名著《身體的智慧》中再次明确了穩态的含義，"穩态概念指的是一種狀态，一種可變的，但又是相對恒定的一種狀态"。

對于内環境穩态是怎樣實現的解釋，19世紀中葉，控制論的創始人，著名數學家N．wiener與生理學家A．S．Rosebluth等合作作出了确切的回答，他們指出"負反饋是穩态得以保持的基本要素"。從而深化了人們對穩态的認識。

在現代生物學和醫學中，穩态概念已被大大擴展，它不僅僅指血液，組織液等内環境的穩定狀态。1963年在英國劍橋大學召開的一次關于穩态與反饋機制的生理學會議中，學者們一緻認為"在廣義上，穩态包括了使有機體大多數穩定狀态得以保持的那些協調的生理過程"。"這一概念也能應用于細胞、器官系統、個體以及社會群體水平等不同的組織層次。穩态可以從幾毫秒到幾百年。穩态的根本特性在于一些因素的相互作用／使在特定的時間内保持特定的狀态。""穩态并不意味着沒有變化，因為穩态是調節機制。

第2節 内環境穩态的重要性

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