内容正文:
人体的内环境与稳态
一 .体细胞生活在细胞外液中
1. 体液的组成
(1)含义:体内含有的大量以水为基础的物体。
(2)组成:A.细胞内液(2/3):人体内存在于细胞内的液体称为细胞内液,如细胞质基质、线粒体基质和核液等。
B.细胞外液(内环境.1/3):人体内存在于细胞外的液体称为细胞外液,即体内细胞生活的直接环境,主要液等.
C.细胞液与细胞内液的区别,液泡中的液体称为细胞液.属于细胞内液的范畴。
知识扩展:①“细胞外液”属于多细胞动物的一个概念,单细胞生物无所谓“细胞外液”;②细胞外液即内环境,二者内涵与外延相同,只是侧重点不同——细胞外液相对于生物细胞的生活环境,而内环境相对于外界环境。 ③人的呼吸道、肺泡腔、消化道、泪腺等有孔道与外界相通的液体应算作人体外部环境,如尿液、原尿、消化液等不是细胞外液。
2.内环境
(1)含义:由细胞外液构成的液体环境。
(2)组成:血浆、组织液和淋巴液等。
A.血浆、组织液和淋巴液之间的联系
①毛细血管分布于组织间隙中,当血浆沿动脉流入毛细血管的动脉端时,其中的许多物质会透过毛细血管壁进入组织细胞间隙的组织液中,为细胞代谢提供营养物质;而组织液中包括细胞代谢产物在内的各种物质,大部分在毛细血管静脉端又可以重新渗入血浆中,因此,组织液和血浆可以进行双向物质交换.
②毛细淋巴管具有比毛细血管更大的通透性,组织液中的一些大分子物质较易进入毛细淋巴管,这些物质一旦进入毛细淋巴管一般就不再回渗。因此,淋巴液与组织液之间的物质交换是单向的。
③毛细淋巴管的一端是盲端,其内的淋巴液 通过各级淋巴管,经过淋巴结等淋巴器官, 并最终汇入血浆,参与全身的血液循环。因此,淋巴液和血浆间的交换也是单向的。
B.血浆、组织液和淋巴液之间的比较
项目
血浆
组织液
淋巴液
存在部位
血管
组织细胞间隙
淋巴管
来源
①组织液渗透进入毛细血管
②淋巴液回流
①血浆渗透出毛细血管
②组织细胞的代谢产物
部分组织液进入
生活于其中的细胞
各种血细胞
绝大多数的组织细胞
大量的淋巴细胞
关系
细胞内液 组织液 血浆
淋巴液
组织液到淋巴液到血浆是单向箭头
细胞內液和组织液之间,组织液和血浆之间都是双向箭头
细胞内液也存在和血浆、淋巴液双向交换的情况。
区别
组织液、淋巴的成分和含量与血浆的相近,但又不完全相同,最主要的差别在于血浆中含有较多的蛋白质,而组织液和淋巴中蛋白质含量较少
知识扩展:1)血液≠血浆
血液包括血浆和血细胞;血浆是血液的一部分,是血细胞直接生活的液体环境,属于机体内环境的组成成分,属于体液中的细胞外液,血浆中水来源:组织液、血细胞、淋巴,还有消化道吸收。
2)血红蛋白≠血浆蛋白
血红蛋白存在于红细胞中,是红细胞内的重要成分;血浆蛋白存在于血浆中,是血浆的成分。即血红蛋白存在红细胞内部,不属于内环境成分,血浆蛋白存在于血浆属于内环境成分。
液体成分——血浆:水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、血浆蛋白等
血液
有形成分——血细胞
红细胞
白细胞
血小板
C.细胞的具体内环境
细胞名称
直接内环境
组织细胞
组织液
毛细血管壁细胞
血浆、组织液
毛细淋巴管壁细胞
淋巴、组织液
血细胞
血浆
淋巴细胞和巨噬细胞
淋巴、血浆
环境的“内''和“外”具有相对性
1)就人体而言,外环境就是我们生活的外界环境,是人体以外的环境,人体的内环境是由血浆、组织液、淋巴液等组成的液体环境。
2)就细胞而言,血浆、组织液、淋巴液等是体内细胞直接生活的液体环境,也就是细胞外液。“内环境”与“细胞外 液”等同。“血浆、组织液、淋巴液等液体”对于人体外界环境而言是内环境,对于细胞而言是细胞外液。
3)体腔液虽然在体内,但它既不在细胞之间. 也不能为组织细胞提供物质交换的原料,所以不属于细胞外液(或内环境)或体液。内环境主要包括姐织液、血浆和淋巳液,但不是只有这三种,还有脑脊液等.
4)即一切只能存在于细胞内的物质,如血浆中的血细胞、组织液中的组织细胞、细胞膜上的载体蛋白、胞内酶(如呼吸氧化酶)等,不属于内环境的成分,一切与外界相通的管腔、寰腔(如呼吸道、消化道、膀胱、子宫等)及与界相通的液体(如尿液、泪液、汗液、消化液等),不属于内环境
5)内环境是针对高等动物的一个概念,单细胞动物(或原生动物)、简单的多细胞动物(如水螅)以及植物没有所谓的内环境。
6)毛细血管壁细胞——血浆和组织液;毛细淋巴管壁细胞——淋巴和组织液;组织细胞(指除血细胞、淋巴细胞和上述两种细胞之外的其它细胞,如肝脏细胞、肾小管上皮细胞、消化道上皮细胞、皮肤表皮细胞等)—组织液。
3.内环境的理化性质
(1)渗透压
1 概念:渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。(在37℃时,人的血浆渗透压约为770kPa,相当于细胞内液的渗透压。)
溶质微粒数目
对水的吸引力
渗透压高低
越多
越大
越高
越少
越小
越低
2 影响因素:血浆渗透压的大小主要与无机盐和蛋白质的含量有关,细胞外液渗透压的90%以上是由Na+和Cl-决定的。
③溶液渗数:血浆的渗透压与0. 9%的NaCl溶液或5%的葡萄糖溶液的渗透压大致相等,故二者为血浆的等渗溶液,前者又叫生理盐水.凡浓度高于0.9%NaCl溶液的溶液称为高渗溶液,低于其则称为低渗溶液。
(2)酸碱度
①范围:正常人的血浆近中性,pH为7.35--7.45.
②影响因素:主要是细胞代谢和饮食。剧烈运动时,细胞产生的酸性物质(CO2、乳酸等)进入血液,会使血浆pH暂时下降,饮食摄入的酸性或碱性物质进入血液后也会引起血浆pH的小幅变动。
③调节机制:通过缓冲物质进行调节。血浆 pH能够保持相对稳定,与它含有HCO3-、 H2CO3等物质有关。
④缓冲对及其作用
血浆中成对存在的与酸碱缓冲有关的物质叫作缓冲对,如H2CO3/ HCO3-、H2PO4-/HPO42-等。它们调节酸做度的机理如下(以H2CO3/ HCO3-为例):
当酸性物质增多时(如剧烈运动产生乳酸等),H++HCO3- H2CO3(不隐定),
H2CO3 H2O + CO2 (呼吸排出体外);
当碱性物质增多时(如摄取过多含CO32-的食物),CO32-+H2CO3 2HCO3-(经育脏排出)。
缓冲对的调节作用是有一定限度的,内环境酸碱度的变化超过一定范围就会危害健康,过酸或过碱会引起机体酸中毒或碱中毒。
(3)温度
人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右,过高或过低都会影响新陈代谢过程中酶的活性。
注意:内环境的理化性质是相对稳定的,不是恒定不变的。
二.内环境——细胞和外界环境交换的媒介
1.细胞直接与内环境进行物质交换
细胞不断获取进行生命活动所需要的物质,同时又不断排出代谢产生的废物,从而推持细胞正常的生命活动。
内环境与外界环境的物质交换过程需要体内各个器官、系统的参与
内环境作为细胞与外界环境间的媒介,与体内各系统间发生密不可分的功能联系,如图:
(1)外界环境中的营养物质、02等分别通过消化系统、呼吸系统进入循环系统,再经组织液进入组织细胞参与新陈代谢。
(2)细胞产生的代谢废物、水和无机拄等先进入组织液,再被吸收进血浆,经过循环系统运输到呼吸系统、泌尿系统、皮肤等,从而排出体外。
析图
物质类别
转移途径
相关系统
穿膜层数
养料(如葡萄糖)
消化(外环境)→吸收(内环境)→血液循环→组织液→组织细胞
消化系统循环系统
进上皮细胞(2)+进出毛细血管壁细胞(4)+组织细胞(1)=7层
废物(如尿素)
组织细胞→组织液(内环境)→血液循环→泌尿系统或皮肤→体外
循环系统泌尿系统
出组织细胞(1)+进出毛细血管壁细胞(4)+出肾小球细胞(1) =7层
O2
肺泡→肺毛细血管→血液循环→毛细血管→组织液→组织细胞
呼吸系统循环系统
出肺泡细胞(2)+进出毛细血管壁细胞(4)+进出 红细胞(2)+进组织细胞(1)=9层;若被利用+进线粒体(2)= 11层;CO2运输不经红细胞,所以相应减少2层膜
CO2
与O2的转移途径相反
循环系统呼吸系统
提醒:①代谢废物包括CO2、尿素、多余的H2O和无机盐,首先到达的场所——组织液。相关系统及功能:循环系统负责运输;呼吸系统排出CO2和少量H2O(以气体形式);泌尿系统排出尿素、H2O和无机盐;皮肤排出部分H2O、无机盐和尿素。涉及到代谢废物排出有关的系统为呼吸系统和泌尿系统,有关器官主要为肺、肾脏和皮肤。
②体内所有细胞直接获取营养物质的场所都是内环境,不能直接从外界获取。如皮肤表皮细胞不能从空气中直接吸收利用O2而必需从组织液中获取。
③一切与外界相通的管腔、囊腔(如消化道、呼吸道、膀胱、子宫等)及与外界相通的液体(如泪液、汗液、尿液、消化液等)都不可看作内环境,因而其内所含物质也不可看作存在于内环境中的物质。
④CO2、O2浓度最高部位分别是组织细胞、肺泡;最低部位相反,沿运输途径方向浓度依次降低,如O2浓度,血浆>组织液,CO2则相反,因为气体通过自由扩散顺浓度差运输。
⑤注意题目中问的是“生物膜”还是“磷脂分子层”。1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层。生物膜主要包括细胞膜、细胞器膜和核膜等。
3.内环境中存在和不存在的物质
(1)存在的物质主要有:
①营养物质:水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、甘油、脂肪酸、维生素等。
②代谢废物:CO2、尿素等。
③调节物质:激素、抗体、递质、淋巴因子、组织胺等。
④其他物质:纤维蛋白原等。
(2)不存在的物质主要有:
①只存在于细胞内的物质:血红蛋白及呼吸酶、H2O2酶、与细胞呼吸、复制、转录、翻译有关的酶等。
②直接与外界相通的液体:如人的呼吸道、肺泡腔、消化道等有孔道内与外界相通的液体(尿液、消化液、汗液等),存在于消化道中的食物及分泌到消化道中的消化酶。
③细胞膜上的物质(不分泌出细胞):运输载体、转运蛋白、突触小泡内神经递质等
④人体不能吸收的物质:纤维素、麦芽糖等
4.在内环境中发生和不发生的生理过程
(1)发生的生理过程
①乳酸与碳酸氢钠作用生成乳酸钠和碳酸实现pH的稳态。
②兴奋传导过程中化学递质与受体结合。
③免疫过程中抗体与相应的抗原特异性地结合。
④激素调节过程,激素与靶细胞的结合。
(2)不发生的生理过程
①细胞呼吸的各阶段反应。
②细胞内蛋白质、递质和激素等物质的合成。
③消化道等外部环境所发生的淀粉、脂质和蛋白质的消化水解过程。
5. 能在内环境中发生的化学反应:①血浆pH 的调节;②抗体与抗原的识别及结合;③神经递质与受体结合;④组织胺使毛细血管扩张。
6.与内环境的化学成分和理化性质相对稳定直接相关的系统、器官有循环系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统和皮肤,起调节作用的系统有神经系统、内分泌系统。
三.组织水肿
1 概念:在一定条件下,组织液浓度升高或血浆、细胞內液浓度下降,引起水分移动,使血浆、细胞內液中的水渗透到组织液引起的水肿现象。
2 正常情况下,血浆与组织液的渗透压处于等渗状态,组织液的生成和回流是平衡的。如果某种原因引起血浆的渗透压降低或组织液的渗透压升高,血浆中的水分就会进入组织液,导致组织液增加,出现组织水肿的现象。实质:血浆渗透压下降;组织液渗透压升高
3 原因归纳:
营养不良
血浆蛋白减少
血浆渗透压下降
肾小球肾炎
过敏反应
组织液中蛋白增多
组织液渗透压升高
淋巴循环受阻
局部组织细胞代谢过度旺盛,代谢产物增加
1)过敏反应中组织胺的释放引起毛细血管壁通透性增高,血浆蛋白进入组织液使其浓度升高,吸水造成水肿。
2)毛细淋巴管受阻,组织液中大分子蛋白质不能回流至毛细淋巴管而致使组织液浓度升高。
3)组织细胞代谢旺盛,代谢产物增加时,引起组织液浓度升高。
4)严重营养不良引起血浆蛋白减少,渗透压下降。血浆渗透压受血浆蛋白含量影响较大,任何使血浆蛋白减少的因素都会引起血浆透压下降,组织液回流减弱,组织间隙液体增加。
5)肾脏病变引起细胞内外液体交换失衡。急性肾小球肾炎(肾小球滤过膜通透性降低)、慢性肾小球肾炎(大量肾单位被破坏,肾小球滤过面积减少)等均能导致肾小球滤过率下降,引起水滞留。
四.内环境的稳态
1.概念:正常机体通过调节作用,使各个器官、系统协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态称作稳态。
(相对稳定=理化性质+化学组分)
2稳态的内容
(1)体温恒定。
(2)气体平衡:维持O2和CO2的平衡。
(3)血糖平衡:保证机体正常的生命活动能量的供给。
3.内环境稳态的调节
在神经系统和内分泌系统的共同作用下,通过各器官系统分工合作、协调统一实现内环境稳态。
(1)实质:内环境稳态是一种动态平衡,内环境的各种成分和理化性质维持相对稳定。
(2)调节机制:神经——体液——免疫调节网络。
内环境稳态调节中涉及三种物质分子,其来源及靶细胞或作用部位不同
调节方式
物质分子
来源
靶细胞或作用部位
神经调节
化学递质
突触前膜释放
突触后膜
体液调节
激素
内分泌腺细胞
相应靶细胞
免疫调节[来源:学,科,网][来源:学科网ZXXK]
抗体[来源:学科网ZXXK]
效应B细胞[来源:学科网]
抗原[来源:学&科&网Z&X&X&K]
淋巴因子
T淋巴细胞
B淋巴细胞
(3)调节能力:有一定限度。
(4)意义及失衡分析
1)意义:内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。(内环境达到稳态不等于人就不会患病,如遗传病患者)
①血糖正常——保证机体正常的能量供应。
②体温、pH相对恒定——酶活性正常,细胞代谢正常。
③渗透压相对稳定——细胞维持正常的形态和功能。
2) 理化性质失调:
①pH失调——酸中毒、碱中毒;②渗透压失调(如呕吐等)——细胞形态、功能异常;③体温失调——发热。
3) 内环境中的化学成分含量失衡
内环境稳态失调
引起的健康问题
渗透压失调(如呕吐)
细胞形态、功能异常
PH失调
酸、碱中毒
体温失调
中暑、失温
血浆蛋白含量异常
组织水肿
血糖平衡失调
糖尿病、低血糖
血钙过低
抽搐
血钙过高
肌无力
氧气缺乏
乳酸中毒
代谢废物积累
尿毒症
(5) 遭到破坏的原因:外界环境的变化过于剧烈;人体自身的调节功能出现障碍。
(内环境稳态遭破坏时,代谢速率未必下降(如有可能导致代谢速率上升)。
3.探究生物体维持PH稳定的机制
(1)实验原理:本实验采用对照实验的方法,在溶液中加入酸或碱,缓冲对(如HPO42-/H2PO4-)能使溶液pH的变化减弱;与自来水相比,生物组织匀浆更类似于缓冲液。
(2)实验结果:
(3) 实验结论:生物材料的性质类似于缓冲液而不同于自来水,说明生物材料内含有缓冲物质,能够维持pH的相对稳定。
注意事项
1)加入酸或碱时,要一滴一滴地加入,并严格控制滴数。加入酸、碱后要待其稳定后再测pH值。
2)HCl和NaOH均有腐蚀性,要避免其与皮肤和眼睛接触。若有洒出或溅出,要立即用水冲洗15min。
3)冲洗烧杯一定要充分,否则将影响实验结果。冲洗烧杯的目的:避免残留的HCL与NaOH反应,使得实验现象不明显;防止不同材料混合,影响实验结果。
4)至少选两种生物材料进行实验。(肝匀浆、动物血浆、用2-5倍水稀释的鸡蛋清或马铃薯匀浆均可)
4.血浆pH维持稳态的机制
5.稳态概念的发展
血浆蛋白知识点汇总
1、血浆蛋白是指血浆中的蛋白部分,血浆蛋白是多种蛋白质的总称
注意:也可能是细胞裂解后,细胞内的蛋白质进入血浆中
2、分类:血浆蛋白可分为清蛋白、球蛋白和纤维蛋白原
3、血浆蛋白是血浆和组织液的主要区别所在,血浆蛋白的分子很大,不能透过毛细血管管壁
4、血浆蛋白质是分泌型蛋白质。在与内质网结合的多核糖体上合成,分泌入血浆前经历了剪切信号肽、糖基化、磷酸化等翻译后修饰加工过程,成为成熟蛋白质。
5、血浆蛋白质绝大部分由肝脏合成
二、功能:
①、维持血浆胶体渗透压和pH:血浆胶体渗透压来源,同时能维持血液酸碱平衡。
②、维持激素平衡:血浆蛋白能够与甲状腺激素、肾上腺皮质激素、性激素等可逆性结合,既可以使血浆中的这些激素不会很快地经肾脏排出,又可因结合状态和游离状态的激素处于动态平衡之中
③、运输功能:血浆蛋白中的载脂蛋白可以作为载体运输脂质、离子、维生素、代谢废物以及一些异物,如药物等低分子物质;
④、凝血和抗凝功能:血浆蛋白中的一些凝血及抗凝血因子,能够参与血液凝固、抗凝和纤溶等生理过程,在防止循环阻塞中发挥重要作用;
⑤、免疫功能:血浆中具有免疫作用的蛋白质是免疫球蛋白(抗体)和补体。免疫球蛋白可分为IgG、IgA、IgM、IgD、IgE等五大类,补体是一类血浆球蛋白,是以酶原形式存在的蛋白水解酶体系。免疫球蛋白与补体的作用密切相关。
⑥、营养功能:血浆蛋白能够随血液循环到达全身各处,起到一定的营养全身组织器官的作用,同时也可作为储备营养。
⑦、血浆中有许多种酶,按其来源可将它们分为三类:血浆功能性酶如脂蛋白脂肪酶、纤溶酶等、外分泌酶如淀粉酶、细胞酶如谷丙转氨酶。其中,血浆功能性酶是真正在血浆中起催化作用,发挥功能的酶。
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