第一章人体的内环境与稳态人体的内环境与稳态 肝肾器官15年后或可靠3D打印实现移植日前，来自杭州电子科技大学的科学团队自主研发出一台生物材料3D打印机。通过这台打印机，使用水凝胶及人体活细胞作为材料，已经成功打印出较小比例的人类耳朵软骨组织、肝脏单元、肾脏单元、血管甚至人脸。在目前技术发展下，未来1520年，人类有可能拥有一个自身细胞打印的肝脏器官用于移植。未来器官打印或者可以缓解肾脏、肝脏移植问题，但离开人体环境，如何在打印肝脏的同时解决肝脏内部循环的问题等，还需要多学科参与研究。人体内的肝脏、肾脏等细胞生活在怎样的环境中？这就涉及“人体的内环境与稳态”。趣 味 导 学本 章 概 述本章内容包括细胞生活的液体环境和内环境的稳态，重点内容是内环境的组成及各组分间的相互关系、内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介、内环境的动态变化、对稳态调节机制的认识、内环境稳态的重要意义等。体液的成分及各种细胞外液间的内在联系是学习中的难点，学习时可通过示意图以及关系图进行分析归纳。内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介，其中内环境如何与外界环境进行物质交换的内容是个难点，内环境稳态的概念可分解为调节机制、稳态的实质等来加强理解，而稳态的意义可通过某些稳态被破坏后的危害分析加以说明。本章重点1.内环境的组成和理化性质。2内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。3内环境稳态及其生理意义。本章难点1.内环境的理化性质。2内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。3内环境稳态及其生理意义。学 法 指 导1注意运用图解法理解内环境的主要组成成分及其相互之间存在的联系，运用图解法理解维持内环境稳态的各个系统的作用及其相互之间的联系。2注意运用比较法区分血浆、血液、血清，血浆蛋白与血红蛋白，不同组织水肿的实质等易混知识。3注意联系化学知识理解内环境的理化性质。4注意理论联系实际，运用所学知识分析解决相关的问题。第第1节节细胞生活的环境细胞生活的环境学 习 目 标课 程 标 准1.描述内环境的组成和理化性质。(重、难点)2说明内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。(重点)3尝试建构人体细胞与外界环境的物质交换模型。(重、难点)课程标准未对本节作具体要求，但本节内容是课程标准所规定的“说明稳态的生理意义”的基础；是后续各章的基础。1 1自自主主学学习习2 2新新知知解解读读3 3知知识识构构建建4 4问问题题释释疑疑7 7直直击击高高考考8 8课课 时时 作作 业业5 5指指点点迷迷津津6 6训训练练巩巩固固自自 主主 学学 习习一、体内细胞生活在细胞外液中1体液(1)概念：体内都含有以_为基础的液体，这些液体统称为体液。(2)体液组成水水2内环境(1)概念：由_构成的体内细胞生活的液体环境。(2)组成成分及相互关系：细胞外液细胞外液二、细胞外液的成分及理化性质1细胞外液的成分(1)血浆的组成(2)组织液、淋巴的成分和含量与血浆相近，但又不完全相同，“最主要”的差别是血浆中含有较多的_。蛋白质蛋白质2细胞外液的理化特性(1)渗透压概念：是指溶液中_。溶液渗透压的大小：取决于单位体积溶液中_。溶液中溶质微粒的数目与渗透压的关系：影响渗透压大小的因素血浆渗透压：主要与_、_的含量有关。细胞外液渗透压：主要取决于_和_。溶质微粒对水的吸引力溶质微粒对水的吸引力溶质微粒的数目溶质微粒的数目越高越高 无机盐无机盐蛋白质蛋白质NaCl(2)酸碱度正常人的血浆近中性，pH为_。血浆的pH之所以能够保持稳定，与它含有_等离子有关。(3)体温：人体细胞外液的温度一般维持在_左右。7.357.4537三、内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介1体内细胞直接与_进行物质交换。2内环境与外界环境进行的物质交换，需要体内各器官系统的参与。内环境内环境1细胞外液就是内环境，对吗？为什么？提示：对。内环境是由细胞外液构成的液体环境，是机体内细胞生活的直接环境。2血液是内环境的组成成分吗？提示：不是。血液包括血浆和血细胞，血浆是内环境的组成成分，而血细胞不是内环境的组成成分。3不经常参加劳动的人，偶尔一次用铁锨长时间劳动，手上容易起“水泡”。你知道“水泡”内的液体是什么吗？提示：组织液。？思考 新新 知知 解解 读读知识点1体内细胞生活在细胞外液中Y 细胞内液：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。细胞外液：存在于细胞外的液体称为细胞外液，即体内细胞生活的环境，主要包括血浆、组织液和淋巴。细胞液与细胞内液的区别：液泡中的液体称为细胞液，属于细胞内液范畴。(1)人的呼吸道、肺泡腔、消化道、泪腺、尿道等有孔道与外界环境相通，属于外界环境；其中的液体如消化液、泪液、尿液等不是体液，不属于细胞外液。(2)血浆血液。血浆是血液的液体部分，血液还包括血小板、红细胞、白细胞。知识贴士2内环境各组成成分之间的联系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而成为组织液，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。毛细淋巴管的功能是回收非正常情况下渗入组织液中的血浆蛋白等物质，这些物质一旦进入毛细淋巴管就不再回渗。因此，淋巴与组织液之间的物质交换是单向的。毛细淋巴管的一端是盲端，其内的淋巴通过各级淋巴管，最后经淋巴管由左右锁骨下静脉汇入血浆中，参与全身的血液循环。因此，淋巴和血浆间的交换也是单向的。由此可见，机体全身的细胞外液是一个有机的整体。3各组成成分间的比较4不同人体细胞所处内环境不同细胞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吞噬细胞淋巴、血浆(1)内环境的“内”和“外”是相对的，从整个人体角度来看，细胞外液是人体的内环境，从细胞角度来看细胞外液是细胞的外环境。因此内环境是相对于人体外界环境来说的，相对于细胞来说是外环境。细胞外液与内环境是同一概念，具有相同的内涵和外延。(2)体腔液、关节液虽然在体内，但它们已不在细胞之间不能为组织细胞提供物质交换的原料，所以它们也不属于细胞外液(或内环境)或体液。知识贴士(3)内环境主要包括组织液、血浆和淋巴，但不是只有这三种，还有脑脊液等。(4)血浆中的血细胞、组织液中的组织细胞不属于内环境的组成成分。(5)内环境是针对多细胞动物的一个概念，单细胞动物(或原生动物)以及植物没有所谓的内环境。(2017天津一中期中)在下列物质中，属于人体内环境组成成分的有()血红蛋白葡萄糖二氧化碳钠离子血浆蛋白ABCD解析内环境是指细胞生活的液体环境，包括组织液、淋巴、血浆。只有存在于细胞外液中的成分才属于内环境的组成成分，葡萄糖、二氧化碳、钠离子、血浆蛋白属于内环境的组成成分；血红蛋白是红细胞中的物质，不属于内环境的成分。X 典例 1D迁移应用1(2017辽宁师大附中月考)下列选项中，与其他三个选项的含义都有很大差别的一项是()A细胞外液 B细胞内液 C血浆、淋巴、组织液 D内环境解析存在于细胞外的体液叫作细胞外液，主要包括：组织液、血浆和淋巴等，占体液总量的三分之一。人体内的细胞外液，构成了体内细胞生活的液体环境，这个液体环境叫作人体的内环境。B1细胞外液的成分(1)无机物水：含量最多，如血浆中含有90%的水。气体：以氧气和二氧化碳最为重要。无机盐：如Na、K等，无机盐离子含量甚微，但是却不可缺少，如Cu2、Zn2等是某些酶发挥活性所必需的，碘是产生甲状腺激素所必需的。知识点2细胞外液的成分与内环境的理化性质Y (2)有机物营养物质；葡萄糖、氨基酸等。代谢中间产物或废物：乳酸、尿素、尿酸等。调节生命活动的物质：激素、抗体、组织胺、递质等。其他物质：纤维蛋白原等血浆蛋白。2内环境的理化性质细胞能在细胞外液中正常地生活与细胞外液的理化性质有关。渗透压、酸碱度和温度是细胞外液的理化性质的三个主要方面。(1)细胞外液的渗透压与溶质微粒的关系(如下表所示)：血浆渗透压主要由无机盐和蛋白质的含量决定。细胞外液渗透压的90%以上是由Na和Cl决定的。在37时，人的血浆渗透压约为770 kPa，相当于细胞内液的渗透压。溶质微粒数量对水的吸引力渗透压高低越多越大越高越少越小越低(2)酸碱度正常人血浆的pH为7.357.45。血浆的pH能保持相对稳定，与血浆中含有的HCO、HPO等离子有关。(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。(1)Na、Cl是维持细胞外液渗透压的主要离子，而K主要是维持细胞内液渗透压。(2)人体血浆pH稳态维持的原因：血浆中存在缓冲物质，如NaH2PO4Na2HPO4等。知识贴士下列关于细胞外液成分的叙述，错误的是()A细胞外液成分中含量最多的是水B血浆仅用来运输营养物质，不可以用来运输代谢废物C从本质上看，细胞外液类似于海水 D细胞外液的成分在一定程度上说明生命起源于海洋解析细胞外液成分中含量最多的是水，A正确；血浆起运输作用，不仅可以运输营养物质，也可运输代谢废物，B错误；从本质上看，细胞外液是一种盐溶液，类似于海水，C正确；细胞外液类似于盐溶液，在一定程度上说明生命起源于海洋，D正确。X 典例 2B迁移应用2下列有关内环境理化性质的叙述，不正确的是()A渗透压、酸碱度和温度是内环境理化性质的三个方面B血浆渗透压的大小主要取决于K和Cl浓度C正常人的血浆近中性，pH为7.357.45 D人体细胞外液的温度一般维持在37左右解析渗透压、酸碱度和温度是内环境理化性质的三个方面；血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关，细胞外液渗透压的90%以上来源于Na和Cl；正常人的血浆近中性，pH为7.357.45；人体细胞外液的温度一般维持在37左右。B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，如下图：知识点3内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介Y (1)氧气浓度最高的部位是肺泡。(2)二氧化碳浓度最高的部位是组织细胞的线粒体。(3)有关物质通过生物膜的层数的计算，可以结合下图来理解。由图可看出葡萄糖和氧气由外界到最终被细胞利用分别穿过了7层和11层生物膜。知识贴士(1)氧气浓度最高的部位是肺泡。(2)二氧化碳浓度最高的部位是组织细胞的线粒体。(3)有关物质通过生物膜的层数的计算，可以结合下图来理解。由图可看出葡萄糖和氧气由外界到最终被细胞利用分别穿过了7层和11层生物膜。下图为高等动物体内细胞与外界环境的物质交换示意图，下列叙述正确的是()X 典例 3CA、都必须通过消化系统才能完成B人体的体液包括内环境和细胞外液C细胞与内环境交换的为养料和氧气D可表述为：体内细胞可与外界环境直接进行物质交换解析直接与物质交换有关的系统为：呼吸系统、消化系统、循环系统、泌尿系统，图中、依次需通过消化系统、呼吸系统和泌尿系统完成。在物质交换过程中起调节作用的系统有神经系统和内分泌系统。人体的体液包括细胞外液和细胞内液，由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。细胞与内环境直接交换的为养料和氧气，为二氧化碳、水、无机盐、尿素、尿酸等废物。可表述为：体内细胞通过内环境与外界环境间接地进行物质交换。迁移应用3右图表示人体细胞与外界环境之间进行物质交换的示意图，、表示能直接与内环境进行物质交换的系统或器官，是有关的生理过程。下列叙述错误的是()A内环境与交换气体必须通过肺泡壁和毛细血管壁B内的葡萄糖通过进入血液和淋巴C表示重吸收作用D表示的器官是皮肤B解析能为内环境提供O2并排出CO2，因此是呼吸系统，内环境与交换气体必须通过肺泡壁和毛细血管壁；内的葡萄糖通过只能进入血液；是泌尿系统，表示重吸收作用；皮肤具有保护作用，皮肤中的汗腺通过分泌汗液来排出代谢废物，表示的器官是皮肤。知知 识识 构构 建建问问 题题 释释 疑疑(一)问题探讨1图1中是人体血液中的血细胞，包括红细胞、白细胞等；图2中是单细胞动物草履虫。2血细胞生活在血浆中；草履虫直接生活在外界水环境中。两者生活环境的相似之处是：都是液体环境；不同之处是：血细胞生活在体内的血浆中，并不直接与外界环境进行物质交换，而草履虫直接生活在外界环境中；与外界环境相比，血浆的理化性质更为稳定，如温度基本恒定等。(二)思考与讨论11细胞外液是指存在于细胞外的体液，包括血浆、组织液和淋巴等。血细胞直接生活在血浆中，体内绝大多数细胞直接生活在组织液中，大量淋巴细胞直接生活在淋巴液中。由此可见，细胞外液是体内细胞直接生活的环境。2相同点：它们都属于细胞外液，共同构成人体内环境，基本化学组成相同。不同点：(1)在人体内存在的部位不同：血浆位于血管内，组织液分布于组织细胞之间，淋巴分布于淋巴管中；(2)生活于其中的细胞种类不同：存在于组织液中的是体内各组织细胞，存在于血浆中的是各种血细胞，存在于淋巴中的是淋巴细胞等；(3)所含的化学成分有差异，如血浆中含有较多的蛋白质，而组织液和淋巴中蛋白质很少。3提示：当血浆流经毛细血管时，水和一切缓慢透过毛细血管壁的物质可以在毛细血管动脉端渗出，进入组织细胞间隙而成为组织液，绝大多数的组织液在毛细血管静脉端又可以重新渗入血浆中。少量的组织液还可以渗入毛细淋巴管，形成淋巴，淋巴经淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆中。它们之间的关系如图所示。由此可见，全身的细胞外液是一个有机的整体。(三)资料分析1提示：表中的化学物质可分为无机物和有机物。无机物包括水和无机盐离子(如Na、K、Ca2、Mg2、Fe2、Cl、HPO、SO、HCO)等，有机物包括糖类(如葡萄糖)、蛋白质(如血清白蛋白、血清球蛋白、纤维蛋白原等)、脂质(如各种脂肪酸、脂肪、卵磷脂、胆固醇)、氨基酸氮、尿素氮、其他非蛋白氮和乳酸等。2还含有气体分子(主要是氧气和二氧化碳)、调节生命活动的各种激素、其他有机物(如维生素)等。3Na、Cl含量较多。它们的作用主要是维持血浆渗透压。4维持血浆的酸碱平衡。5提示：如血浆中的葡萄糖主要来源于食物中的糖类。食物中的淀粉经消化系统消化后，分解为葡萄糖，经小肠绒毛上皮细胞吸收后进入血液，通过血液循环运输到全身各处。进入组织细胞后，葡萄糖主要用于氧化分解放能，最终生成二氧化碳和水，并排放到内环境中。二氧化碳通过血液循环被运输到肺，通过呼吸系统排出体外，而多余的水主要在肾脏通过形成尿液排出体外。(其他合理答案也可)(四)旁栏思考题提示：哺乳动物的生理盐水是质量分数为0.9%的NaCl溶液，这样的溶液所提供的渗透压与血浆等细胞外液的渗透压相同，所以是血浆的等渗溶液。如果输液时使用的NaCl溶液的质量分数低于或高于0.9%，则会造成组织细胞吸水或失水。(五)思考与讨论21提示：Na和Cl等直接来自于食物，不需要经过消化可以直接被吸收。葡萄糖、氨基酸等物质主要来自于食物中的糖类和蛋白质。糖类和蛋白质是两类大分子物质，必须经过消化系统的消化，分解为葡萄糖和氨基酸才能被吸收。上述物质在小肠内经过主动运输进入小肠绒毛内的毛细血管中，经血液循环运输到全身各处的毛细血管中，再通过物质交换过程进入组织液和淋巴。指指 点点 迷迷 津津1三看法判断内环境成分一看是否属于血浆、组织液或淋巴中的成分(如血浆蛋白、水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、脂质、O2、CO2、激素、代谢废物等)。若是，则一定属于内环境的成分。二看是否属于细胞内液及细胞膜的成分(如血红蛋白、呼吸氧化酶、解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶、载体蛋白等)。若是，则一定不属于内环境的成分。三看是否属于外界环境液体的成分(如消化液、尿液、泪液、汗液、体腔液等中的成分)。若是，则一定不属于内环境的成分。下列有关内环境的叙述中，正确的是()A内环境成分中含有CO2、尿素等B缺铁性贫血症是由于内环境中成分发生明显变化而引起的现象C口腔上皮细胞直接生活的内环境是唾液D激素的合成过程发生在内环境中解析A项内环境中含有气体、代谢废物、营养物质、激素等；B项中缺铁性贫血症是由于缺铁导致红细胞中血红蛋白减少引起的疾病，而血红蛋白不属于内环境中的成分；C项中口腔上皮细胞直接生活的内环境是组织液，唾液不属于内环境；D项中激素的合成过程发生在细胞内。故选A。典例 4A下列诸多因素中，可能引起病人组织水肿的是()毛细血管壁破损长期蛋白质营养不足淋巴管阻塞花粉等过敏原引起毛细血管的通透性增加肾炎导致血浆蛋白丢失A只有B只有C只有 D解析毛细血管壁破损、长期蛋白质营养不足、肾炎导致血浆蛋白丢失均可导致血浆蛋白减少，淋巴管阻塞、花粉等过敏原引起毛细血管的通透性增加可引起组织液增多，均可引起组织水肿。典例 5D1(2017全国卷，31)血浆渗透压可分为胶体渗透压和晶体渗透压，其中，由蛋白质等大分子物质形成的渗透压称为胶体渗透压，由无机盐等小分子物质形成的渗透压称为晶体渗透压。回答下列问题：(1)某种疾病导致人体血浆蛋白含量显著降低时，血浆胶体渗透压降低，水分由_进入组织液，可引起组织水肿等。(2)正常人大量饮用清水后，胃肠腔内的渗透压下降，经胃肠吸收进入血浆的水量会_，从而使血浆晶体渗透压_。(3)在人体中，内环境的作用主要为：细胞生存的直接环境，_。血浆血浆增加增加降低降低细胞与外界环境进行物质交换的媒介细胞与外界环境进行物质交换的媒介解析(1)由题干信息可知，胶体渗透压是由蛋白质等大分子物质形成的，而晶体渗透压是由无机盐等小分子物质形成的。某种疾病导致人体血浆蛋白含量显著降低时，血浆胶体渗透压降低，水分由血浆进入组织液，可引起组织水肿等。(2)正常人大量饮用清水后，胃肠腔内的渗透压下降，经胃肠吸收进入血浆的水量会增加，致使血浆中无机盐等小分子的浓度变小，血浆晶体渗透压降低。(3)细胞作为一个开放的系统，可以直接与内环境进行物质交换，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，从而维持细胞正常的生命活动。所以说，内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。2(2017全国卷，4)若给人静脉注射一定量的0.9%NaCl溶液，则一段时间内会发生的生理现象是()A机体血浆渗透压降低，排出相应量的水后恢复到注射前水平B机体血浆量增加，排出相应量的水后渗透压恢复到注射前水平C机体血浆量增加，排出相应量的NaCl和水后恢复到注射前水平D机体血浆渗透压上升，排出相应量的NaCl后恢复到注射前水平解析0.9%的NaCl溶液的渗透压与血浆渗透压相等，所以静脉注射该溶液后，血浆渗透压不变，A、D错误；静脉注射一定量的0.9%NaCI溶液会导致血浆量增加，而后经过机体的调节会将过多的水和NaCl排出体外，B错误。C