必修三 稳态与环境

第一章 人体的内环境与稳态

第一节 细胞生活的环境

一、体内细胞生活在细胞外液中

1.体液的概念和组成

（1）概念：在生物体内含有大量以水为基础的液体，称为体液。体液中除含有大量的水以外，还含有许多离子和化合物。

（2）体液的概念包括两个方面的内容：

①水是体液的基础，是体液中含量最多的成分； ②体液的本质是离子和化合物组成的水溶液。 （3）组成

体液包括：细胞内液和细胞外液； 细胞内液：约占2/3，位于细胞内；

细胞外液：约占1/3，存在于细胞外的体液中，包括血浆（血管内）、组织液（组织细胞间隙）、淋巴（淋巴管内）。 2.内环境

（1）内环境是指：由细胞外液构成的液体环境叫做内环境，它是细胞赖以生存的液体环境，包括血浆、组织液和淋巴。

（2）血浆、组织液和淋巴三者之间的关系如图所示：

从图中可知：

①血浆和组织液之间的物质交换是双向的，毛细血管壁有一定的通透性，正常情况下除血细胞和大部分血浆蛋白外，其他物质都可以通过毛细血管壁；

②淋巴和组织液之间的物质交换是单向的，毛细淋巴管的功能是回收组织液，组织液中的一些物质一旦进入毛细淋巴管就成为淋巴。

③淋巴和血浆之间的物质交换是单向的，淋巴液经过淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆。

二、细胞外液的成分

1.

约90%——水

7%~9%——蛋白质：血清白蛋白、血清球蛋白、纤维蛋白原等；

约1%——无机盐：Na+ Cl- K+ Ca2+ HCO3- HPO42-等 营养物质：如葡萄糖等 代谢废物：如尿素等

气体（O2、CO2）和激素等

2.组织液、淋巴的成分和含量：与血浆相近，但又不完全相同，最主要的差别在于血浆中有较多的蛋白质，而组织液和淋巴中蛋白质的含量很少。

三、细胞外液的渗透压和酸碱度

细胞外液理化性质的三个主要方面：渗透压、酸碱度和温度

1.细胞外液的渗透压

（1）概念：溶液的渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。 （2）大小：溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。溶质微粒越多，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高。

（3）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%以上来源于Na+和Cl－ ,在37℃时，人的血浆渗透压约为770kPa，相当于细胞内液的渗透压。 2.细胞外液的酸碱度

（1）正常人的血浆接近中性，pH为7.35-7.45

（2）血浆的pH能保持相对稳定，是因为血液中含有许多对酸碱度有缓冲作用的物质。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等，这些缓冲物质对血浆pH的相对稳定起着重要作用。但是，若超出一定限度，过酸或过碱都可引起机体酸中中毒或碱中毒。 3.细胞外液的温度

（1）人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右。

（2）葡萄糖进行有氧呼吸产生热量来维持体温的恒定，恒定的温度为酶催化物质代谢提供了保障。

四、内环境是细胞与外界环境进化物质交换的媒介

体内细胞与外界环境进行物质交换的过程

（1）人体内的细胞从外界获得营养物质的途径：外界食物→消化系统→循环系统→内环境→细胞。 （2）人体内的细胞从外界获得氧气的途径：外界空气→呼吸系统→循环系统→内环境→细胞。

（3）人体内的细胞代谢产生的二氧化碳排出体外的途径：细胞→内环境→循环系统→呼吸系统→外界环境 （4）人体内的细胞产生的尿素等代谢废物排出体外的途径：细胞→内环境→循环系统→泌尿系统（或皮肤）→外界环境。

注解：

对内环境的说明：

1.人体的呼吸道、肺泡腔、消化道、尿道与外界相通，属于人体的外界环境；

2.汗液、尿液、消化液、泪液虽然来自于体液，但它们只是在体内暂存，属于人体的外界环境； 对组织液的举例说明：

1.运动受伤时如果伤及血管，流出的液体是红色的，因为流出的液体是血液。如果没有伤及血管，流出的液体就不是红色的血液，而是无色的组织液；

2.脚泡是由于脚底汗湿，表皮软化，脚掌长时间着力和摩擦，促使局部组织液渗出而形成的。即“水泡”中的液体主要是组织液，来源于血浆。若水泡自动消失的话，则其中的液体主要是渗入了毛细血管和毛细淋巴管。

血浆与血液的区别：

血浆是血液中的液体成分，其中90%以上的是水，此外还含有蛋白质、无机盐、营养物质、代谢废物等；

血液是血浆和血细胞（红细胞、白细胞、血小板）的总称。

哪此情况下会出现组织水肿？

当组织液的生成超过回流时，就会造成水肿。引起组织液生成大于回流的常见的因素主要有以下几个： （1）血浆渗透压降低。

血浆渗透压降低时，组织液生成增多，回流减少，组织间隙液体聚焦过多，形成水肿。如营养不良时，血浆蛋白合成减少，引起血浆蛋白含量下降，导致组织水肿。

（2）毛细血管通透性增加。

如花粉过敏时，组织胺引起毛细血管壁通透性增加，血浆蛋白渗出，会使大量蛋白质渗入到组织液中。结果，一方面血管内液体渗透压降低，另一方面组织液渗透压升高，发生水肿。

（3）淋巴回流受阻。

组织液除了大部分比毛细血管静脉端回流外，小部分还从淋巴管回流入血浆。当淋巴管阻塞，淋巴回流受阻时，会导致组织液中的蛋白质不能进入血浆，进而导致组织间隙中组织液积聚而引起水肿。

细胞如何与外界环境进行物质交换

1.单细胞生物，细胞直接与外界环境进行物质交换。

2.多细胞生物，特别是高等动物，细胞不能直接与外界环境进行物质交换，而要通过内环境才能实现物质交换，并且需要消化系统、循环系统、呼吸系统等的参与。

物质进入人体细胞的具体途径：

1.营养物质进入组织细胞：

小肠绒毛壁、毛细血管壁

血浆 循环系统运输

毛细血管壁

组织液细胞内

2.O2进入细胞内被利用：

O 呼吸道2血浆 毛细血管壁

组织液线粒体内

3.CO2排出体外与O2

4.尿素等代谢废物排出体外：汗腺分泌

汗液

尿素组织液毛细血管壁

肾小管和 肾小球

集合管 滤过

重吸收 尿液

巧解内环境的相关问题

1.正确理解内环境

由细胞外液构成的体内细胞生活的液体环境，细胞外液就是内环境。 （1）细胞外液属于多细胞生物的一个概念，单细胞生物无所谓细胞外液。

（2）正常细胞外液中必定有活细胞生活。

（3）内环境的“内”与“外”是相对的，从细胞的角度看就是细胞外液；相对人体的外界环境而言，细胞外液就是内环境。 2.巧识内环境的成分

确认某种成分是否为内环境成分的最简捷的方法是先确认成分是否存在于血浆、组织液或淋巴中，凡是存在于血浆、组织液及淋巴中的一切物质均可看作内环境的成分。

（1）以下三类物质属于内环境：

①小肠吸收的需要在血浆和淋巴中运输的物质，如水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、甘油、脂肪酸、维生素等。

②细胞合成的分泌蛋白，如抗体、淋巴因子、神经递质、激素等。 ③细胞的代谢产物CO2、水分、尿素等。 （2）以下成分不属于内环境的成分：

①一切只能存在于细胞内的成分——如血红蛋白、细胞膜上的载体、胞内酶（如呼吸氧化酶）、DNA聚合酶、RNA聚合酶等。

②一切与外界相通的管腔、囊腔（如消化道、呼吸道、肺泡腔、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，其内所含物质不可看作存在于内环境中的物质。 2.易混点归纳

（1）血红蛋白不同于血浆蛋白，它存在于红细胞内，不属于内环境的成分。

（2）神经递质由突触前膜释放，作用于突触后膜，而突触间隙成分属于细胞外液，所以神经递质也可出现在内环境中。

第二节 内环境稳态的重要性

一、内环境的动态变化

1.内环境的动态变化

内环境是一种动态的稳态，而不是恒定的状态。如正常人体内血浆pH为7.35-7.45，体内温度接近37℃，血糖浓度正常范围内0.80-1.20g/L等。 2.稳态的概念

稳态是指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的状态。 3.对内环境的稳态的理解

（1）调节作用是内环境稳态实现的功能基础。没有机体的正常调节就没有内环境的稳态。如胰岛素和胰高血糖素共同调节血糖平衡。

（2）各器官、系统的协调活动是内环境稳态实现的结构基础。如体温的相对稳定需要产热器官和散热器官的协调，需要神经系统和内分泌系统的协调等。

（3）内环境的稳态的实质是内环境成分和理化性质的动态平衡。

二、对稳态调节机制的认识

1.维持内环境稳态的基础

人体各器官、系统协调一致地正常运行，是维持内环境稳态的基础（如图1-2-1所示）。 2.内环境稳态调节机制的认识过程

（1）最初推测：法国生理学家贝尔纳曾推测，内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节。

（2）经典解释：美国生理学家坎农提出：内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各种器官、系统的分工合物、协调统一而实现的。

（3）现代观点：目前普遍认为，神经——体液——免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。 3.任何调节都有一定的限度

人体维持内环境稳态是有一定限度的，当外界环境的变化过于剧烈，或人体自身的调节功能出现障碍时，内环境的稳态就会被破坏。

三、内环境稳态的重要意义

1.意义：内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。 2.稳态被破坏的危害

（1）温度、pH等偏高或偏低，均影响酶的活性，使细胞代谢紊乱。例如感冒发烧时，会食欲不振、四肢无力。这是由于体温升高，影响了消化酶等各类酶的催化功能，导致消化不良和其他代谢活动的紊乱。 （2）血钙、血磷过低，儿童易患佝偻病，老人易患骨质疏松症。、 （3）血钙过高，易患肌无力；血钙过低，常会发生抽搐现象。 （4）组织水肿的原因

①营养不良，血浆蛋白含量低，水分渗出增多，组织液增多； ②淋巴回流受阻，组织液增多；

③毛细血管壁通透性增强，血浆蛋白等渗出，组织液增多。 （5）血浆中尿素、无机盐等废物过多则会出现尿毒症。

（6）当患肠胃炎时，因体内丢失了大量的无机盐，使无机盐的平衡遭到破坏而会感到四肢无力。此时，需要输液来补充无机盐，维持无机盐的平衡。

（7）当我们因较大时间没有进食而饥饿时，或当我们由蹲位突然站立时，常感到四肢无力、头晕、眼花，这是由低血糖引起的。较长时间没有进食，血糖来源缺乏，血糖浓度降低。由蹲位突然站立，大脑供血量

减少，葡萄糖供应不足，大脑得不到足够的能量而引起头晕。 四、实验：生物体维持pH稳定的机制 1.实验原理

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等。细胞代谢会产生许多酸性物质，如乳酸、碳酸等；人和动物吃的食物消化吸收后经代谢也会产生一些酸性或碱性物质。这些酸性或碱性物质进入内环境，常使pH发生偏移，但一般情况下，机体能通过缓冲物质使pH稳定在一定范围内。

当酸性物质进入血浆时，NaHCO3和Na2HPO4等弱碱性物质与之反应，降低酸性；当碱性物质进入血浆时，H2CO3和NaH2PO4等弱酸性物质与之反应，降低碱性，从而保证了血浆pH的相对稳定。 2.目的要求

通过向自来水、缓冲液、生物材料中加入酸或碱溶液引起的pH变化，定性说明人体内液体环境与缓冲液相似而不同于自来水，从而说明生物体维持pH相对稳定的机制。 3.实验思想

实验在遵循对照原则和单因子原则的前提下，以不同实验材料作为唯一变量，通过观察、比较不同实验材料在同样加酸或加碱的情况下pH的变化情况，总结、归纳、推理出实验结论。 4.实验结果

自来水中加入酸或碱溶液后，pH逐渐变小或变大，而缓冲液和生物材料中加入酸或碱溶液后，pH几乎不变或变化不大。 5.实验结论

生物体维持pH稳定的机制是生物体内存在对酸碱度起缓冲作用的缓冲对。

注解：

内环境动态变化的原因

随着外界环境因素的变化和体内细胞代谢活动的进行，内环境的各种化学成分和理化性质也不断地发生变化。

内环境稳态是一种适应

内环境稳态是生物长期进化形成的一种适应。处于相对稳定状态的内环境的组成成分和理化性质不会因外界环境的变化而发生剧烈变化，既保证了细胞代谢所必需的物质条件，又保证了细胞代谢所必需的温度、pH和渗透压等条件，保证了机体细胞即使在恶劣的条件下也能进行正常生命活动，扩大了生物的生存范围。

举例说明内环境稳态的基础

（1）①氧气从外界进入组织细胞需要多种器官、系统的参与。首先氧气借助呼吸系统进入肺泡，然后扩散进入肺泡周围的毛细血管，再借助血液循环到达组织细胞处，接着从组织细胞周围的毛细血管扩散出来，经组织液进入组织细胞，参与物质的氧化分解。②二氧化碳的排出过程与氧气的进入过程刚好相反。

（2）①各种营养物质必须经消化系统的消化、吸收才能进入循环系统，然后经循环系统的运输才能到达组织细胞周围的组织液，接着被吸收进入组织细胞。②组织细胞代谢产生的废物，也必须先进入组织液，通过循环系统的运输，再借助呼吸系统或泌尿系统、皮肤排出体外。

（3）任何部位出现问题，上述生理过程就会受阻，内环境稳态就可能被破坏。

对内环境稳态意义的理解

（1）内环境稳态是细胞代谢的必要条件。细胞代谢过程发生许多复杂的酶促反应，而酶促反应要求的理化条件是比较严格的。适宜的温度、酸碱度和某些离子浓度是酶正常发挥催化作用的基本条件。

（2）内环境稳态是生命活动进行正常调节的必要条件。渗透压是维持组织细胞结构与功能的重要因素。正常的血糖浓度和血氧含量是供给机体所需能量的重要保障。

（3）只有体内保持一个相对稳定的内环境，才能使细胞少受甚至不受外界环境变化的干扰而保持其正常的生理活动，进而更好地适应变化较大的外界环境。

内环境渗透压、酸碱度、血糖、Ca2+稳态的主要意义

内环境渗透压的稳态有利于维持细胞正常的形态和功能；酸碱度的稳态能保证细胞内酶的正常催化活性；血糖的稳态能保证细胞的能量需求；Ca2+的稳态能维持细胞正常的兴奋性等。

实验中的问题思考

（1）就实验中加入HCl或NaOH后的pH的变化来说，生物材料是更像自来水还是更像缓冲液？ 生物材料能维持内环境pH的相对稳定，因此更像缓冲液。

（2）分析缓冲液的pH变化情况为什么与自来水的不同。

缓冲液加入少量酸或碱溶液后，pH变化不明显，原因是磷酸缓冲注中含有NaH2PO4/Na2HPO4，其中NaH2PO4溶液显酸性，当加入少量NaOH时，NaH2PO4可以中和OH－；Na2HPO4呈碱性，当加入少量HCl时，Na2HPO4可中和H+，但水溶液不同，因而加入酸或碱溶液后pH变化明显。

（3）尝试对生物材料维持pH稳定的机制进行解释。

生物材料中含有缓冲对H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等，它们能够对酸碱度的变化起缓冲作用，此外，机体还可通过对生理活动进行调节来维持pH稳定。

分析实验中误差存在的原因

（1）烧杯清洗不干净。

（2）加入酸、碱后不摇动或摇动不均匀、不彻底。 （3）加入酸、碱后不待其稳定就立即测pH等。

关注内环境中的易错点和易忽视点

1.内环境的概念

由细胞外液构成的液体环境叫做内环境，主要包括血浆、组织液和淋巴。内环境的“内”与“外”是相对的，从人体角度看是内环境，从细胞角度看是细胞外液，所以内环境和细胞外液可以看成同一个概念。 2.内环境的成分

存在于内环境中的物质包括无机物和有机物，具体可分为：

①营养物质：如O2、葡萄糖、氨基酸、甘油、脂肪酸、水、无机盐等； ②代谢废物：如CO2、尿素、尿酸等；

③其他物质：如激素、抗体、神经递质、纤维蛋白原等。

注意：只存在于细胞内（如呼吸酶、血红蛋白）和细胞膜上的物质（如载体）、只存在于消化道内的物质（如各种消化酶）均不属于内环境的成分。 3.组织水肿及其产生的原因

组织水肿是指组织间隙中积聚组织液过多的现象。组织水肿产生的主要原因是血浆渗透压下降或组织液渗透压升高而导致水分过多地进入组织液。具体表现为：①营养不良

②肾小球肾炎

③过敏反应

④淋巴循环受阻

⑤组织细胞代谢旺盛→代谢产物增多→引起组织液渗透压升高 4.人体细胞通过内环境与外界环境的物质交换

（1）人体细胞通过专门分化的器官和系统，以及内环境与外界环境之间进行间接物质交换。 （2）直接参与体内细胞物质交换的四大系统：消化系统、呼吸系统、循环系统和泌尿系统。 （3）与代谢废物排出相关的器官：尿液——肾脏；汗液——皮肤；CO2——肺。

第二章 动物和人体生命活动的调节

第一节 通过神经系统的调节

一、神经调节的结构基础和反射

1.神经调节的结构基础：反射弧

反射弧包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器；其中效应器是指传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体。

2.反射：包括非条件反射和条件反射；非条件反射是先天形成的，如膝跳反射、眨眼反射；条件反射是后天经过学习获得的。

注：无论是条件还是非条件反射，要发生，都得经过完整的反射弧。

二、兴奋在神经纤维上的传导

1.相关概念：

（1）兴奋：指动物体或人体内的某些组织（如神经组织）或细胞感受外界刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。

（2）神经冲动：兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导，沿着神经纤维传导的这种电信号称为神经冲动。 （3）静息电位：神经细胞没有受到刺激时，神经细胞膜表面各处的电位相等，细胞膜内外的电位表现为外正内负，这时的电位称为静息电位。

（4）动作电位：刺激前，细胞膜的电位是外正、内负，而刺激后，细胞膜的电位变成外负内正，这时的电位称为动作电位。

（5）兴奋在神经纤维上的传导

①传导过程：静息电位→刺激→动作电位→电位差→局部电流。 ②传导形式：电信号

注：兴奋在神经纤维上传导时，兴奋的传导方向与膜内电流的传导方向是一致的。

三、兴奋在神经元之间的传递

1.突触小体：神经元的轴突末梢经过多次分支，最后每个小枝末端膨大，呈杯状或球状，叫做突触小体。（注：在突触小体内靠近前膜处含有大量的突触小泡，内含化学物质——神经递质（如乙酰胆碱等）。突触小泡的形成与高尔基体有关。） 2.突触

（1）概念：突触小体与其他神经元的细胞体、树突等相接触，共同形成突触。 （2）类型：轴突—胞体型、轴突—树突型；

（3）结构：突触是由突触前膜、突触间隙、突触后膜三部分组成。

其中：突触前膜是一个神经元的轴突末梢突触小体的膜，突触后膜是另一个神经元的胞体膜或树突膜，突触后膜上有特异性受体（糖蛋白）；突触间隙是突触前膜和突触后膜之间存在的间隙，其内的液体即组织液。

3.神经元之间的信息传递过程

（1）原 理：神经递质的传递；

（2）传递过程：轴突→突触小体→突触小泡→递质→突触前膜→突触间隙→突触后膜； （3）信号变化：电信号→化学信号→电信号

四、神经系统的分级调节

大脑皮层：调节机体活动的最高级中枢； 小 脑：维持身体平衡的中枢；

脑 干：有呼吸中枢等许多维持生命必要的中枢；

下 丘 脑：有体温调节中枢、水平衡的调节中枢，还与控制生物节律有关； 脊 髓：调节躯体运动的低级中枢。

注：位于脊髓的低级中枢受到脑中相应的高级中枢的调控。

五、人脑的高级功能

大脑皮层主要言语区的各类及损伤导致的语言功能障碍

W区（书写言语区）：失写症；（W即Write） V区（视觉言语区）：失读症；（V即View） H区（听觉言语区）：听觉性失语症；（H即Hear） S区（运动言语区）：运动性失语症；（S即Sport）

第二节 通过激素的调节

一、激素调节的发现

1.激素的发现：人类发现的第一种激素是：促胰液素；

作用机理：当盐酸到达小肠时，小肠黏膜会产生促胰液素，促胰液素会促进胰腺分泌胰液。 2.激素调节

（1）激素调节的概念：由内分泌器官（或细胞）分泌的化学物质进行的调节，称为激素调节。

二、激素调节的实例

1.血糖平衡的调节

（1）血糖的浓度：正常情况下血糖浓度为0.8-1.2 g/L。 （2）血糖的来源和去路：

来源有三个：食物中的糖类、肝糖原的分解、脂肪等非糖物质的转化；

去路有三个：氧化分解、合成肝糖原和肌糖原、转化为脂肪、某些氨基酸等。 （3）血糖调节机制：

血糖浓度升高B分泌