內環境

內環境

細胞在體內直接所處的環境即細胞外液,稱之為內環境。內環境是細胞直接進行新陳代謝的場所,是細胞直接生活的環境。細胞代謝所需要的氧氣和各種營養物質隻能從內環境中攝取,而細胞代謝產生的二氧化碳和代謝終末產物也需要直接排到內環境中,然後通過血液迴圈運輸,由呼吸和排泄器官排出體外。此外,內環境還是細胞生活與活動的地方。因此,內環境對于細胞的生存及維持細胞的正常生理功能非常重要。

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    內環境

多細胞生物

體液(body fluid)包括細胞內液細胞外液。正常成年人的體液量約佔體重60%,其中細胞外液佔整體液的1/3,細胞內液佔整體液的2/3,細胞外液中約3/4分布于細胞間隙,稱為組織間液或組織液;其餘約1/4則在血管中不斷迴圈流動,即為血漿。此外,還有少量的淋巴和腦脊液

內環境簡圖內環境簡圖

生理學定義

人體內絕大多數細胞並不與外界相接觸,而是浸浴于機體內部的細胞外液中,因此細胞外液是細胞直接接觸和賴以生存的環境。生理學中將圍繞在多細胞生物體內細胞周圍的,即細胞外液,稱為機體的內環境。

生物學定義

細胞外液構成的液體環境叫做內環境。直接與細胞進行物質交換的細胞外液,處于動態平衡。

血漿、組織液和淋巴都是細胞外液,共同構成機體內細胞生活的直接環境。血細胞所生活的液體環境是血漿,毛細血管壁的上皮細胞的內環境是指血漿組織液。因細胞外液深居于身體內部,所以名為內環境,用來區別于機體賴以生存的外環境

血漿(plasma)是內環境中最活躍的部分,是血液的組成成分。在迴圈器官作用下,在心血管系統中川流不息,並與其它細胞外液相通(組織液和淋巴),從而構成全身的體液聯系。

動脈中的血漿沿動脈流入毛細血管動脈端,其中的許多物質會透過毛細血管壁進入組織液。組織液是存在于組織細胞間隙的液體,又叫細胞間隙液。絕大多數組織的細胞都浸浴在組織液中,與組織液進行物質交換,因此,組織液是體內絕大多數細胞直接生活的環境。

組織液中包括細胞代謝產物在內的各種物質,大部分能夠被毛細血管的靜脈端重新吸收,進入血漿;小部分被毛細淋巴管吸收,成為淋巴液,也叫淋巴(lymph)

毛細淋巴管內的淋巴匯集到淋巴管中,經過淋巴迴圈左右鎖骨下靜脈匯入血漿中,進入心髒,參與全身的血液迴圈。淋巴中混懸著大量的淋巴細胞吞噬細胞等,可以協助機體抵御疾病,對這些細胞來說,淋巴就是它們直接生活的環境。

腦脊液:是腦細胞直接生存的內環境--組織液;腦脊液也屬于內環境。其實,我們可以把腦脊液理解為組織液,其組織細胞就是腦細胞。

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主要成份

血漿:水約90%,蛋白質約7%~9%,無機鹽1%,以及血液運送的物質(如氧氣、二氧化碳、葡萄糖)和非蛋白質類含氮化合物(如尿素、尿酸、肌酸、肌苷、氨基酸、多肽膽紅素氨氣等)等。

所以說,細胞外液本質上是一種鹽溶液,類似于海水。這在一定程度上反映了生命起源于海洋。

組織液、淋巴的成分和含量與血漿相近,但又不完全相同,最主要的差別在于血漿中含有較多的蛋白質,而組織液和淋巴中蛋白質含量很少。組織液和淋巴的成分最相近。

​理化性質

由于細胞與內環境之間、內環境與外界環境之間不斷地進行著物質交換,因此細胞的代謝活動和外界環境的不斷變化,必然會影響內環境的理化性質,如 pH值、滲透壓、溫度等,但內環境通過機體的調節活動能夠維持相對的穩定。

以pH值為例作一說明:

人體在新陳代謝過程中,會產生許多酸性物質,如乳酸、碳酸;人的食物(如蔬菜、水果)中往往含有一些鹼性物質(如碳酸鈉)。這些酸性和鹼性的物質進入血液,就會使血液的pH值發生變化。但是在血液中含有許多對酸鹼度起緩沖作用的物質--緩沖物質,每一對緩沖物質都是由一種弱酸和相應的一種強鹼鹽組成,如:H2CO3與NaHCO3,NaH2PO4與Na2HPO4等。當機體劇烈運動時,肌肉中產生大量的乳酸、碳酸等物質,並且進入血液。乳酸進入血液後,就與血液中的NaHCO3發生作用,生成乳酸鈉和H2CO3,H2CO3是一種弱酸,而且不穩定,易分解成CO2和H2O,所以對血液的pH值影響不大。血液中增加的CO2會刺激呼吸活動的神經中樞,增強呼吸運動,增加通氣量,從而將CO2排出體外。當Na2CO3進入血液後,就與血液中的H2CO3發生作用,生成碳酸氫鹽,而過多的碳酸氫鹽可以由腎髒排出。這樣由于血液中緩沖物質的調節作用,可以使血液的pH值不會發生大的變化,通常穩定在7.35~7.45之間。內環境的其他理化性質,如溫度、滲透壓、各種化學物質的含量等,在神經系統和體液的調節之下,通過各個器官、系統的協調活動,也都能維持在一個相對穩定的狀態。

血漿理化性質

酸鹼度pH:7.35~7.45

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溫度:37℃左右

滲透壓:溫度為37℃左右時,滲透壓為770kPa(相當于7個大氣壓左右,5330mmHg毫米汞柱,並且相當于生理鹽水)

物質交換

人體的絕大部分細胞是不與血漿直接接觸的,因此,這些細胞與毛細血管中的血漿不直接進行物質交換。但是,人體的絕大部分細胞浸浴在組織液中,細胞內液與組織液之間隻隔著一層細胞膜,于是水分和一切可以通過細胞膜的物質,就在這兩部分體液之間進行交換;細胞所需要的氧氣等營養物質進入細胞;細胞產生的二氧化碳等廢物進入組織液。由于組織液不斷地形成,以及組織液不斷地回流入血液,因此為細胞不斷地提供所需要的營養物質並運走代謝廢物。細胞與內環境之間就是這樣進行物質交換的。血液在血管裏不停地迴圈流動,一方面與人體各個部分的組織液交換;另一方面與肺、腎髒、和胃、腸等器官有著密切的關系。這樣才能使人體細胞通過內環境不斷地與外界進行物質交換。

所以,內環境是細胞與外界環境進行物質交換的媒介。

從物質在體內的運輸和交換過程可以看出,血液迴圈正常地進行,就可以避免內環境中物質因不斷地被細胞利用而耗竭,有助于維持內環境成分的相對恆定,內環境的穩態是細胞進行正常生命活動所必需的。血液迴圈一旦發生障礙,就會影響細胞正常的生命活動,嚴重時可能危及生命。

體內細胞是通過內環境與外界環境發生物質交換的。我們所吃食物中的各種營養物質,經過消化系統的消化和吸收,進入小腸絨毛內的毛細血管,吸收進入迴圈系統。這些營養物質溶解于血漿中,隨血液迴圈運輸到身體各部分的組織器官中,被組織細胞利用。外界空氣隨著吸氣,通過呼吸道進入肺泡。肺泡壁很薄,它們都隻由一層扁平的上皮細胞構成。此時,肺泡裏的氧氣,可以透過肺泡壁和毛細血管壁,進入血液,與血液中的血紅蛋白結合,然後隨血液迴圈運輸到身體的各個組織器官,被組織細胞利用。外界環境中的氧氣和各種營養物質就是這樣被組織細胞吸收的。

組織細胞在新陳代謝過程中產生的廢物,如人體內多餘的水、無機鹽以及尿素、尿酸、二氧化碳等對人體細胞有害的物質,通過細胞膜進入組織間隙的組織液中,然後擴散進入組織裏的毛細血管或毛細淋巴管,進入迴圈系統。當血液流經肺泡壁外的毛細血管時,血液中的二氧化碳通過毛細血管壁和肺泡壁進入肺泡,此時,肺泡縮小,通過呼氣將二氧化碳排出體外。當血液流經腎髒時,血液中多餘的水分、無機鹽和尿素、尿酸等形成尿液,通過排尿排出體外。一部分代謝廢物也可通過皮膚排汗排出體外。

從以上可以看出,消化系統所吸收的各種營養物質、呼吸系統所交換的氧,都要經過迴圈系統才能運輸給體內的所有細胞;而體細胞代謝產生的廢物也要通過迴圈系統運到排泄系統,排出體外。由此可見,迴圈系統消化系統呼吸系統和排泄系統,這四個系統都與人體細胞的代謝有直接關系。通過這四個系統的密切協作,人體的每一個組織細胞就可以與外界環境發生物質交換了。而這四個系統的密切協作,是由內分泌系統和神經系統的調節作用完成的。

緩沖作用

血漿中的重要緩沖物質包括[HCO3]-(碳酸氫根離子)和[HPO4]2-(磷酸氫根離子)、[H2PO4]-(磷酸二氫根離子)、NaHCO3等。

當我們進行大量運動時,大量的乳酸進入血漿中,會造成pH降低(即酸性增強)。但為什麽我們血漿的酸鹼度仍能維持在7.35~7.45間呢?主要是因為碳酸氫根離子。它與乳酸反應後生成乳酸鈉和碳酸。碳酸分解產生二氧化碳。二氧化碳濃度增加,刺激呼吸神經中樞,使二氧化碳排出。

內環境在正常狀態下是動態平衡的。

(要註意"動態平衡"與"相對穩定"含義相似,但與"穩定(在某一個值)"、"一定"等有區別!)

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