多細(xì)胞生物,細(xì)胞在體內(nèi)直接所處的環(huán)境即細(xì)胞外液,稱之為內(nèi)環(huán)境。內(nèi)環(huán)境是細(xì)胞直接進(jìn)行物質(zhì)交換的場(chǎng)所,是細(xì)胞直接生活的環(huán)境。細(xì)胞代謝所需要的氧氣和各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)只能從內(nèi)環(huán)境中攝取,而細(xì)胞代謝產(chǎn)生的二氧化碳和代謝終末產(chǎn)物也需要直接排到內(nèi)環(huán)境中,然后通過(guò)血液循環(huán)運(yùn)輸,由呼吸和排泄器官排出體外。此外,內(nèi)環(huán)境還是細(xì)胞生活與活動(dòng)的地方。因此,內(nèi)環(huán)境對(duì)于細(xì)胞的生存及維持細(xì)胞的正常生理功能非常重要。內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定是機(jī)體能自由和獨(dú)立生存的首要條件。
多細(xì)胞內(nèi)環(huán)境
體液(body fluid)包括細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液。正常成年人的體液量約占體重60%,其中細(xì)胞外液占總體液的 ,細(xì)胞內(nèi)液占總體液的,細(xì)胞外液中約分布于細(xì)胞間隙,稱為組織間液或組織液(tissue fluid);其余約則在血管中不斷循環(huán)流動(dòng),即為血漿(plasma)。此外,還有 少量的淋巴和腦脊液。
生理學(xué)定義
人體內(nèi)絕大多數(shù)細(xì)胞并不與外界相接觸,而是浸浴于機(jī)體內(nèi)部的細(xì)胞外液中,因此細(xì)胞外液是細(xì)胞直接接觸和賴以生存的環(huán)境。生理學(xué)中將圍繞在多細(xì)胞生物體內(nèi)細(xì)胞周圍的,即細(xì)胞外液,稱為機(jī)體的內(nèi)環(huán)境。
生物學(xué)定義
由細(xì)胞外液構(gòu)成的液體環(huán)境叫做內(nèi)環(huán)境。直接與細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)交換的細(xì)胞外液,處于動(dòng)態(tài)平衡。
血漿、組織液和淋巴都是細(xì)胞外液,共同構(gòu)成機(jī)體內(nèi)細(xì)胞生活的直接環(huán)境。血細(xì)胞所生活的液體環(huán)境是血漿,毛細(xì)血管壁的上皮細(xì)胞的內(nèi)環(huán)境是指 血漿和 組織液。因細(xì)胞外液深居于身體內(nèi)部,所以名為 內(nèi)環(huán)境,用來(lái)區(qū)別于機(jī)體賴以生存的外環(huán)境。
血漿(plasma)是內(nèi)環(huán)境中最活躍的部分,是血液的組成成分。在循環(huán)器官作用下,在心血管系統(tǒng)中川流不息,并與其它細(xì)胞外液相通(組織液和淋巴),從而構(gòu)成全身的體液聯(lián)系。
動(dòng)脈中的血漿沿動(dòng)脈流入 毛細(xì)血管和 動(dòng)脈端,其中的許多物質(zhì)會(huì)透過(guò) 毛細(xì)血管壁進(jìn)入組織液。組織液是存在于 組織細(xì)胞間隙的液體,又叫細(xì)胞間隙液。絕大多數(shù)組織的細(xì)胞都浸浴在組織液中,與組織液進(jìn)行物質(zhì)交換,因此,組織液是體內(nèi)絕大多數(shù)細(xì)胞直接生活的環(huán)境。
組織液中包括細(xì)胞代謝產(chǎn)物在內(nèi)的各種物質(zhì),大部分能夠被毛細(xì)血管的靜脈端重新吸收,進(jìn)入血漿;小部分被毛細(xì)淋巴管吸收,成為 淋巴液,也叫 淋巴(lymph)。
毛細(xì)淋巴管內(nèi)的淋巴匯集到淋巴管中,經(jīng)過(guò) 淋巴循環(huán)由 左右鎖骨下靜脈匯入 血漿中,進(jìn)入心臟,參與全身的血液循環(huán)。淋巴中混懸著大量的 淋巴細(xì)胞和 吞噬細(xì)胞等,可以協(xié)助機(jī)體抵御疾病,對(duì)這些細(xì)胞來(lái)說(shuō),淋巴就是它們直接生活的環(huán)境。
腦脊液:是腦細(xì)胞直接生存的內(nèi)環(huán)境——組織液;腦脊液也屬于內(nèi)環(huán)境。其實(shí),我們可以把腦脊液理解為組織液,其組織細(xì)胞就是腦細(xì)胞。
主要成份
血漿:水約90%,蛋白質(zhì)約7%~9%,無(wú)機(jī)鹽1%,以及 血液運(yùn)送的物質(zhì)(如氧氣、二氧化碳、葡萄糖)和 非蛋白質(zhì)類含氮化合物(如尿素、尿酸、肌酸、肌苷、氨基酸、多肽、膽紅素和氨氣等)等。
所以說(shuō),細(xì)胞外液本質(zhì)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(zhì),而組織液和淋巴中蛋白質(zhì)含量很少。組織液和淋巴的成分最相近。
理化性質(zhì)
由于細(xì)胞與內(nèi)環(huán)境之間、內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境之間不斷地進(jìn)行著物質(zhì)交換,因此細(xì)胞的代謝活動(dòng)和外界環(huán)境的不斷變化,必然會(huì)影響內(nèi)環(huán)境的物理化學(xué)性質(zhì),如 pH值、滲透壓、溫度等,但內(nèi)環(huán)境通過(guò)機(jī)體的調(diào)節(jié)活動(dòng)能夠維持相對(duì)的穩(wěn)定。
以pH值為例作一說(shuō)明:
人體在新陳代謝過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生許多酸性物質(zhì),如乳酸、碳酸;人的食物(如蔬菜、水果)中往往含有一些堿性物質(zhì)(如碳酸鈉)。這些酸性和堿性的物質(zhì)進(jìn)入血液,就會(huì)使血液的pH值發(fā)生變化。但是在血液中含有許多對(duì)酸堿度起緩沖作用的物質(zhì)——緩沖物質(zhì),每一對(duì)緩沖物質(zhì)都是由一種弱酸和相應(yīng)的一種強(qiáng)堿鹽組成,如:H?CO?與NaHCO?,NaH2PO4與Na2HPO4等。當(dāng)機(jī)體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),肌肉中產(chǎn)生大量的乳酸、碳酸等物質(zhì),并且進(jìn)入血液。乳酸進(jìn)入血液后,就與血液中的發(fā)生作用,生成乳酸鈉和,是一種弱酸,而且不穩(wěn)定,易分解成和,所以對(duì)血液的pH值影響不大。血液中增加的CO?會(huì)刺激呼吸活動(dòng)的神經(jīng)中樞,增強(qiáng)呼吸運(yùn)動(dòng),增加通氣量,從而將CO?排出體外。當(dāng)Na?CO?進(jìn)入血液后,就與血液中的H?CO?發(fā)生作用,生成碳酸氫鹽,而過(guò)多的碳酸氫鹽可以由腎臟排出。這樣由于血液中緩沖物質(zhì)的調(diào)節(jié)作用,可以使血液的pH值不會(huì)發(fā)生大的變化,通常穩(wěn)定在之間。內(nèi)環(huán)境的其他物理化學(xué)性質(zhì),如溫度、滲透壓、各種化學(xué)物質(zhì)的含量等,在神經(jīng)系統(tǒng)和體液的調(diào)節(jié)之下,通過(guò)各個(gè)器官、系統(tǒng)的協(xié)調(diào)活動(dòng),也都能維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。
血漿理化性質(zhì)
酸堿度pH:7.35~7.45
溫度:37℃左右
滲透壓:溫度為37℃左右時(shí),滲透壓為770kPa(相當(dāng)于7個(gè)大氣壓左右,5330mmHg毫米汞柱,并且相當(dāng)于生理鹽水)
物質(zhì)交換
人體的絕大部分細(xì)胞是不與血漿直接接觸的,因此,這些細(xì)胞與毛細(xì)血管中的血漿 不直接進(jìn)行物質(zhì)交換。但是,人體的絕大部分細(xì)胞浸浴在組織液中,細(xì)胞內(nèi)液與組織液之間只隔著一層 細(xì)胞膜,于是水分和一切可以通過(guò)細(xì)胞膜的物質(zhì),就在這兩部分體液之間進(jìn)行交換;細(xì)胞所需要的氧氣等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞;細(xì)胞產(chǎn)生的二氧化碳等廢物進(jìn)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(xì)胞不斷地提供所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并運(yùn)走代謝廢物。細(xì)胞與內(nèi)環(huán)境之間就是這樣進(jìn)行物質(zhì)交換的。血液在血管里不停地循環(huán)流動(dòng),一方面與人體各個(gè)部分的組織液交換;另一方面與 肺、腎臟、和胃、腸等器官有著密切的關(guān)系。這樣才能使人體細(xì)胞通過(guò)內(nèi)環(huán)境不斷地與外界進(jìn)行物質(zhì)交換。
所以,內(nèi)環(huán)境是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的媒介。
從物質(zhì)在體內(nèi)的運(yùn)輸和交換過(guò)程可以看出,血液循環(huán)正常地進(jìn)行,就可以避免內(nèi)環(huán)境中物質(zhì)因不斷地被細(xì)胞利用而耗竭,有助于維持內(nèi)環(huán)境成分的相對(duì)恒定,內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)是細(xì)胞進(jìn)行正常生命活動(dòng)所必需的。血液循環(huán)一旦發(fā)生障礙,就會(huì)影響細(xì)胞正常的生命活動(dòng),嚴(yán)重時(shí)可能危及生命。
體內(nèi)細(xì)胞是通過(guò)內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換的。我們所吃食物中的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),經(jīng)過(guò)消化系統(tǒng)的消化和吸收,進(jìn)入小腸絨毛內(nèi)的毛細(xì)血管,吸收進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶解于血漿中,隨血液循環(huán)運(yùn)輸?shù)缴眢w各部分的組織器官中,被組織細(xì)胞利用。外界空氣隨著吸氣,通過(guò)呼吸道進(jìn)入肺泡。肺泡壁很薄,它們都只由一層扁平的上皮細(xì)胞構(gòu)成。此時(shí),肺泡里的氧氣,可以透過(guò)肺泡壁和毛細(xì)血管壁,進(jìn)入血液,與血液中的血紅蛋白結(jié)合,然后隨血液循環(huán)運(yùn)輸?shù)缴眢w的各個(gè)組織器官,被組織細(xì)胞利用。外界環(huán)境中的氧氣和各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)就是這樣被組織細(xì)胞吸收的。
組織細(xì)胞在 新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的廢物,如人體內(nèi)多余的水、無(wú)機(jī)鹽以及尿素、尿酸、二氧化碳等對(duì)人體細(xì)胞有害的物質(zhì),通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入組織間隙的組織液中,然后擴(kuò)散進(jìn)入組織里的毛細(xì)血管或毛細(xì)淋巴管,進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)血液流經(jīng)肺泡壁外的毛細(xì)血管時(shí),血液中的二氧化碳通過(guò)毛細(xì)血管壁和肺泡壁進(jìn)入肺泡,此時(shí),肺泡縮小,通過(guò)呼氣將二氧化碳排出體外。當(dāng)血液流經(jīng)腎臟時(shí),血液中多余的水分、無(wú)機(jī)鹽和尿素、尿酸等形成尿液,通過(guò)排尿排出體外。一部分代謝廢物也可通過(guò)皮膚排汗排出體外。
從以上可以看出,消化系統(tǒng)所吸收的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、呼吸系統(tǒng)所交換的氧,都要經(jīng)過(guò)循環(huán)系統(tǒng)才能運(yùn)輸給體內(nèi)的所有細(xì)胞;而體細(xì)胞代謝產(chǎn)生的廢物也要通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)到排泄系統(tǒng),排出體外。由此可見(jiàn),循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和排泄系統(tǒng),這四個(gè)系統(tǒng)都與人體細(xì)胞的代謝有直接關(guān)系。通過(guò)這四個(gè)系統(tǒng)的密切協(xié)作,人體的每一個(gè)組織細(xì)胞就可以與外界環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換了。而這四個(gè)系統(tǒng)的密切協(xié)作,是由內(nèi)分泌系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用完成的。
緩沖作用
血漿中的重要緩沖物質(zhì)包括(碳酸氫根離子)和(磷酸氫根離子)(磷酸二氫根離子) 等。
當(dāng)我們進(jìn)行大量運(yùn)動(dòng)時(shí),大量的乳酸進(jìn)入血漿中,會(huì)造成pH降低(即酸性增強(qiáng))。但為什么我們血漿的酸堿度仍能維持在7.35~7.45間呢?主要是因?yàn)樘妓釟涓x子。它與乳酸反應(yīng)后生成 乳酸鈉和碳酸。碳酸分解產(chǎn)生二氧化碳。二氧化碳濃度增加,刺激呼吸神經(jīng)中樞,使二氧化碳排出。
內(nèi)環(huán)境在正常狀態(tài)下是 動(dòng)態(tài)平衡的。
(要注意“動(dòng)態(tài)平衡”與“相對(duì)穩(wěn)定”含義相似,但與“穩(wěn)定(在某一個(gè)值)”、“一定”等有區(qū)別!)
詳細(xì)內(nèi)容詳見(jiàn)詞條 穩(wěn)態(tài)。
參考資料 >