第2節(jié) 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性學(xué)習(xí)導(dǎo)讀學(xué)習(xí)準(zhǔn)備一、內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化正常情況下，不同人的體溫，會(huì)因 、 等的不同而存在微小的差異；同一個(gè)人的體溫在一日內(nèi)也有變化，但一般不超過 。盡管周圍的氣溫波動(dòng)范圍較大，但健康人的體溫始終接近 。正常機(jī)體通過 ，使各個(gè) 、 協(xié)調(diào)活動(dòng)，共同維持狀態(tài)， 叫做穩(wěn)態(tài)。二、對(duì)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制的認(rèn)識(shí)1人體各器官、系統(tǒng) 地正常運(yùn)行，是維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)。如果某種器官的功能出現(xiàn)障礙，就會(huì)引起 。（1）法國生理學(xué)家貝爾納曾推測，內(nèi)環(huán)境的恒定主要依賴于 的調(diào)節(jié)。（2）美國坎農(nóng)提出了穩(wěn)態(tài)維持機(jī)制的經(jīng)典解釋：內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是在 和 的共同作用下，通過機(jī)體各種器官、系統(tǒng) 、 而實(shí)現(xiàn)的。（3）免疫系統(tǒng)曾一直被認(rèn)為是機(jī)體的防御系統(tǒng)。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，免疫系統(tǒng)也起著重要的 作用：它能 并 異物、外來病原微生物等引起內(nèi)環(huán)境波動(dòng)的因素。（4）目前普遍認(rèn)為， 是機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制。2人體維持穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)能力是 的。當(dāng)外界環(huán)境的變化 ，或人體自身的調(diào)節(jié)功能出現(xiàn) 時(shí)，內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)就會(huì)遭到破壞。三、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義細(xì)胞的代謝過程是由細(xì)胞內(nèi)眾多復(fù)雜的 組成的，完成這些反應(yīng)需要各種物質(zhì)和條件。例如，細(xì)胞代謝需要依靠氧化分解葡萄糖來提供能量，只有 和血液中的在 正常范圍內(nèi)，才能為這一反應(yīng)提供充足的反應(yīng)物。細(xì)胞代謝的進(jìn)行離不開酶，酶的活性又受 、 等因素的影響。只有這些因素都在適宜的范圍內(nèi)，酶才能正常的發(fā)揮作用。由此可見， 是機(jī)體進(jìn)行正常生命活動(dòng)的必要條件。破疑解難一、內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài) (1) 穩(wěn)態(tài)的概念 由于外界環(huán)境因素的變化和體內(nèi)細(xì)胞代謝活動(dòng)的進(jìn)行，內(nèi)環(huán)境的各種化學(xué)成分和理化性質(zhì)是不斷變化的。但內(nèi)環(huán)境卻能維持相節(jié)的穩(wěn)定。這種內(nèi)環(huán)境的各種化學(xué)成分和理化性質(zhì)維持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，稱為穩(wěn)態(tài)。 穩(wěn)態(tài)并不是指內(nèi)環(huán)境的各種化學(xué)成分和理化性質(zhì)維持在一個(gè)固定不變的值，而是在一定范圍內(nèi)維持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。如正常情況下，人的體溫變化范圍為365375；血液的pH變化范圍為735745；血漿滲透壓一般為 770kPa(37時(shí))；血糖正常水平為80120mgdL等，而不是某一恒定值。(2)神經(jīng)一體液免疫調(diào)節(jié)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用。神經(jīng)一體液一一免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制。神經(jīng)調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)的主要方式，如體溫調(diào)節(jié)中樞在下丘腦。體液調(diào)節(jié)：某些化學(xué)物質(zhì)如激素、C02、H+等在體液傳送下對(duì)機(jī)體的調(diào)節(jié)，其中主要為激素調(diào)節(jié)。免疫調(diào)節(jié)：分為非特異性免疫和特異性免疫，二者共同抵御外來異物和病原微生物的入侵。 在整個(gè)機(jī)體中，神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)是共同協(xié)調(diào)，相輔相成的，正是兩者的相互配合，機(jī)體才能進(jìn)行正常的生命活動(dòng)，并適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的不斷變化。如當(dāng)血液中C02過高時(shí)C02刺激呼吸中樞，引起呼吸活動(dòng)加強(qiáng)，及時(shí)排出過多的C02，實(shí)現(xiàn)內(nèi)環(huán)境中02與C02含量的相對(duì)穩(wěn)定。免疫系統(tǒng)不僅是機(jī)體的防御系統(tǒng)，而且對(duì)于內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持也起著重要的調(diào)節(jié)作用。 人體維持穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)能力是有一定限度的。當(dāng)外界環(huán)境的變化過于劇烈，或人體自身的調(diào)節(jié)功能出現(xiàn)障礙，內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)就會(huì)遭到破壞。(3)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是機(jī)體進(jìn)行正常生命活動(dòng)的必要條件。滲透壓是維持組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的重要因素。適宜的體溫和pH是酶正常發(fā)揮催化作用的基本條件。正常的血糖水平和血氧含量是供給機(jī)體所需能量的重要保障。內(nèi)環(huán)境中過多的代謝產(chǎn)物如尿素、C02等會(huì)使機(jī)體中毒。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失調(diào)時(shí)，機(jī)體就會(huì)受到嚴(yán)重危害，影響正常生命活動(dòng)的進(jìn)行。二、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與消化、呼吸、循環(huán)、排泄系統(tǒng)的功能聯(lián)系圖解 1 內(nèi)環(huán)境與四大系統(tǒng)在氣體交換中的作用 （1）氧氣從外界進(jìn)入組織細(xì)胞需要多種器官、系統(tǒng)的參與。首先氧氣借助呼吸系統(tǒng)進(jìn)入肺泡，然后擴(kuò)散進(jìn)入肺泡周圍的毛細(xì)血管，借助血液循環(huán)到達(dá)組織細(xì)胞處，接著從組織細(xì)胞周圍的毛細(xì)血管擴(kuò)散出來，經(jīng)組織液進(jìn)入組織細(xì)胞，參與物質(zhì)的氧化分解。（2）二氧化碳的排出過程與氧氣的進(jìn)入過程剛好相反。呼吸的全過程如下圖： 呼吸運(yùn)動(dòng) 擴(kuò)散作用 擴(kuò)散作用 外界 呼吸道 肺泡 肺部的 血液 組織處的 組織氧的空氣 毛細(xì)血管 循環(huán) 毛細(xì)血管 細(xì)胞利用 肺的通氣 肺泡內(nèi)的 氣體在血液 組織里的 氣體交換 中的運(yùn)輸 氣體交換 外呼吸 內(nèi)呼吸2 內(nèi)環(huán)境與四大系統(tǒng)在營養(yǎng)物質(zhì)交換中的作用各種營養(yǎng)物質(zhì)必須經(jīng)消化系統(tǒng)的消化、吸收才能進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，然后經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)輸才能到達(dá)組織細(xì)胞周圍的組織液，接著擴(kuò)散進(jìn)入組織細(xì)胞。組織細(xì)胞代謝產(chǎn)生的廢物，也必須先進(jìn)入組織液，才能通過循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)輸后，借助呼吸系統(tǒng)或泌尿系統(tǒng)、皮膚排出體外。 三、關(guān)于動(dòng)物機(jī)體的內(nèi)環(huán)境和穩(wěn)態(tài) 內(nèi)環(huán)境是動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞直接生活的液體環(huán)境。它泛指細(xì)胞外液，即組織液、血漿和淋巴。動(dòng)物體內(nèi)組織細(xì)胞直接浸潤在細(xì)胞液中，從中獲得營養(yǎng)物質(zhì)和排出代謝廢物，以使組織細(xì)胞通過內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換。內(nèi)環(huán)境的性質(zhì)（諸如溫度、PH值、各種化合物含量等）維持的相對(duì)性狀的穩(wěn)定狀態(tài)就是穩(wěn)態(tài)。（1）從新陳代謝角度看，代謝是細(xì)胞和生物體各種物質(zhì)和能量變化的總和，這些變化必然會(huì)導(dǎo)致內(nèi)環(huán)境中各種理化因子如PH值、溫度、滲透壓和各種化合物的含量等處于變化當(dāng)中，但是這種變動(dòng)又不能超出一定范圍，否則會(huì)導(dǎo)致代謝障礙、疾病，甚至危及生命，因此穩(wěn)態(tài)具有重要的意義。（2）從生命活動(dòng)調(diào)節(jié)角度看，維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，主要有以下三種基本途徑： 各種器官系統(tǒng)的協(xié)調(diào)活動(dòng)，例如消化系統(tǒng)將營養(yǎng)物質(zhì)攝入體內(nèi)，泌尿系統(tǒng)將代謝廢物排出體外，呼吸系統(tǒng)保障了細(xì)胞充足的O2來源并且及時(shí)排出C02等等。 神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)，如當(dāng)血液中CO2過高時(shí)，CO2刺激呼吸中樞，引起呼吸活動(dòng)加強(qiáng)，及時(shí)排出過多CO2，實(shí)現(xiàn) 內(nèi)環(huán)境中O2與CO2含量的相對(duì)穩(wěn)定。 緩沖系統(tǒng)的作用，如血液中H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等緩沖物質(zhì)起到了維持血液PH穩(wěn)定的作用。（3）從酶的作用條件看，代謝是細(xì)胞酶促反應(yīng)的總和，酶必須在適宜條件下才能發(fā)揮正常的催化作用，如適宜的溫度，適宜的PH值等，因此穩(wěn)態(tài)是機(jī)體正常生命活動(dòng)的必要條件。經(jīng)典例題 例1下列關(guān)于內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的敘述中，錯(cuò)誤的是 A內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)是相對(duì)穩(wěn)定的 B 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是由體內(nèi)各種調(diào)節(jié)機(jī)制所維持的 C內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)是恒定不變的 D內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)不能維持，機(jī)體的生命活動(dòng)就會(huì)受到威脅解析：內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡，這種穩(wěn)態(tài)是神經(jīng)體液免疫共同調(diào)節(jié)，各種器官系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動(dòng)的結(jié)果。如果內(nèi)環(huán)境不能維持穩(wěn)態(tài)，生命活動(dòng)必然受影響。答案：C 解析：（1）直接與物質(zhì)交換有關(guān)的系統(tǒng)為：呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)，圖中、依次需通過消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)。在物質(zhì)交換過程中起調(diào)節(jié)作用的系統(tǒng)有神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)。（2）人體的體液包括細(xì)胞外液和細(xì)胞內(nèi)液，由細(xì)胞外液構(gòu)成的液體環(huán)境叫做內(nèi)環(huán)境。（3）細(xì)胞與內(nèi)環(huán)境直接交換的為養(yǎng)料和氧氣，為CO2及H2O、無機(jī)鹽、尿素等廢物。（4）可用簡明短語表術(shù)為：體內(nèi)細(xì)胞通過內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境間接地進(jìn)行物質(zhì)交換。答案：C實(shí)踐探究一、選擇題 1. 酷暑季節(jié)，室外作業(yè)的工人應(yīng)多喝 A.鹽汽水 B核酸型飲料 C.蛋白型飲料 D.純凈水 2.高等動(dòng)物和人的內(nèi)環(huán)境必須保持相對(duì)穩(wěn)定。下列各項(xiàng)生理活動(dòng)中，與內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)沒有直接關(guān)系的是 A.通過汗和尿排泄廢物 B將食物殘?jiān)纬杉S便排出體外 C.血液運(yùn)輸氧和廢物 D血液中CO2增加，會(huì)使呼吸加快 3人體血漿中葡萄糖的含量僅能維持正常生理活動(dòng)幾分鐘的需要。那么，在一定時(shí)間內(nèi)，能使血糖基本維持在01左右的器官是 A大腸 B胃 C肝臟 D.骨骼肌 4“春捂秋凍”的意思是 A秋凍能使身體健康 B捂是要適應(yīng)冷的環(huán)境 C.幫助機(jī)體適應(yīng)環(huán)境溫度的變化 D.增加機(jī)體的產(chǎn)熱抗凍能力5.穩(wěn)態(tài)被破壞后，細(xì)胞新陳代謝會(huì)紊亂的根本原因是A 溫度條件不能滿足細(xì)胞新陳代謝的正常要求 B滲透壓條件不能滿足細(xì)胞新陳代謝的正常需要C.酸堿度條件不能滿足細(xì)胞新陳代謝的正常要求 D細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的酶促反應(yīng)受到嚴(yán)重影響二、非選擇題6下圖是人體氣體交換示意圖，據(jù)圖完成下列問題： (1)甲圖表示的過程為 。 (2)健康人血漿pH的范圍是 。 A89之間 B78之間 C910之間 D等于7 (3)血管B內(nèi)血漿的PH (填“>” “=”或“<”)血管D內(nèi)血漿的pH，其原因是(用反應(yīng)式說明) (4)肺氣腫病患者在肺部換氣不足時(shí)，會(huì)引起酸中毒，其原因是 達(dá)標(biāo)測評(píng)一、選擇題 1人在發(fā)高燒時(shí)，常常不思飲食，其根本原因是 A.消化道內(nèi)的食物尚未消化 B發(fā)燒使胃腸蠕動(dòng)減弱 C體內(nèi)的食物殘?jiān)懦鍪茏?D高燒使酶的活性減弱2下列關(guān)于內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的描述正確的是 A所有穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)都有反射弧的參與 B所有的穩(wěn)態(tài)都是相對(duì)的 C所有穩(wěn)態(tài)的形成都有許多系統(tǒng)參與 D.所有穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的中樞都在大腦3對(duì)維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)起主要調(diào)節(jié)作用的系統(tǒng)是 神經(jīng)系統(tǒng) 內(nèi)分泌系統(tǒng) 循環(huán)系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 消化系統(tǒng) 呼吸系統(tǒng) 泌尿系統(tǒng) 免疫系統(tǒng) A B C. D4腎小管與其周圍毛細(xì)血管之間水分的交換是通過滲透作用完成的。如果流經(jīng)腎小管的原尿中葡萄糖濃度明顯增高，并且不能完全被腎小管重吸收，那么最終排出的尿液量將會(huì) A.增加 B減少 C.不變 D不確定5下列各項(xiàng)中不屬于影響內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的因素是 A溫度 B酶 C.pH D滲透壓6小腸嚴(yán)重吸收不良的病人，采用靜脈輸入全營養(yǎng)液的方法提供營養(yǎng)，全營養(yǎng)液的成分不能含有 A蛋白質(zhì) B葡萄糖 C. 無機(jī)鹽和維生素 D. 氨基酸7劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉產(chǎn)生的大量乳酸進(jìn)入血液，但不會(huì)引起血漿pH發(fā)生劇烈的變化。其中發(fā)揮緩沖作用的物質(zhì)主要是 A.碳酸氫鈉 B碳酸 C.三磷酸腺苷 D鉀離子8穩(wěn)態(tài)是機(jī)體進(jìn)行正常生命活動(dòng)的必要條件，當(dāng)穩(wěn)態(tài)遭到破壞，必將引起A酶促反應(yīng)速率的加快 B兒童患佝僂病C細(xì)胞代謝紊亂 D成年人患肌無力病二、非選擇題9美國生理學(xué)家坎農(nóng)提出了穩(wěn)態(tài)維持機(jī)制的經(jīng)典解釋：內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是在 和 共同作用下，通過機(jī)體的各種 分工合作、協(xié)調(diào)統(tǒng)一而實(shí)現(xiàn)的。目前普遍認(rèn)為機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制是： 。10下圖是胰腺組織局部結(jié)構(gòu)模式圖，請據(jù)圖回答： （1）A液是 ，B液是 ，C液是 。三者共同構(gòu)成了胰腺組織細(xì)胞生活的液體環(huán)境，這個(gè)液體環(huán)境稱 。（2）CO2不從毛細(xì)血管進(jìn)入胰腺組織細(xì)胞的原因是 。拓展延伸水果、蔬菜中往往含有一些堿性物質(zhì)如碳酸鈉。當(dāng)食用這些食物時(shí)，碳酸鈉進(jìn)入血液后，人體的即時(shí)反應(yīng)是：(1)碳酸鈉與血液中的_ _緩沖對(duì)發(fā)生作用，相應(yīng)的反應(yīng)式：_ _。(2)所形成的_ _通過_ _(器官)以_ _的形式排出體外。(3)因此，通過血液中緩沖物質(zhì)的作用，使血液中的_ _維持在相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。輕松閱讀內(nèi)環(huán)境及其穩(wěn)態(tài)概念的由來與發(fā)展 早在1775年，英國的一個(gè)實(shí)驗(yàn)生理學(xué)家CBlagden曾以自己的身體進(jìn)行試驗(yàn)，觀察到在空氣干燥的條件下，人在120室溫下停留15分鐘，體溫仍可保持穩(wěn)定，而在此溫度下，只需13分鐘就可烤熟盤牛肉。此后不久，另一名英國著名科學(xué)家J，Hunler也報(bào)告了他在不同情況下測量出了鼠、雞、蛇、魚、蛙等動(dòng)物的體溫與外界溫度變化有關(guān)系，指出高等動(dòng)物在外界溫度變動(dòng)的情況下，具有完善的保持體溫恒定的能力。這些研究正是內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定思想的萌芽。 內(nèi)環(huán)境(milieu interieur)概念的正式提出當(dāng)推法國生理學(xué)家CBernard。1857年，他在一次講座中指出：“有機(jī)體所表現(xiàn)的對(duì)外環(huán)境的獨(dú)立性乃成于下述事實(shí)：在生物體內(nèi)，組織實(shí)際上并不直接接受外界環(huán)境的作用，而是被一種真正的內(nèi)環(huán)境所防護(hù)著，這個(gè)內(nèi)環(huán)境主要由在體內(nèi)循環(huán)的體液所組成”。Bernard在他最后的著作普通生理學(xué)教程；動(dòng)植物共同的生命現(xiàn)象中進(jìn)一步指出，“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定是自由和獨(dú)立生活的首要條件。”“所有的生命機(jī)制盡管多種多樣，但只有一個(gè)目標(biāo)，就是保持內(nèi)環(huán)境中生活條件的穩(wěn)定?！盉ernard的這些精辟論述，一直被生理學(xué)所傳頌。 進(jìn)入20世紀(jì)，隨著實(shí)驗(yàn)生理學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的認(rèn)識(shí)更趨明確。1929年，英國生理學(xué)家W.BCan-non在其著名論文生理穩(wěn)定的組織中指出：“外界環(huán)境的變化使生物體內(nèi)部產(chǎn)生擾亂，正常情況下這種擾亂保持在很狹窄的范圍內(nèi)，因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)的自動(dòng)調(diào)整裝置表現(xiàn)出作用，防止了大的波動(dòng)，保持身體內(nèi)大部分穩(wěn)定狀態(tài)協(xié)調(diào)的生理反應(yīng)很復(fù)雜、很特殊，我建議用一個(gè)特殊的詞來指出這種狀態(tài)，這個(gè)詞就是穩(wěn)態(tài)(homeostasis)”。后來cannon在其名著身體的智慧中再次明確了穩(wěn)態(tài)的含義，“穩(wěn)態(tài)概念指的是一種狀態(tài)，一種可變的，但又是相對(duì)恒定的一種狀態(tài)”。 對(duì)于內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是怎樣實(shí)現(xiàn)的解釋，19世紀(jì)中葉，控制論的創(chuàng)始人，著名數(shù)學(xué)家Nwiener與生理學(xué)家ASRosebluth等合作作出了確切的回答，他們指出“負(fù)反饋是穩(wěn)態(tài)得以保持的基本要素”。從而深化了人們對(duì)穩(wěn)態(tài)的認(rèn)識(shí)。 在現(xiàn)代生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中，穩(wěn)態(tài)概念已被大大擴(kuò)展，它不僅僅指血液，組織液等內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)。1963年在英國劍橋大學(xué)召開的一次關(guān)于穩(wěn)態(tài)與反饋機(jī)制的生理學(xué)會(huì)議中，學(xué)者們一致認(rèn)為“在廣義上，穩(wěn)態(tài)包括了使有機(jī)體大多數(shù)穩(wěn)定狀態(tài)得以保持的那些協(xié)調(diào)的生理過程”?！斑@一概念也能應(yīng)用于細(xì)胞、器官系統(tǒng)、個(gè)體以及社會(huì)群體水平等不同的組織層次。穩(wěn)態(tài)可以從幾毫秒到幾百年。穩(wěn)態(tài)的根本特性在于一些因素的相互作用使在特定的時(shí)間內(nèi)保持特定的狀態(tài)?！薄胺€(wěn)態(tài)并不意味著沒有變化，因?yàn)榉€(wěn)態(tài)是調(diào)節(jié)機(jī)制。第2節(jié) 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性