高考《生命科学》部分:内环境解读
http://shanghai.eol.cn/ 上海教育新闻网-《东方教育时报·高招周刊》 2011-12-28 大 中 小
高中《生命科学》拓展型课程教材(试用本)中的“人体内环境与自稳态”一章是高考的重要内容之一,多年来,每年都有一道涉及该章节内容的大题。其中的统领性概念——内环境,不仅关系到对该章节中 “五大调节”相关内容的理解与掌握,而且也是常考的知识点之一,下面从5个不同的侧面帮助同学们理解此概念。
1.内环境概念的内涵与外延
内环境是指由细胞外液构成的液体环境,是体内组织细胞赖以生存的直接环境。
内环境是指体内的细胞外液体,因此,唾液、胃液、肠液、胰液、胆汁等消化液,汗液、尿液等排出体内的液体都不属于内环境内容。
内环境主要包括血浆、组织液和淋巴液,但又不仅是这三种,第二册教材的光感受器中图示的房水、神经突触的突触间隙中的液体,还有脑脊液等等都是内环境的组成之一。
三者之间的关系如下图。
2.不同细胞所处的内环境不同
人体细胞由于功能不同,所生活的环境也不尽相同。
有的细胞只生活在一种内环境中,常见的如组织细胞,其赖以生存的液体环境是组织液;成熟红细胞生活的内环境是血浆。
有的细胞则是生活在两种内环境中,常见的有:毛细血管壁内皮细胞生活的液体环境一面是血浆,一面是组织液;毛细淋巴管的内皮细胞与毛细血管壁内皮细胞相当,一面是淋巴液,一面是组织液;淋巴细胞有的由骨髓直接产生,有的由淋巴器官(淋巴结、扁桃体、脾等)产生。后者首先释放到淋巴中再经淋巴循环输送到血液中,前者则直接释放到血液中。因此,大多数淋巴细胞及其绝大多数时间内环境是血浆,少数淋巴细胞及它们的少数时间的内环境是淋巴。因此淋巴细胞生活的内环境可以是血浆,也可以是淋巴。
体内部分细胞生活的内环境还可多达三种,比如白细胞中的吞噬细胞,从发育到发挥作用的场所会经历三种内环境,当然白细胞(多种与免疫有关的细胞统称)的内环境也是三种。
3.不同物质所处的内环境也不一样
由于生活在内环境中的细胞不一样,为细胞的生存提供的物质自然不同,因而不同的内环境中物质种类及数量均会有所不同。
如果某物质只存在于细胞内,或者存在于细胞膜上,它不能算是内环境中的成分,比如与呼吸作用有关的酶以及与DNA复制有关的酶、细胞膜上的受体和通道蛋白、红细胞内的血红蛋白等等。
4.内环境中常见的化学反应
有资料显示,人体内的生物化学反应每秒钟约发生1030次。这些化学反应有的在细胞内完成,有的在细胞外液中完成。高中阶段涉及的内环境常见化学反应有:
剧烈运动时肌细胞产生的大量乳酸会进入细胞外液,血浆中的NaHCO3可与之反应,以维持血浆pH值的稳定。
白喉棒状杆菌产生的白喉毒素自人体局部吸收后,经淋巴和血液可散布于全身各组织。具有免疫能力的人,其体内的特异性抗体可与白喉毒素发生特异性化学结合,产生免疫。
血液凝固时,血浆中的纤维蛋白原在凝血酶作用下降解为纤维蛋白,等等。
5.组织与细胞水肿
人体通过自身调节作用,能维持内环境的稳定,但也会因多种因素而失衡,像渗透压的稳定被破坏后就会导致细胞或组织水肿:
(1)组织水肿。如血浆中的蛋白质含量减少或组织液中的蛋白质含量增加,就会相应地造成血浆的渗透压降低,组织液的渗透压增加,这时血浆中的水分会向组织液移动,引起组织液增加,出现组织间隙液体过多而引起的全身或身体的一部分肿胀(组织水肿)现象,其原因是组织液生的成超过回流。
引起组织液的生成大于回流的因素有很多,比较常见的有血浆渗透压变低(如急性肾炎时,血浆蛋白质随尿排出体外,血浆蛋白含量降低;新生儿蛋白质营养缺乏等等)或淋巴循环受阻(如恶性肿瘤细胞侵入并堵塞淋巴管;丝虫病时,主要淋巴管道被成虫阻塞;孕妇体内的胎儿压迫腹腔淋巴管等等)。
(2)细胞水肿。若细胞液体和离子内稳态发生变化,会导致细胞水肿。常见于缺氧、感染、中毒时肝、肾、心等器官的实质细胞。
如细胞供氧不足或细胞内线粒体受损,导致ATP生成减少,再导致细胞膜钠钾泵功能障碍,进一步导致细胞内钠离子和水的过多积聚。之后,无机磷酸盐、乳酸和嘌呤核苷酸等代谢产物的蓄积,可增加渗透压,引起细胞吸水,形成细胞水肿。
内环境的稳态不是固定不变的静止状态,而是处于动态平衡状态。表现为内环境的物理和化学性质只在很小的范围发生波动,例如体温维持在37℃左右,血浆pH维持在7.35~7.45左右,血糖浓度维持在3.89~6.11mmol/L范围内等等。
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