人体的内环境与稳态
在前面的学习中，我们深入了解了细胞的结构、功能以及细胞内部的各种生命活动。细胞是生命活动的基本单位，但细胞并不是孤立存在的。就像鱼儿生活在水中一样，人体内的细胞也生活在一定的液体环境中。这个液体环境为细胞提供了生存所需的各种物质，同时也带走了细胞代谢产生的废物。
如果把人体比作一座繁华的城市，那么每个细胞就像是城市中的居民。居民需要水、食物、氧气等生活物资，同时也会产生各种生活垃圾。城市需要完善的供水系统、物流系统和垃圾处理系统来维持正常运转。人体也是如此，细胞外液就像是城市中的“公共空间”，承担着物质交换的重要功能。
内环境的组成
细胞外液
人体内的液体可以分为两大类：细胞内液和细胞外液。细胞内液存在于细胞内部，约占体液总量的三分之二。细胞外液存在于细胞外部，约占体液总量的三分之一。细胞外液就是我们所说的内环境，它是细胞直接生活的液体环境。
细胞外液主要包括三种成分：血浆、组织液和淋巴。这三种液体在人体内形成了一个相互联系、相互转化的动态系统。
血浆是血液中液体成分，约占血液总量的55%。血浆在血管中流动，运输着氧气、营养物质、激素等，同时也带走二氧化碳和代谢废物。当血液流经毛细血管时，血浆中的一部分物质会透过毛细血管壁进入组织细胞之间的空隙，形成组织液。
组织液是存在于组织细胞之间的液体，它直接浸润着组织细胞，是细胞与血浆之间进行物质交换的媒介。组织液中的氧气和营养物质可以被细胞吸收利用，细胞产生的二氧化碳和代谢废物也可以进入组织液。大部分组织液会重新渗入毛细血管，回到血液循环中，还有一小部分组织液会渗入毛细淋巴管，形成淋巴。
淋巴是在淋巴管中流动的液体，它最终会通过淋巴循环汇入血液循环。淋巴系统不仅参与物质运输，还在免疫防御中发挥重要作用。
内环境是指细胞外液，包括血浆、组织液和淋巴。内环境是细胞直接生活的环境，是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
三种细胞外液的相互关系
血浆、组织液和淋巴之间存在着密切的联系，它们通过毛细血管壁和毛细淋巴管壁进行物质交换，形成一个动态平衡的系统。
这三种液体之间的转化过程可以用一个简单的循环来描述：血浆通过毛细血管壁渗出形成组织液，组织液大部分重新进入毛细血管形成血浆，小部分进入毛细淋巴管形成淋巴，淋巴最终通过淋巴循环回到血液循环。这个循环过程保证了细胞外液的动态平衡。
从上图可以看出，血浆、组织液和淋巴之间的物质交换是一个动态平衡的过程。在正常情况下，流入组织液的血浆量与回流到血浆和进入淋巴的组织液量基本相等，从而维持了细胞外液的相对稳定。
内环境的理化性质
内环境不仅在成分上保持相对稳定，其理化性质也需要维持在一定范围内，才能保证细胞的正常生命活动。内环境的主要理化性质包括温度、pH值和渗透压。
温度的相对恒定
人体是恒温动物，正常体温维持在37℃左右（口腔温度为36.7℃～37.7℃）。体温的相对恒定对于细胞内酶的活性至关重要。酶是生物催化剂，对温度非常敏感。在最适温度下，酶的活性最高，催化效率最好。如果体温过高或过低，都会影响酶的活性，进而影响细胞的代谢活动。
在2003年的SARS疫情期间，测量体温成为筛查感染者的重要手段。发热是人体对病原体入侵的一种防御反应，但持续高热会对人体造成严重损害。这说明体温的稳定对于维持人体正常生理功能具有重要意义。
pH值的相对稳定
正常人血浆的pH值维持在7.35～7.45之间，呈弱碱性。组织液和淋巴的pH值与血浆相近。pH值的稳定对于维持蛋白质的空间结构和酶的活性非常重要。
人体内存在多种缓冲系统来维持pH值的稳定。其中最重要的是碳酸氢盐缓冲系统（H₂CO₃/HCO₃⁻）。当血液中H⁺浓度升高时，HCO₃⁻可以与H⁺结合形成H₂CO₃，从而减少H⁺的浓度；当血液中H⁺浓度降低时，H₂CO₃可以分解释放H⁺，从而增加H⁺的浓度。此外，肺和肾也参与pH值的调节，肺通过调节CO₂的排出量来调节血液pH值，肾通过调节H⁺和HCO₃⁻的排泄来调节血液pH值。
渗透压的相对稳定
渗透压是指溶液中溶质微粒对水分子的吸引力。细胞外液的渗透压主要来源于两个方面：一是溶解在其中的无机盐离子（主要是Na⁺和Cl⁻），称为晶体渗透压，约占90%；二是溶解在其中的蛋白质，称为胶体渗透压，约占10%。
晶体渗透压的大小主要取决于无机盐的浓度，它对维持细胞内外的水分平衡具有重要作用。如果细胞外液的晶体渗透压过高，细胞内的水分会渗出，导致细胞失水皱缩；如果细胞外液的晶体渗透压过低，水分会进入细胞，导致细胞吸水膨胀。
胶体渗透压主要由血浆蛋白产生，它对维持血浆和组织液之间的水分平衡具有重要作用。血浆蛋白不能透过毛细血管壁，因此血浆的胶体渗透压高于组织液，这有利于组织液中的水分回流到血浆中。如果血浆蛋白含量降低（如营养不良、肝功能障碍等），血浆的胶体渗透压下降，组织液回流减少，就会导致组织水肿。
在中国的一些贫困地区，曾经出现过因长期营养不良导致的"大肚子病"，这实际上就是由于蛋白质摄入不足，血浆蛋白含量降低，导致腹腔积液的现象。这个例子说明了维持内环境渗透压稳定的重要性。
稳态的概念与意义
什么是稳态
通过前面的学习，我们了解到内环境的成分和理化性质都保持相对稳定。这种相对稳定的状态就称为稳态。需要注意的是，稳态并不是指内环境的各项指标一成不变，而是在一定范围内波动，这种波动是正常的生理现象。
稳态是一个动态平衡的过程。内环境时刻都在发生变化，细胞不断从内环境中吸收营养物质和氧气，同时向内环境中排出代谢废物和二氧化碳。但是，在正常情况下，内环境的各项指标都能通过机体的调节作用保持在正常范围内。
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状态。稳态是一个动态平衡的过程，而不是静止不变的状态。
稳态的调节机制
维持内环境稳态需要多个器官系统的协调配合。其中，神经系统、内分泌系统和免疫系统发挥着核心作用。
神经系统通过神经冲动的传导，快速、精确地调节机体的各种生理活动。例如，当体温升高时，下丘脑的体温调节中枢会接收到信号，通过神经系统促进皮肤血管舒张和汗腺分泌，增加散热，从而使体温下降。
内分泌系统通过分泌激素，缓慢、持久、广泛地调节机体的各种生理活动。例如，当血糖浓度降低时，胰岛α细胞分泌胰高血糖素，促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖浓度升高。
免疫系统通过免疫细胞和免疫分子，识别和清除进入内环境的异物，维护内环境的稳定。例如，当病原体侵入人体时，免疫系统会产生抗体或效应T细胞，清除病原体，防止其破坏内环境的稳定。
这三大调节系统并不是孤立工作的，而是相互联系、相互协调的。神经系统可以调节内分泌系统的活动，内分泌系统也可以影响神经系统的功能，免疫系统的活动也受到神经和内分泌系统的调节。这种多层次、多途径的调节机制保证了内环境稳态的维持。
从上图可以看出，三大调节系统各有特点：神经调节速度快但持续时间短，体液调节（内分泌调节）作用范围广且持续时间长，免疫调节则在识别和清除异物方面具有特异性。三者相互配合，共同维持内环境的稳态。
稳态的重要意义
内环境稳态的维持对于细胞的正常生命活动至关重要。细胞的代谢活动需要适宜的温度、pH值和渗透压，需要充足的营养物质和氧气供应，需要及时清除代谢废物。只有内环境保持稳态，细胞才能进行正常的生命活动，机体才能保持健康。
如果内环境的稳态遭到破坏，细胞的生命活动就会受到影响，甚至导致疾病的发生。例如，糖尿病患者由于胰岛素分泌不足或作用障碍，血糖浓度持续升高，破坏了血糖稳态，导致一系列并发症。又如，肾功能衰竭患者由于肾脏不能正常排泄代谢废物，导致内环境中尿素等有害物质积累，严重威胁生命。
中国传统医学强调“阴阳平衡”、“天人合一”的整体观念，这与现代生物学的稳态理论有着相通之处。中医认为，人体健康的关键在于维持机体内外环境的平衡和谐。当这种平衡被打破时，就会出现疾病。这种整体观和平衡观对于我们理解稳态的重要性具有启发意义。
内环境稳态的实例
血糖浓度的相对稳定
血糖是指血液中的葡萄糖。正常人空腹血糖浓度维持在3.9～6.1 mmol/L（70～110 mg/dL）。血糖是人体细胞的重要能源物质，尤其是脑细胞几乎完全依赖血糖供能。因此，维持血糖浓度的稳定对于保证大脑的正常功能至关重要。
血糖的来源主要有三个途径：食物中糖类的消化吸收、肝糖原的分解、非糖物质（如脂肪、蛋白质）的转化。血糖的去路也有三个途径：氧化分解供能、合成肝糖原和肌糖原、转化为脂肪和某些氨基酸等非糖物质。
在正常情况下，血糖的来源和去路保持动态平衡，使血糖浓度维持在正常范围内。这个平衡主要通过激素调节来实现。当血糖浓度升高时（如进食后），胰岛β细胞分泌胰岛素增加，促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，从而使血糖浓度降低。当血糖浓度降低时（如空腹或运动时），胰岛α细胞分泌胰高血糖素增加，促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖浓度升高。
从上图可以看出，正常人的血糖浓度在进餐后会有所升高，但很快就会恢复到正常水平。而糖尿病患者由于胰岛素分泌不足或作用障碍，血糖浓度持续偏高，餐后血糖升高更为明显，且不能很快恢复到正常水平。
中国是糖尿病大国，据统计，中国成年人糖尿病患病率已超过11%。糖尿病的发生与遗传因素、生活方式（如高热量饮食、缺乏运动）等密切相关。预防糖尿病，维持血糖稳态，需要养成健康的生活方式，包括合理膳食、适量运动、控制体重等。
体温的相对恒定
人体的产热和散热过程时刻都在进行。产热主要来自细胞的代谢活动，尤其是骨骼肌和肝脏的代谢活动。散热主要通过皮肤进行，包括辐射、传导、对流和蒸发等方式。
在正常情况下，产热和散热保持动态平衡，使体温维持在37℃左右。当外界环境温度变化或机体代谢水平改变时，机体会通过调节产热和散热过程来维持体温的相对恒定。
当环境温度降低时，皮肤的冷觉感受器受到刺激，将信号传递给下丘脑的体温调节中枢。体温调节中枢一方面通过神经系统促进骨骼肌收缩（如寒战），增加产热；另一方面促进皮肤血管收缩，减少散热。此外，甲状腺激素和肾上腺素的分泌也会增加，提高细胞代谢水平，增加产热。
当环境温度升高时，皮肤的热觉感受器受到刺激，将信号传递给下丘脑的体温调节中枢。体温调节中枢通过神经系统促进皮肤血管舒张，增加皮肤血流量，促进汗腺分泌，增加散热。
中国地域辽阔，南北温差很大。生活在寒冷地区的人们，其基础代谢率通常较高，以增加产热；而生活在炎热地区的人们，其汗腺较为发达，以增加散热。这些适应性变化都体现了人体维持体温稳态的能力。
水盐平衡的维持
水和无机盐是维持内环境稳态的重要物质。水是细胞的主要成分，也是各种生化反应的介质。无机盐离子（如Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl⁻等）参与维持细胞内外的渗透压和酸碱平衡，还参与神经冲动的传导、肌肉收缩等生理过程。
人体每天通过饮水和食物摄入水分，同时通过肾脏、皮肤、肺和消化道排出水分。在正常情况下，水的摄入量和排出量保持平衡，使体内水分含量保持稳定。
肾脏是调节水盐平衡的主要器官。当机体失水时（如大量出汗、腹泻等），血浆渗透压升高，刺激下丘脑的渗透压感受器，促进垂体释放抗利尿激素（ADH）。抗利尿激素作用于肾小管和集合管，促进水的重吸收，减少尿量，从而使血浆渗透压降低。同时，下丘脑还会产生渴觉，促使人主动饮水。
当机体水分过多时，血浆渗透压降低，抗利尿激素的分泌减少，肾小管和集合管对水的重吸收减少，尿量增加，从而使血浆渗透压升高。
无机盐的平衡也主要通过肾脏调节。肾脏可以根据机体的需要，选择性地重吸收或排泄各种无机盐离子，从而维持内环境中无机盐的相对稳定。
在夏季高温天气下，人体大量出汗，不仅丢失水分，还丢失无机盐（主要是NaCl）。如果只补充水分而不补充无机盐，可能导致低钠血症，出现头晕、恶心、肌肉痉挛等症状。因此，在大量出汗后，应该适当补充淡盐水或运动饮料，以维持水盐平衡。
小结
本内容我们学习了人体内环境的组成、理化性质以及稳态的概念和意义。内环境是细胞直接生活的液体环境，包括血浆、组织液和淋巴。内环境的温度、pH值和渗透压等理化性质需要保持相对稳定，这种相对稳定的状态称为稳态。稳态的维持需要神经系统、内分泌系统和免疫系统的协调配合。稳态是细胞正常生命活动的必要条件，稳态的破坏会导致疾病的发生。
通过血糖浓度、体温和水盐平衡等实例，我们了解了机体如何通过复杂的调节机制来维持内环境的稳态。这些调节机制体现了生命系统的整体性和协调性，也为我们后续学习神经调节、体液调节和免疫调节奠定了基础。
本章练习题
第一题：下列关于内环境的叙述，正确的是（ ）
A. 内环境是指细胞内液
B. 内环境包括血浆、组织液、淋巴和细胞内液
C. 内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介
D. 内环境的成分和理化性质保持绝对稳定
答案：C
解析： 内环境是指细胞外液，包括血浆、组织液和淋巴，不包括细胞内液，所以A、B错误。内环境是细胞直接生活的环境，是细胞与外界环境进行物质交换的媒介，C正确。内环境的成分和理化性质保持相对稳定而非绝对稳定，稳态是一个动态平衡的过程，D错误。
知识点： 内环境的概念和组成
第二题：血浆、组织液和淋巴之间的关系是（ ）
A. 血浆可以转化为组织液，组织液不能转化为血浆
B. 组织液可以转化为淋巴，淋巴不能转化为血浆
C. 血浆、组织液和淋巴之间可以相互转化，形成动态平衡
D. 淋巴可以转化为组织液，组织液可以转化为血浆
答案：C
解析： 血浆通过毛细血管壁渗出形成组织液，大部分组织液重新进入毛细血管形成血浆，小部分组织液进入毛细淋巴管形成淋巴，淋巴最终通过淋巴循环汇入血液循环。因此，血浆、组织液和淋巴之间可以相互转化，形成动态平衡，C正确。
知识点： 血浆、组织液和淋巴的相互关系
第三题：下列关于内环境稳态的叙述，错误的是（ ）
A. 稳态是指内环境的成分和理化性质保持相对稳定
B. 稳态的维持需要神经系统、内分泌系统和免疫系统的协调配合
C. 稳态是一个动态平衡的过程
D. 稳态一旦遭到破坏，机体就会立即死亡
答案：D
解析： 稳态是指内环境的成分和理化性质保持相对稳定，A正确。稳态的维持需要神经系统、内分泌系统和免疫系统的协调配合，B正确。稳态是一个动态平衡的过程，而不是静止不变的状态，C正确。稳态遭到破坏后，如果破坏程度较轻，机体可以通过调节作用恢复稳态；只有当破坏程度严重，超出机体的调节能力时，才会导致疾病甚至死亡，D错误。
知识点： 稳态的概念和意义
第四题：正常人血浆的pH值维持在7.35～7.45之间，主要是因为血浆中存在（ ）
A. 大量的蛋白质
B. 缓冲物质，如H₂CO₃/HCO₃⁻
C. 大量的无机盐离子
D. 各种消化酶
答案：B
解析： 正常人血浆的pH值维持在7.35～7.45之间，主要是因为血浆中存在缓冲系统，其中最重要的是碳酸氢盐缓冲系统（H₂CO₃/HCO₃⁻）。当血液中H⁺浓度变化时，缓冲系统可以通过化学反应减缓pH值的变化，B正确。蛋白质虽然也有一定的缓冲作用，但不是主要的缓冲物质，A不是最佳答案。无机盐离子主要影响渗透压，C错误。消化酶存在于消化道而非血浆中，D错误。
知识点： 内环境pH值的调节
第五题：请说明血浆、组织液和淋巴之间是如何相互转化的，这种转化对维持内环境稳态有什么意义？
答案：
血浆、组织液和淋巴之间的相互转化过程如下：
当血液流经毛细血管时，血浆中的一部分物质（水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、氧气等小分子物质）会透过毛细血管壁进入组织细胞之间的空隙，形成组织液。组织液直接浸润组织细胞，与细胞进行物质交换。细胞从组织液中吸收氧气和营养物质，同时将代谢产生的二氧化碳和废物排入组织液。
大部分组织液会重新渗入毛细血管，回到血液循环中，成为血浆的一部分。还有一小部分组织液会渗入毛细淋巴管，形成淋巴。淋巴在淋巴管中流动，最终通过淋巴循环（胸导管或右淋巴导管）汇入静脉，重新进入血液循环。
这种相互转化对维持内环境稳态的意义在于：一是保证了细胞与血液之间的物质交换，使细胞能够获得所需的营养物质和氧气，同时排出代谢废物；二是维持了细胞外液各组分之间的动态平衡，使内环境的成分保持相对稳定；三是淋巴循环还参与了免疫防御，有助于清除进入内环境的异物。
知识点： 血浆、组织液和淋巴的相互关系及其对稳态维持的意义
第六题：为什么说稳态是细胞正常生命活动的必要条件？请举例说明稳态破坏可能导致的后果。
答案：
稳态是细胞正常生命活动的必要条件，主要原因如下：
第一，细胞的代谢活动需要适宜的温度。酶是生物催化剂，对温度非常敏感。在最适温度（人体约为37℃）下，酶的活性最高，催化效率最好。如果体温过高或过低，都会影响酶的活性，进而影响细胞的代谢活动。
第二，细胞的代谢活动需要适宜的pH值。pH值的变化会影响蛋白质的空间结构和酶的活性。只有在适宜的pH值范围内，细胞内的各种生化反应才能正常进行。
第三，细胞的代谢活动需要适宜的渗透压。渗透压影响细胞内外的水分平衡。如果细胞外液的渗透压过高或过低，都会导致细胞失水或吸水，影响细胞的正常形态和功能。
第四，细胞的代谢活动需要充足的营养物质和氧气供应，需要及时清除代谢废物。只有内环境保持稳态，才能保证物质交换的正常进行。
稳态破坏可能导致的后果举例：
糖尿病：由于胰岛素分泌不足或作用障碍，血糖浓度持续升高，破坏了血糖稳态。长期高血糖会损害血管和神经，导致心血管疾病、肾病、视网膜病变等并发症。
尿毒症：由于肾功能衰竭，代谢废物（如尿素、肌酐等）不能正常排出，在体内积累，破坏了内环境的稳态，导致恶心、呕吐、意识障碍等症状，严重时危及生命。
知识点： 稳态的重要意义及稳态破坏的后果