第2節(jié)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性問題探討在進(jìn)行常規(guī)體檢時(shí)，通常要做血液生化六項(xiàng)的檢查，以了解肝功能、腎功能、血糖、血脂等是否正常。右圖是某人的血液生化六項(xiàng)檢查的化驗(yàn)單。討論：1.為什么血漿的生化指標(biāo)能反映機(jī)體的健康狀況？2.每種成分的參考值（即正常值）都有一個(gè)變化范圍，這說明什么？3.從化驗(yàn)單上可以看出哪幾種成分超出正常范圍？這可能會(huì)對(duì)人體造成什么不利影響？本節(jié)聚焦1.什么是內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)？2.內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義是什么？3.穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的機(jī)制是什么？隨著外界環(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)在不斷發(fā)生變化。內(nèi)環(huán)境會(huì)因此而劇烈變動(dòng)嗎？?jī)?nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化我們可以通過下面的體溫測(cè)定活動(dòng)來(lái)了解內(nèi)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)。調(diào)查體溫的日變化規(guī)律思考以下問題，得出結(jié)果和結(jié)論。1.不同家庭成員的體溫完全一致嗎？這說明了什么？2.和其他同學(xué)交流調(diào)查結(jié)果，比較班級(jí)中同一年齡同一性別同學(xué)的體溫?cái)?shù)據(jù)，可以得出什么結(jié)論？3.將體溫變化情況與當(dāng)?shù)貙?shí)際氣溫日變化大致情況進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如何？知識(shí)鏈接關(guān)于體溫是如何調(diào)節(jié)的，請(qǐng)看本書第2章第3節(jié)。可以看出，正常情況下，不同人的體溫，會(huì)因年齡、性別等的不同而存在著微小的差異；同一個(gè)人的體溫在一日內(nèi)也有變化，但一般不超過1℃。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37像體溫的變化情況一樣，健康人的內(nèi)環(huán)境的每一種成分和理化性質(zhì)都處于動(dòng)態(tài)平衡中。這種動(dòng)態(tài)平衡是通過機(jī)體的調(diào)節(jié)作用實(shí)現(xiàn)的。生理學(xué)家把正常機(jī)體通過調(diào)節(jié)作用，使各個(gè)器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動(dòng)，共同維持內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)叫做穩(wěn)態(tài)(homeostasis)。穩(wěn)態(tài)是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？對(duì)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制的認(rèn)識(shí)人體各器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致地正常運(yùn)行，是維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)（圖1-4）。如果某種器官的功能出現(xiàn)障礙，就會(huì)引起穩(wěn)態(tài)失調(diào)。例如，腎臟是形成尿液的器官，當(dāng)發(fā)生腎功能衰竭時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)尿毒癥，最終會(huì)引起死亡。機(jī)體內(nèi)各個(gè)器官、系統(tǒng)，為什么能保持協(xié)調(diào)一致呢？最初，法國(guó)生理學(xué)家貝爾納（C.Bernard，1813-1878）曾推測(cè)，內(nèi)環(huán)境的恒定主要依賴于神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。后來(lái)，美國(guó)生理學(xué)家坎農(nóng)（W.B.Cannon,，1871-1945）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)是在神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的共同作用下，通過機(jī)體各種器官、系統(tǒng)分工合作、協(xié)調(diào)統(tǒng)一而實(shí)現(xiàn)的。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)也起著重要的調(diào)節(jié)作用：它能發(fā)現(xiàn)并清除異物、外來(lái)病原微生物等引起內(nèi)環(huán)境波動(dòng)的因素。目前普遍認(rèn)為，神經(jīng)—體液—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。內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)會(huì)不會(huì)出現(xiàn)失調(diào)的情形呢？思考與討論1．你有過發(fā)高燒的經(jīng)歷嗎？談?wù)劯邿顕?yán)重時(shí)的感受。體溫過高時(shí)為什么要采取物理降溫或藥物降溫的措施？2.大量出汗或嚴(yán)重腹瀉后，如果只喝水，不補(bǔ)充鹽，內(nèi)環(huán)境的滲透壓會(huì)出現(xiàn)什么變化？這會(huì)帶來(lái)怎樣的后果？3.有人到青藏高原后會(huì)出現(xiàn)頭痛、乏力、心跳加快甚至血壓升高等癥狀，為什么？這說明外界環(huán)境與內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)之間有什么關(guān)系？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)障礙時(shí)，內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)就會(huì)遭到破壞。與社會(huì)的聯(lián)系夏天使用空調(diào)可以幫你擺脫酷熱的煎熬，但長(zhǎng)時(shí)間使用容易引起“空調(diào)病”，請(qǐng)你從內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失調(diào)的角度分析“空調(diào)病”的原因。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)雜的化學(xué)反應(yīng)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(lái)提供能量，只有血糖含量和血液中的含氧量保持在正常范圍內(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，酶的活性又受溫度、pH等因素的影響。只有溫度、pH等都在適宜的范圍內(nèi)，酶才能正常地發(fā)揮催化作用。由此可見，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。實(shí)驗(yàn)生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制細(xì)胞代謝會(huì)產(chǎn)生許多酸性物質(zhì)，如碳酸等；人和動(dòng)物吃的食物消化吸收后經(jīng)代謝會(huì)產(chǎn)生一些酸性或堿性物質(zhì)。這些酸性或堿性物質(zhì)進(jìn)入內(nèi)環(huán)境，會(huì)使pH發(fā)生偏移，但一般情況下，機(jī)體能使pH穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，這是為什么呢？目的要求通過比較自來(lái)水、緩沖液(如Na2HPO4，KH2PO4等的溶液，在加入酸或堿時(shí)，能使pH的變化減弱)和生物材料在加入酸或堿后pH的變化，推測(cè)生物體是如何維持pH穩(wěn)定的。材料用具4副防護(hù)手套、50mL燒杯1個(gè)、50mL量筒1個(gè)、彩色鉛筆、pH計(jì)或萬(wàn)用pH試紙、鑷子1把、自來(lái)水、物質(zhì)的量濃度為mol/L的HCl(盛于滴瓶中)、物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L的NaOH(盛于滴瓶中)、生物材料(肝勻漿、馬鈴薯勻漿、用5倍的水稀釋的雞蛋清、黃瓜勻漿)、pH=7的磷酸緩沖液。方法步驟1．以4人為一組。在記錄本中，畫一個(gè)如下表所示的記錄表。2．將25mL自來(lái)水倒入50mL燒杯中。3．用pH計(jì)或pH試紙測(cè)試起始的pH，并作記錄。4．一次加一滴mol/LHCl，然后輕輕搖動(dòng)。加人5滴后再測(cè)pH。重復(fù)這一步驟直到加入了30滴為止。將pH測(cè)定結(jié)果記入表中。注意：鹽酸有腐蝕性。應(yīng)避免它與皮膚和眼睛接觸，也不要入口。若有酸灑落或?yàn)R出，要立即用水沖洗15min，并告訴老師。5．充分沖洗燒杯并向其中倒入25mL自來(lái)水。測(cè)定并記錄起始的pH。再如步驟4，一滴一滴地加入mol/L的NaDH，測(cè)定并記錄pH。注意：氫氧化鈉也有腐蝕性，注意事項(xiàng)同前。6．充分沖洗燒杯，用緩沖液代替自來(lái)水，重復(fù)步驟2至步驟5，記錄結(jié)果。7．充分沖洗燒杯，選兩種生物材料分別代替自來(lái)水，重復(fù)步驟2至步驟5，記錄結(jié)果。8．根據(jù)所得數(shù)據(jù)，以酸或堿的滴數(shù)為橫軸，以pH為縱軸，畫出自來(lái)水pH變化的曲線。以實(shí)線表示加入酸后pH的變化，虛線表示加入堿后的變化。再用其他顏色的線條分別表示生物材料、緩沖液pH的變化情況，也同樣以實(shí)線和虛線分別表示加入酸、堿后的變化。結(jié)論：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說出不同實(shí)驗(yàn)材料pH變化的特點(diǎn)。討論：1.就加入HCl或NaOH后pH的變化來(lái)說，生物材料是更像自來(lái)水還是更像緩沖液？2.分析緩沖液的pH變化情況為什么與自來(lái)水的不同。3.嘗試對(duì)生物材料維持pH穩(wěn)定的機(jī)制進(jìn)行解釋。練習(xí)—、基礎(chǔ)題1.下列有關(guān)穩(wěn)態(tài)的敘述中，正確的是：A.穩(wěn)態(tài)是機(jī)體通過消化、呼吸、循環(huán)、泌尿這四個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)活動(dòng)來(lái)維持的；B.穩(wěn)態(tài)是機(jī)體在神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下，通過各器官、系統(tǒng)的協(xié)調(diào)活動(dòng)來(lái)共同維持的；C.在正常情況下，內(nèi)環(huán)境的各項(xiàng)理化性質(zhì)是保持不變的；D.在正常情況下，內(nèi)環(huán)境的各項(xiàng)理化性質(zhì)經(jīng)常處于變動(dòng)之中，但都保持在適宜的范圍內(nèi)。答[]2.當(dāng)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)遭到破壞時(shí)，必將引起：A.酶促反應(yīng)速率的加快；B.滲透壓下降；C.細(xì)胞代謝紊亂； D.糖尿病。答[]3.關(guān)于內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制的現(xiàn)代觀點(diǎn)是：A.神經(jīng)調(diào)節(jié)；B.體液調(diào)節(jié)；C.神經(jīng)一體液調(diào)節(jié)；D.神經(jīng)一體液一免疫調(diào)節(jié)。答[]4.為什么說內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)是人體進(jìn)行正常生命活動(dòng)的必要條件？二、拓展題有一位科學(xué)家進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：用高濃度的糖溶液飼喂一只動(dòng)物，在接下來(lái)的3h內(nèi)，每隔30min檢查該動(dòng)物血液中葡萄糖的濃度。結(jié)果如下表所示。食用糖后的時(shí)間/min血液中葡萄糖的濃度/0306090120150180請(qǐng)利用表中數(shù)據(jù)繪制血液中糖的濃度隨時(shí)間推移而變化的曲線圖，并嘗試解釋血糖濃度為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的變化。科學(xué)史話穩(wěn)態(tài)概念的提出和發(fā)展1857年，法國(guó)著名生理學(xué)家貝爾納提出：動(dòng)物的生活需要兩個(gè)環(huán)境——機(jī)體細(xì)胞生活的內(nèi)環(huán)境和整個(gè)有機(jī)體生活的外環(huán)境。由組織液、血漿、淋巴構(gòu)成的內(nèi)環(huán)境是穩(wěn)定的，這是生命能獨(dú)立和自由存在的首要條件。1926年，美國(guó)生理學(xué)家坎農(nóng)提出穩(wěn)態(tài)的概念：穩(wěn)態(tài)不是恒定不變，而是一種動(dòng)態(tài)的平衡。內(nèi)環(huán)境的任何變化，都會(huì)引起機(jī)體自動(dòng)調(diào)節(jié)組織和器官的活動(dòng)，使內(nèi)環(huán)境的變化限制在狹小的范圍內(nèi)。近幾十年來(lái)，生物科學(xué)飛速發(fā)展，使人們能更詳細(xì)地揭示穩(wěn)態(tài)的機(jī)制。現(xiàn)在認(rèn)為，機(jī)體的調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要有三個(gè)，即神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)，三者具有共同的“語(yǔ)言”——信息分子。這三大調(diào)節(jié)系統(tǒng)互相聯(lián)系，形成完整的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，共同維持機(jī)體的穩(wěn)態(tài)。隨著科學(xué)的發(fā)展，穩(wěn)態(tài)概念也在不斷發(fā)展。人們發(fā)現(xiàn)，許多生命活動(dòng)都有類似于內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的特性。例如，在分子水平上，存在基因表達(dá)的穩(wěn)態(tài)；在器官水平上，存在心臟活動(dòng)（血壓、心率）的穩(wěn)態(tài)等；在宏觀水平上，種群數(shù)量的消長(zhǎng)存在穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈也存在穩(wěn)態(tài)?？梢娫谏到y(tǒng)的各個(gè)層次上，都普遍存在著穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象。穩(wěn)態(tài)已經(jīng)成為生物科學(xué)的一大基本概念。本章小結(jié)人體細(xì)胞生活在由組織液、血漿、淋巴等細(xì)胞外液共同構(gòu)成的液體環(huán)境——內(nèi)環(huán)境中。內(nèi)環(huán)境中含有水、無(wú)機(jī)鹽、各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物等，具有一定的滲透壓、酸堿度和溫度。內(nèi)環(huán)境不僅是細(xì)胞生存的直接環(huán)境，而且是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的媒介。內(nèi)環(huán)境的各種理化性質(zhì)總是在不斷變化，但正常情況下，借助機(jī)體的調(diào)節(jié)作用，這種變化保持在一定范圍內(nèi)。生理學(xué)家把正常機(jī)體通過自身的調(diào)節(jié)作用，使各個(gè)器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動(dòng)，共同維持內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)叫做穩(wěn)態(tài)。內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)是機(jī)體進(jìn)行生命活動(dòng)的必要條件。穩(wěn)態(tài)的實(shí)現(xiàn)，是機(jī)體在神經(jīng)一體液一免疫調(diào)節(jié)下，各器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動(dòng)的結(jié)果。穩(wěn)態(tài)概念源于對(duì)內(nèi)環(huán)境的研究，后來(lái)逐漸發(fā)展成為適用于整個(gè)生物科學(xué)的基本概念。這從一個(gè)側(cè)面反映出生物科學(xué)從分析走向綜合、由分支走向統(tǒng)一的發(fā)展趨勢(shì)。每一個(gè)人的健康都與內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)有關(guān)。學(xué)習(xí)有關(guān)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的知識(shí)，有助于養(yǎng)成自我保健的意識(shí)和習(xí)慣，還可以運(yùn)用這方面的知識(shí)關(guān)愛家人和親友。自我檢測(cè)一、概念檢測(cè)1．判斷（1）體液是指細(xì)胞外液。（）（2）體內(nèi)細(xì)胞通過內(nèi)環(huán)境可以與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換。（）（3）內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是指內(nèi)環(huán)境的成分和理化性質(zhì)恒定不變。（）（4）免疫系統(tǒng)既是機(jī)體的防御系統(tǒng)，也是維持穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。（）2．選擇（1）下面不能構(gòu)成人體內(nèi)環(huán)境的是：A.淋巴； B.細(xì)胞外液；C.血漿； D.細(xì)胞內(nèi)液。答[]（2）在下列物質(zhì)中，屬于人體內(nèi)環(huán)境組成成分的是：①血紅蛋白 ②葡萄糖 ③二氧化碳④鈉離子 ⑤血漿蛋白A.①②③； B.①④⑤；C.①③④； D.②③④⑤。答[]（3）血漿中的水來(lái)自：A.組織液；B.組織液、消化道；C.淋巴、組織液；D.消化道、組織液、淋巴。答[]3．畫概念圖在下圖空白框和問號(hào)處填寫適當(dāng)?shù)拿~。二、知識(shí)遷移醫(yī)生建議：老年人每天早晨起床后，應(yīng)飲一杯水，以降低血液黏稠度，預(yù)防腦溢血的發(fā)生；平常生活中，應(yīng)注意定時(shí)飲水，不要等渴了再喝水，因?yàn)榭诳时砻鲀?nèi)環(huán)境已經(jīng)缺水了。（1）水對(duì)于人體的生命活動(dòng)具有哪些重要作用？（2）喝水多，尿就多；喝水少，尿就少。這一現(xiàn)象說明什么問題？三、技能應(yīng)用19世紀(jì)流行這樣一種理論：動(dòng)物血液中的糖都是直接從食物中來(lái)的。血液中糖的多少取決于所吃糖的多少。為了檢驗(yàn)這種理論，貝爾納用狗做了以下實(shí)驗(yàn)。他用糖和肉分別喂狗，幾天之后，發(fā)現(xiàn)它們的血液中都有大量的糖分。這種現(xiàn)象引起了