中学生物/目录/内环境稳态的重要性

在进行常规体检时，通常要做血液的生化六项检查，以了解肝功能、肾功能、血糖、血脂等是否正常。

1. 为什么血浆的生化指标能反映机体的健康状况？
2. 每种成分的参考值都有一个变化范围，这说明什么？

答案

1. 血浆生化指标指的是血浆中各种化学成分的含量，其中包括机体多种代谢产物的含量。健康机体的生化指标一般都处于正常范围内。当机体某项生理功能出现障碍时，势必影响其代谢产物的含量，因此血浆的生化指标可以反映机体的健康状况，并可以作为诊断疾病的依据。例如，正常情况下，转氨酶主要分布在各种组织的细胞内，以心脏和肝脏的活性最高，在血浆中的活性很低。当某种原因使细胞膜通透性增高时，或因组织坏死细胞破裂后，可有大量转氨酶进入血浆，引起血浆中转氨酶活性升高。
2. 这说明（1）内环境中各种化学成分的含量不是恒定不变的，而是在一定范围内波动，内环境的稳定是一种动态的相对稳定；（2）不同个体存在一定差异。

随着外界环境因素的变化和体内细胞代谢活动的进行，内环境的各种化学成分和理化性质在不断发生变化。内环境会因此而剧烈变动吗？

内环境的动态变化

请完成这个活动。

正常情况下，不同人的体温，会因为年龄、性别等的不同而存在着微小的差异；同一个人的体温在一日内也有变化，但一般不会超过1℃。尽管周围的气温波动范围较大，但健康人的体温始终接近37℃。

降体温的变化情况一样，健康人的内环境的每一种成分和理化性质都处于动态平衡中。这种动态平衡是通过机体的调节作用实现的。生理学家把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叫做稳态。

稳态是如何实现的呢？

对稳态调节机制的认识

1. 你有过发高烧的经历吗？谈谈高烧最严重时的感受。体温过高时，为什么要采取物理降温或药物降温的措施？
2. 大量出汗或严重腹泻后，如果只喝水，不补充盐，内环境的渗透压会出现什么变化？这会带来怎样的后果？
3. 有人到青藏高原后会出现头痛、乏力、心跳加快甚至血压升高等症状，为什么？这说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系？
4. 夏天使用空调可以帮助你拜托酷热的煎熬，但是长时间使用容易引起“空调病”。请你从内环境稳态失调的角度，分析空调病的原因。

答案

1. 正常的体温是体内细胞进行各种生化反应最适宜的温度。在发高烧的状态下，由于内环境发生一系列变化，导致体内的各种反应出现紊乱，于是机体功能发生异常。发热时的主要症状大部分集中在中枢神经系统，病人感觉不适、头疼、头晕、嗜睡等，同时常有食欲不振、厌食、恶心的表现。发热时机体处于一种明显的分解代谢过旺的状态，持续高热必定引起器官的功能负荷加重，有可能诱发器官功能不全或引起组织损伤。孕妇发热可能导致胎儿发育障碍，是一个重要的致畸因子。对于6个月至4岁的幼儿来说，持续高热容易发生惊厥，相当数量的患儿由此造成脑损伤，如智力落后，甚至癫痫，因此应注意及时采用物理方法或服用药物来退烧降温。
2. 内环境渗透压会变小。当内环境渗透压变小时，内环境中的水将较多地通过渗透作用进入细胞内，造成细胞吸水肿胀，进一步导致细胞代谢和功能紊乱。严重时会出现疲倦、周身不适、表情淡漠、恶心、食欲减退、皮下组织肿胀等症状。
3. 因为高原空气稀薄，大气压和氧分压低，易造成体内缺氧。这说明外界环境的变化势必影响内环境的稳态。若外界环境变化不甚剧烈，并且机体代偿机制良好，内环境的波动较小，仍能维持稳态；若外界环境变化剧烈，机体代偿机制不好，内环境稳态将受到破坏，就会影响身体健康。
4. 夏天时，空调房间与室外的温差较大，如果经常进出空调房间，就会出现咳嗽、头痛、流鼻涕等感冒症状。如果在温度较低的空调房间待的时间过长，就会引起关节酸痛或颈僵背硬、腰沉臀重、肢痛足麻、头晕脑胀等。如果待得太久，由于空气不好，容易使人头晕目眩。这些症状就是空调综合征，俗称空调病。空调病的主要表现为：感冒、过敏、风湿痛、黏膜干燥、紧张、烦躁、注意力难以集中、头痛，等等。据分析，空调对人的影响主要在于：空调风使人体表面水分蒸发量加大，毛孔收缩，不能正常排汗，也会引起内分泌的紊乱；在空调房间里，气流方向经常变换，气流速度增加，空气热量不断变动等因素干扰了人体的嗅觉，削弱了人体对空气中病菌、过敏原和异味的反应；房间内湿度太低，会对眼、鼻等处的黏膜产生不利作用，导致黏膜病；室内空气与外界几乎隔绝，干燥而又温度适宜，空气中有害细菌含量快速上升。

人体各器官、系统协调一致地正常运行，是维持内环境稳态的基础。如果某种器官的功能出现障碍，就会引起稳态失调。例如，肾脏是形成尿液的器官，当发生肾功能衰竭时，就会出现尿毒症，最终会引起死亡。那么，机体内各个器官、系统，为什么能保持协调一致呢？

最初，法国生理学家贝尔纳曾推测，内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节。后来，美国生理学家坎农提出了稳态维持机制的经典解释：内环境稳态时在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各种器官、系统分工合作，协调统一而实现的。

免疫系统曾一直被认为时机体的防御系统。随着分子生物学的发展，人们发现，免疫系统也起着重要的调节作用：它能发现并清除异物、外来病原微生物等引起内环境波动的因素。

目前普遍认为，神经—体液—免疫调节网络时机体维持稳态的主要调节机制。

内环境稳态会不会出现失调的情形呢？

人维持稳态的调节能力是有一定限度的。当外界环境的变化过于剧烈，或人体自身的调节功能出现障碍时，内环境的稳态就会遭到破坏。

稳态的实例

请先完成这个实验。

血浆是内环境的重要组成部分。人体在新陈代谢过程中，会产生许多酸性物质，如碳酸、乳酸；人的食物（如蔬菜、水果）中往往含有一些碱性物质，如${\ce {Na_2CO_3}}$。这些酸性和碱性物质进入血液，就会使血液的pH发生变化。但是，通过实际测定发现，正常人血液的pH通常是在7.35~7.45之间，变化范围是很小的。这是什么原因呢？

原来，血液中含有许多对对酸碱度起缓冲作用的物质（称为缓冲物质），每一对缓冲物质都是由一种弱酸和相应的一种强碱盐组成的，如${\ce {H_2CO_3 / NaHCO_3}}$、${\ce {NaH_2PO_4 / Na_2HPO_4}}$等。当机体剧烈运动时，肌肉间产生大量的乳酸、碳酸等物质，并且进入血液。乳酸进入血液后，就与血液中的${\ce {NaHCO_3}}$发生作用，生成乳酸钠和碳酸。碳酸是一种弱酸，而且又可以分解成${\ce {CO_2}}$和水，所以对血液的pH影响不大。血液中增多的${\ce {CO_2}}$会刺激控制呼吸活动的神经中枢，促使呼吸运动增强，增加通气量，从而将${\ce {CO_2}}$排出体外。当${\ce {Na_2CO_3}}$进入血液后，就与血液中的碳酸发生作用，形成碳酸氢盐，而过多的碳酸氢盐可以由肾脏排出。这样，由于血液中缓冲物质的调节作用，可以使血液的酸碱度不会发生很大的变化，从而维持在相对稳定的状态。

内环境稳态的重要意义

细胞的代谢过程是由细胞内众多复杂的化学反应组成的，完成这些反应需要各种物质和条件。内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。例如，细胞代谢需要依靠氧化分解葡萄糖来提供能量，只有血糖含量和血液中的含氧量保持在正常范围内，才能为这一反应提供充足的反应物。细胞代谢离不开酶，酶的活性又受温度、pH等因素的影响。只有温度、pH等都在适宜的范围内，酶才能正常的发挥催化作用。

当稳态遭到破坏时，就会引起细胞新陈代谢的紊乱，并导致疾病。例如，当血液中钙、磷的含量降低时，会影响骨组织的钙化，这在成年人表现为骨软化病，在儿童则表现为骨质生长障碍、骨化不全的佝偻病。血钙过高则会引起肌无力等疾病。

补充

请完成思考题。