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第一章 人体的内环境与稳态
第 1 节 细胞生活的环境
1. P 问题探讨：在初中的生物学课上，你曾观察过多种动物细胞的装片。下侧的两福图片你一定还有印象。
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讨论
（1）图1和图2所示的各是什么细胞?它们分别生活在什么样的环境中?尝试说出它们生活环境的异同。
提示：图 1 所示的是人血液中的血细胞，包括红细胞、白细胞等;图 2 所示的是单细胞
动物草履虫。血细胞生活在血浆中，草履虫直接生活在外界水环境中。两者生活环境的相似之处是:都是液
体环境。不同之处是:血细胞生活在血浆中，并不直接与外界环境进行物质交换，而草履虫生活在外界环境
中，直接与外界环境进行物质交换。
（2）若将图1所示的细胞置于图2所示细胞的生活环境中，会发生什么变化?
提示：若将血细胞置于草履虫生活的水环境中，血细胞会出现吸水膨胀直至破裂的现象。
2.P 思考. 讨论：血浆、组织液和淋巴液之间的关系 观察下图，回答下列问题。
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（1）为什么说细胞外液是细胞直接生活的环境?
提示：细胞外液是指存在于细胞外的体液，包括血浆、组织液和淋巴液等。血细胞直接生活在血浆中，体
内绝大多数细胞直接生活在组织液中，大量淋巴细胞直接生活在淋巴液中。所以说，细胞外液是体内细胞直接生活的环境。
（2）血浆、组织液和淋巴液之间有什么内在联系?请依据图绘制出能反映三者联系的模式图(用文字和箭头
表示)。
提示：当血浆流经毛细血管时，水和--切能够透过毛细血管壁的物质可以在毛细血管动脉端渗出，进入组
织细胞间隙而成为组织液，绝大多数的组织液在毛细血管静脉端又可以重新渗人血浆中。少量的组织液还
可以渗人毛细淋巴管,形成淋巴液，淋巴液经淋巴循环由左右锁骨下静脉汇人血浆。它们之间的关系如下图
所示。
（3）为什么说全身的细胞外液是一个有机的整体?
提示：人体细胞外液主要由组织液、血浆和淋巴液等构成，它们虽然分布在人体不同部位(血浆位于血管内，
组织液分布于组织细胞之间，淋巴液分布于淋巴管),但基本化学成分相同，并且彼此紧密联系，共同构成
人体细胞生活的内环境。由此可见，全身的细胞外液是一个有机的整体。
3.P 思考. 讨论：血浆的化学组成
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(1)血浆中这么多物质，你能将它们归归类吗?
提示：表中的化学物质可分为无机物和有机物两类。无机物包括水和无机盐(如钠、钾、钙、磷、镁、血清
铁、氯、碳酸氢盐等),有机物包括糖类( 如葡萄糖)、蛋白质(如丙氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢
酶等)、脂类(如三酰甘油、胆固醇)等。表中的化学物质也可分为营养物质和代谢废物。营养物质包括水、
无机盐、蛋白质、葡萄糖、三酰甘油等,代谢废物包括尿素、尿酸、CO2。学生也可以采取其他的分类方式。
(2)除表中所列成分外，血浆中还可能含有哪些物质?
提示：血浆中还含有各种激素、维生素、O2 等。
(3)回忆所学知识，你能说出其中哪些物质在人体中的作用?
提示：葡萄糖是主要的能源物质，三酰甘油是储备的能源物质，蛋白质是生命活动的主要承担者，无机盐能够调节人体生命活动。
(4)从葡萄糖、甘油三酯、尿素、钠中，任选一种你熟悉的成分，分析它的来源和去路，并说明这与人体的
哪些系统有关
提示:血浆中的葡萄糖主要来源于食物中的糖类。食物中的淀粉经消化系统消化后，分解为葡萄糖，经小肠
绒毛吸收后进人血液，通过血液循环运输到全身各处。进入组织细胞后,葡萄糖主要用于氧化分解放能，为
生命活动提供能量。生成的CO 和水，先排人内环境中，然后通过血液循环运输到相应部位排出，CO
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由呼吸系统排出，多余水分主要由泌尿系统排出。
三酰甘油的来源和去路与糖类物质相似。
尿素主要在肝合成，原料是氨基酸代谢产生的含氮废物，而氨基酸主要来源于食物中蛋白质的分解。肝合
成的尿素，主要通过血液循环运输到肾,随尿液排出体外;少量尿素通过汗液排出体外。
钠主要来自食物，经消化系统直接吸收进人血液。血液中的钠主要通过尿液排出体外，少量钠通过汗液排
出体外。
4.P 思考. 讨论:内环境如何完成与外界环境的物质交换
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结合初中学过的人体消化、呼吸、循环、排泄等知识，与同学讨论以下问题。
(1)Na+、葡萄糖、氦基酸和O 等分别是经过什么途径进入内环境的?
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提示: Na+等来自食物，不需要经过消化可直接被吸收。葡萄糖、氨基酸等物质主要来自食物中的糖类和蛋
白质。糖类和蛋白质是两类大分子物质，必须经过消化系统的消化，分解为葡萄糖和氨基酸才能被吸收。
上述物质吸收后主要进人小肠绒毛内的毛细血管中。O 从外界空气中获得，通过呼吸运动的吸气，经呼
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吸道进人肺，在肺泡中与肺部毛细血管进行气体交换，进入肺部毛细血管中。进人.血液中的各类物质经血
液循环运输到全身各处的毛细血管中，再通过物质交换过程进人组织液和淋巴液。
(2)参与维持pH的HCO -/H CO 是怎样形成的?
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提示:细胞代谢产生的 CO 与 HO 结合，形成 HCO ，然后在碳酸酐酶的作用下，发生下列反
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应:H CO -→H+ +HCO -。
2 3 3
(3)体内细胞产生的代谢废物(如尿素和CO),是通过哪些器官从内环境中排到体外的?
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提示:体内细胞产生的代谢废物主要通过皮肤分泌汗液、泌尿系统排出尿液和呼吸系统的呼气这三条途径来
排出，其中以泌尿系统和呼吸系统的排泄途径为主。例如，尿素主要通过肾形成的尿液排出体外，CO 主
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要通过肺扩散出去，再通过呼气运动排出体外。
(4)请你用简单的图示表示内环境与外界环境的物质交换的关系。(5)通过以上讨论，是否增进了你对本章章首页题诗的理解?
提示通过上述讨论可以看出，内环境与外界环境的物质交换需要体内各个系统的参与。细胞和内环境是相
互影响、相互作用的。细胞依赖于内环境，也参与内环境的形成和维持，这就是章题诗中“它让每一个细
胞分享，又靠所有细胞共建”所表达的直接含义。
4. P 练习与应用
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一、概念检测
(1) 单细胞生物可以直接与外界环境进行物质交换。(x)
(2)内环境中既有细胞所需要的物质，又有细胞代谢的废物。(V)
(3)长期营养不良的人，血浆中蛋白质含量降低，会导致组织水肿。(V)
2.处于人体中的下列物质，正常情况下不会出现在内环境中的是(D)
A.Na+ B.胰岛素 C.氨基酸 D.血红蛋白
3.下列属于人体内环境的是( D)
A.膀胱内的尿液 B.肺泡腔内的气体 C.小肠腔内的消化液 D.大脑细胞间隙的液体
4.下图表示人体内细胞与外界环境之间进行物质交换的过程。A. B、C表示直接与内环境进行物质交换的
几种器官，①②是有关的生理过程。请回答下列问题。
(1)A. B、C各是什么器官?
(2) B内的营养物质通过①过程进人内环境，则①表示的是什么过程?
(3)②表示什么过程?
(1)肺、小肠等、肾; (2)营养物质的吸收; (3)肾小管的重吸收。
二、拓展应用
剧烈运动会使肌肉产生大量乳酸等酸性物质，这会影响血浆的 pH吗?在这种情况下，机体是如何维持细胞
外液的酸碱度的?请查阅相关资料，寻找答案。
提示：剧烈运动后肌肉产生的大量乳酸等酸性物质，不会使血浆的酸碱度发生很大的变化,这是由于血液中缓冲物质的调节作用以及机体的调节作用。具体调节机制如下。当大量乳酸进入血液后，可与血液中的碳
酸氢钠发生作用，生成乳酸钠和碳酸。碳酸是一种弱酸， 可以分解成 CO 和水。血液中的 CO 增多会
2 2
刺激呼吸中枢，使呼吸运增强，增加通气量，从而将 CO 排出体外，所以对血液的pH 影响不大。当乳
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酸钠进人血液后，与血液中的碳酸发生作用，形成碳酸氢盐，过多的碳酸氢盐可以由肾排出。
第 2 节 内环境的稳态
1.P 问题探讨 ：在进行常规体检时，通常要做血液生化检查，以了解肝功能、肾功能、血糖、血脂等是否
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正常。右图（图见课本）是某人的血液生化检查化验单的一部分。讨论
（1）为什么血液的生化指标能反映机体的健康状况?
提示：血液生化指标指的是血液中各种化学成分的含量，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，即处于相对稳定的状态。当机体某项生理功能出现障碍，势必影响其代谢产
物的含量，进而引起血液生化指标的变化，因此血液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，在正常情况下，转氨酶主要分布在各种组织的细胞内，以心脏和肝中的活性最高，
在血液中的活性很低。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
入血液，引起血液中转氨酶活性升高。
（2）每种成分的参考值(即正常值)都有一个变化范围，这说明什么?
提示：这说明(1)内环境成分的含量不是恒定不变的，而是在一定范围内波动，内环境稳态表现为一-种动
态平衡; (2)不同个体存在一定差异。
（3）从化验单上可以看出什么成分超出正常范围?这可能会对人体造成什么不利影响?
提示：(1)天冬氨酸氨基转移酶(即谷草转氨酶)略微低于正常值，这通常没有临床意义，建议定期复查。若
该值偏高,说明肝功能受损。(2) 葡萄糖含量超标，且糖化血清白蛋白严重超标，可能是糖尿病。糖尿病患
者长期高血糖，会导致眼、肾、心脏、血管、神经等慢性损害。(3)甘油三酯超标，可引起高血脂症，易并
发冠
心病、动脉粥样硬化等。
2.P 探究. 实践
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（1）就加入HCI或NaOH后pH的变化来说，肝匀浆更像自来水还是更像缓冲液?
提示：肝匀浆加入 HCI 或 NaOH 后 pH 的变化更像缓冲液。
（2）缓冲液的pH变化为什么与自来水的不同?提示：缓冲液加入少量酸或碱后，pH 变化不明显，原因是磷酸缓冲液中含有 NaH PO/Na HPO,其中
2 4 2 4
NaH PO 呈酸性，当加入少量 NaOH 时，可以中和 OH- ;Na HPO 呈碱性，当加人少量 HCI 时，可
2 4 2 4
以中和 H+。水溶液则不同，加入酸或碱后，pH 变化明显。
（3）方法步骤9中所用到的生物材料与肝匀浆的实验结果类似吗?
提示：类似。
（4）请根据模拟实验的结果，尝试对机体维持pH稳定的机制进行解释。
提示：机体内环境中含有缓冲对 HCO -/HCO 、HPO-/HPO-;等，它们能够对酸和碱起缓冲作用。除此以
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外，机体还可以通过对生理活动进行调节来维持 pH 稳定。例如，当剧烈运动时，肌肉中会产生大量的乳
酸和 HCO 。乳酸进人血液后，可与血液中的 NaHCO 发生作用，生成乳酸钠和 HCO 。HCO 是一
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种弱酸，可以分解成 CO 和 HO。血液中的 CO 增多会刺激呼吸中枢，使呼吸运动增强，增加通气量,
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从而将 CO 排出体外，所以对血液的 pH 影响不大。当乳酸钠进人血液后，与血液中的 HCO 发生作
2 2 3
用，形成碳酸氢盐，过多的碳酸氢盐可以由肾排出。这样由于血液中缓冲物质及机体的调节作用，血液的
酸碱度不会发生很大的变化。
3.P 旁栏思考题 :尿毒症与内环境稳态失调有何关系?你知道如何治疗尿毒症吗?
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提示：尿毒症是机体内环境稳态失调引发的病症。当某种原因导致肾功能衰竭时，则形成的尿液不足，代
谢产物不能排出体外，致使大量含氮废物及其他毒性物质在体内堆积，水电解质代谢及酸碱平衡紊乱，机
体内环境的稳态遭到破坏，由此所引起的自身中毒和产生的综合征状称为尿毒症。治疗尿毒症的方法主要
有血液透析、腹膜透析和肾移植。血液透析是将患者的血液经血管通路引人透析机，在透析机中透过透析
膜与透析液之间进行物质交换，以排出血液中的代谢废物。每周需治疗 2-3 次，每次 4-5 h。腹膜透析是
在腹腔中置-导管，将腹透析液灌入腹腔，靠腹膜的半透膜性质，使血液与腹透析液间进行物质交换，以排
出体内毒素。透析液每日置换 4-6 次，替代肾维持生命。肾移植是尿毒症的根治疗法，如果成功，病人的
生活质量将明显改善，能像正常人一.样生活，但移植后必须长期服用免疫抑制剂，以降低病人出现的排斥
反应。由于肾源不足，供体短缺已成为限制肾移植的重要因素。
5.P 思考.讨论
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（1）你有过发高热的经历吗?谈谈高热最严重时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的
措施?
提示：正常的体温是体内细胞进行各种生化反应最适宜的温度，发高烧时，各种酶的活性发生变化，代谢
紊乱，机体功能异常。发热时的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。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出现脑损伤，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）严重腹泻后，如果只喝水，不补充盐，内环境的渗透压可能会出现什么变化?
提示：内环境渗透压会降低。当内环境渗透压降低时，内环境中的水将较多地通过渗透作用进人细胞内，
造成细胞吸水肿胀，进一步导致细胞代谢和功能紊乱。严重时人体会出现疲倦、全身不适、恶心、食欲减
退、皮下组织肿胀等症状。
（3）援藏的技术人员到青藏高原后常会出现头痛、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?
提示：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会影响内环境的稳
态。若外界环境变化不剧烈，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。
6.P 练习与应用
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一、概念检测
1.稳态是生命系统的特征，也是机体存活的条件。判断下列与人体稳态有关的表述是否正确。
(1)人吃进酸性或碱性的食物会使血浆pH发生紊乱。(x)
(2)有的人常吃咸鱼、咸菜,但他细胞外液的渗透压仍能保持相对稳定。(V)
(3)在正常情况下，一个人的体温是恒定不变的。(x)
(4)CO 是人体细胞呼吸产生的废物，不参与维持内环境的稳态。(x)
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2.在长跑比赛时，运动员的体内会发生复杂的生理变化，如机体大量产热、出汗等。下列相关叙述正确的
是(D)
A.大量产热会使体温急剧升高 B.大量出汗会使i血浆的pH下降
C.大量出汗可使血浆渗透压降低 D.大量出汗有利于机体体温的稳定
二、拓展应用
2017年，科学家研制了一个充满电解质溶液的大塑料袋，并用它来抚育早产的羊羔。羊羔在此“人造子
宫”中待了4周。足月后，研究者发现，它们与在母羊子宫中待到足月出生的小羊一样健康。请你推测或
搜 集 相 关 资 料 ， 从 内 环 境 稳 态 的 角 度 分 析 :“ 人 造 子 宫 " 必 须 具 备 哪 些 条 件 ?提示：“人造子宫” 看起来像一个大塑胶袋，确切地说是用特殊材质制成的一种生物袋。 它要代替母羊
子宫孕育羊羔，这个生物袋内必须装“羊水”，能够为早产羊羔生活提供适宜的液体环境。该“羊水”模
拟自然子宫羊水的成分种类和含量，除水和电解质外，包含多种可以促进羊羔生长的营养物质和生长因子，
如蛋白质、糖类、脂肪等，也包括抗生素、尿素等。此外，这种“羊水”还必须具备适宜的温度和酸碱度。
“人造子宫”接有专门管道，需要每天注人定量电解质溶液，以确保“羊水”得到更新，保持相对稳定。
另外，“人造子宫”外部配置了机器胎盘，与早产羊羔的脐带连通。早产羊羔靠机器胎盘来获得养料，排
出代谢废物，以保持羊羔内环境的稳定:含有养料和
O 的新鲜血液源源不断输送到羊羔体内，羊羔的心脏也将较多含有 CO 和其他代谢废物的血液挤压到机
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器胎盘中，后者将血液更新之后再回输到羊羔体内。
7.P 复习与提高
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一、 选择题
1.正常情况下，人体具有维持内环境相对稳定的能力。下列相关叙述错误的是(C)
A.偶尔吃咸的食物不会长时间影响血浆渗透压的稳定
B.在高温或寒冷条件下，正常人的体温总是接近37℃
C.血浆的pH是由血浆中的氢离子维持的，与其他物质无关
D.喝水多则尿多，出汗多则尿少，以维持体液中水含量的稳定
2.人在剧烈运动时，体内会发生一些变化。下列相关叙述，正确的是(C)
A.大量乳酸进人血液，血浆由弱碱性变为弱酸性 B.大量消耗葡萄糖，血浆中葡萄糖的浓度会大幅降
低
C.大量失钠，对细胞外液渗透压的影响大于细胞内液 D.大量失水，会引起血浆渗透压和细胞外液渗透压
下降
二、非选择题1.在下图空白框和括号中填写适当的名词(箭头表示流动方向)。
2.据报道，美国某法庭判决“酸碱体质理论”的提出者赔偿- -名癌症患者1.05亿美元。该理论的主要意思
是:①人的体质有酸性与碱性之分，酸性体质是“万病之源";②人若要想健康，应多摄人碱性食物。有些癌
症患者受此理论影响，不去医院进行正规治疗，而寄希望于注射碱性物质以达到治愈目的。
(1)请运用本章所学关于内环境稳态的有关知识，并通过查阅相关资料获得更多的证据，尝试对“酸碱体质
理论”进行评判。
提示：“酸碱体质理论”缺乏充足的科学依据，理由如下。
①该理论中的“酸碱体质”概念模糊，在现代医学和中医学中都没有酸性体质和碱性体质的分法。
②该理论认为身体偏碱就是健康的，实是偷换概念的错误命题。内环境相关知识显示，体内细胞的生活环
境一内环境 (即细胞外液，包括血浆、组织液和淋巴液等)的正常 pH 稳定在 7.35-7.45，呈弱碱状态，但
这并不意味着健康身体的每部分都偏碱性。例如，胃液呈强酸性,尿液呈弱酸性，阴道分泌物也呈弱酸性。
③该理论认为，酸性体质是“万病之源”，这是颠倒因果关系。在临床中，的确有很多酸中毒(pH 低于
7.35)的情况发生，但这不是酸中毒致病，而是因为服用了某些药物(如利尿剂)或患有某些疾病(如糖尿病、
肾功能衰竭、腹泻)而出现酸中毒。
④该理论认为， 若要健康，应多摄入碱性食物。这也没有科学根据。食物虽有酸性、碱性的区分，但内
环境相关知识表明，普通食物不可能引起内环境的酸碱度变化，因为人体内存在缓冲系统可以自动调节
pH,使之保持-一种动态的平衡。若日常饮食受该理论影响，将可能导致人体营养失衡，由此会引发更多疾
病。
(2)现在有些生产厂家在售卖饮用水时，宜称碱性水为“健康水”。若你的亲朋好友为了健康而购买、饮用
碱性水，你会怎样做?
提示：积极向亲朋好友宣传相关科学知识，劝阻他们不要受生产厂家的广告误导。3.2016年10月， 我国神舟十一号载人飞船与“天宫二号”成功实现自动交会对接，航天员顺利进入空间
实验室。太空环境是- -个高真空环境，人必须穿上特制的航天服，乘坐专门设计的载人航天器，才能在太
空中安全地生活和工作。因为航天器和航天服都具备生命保障系统，为宇航员提供-一个类似于地面的环境。
请搜集有关资料，分析这套生命保障系统中有哪些是为维持内环境的稳态设计的。
提示：航天器和航天服中的生命保障系统，主要由氧源(气瓶)和供气调压组件、水升华器和水冷却循环装
置、空气净化组件、通风组件、通信设备、应急供氧分系统、控制组件和电源、报警分系统、遥测分系统
等组成。它能够为航天员提供呼吸用氧，并控制服装内的压力和温度，清除航天服内 CO2、臭味、湿气
和微量污染等。这套生命系统与压力服(给宇航员提供正常大气压) 一起,在人体周围创造适宜人生存和工作
的微小气候环境，有利于宇航员维持机体内环境的稳态。
