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（生物体维持pH稳定的机制） 一、细胞外液与体液的关系 细胞外液是细胞生活的直接液体环境,是体液的一部分,而体液是指人体内以水为基础的液体。 【友情提醒】1.血液并不全是细胞外液。血浆:只是血液的液体部分。包括水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、血浆蛋白等;血细胞:是血液的有形成分。包括红细胞、白细胞、血小板。血细胞不属于细胞外液。 2.细胞外液即内环境,两者外延和内涵相同,只是名字不同而已。3.内环境的“内”与“外”是相对的,从细胞的角度看就是细胞外液,从人体的角度即相对人体的外界环境而言,细胞外液就是内环境。 【例1】 根据下图判断，正确的描述是() 对于组织细胞的正常生理活动，过程a较过程b和c更为重要 组织液中的CO2有害无益 组织液中的物质是有变化的 过程b或c受阻可导致组织水肿 A B C DD 【解析】a过程是指部分血浆经毛细血管动脉端生成组织液，它在毛细血管的静脉端被重吸收(过程b)，少量组织液进入毛细淋巴管，形成淋巴(过程c)。在正常情况下，组织液不断生成，又不断被重吸收回血液，保持动态平衡，使血量和组织液量维持相对稳定。若过程b或c受阻可使组织液增多，导致组织水肿。组织液与血浆、与细胞内液之间可不断地进行物质交换，将氧气、营养物质运输到细胞内，将细胞内代谢的产物运到血浆，所以组织液中的物质是有变化的。CO2是促进呼吸的生理性刺激，是调节呼吸运动的最重要体液因素。临床上给病人输氧时，往往采用含5% CO2的混合气体，以达到刺激呼吸中枢的目的，但CO2浓度过高会对中枢神经系统产生毒性作用。 二、细胞外液三种成分之间及与细胞内液的关系 血浆中的物质除大分子蛋白质外，都可以透过毛细血管壁进入组织细胞间隙形成组织液。绝大部分的组织液还可以通过毛细血管壁重新渗透回血浆中，少部分(约10%)则进入毛细淋巴管形成淋巴，淋巴经淋巴循环又进入血管成为血浆。细胞外液与细胞内液通过细胞膜进行物质交换。 1内环境及其成分之间关系如图 (1)血细胞的内环境是血浆，淋巴细胞的内环境是淋巴和血浆，其他细胞(组织细胞)的内环境是组织液。毛细血管壁细胞的内环境是血浆和组织液，毛细淋巴管壁细胞的内环境是淋巴和组织液。 (2)内环境中存在的物质有：营养物质：葡萄糖、氨基酸、甘油、脂肪酸、水、无机盐；代谢废物：CO2、尿素、尿酸等；其他物质：激素、抗体、组织胺、递质、纤维蛋白原等。 内环境中不存在的物质有血红蛋白、载体、H2O2酶、呼吸作用有关的酶、转氨酶、转录酶、翻译酶等。 (3)组织水肿的原因有过敏反应、营养不良、毛细淋巴管受阻、肾小球肾炎、代谢产物积累等。 2细胞外液与外界环境的关系 高等动物细胞与内环境进行物质交换，与之密切相关的有呼吸系统、消化系统、循环系统、泌尿系统。具体情况如下： 【友情提醒】人的呼吸道、肺泡腔、消化道、尿道与外界相通，属于人体的外界环境。 汗液、尿液、消化液、泪液等虽然来自于体液，但它们只是在体内暂存，能与外界直接接触，不属于体液，也就不属于细胞外液(内环境)。 代谢废物排出途径及相关器官：尿液肾脏、汗液皮肤、CO2肺。 O2、CO2进出细胞都是自由扩散，从高浓度到低浓度，所以O2浓度最高的部位应为肺泡，依次是毛细血管内血浆、组织液、细胞质基质，线粒体中浓度最低，O2在此被有氧呼吸前两个阶段产生的H还原产生水，一共穿过了11层膜(肺泡2、毛细血管壁4、红细胞2、组织细胞1、线粒体2)；CO2的浓度情况正好相反，线粒体中浓度最高，肺泡中最低，一共穿过9层膜(O2需进出红细胞与血红蛋白结合运输，而CO2在血浆中主要以碳酸氢盐的方式运输)。 【例2】(双选)下表是进行常规体检时，某人的血液检查结果(肌酐是肌肉细胞代谢产生的废物，通过肾脏排出)，依据检查结果作出的下列判断，正确的是()BC【解析】肌酐是肌肉细胞代谢产生的废物，通过肾脏排出，由表知肌酐超标，说明肾脏排出代谢废物功能出现障碍或者肌细胞代谢增强；血糖高于正常值较多，就会出现尿糖，可能原因之一是胰岛B细胞受损，分泌胰岛素不足，也可能是肾小管的重吸收功能障碍，故B、C正确。A. 肝细胞发生了病变B可能有肾功能障碍C会出现尿糖，可能是胰岛B细胞受损D可能患有脂肪肝和贫血症 三、内环境的理化性质 内环境的理化性质 1渗透压 (1)定义：溶液中溶质微粒对水的吸引力。 (2)渗透压的成因 血浆渗透压的决定因素：主要由无机盐和蛋白质含量决定，其中细胞外液的渗透压90%以上是由Na和Cl决定的。溶质微粒数量 对水的吸引力 渗透压大小越多越大越大越少越小越小 2酸碱度(即pH) (1)正常人的血浆pH接近中性，约在7.357.45之间。 (2)维持因素：与含有HCO、HPO等离子有关。 (3)机体在代谢过程中虽然经常有各种酸性或碱性物质进入血浆，但血浆的pH却能保持相对稳定，过酸或过碱都可引起机体的酸中毒或碱中毒。 3温度 (1)细胞外液的温度一般维持在37 左右。所以人体内酶的最适宜温度也是37 左右。 (2)体温：幼年成年老年；女性男性。【友情提醒】渗透压包括细胞内液渗透压和细胞外液渗透压，在应用时应注意它们的区别。离体细胞酶的活性，受环境温度影响较大；而正常人体内细胞酶的活性基本与外界无关。0.9%的NaCl溶液的渗透压与血浆的渗透压大致相等，故0.9%的NaCl溶液为血浆的等渗溶液，又叫生理盐水。医院里给病人输液时经常使用的就是生理盐水。 【例3】内环境是人体细胞生活的直接环境，内环境的温度、渗透压、pH及各种化学物质的含量，正常情况下能够维持相对稳定的状态，这是人体完成各项生命活动的必要条件。 (1)能与毛细血管壁细胞直接进行物质交换的具体内环境是_。 (2)人体内环境的各种理化性质及化学物质含量会发生变化的原因是_。 ( 3 ) 人 体 维 持 体 温 相 对 稳 定 的 调 节 方 式 有_。 (4)下图为人体血糖来源和去向图示，胰岛素促进图中_(填编号)过程，胰高血糖素能促进图中_(填编号)过程。 (5)尝试构建人体肝脏内血浆、组织液、成熟红细胞内液间O2、CO2扩散的模型(在图形框间用实线箭头表示O2，用虚线箭头表示CO2，不考虑CO2进入成熟红细胞内液)。 【解析】(1)毛细血管内有血浆，毛细血管壁外有组织液，因此可以与毛细血管直接进行物质交换。 (2)由于细胞代谢不断地产生代谢废物，同时不断地从外界摄取营养物质，因此导致人体内环境的各种理化性质及化学物质含量发生变化。 (3)通过神经调节和激素的调节，保证了体温的恒定。 (4)胰岛素通过促进图中的过程使血糖浓度降低；胰高血糖素通过促进过程，使血糖浓度升高。 【答案】(1)血浆和组织液 (2)细胞的代谢活动和外界环境的不断变化 (3)神经调节和体液(激素)调节 (4) (5)答案见下图： 四、内环境稳态的内涵、调节及意义续表 【友情提醒】内环境稳态的调节方式为负反馈调节，参与调节的系统有神经系统、内分泌系统和免疫系统等。 【例4】(双选)有关人体内环境稳态的叙述，错误的是()A有3种以上的生理系统参与维持体内环境稳定B人体内环境稳态的失调与外界环境无关C人体维持内环境稳态的调节能力无限D稳态有利于参与其调节的器官保持机能正常BC 【解析】本题考查人体内环境稳态的有关知识。维持人体内环境稳态，需要消化、呼吸、循环、泌尿系统直接参与，还需要内分泌系统和神经系统的调节作用，稳态有利于参与其调节的器官保持机能正常，以维持正常的生命活动。人体维持内环境稳态的调节能力是有限的，与外界环境有关，当外界环境变化超出人体调节能力的时候，内环境稳态就处于失调状态。1调节血浆pH除了NaHCO3/H2CO3外，还有Na2HPO4/Na2H2PO4等缓冲物质。2反馈信息与原输入信息起相同作用，使输出进一步增强的调节方式是正反馈调节。反馈信息与原输入信息起相反作用，使输出减弱的调节方式是负反馈调节。 一、理论归纳本实验采用对比实验的方法，通过向自来水、缓冲液、生物材料中加入酸或碱溶液引起pH的不同变化，定性说明人体内液体环境与缓冲液相似而不同于自来水，从而说明生物体维持pH相对稳定的机制。1实验材料：血浆2实验方法：对比实验法3实验假设：生物材料对酸碱有一定的缓冲作用4实验过程：(见演练中的表格)5实验预期：血浆中分别加入酸性或碱性物质，pH变化不明显(如图)。说明：表示用NaOH对自来水的处理。表示NaOH或盐酸分别对缓冲液和生物材料的处理。表示用盐酸对自来水的处理。比较以上三条曲线的变化规律可知：生物材料的性质类似于缓冲液而不同于自来水，说明生物材料内含有酸碱缓冲物质，从而能维持pH相对稳定。6实验结果：与预期相同实验结论：生物体内环境对酸碱的缓冲作用是维持pH稳定的机制。二、演练请根据提供的实验材料和用具，回答相关的问题：(一)实验材料和用具家兔的血浆适量、蒸馏水、预先配制的缓冲液、量筒、试管若干支、NaOH溶液、乳酸、pH试纸。(二)实验流程(1)步骤中向A组和B组的1号试管中加入 。(2)步骤中向B组3支试管中滴加 。(3)预测结果：A组： 。B组： 。(4)从以上实验结果分析，可以得出的结论是 。水等量蒸馏等量的乳酸1号试管pH变化明显，pH明显上升；2、3号试管pH变化不明显1号试管pH变化明显，pH明显下降；2、3号试管pH变化不明显蒸馏水不具有缓冲作用，为对照组；人工配制的缓冲溶液具有缓冲作用；动物血浆与缓冲溶液一样具有缓冲作用，说明其成分中含有缓冲物质 【解析】本题是一个实验设计题，在实验设计题中除了要研究的变量是可变的之外，其他的条件必须保持相同。在实验过程中要遵循对照原则、单一变量原则和等量原则。对结果的分析一定要到位，把现象与结论一起总结出来。1.(2011四川)下列关于人在剧烈运动时生理变化过程的描述，正确的是( )A大量失钠，对细胞外液渗透压的影响大于细胞内液B大量乳酸进入血液，血浆由弱碱性变为弱酸性C胰高血糖素分泌量上升，促进肝糖原和肌糖原分解D血液中O2含量下降，刺激了呼吸中枢促进呼吸运动 A 【解析】人体中钠盐主要存在于细胞外液，对维持细胞外液的渗透压有重要作用，当钠盐大量流失时，细胞外液的渗透压降低；大量乳酸进入血液后，由于血液中存在H2CO3/NaHCO3等缓冲物质，可与乳酸结合，使血液中的pH相对稳定；胰高血糖素可促进肝糖原分解成葡萄糖，促进非糖物质转变为葡萄糖，进而达到升高血糖的目的，但肌糖原不能再分解成为血糖；刺激呼吸中枢促进其呼吸运动的物质主要是CO2。 2.(2011江苏)下列关于人体内环境的叙述，错误的是( )A抗原与抗体的特异性结合发生在内环境中B内环境成分中含有CO2、尿素、神经递质等C组织液渗回血浆和渗入淋巴的量相差较大D血浆的成分稳定时，机体达到稳态D【解析】抗原与抗体的特异性结合属特异性免疫中的体液免疫，是在细胞外进行的；细胞代谢所产生的CO2、尿素等终产物需经内环境再由相应器官排出体外，突触前膜释放的神经递质进入突触间隙，即组织液，然后作用于突触后膜；组织液、血浆和淋巴三者的关系为 在正常生理状态下， 血浆和组织液之间处于渗透平衡；稳态是指内环境的每一种成分和理化性质都处于动态平衡的状态。 3.(2010安徽)下列关于内环境的叙述，正确的是( )A内环境的渗透压下降会刺激下丘脑分泌抗利尿激素增加B内环境是一个主要由 / 构成的缓冲体系C内环境是机体进行正常生命活动和细胞代谢的场所D内环境的变化会引起机体自动地调节器官和系统的活动D-42POH-24HPO【解析】本题考查有关内环境稳态的相关知识，抗利尿激素增加，减少尿量；内环境的渗透压下降，尿量增加，A错。内环境缓冲体系主要由H2CO3和NaHCO3构成，B错。细胞代谢在细胞内进行，内环境是细胞外液，C错。内环境的变化，机体进行调节通过各器官和系统的活动完成。D对。4.下列物质，在血浆中都能找到的有( )A促甲状腺激素、氧、尿素、血浆蛋白B蛋白酶、钙离子、脂肪、葡萄糖C呼吸酶、脂肪酸、载体、胆固醇D氨基酸、麦芽糖、二氧化碳、钠离子A 【解析】B选项中，蛋白酶为消化酶，如果是细胞内消化，则存在于细胞中的溶酶体内，如果为细胞外消化，则存在于消化道内，均不属于内环境，不可能在血浆中；C选项中，呼吸酶存在于细胞质基质和线粒体中，与有机物氧化分解有关的酶，存在于细胞内，不可能在血浆中；D选项中，麦芽糖是植物特有的二糖，虽然在消化道内，动物可以将淀粉分解为麦芽糖，但不能被吸收到血浆等内环境中，血浆内也不可能存在；A选项中，促甲状腺激素等激素由血液中的血浆运输，氧气主要由红细胞中的血红蛋白运输，但少量可以直接由血浆运输，尿素等代谢废物要由血浆运送到肾脏，再由泌尿系统排出体外，血浆蛋白就是指血浆中的蛋白质。答案只能选A。5.(双选)下列有关内环境和稳态的说法，不正确的是( )A血浆中蛋白质含量明显高于淋巴和组织液B内环境的pH、渗透压等保持相对稳定是细胞正常代谢所必需的C稳态的实现是多个系统共同调节的结果，与皮肤无关D葡萄糖、肾上腺素、淋巴因子和胰蛋白酶都属于人体内环境的成分【解析】个体稳态的实现是神经系统、内分泌系统和免疫系统等共同调节的结果，与皮肤有关；胰蛋白酶由消化腺分泌到消化道中，不属于内环境成分；血浆蛋白、淋巴因子、葡萄糖、肾上腺素等均属于内环境的成分。CD6.(双选)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。对此现象分析不正确的是( )A人体维持稳态的调节能力是有一定限度的B当外界环境变化时，内环境的稳态就会遭到破坏C人体稳态不会随外界环境的变化而改变D人到高原地区后细胞代谢会发生紊乱【解析】人体维持稳态的能力是有一定限度的，当外界环境变化过于剧烈时，内环境的稳态就会遭到破坏。稳态是相对的，是随外界环境的改变而发生变化的，但正常情况下是在一定范围内波动。人到高原后由于缺氧等因素，会导致细胞代谢紊乱，如有氧呼吸能力降低。BCB组织液7.(2011茂名模拟)据图回答下列问题：(1)发生过敏反应时图1中 的通透性增大，血浆蛋白进入 ，使它的渗透压 ；过度疲劳时，B中代谢产物的大量积累，导致 渗透压 ；a毛细血管壁B组织液升高升高H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4严重营养不良使血浆蛋白含量下降， 的渗透压 ，因而水分向 ； 淋巴循环受阻。以上原因都可能使组织液的量而出现 现象。(2)在图2的中含有许多对酸碱缓冲物质，它们一般由一种 酸和相应的一种 盐组成。举出两对： 。当肌肉中产生大量的乳酸时，就与其中的 发生作用生成乳酸钠和 ，这是一种弱酸，能分解成 ，对pH影响不大，并且其中的 会刺激 中枢，使 增强而将 排出。(3)根据图2回答问题：图中的毛细淋巴管壁细胞的内环境是(填标号) ；CO2浓度最高的内环境成分是标号 。A血浆降低组织液渗透增加组织水肿弱强碱NaHCO3H2CO3CO2和H2OCO2呼吸呼吸运动CO2和【解析】营养不良导致体内蛋白质减少，主要影响血浆的渗透压，因为三种细胞外液中，血浆中的蛋白质含量是最高的，所以营养不良使血浆渗透压降低，水分滞留在组织液，引起组织水肿。当人体剧烈运动产生大量乳酸的时候，一个方面是乳酸能够与碱性物质反应，最终形成的乳酸钠等物质通过肾脏排出体外，另一方面是形成的CO2会刺激呼吸中枢，通过肺的呼吸运动排出体外。
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