多細胞生物
體液(body fluid)包括細胞內液和細胞外液。正常成年人的體液量約占體重60%,其中細胞外液占總體液的1/3,細胞內液占總體液的2/3,細胞外液中約3/4分布於細胞間隙,稱為組織間液或組織液;其餘約1/4則在血管中不斷循環流動,即為血漿。此外,還有少量的淋巴和腦脊液。生理學定義
人體內絕大多數細胞並不與外界相接觸,而是浸浴於機體內部的細胞外液中,因此細胞外液是細胞直接接觸和賴以生存的環境。生理學中將圍繞在多細胞生物體內細胞周圍的體液,即細胞外液,稱為機體的內環境。生物學定義
由細胞外液構成的液體環境叫做內環境。直接與細胞進行物質交換的細胞外液,處於動態平衡。
血漿、組織液和淋巴都是細胞外液,共同構成機體內細胞生活的直接環境。血細胞所生活的液體環境是血漿,毛細血管壁的上皮細胞的內環境是指血漿和組織液。因細胞外液深居於身體內部,所以名為內環境,用來區別於機體賴以生存的外環境。
血漿(plasma)是內環境中最活躍的部分,是血液的組成成分。在循環器官作用下,在心血管系統中川流不息,並與其它細胞外液相通(組織液和淋巴),從而構成全身的體液聯繫。動脈中的血漿沿動脈流入毛細血管和動脈端,其中的許多物質會透過毛細血管壁進入組織液。組織液是存在於組織細胞間隙的液體,又叫細胞間隙液。絕大多數組織的細胞都浸浴在組織液中,與組織液進行物質交換,因此,組織液是體內絕大多數細胞直接生活的環境。
組織液中包括細胞代謝產物在內的各種物質,大部分能夠被毛細血管的靜脈端重新吸收,進入血漿;小部分被毛細淋巴管吸收,成為淋巴液,也叫淋巴(lymph)。
毛細淋巴管內的淋巴匯集到淋巴管中,經過淋巴循環由左右鎖骨下靜脈匯入
血漿中,進入心臟,參與全身的血液循環。淋巴中混懸著大量的淋巴細胞和吞噬細胞等,可以協助機體抵禦疾病,對這些細胞來說,淋巴就是它們直接生活的環境。腦脊液:是腦細胞直接生存的內環境——組織液;腦脊液也屬於內環境。其實,我們可以把腦脊液理解為組織液,其組織細胞就是腦細胞。
主要成份
血漿:水約90%,蛋白質約7%~9%,無機鹽1%,以及血液運送的物質(如氧氣、二氧化碳、葡萄糖)和非蛋白質類含氮化合物(如尿素、尿酸、肌酸、肌苷、胺基酸、多肽、膽紅素和氨氣等)等。
所以說,細胞外液本質上是一種鹽溶液,類似於海水。這在一定程度上反映了生命起源於海洋。
組織液、淋巴的成分和含量與血漿相近,但又不完全相同,最主要的差別在於血漿中含有較多的蛋白質,而組織液和淋巴中蛋白質含量很少。血漿和組織液的成分最相近。
理化性質
由於細胞與內環境之間、內環境與外界環境之間不斷地進行著物質交換,因此細胞的代謝活動和外界環境的不斷變化,必然會影響內環境的理化性質,如pH值、滲透壓、溫度等,但內環境通過機體的調節活動能夠維持相對的穩定。以pH值為例作一說明:
人體在新陳代謝過程中,會產生許多酸性物質,如乳酸、碳酸;人的食物(如蔬菜、水果)中往往含有一些鹼性物質(如碳酸鈉)。這些酸性和鹼性的物質進入血液,就會使血液的pH值發生變化。但是在血液中含有許多對酸鹼度起緩衝作用的物質——緩衝物質,每一對緩衝物質都是由一種弱酸和相應的一種強鹼鹽組成,如:H2CO3與NaHCO3,NaH2PO4與Na2HPO4等。當機體劇烈運動時,肌肉中產生大量的乳酸、碳酸等物質,並且進入血液。乳酸進入血液後,就與血液中的NaHCO3發生作用,生成乳酸鈉和H2CO3,H2CO3是一種弱酸,而且不穩定,易分解成CO2和H2O,所以對血液的pH值影響不大。血液中增加的CO2會刺激呼吸活動的神經中樞,增強呼吸運動,增加通氣量,從而將CO2排出體外。當Na2CO3進入血液後,就與血液中的H2CO3發生作用,生成碳酸氫鹽,而過多的碳酸氫鹽可以由腎臟排出。這樣由於血液中緩衝物質的調節作用,可以使血液的pH值不會發生大的變化,通常穩定在7.35~7.45之間。內環境的其他理化性質,如溫度、滲透壓、各種化學物質的含量等,在神經系統和體液的調節之下,通過各個器官、系統的協調活動,也都能維持在一個相對穩定的狀態。
血漿理化性質
酸鹼度pH7.35~7.45溫度37℃左右滲透壓:溫度為37℃左右時,滲透壓為770kPa(相當於7個大氣壓左右,5330mmHg毫米汞柱,並且相當於生理鹽水)
物質交換
人體的絕大部分細胞是不與血漿直接接觸的,因此,這些細胞與毛細血管中的血漿不直接進行物質交換。但是,人體的絕大部分細胞浸浴在組織液中,細胞內液與組織液之間只隔著一層細胞膜,於是水分和一切可以通過細胞膜的物質,就在這兩部分體液之間進行交換;細胞所需要的氧氣等營養物質進入細胞;細胞產生的二氧化碳等廢物進入組織液。由於組織液不斷地形成,以及組織液不斷地回流入血液,因此為細胞不斷地提供所需要的營養物質並運走代謝廢物。細胞與內環境之間就是這樣進行物質交換的。血液在血管里不停地循環流動,一方面與人體各個部分的組織液交換;另一方面與肺、腎臟、和胃、腸等器官有著密切的關係。這樣才能使人體細胞通過內環境不斷地與外界進行物質交換。所以,內環境是細胞與外界環境進行物質交換的媒介。從物質在體內的運輸和交換過程可以看出,血液循環正常地進行,就可以避免內環境中物質因不斷地被細胞利用而耗竭,有助於維持內環境成分的相對恆定,內環境的穩態是細胞進行正常生命活動所必需的。血液循環一旦發生障礙,就會影響細胞正常的生命活動,嚴重時可能危及生命。體內細胞是通過內環境與外界環境發生物質交換的。我們所吃食物中的各種營養物質,經過消化系統的消化和吸收,進入小腸絨毛內的毛細血管,吸收進入循環系統。這些營養物質溶解於血漿中,隨血液循環運輸到身體各部分的組織器官中,被組織細胞利用。外界空氣隨著吸氣,通過呼吸道進入肺泡。肺泡壁很薄,它們都只由一層扁平的上皮細胞構成。此時,肺泡里的氧氣,可以透過肺泡壁和毛細血管壁,進入血液,與血液中的血紅蛋白結合,然後隨血液循環運輸到身體的各個組織器官,被組織細胞利用。外界環境中的氧氣和各種營養物質就是這樣被組織細胞吸收的。組織細胞在新陳代謝過程中產生的廢物,如人體內多餘的水、無機鹽以及尿素、尿酸、二氧化碳等對人體細胞有害的物質,通過細胞膜進入組織間隙的組織液中,然後擴散進入組織里的毛細血管或毛細淋巴管,進入循環系統。當血液流經肺泡壁外的毛細血管時,血液中的二氧化碳通過毛細血管壁和肺泡壁進入肺泡,此時,肺泡縮小,通過呼氣將二氧化碳排出體外。當血液流經腎臟時,血液中多餘的水分、無機鹽和尿素、尿酸等形成尿液,通過排尿排出體外。一部分代謝廢物也可通過皮膚排汗排出體外從。以上可以看出,消化系統所吸收的各種營養物質、呼吸系統所交換的氧,都要經過循環系統才能運輸給體內的所有細胞;而體細胞代謝產生的廢物也要通過循環系統運到排泄系統,排出體外。由此可見,循環系統、消化系統、呼吸系統和排泄系統,這四個系統都與人體細胞的代謝有直接關係。通過這四個系統的密切協作,人體的每一個組織細胞就可以與外界環境發生物質交換了。而這四個系統的密切協作,是由內分泌系統和神經系統的調節作用完成的。緩衝作用
血漿中的重要緩衝物質包括[HCO3]-(碳酸氫根離子)和[HPO4]2-(磷酸氫根離子)、[H2PO4]-(磷酸二氫根離子)、NaHCO3等。當我們進行大量運動時,大量的乳酸進入血漿中,會造成pH降低(即酸性增強)。但為什麼我們血漿的酸鹼度仍能維持在7.35~7.45間呢?主要是因為碳酸氫根離子。它與乳酸反應後生成乳酸鈉和碳酸。碳酸分解產生二氧化碳。二氧化碳濃度增加,刺激呼吸神經中樞,使二氧化碳排出。
內環境在正常狀態下是動態平衡的。
(要注意“動態平衡”與“相對穩定”含義相似,但與“穩定(在某一個值)”、“一定”等有區別!)