第一章 人体的内环境与稳态——第一节 细胞生活的环境

细胞是生命活动的基本单位。无论是单细胞生物还是多细胞生物的细胞,都有其特定的生活环境,并与环境之间不断进行着物质和能量的交换。
生活在水中的单细胞生物,如草履虫,可以直接从水里获取生存所必需的养料和O₂,并把废物直接排入水中。这些单细胞生物只能在水环境中生活,如果水体干涸,它们就会休眠或者死亡。
组成我们身体的绝大多数细胞没有直接与外界环境接触,不能直接与外界环境进行物质交换。
这些细胞直接生活的环境是什么呢?

体内细胞生活在细胞外液中
《红楼梦》中有句话:“女人是水做的。”其实,不论男性还是女性,体内都含有大量以水为基础的液体,这些液体统称为体液。体液中除含有大量的水以外,还含有许多离子和化合物。（相关信息：成年人体内的水量大约是体重的60%；出生一天的婴儿，体内水量大约是体重的79%。）
说到体液,你首先想到的可能是血液,它在由全身血管和心脏组成的系统中循环运动。其实,血液并不全是体液,这是因为血液中除了液体部分——血浆( plasma),还有大量的血细胞。血浆是血细胞直接生活的环境。
组织液( tissue fluid)是存在于组织细胞间隙的液体,又叫组织间隙液。它主要由血浆通过毛细血管壁渗出到细胞间而形成,大部分物质能够被重新吸收回血浆。组织液为细胞提供营养物质,细胞的代谢产物也透过细胞膜进入组织液。绝大多数细胞都浸浴在组织液中,因此,组织液是体内绝大多数细胞直接生活的环境。（相关信息：手和脚有时会磨出“水泡”。“水泡”中的液体主要是组织液。）
淋巴液( lymph fluid)存在于淋巴管中,它是由一部分组织液经毛细淋巴管壁进入毛细淋巴管而形成的。淋巴液在淋巴管中流动,经过淋巴结等淋巴器官,并最终汇入血浆。淋巴液中有大量的淋巴细胞等,可以协助机体抵御疾病,对这些细胞来说,淋巴液就是它们直接生活的环境。
血浆、组织液和淋巴液通过动态的有机联系,共同构成机体内细胞生活的直接环境。为了区别于个体生活的外界环境,人们把这个由细胞外液构成的液体环境叫作内环境( internal environment)。

细胞外液的成分
假如将你身体的一个细胞或一块组织拿到体外,如果不提供特殊的环境条件,它很快就会死亡。而在内环境中，体内细胞却能正常地生活。
内环境里含有哪些成分呢?
下面以血浆的化学成分为例进行探讨。
研究表明,血浆中约90%为水;其余10%分别是:蛋白质(7%~9%),无机盐(约1%),以及血液运输的其他物质,包括各种营养物质(如葡萄糖)、激素、各种代谢废物等。组织液、淋巴液的成分和各成分的含量与血浆的相近,但又不完全相同,最主要的差别在于血浆中含有较多的蛋白质,而组织液和淋巴液中蛋白质含量很少。从某种意义上说,细胞外液是一种类似于海水的盐溶液。这在一定程度上反映了生命起源于海洋。

内环境的理化性质
将血液中的红细胞放在清水或浓度很低的溶液中,细胞会由于吸水过多而破裂;将红细胞放在浓度较高的溶液中,红细胞会由于过多失水而死亡。此外,在过酸、过碱或温度过高、过低等条件下,细胞也不能正常生活。
在细胞外液中细胞会出现这样的情况吗?
这就要分析细胞外液的理化性质。渗透压、酸碱度和温度是细胞外液理化性质的三个主要方面。
所谓渗透压,简单地说,是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,溶质微粒越多,即溶液浓度越高,溶液渗透压越高。血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关。在组成细胞外液的各种无机盐离子中,含量上占有明显优势的是Na⁺和Cl⁻,细胞外液渗透压的90%以上来源于Na和Cl⁻。在37℃时,人的血浆渗透压约为770kPa,相当于细胞内液的渗透压。（学科交叉：与化学的联系：酸碱度(pH)是指溶液中自由氢离子浓度的负对数，即pH=-lg[H⁺]。）
正常人的血浆近中性,pH为7.35~7.45。血浆的pH之所以能够保持稳定,与其中含有的HCO₃⁻、H₂CO₃等物质有关。
人体细胞外液的温度一般维持在37°C左右。

细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
细胞作为一个开放系统,可以直接与内环境进行物质交换:不断获取进行生命活动所需要的物质,同时又不断排出代谢产生的废物,从而维持细胞正常的生命活动。
内环境又是如何与外界环境进行物质交换的呢?
通过讨论可以看出,内环境与外界环境的物质交换过程,需要体内各个系统的参与。例如,消化系统将营养物质摄入体内,呼吸系统吸入O₂、排出CO₂,泌尿系统把代谢废物、水和无机盐排出体外,循环系统把各种物质运输到机体的相应部位。机体的各个部分正常运行和协调一致，共同保证内环境与外界环境之间物质交换的顺利进行。
细胞和内环境之间也是相互影响、相互作用的。细胞不仅依赖于内环境,也参与了内环境的形成和维持。