第2节 内环境稳态的重要性
[学习目标] 1.结合生活实例概述内环境稳态的含义。2.从各器官、系统的相互关系理解内环境稳态的调节机制，说明内环境稳态的意义。3.通过探究实验概述生物体维持pH稳定的机制。
一、内环境的动态变化
1．人体体温的日变化规律
下图为某正常人与其父母的体温日变化曲线图。请分析回答：
(1)正常人的体温并不是一个固定值，而是在一定温度范围内变化，一般不超过1℃，而且，人的体温随昼夜不同发生变化。
(2)正常情况下，不同人的体温会因年龄、性别等的不同而存在着微小的差异。
(3)健康人的体温始终接近37 ℃，并且处于动态平衡中。
2．下表为某人的血液生化六项检查化验单，请分析：
项目
测定值
单位
参考范围
丙氨酸氨基转移酶
17
(IU·L－1)
0～45
肌酐
1.9
(mg·dL－1)
0.5～1.5
尿素氮
14.6
(mg·dL－1)
6～23
血清葡萄糖
223
(mg·dL－1)
60～110
甘油三酯
217
(mg·dL－1)
50～200
(1)每种成分的正常参考值是一个范围，这说明内环境的理化性质不是恒定不变的，而是在一定范围内波动。
(2)该人的血清葡萄糖和甘油三酯等物质的含量超标，说明他可能患有高血糖(糖尿病)和高血脂等疾病。可见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，并可作为诊断疾病的依据。
3．稳态的概念
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。
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二、稳态的调节机制
1．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。
2. 与维持内环境稳态直接相关的系统是消化系统、呼吸系统、循环系统和泌尿系统。
3．维持稳态的主要调节机制：神经—体液—免疫调节网络。
4．人体对稳态进行调节的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，内环境稳态就会遭到破坏。
三、内环境稳态的意义
1．内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
(1)渗透压是维持组织细胞正常形态的重要因素。
(2)适宜的温度和pH是酶正常发挥催化作用的基本条件。
(3)正常的血糖水平和血氧含量是供给机体所需能量的重要保障。
(4)内环境中积累过多的代谢产物如二氧化碳、尿素等，会使机体中毒。
2．稳态失调与相关疾病
病症名称
内环境理化性质变化
引起疾病的症状
糖尿病
血液中葡萄糖含量过高
多食、多饮、多尿、口渴、
饥饿感强烈，身体消瘦
高原反应
体内缺氧，血氧过低
头痛、乏力、心跳加快
感冒发烧
体温过高，影响酶的活性
食欲不振、四肢无力
严重腹泻
丢失大量的水和无机盐
疲倦、周身不适、恶心
四、生物体维持pH稳定的机制
1．实验原理
本实验采用对比实验的方法，通过分别向自来水、缓冲液和生物材料中加入酸或碱溶液引起pH的变化，定性说明在一定范围内生物体内液体环境与缓冲液相似，从而说明生物体pH相对稳定的机制。
2．方法步骤
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3．结果分析与结论
材料
图示
结果
自来
水
滴加盐酸后，自来水pH逐渐减小；滴加NaOH溶液后，自来水pH逐渐增大
缓冲
液
在一定范围内，无论滴加盐酸还是NaOH溶液，缓冲液的pH均保持相对稳定
生物
材料
在一定范围内，无论滴加盐酸还是NaOH溶液，生物材料的pH均保持相对稳定
结论
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缓冲物质，能够维持pH的相对稳定
一、内环境的成分变化与人体健康的情景分析
1．人体内组织液增多会导致组织水肿，组织水肿的原因有多种，结合下图分析：
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(1)营养不良，蛋白质摄入量不足会导致组织水肿，原因可能是什么？
答案 蛋白质摄入量不足会导致血浆蛋白减少，血浆的渗透压降低，过程b增强，组织液增多出现组织水肿。
(2)肾小球肾炎会导致血浆蛋白随尿液排出，出现蛋白尿，患者也出现组织水肿，原因和上述情景相同吗？
答案 基本相同。血浆蛋白随尿液排出，血浆的渗透压降低，过程b增强，组织液增多出现组织水肿。
(3)丝虫是一种寄生在毛细淋巴管内的寄生虫，会导致淋巴管阻塞，那么丝虫病会导致组织水肿吗？
答案 会。淋巴管阻塞，过程c受阻，淋巴回流血浆的量减少，影响组织液渗入淋巴，组织液增多出现组织水肿。
2．血液中的Ca2＋对人体有着非常重要的意义，分析下列情景：
(1)足球运动员剧烈运动会导致体内Ca2＋丢失，出现肌肉抽搐现象，血钙过高却会导致肌无力，这说明Ca2＋和神经、肌肉的兴奋性有什么关系？
答案 Ca2＋和神经、肌肉的兴奋性成反比。
(2)结合实际生活经验分析，儿童和老年人缺钙分别会出现什么症状？
答案 儿童缺钙会出现佝偻病，老年人缺钙会导致骨质疏松症。
二、图解内环境稳态实现的机制
1．根据下面人体体液分布及物质交换的示意图回答问题：
(1)水由消化道进入A，即过程b是以哪种方式进行的？
答案 自由扩散。
(2)人体细胞赖以生存的内环境包括图中的哪些液体？(只写字母)。
答案 A、B、D。
(3)过程e和f的渗透方向有什么不同？
答案 前者为双向渗透，后者为单向渗透。
(4)E和A相比，E中不含有的成分是哪些？
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答案 大分子蛋白质、血细胞。
(5)图中展示了哪些与内环境稳态维持有关的系统？
答案 消化系统、泌尿系统、呼吸系统、循环系统。
2．人体血浆中存在着H2CO3/NaHCO3缓冲体系，能保持血浆的pH在7.35～7.45之间，试分析其机理。
(1)运动员剧烈运动时，肌细胞中会产生大量的乳酸，乳酸进入血液后，会使血浆pH有下降的趋势，此时如何进行调节？
答案 乳酸可与血液中的NaHCO3发生反应，生成乳酸钠、水和CO2，CO2经呼吸系统排出，血浆pH保持相对稳定。
(2)人体从汽水中摄入的碳酸钠进入血液后，会使血浆pH有上升的趋势，此时如何进行调节？
答案 碳酸钠与碳酸反应，生成NaHCO3，过多的NaHCO3经泌尿系统排出体外，因此血浆pH保持相对稳定。
1．下列有关内环境和稳态的叙述中，正确的是( )
A．人喝醋后，血浆的pH会明显下降
B．内环境包括血液、组织液和淋巴等
C．在正常情况下，内环境的各项理化性质是保持不变的
D．若内环境稳态不能维持，机体的正常生命活动就会受到威胁
答案 D
解析 由于血液中含有缓冲物质，因此人喝醋后，血浆的pH不会明显下降，A错误；内环境包括血浆、组织液和淋巴等细胞外液，B错误；在正常情况下，内环境的各项理化性质保持相对稳定，而不是不变，C错误；内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件，因此若内环境稳态不能维持，机体的正常生命活动就会受到威胁，D正确。
2．白蛋白是健康人血浆中含量最多的蛋白质，白蛋白在肝细胞内合成后，分泌进入血液循环而分布到身体各处，下列有关白蛋白的叙述中，正确的是( )
A．白蛋白越多，血浆渗透压越低
B．白蛋白增多，会引起组织水肿
C．白蛋白含量影响血浆理化性质
D．白蛋白不属于内环境的成分
答案 C
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解析 白蛋白越多，血浆渗透压越高，A错误；白蛋白增多，血浆渗透压升高，组织液的渗透压相对较低，不会引起组织水肿，B错误；白蛋白含量会影响血浆渗透压，可见白蛋白含量影响血浆理化性质，C正确；白蛋白存在于血浆中，属于内环境成分，D错误。
3. 内环境稳态的维持要依靠机体的调节，但外界环境也会影响稳态，下列事实哪一项不是由外界环境因素变化引起的( )
A．夏天长期呆在空调房间容易引起“空调病”
B．有人到青藏高原后会头疼乏力、血压升高
C．人屏住呼吸一段时间后，呼吸运动会明显加强
D．长期处于高温环境中可能会引起“中暑”
答案 C
解析 人屏住呼吸时，与外界环境不发生气体交换，从而使CO2大量积累在血浆中，刺激呼吸中枢，进而使呼吸加快，但不是由外界环境变化引起的，故选C。
4．下列关于内环境的叙述，不正确的是( )
A．血浆渗透压的大小主要取决于血浆中无机盐和蛋白质的含量
B．正常情况下，人体的体温处于相对稳定状态
C．正常情况下，内环境的各项理化性质都处于动态平衡中
D．内环境是机体进行正常生命活动和细胞代谢的场所
答案 D
解析 血浆渗透压主要与无机盐、蛋白质的含量有关，A正确；正常情况下，人体的体温处于相对稳定状态，B正确；由于人体的调节作用，正常情况下内环境的各项理化性质都处于动态平衡中，C正确；内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介，细胞代谢的场所是细胞，D错误。
5. 如图表示运动前后血液中乳酸浓度的变化曲线，下列选项中对曲线BC段变化的解释正确的是( )
A．乳酸主要与Na2CO3反应生成CO2
B．乳酸主要与NaHCO3反应生成CO2
C．乳酸主要与NaH2PO4反应生成H3PO4
D．乳酸主要与Na2HPO4反应生成NaH2PO4
答案 B
解析 图中的BC段乳酸的浓度逐渐降低，主要原因在于乳酸可与NaHCO3发生反应，生成乳酸钠和H2CO3，乳酸钠可通过泌尿系统排出体外，H2CO3分解为CO2和H2O，CO2经过呼吸作用排出体外。
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知识点一 内环境的动态变化
1．下列关于内环境稳态的叙述，最确切的是( )
A．稳态是指机体内环境组成成分相对稳定的状态
B．稳态是指机体内环境温度、pH、渗透压相对稳定的状态
C．稳态是指机体内环境组成成分及理化性质的动态平衡
D．机体内环境稳态保证了机体细胞能够在各种恶劣条件下正常代谢
答案 C
解析 内环境的稳态是内环境组成成分和理化性质相对稳定的状态，既包括内环境组成成分的相对稳定，也包括理化性质的相对稳定，故A、B错误，C正确。内环境稳态的调节有一定限度，当环境变化超过内环境的调节限度时，内环境的稳态就会被破坏，机体的代谢就不能正常进行，故D错误。
2．下列有关人体内环境及稳态的叙述中，错误的是( )
A．内环境是指多细胞生物体内细胞外液构成的液体环境
B．稳态是指内环境的化学成分、理化性质等保持相对稳定状态
C．人类疾病的产生都是内环境稳态遭到破坏的结果
D．稳态的主要调节机制是神经—体液—免疫调节
答案 C
解析 多细胞生物体内细胞外液构成的液体环境，也叫内环境，A正确；稳态是指内环境的化学成分、理化性质等保持相对稳定状态，B正确；人类疾病的产生不都是内环境稳态遭到破坏的结果，如白化病，是基因突变的结果，C错误；内环境稳态的维持是通过神经—体液—免疫调节机制实现的，D正确。
3．下列关于人体内环境及稳态的描述，错误的是( )
A．内环境稳态仅指内环境理化性质的相对稳定
B．手脚磨出的“水泡”中主要是组织液
C．血浆中的水主要来自消化道、组织液和淋巴
D．激素可以从组织液中进入血浆
答案 A
解析 内环境稳态是指内环境的理化性质和化学成分保持相对稳定，A错误；手脚磨出的“水泡”中的液体主要是组织液，B正确；血浆中水的来源是消化道、组织液、淋巴，C正确；血浆可以和组织液相互渗透，激素可以从组织液中进入血浆，D正确。
知识点二 对稳态调节机制的认识和稳态的重要意义
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4．内环境的稳态是细胞生活所必需的，下列关于内环境的叙述错误的是( )
A．血浆的成分稳定时，机体达到稳态
B．稳态有利于参与其调节的器官保持机能正常
C．pH和温度的稳定，都给酶正常发挥催化作用创造了条件
D．免疫系统识别并清除异物、外来病原微生物也是维持内环境稳态的机制
答案 A
解析 机体的稳态包括内环境的各种成分和各种理化性质相对稳定，A错误；稳态有利于参与其调节的器官保持机能正常，B正确；pH和温度的稳定，都给酶正常发挥催化作用创造了条件，C正确；免疫系统识别并清除异物、外来病原微生物也是维持内环境稳态的机制，D正确。
5．机体内环境保持稳态具有非常重要的意义。下列有关稳态的叙述中，正确的是( )
A．内环境的化学成分保持稳定不变是机体进行正常生命活动的必要条件
B．内环境维持较高的渗透压有利于维持细胞的形态与功能
C．细胞外液的温度一般维持在37 ℃左右，温度过高不利于酶活性的发挥，从而影响体内各种化学反应
D．通过稳态调节机制的作用能确保内环境的理化性质保持恒定
答案 C
解析 内环境的稳态是机体进行正常生命活动的必要条件；内环境渗透压的相对稳定有利于维持细胞的形态与功能，较高的渗透压会使细胞失水从而影响其形态与功能；细胞外液的温度维持在37 ℃左右，温度过高会影响酶活性的发挥，从而影响体内各种化学反应；通过稳态调节机制的作用能确保内环境的理化性质保持相对稳定，而不是恒定不变。
6．下列关于人体内环境稳态失调的叙述，错误的是( )
A．淋巴管阻塞引起下肢水肿
B．腹泻引起体液中水和蛋白质大量丢失
C．营养不良引起组织水肿
D．血液中钙盐过多引起肌无力
答案 B
解析 淋巴循环是对血液循环的补充，淋巴管阻塞，组织液不能顺利进入淋巴循环，组织液积累，引起下肢水肿，A正确；腹泻会引起体液中水和无机盐的大量丢失，不会引起蛋白质大量丢失，B错误；长期营养不良，血浆渗透压降低，组织液渗透压升高，吸水能力增强，出现组织水肿，C正确；血液中钙盐过多引起肌无力，D正确。
7．稳态被破坏后，细胞新陈代谢会紊乱的根本原因是 ( )
A．温度条件不能满足细胞新陈代谢的正常要求
B．渗透压条件不能满足细胞新陈代谢的正常要求
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C．酸碱度条件不能满足细胞新陈代谢的正常要求
D．细胞内复杂的酶促反应受到严重影响
答案 D
解析 稳态被破坏后，内环境的理化性质会发生改变，影响了细胞内酶的活性。
8．下列有关人体内环境稳态的叙述，正确的是( )
A．在正常情况下，内环境的各项理化性质是保持不变的
B．有3种以上的生理系统参与人体维持内环境稳态
C．组织液渗回血浆和渗入淋巴的量相差不大，HCO－3、HPO2－4等参与维持血浆pH
D．内环境成分中含有CO2、血红蛋白等，免疫对内环境稳态具有重要作用
答案 B
解析 内环境的理化性质和化学成分是相对稳定的，A错误；直接参与人体内环境稳态的系统有呼吸系统、消化系统、循环系统和泌尿系统，B正确；组织液渗回血浆的量很大，但组织液渗入淋巴的量较少，所以组织液渗回血浆和渗入淋巴的量相差较大，C错误；血红蛋白是红细胞内的蛋白质，不属于内环境的成分，D错误。
知识点三 生物体维持pH稳定的机制
9．如图是关于人体内环境稳态调节的示意图，下列相关说法中，错误的是 ( )
A．甲、乙表示体液调节和免疫调节
B．人体维持稳态的调节能力有一定限度
C．丙、丁可以表示温度和酸碱度
D．内环境的理化性质不可以变化，否则机体就不能进行正常的生命活动
答案 D
解析 内环境的稳态是指内环境的各种化学成分和理化性质保持相对稳定的状态，可以在一定范围内变化，如果超出这一范围就会影响机体正常的生命活动。
10. 取甲、乙两支试管，向甲内加入血浆，乙内加入等量蒸馏水，用pH试纸检测。然后，向甲、乙内各滴入等量的几滴盐酸或NaOH溶液。摇匀后，再用pH试纸检测。下列关于此实验的过程和结果的判断分析，不正确的是( )
A．“等量”是对照实验中对无关变量的要求，在这种条件下，实验结果才可靠
B．“摇匀”使酸性或碱性物质与试管中的血浆或水充分混合，确保pH试纸检测结果的准确性
C．结果是甲试管中血浆的pH变化不明显，乙试管中蒸馏水的pH变化明显
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D．可见血浆中有缓冲物质，pH稳定不变
答案 D
解析 “等量”是排除数量多与少对实验结果的影响；摇匀有利于反应完全；乙试管是空白对照，pH变化明显；血浆中因有缓冲物质，pH保持相对稳定但不是不变化。
综合训练
11. 如图是内环境稳态与各系统的功能联系示意图，请据图回答相关问题：
(1)a表示____________系统，b表示____________系统，c表示____________系统，参与内环境维持的还有____________系统等。
(2)CO2不从组织液进入组织细胞的原因是_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)病人呼吸受阻，导致肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸进入血液后，会使血液pH________，但乳酸可以与血液中的____________发生反应，使血液的pH维持相对稳定。
(4)内环境相对稳定，除了图中所示的器官、系统的协调活动外，还必须在__________________的调节下进行。
(5)外界环境中的O2进入红细胞，共穿过________层生物膜。
答案 (1)呼吸 消化 泌尿 循环 (2)组织细胞内的CO2浓度高于组织液中的CO2浓度 (3)降低 碳酸氢钠(或碳酸氢钠和磷酸氢二钠) (4)神经—体液—免疫调节网络 (5)5
解析 (1)内环境是组织细胞与外界环境进行物质交换的媒介，同时借助多个器官、系统的参与，如呼吸系统吸入O2排出CO2，消化系统消化吸收食物从而为机体提供营养物质，泌尿系统排出细胞代谢废物。(2)组织细胞内的CO2浓度高于组织液中的CO2浓度，所以CO2不从组织液进入组织细胞。(3)乳酸进入血液后，会与血液中的碳酸氢钠(磷酸氢二钠)发生反应生成乳酸钠和碳酸(乳酸钠和磷酸二氢钠)，使血液的pH维持相对稳定。(4)目前普遍认为，神经—体液—免疫调节网络是机体维持内环境稳态的主要调节机制。(5)外界环境中的O2进入红细胞，首先需要穿过肺泡壁的1层细胞(2层生物膜)，然后进入毛细血管(1层细胞，2层生物膜)，然后再进入毛细血管内的红细胞(1层生物膜)，共5层生物膜。
12. 有一类疾病属于呼吸性酸中毒，是由于呼吸道阻塞，肺膨胀不全或肺炎等导致体内CO2排出受阻。请运用所学知识回答下列问题：
(1)血浆的pH通常在________之间，当血液中CO2大量积累时，它就与水反应生成________，该物质在血液中的积累会使血浆pH低于________，但总的影响不会太大，因为该物质又会很快被分解成__________________________________________。
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(2)由上述看出，血液中的________和________是一对重要的缓冲物质，它对于维持血浆________的相对稳定有重要作用。
答案 (1)7.35～7.45 H2CO3 7.35 水和CO2
(2)H2CO3 NaHCO3 pH
13. 某同学以清水、缓冲液(含Na2HPO4、KH2PO4的溶液，pH＝7)和血浆分别为实验材料进行实验，探究“血浆是否具有维持pH稳定的功能”，主要实验步骤如下：
分别加入25 mL实验材料→测pH→滴加5 mL 0.1 mol/L的盐酸，摇匀→测pH→倒去烧杯中溶液后充分冲洗→重复实验并记录。
试回答下列有关问题：
(1)实验开始时应测量三种材料的pH，其目的是_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)该同学用如图所示曲线来预测探究结果，试回答：
①预期结果中明显不科学的是________组，理由是______________________________
________________________________________________________________________。
②实验中清水组和缓冲液组起____________作用。该实验可以得出的结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果要证明血浆确实具有维持pH稳定的功能，本探究实验还应该补充_________
________________________________________________________________________。
答案 (1)获得实验前的数据，以便与实验后溶液的pH作比较 (2)①清水 清水中滴加盐酸后，溶液pH下降
②对照 血浆与缓冲液一样具有维持pH稳定的功能，且血浆维持pH稳定的能力比较强 (3)加入NaOH溶液后，血浆pH仍可在一定范围内保持稳定
解析 (1)实验开始时应测量三种材料的pH，以便与加入盐酸后的pH作比较，得出pH稳定与否的结论。(2)清水组加入盐酸，酸性增强，pH应降低。本实验的目的是探究“血浆是否具有维持pH稳定的功能”，设置清水、缓冲液两组是为了作对照。清水组不能维持pH稳定，血浆与缓冲液具有维持pH稳定的功能，从坐标曲线图可知，血浆维持pH稳定的能力更强。(3)本实验从加酸的角度探究维持pH稳定的功能，为了实验结论的准确性，还应从加碱的角度进行探究。
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