《细胞生活的环境》
所有的生命系统都存在于一定的环境中,与环境之间不断进行着物质和能量的交换。细胞作为最基本的生命系统,也是如此。
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氧,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。
组成我们躯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。
说到体液,你首先想到的可能是血液。其实,血液并不全是体液,这是因为血液中既有液体部分——血浆,也有大量的血细胞。血浆是血细胞直接生活的环境。
动脉中的血浆沿动脉流入毛细血管的动脉端,其中的许多物质会透过毛细血管壁进入组织液。组织液是存在于组织细胞间隙的液体,又叫细胞间隙液。绝大多数组织的细胞都浸浴在组织液中,与组织液进行物质交换,因此,组织液是体内绝大多数细胞直接生活的环境。
组织液为组织细胞提供营养物质,细胞的代谢产物也透过细胞膜进入组织液。组织液中包括细胞代谢产物在内的各种物质,大部分能够被毛细血管的静脉端重新吸收,进入血浆;小部分被毛细淋巴管吸收,成为淋巴液,也叫淋巴。毛细淋巴管内的淋巴汇集到淋巴管中,经过淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆中,进入心脏,参与全身的血液循环。淋巴中混悬着大量的淋巴细胞和吞噬细胞等,可以协助机体抵御疾病,对这些细胞来说,淋巴就是它们直接生活的环境。
血液、组织液和淋巴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做内环境。
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。
细胞外液的成分
细胞外液中含有哪些化学成分呢?下面以血浆的化学成分为例来进行探讨。
研究表明,血浆中约90%为水;其中10%分别是:无机盐(约1%),蛋白质(7%~9%),以及血液运送的物质——各种营养物质(如葡萄糖)、各种代谢废物、气体、激素等。组织液、淋巴的成分和含量与血浆相近,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,而组织液和淋巴中蛋白质含量很少。概括地说,细胞外液反映了生命起源于海洋。
细胞外液的渗透压和酸碱度
你已经知道,将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,细胞会由于失水过多而死亡。此外,在过酸、过碱或温度过高、过低的条件下,细胞也不能正常生活。
在细胞外液中细胞会出现这种情况吗?
这就要分析细胞外液的理化特性。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。
所谓溶液渗透压,简单地说,是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液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,对水的吸引力越大,溶液渗透压越高;反过来,溶质微粒越少,即溶液浓度越低,溶液渗透压越低。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。
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,与它含有HCO3-、HPO42-等离子有关。
人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右。
内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介
细胞作为一个开发系统,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。
通过讨论可以看出,内环境与外界环境的物质交换过程,需要体内各个器官系统的参与,同时,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。
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申老师
女,中教中级职称
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