第1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(图1-1)。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，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滲出到细胞间而形成，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。

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(图1-2)。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CI^-，细胞外液渗透压的90%以上来源于Na⁺和CI^-。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℃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(图1-3)。

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。