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第1章人体的内环境与稳态

目标导航

学习要求

1.描述内环境及其作用

2.说明内环境稳态及其生理意义.....

3.神经体液调节在维持稳态中的作用......

知识网络

第1节细胞生活的环境

第1课时(共1课时)

学习导读

学习准备

1.单细胞生物直接与外界环境接触,可与外界环境进行物质交换,从外界环境获得

排出;多细胞生物体内的细胞大多不与外界环境直接接触,这些细胞是通过与外界环境进行的物质交换。

2.体液包括和,血浆、组织液、淋巴属于。

3.由细胞外液构成的液体环境叫做。

4.细胞外液的成分:

⑴血浆中含有的水分约占90%,溶质中含量最多的是,约占7-9%,无机盐占1%,剩余部分为血液运送的物质。

⑵组织液、淋巴的成分和含量与相近,最主要的差别在于血浆中含有较多的,而组织液和淋巴中的含量较少。

⑶细胞外液在本质上是一种,这在一定程度上反映了生命起源于。

5.渗透压的大小主要与、的含量有关。

正常人血浆近中性,PH值为

温度一般维持在。

6.内环境与外界环境的关系:

内环境是细胞与外界环境进行的媒介。

破疑解难

一、细胞外液的内涵

l.细胞外液与体液的关系

细胞外液是细胞生活的直接液体环境,是体液的一部分;而体液是指人体内以水为基础的液体,两者的关系如下:

细胞内液(2/3)

体液血浆

细胞外液(1/3)组织液

淋巴

2.血浆是血液的一部分,因为血液并不全是细胞外液。

血浆(液体成分):

水、无机盐、葡萄糖;氨基酸、血浆蛋白等。

血液

血细胞(有形成分)红细胞、白细胞、血小板,其中血细胞不属于细胞外液。

二、血浆、组织液、淋巴三者之间的关系

组织液和血浆之间只隔一层上皮细胞构成的毛细血管壁,毛细血管壁具有较高的渗透性,当血液流经毛细血管时,除血细胞和大分子物质(如血浆蛋白)之外,水和其他小分子的物质(如葡萄糖、无机盐、氧气等),都可以透过毛细血管壁流入到组织液间隙中,形成组织液。

组织液与组织细胞进行物质交换以后,大约90%的组织液又可以渗回毛细血管,同时把细胞产生的代谢废物和C02等也渗回血液中,其余大约10%的组织液则渗入到毛细淋巴管内形成淋巴。

毛细淋巴管的一端是盲管,其内的淋巴流动是单向的,淋巴通过淋巴循环,最后在左右锁骨下静脉注入血液循环

三者之间的关系可表示为:

血浆组织液淋巴

从以上分析可看出:

①组织液、淋巴、血浆基本成分相似,其实质都是一种盐溶液(类似于海水),这可反映生命起源于海洋。

②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。

③三者共同构成体内细胞生活的内环境。

三、内环境的成分

①水:

含量最多,如血浆中含有约90%的水。

②气体:

以氧和二氧化碳最为重要。

③各种无机离子:

以Na十、Cl—、K+、Ca2十、HCO-3

HP024—的量最多,其他无机盐离子含量甚微,但却不可缺少,如Cu2+、Zn2+、Mn2+对某些酶的活性是必要的,碘对生成甲状腺激素是必需的,F—对增强牙齿和骨骼硬度很重要。

④有机化合物:

如蛋白质(血浆中约含7%一9%)、脂质、氨基酸、葡萄糖、核苷酸、维生素等。

⑤调节生命活动的各种激素。

⑥细胞代谢的废物:

除二氧化碳外,还有蛋白质、核酸代谢产生的含氮废物,如氨、尿素等。

四、细胞外液的理化特性

细胞外液的理化特性主要包括渗透压、酸碱度和温度三个方面。

1.渗透压

渗透压是溶液的一个重要性质,凡是溶液都有渗透压。

细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和,C1—。

溶液渗透压越大,则溶液的吸水能力越强。

血浆的渗透压与0.9%的NaCl溶液的渗透压大致相等,故0.9%的NaCl溶液为血浆的等渗溶液,又叫生理盐水。

医院里给病人输液时经常使用的就是生理盐水。

2.酸碱度

正常人血浆的pH在7.35~7.45之间波动。

机体在代谢过程中虽然经常有各种酸性或碱性物质进入血浆,但血浆的pH却能保持相对稳定,过酸或过碱都可引起机体的酸中毒或碱中毒。

3.温度

细胞外液的温度—般维持在37℃左右。

五、细胞外液与外界环境的关系

(1)细胞外液即内环境,内环境的“内”是相对于外界环境而言的。

高等动物细胞与内环境进行物质交换,同时呼吸系统、消化系统、循环系统、泌尿系统与体内细胞物质交换有十分密切的联系。

具体情况如下:

(2)人的呼吸道、肺泡腔、消化道与外界相通,属于人体的外界环境。

经典例题

例1.下列关于人体细胞的叙述,不正确的是

A.人体的细胞外液即内环境

B.细胞外液的化学成分中有葡萄糖、无机盐、激素、尿素等物质

C.细胞外液主要成分之间的关系可表示为血浆组织液淋巴血浆

D.小肠壁的肌细胞可以不通过细胞外液从肠道直接吸收葡萄糖

解析:

人体内环境即细胞外液,主要包括血浆、组织液、淋巴等。

它们在物质组成上相似,都含水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、尿素以及激素等,因此选项A、B正确,内环境中各成分之间的物质交换中血浆和组织液间是双向的,组织液和淋巴间以及淋巴和血浆间的交换是单向的.因此选项C是正确。

体内的细胞只有通过内环境才能与外界环境进行物质交换、小肠壁的肌细胞不能从消化道中直接吸收葡萄糖,只能从组织液中直接吸收,故选项D错误。

答案:

D

例2.人体发生花粉过敏反应时,由于毛细血管壁的通透性增加,血浆蛋白渗出,会造成局部

A.血浆量增加B.组织液减少

C.组织液增加D.淋巴减少

解析:

毛细血管壁正常情况下,只允许水、葡萄糖、无机盐等小分子透过进入细胞间隙,形成组织液。

但当毛细血管壁受到过敏反应的影响而通透性增加时,原来应留在血管中的血浆大分子如蛋白质,也能进人细胞间隙,造成组织液浓度会增加,渗透压提高,组织液的吸水能力增强,渗出毛细血管壁进入组织液的水分增多,引起组织水肿。

答案:

C

实践探究

一、选择题

1.关于内环境的叙述,错误的是

A.它是细胞外液B.它是细胞赖以生活的液体环境

C.它包括血液、组织液和淋巴D.细胞必须通过它与外界进行物质交换

2.毛细血管壁和毛细淋巴管壁的内环境分别是

1血液和组织液②血浆和组织液③淋巴和血浆④淋巴和组织液

A.①④B.②③C.②④D.①③

3.通过内环境人体内的细胞与外界环境间接进行物质交换的系统是

1呼吸②消化③神经④循环⑤泌尿⑥内分泌⑦运动

A.①②④⑤B.①②③④C.①②④⑥D.②④⑤⑦

4.高等动物细胞内产生的CO2排出体外的途径是

A.细胞----内环境---循环系统----呼吸系统----体外

B.细胞---内环境---呼吸系统----循环系统---体外

C.细胞---呼吸系统—循环系统—内环境---体外

D.细胞—循环系统—呼吸系统—内环境—体外

5.人体的内环境是一个液体环境,但不包括下列哪种液体

A.细胞液B.血浆C.组织液D.淋巴

二、非选择题

6.下图是人体细胞与内环境之间的物质交换示意图。

请据图完成下列问题:

(1)请指出图中有关结构(内)的体液名称。

①;②;③;④;其中属于内环境的是

(填数字)。

(2)用图中的标号表示毛细血管运输来的氧气到达组织细胞的过程:

(3)组织细胞获得养料和排除尿素等含氮废物必须通过的系统包括、

、、。

达标测评

一、选择题

1.下列关于人体体液的叙述,错误的是

A.在所有的体液中,细胞内液是最多的

B.组织液必须通过血浆才能与外界进行物质交换

C.细胞外液本质上是一种盐溶液,类似于海水

D.组织细胞都只能与组织液进行物质交换

2.下列物质中,不属于内环境成分的是

A.CO2、O2B.H20、Na+

C.C6H1206、尿素D.血红蛋白、氧化酶

3.毛细淋巴管阻塞,会引起

①组织发生水肿②组织发生脱水③组织液中高分子物质数量增加④组织液中高分子物质数量减少

A.①③B.①④C.②③D.②④

4.下列各项中,能视为物质进入内环境的实例是

A.受精过程中,精子进入卵细胞B.牛奶进入胃中

C.氧气通过呼吸道进入肺泡D.静脉注射生理盐水

5.人体发生组织水肿的原因之—可能是

A.血浆中蛋白质含量少B.组织液中蛋白质含量少

C.血液中尿素含量多D.血液中无机盐含量多

6.下列各项中,能与外界环境直接进行物质交换的是

A.体液B.内环境C.血浆D.组织细胞

7.下列哪项不是内环境的作用

A.为细胞提供营养物质B.为细胞代谢提供必要的酶

C.免疫作用,保障细胞的正常生理活动D.将细胞的代谢废物带走

8.下列过程主要在细胞外完成的是

A.消化吸收B.蛋白质合成

C.呼吸作用D.氧气在人体内的运输

拓展延伸

试设计一个实验,探究血浆中无机盐含量对红细胞形态的影响,确定人的生理盐水的浓度。

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怎样看体检血液化验单

GPT俗称谷丙转氨酶,正常值为5~461U/L。

若高于正常值,可见于各种类型的病毒性肝炎、中毒性肝炎、脂肪肝、肝硬化、肝癌以及肝外胆道阻塞性疾病。

亦可见于急性心肌炎、急性心肌梗死、脑梗塞、急性胰腺炎、进行性肌营养不良症以及广泛的肌肉损伤等。

HBsAg即乙肝病毒表面抗原。

若检验报告为阳性,可能是乙肝患者或无症状病毒携带者,应进一步检查肝功能及乙肝病毒五项,俗称二对半。

BuN即尿素氮,正常值为2.9~7.2mmol/L。

超过正常值则提示肾脏排泄功能发生障碍。

FBG即空腹血糖,正常值为3.9~6.1mmol/L。

若高于正常值,应复查或查餐后2小时血糖及葡萄糖尿量试验等,以便确诊有否糖尿病。

TCH即总胆固醇,正常值为3.2~6.4mmol/L。

此值升高可见于肥胖症、糖尿病、肾病综合症、甲状腺机能低下、黄色瘤、家族性高胆固醇血症、动脉粥样硬化以及肝外胆道阻塞性疾病、胆汁性肝硬变等。

若低于正常值,常见于营养不良、甲状腺机能亢进、恶性贫血、溶血性贫血及某些感染性疾病及癌症等。

TC即甘油三酯,比值高见于肥胖症、糖尿病、肾腺皮质功能亢进、肾病综合症、原发性高脂血症、酒精中毒以及长期摄人高脂肪、高糖、高热量饮食等。

HOLP即高密度脂蛋白,正常值为1.0~1.8mmol/L。

具有抗动脉粥样硬化的作用。

LDLP即低密度脂蛋白,它的正常值为1.5~1mmol/L。

其主要成分为胆固醇,约占50%该值升高容易促发动脉粥样硬化。

AFP即甲种胎儿球蛋白,正常值不超过25ng。

如连续几次检查都在400ng以上,则提示有可能为肝癌。

第1节细胞生活的环境

第2节内环境稳态的重要性

学习导读

学习准备

一、内环境的动态变化

正常情况下,不同人的体温,会因、等的不同而存在微小的差异;同一个人的体温在一日内也有变化,但一般不超过。

尽管周围的气温波动范围较大,但健康人的体温始终接近。

正常机体通过,使各个、协调活动,共同维持状态,叫做稳态。

二、对稳态调节机制的认识

1.人体各器官、系统地正常运行,是维持内环境稳态的基础。

如果某种器官的功能出现障碍,就会引起。

(1)法国生理学家贝尔纳曾推测,内环境的恒定主要依赖于的调节。

(2)美国坎农提出了稳态维持机制的经典解释:

内环境稳态是在和的共同作用下,通过机体各种器官、系统、而实现的。

(3)免疫系统曾一直被认为是机体的防御系统。

随着分子生物学的发展,人们发现,免疫系统也起着重要的作用:

它能并异物、外来病原微生物等引起内环境波动的因素。

(4)目前普遍认为,是机体维持稳态的主要调节机制。

2.人体维持稳态的调节能力是的。

当外界环境的变化,或人体自身的调节功能出现时,内环境的稳态就会遭到破坏。

三、内环境稳态的重要意义

细胞的代谢过程是由细胞内众多复杂的组成的,完成这些反应需要各种物质和条件。

例如,细胞代谢需要依靠氧化分解葡萄糖来提供能量,只有和血液中的在正常范围内,才能为这一反应提供充足的反应物。

细胞代谢的进行离不开酶,酶的活性又受、

等因素的影响。

只有这些因素都在适宜的范围内,酶才能正常的发挥作用。

由此可见,

是机体进行正常生命活动的必要条件。

破疑解难

一、内环境与稳态

(1)稳态的概念

由于外界环境因素的变化和体内细胞代谢活动的进行,内环境的各种化学成分和理化性质是不断变化的。

但内环境却能维持相节的稳定。

这种内环境的各种化学成分和理化性质维持相对稳定的状态,称为稳态。

稳态并不是指内环境的各种化学成分和理化性质维持在一个固定不变的值,而是在一定范围内维持相对稳定的状态。

如正常情况下,人的体温变化范围为36.5~37.5℃;血液的pH变化范围为7.35~7.45;血浆渗透压一般为770kPa(37℃时);血糖正常水平为80~120mg/dL等,而不是某一恒定值。

(2)神经一—体液——免疫调节在维持稳态中的作用。

神经一—体液一一免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。

①神经调节:

调节的主要方式,如体温调节中枢在下丘脑。

②体液调节:

某些化学物质如激素、C02、H+等在体液传送下对机体的调节,其中主要为激素调节。

③免疫调节:

分为非特异性免疫和特异性免疫,二者共同抵御外来异物和病原微生物的入侵。

在整个机体中,神经调节与体液调节是共同协调,相辅相成的,正是两者的相互配合,机体才能进行正常的生命活动,并适应内外环境的不断变化。

如当血液中C02过高时C02刺激呼吸中枢,引起呼吸活动加强,及时排出过多的C02,实现内环境中02与C02含量的相对稳定。

免疫系统不仅是机体的防御系统,而且对于内环境稳态的维持也起着重要的调节作用。

人体维持稳态的调节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,内环境的稳态就会遭到破坏。

(3)内环境稳态的重要意义。

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结构与功能的重要因素。

②适宜的体温和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内环境中过多的代谢产物如尿素、C02等会使机体中毒。

⑤内环境稳态失调时,机体就会受到严重危害,影响正常生命活动的进行。

二、内环境稳态与消化、呼吸、循环、排泄系统的功能联系图解

1.内环境与四大系统在气体交换中的作用

(1)氧气从外界进入组织细胞需要多种器官、系统的参与。

首先氧气借助呼吸系统进入肺泡,然后扩散进入肺泡周围的毛细血管,借助血液循环到达组织细胞处,接着从组织细胞周围的毛细血管扩散出来,经组织液进入组织细胞,参与物质的氧化分解。

(2)二氧化碳的排出过程与氧气的进入过程刚好相反。

呼吸的全过程如下图:

呼吸运动扩散作用扩散作用

外界呼吸道肺泡肺部的血液组织处的组织氧的

空气毛细血管循环毛细血管细胞利用

肺的通气肺泡内的气体在血液组织里的

气体交换中的运输气体交换

外呼吸内呼吸

2.内环境与四大系统在营养物质交换中的作用

各种营养物质必须经消化系统的消化、吸收才能进入循环系统,然后经循环系统的运输才能到达组织细胞周围的组织液,接着扩散进入组织细胞。

组织细胞代谢产生的废物,也必须先进入组织液,才能通过循环系统的运输后,借助呼吸系统或泌尿系统、皮肤排出体外。

三、关于动物机体的内环境和稳态

内环境是动物体内细胞直接生活的液体环境。

它泛指细胞外液,即组织液、血浆和淋巴。

动物体内组织细胞直接浸润在细胞液中,从中获得营养物质和排出代谢废物,以使组织细胞通过内环境与外界环境进行物质交换。

内环境的性质(诸如温度、PH值、各种化合物含量等)维持的相对性状的稳定状态就是稳态。

(1)从新陈代谢角度看,代谢是细胞和生物体各种物质和能量变化的总和,这些变化必然会导致内环境中各种理化因子如PH值、温度、渗透压和各种化合物的含量等处于变化当中,但是这种变动又不能超出一定范围,否则会导致代谢障碍、疾病,甚至危及生命,因此稳态具有重要的意义。

(2)从生命活动调节角度看,维持内环境的稳态至关重要,主要有以下三种基本途径:

1各种器官系统的协调活动,例如消化系统将营养物质摄入体内,泌尿系统将代谢废物排出体外,呼吸系统保障了细胞充足的O2来源并且及时排出C02等等。

2神经-体液调节,如当血液中CO2过高时,CO2刺激呼吸中枢,引起呼吸活动加强,及时排出过多CO2,实现内环境中O2与CO2含量的相对稳定。

3缓冲系统的作用,如血液中H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等缓冲物质起到了维持血液PH稳定的作用。

(3)从酶的作用条件看,代谢是细胞酶促反应的总和,酶必须在适宜条件下才能发挥正常的催化作用,如适宜的温度,适宜的PH值等,因此稳态是机体正常生命活动的必要条件。

经典例题

例1.下列关于内环境稳态的叙述中,错误的是

A.内环境的理化性质是相对稳定的

B.内环境稳态是由体内各种调节机制所维持的

C.内环境的理化性质是恒定不变的

D.内环境稳态不能维持,机体的生命活动就会受到威胁

解析:

内环境稳态是一个相对稳定的状态,是一个动态的平衡,这种稳态是神经—体液—免疫共同调节,各种器官系统协调活动的结果。

如果内环境不能维持稳态,生命活动必然受影响。

答案:

C

解析:

(1)直接与物质交换有关的系统为:

呼吸系统、消化系统、循环系统、泌尿系统,图中①、②、③依次需通过消化系统、呼吸系统和泌尿系统。

在物质交换过程中起调节作用的系统有神经系统和内分泌系统。

(2)人体的体液包括细胞外液和细胞内液,由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。

(3)细胞与内环境直接交换的④为养料和氧气,⑤为CO2及H2O、无机盐、尿素等废物。

(4)⑥可用简明短语表术为:

体内细胞通过内环境与外界环境间接地进行物质交换。

答案:

C

实践探究

一、选择题

1.酷暑季节,室外作业的工人应多喝

A.盐汽水B.核酸型饮料C.蛋白型饮料D.纯净水

2.高等动物和人的内环境必须保持相对稳定。

下列各项生理活动中,与内环境的稳态没有直接关系的是

A.通过汗和尿排泄废物B.将食物残渣形成粪便排出体外

C.血液运输氧和废物D.血液中CO2增加,会使呼吸加快

3.人体血浆中葡萄糖的含量仅能维持正常生理活动几分钟的需要。

那么,在一定时间内,能使血糖基本维持在0.1%左右的器官是…………

A.大肠B.胃C.肝脏D.骨骼肌

4.“春捂秋冻”的意思是…………………………………………

A.秋冻能使身体健康B.捂是要适应冷的环境

C.帮助机体适应环境温度的变化D.增加机体的产热抗冻能力

5.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需要

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

二、非选择题

6.下图是人体气体交换示意图,据图完成下列问题:

(1)甲图表示的过程为。

(2)健康人血浆pH的范围是。

A.8~9之间B.7—8之间C.9~10之间D.等于7

(3)血管B内血浆的PH(填“>”“=”或“<”)血管D内血浆的pH,其原因是(用反应式说明)

(4)肺气肿病患者在肺部换气不足时,会引起酸中毒,其原因是

达标测评

一、选择题

1.人在发高烧时,常常不思饮食,其根本原因是

A.消化道内的食物尚未消化B.发烧使胃肠蠕动减弱

C.体内的食物残渣排出受阻D.高烧使酶的活性减弱

2.下列关于内环境稳态调节的描述正确的是

A.所有稳态调节都有反射弧的参与B.所有的稳态都是相对的

C.所有稳态的形成都有许多系统参与D.所有稳态调节的中枢都在大脑

3.对维持内环境稳态起主要调节作用的系统是

1神经系统②内分泌系统③循环系统④运动系统⑤消化系统⑥呼吸系统

⑦泌尿系统⑧免疫系统

A.①②③B.④⑤⑥C.①②⑧D.③⑤⑥

4.肾小管与其周围毛细血管之间水分的交换是通过渗透作用完成的。

如果流经肾小管的原尿中葡萄糖浓度明显增高,并且不能完全被肾小管重吸收,那么最终排出的尿液量将会

A.增加B.减少C.不变D.不确定

5.下列各项中不属于影响内环境稳态的因素是

A.温度B.酶C.pHD.渗透压

6.小肠严重吸收不良的病人,采用静脉输入全营养液的方法提供营养,全营养液的成分不能含有

A.蛋白质B.葡萄糖

C.无机盐和维生素D.氨基酸

7.剧烈运动时,肌肉产生的大量乳酸进入血液,但不会引起血浆pH发生剧烈的变化。

其中发挥缓冲作用的物质主要是

A.碳酸氢钠B.碳酸C.三磷酸腺苷D.钾离子

8.稳态是机体进行正常生命活动的必要条件,当稳态遭到破坏,必将引起

A.酶促反应速率的加快B.儿童患佝偻病

C.细胞代谢紊乱D.成年人患肌无力病

二、非选择题

9.美国生理学家坎农提出了稳态维持机制的经典解释:

内环境稳态是在和共同作用下,通过机体的各种分工合作、协调统一而实现的。

目前普遍认为机体维持稳态的主要调节机制是:

10.下图是胰腺组织局部结构模式图,请据图回答:

(1)A液是,B液是,C液是。

三者共同构成了胰腺组织细胞生活的液体环境,这个液体环境称。

(2)CO2不从毛细血管进入胰腺组织细胞的原因是。

拓展延伸

水果、蔬菜中往往含有一些碱性物质如碳酸钠。

当食用这些食物时,碳酸钠进入血液后,人体的即时反应是:

(1)碳酸钠与血液中的______缓冲对发生作用,相应的反应式:

____________。

(2)所形成的______通过______(器官)以______的形式排出体外。

(3)因此,通过血液中缓冲物质的作用,使血液中的_____维持在相对稳定状态。

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内环境及其稳态概念的由来与发展

早在1775年,英国的一个实验生理学家C.Blagden曾以自己的身体进行试验,观察到在空气干燥的条件下,人在120℃室温下停留15分钟,体温仍可保持稳定,而在此温度下,只需13分钟就可烤熟—盘牛肉。

此后不久,另一名英国著名科学家J,Hunler也报告了他在不同情况下测量出了鼠、鸡、蛇、鱼、蛙等动物的体温与外界温度变化有关系,指出高等动物在外界温度变动的情况下,具有完善的保持体温恒定的能力。

这些研究正是内环境稳定思想的萌芽。

内环境(milieuinterieur)概念的正式提出当推法国生理学家C.Bernard。

1857年,他在一次讲座中指出:

“有机体所表现的对外环境的独立性乃成于下述事实:

在生物体内,组织实际上并不直接接受外界环境的作用,而是被一种真正的内环境所防护着,这个内环境主要由在体内循环的体液所组成”。

Bernard在他最后的著作《普通生理学教程;动植物共同的生命现象》中进一步指出,“内环境的稳定是自由和独立生活的首要条件。

”“所有的生命机制尽管多种多样,但只有一个目标,就是保持内环境中生活条件的稳定。

”Bernard的这

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