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从血液到细胞：你知道细胞外液的运作原理吗？
在细胞生物学中，细胞外液（Extracellular Fluid, ECF）指的是所有多细胞生物中，细胞外部的体液。健康成人的体内水分约占总体重的50-60%（范围从45%到75%），女性和肥胖者的比例通常低于瘦男性。细胞外液约占体内液体的三分之一，其余的三分之二则为细胞内液。细胞外液的主要成分是包围细胞的间质液。
细胞外液被视为所有多细胞动物的内部环境，对于拥有血液循环系统的动物，这部分液体中亦包括血浆。
血浆及间质液构成至少97%的细胞外液。淋巴液则占间质液的一小部分。剩余的少量细胞外液包括约2.5%的跨细胞液（transcellular fluid）。细胞外液还可以被视为有两个部分：供应系统的血浆和淋巴，以及用于与细胞交换水和溶质的间质液。
细胞外液中的间质液构成身体的内部环境，浸润所有细胞，并对它们的正常功能至关重要。细胞外液的组成必须通过多种稳态机制进行调节，其中包括负反馈机制。这些稳态过程调节了细胞外液的pH、钠、钾及钙的浓度，同时还稳定了体液的体积、血糖、氧气和二氧化碳的水平。
细胞外液的成分
细胞外液的主要成分是间质液，亦即组织液，这些液体位于血管和细胞之间。细胞外液的另一个主要成分是血浆，这是循环系统的液体。小量的细胞外液则包括跨细胞液。这些成分常被称为“液体区室”。
在一名70公斤的年轻男性中，其细胞外液占体重的约20%，即约十四升。在这些液体中，间质液占11升，血浆占3升。
间质液的功能
间质液本质上与血浆相似，并且是细胞外液的大部分组成部分。它的组成会随着不同组织及生物组织中的细胞之间的交换而有所不同。间质液中的物质会受到多种影响，包括营养素的扩散及细胞代谢产生的废物排放。
跨细胞液
另一方面，跨细胞液是由细胞的运输活动所形成，这是细胞外液中最小的组成部分。包括脑脊液、眼内房水、体腔中的浆液及内耳的前耳液和内耳液。跨细胞液的组成因其所在位置的不同而剧烈改变。
细胞外液的功能
细胞外液提供了物质交换的媒介，这些物质可以通过溶解、混合和运输在液体介质中进行。细胞外液中的物质包括溶解的气体、营养物质和电解质，这些都是维持生命所必需的。
此外，细胞外液中还含有从细胞分泌出的物质，这些物质在溶解形式中存在，但很快会凝聚成纤维，或者以固体或半固体的形式沉淀。
氧气的交换
细胞外液的一个主要作用是促进血液中的分子氧向组织细胞的交换，以及由细胞线粒体产生的二氧化碳回到血液中。与氧气相比，二氧化碳在水中的溶解度高约20倍，因此可以相对轻易地在细胞和血液之间扩散。
细胞外液的调节
内部环境的稳定来自于稳态机制的运作。许多复杂的稳态机制会调节并保持细胞外液的组成稳定。细胞膜的钠钾泵会将钠离子从细胞内排出，并让钾离子进入。这种离子浓度的差异对于保持细胞体积稳定以及某些细胞生成动作电位至关重要。
血浆、间质液和淋巴的相互作用
动脉血浆、间质液和淋巴在血管毛细血管的层面进行交互。毛细血管的通透性使得水可以自由地进出。在毛细血管的动脉端，血压高于组织的静水压，水因此会从毛细血管渗出到间质液中。
这一系列过程确保了身体细胞所处的液体环境始终接近理想状况，只要稳态的机制正常运作，这些交换便会持续进行。
细胞外液的组成和功能并不仅仅是体液的简单流动，这背后包含了生物体对生理稳态的深刻理解及无数全球性、生化性的调节过程。最终，这一切都是为了保持细胞和整个生物体的健康运作，你是否曾深入思考细胞外液在你体内扮演的角色呢？
