Каким свойством обладает внутренняя среда организма
Внутренняя среда организма: кровь, лимфа, тканевая жидкость.
состав внутренней среды организма
| Состав | Где течет | Функция |
Кровь: 60 % — плазма крови 40 % — форменные элементы | в кровеносных сосудах |
|
| Лимфа: 97 % — плазма крови 3 % — лейкоциты | в лимфатических сосудах |
|
Тканевая жидкость: плазма крови (меньше белка) | среди тканей — контактирует с клетками |
|
гомеостаз
Гомеостаз — совокупность механизмов, обеспечивающих постоянство состава внутренней среды организма.
Для внутренней среды организма характерно относительное постоянство состава и физико-химических свойств. При изменении какого-либо параметра внутренней среды в организме включаются мощные системы саморегуляции. Они обеспечивают изменение функций многих органов и систем так, чтобы их работа восстановила исходный баланс.
Транспорт веществ во внутренней среде организма
Транспорт питательных веществ
Транспорт продуктов метаболизма
кровь
Функции крови:
Транспортная: перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким; доставка питательных веществ, витаминов, минеральных веществ и воды от органов пищеварения к тканям; удаление из тканей конечных продуктов метаболизма, лишней воды и минеральных солей.
Защитная: участие в клеточных и гуморальных механизмах иммунитета, в свертывании крови и остановке кровотечения.
Регуляторная: регуляция температуры, водно-солевого обмена между кровью и тканями, перенос гормонов.
Гомеостатическая: поддержание стабильности показателей гомеостаза (рН, осмотического давления (давления, оказываемое растворенным веществом посредством движения его молекул) и др.).
Рис. 1. Состав крови
| Элемент крови | Строение/состав | Функция |
|---|---|---|
| плазма | желтоватая полупрозрачная жидкость из воды, минеральных и органических веществ |
|
| эритроциты | красные клетки крови:
|
|
| лейкоциты | белые клетки крови:
|
|
| тромбоциты | кровяные пластинки:
|
|
Первый компонент внутренней среды организма — кровь — имеет жидкую консистенцию и красный цвет. Красный цвет крови придает гемоглобин, содержащийся в эритроцитах.
Кислотно-щелочная реакция крови (рН) составляет 7,36 — 7,42.
Общее количество крови в организме взрослого человека в норме составляет 6 — 8 % от массы тела и равно примерно 4,5 — 6 л. В кровеносной системе находится 60 — 70 % крови — это так называемая циркулирующая кровь.
Другая часть крови (30 — 40 %) содержится в специальных кровяных депо (печени, селезёнке, сосудах кожи, лёгких) — это депонированная, или резервная, кровь. При резком увеличении потребности организма в кислороде (при подъёме на высоту или усиленной физической работе), или при большой потери крови (при кровотечениях) из кровяных депо происходит выброс крови, и объем циркулирующей крови повышается.
Кровь состоит из жидкой части — плазмы — и взвешенных в ней форменных элементов (рис. 1).
плазма
На долю плазмы приходится 55 — 60 % объема крови.
Гистологически плазма является межклеточным веществом жидкой соединительной ткани (крови).
Плазма содержит 90 — 92 % воды и 8 — 10 % сухого остатка, главным образом белков (7 — 8 %) и минеральных солей (1 %).
Основными белками плазмы являются альбумины, глобулины и фибриноген.
Сывороточный альбумин составляет около 55 % всех белков, содержащихся в плазме; синтезируется в печени.
Функция альбумина:
транспорт плохо растворимых в воде веществ (билирубина, жирных кислот, липидных гормонов и некоторых лекарств (например, пенициллина).
Глобулины — глобулярные белки крови, имеющих более высокую молекулярную массу и растворимость в воде, чем альбумины; синтезируются в печени и в иммунной системе.
Функции глобулинов:
иммунная защита;
участвуют в свертываемости крови;
транспорт кислорода, железа, гормонов, витаминов.
Фибриноген — белок крови, вырабатываемый в печени.
Функция фибриногена:
свертывание крови; фибриноген способен превращаться в нерастворимый белок фибрин и образовывать тромб.
В плазме также растворены питательные вещества: аминокислоты, глюкоза (0,11 %), липиды. В плазму поступают и конечные продукты обмена веществ: мочевина, мочевая кислота и др. В плазме содержатся также различные гормоны, ферменты и другие биологически активные вещества.
Минеральные вещества плазмы составляют около 1 % (катионы , , Са, анионы С, НСО, НРО).
Сыворотка крови — плазма крови, лишённая фибриногена.
Сыворотки получают либо путём естественного свёртывания плазмы (оставшаяся ждкая часть и есть сыворотка), либо путем стимуляции превращения фибриногена в нерастворимый фибрин — осаждение — ионами кальция.
Применение плазмы в медицине
Плазмафарез (плазмаферез) — процесс отделения плазмы крови с ее последующим очищением от токсинов, антител и др. веществ. Используется при лечении аутоиммунных заболеваний.
Донорский плазмаферез — процесс переливания донорской плазмы при сильных ожогах и компрессионных травмах (у пострадавших при землетрясении или в автокатастрофе).
Плазма с высокой концентрацией тромбоцитов применяется в медицине в качестве стимулятора регенерации тканей организма.
Сыворотка крови — плазма крови, лишённая фибриногена.
Сыворотки используют в качестве лекарственных препаратов при многих инфекционных заболеваниях и отравлениях. Сыворотки с химическими метками применяют в диагностике некоторых заболеваний и в научных исследованиях.
форменные элементы крови
На долю форменных элементов в циркулирующей крови приходится 40 — 45 % объема.
В эмбриональный период кровь образуется одновременно с сосудами из мезенхимы. Клетки мезенхимы, дающие начало первичным элементам крови, называются гемоцитобластами. Проходя сложный путь развития, они преобразуются в зрелые кровяные клетки.
Гемопоэз — процесс образования клеток крови.
У плода образование кровяных элементов происходит в печени, а у взрослого человека в специальных кроветворных (гемопоэтических) органах — в красном костном мозге и в селезенке.
К форменным элементам крови относятся эритроциты, лейкоциты и тромбоциты (кровяные пластинки).
эритроциты
Эритроциты — красные клетки крови.
Это безъядерные, двояковогнутые, не способные к делению клетки (рис. 2).
Рис. 2. Эритроциты в артериоле
Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска, что обеспечивает более эффективное захватывание кислорода. Кроме того, благодаря двояковогнутой форме эритроциты способны упруго деформироваться и проходить через самые тонкие капилляры (рис. 3, 4).
Рис. 3. Эритроцит в капилляре Рис. 4. Поток эритроцитов в капилляре
В процессе дифференцировки ядро утрачивается и весь внутренний объем эритроцита заполняется железосодержащим белком — гемоглобином.
Гемоглобин человека — это сложный белок из класса глобулинов, состоящий из 4 белковых субъединиц и гема — пигментной группы, содержащей ион железа (II) (рис. 5).
Рис. 5. Строение гемоглобина
Именно гемоглобин присоединяет к себе кислород в капиллярах легких, превращаясь в оксигемоглобин, и транспортирует его ко всем тканям организма (рис. 6).
Рис. 6. Функция гемоглобина
Гемоглобин синтезируется в клетках красного костного мозга и для нормального его образования необходимо достаточное поступление железа с пищей.
В норме содержание гемоглобина в 1 л крови взрослого человека равно 115 — 160 г.
Функции гемоглобина:
транспорт кислорода и углекислого газа;
принимает участие в поддержании постоянства рН крови (буферные свойства гемоглобина)
Молекула гемоглобина плода человека (фетальный гемоглобин) отличается от молекулы гемоглобина взрослого человека химическим строением и способностью связывать кислород. Молекула фетального гемоглобина более эффективно связывает и транспортирует кислорода к клеткам организма.
Количество эритроцитов в 1 мм крови взрослого человека составляет 5x клеток.
У новорожденных количество эритроцитов в 1,5 — 2 раза больше, чем у взрослых; с возрастом их количество уменьшается.
У жителей высокогорных районов количество эритроцитов повышено (эритроцидоз) — адаптация к пониженному содержанию кислорода в атмосфере. Кроме того, содержание эритроцитов в крови увеличивается при физических и эмоциональных нагрузках, потере жидкости (ожоги, рвота, понос, чрезмерное потоотделение).
Анемия — снижение количества эритроцитов и гемоглобина в крови.
Причиной анемии может быть неправильное питание (например, недостаток железа в пище), кровотечения, нарушение кроветворной функции (гемопоэза), разрушение эритроцитов под действием токсинов, при переливании несовместимой крови, резус-конфликте матери и плода.
Образуются эритроциты в красном костном мозге.
Эритропоэз — процесс образования эритроцитов.
В сутки у человека образуется примерно 200 — 250 млрд. эритроцитов.
Из эритробластов — ядерных клеток красного костного мозга — образуются крупные клетки-предшественники эритроцитов — ретикулоциты; они поступают в кровь.
Созревание ретикулоцитов, т. е. превращение их в зрелые эритроциты совершается в течение нескольких часов.
Количество ретикулоцитов в крови служит показателем интенсивности образования эритроцитов в костном мозге.
Для образования эритроцитов необходимо поступление в организм стимулирующих этот процесс витаминов — и фолиевой кислоты.
Разрушение старых эритроцитов происходит в печени и селезёнке.
Один из продуктов распада эритроцитов (точнее гемоглобина) — желчный пигмент билирубин (не содержит железо). Попадая вместе с желчью в кишечник, под влиянием ферментов кишечного сока билирубин превращается в стеркобилин (окрашивает каловые массы) а, попадая с кровью в почки, превращается в уробилин (обусловливает окраску мочи).
Изменение цвета кала и мочи может быть симптомом серьезных расстройств функций печени (образования билирубина), например, при гепатите А.
Время жизни эритроцита — 120 суток.
Гемолиз — это разрушение эритроцитов. Разрушение эритроцитов может происходить по нескольким причинам. Например, при механических повреждениях клеток, под влиянием химических веществ (кислот, щелочей, ядов), при помещении эритроцитов в гипотонический раствор (раствор, с более низкой концентрацией солей, чем в эритроцитах), при замораживании и нагревании, под действием электрического тока.
лейкоциты
Лейкоциты — белые клетки крови.
Лейкоциты содержат ядро. Они способны изменять форму и активно передвигаться, образуя цитоплазматические выросты (рис. 7).
Лейкоциты различаются по происхождению, функциям и внешнему виду.
Они выполняют защитную функцию: одни из них способны к фагоцитозу, другие вырабатывают антитела (рис. 8).
Рис. 7. Лейкоцит Рис. 8. Фагоцитоз бактерий лейкоцитом
Продолжительность жизни лейкоцитов составляет от нескольких часов до нескольких суток. Образуются они в красном костном мозге и в органах иммунной системы (лимфатических узлах и селезенке).
Разрушение лейкоцитов происходит в очагах воспаления и в печени.
У взрослого человека в 1 мм крови насчитывается 4 — 9 x лейкоцитов.
тромбоциты
Тромбоциты — кровяные пластинки, являются безъядерными фрагментами клеток (рис. 9).
Они образуются в красном костном мозге путем отщепления безъядерных фрагментов цитоплазмы от гигантских клеток — мегакариоцитов. Из одного мегакариоцита может возникнуть до 1000 тромбоцитов (размеры тромбоцита — 2 — 3 мкм).
Рис. 9. Тромбоцит
В 1 мм крови содержится 180 — 320 x тромбоцитов.
Продолжительность жизни тромбоцитов в среднем 3 — 5 дней.
Разрушаются тромбоциты в селезёнке, а также в местах нарушения целостности сосудов.
Основная функция тромбоцитов — свертывание крови (коагуляция) и остановка кровотечений (гемостаз).
Они прилипают к месту повреждения и «латают» место разрыва сосуда.
гемостаз
Обязательным условием для свертывания крови является наличие ионов и факторов свёртываемости (ФС). Факторы свёртываемости — это 13 глобулиновых белков, содержащихся в плазме и форменных элементах крови, без которых свёртывание крови невозможно. Они ообразуются в печени при участии витамина K.
Запускается система свертывания по принципу каскада: один фактор запускает другой.
Для участия в свертывании крови тромбоциту необходимо перейти в активное состояние.
Основные физиологические активаторы тромбоцитов:
коллаген (белок межклеточного вещества)
тромбин (белок плазмы)
АДФ (аденозиндифосфат, появляющийся из разрушенных клеток сосуда)
Активированные тромбоциты становятся способны прикрепляться к месту повреждения (адгезии) и друг к другу (агрегации): образуется тромбоцитарная пробка. Ее образование и запускает каскад реакций, приводящий к образованию тромба (рис. 10).
Рис. 10. Тромб
Процесс образования тромба
Процесс образования тромба
травма (повреждение ткани);
активация тромбоцитов;
склеивание тромбоцитов (образование тромбоцитарной пробки);
образование фермента протромбиназы;
выделение тромбопластина;
под действием тромбопластина белок плазмы протромбин превращается в тромбин;
тромбин вызывает образованием из растворимого белка плазмы фибриногена нерастворимого белка фибрина;
волокна фибрина образуют сетчатую основу тромба, в которой застревают клетки крови;
кровь из жидкости превращается в студенистую массу;
через несколько часов волокна фибрина сжимаются, выдавливая сыворотку (плазму без фибриногена);
на месте сгустка остается плотный красный тромб, состоящий из сети волокон фибрина с захваченными ею клетками крови.
Уменьшение количества тромбоцитов в крови может привести к кровотечениям.
Увеличение количества тромбоцитов ведет к формированию тромбов, которые могут перекрывать кровеносные сосуды (тромбоз) и приводить к таким патологическим состояниям, как инсульт, инфаркт миокарда, легочная эмболия или закупоривание кровеносных сосудов в других органах тела.
Тромбоциты секретируют практически все белки, необходимые для коагуляции. Кроме того, разрушаясь, тромбоциты выделяют биологически активные вещества: серотонин, адреналин, норадреналин, которые способствуют сужению просвета сосуда.
Тромбоциты не одинаково эффективны в свертываемости крови в течение всего дня. Циркадный ритм системы организма (внутренние биологические часы) вызывает пик активации тромбоцитов утром. Это одна из главных причин, что инфаркты и инсульты более распространены в первой половине дня.
Источник
Константы гомеостазиса.
Внутренняя среда организма – совокупность биологических жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость и т. д.), омывающих клетки и структуры тканей и принимающих участие в обмене веществ.
Внутренняя среда характеризуется относительным динамическим постоянством состава и свойств. Способность организма поддерживать постоянство внутренней среды называется гомеостазисом. Таким образом, клетки организма существуют и выполняют свои функции в относительно постоянных (стабильных) условиях, независимо от меняющихся условий внешней среды.
Параметры внутренней среды называются константами.
1. Существуют жесткие константы, диапазон колебаний которых мал (рН, осмотическое давление, концентрация ионов),
2. Пластические (уровень глюкозы, липидов и т. д.), которые изменяются в более широких пределах.
Константы регулируются рефлекторным и гуморальным путем, а также с помощью поведенческих гомеостатических реакций.
Внутренняя среда организма, состоящая из внеклеточной жидкости, содержит:
ñ лимфы (составная часть тканевой жидкости) – 2 л;
ñ крови – 3 л;
ñ интерстициальной жидкости – 10 л;
ñ трансцеллюлярной жидкости – около 1 л (в ее состав входят спинномозговая, плевральная, синовиальная, внутриглазная жидкости).
Значение внутренней среды организма: обеспечивает клетки веществами необходимыми для их жизнедеятельности, и через неё удаляются продукты распада.
Циркулирующая и депонированная кровь. Механизмы регуляции объема крови.
Кровь состоит из плазмы и форменных элементов — эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Объем крови у здорового человека = 6-8 % от массы тела (4-6 литров. Это нормоволемия. Повышение V крови относительно массы тела — гиперволемия, понижение — гиповолемия.
Общий объем условнол делят на две части:
1. Циркулирующий (по сосудам)
2. Депонированный (селезенка, печень, почки, легкие и др.), но быстро включаемый в циркуляцию при соответствующих гемодинамических ситуациях. В два раза больше, чем циркулирующей.
Циркулирующая кровь обеспечивает связь между органами – важное условие гуморальной регуляции функций в организме. Кровь переносит гормоны и другие биологически-активные вещества от мест образования к клеткам-мишеням.
Депонированная кровь заполняет органы-депо (селезенку, печень, мышцы и т.д.) и включается при больших физических или психоэмоциональных нагрузках. Почти не смешивается с циркулирующей кровью. Никогда не находятся в состоянии застоя.
Функции крови (циркулирующая):
1. Транспортная — транспорт кислорода, углекислого газа, питательных веществ, метаболитов, биологически активных веществ.
2. Гомеостатическая — участие в регуляции гомеостатических констант.
3. Защитная — защита организма от чужеродных клеток, молекул, мутантных клеток.
4. Механическая — придание тургарного напряжения органам за счет прилива к ним крови.
За объемом крови в организме «следят» волюморецепторы, расположенные в артериальном и венозном русле. Процентное отношение объема форменных элементов к объему плазмы называют гематокритом. Это жесткая гомеостатическая константа и составляет в среднем 45 об%
ñ у мужчин — 44-48% (из-за андрогена)
ñ у женщин — 41-45%
Гематокрит определяет вязкость.
Увеличение объема крови, занимаемого ее клетками — полицитемия.
Уменьшение — олигоцитемия.
Физико-химические свойства плазмы:
Химический состав плазмы:
ñ 90—92 % воды,
ñ 8—10 % — сухой остаток, в котором находятся минеральные и органические вещества:
1. минеральные вещества: катионы натрия, калия, кальция, магния и др., анионы хлора, угольной, фосфорной и других кислот.
2. органические вещества: белки, фосфолипиды, аминокислоты, глюкоза, креатинин, мочевина, мочевая кислота и т. д.
Осмотическое давление плазмы, механизмы его поддержания. Явление гемолиза и
Плазмолиза.
Осмотическое давление — это сила, с которой вода движется через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией. Создается растворенными в плазме веществами, в основном хлоридом натрия.
Это жесткая константа, зависящая от концентрации в плазме крови электролитов и неэлектролитов. Влияет на распределение воды между внутренними средами и клетками организма. В норме — 7,6 атм с колебаниями.
Раствор с ОД плазмы крови — изотонический. Раствор, более осмолярный нежели плазма — гипертонический. Менее осмолярный — гипотонический.
Эритроциты в гипотоническом растворе — набухают и лопаются, в гипертоническом — сморщиваются.
При снижении осмотического давления плазмы вода из плазмы будет поступать в эритроциты и может наступить осмотический гемолиз, т.е. разрыв мембраны эритроцита и выход гемоглобина в плазму.
При повышении осмотического давления плазмы вода из эритроцитов будет выходить в плазму, эритроциты сморщиваются, уменьшаются в размерах, т. е. происходит плазмолиз эритроцитов.
Растворы, осмотическое давление которых равно осмотическому давлению плазмы, называются изотоническими или физиологическими (0,9% раствор хлористого натрия).
Если осмотическое давление раствора больше, чем плазмы, то это гипертонический раствор, а если меньше, то гипотонический.
Осмотическое давление является жесткой константой и регулируется с помощью осморецепторов, которые находятся в кровеносных сосудах, промежуточном мозге и гипоталамусе.
Выведение воды и осмотически активных веществ происходит при участии почек и потовых желез. Осмотическое давление определяет обмен воды между плазмой и клетками.
Гемолиз — это разрушение мембраны эритроцита.
Виды гемолиза:
1. осмотический — в гипотонических растворах;
2. механический — при ударе по сосуду;
3. физический — при электротравме;
4. термический — при повышении или понижении температуры;
5. биологический — при действии токсинов (гемолизинов);
6. химический — при действии сильных кислот, оснований, окислителей.
Источник