Основу внутренней среды живых организмов образует. Неорганические вещества

БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ

Неорганические вещества

Среди неорганических соединений живых организмов особая роль принадлежит воде. Вода является основной средой, в котором происходят процессы обмена веществ и превращения энергии. Содержание воды в большинства живых организмов составляет 60-70 %. Вода образует основу внутренней среды живых организмов (крови, лимфы, межклеточной жидкости). Уникальные свойства воды определяются структурой ее молекул. В молекуле воды один атом Кислорода ковалентно связан с двумя атомами Водорода. Молекула воды полярна (диполь). Положительный заряд сосредоточен на атомах Водорода, поскольку Кислород является более електронегативним, чем Водород. Отрицательно заряженный атом Кислорода одной молекулы воды притягивается к положительно заряженному атому Водорода другой молекулы, образуя при этом водородная связь, который в 15-20 раз слабее, чем ковалентная. Поэтому водородные связи легко разрываются, что наблюдается, например, при испарении воды. Вследствие теплового движения молекул в воде некоторые водородные связи разрываются, некоторые образуются. Таким образом, молекулы является подвижными в жидком состоянии, что очень важно для процессов обмена веществ. Молекулы воды легко проникают через клеточные мембраны. Благодаря высокой полярности молекул вода является растворителем других полярных соединений. В зависимости от способности розчинюватися определенных соединений в воде, их условно делят на гидрофильные, или полярные, и гидрофобные, или неполярные. В гидрофильных соединений, растворимых в воде, относится большинство солей. Гидрофобные соединения (почти все жиры, некоторые белки) содержат неполярные группы, которые не образуют водородные связи, поэтому эти соединения не растворяются в воде. Она имеет высокую теплоемкость и одновременно высокую для жидкостей теплопроводность. Эти свойства делают воду идеальной для поддержания теплового равновесия организма.

Для поддержания процессов жизнедеятельности отдельных клеток и организма в целом важное значение имеют минеральные соли. Живые организмы содержат растворенные соли (в виде ионов), так и соли в твердом состоянии. Ионы делятся на положительные (катионы металлических элементов К + , N а + , Са 2+ , М 2+ т. д) и отрицательные (анионы кислот соляной - С l - , сульфатной - Н SO 4 - , S O 4 2- , карбонатной - НСО 3 - , фосфатной - Н 2 РО 4 - , НРО 4 2- и др.). Разная концентрация катионов К + и N а + в клетке и межклеточной жидкости вызывает разницу потенциалов на мембране клетки; изменение проницаемости мембраны по К + и N а + под влиянием раздражение обеспечивает возникновения нервного и мышечного возбуждения. Анионы фосфатной кислоты поддерживают нейтральную реакцию внутриклеточного среды (рН = 6,9), анионы карбоновой кислоты - слабощелочную реакцию плазмы крови (рН = 7,4). Соединения кальция (СаС O 3 ) входят в состав ракушек моллюсков и простейших, панцирей раков. Хлоридная кислота создает кислую среда в желудке позвоночных животных и человека, обеспечивает этим активность ферментов желудочного сока. Остатки серной кислоты, присоединяясь к нерастворимых в воде соединений, обеспечивающих их растворимость, что способствует выведению данных соединений из клеток и организма.

Среда - это совокупность условий обитания живых существ. Выделяют внешнюю среду, т.е. комплекс факторов, находящихся вне организма, но необходимых для его жизнедеятельности, и внутрен­нюю среду.

Внутренней средой организма называют совокупность биологичес­ких жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), омывающих клет­ки и структуры тканей и принимающих участие в процессах обмена веществ. Предложил понятие "внутренняя среда" в 19 веке Клод Бернар, подчеркивая тем самым, что в отличие от изменчивой внешней среды, в которой существует живой организм, постоянство жизненных процессов клеток требует соответствующего постоянства их окружения, т.е. внутренней среды.

Живой организм представляет собой открытую систему. Откры­той называют систему, для существования которой необходим по­стоянный обмен веществом, энергией и информацией с внешней средой. Взаимосвязи организма и внешней среды обеспечивают поступление во внутреннюю среду кислорода, воды и пищевых ве­ществ, удаление из нее углекислоты и ненужных, а иногда и вред­ных, метаболитов. Внешняя среда поставляет организму огромное количество информации, воспринимаемой многочисленными чувстви­тельными образованиями нервной системы.

Внешняя среда оказывает не только полезные, но и вредные для жизнедеятельности организма влияния. Однако, здоровый организм нормально функционирует, если воздействия среды не переходят границ допустимости. Такая зависимость жизнедеятельности орга­низма от внешней среды с одной стороны, и относительная ста­бильность и независимость жизненных процессов от изменений в окружающей среде с другой стороны, обеспечивается свойством организма, получившим название гомеостазис (гомеостаз). Организм представляет собой ультрастабильную систему, которая сама осу­ществляет поиск наиболее устойчивого и оптимального состояния, удерживая различные параметры функций в границах физиологичес­ких ("нормальных") колебаний.

Гомеостазис - относительное динамическое постоянство внут­ренней среды и устойчивость физиологических функций. Это имен­но динамическое, а не статическое постоянство, поскольку оно под­разумевает не только возможность, но необходимость колебаний со­става внутренней среды и параметров функций в пределах физио­логических границ с целью достижения оптимального уровня жиз­недеятельности организма.

Деятельность клеток требует адекватной функции снабжения их кислородом и эффективного вымывания из них углекислого газа и других отработанных веществ или метаболитов. Для восстановления разрушающихся белковых структур и извлечения энергии клетки должны получать пластический и энергетический материал, посту­пающий в организм с пищей. Все это клетки получают из окру­жающей их микросреды через тканевую жидкость. Постоянство последней поддерживается благодаря обмену газами, ионами и мо­лекулами с кровью. Следовательно, постоянство состава крови и состояние барьеров между кровью и тканевой жидкостью, так на­зываемых гистогематических барьеров, являются условиями гомеостазиса микросреды клеток. Избирательная проницаемость этих ба­рьеров обеспечивает определенную специфику состава микросреды клеток, необходимую для их функций.

С другой стороны, тканевая жидкость участвует в образовании лимфы, обменивается с дренирующими тканевые пространства лим­фатическими капиллярами, что позволяет эффективно удалять из клеточной микросреды крупные молекулы, неспособные диффунди­ровать через гистогематические барьеры в кровь. В свою очередь, оттекающая из тканей лимфа через грудной лимфатический проток поступает в кровь, обеспечивая поддержание постоянства ее состава. Следовательно, в организме между жидкостями внутренней среды происходит непрерывный обмен, являющийся обязательным услови­ем гомеостазиса.

Взаимосвязи компонентов внутренней среды между собой, с внешней средой и роль основных физиологических систем в реали­зации взаимодействия внутренней и внешней среды представлены на рис.2.1. Внешняя среда влияет на организм через восприятие ее характеристик чувствительными аппаратами нервной системы (ре­цепторами, органами чувств), через легкие, где осуществляется га­зообмен и через желудочнокишечный тракт, где осуществляется всасывание воды и пищевых ингредиентов. Нервная система оказы­вает свое регулирующее воздействие на клетки за счет выделения на окончаниях нервных проводников специальных посредников - ме­диаторов, поступающих через микроокружение клеток к специаль­ным структурным образованиями клеточных мембран - рецепторам. Воспринимаемое нервной системой влияние внешней среды может опосредоваться и через эндокринную систему, секретирующую в кровь специальные гуморальные регуляторы - гормоны. В свою очередь, содержащиеся в крови и тканевой жидкости вещества в большей или меньшей степени раздражают рецепторы интерстициального пространства и кровеносного русла, тем самым обеспечивая нервную систему информацией о составе внутренней среды. Удале­ние метаболитов и чужеродных веществ из внутренней среды осу­ществляется через органы выделения, главным образом, почки, а также легкие и пищеварительный тракт.

Постоянство внутренней среды - важнейшее условие жизнеде­ятельности организма. Поэтому отклонения состава жидкостей внут­ренней среды воспринимаются многочисленными рецепторными Рис.2.1. Схема взаимосвязей внутренней среды организма.

структурами и клеточными элементами с последующим включением биохимических, биофизических и физиологических регуляторных реакций, направленных на устранение отклонения. В то же время сами регуляторные реакции вызывают изменения во внутренней среде для того, чтобы привести ее в соответствие с новыми уг овиями существования организма. Поэтому регуляция внутренней среды всегда имеет целью оптимизацию ее состава и физиологичес­ких процессов в организме.

Границы гомеостатического регулирования постоянства внутренней среды могут быть жесткими для одних параметров и пластичными для других. Соответственно, параметры внутренней среды называют жесткими константами, если диапазон их отклонений очень мал (рН, концентрация ионов в крови), или пластичными константами (уровень глюкозы, липидов, остаточного азота, давление интерстициальной жидкости и др.), т.е. подверженными сравнительно боль­шим колебаниям. Константы меняются в зависимости от возраста, социальных и профессиональных условий, времени года и суток, географических и природных условий, а также имеют половые и индивидуальные особенности. Условия внешней среды часто явля­ются одинаковыми для большего или меньшего числа людей, про­живающих в определенном регионе и относящихся к одной и той же социальной и возрастной группе, но константы внутренней сре­ды у разных здоровых людей могут отличаться. Таким образом, гомеостатическая регуляция постоянства внутренней среды не озна­чает полной идентичности ее состава у разных лиц. Однако, не смотря на индивидуальные и групповые особенности, гомеостазис обеспечивает поддержание нормальных параметров внутренней среды организма.

Обычно нормой называют среднестатистические значения пара­метров и характеристик жизнедеятельности здоровых лиц, а также интервалы, в пределах которых колебания этих значений соответ­ствуют гомеостазису, т.е. способны удерживать организм на уровне оптимального функционирования.

Соответственно, для общей характеристики внутренней среды организма в норме обычно приводятся интервалы колебаний раз­личных ее показателей, например, количественного содержания раз­личных веществ в крови у здоровых людей. Вместе с тем, харак­теристики внутренней среды являются взаимосвязанными и взаимо­обусловленными величинами. Поэтому, сдвиги одной из них часто компенсируются другими, что не обязательно отражается на уровне оптимального функционирования и здоровье человека.

Внутренняя среда представляет собой отражение сложнейшей ин­теграции жизнедеятельности разных клеток, тканей, органов и сис­тем с влияниями внешней среды.

Это определяет особую важность индивидуальных особенностей внутренней среды, отличающих каждого человека. В основе инди­видуальности внутренней среды лежит генетическая индивидуаль­ность, а также длительное воздействие определенных условий внеш­ней среды. Соответственно, физиологическая норма - это индиви­дуальный оптимум жизнедеятельности, т.е. наиболее согласованное и эффективное сочетание всех жизненных процессов в реальных ус­ловиях внешней среды.

2.1. Кровь как внутренняя среда организма.

Рис.2.2. Основные составные части крови.

Кровь состоит из плазмы и клеток (форменных элементов) - эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов, находящихся во взвешен­ном состоянии (рис.2.2.). Поскольку плазма и клеточные элементы имеют разобщенные источники регенерации, кровь часто выделяют в самостоятельный вид ткани.

Функции крови многообразны. Это, прежде всего, в обобщенном виде, функции транспорта или переноса газов и веществ, необхо­димых для жизнедеятельности клеток или подлежащих удалению из организма. К ним относятся: дыхательная, питательная, интегративнорегуляторная и экскреторная функции (см. главу 6).

Кровь выполняет в организме и защитную функцию, благодаря связыванию и нейтрализации токсических веществ, попадающих в организм, связыванию и разрушению инородных белковых молекул и чужеродных клеток, в том числе и инфекционного происхожде­ния. Кровь является одной из основных сред, где осуществляются механизмы специфической защиты организма от чужеродных моле­кул и клеток, т.е. иммунитета.

Кровь участвует в регуляции всех видов обмена веществ и тем­пературного гомеостазиса, является источником всех жидкостей, секретов и экскретов организма. Состав и свойства крови отражают сдвиги, происходящие в других жидкостях внутренней среды и клет­ках, в связи с чем исследования крови являются важнейшим мето­дом диагностики.

Количество или объем крови у здорового человека находится в пределах 68 % массы тела (4 - 6 литров). Это состояние носит название нормоволемия. После избыточного приема воды объем кро­ви может повышаться {гиперволемия), а при тяжелой физической работе в жарких цехах и избыточном потоотделении - падать (гиповолемия).

Рис.2.3. Определение гематокрита.

Поскольку кровь состоит из клеток и плазмы, общий объем крови также складывается из объема плазмы и объема клеточных элементов. Часть объема крови, приходящаяся на кле­точную часть крови, получила название гематокрит (рис. 2.3.). У здоровых мужчин гематокрит находится в преде­лах 4448%, а у женщин - 4145%. Благодаря наличию многочисленных механизмов регуляции объема крови и объема плазмы (волюморецепторные рефлексы, жажда, нервные и гумораль­ные механизмы изменения всасывания и выделения воды и солей, регуляция белкового состава крови, регуляция эритропоэза и др.) гематокрит является относительно жесткой гомеостатической константой и его длительное и стойкое изменение возможно лишь в условиях высокогорья, когда приспособление к низкому парциальному давлению кис­лорода усиливает эритропоэз и, соот­ветственно, повышает долю объема крови, приходящуюся на клеточные элементы. Нормальные величины гематокрита и, соответственно, объема клеточных элементов называют нормоцитемией. Увеличение объема, занимаемого клетками крови, называют полицитемией, а уменьшение - олигоцитемией.

Физикохимические свойства крови и плазмы. Функции крови во многом определяются ее физикохимическими свойствами, среди которых наибольшее значение имеют осмотическое давление, онкотическое давление и коллоидная стабильность, суспензионная ус­тойчивость, удельный вес и вязкость.

Осмотическое давление крови зависит от концентрации в плазме крови молекул растворенных в ней веществ (электролитов и не­электролитов) и представляет собой сумму осмотических давлений содержащихся в ней ингредиентов. При этом свыше 60% осмоти­ческого давления создается хлористым натрием, а всего на долю неорганических электролитов приходится до 96% от общего осмо­тического давления. Осмотическое давление является одной из жест­ких гомеостатических констант и составляет у здорового человека в среднем 7,6 атм с возможным диапазоном колебаний 7,38,0 атм. Если жидкость внутренней среды или искусственно приготовленный раствор имеет такое же осмотическое давление, как нормальная плазма крови, подобную жидкую среду или раствор называют изо­тоническим. Соответственно, жидкость с более высоким осмотичес­ким давлением называется гипертонической, а с более низким - гипотонической.

Осмотическое давление обеспечивает переход растворителя через полунепроницаемую мембрану от раствора менее концентрированно­го к раствору более концентрированному, поэтому оно играет важ­ную роль в распределении воды между внутренней средой и клет­ками организма. Так, если тканевая жидкость будет гипертоничес­кой, то вода будет поступать в нее с двух сторон - из крови и из клеток, напротив, при гипотоничности внеклеточной среды вода переходит в клетки и кровь.

Любой организм - одноклеточный или многоклеточный - нуждается в определённых условиях существования. Эти условия обеспечивает организмам та среда, к которой они приспособились в ходе эволюционного развития.

Первые живые образования возникли в водах Мирового океана, и средой обитания для них служила морская вода. По мере усложнения живых организмов часть их клеток изолировалась от внешней среды. Так часть среды обитания оказалась внутри организма, что позволило многим организмам покинуть водную среду и начать жить на суше. Содержание солей во внутренней среде организма и в морской воде примерно одинаковое.

Внутренней средой для клеток и органов человека служат кровь, лимфа и тканевая жидкость.

Относительное постоянство внутренней среды

Во внутренней среде организма, помимо солей, очень много различных веществ - белки, сахар, жироподобные вещества, гормоны и т.д. каждый орган постоянно выделяет во внутреннюю среду продукты своей жизнедеятельности и получает из неё необходимые для себя вещества. И, несмотря на такой активный обмен, состав внутренней среды остаётся практически неизменным.

Выходящая из крови жидкость, становится частью тканевой жидкости. Большая часть этой жидкости поступает снова в капилляры, прежде чем они соединяются с венами, по которым кровь возвращается к сердцу, однако около 10% жидкости не попадает в сосуды. Стенки капилляров состоят из одного слоя клеток, но между соседними клетками есть узкие щели. Сокращение сердечной мышцы создаёт давление крови, в результате чего вода с растворёнными в ней солями и питательными веществами проходит через эти щели.

Все жидкости тела связаны друг с другом. Внеклеточная жидкость контактирует с кровью и со спинно-мозговой жидкостью, омывающей спинной и головной мозг. Это означает, что регуляция состава жидкостей тела происходит централизовано.

Тканевая жидкость омывает клетки и служит для них средой обитания. Она постоянно обновляется через систему лимфатических сосудов: эта жидкость собирается в сосуды, а затем по самому крупному лимфатическому сосуду попадает в общий кровоток, где смешивается с кровью.

Состав крови

Хорошо знакомая всем красная жидкость, в действительности представляет собой ткань. Долгое время за кровью признавали могучую силу: кровью скрепляли священные клятвы; жрецы заставляли своих деревянных идолов «плакать кровью»; древние греки приносили кровь в жертву своим богам.

Некоторые философы Древней Греции считали кровь носителем души. Древнегреческий врач Гиппократ назначал душевнобольным кровь здоровых людей. Он думал, что в крови здоровых людей - здоровая душа. И действительно, кровь - самая удивительная ткань нашего организма. Подвижность крови - важнейшее условие жизни организма.

Около половины объёма крови составляет жидкая её часть - плазма с растворёнными в ней солями и белками; другую половину составляют различные форменные элементы крови.

Форменные элементы крови делятся на три основные группы: белые кровяные клетки (лейкоциты), красные кровяные клетки (эритроциты) и кровяные пластинки, или тромбоциты. Все они образуются в костном мозгу (мягкая ткань, заполняющая полость трубчатых костей), но некоторые лейкоциты способны размножаться уже при выходе из костного мозга. Существует много различных типов лейкоцитов - большая часть участвует в защите организма от болезней.

Плазма крови

В 100 мл плазмы крови здорового человека содержится около 93 г воды. Остальная часть плазмы состоит из органических и неорганических веществ. Плазма содержит минеральные вещества, белки, углеводы, жиры, продукты обмена веществ, гормоны витамины.

Минеральные вещества плазмы представлены солями: хлоридами, фосфатами, карбонатами и сульфатами натрия, калия, кальция и магния. Они могут находиться как в виде ионов, так и в неионизированном состоянии. Даже незначительное нарушение солевого состава плазмы может сказаться губительным для многих тканей, и прежде всего для клеток самой крови. Суммарная концентрация минеральных содей, белков, глюкозы, мочевины и других веществ, растворённых в плазме, создаёт осмотическое давление. Благодаря осмотическому давлению происходит проникновение жидкости через клеточные оболочки, что обеспечивает обмен воды между кровью и тканью. Постоянство осмотического давления крови имеет важное значение для жизнедеятельности клеток организма. Мембраны многих клеток, в том числе и клеток крови, тоже являются полупроницаемыми.

Эритроциты

Эритроциты являются самыми многочисленными клетками крови; их основная функция состоит в переносе кислорода. Условия, при которых повышается потребность организма в кислороде, например жизнь на больших высотах или постоянная физическая нагрузка, стимулируют образование эритроцитов. Эритроциты живут в кровяном русле около четырёх месяцев, после чего разрушаются.

Лейкоциты

Лейкоциты , или белые кровяные тельца непостоянной формы. Они имеют ядро, погружённое в бесцветную цитоплазму. Основная функция лейкоцитов - защитная. Лейкоциты не только разносятся током крови, но и способны к самостоятельному передвижению с помощью ложноножек (псевдоножек). Проникая сквозь стенки капилляров, лейкоциты движутся к скоплению болезнетворных микробов в ткани и с помощью ложноножек захватывают и переваривают их. Это явление было открыто И.И.Мечниковым.

Тромбоциты, или кровяные пластинки

Тромбоциты , или кровяные пластинки очень хрупкие, легко разрушаются при повреждении кровеносных сосудов или при соприкосновении крови с воздухом.

Тромбоциты играют важную роль в свёртывании крови. Повреждённые ткани выделяют гистомин - вещество, усиливающее приток крови к повреждённому месту и способствующее выходу жидкости и белков системы свёртывания крови из кровотока в ткань. В результате сложной последовательности реакций быстро образуются тромбы, которые останавливают кровотечение. Тромбы препятствуют проникновению в рану бактерий и других чужеродных факторов.

Механизм свёртывания крови очень сложен. В плазме есть растворимый белок фибриноген, который при свёртывании крови превращается в нерастворимый фибрин и выпадает в осадок в виде длинных нитей. Из сети этих нитей и кровяных телец, которые задержались в сети, образуется тромб .

Этот процесс происходит только при наличии солей кальция. Поэтому если из крови удалить кальций, кровь теряет способность свёртываться. Это свойство используют при консервировании и переливании крови.

Кроме кальция, в процессе свёртывания принимают участие и другие факторы, например витамин К, без которого нарушается образование протромбина.

Функции крови

Кровь выполняет разнообразные функции в организме: доставляет клеткам кислород и питательные вещества; уносит углекислый газ и конечные продукты обмена; участвует в регуляции деятельности различных органов и систем посредством переноса биологически активных веществ - гормонов и др.; способствует сохранению постоянства внутренней среды - химического и газового состава, температуры тела; защищает организм от инородных тел и вредных веществ, разрушая и обезвреживая их.

Защитные барьеры организма

Защита организма от инфекций обеспечивается не только фагоцитарной функцией лейкоцитов, но и образованием особых защитных веществ - антител и антитоксинов . Они вырабатываются лейкоцитами и тканями различных органов в ответ на внедрение в организм возбудителей заболеваний.

Антитела - это белковые вещества, способные склеивать микроорганизмы, растворять или разрушать их. Антитоксины обезвреживают яды, выделяемые микробами.

Защитные вещества специфичны и действуют только на те микроорганизмы и их яды, под влиянием которых они образовались. Антитела могут сохраняться в крови в течение длительного времени. Благодаря этому человек становится невосприимчивым к некоторым инфекционным заболеваниям.

Невосприимчивость к заболеваниям, обусловленная наличием в крови и тканях специальных защитных веществ, называется иммунитетом .

Иммунная система

Иммунитет, по современным взглядам, - невосприимчивость организма к различным факторам (клетками, веществам), которые несут генетически чужеродную информацию.

Если в организме появляются какие-либо клетки или сложные органические вещества, отличающиеся от клеток и веществ организма, то благодаря иммунитету они устраняются, уничтожаются. Основная задача иммунной системы - поддержание генетического постоянства организма в онтогенезе. При делении клеток вследствие мутаций в организме нередко образуются клетки с изменённым геномом. Чтобы эти клетки-мутанты в ходе дальнейшего деления не привели к нарушениям развития органов и тканей, они уничтожаются иммунными системами организма.

В организме иммунитет обеспечивается благодаря фагоцитарным свойствам лейкоцитов и способностью некоторых клеток тела, вырабатывать защитные вещества - антитела . Следовательно по своей природе иммунитет может быть клеточным (фагоцитарным) и гуморальным (антитела).

Иммунитет к инфекционным заболеваниям делят на естественный, выработанный самим организмом без искусственных вмешательств, и искусственный, возникающий в следствие введения в организм специальных веществ. Естественный иммунитет проявляется у человека с рождения (врождённый ) или возникает после перенесённых заболеваний (приобретённый ). Искусственный иммунитет может быть активным или пассивным. Активный иммунитет вырабатывается при введении в организм ослабленных или убитых возбудителей заболеваний или их ослабленных токсинов. Этот иммунитет возникает не сразу, но сохраняется длительное время - несколько лет и даже всю жизнь. Пассивный иммунитет возникает, когда в организм вводят лечебную сыворотку с уже готовыми защитными свойствами. Этот иммунитет кратковременный, зато проявляется сразу же после введения сыворотки.

Свёртывание крови также относится к защитным реакциям организма. Оно защищает организм от кровопотери. Реакция состоит в образовании сгустка крови - тромба , закупоривающего раневой участок и останавливающий кровотечение.

Словосочетание «внутренняя среда организма» появилось благодаря французскому физиологу жившему в XIX веке. В своих работах он делал акцент на том, что необходимым условием жизни организма является поддержание постоянства во внутренней среде. Данное положение стало основой для теории о гомеостазе, которая была сформулирована позже (в 1929 году) ученым Уолтером Кенноном.

Гомеостазис - относительное динамическое постоянство внутренней среды,

А также некоторая статичность физиологических функций. Внутренняя среда организма образована двумя жидкостями - внутриклеточной и внеклеточной. Дело в том, что каждая клетка живого организма выполняет определенную функцию, поэтому ей необходимо постоянное поступление питательных веществ и кислорода. Также она испытывает потребность в постоянном удалении продуктов обмена. Необходимые компоненты могут проникать через мембрану исключительно в растворенном состоянии, именно поэтому каждую клетку омывает тканевая жидкость, которая имеет в своем составе все необходимое для ее жизнедеятельности. Она относится к так называемой внеклеточной жидкости, и на ее долю приходится 20 процентов массы тела.

Внутренняя среда организма, состоящая из внеклеточной жидкости, содержит:

• лимфы (составная часть тканевой жидкости) - 2 л;
• крови - 3 л;
• интерстициальной жидкости - 10 л;
• трансцеллюлярной жидкости - около 1 л (в ее состав входят спинномозговая, плевральная, синовиальная, внутриглазная жидкости).

Все они имеют разный состав и отличаются по своим функциональным

Свойствам. Более того, внутренняя среда может иметь небольшую разницу между расходом веществ и их поступлением. Из-за этого их концентрация постоянно колеблется. Например, количество сахара в крови взрослого человека может колебаться от 0,8 до 1,2 г/л. В том случае, если в крови содержится большее или меньшее количество определенных компонентов, чем необходимо, это свидетельствует о наличии заболевания.

Как уже отмечалось, внутренняя среда организма в качестве одного из компонентов содержит кровь. Она состоит из плазмы, воды, белков, жиров, глюкозы, мочевины и минеральных солей. Основным ее местонахождением являются (капилляры, вены, артерии). Образовывается кровь за счет поглощения белков, углеводов, жиров, воды. Основной ее функцией является взаимосвязь органов с внешней средой, доставка к органам необходимых веществ, выведение продуктов распада из организма. Также она выполняет защитную и гуморальную функции.

Тканевая жидкость состоит из воды и растворенных в ней питательных веществ, СО 2 , О 2 , а также из продуктов диссимиляции. Она находится в промежутках между клетками тканей и образовывается за счет Тканевая жидкость является промежуточной между кровью и клетками. Она переносит из крови в клетки О 2 , минеральные соли,

Лимфа состоит из воды и растворенных в ней Она находится в лимфатической системе, которая состоит из сосудов, слитых в два протока и впадающих в полые вены. Образовывается за счет тканевой жидкости, в мешочках, которые находятся на концах лимфатических капилляров. Основной функцией лимфы является возвращение тканевой жидкости в кровеносное русло. Кроме этого, она фильтрует и обеззараживает тканевую жидкость.

Как мы видим, внутренняя среда организма является совокупностью физиологических, физико-химических, соответственно, и генетических условий, которые влияют на жизнеспособность живого существа.

Кровь, лимфа, тканевая жидкость образуют внутреннюю среду организма. Из плазмы крови, проникающей через стенки капилляров, формируется тканевая жидкость, которая омывает клетки. Между тканевой жидкостью и клетками постоянно происходит обмен веществ. Кровеносная и лимфатическая системы обеспечивают гуморальную связь между органами, объединяя обменные процессы в общую систему. Относительное постоянство физико-химических свойств внутренней среды способствует существованию клеток организма в довольно неизменных условиях и уменьшает влияние на них внешней среды. Постоянство внутренний среды - гомеостаз - организма поддерживается работой многих систем органов, которые обеспечивают саморегуляцию жизненно важных процессов, взаимосвязь с окружающей средой, поступление необходимых организму веществ и выводят из него продукты распада.

1. Состав и функции крови

Кровь выполняет следующие функции: транспортную, распре­деления теплоты, регуляторную, защитную, участвует в выделении, поддерживает постоянство внутренней среды организма.

В организме взрослого человека содержится около 5 л крови, в среднем 6-8% от массы тела. Часть крови (около 40%) не циркулирует по кровеносным сосудам, а находится в так называемом депо крови (в капиллярах и венах печени, селезенки, легких и кожи). Объем циркулирующей крови может меняться за счет изменения объема депонированной крови: во время мышечной работы, при кровопотерях, в условиях пониженного атмосферного давления кровь из депо выбрасывается в кровяное русло. Потеря 1/3- 1/2 объема крови может привести к смерти.

Кровь представляет собой непрозрачную красную жидкость, состоящую из плазмы (55%) и взвешенных в ней клеток, форменных элементов (45%) - эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.

1.1. Плазма крови

Плазма крови содержит 90-92% воды и 8-10% неорганических и органических веществ. Неорганические вещества составляют 0,9-1,0% (ионы Na, К, Mg, Са, CI, Р и др.). Водный раствор, который по концентрации солей соответствует плазме крови, называют физиологическим раствором. Его можно вводить в организм при недостатке жидкости. Среди органических веществ плазмы 6,5-8% составляют белки (альбумины, глобулины, фибриноген), около 2% приходится на низкомолекулярные органические вещества (глюкоза - 0,1%, аминокислоты, мочевина, мочевая кислота, липиды, креатинин). Белки наряду с минеральными солями поддерживают кислотно-щелочное равно­весие и создают определенное осмотическое давление крови.

1.2. Форменные элементы крови

В 1 мм крови содержится 4,5-5 млн. эритроцитов . Это безъядерные клетки, имеющие форму двояковогнутых дисков диаметром 7-8 мкм, толщиной 2-2,5 мкм (рис.1). Такая форма клетки увеличивает поверхность для диффузии дыхательных газов, а также делает эритроциты способными к обратимой деформации при прохождении через узкие изогнутые капилляры. У взрослых людей эритроциты образуются в красном костном мозге губчатого вещества костей и при выходе в кровяное русло теряют ядро. Время циркуляции в крови составляет около 120 сут., после чего они разрушаются в селезенке и печени. Эритроциты способны разрушаться и тканями других органов, о чем свидетельствует исчезновение «синяков» (подкожных кровоизлияний).

В эритроцитах содержится белок - гемоглобин , состоящий из белковой и небелковой частей. Небелковая часть (гем) содержит ион железа. Гемоглобин образует в капиллярах легких непрочное соединение с кислородом - оксигемоглобин. Это соединение по цвету отличается от гемоглобина, поэтому артериальная кровь (кровь, насыщенная кислородом) имеет ярко-алый цвет. Оксигемоглобин, отдавший кислород в капиллярах тканей, называют восстановленным. Он находится в венозной крови (крови, бедной кислородом), которая имеет более темный цвет, чем артериальная. Кроме того, в венозной крови содержится нестойкое соединение гемоглобина с углекислым газом - карбгемоглобин. Гемоглобин может входить в соединения не только с кислородом и углекислым газом, но и с другими газами, например с угарным газом, образуя прочное соединение карбоксигемоглобин . Отравление угарным газом вызывает удушье. При уменьшении количества гемоглобина в эритроцитах или уменьшении числа эритроцитов в крови возникает анемия.

Лейкоциты (6-8 тыс./мм крови) - ядерные клетки размером 8-10 мкм, способные к самостоятельным движениям. Различаются несколько типов лейкоцитов: базофилы, эозинофилы, нейтрофилы, моноциты и лимфоциты. Они образуются в красном костном мозге, лимфатических узлах и селезенке, разрушаются в селезенке. Продолжительность жизни большинства лейкоцитов - от нескольких часов до 20 сут., а лимфоцитов - 20 лет и более. При острых инфекционных заболеваниях число лейкоцитов быстро нарастает. Проходя сквозь стенки кровеносных сосудов, нейтрофилы фагоцитируют бактерии и продукты распада тканей и разрушают их своими лизосомными ферментами. Гной состоит главным образом из нейтрофилов или их остатков. И.И.Мечников назвал такие лейкоциты фагоцитами, а само явление поглощения и разрушения лейкоцитами чужеродных тел - фагоцитозом, что является одной из защитных реакций организма.

Рис. 1. Клетки крови человека:

а - эритроциты, б - зернистые и незернистые лейкоциты, в - тромбоциты

Увеличение числа эозинофилов наблюдается при аллергических реакциях и глистных инвазиях. Базофилы продуцируют биологически активные вещества - гепарин и гистамин. Гепарин базофилов препятствует свертыванию крови в очаге воспаления, а гистамин расширяет капилляры, что способствует рассасыванию и заживлению.

Моноциты - самые крупные лейкоциты; способность к фагоцитозу у них наиболее выражена. Они приобретают большое значение при хронических инфекционных заболеваниях.

Различают Т-лимфоциты (образуются в вилочковой железе) и В-лимфоциты (образуются в красном костном мозге). Они выполняют специфические функции в реакциях иммунитета.

Тромбоциты (250-400 тыс./мм 3)-мелкие безъядерные клетки; участвуют в процессах свертывания крови.