Какое свойство не характерно для внутренней среды упругость
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 $Na^+$, $K^+$, $Са^{2+}$, анионы $Сl^{–}$, $НСО_3^–$, $НРО_4^{2-}$).
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$^3$ крови взрослого человека составляет 5x$10^6$ 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 — $B_12$ 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$^3$ крови насчитывается 4 — 9 x $10^3$ 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$^3$ крови содержится 180 — 320 x $10^3$ 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 $Ca^{2+}$ 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.