Внутренняя среда организма. Гомеостаз

· Внутренняя среда организма — совокупность жидкостей организма, находящихся внутри него в определённых резервуарах (сосуды) и в естественных условиях никогда не соприкасающихся с внешней окружающей средой

· К внутренней среде организма относятся кровь, лимфа, тканевая и спинномозговая жидкости

· Резервуаром для крови и лимфы являются сосуды, соответственно кровеносные и лимфатические, для спинномозговой жидкости — желудочки мозга, подпаутинное пространство и спинномозговой канал

· Тканевая (межклеточная) жидкость не имеет собственного резервуара и располагается между клетками в тканях тела

Общие функции внутренней среды организма 1. Трофическая - обеспечение клетки питательными веществами и кислородом 2. Выделительная (экскреторная) – удаление из клеток токсичных продуктов обмена веществ 3. Регуляторная - транспорт гормонов гуморальной (химической регуляции) 4. Гомеостаз - поддержание постоянства химического состава и физико-химических особенностей организма

Взаимосвязь жидкостей внутренней среды

· Безбелковая плазма крови непрерывно вытекает из капилляров (фильтруется через неплотно сомкнутые клетки однослойной стенки) и становится тканевой жидкостью – тканевая жидкость – безбелковая плазма крови (содержит меньше белков, больше углекислого газа) – функции – посредник между кровью и клеткам – большая часть тканевой жидкости поступает обратно в капилляры (10% не попадает в сосуды)

· Избыток тканевой жидкости всасывается в лимфатические капилляры и становится лимфой - состав лимфы похож на состав плазмы крови (меньше белков и солей, значительно больше жиров) - лимфа собирается в крупные сосуды, впадающие в вены шеи, превращаясь в кровеносных сосудах в плазму крови

· Тканевая жидкость и лимфа – производные крови

· Если питательные вещества поступают в одну часть системы, они неизбежно попадают и во все другие части

Кровь (плазма крови). лимфа

Тканевая жидкость

Гомеостаз

· Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды Гомеостаз (от гомео... и греч. stásis — состояние, неподвижность) в физиологии - относительное динамическое постоянство химического состава и физико-химических свойств внутренней среды - представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано К. Бернаром. (франц.) - параметры внутренней среды меняются в сравнительно узких пределах, несмотря на значительные изменения внешних условий) - к строгим (константным), способным изменяться в незначительной степени и ненадолго, параметрам, относятся: химический состав ( содержание воды и солей (ионов натрия, калия, кальция, хлора, водорода), глюкозы, белков и физико-химические показатели: температура, осмотическое давление крови и тканевой жидкости, кислотно-щелочной баланс (рН⁺)

· Динамичность гомеостатических параметров (способность изменяться в определённых интервалах без вреда для организма) значительно снижает зависимость организма от внешних условий

· Осуществляется как в целостном организме, так и на органном, клеточном и молекулярном уровнях – осуществляется по принципу обратной связи с помощью нервной (центр локализуется в гипоталамусе промежуточного мозга) и гуморальной (гормоны) регуляции

· Значение гомеостаза – поддержание условий для оптимальной активности ферментов обмена веществ - постоянство состава внутренней среды обеспечивает нормальный обмен веществ в клетках и выполнение свойственных им функций; его нарушение всегда ведёт к патологиям, связанным с неправильной работой ферментов обмена

· Постоянство внутреннеё среды – гомеостаз – поддерживается непрерывной работой всех тканей и органов

· Поддержание гомеостаза – единственный возможный способ существования любой открытой системы, находящейся в постоянном контакте с внешней средой

Основные вопросы темы

1. Из каких компонентов состоит внутренняя среда организма? Какова её роль в жизни клеток?

2. Откуда клетки тела получают кислород и питательные вещества?

3. Почему необходимо поддерживать относительное постоянство внутренней среды организма

4. Как внутренняя среда связана с внешней?

5. Как взаимосвязаны друг с другом компоненты внутренней среды организма?

6. К каким последствия приводит нарушение гомеостаза и почему?

7. Почему кровь, постоянно теряющая жидкую плазму, остаётся нормальной консистенции?

Система крови

· Является разновидностью соединительной ткани (образуется из соединительной ткани зародыша – мезенхимы) Функции крови 1. Питательная (трофическая) – кровь переносит питательные вещества от пищеварительного тракта к клеткам организма 2. Дыхательная(респираторная) – перенос кислорода от лёгких к тканям, а образующийся в них углекислый газ транспортируется к лёгким 3. Выделительная (экскреторная) - удаление из клеток организма конечных токсичных продуктов обмена веществ и транспорт их к органам выделения 4. Защитная – защита организма от кровопотери и чужеродных объектов внешней и внутренней среды – антигенов 5. Регуляторная – транспорт гормонов гуморальной регуляции внутренних органов и обмена веществ 6. Терморегуляция – распределение тепла т поддержание постоянной температуры тела 7. Гомеостатическая – поддержание постоянства внутренней среды организма 8. Водно-солевой баланс - элемент гомеостаза поддержания постоянной концентрации воды и минеральных солей в клетке и организме

· Все функции выполняются кровью только при её движении (кровообращении)

· Общее количество крови в организме человека равно 7% его веса (5 – 6 л у взрослого человека; около 3 л у подростков)

· Кровь, имеющаяся в организме, циркулирует по сосудам не вся. Большая её часть находится в кровяных депо: печень – 1 л, селезёнка – 800 мл, кожа - 500 мл, лёгкие – 500 мл (всего около 3 л); при кровопотере, физической работе, нервном возбуждении – часть депонированной крови рефлекторно выходит в кровеносные сосуды

· Кровь имеет слабощелочную реакцию (рН – 7,2 – 7,5) и сохраняется на постоянном уровне, несмотря на постоянное поступление в кровь кислых и щелочных продуктов обмена (сдвиг рН на 0,3 – смертельно опасен

Состав крови - Состав крови устанавливается при отстаивании несворачивающейся (с добавлением лимоннокислого натрия) крови в пробирке

· При отстаивании крови она разделяется на три слоя: - верхний – плазма (желтоватый, полупрозрачный) – занимает 55% объёма крови нижний – форменные элементы (клетки крови: эритроциты, тромбоциты, лейкоциты) – занимают 45% объёма крови – эритроциты образуют тёмно-красный осадок, а лейкоциты и тромбоциты собираются в верхней части осадка в виде очень тонкого прозрачного слоя – средний слой

Плазма крови Химический состав Неорганические (минеральные) вещества Органические вещества - вода – 90% - белки – 8% глобулины, лизоцим, альбумины- минеральные соли ( в виде ионов) – 0,9% фибриноген, интрерферон, фибриноген). - ионы: Na⁺, К⁺, Са²⁺, Мg²⁺, Сl^_, НРО₄^-, Н₂СО₃^- - жиры, углеводы (глюкоза – 0,12 %)

- газы: СО₂, щёлочи, кислоты, металлы - аминокислоты, аммиак, мочевина, мочевая кислота. -гормоны, витамины, ферменты

-концентрация глюкозы (0,12%), минеральных солей (0,9%) и рН (7,2) в крови – самые строгие величины гомеостаза, не подлежащие значительным изменениям без опасности для жизни

· Суммарная концентрация минеральных солей, белков, глюкозы, мочевины и других веществ, растворённых в плазме, создаёт осмотическое давление. Явление осмоса возникает везде, где имеются два раствора различной концентрации, разделённые полупроницаемой мембраной, через которую легко проходит растворитель (вода), но не проходят молекулы растворённого вещества. В этих условиях растворитель (вода) движется (диффундирует) в сторону раствора с большей концентрацией растворённых веществ

· Благодаря осмотическому давлению происходит проникновение жидкости через клеточные оболочки, что обеспечивает обмен воды между кровью и тканями

· Постоянство осмотического давления очень важно для клеток, поэтому оно поддерживается на относительно постоянном уровне и является гомеостазной величиной

· Мембраны клеток, в том числе и клеток крови, тоже являются полупроницаемыми. Поэтому при перемещении эритроцитов в растворах с различной концентрацией солей, а следовательно, с разным осмотическим давлением в них происходят значительные изменения.

· Солевой раствор, имеющий осмотическое давление как в плазме крови, называют изотоническим, или физиологическим раствором (для человека он имеет концентрацию поваренной соли NaCl - 0,9%)

Физиологический раствор – раствор, имеющий качественный состав и концентрацию солей как плазме крови (используются для поддержания жизнедеятельности изолированных от тела органов, а также временный заменитель крови)

· Солевой раствор, осмотическое давление которого выше, чем в плазме крови, называют гипертоническим раствором; если осмотическое давление ниже, чем в плазме крови, то такой раствор называют гипотоническим

· При погружении эритроцитов в гипотонический раствор, по законам осмоса вода быстро проникает внутрь клеток. При этом эритроциты набухают, их оболочки разрываются и содержимое поступает в раствор (в дисцилированной воде с нулевым осмотическим давлением все клетки организма погибают мгновенно)

· При погружении эритроцитов в крепкий солёный раствор (гипертонический) вода будет интенсивно выходить из клеток. При этом эритроциты будут уменьшаться в размерах и погибать, в конце концов.

· Гибель эритроцитов в гипо- и гипертонических растворах называется осмотическим гемолизом

· Поддержание постоянства химического состава и осмотического давления плазмы крови осуществляется благодаря:

1. регуляции с помощью нервной (вегетативной: симпатической и парасимпатической) системы

2. регуляции с помощью гормонов (гуморальная регуляция)

3. поддержание постоянства кислотно-щелочного равновесия (рН⁺) осуществляется с помощью буферных систем плазмы (фосфатный, карбонатный буферные системы и др.)

Форменные элементы крови Эритроциты (красные кровяные клетки)

· Самые многочисленные клетки крови (1мм³ содержит 4 – 5 млн.; всего 25 триллионов)

· - по числу эритроцитов наблюдается половой диморфизм – у женщин их меньше

· - эритроцитоз – значительное увеличение числа эритроцитов (усиленное образование или выход из депо) - эритропения - значительное снижения числа эритроцитов- гемолиз - разрушение мембраны эритроцитов и выход гемоглобина (химический, физический и т. д.)

· Очень мелкие размером 7 - 8 мкм (помещаются в капиллярах диаметром в 2 мкм); суммарная длинна всех эритроцитов – 62 тыс. км

· Имеют красный цвет (цвет соединений железа гемоглобина), придают красный цвет крови; собираются в тёмно-красном осадке при отстаивании крови

· Форма клетки – двояковогнутый диск (такая форма увеличивает поверхность мембраны для диффузии дыхательных газов; общая площадь всех эритроцитов – 3800 м²)

· Эластичны, способны сильно изгибаться и двигаться в узких капиллярах, увеличивая контакт мембраны со стенкой капилляра, для повышения эффективность диффузии газов

· Не имеют ядра (молодые эритроциты имеют ядро - ретикулоциты), ДНК и многих органоидов (освобождается место для гемоглобина и уменьшается использование кислорода для собственных нужд)

· Не делятся

· Внутри локализуется ячеистая строма, заполненная красным дыхательным пигментом гемоглобином - Нb (молекула гемоглобина – сложный белок - глобин, содержащий 4 атома Fe²⁺ - гем, легко связывающиеся с 4 молекулами О₂); в 5л крови содержится 750 г гемоглобина

· Живут 3 - 4 месяца (90 – 120 дней), старые неэластичные эритроциты постоянно погибают в печени и селезёнке (за 1сек погибает 15 млн. эритроцитов) при биологическом гемолизе (гемоглобин в печени превращается в желчные пигменты – билирубин и биливердин)

· Новые эритроциты образуются из стволовых клеток красного костного мозга (для нормального созревания эритроцитов необходимо, чтобы в костный мозг ежедневно поступал витамин В₁₂; при его недостатке – злокачественное малокровие)

· При движении в капиллярах совершают вращательные движения вокруг своей оси (улучшение диффузии)

Функции эритроцитов (выполняются вне кровеносных сосудов)

1. Дыхательная – перенос 100% кислорода от лёгких к клеткам, тканям и органам и транспорт 20% СО₂ от клеток к лёгким (80% СО₂ переносится плазмой крови)