ZELLEN-BIOLOGIE

anorganische Substanzen

Unter den anorganischen Verbindungen lebender Organismen kommt dem Wasser eine besondere Rolle zu. Wasser ist das Hauptmedium, in dem die Prozesse des Stoffwechsels und der Energieumwandlung stattfinden. Der Wassergehalt in den meisten lebenden Organismen beträgt 60-70%. Wasser bildet die Grundlage des inneren Milieus lebender Organismen (Blut, Lymphe, Interzellularflüssigkeit). Die einzigartigen Eigenschaften von Wasser werden durch die Struktur seiner Moleküle bestimmt. In einem Wassermolekül ist ein Sauerstoffatom kovalent an zwei Wasserstoffatome gebunden. Das Wassermolekül ist polar (Dipol). Die positive Ladung konzentriert sich auf die Wasserstoffatome, da Sauerstoff elektronegativer ist als Wasserstoff. Ein negativ geladenes Sauerstoffatom eines Wassermoleküls wird von einem positiv geladenen Wasserstoffatom eines anderen Moleküls angezogen und bildet eine Wasserstoffbindung, die 15-20 Mal schwächer ist als eine kovalente. Daher werden Wasserstoffbrückenbindungen leicht aufgebrochen, was beispielsweise beim Verdampfen von Wasser beobachtet wird. Aufgrund der thermischen Bewegung von Molekülen im Wasser werden einige Wasserstoffbrückenbindungen aufgebrochen, andere gebildet. Dadurch sind die Moleküle im flüssigen Zustand mobil, was für Stoffwechselvorgänge sehr wichtig ist. Wassermoleküle dringen leicht in Zellmembranen ein. Aufgrund der hohen Polarität der Moleküle ist Wasser ein Lösungsmittel für andere polare Verbindungen. Abhängig von der Fähigkeit bestimmter Verbindungen, sich in Wasser zu lösen, werden sie bedingt in hydrophile oder polare und hydrophobe oder unpolare unterteilt. Zu den wasserlöslichen hydrophilen Verbindungen gehören die meisten Salze. Hydrophobe Verbindungen (fast alle Fette, einige Proteine) enthalten unpolare Gruppen, die keine Wasserstoffbrückenbindungen bilden, daher lösen sich diese Verbindungen nicht in Wasser. Es hat eine hohe Wärmekapazität und gleichzeitig eine hohe Wärmeleitfähigkeit für Flüssigkeiten. Diese Eigenschaften machen Wasser ideal, um das thermische Gleichgewicht des Körpers aufrechtzuerhalten.

Mineralsalze sind wichtig für die Aufrechterhaltung lebenswichtiger Prozesse einzelner Zellen und des gesamten Organismus. Lebende Organismen enthalten gelöste Salze (in Form von Ionen) und Salze im festen Zustand. Ionen werden in positive (Kationen von Metallelementen K +, N a +, Ca 2+, M 2+ usw. e) und negativ (Salzsäureanionen - C l - , Sulfat - H SO 4 - , S O 4 2-, Carbonat - HCO 3 -, Phosphat - H 2 RO 4 -, HPO 4 2- usw.). Unterschiedliche Konzentrationen von Kationen K + und N a + in der Zelle und interzellulärer Flüssigkeit verursacht eine Potentialdifferenz an der Zellmembran; Änderung der Membrandurchlässigkeit für K + und N a + unter dem Einfluss von Reizungen sorgt für das Auftreten von Nerven- und Muskelerregungen. Phosphatsäureanionen erhalten eine neutrale Reaktion des intrazellulären Milieus (pH = 6,9), Carbonsäureanionen unterstützen eine leicht alkalische Reaktion des Blutplasmas (pH = 7,4). Calciumverbindungen (CaC O 3 ) sind Teil der Schalen von Mollusken und Protozoen, Krebsschalen. Chlorsäure schafft ein saures Milieu im MagenWirbeltieren und Menschen, sorgt für die Aktivität von Magensaftenzymen. Reste von Schwefelsäure, die wasserunlösliche Verbindungen verbinden und deren Löslichkeit gewährleisten, was zur Entfernung dieser Verbindungen aus Zellen und dem Körper beiträgt.

Jeder Organismus – einzellig oder mehrzellig – benötigt bestimmte Existenzbedingungen. Diese Bedingungen werden Organismen durch die Umwelt geboten, an die sie sich im Laufe der evolutionären Entwicklung angepasst haben.

Die ersten lebenden Formationen entstanden in den Gewässern des Weltozeans, und Meerwasser diente als Lebensraum. Als lebende Organismen komplexer wurden, wurden einige ihrer Zellen von der äußeren Umgebung isoliert. Ein Teil des Lebensraums befand sich also im Inneren des Organismus, was es vielen Organismen ermöglichte, die aquatische Umwelt zu verlassen und an Land zu leben. Der Gehalt an Salzen in der inneren Umgebung des Körpers und im Meerwasser ist ungefähr gleich.

Das innere Milieu für menschliche Zellen und Organe sind Blut, Lymphe und Gewebsflüssigkeit.

Relative Konstanz der inneren Umgebung

In der inneren Umgebung des Körpers gibt es neben Salzen viele verschiedene Substanzen - Proteine, Zucker, fettähnliche Substanzen, Hormone usw. Jedes Organ gibt ständig die Produkte seiner Lebenstätigkeit an die innere Umgebung ab und erhält von ihr die für sich selbst notwendigen Substanzen. Und trotz eines solchen regen Austauschs bleibt die Zusammensetzung des internen Umfelds nahezu unverändert.

Die aus dem Blut austretende Flüssigkeit wird Teil der Gewebeflüssigkeit. Der größte Teil dieser Flüssigkeit tritt wieder in die Kapillaren ein, bevor sie sich den Venen anschließen, die das Blut zurück zum Herzen transportieren, aber etwa 10 % der Flüssigkeit gelangen nicht in die Gefäße. Die Wände der Kapillaren bestehen aus einer einzigen Zellschicht, aber es gibt schmale Lücken zwischen benachbarten Zellen. Die Kontraktion des Herzmuskels erzeugt Blutdruck, wodurch Wasser mit darin gelösten Salzen und Nährstoffen durch diese Lücken fließt.

Alle Körperflüssigkeiten sind miteinander verbunden. Die extrazelluläre Flüssigkeit steht in Kontakt mit dem Blut und mit der Cerebrospinalflüssigkeit, die das Rückenmark und das Gehirn umgibt. Das bedeutet, dass die Regulierung der Zusammensetzung von Körperflüssigkeiten zentral erfolgt.

Gewebeflüssigkeit umspült die Zellen und dient ihnen als Lebensraum. Es wird ständig durch das System der Lymphgefäße aktualisiert: Diese Flüssigkeit wird in den Gefäßen gesammelt und gelangt dann durch das größte Lymphgefäß in den allgemeinen Kreislauf, wo es sich mit Blut vermischt.

Zusammensetzung des Blutes

Die bekannte rote Flüssigkeit ist eigentlich Gewebe. Lange Zeit erkannte man hinter Blut eine mächtige Kraft: Heilige Schwüre wurden mit Blut besiegelt; die Priester ließen ihre hölzernen Idole „Blut weinen“; Die alten Griechen opferten ihren Göttern Blut.

Einige Philosophen des antiken Griechenlands betrachteten Blut als Träger der Seele. Der altgriechische Arzt Hippokrates verschrieb psychisch Kranken das Blut gesunder Menschen. Er dachte, dass im Blut gesunder Menschen - eine gesunde Seele. In der Tat ist Blut das erstaunlichste Gewebe unseres Körpers. Die Beweglichkeit des Blutes ist die wichtigste Voraussetzung für das Leben des Körpers.

Etwa die Hälfte des Blutvolumens ist sein flüssiger Teil - Plasma mit darin gelösten Salzen und Proteinen; die andere Hälfte sind verschieden geformte Elemente des Blutes.

Die gebildeten Elemente des Blutes werden in drei Hauptgruppen unterteilt: weiße Blutkörperchen (Leukozyten), rote Blutkörperchen (Erythrozyten) und Blutplättchen oder Blutplättchen. Alle werden im Knochenmark gebildet (weiches Gewebe, das den Hohlraum von Röhrenknochen ausfüllt), aber einige Leukozyten können sich bereits vermehren, wenn sie das Knochenmark verlassen. Es gibt viele verschiedene Arten von weißen Blutkörperchen – die meisten von ihnen sind an der körpereigenen Abwehr von Krankheiten beteiligt.

Blutplasma

100 ml gesundes menschliches Plasma enthalten etwa 93 g Wasser. Der Rest des Plasmas besteht aus organischen und anorganischen Substanzen. Plasma enthält Mineralien, Proteine, Kohlenhydrate, Fette, Stoffwechselprodukte, Hormone, Vitamine.

Plasmamineralien werden durch Salze dargestellt: Chloride, Phosphate, Carbonate und Sulfate von Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium. Sie können sowohl in Form von Ionen als auch in einem nichtionisierten Zustand vorliegen. Schon eine geringfügige Verletzung der Salzzusammensetzung des Plasmas kann vielen Geweben und vor allem den Blutzellen selbst schaden. Die Gesamtkonzentration von Mineralsoda, Proteinen, Glucose, Harnstoff und anderen im Plasma gelösten Substanzen erzeugt einen osmotischen Druck. Durch den osmotischen Druck dringt Flüssigkeit durch die Zellmembranen, die für den Wasseraustausch zwischen Blut und Gewebe sorgen. Die Konstanz des osmotischen Drucks des Blutes ist wichtig für die vitale Aktivität der Körperzellen. Die Membranen vieler Zellen, einschließlich Blutzellen, sind ebenfalls semipermeabel.

rote Blutkörperchen

rote Blutkörperchen sind die zahlreichsten Blutzellen; Ihre Hauptfunktion besteht darin, Sauerstoff zu transportieren. Bedingungen, die den Sauerstoffbedarf des Körpers erhöhen, wie das Leben in großer Höhe oder ständige körperliche Aktivität, regen die Bildung roter Blutkörperchen an. Rote Blutkörperchen leben etwa vier Monate im Blutkreislauf, danach werden sie zerstört.

Leukozyten

Leukozyten, oder unregelmäßig geformte weiße Blutkörperchen. Sie haben einen Kern, der in ein farbloses Zytoplasma eingetaucht ist. Die Hauptfunktion von Leukozyten ist schützend. Leukozyten werden nicht nur vom Blutstrom transportiert, sondern sind auch mit Hilfe von Pseudopodien (Pseudopodien) in der Lage, sich selbstständig fortzubewegen. Durch die Wände der Kapillaren eindringend, bewegen sich Leukozyten zur Ansammlung pathogener Mikroben im Gewebe und fangen und verdauen sie mit Hilfe von Pseudopoden. Dieses Phänomen wurde von I. I. Mechnikov entdeckt.

Blutplättchen oder Blutplättchen

Blutplättchen Blutplättchen sind sehr zerbrechlich und werden leicht zerstört, wenn Blutgefäße beschädigt werden oder wenn Blut mit Luft in Kontakt kommt.

Blutplättchen spielen eine wichtige Rolle bei der Blutgerinnung. Beschädigtes Gewebe sondert Histomin ab, eine Substanz, die den Blutfluss zum beschädigten Bereich erhöht und die Freisetzung von Flüssigkeit und Proteinen des Blutgerinnungssystems aus dem Blutkreislauf in das Gewebe fördert. Durch eine komplexe Reaktionsfolge bilden sich schnell Blutgerinnsel, die die Blutung stoppen. Blutgerinnsel verhindern das Eindringen von Bakterien und anderen Fremdstoffen in die Wunde.

Der Mechanismus der Blutgerinnung ist sehr komplex. Plasma enthält das lösliche Protein Fibrinogen, das sich während der Blutgerinnung in unlösliches Fibrin umwandelt und in Form langer Filamente ausfällt. Aus dem Netzwerk dieser Fäden und den darin verweilenden Blutkörperchen, a Thrombus.

Dieser Vorgang findet nur in Gegenwart von Calciumsalzen statt. Wird Calcium aus dem Blut entfernt, verliert das Blut daher seine Gerinnungsfähigkeit. Diese Eigenschaft wird beim Konservieren und bei der Bluttransfusion verwendet.

Am Gerinnungsprozess sind neben Calcium auch andere Faktoren beteiligt, beispielsweise Vitamin K, ohne das die Bildung von Prothrombin beeinträchtigt wird.

Blutfunktionen

Blut erfüllt eine Vielzahl von Funktionen im Körper: liefert Sauerstoff und Nährstoffe an die Zellen; transportiert Kohlendioxid und Endprodukte des Stoffwechsels ab; beteiligt sich an der Regulierung der Aktivität verschiedener Organe und Systeme durch die Übertragung biologisch aktiver Substanzen - Hormone usw .; trägt zur Erhaltung der Konstanz der inneren Umgebung bei - chemische und gasförmige Zusammensetzung, Körpertemperatur; schützt den Körper vor Fremdkörpern und Schadstoffen, zerstört und neutralisiert sie.

Schutzbarrieren des Körpers

Der Schutz des Körpers vor Infektionen wird nicht nur durch die phagozytische Funktion von Leukozyten gewährleistet, sondern auch durch die Bildung spezieller Schutzstoffe - Antikörper und Antitoxine. Sie werden von Leukozyten und Geweben verschiedener Organe als Reaktion auf die Einführung von Krankheitserregern in den Körper produziert.

Antikörper sind Eiweißstoffe, die Mikroorganismen verkleben, auflösen oder zerstören können. Antitoxine neutralisieren Gifte, die von Mikroben ausgeschieden werden.

Schutzstoffe sind spezifisch und wirken nur auf die Mikroorganismen und deren Gifte, unter deren Einfluss sie entstanden sind. Antikörper können lange im Blut verbleiben. Dadurch wird eine Person immun gegen bestimmte Infektionskrankheiten.

Immunität gegen Krankheiten aufgrund des Vorhandenseins spezieller Schutzsubstanzen im Blut und Gewebe wird genannt Immunität.

Das Immunsystem

Immunität ist nach moderner Auffassung die Immunität des Körpers gegen verschiedene Faktoren (Zellen, Substanzen), die genetisch fremde Informationen tragen.

Wenn im Körper Zellen oder komplexe organische Substanzen auftreten, die sich von den Zellen und Substanzen des Körpers unterscheiden, werden sie dank der Immunität eliminiert und zerstört. Die Hauptaufgabe des Immunsystems besteht darin, die genetische Konstanz des Organismus in der Ontogenese aufrechtzuerhalten. Wenn sich Zellen aufgrund von Mutationen im Körper teilen, entstehen oft Zellen mit verändertem Genom. Damit diese mutierten Zellen bei der weiteren Teilung nicht zu Störungen in der Entwicklung von Organen und Geweben führen, werden sie vom körpereigenen Immunsystem zerstört.

Im Körper wird die Immunität aufgrund der phagozytischen Eigenschaften von Leukozyten und der Fähigkeit einiger Körperzellen, Schutzstoffe zu produzieren, bereitgestellt - Antikörper. Daher kann die Immunität naturgemäß zellulär (phagozytisch) und humoral (Antikörper) sein.

Die Immunität gegen Infektionskrankheiten wird in natürliche, vom Körper selbst ohne künstliche Eingriffe entwickelte und künstliche, die sich aus der Einführung spezieller Substanzen in den Körper ergeben, unterteilt. Natürliche Immunität manifestiert sich bei einer Person von Geburt an ( angeboren) oder tritt nach einer Krankheit auf ( erworben). Künstliche Immunität kann aktiv oder passiv sein. Eine aktive Immunität wird entwickelt, wenn abgeschwächte oder abgetötete Krankheitserreger oder ihre abgeschwächten Toxine in den Körper eingeführt werden. Diese Immunität tritt nicht sofort auf, sondern hält lange an - mehrere Jahre und sogar ein Leben lang. Passive Immunität tritt auf, wenn ein therapeutisches Serum mit vorgefertigten Schutzeigenschaften in den Körper eingeführt wird. Diese Immunität ist kurzfristig, manifestiert sich jedoch unmittelbar nach der Einführung von Serum.

Blutgerinnung bezieht sich auch auf die Schutzreaktionen des Körpers. Es schützt den Körper vor Blutverlust. Die Reaktion besteht in der Bildung eines Blutgerinnsels - Blutgerinnsel, verstopft die Wundstelle und stoppt die Blutung.

Der Ausdruck „innere Umgebung des Körpers“ entstand dank eines französischen Physiologen, der im 19. Jahrhundert lebte. In seinen Arbeiten betonte er, dass eine notwendige Bedingung für das Leben eines Organismus darin besteht, die Konstanz in der inneren Umgebung aufrechtzuerhalten. Diese Bestimmung wurde zur Grundlage der Theorie der Homöostase, die später (1929) von dem Wissenschaftler Walter Cannon formuliert wurde.

Homöostase ist die relative dynamische Konstanz der inneren Umgebung,

Sowie einige statische physiologische Funktionen. Die innere Umgebung des Körpers wird von zwei Flüssigkeiten gebildet - intrazellulär und extrazellulär. Tatsache ist, dass jede Zelle eines lebenden Organismus eine bestimmte Funktion erfüllt und daher eine ständige Versorgung mit Nährstoffen und Sauerstoff benötigt. Sie verspürt auch das Bedürfnis nach ständiger Entfernung von Stoffwechselprodukten. Die notwendigen Bestandteile können die Membran nur in gelöstem Zustand durchdringen, weshalb jede Zelle von Gewebeflüssigkeit umspült wird, die alles enthält, was für ihre Lebenstätigkeit notwendig ist. Es gehört zur sogenannten extrazellulären Flüssigkeit und macht 20 Prozent des Körpergewichts aus.

Die innere Umgebung des Körpers, bestehend aus extrazellulärer Flüssigkeit, enthält:

• Lymphe (ein wesentlicher Bestandteil der Gewebeflüssigkeit) - 2 l;
• Blut - 3 l;
• interstitielle Flüssigkeit - 10 l;
• transzelluläre Flüssigkeit - etwa 1 Liter (einschließlich zerebrospinaler, pleuraler, synovialer und intraokularer Flüssigkeiten).

Alle haben eine unterschiedliche Zusammensetzung und unterscheiden sich in ihrer Funktion

Eigenschaften. Darüber hinaus kann das innere Umfeld kaum einen Unterschied zwischen dem Konsum von Substanzen und ihrer Aufnahme haben. Aus diesem Grund schwankt ihre Konzentration ständig. Beispielsweise kann die Zuckermenge im Blut eines Erwachsenen zwischen 0,8 und 1,2 g/l liegen. Enthält das Blut von bestimmten Bestandteilen mehr oder weniger als nötig, deutet dies auf das Vorliegen einer Krankheit hin.

Wie bereits erwähnt, enthält die innere Umgebung des Körpers Blut als eine der Komponenten. Es besteht aus Plasma, Wasser, Proteinen, Fetten, Glukose, Harnstoff und Mineralsalzen. Sein Hauptort ist (Kapillaren, Venen, Arterien). Blut entsteht durch die Aufnahme von Proteinen, Kohlenhydraten, Fetten und Wasser. Seine Hauptfunktion ist die Beziehung der Organe zur äußeren Umgebung, die Abgabe notwendiger Substanzen an die Organe, die Entfernung von Zerfallsprodukten aus dem Körper. Es erfüllt auch schützende und humorale Funktionen.

Gewebeflüssigkeit besteht aus Wasser und darin gelösten Nährstoffen, CO 2 , O 2 sowie Dissimilationsprodukten. Es befindet sich in den Zwischenräumen zwischen Gewebezellen und wird gebildet, weil Gewebeflüssigkeit zwischen Blut und Zellen liegt. Es überträgt aus dem Blut in die Zellen O 2, Mineralsalze,

Lymphe besteht aus Wasser und darin gelöst und befindet sich im lymphatischen System, das aus Gefäßen besteht, die in zwei Gänge münden und in die Hohlvene münden. Es wird aufgrund von Gewebeflüssigkeit in Säcken gebildet, die sich an den Enden der Lymphkapillaren befinden. Die Hauptfunktion der Lymphe besteht darin, Gewebeflüssigkeit in den Blutkreislauf zurückzuführen. Außerdem filtert und desinfiziert es Gewebeflüssigkeit.

Wie wir sehen können, ist die innere Umgebung eines Organismus eine Kombination aus physiologischen bzw. physikalisch-chemischen und genetischen Bedingungen, die die Lebensfähigkeit eines Lebewesens beeinflussen.

Die Umwelt ist eine Reihe von Lebensbedingungen für Lebewesen. Ordnen Sie die externe Umgebung zu, d.h. ein Komplex von Faktoren, die außerhalb des Körpers liegen, aber für sein Leben notwendig sind, und die innere Umgebung.

Als inneres Milieu des Körpers bezeichnet man die Gesamtheit der biologischen Flüssigkeiten (Blut, Lymphe, Gewebsflüssigkeit), die Zellen und Gewebestrukturen umspülen und an Stoffwechselvorgängen teilnehmen. Claude Bernard hat im 19. Jahrhundert das Konzept der "inneren Umgebung" vorgeschlagen und damit betont, dass im Gegensatz zu der sich verändernden äußeren Umgebung, in der ein lebender Organismus existiert, die Konstanz der Lebensprozesse von Zellen eine entsprechende Konstanz ihrer Umgebung erfordert, d.h. interne Umgebung.

Ein lebender Organismus ist ein offenes System. Ein offenes System ist ein System, dessen Existenz einen ständigen Austausch von Materie, Energie und Informationen mit der äußeren Umgebung erfordert. Die Verbindungen des Körpers und der äußeren Umgebung gewährleisten den Eintritt von Sauerstoff, Wasser und Nährstoffen in die innere Umgebung, die Entfernung von Kohlendioxid und unnötigen und manchmal schädlichen Metaboliten daraus. Die äußere Umgebung versorgt den Körper mit einer großen Menge an Informationen, die von zahlreichen sensiblen Formationen des Nervensystems wahrgenommen werden.

Die äußere Umgebung hat nicht nur positive, sondern auch schädliche Auswirkungen auf das Leben des Organismus. Ein gesunder Organismus funktioniert jedoch normal, wenn der Einfluss der Umwelt die Grenzen des Zulässigen nicht überschreitet. Eine solche Abhängigkeit der Lebenstätigkeit des Organismus von der äußeren Umgebung einerseits und die relative Stabilität und Unabhängigkeit der Lebensprozesse von Veränderungen in der Umgebung andererseits wird durch die Eigenschaft des Organismus gewährleistet, die als Homöostase (Homöostase) bezeichnet wird ). Der Organismus ist ein ultrastabiles System, das selbst nach dem stabilsten und optimalen Zustand sucht, indem es verschiedene Funktionsparameter innerhalb der Grenzen physiologischer („normaler“) Schwankungen hält.

Homöostase ist die relative dynamische Konstanz der inneren Umgebung und die Stabilität physiologischer Funktionen. Dies ist genau dynamische und keine statische Konstanz, da es nicht nur die Möglichkeit, sondern auch die Notwendigkeit von Schwankungen in der Zusammensetzung der inneren Umgebung und der Funktionsparameter innerhalb physiologischer Grenzen impliziert, um das optimale Niveau der Vitalaktivität des Körpers zu erreichen Organismus.

Die Aktivität der Zellen erfordert eine angemessene Funktion, sie mit Sauerstoff zu versorgen und Kohlendioxid und andere Abfallstoffe oder Stoffwechselprodukte effektiv aus ihnen auszuspülen. Um kollabierende Proteinstrukturen wiederherzustellen und Energie zu gewinnen, müssen Zellen Plastik und Energiematerial erhalten, das mit der Nahrung in den Körper gelangt. All dies erhalten Zellen aus ihrer Mikroumgebung durch Gewebeflüssigkeit. Deren Konstanz wird durch den Austausch von Gasen, Ionen und Molekülen mit Blut aufrechterhalten. Folglich sind die Konstanz der Blutzusammensetzung und der Zustand der Barrieren zwischen Blut und Gewebeflüssigkeit, den sogenannten histohämatischen Barrieren, die Bedingungen für die Homöostase der Mikroumgebung von Zellen. Die selektive Durchlässigkeit dieser Barrieren sorgt für eine gewisse Spezifität der Zusammensetzung der Mikroumgebung von Zellen, die für ihre Funktionen notwendig ist.

Andererseits beteiligt sich die Gewebeflüssigkeit an der Bildung von Lymphe, tauscht sich mit den Lymphkapillaren aus, die die Geweberäume entwässern, was es ermöglicht, große Moleküle aus der zellulären Mikroumgebung effektiv zu entfernen, die nicht durch die histohämatologischen Barrieren in das Blut diffundieren können . Die Lymphe, die aus den Geweben durch den thorakalen Lymphgang fließt, gelangt wiederum in das Blut und gewährleistet die Aufrechterhaltung der Konstanz ihrer Zusammensetzung. Folglich findet im Körper zwischen den Flüssigkeiten der inneren Umgebung ein ständiger Austausch statt, der eine Voraussetzung für die Homöostase ist.

Die Beziehung der Komponenten der inneren Umgebung untereinander, zur äußeren Umgebung und die Rolle der wichtigsten physiologischen Systeme bei der Umsetzung der Wechselwirkung der inneren und äußeren Umgebung sind in Abb. 2.1 dargestellt. Die äußere Umgebung beeinflusst den Körper durch die Wahrnehmung ihrer Eigenschaften durch die empfindlichen Apparate des Nervensystems (Rezeptoren, Sinnesorgane), durch die Lunge, wo der Gasaustausch stattfindet, und durch den Magen-Darm-Trakt, wo Wasser und Nahrungsbestandteile aufgenommen werden . Das Nervensystem übt seine regulatorische Wirkung auf die Zellen aus, indem es an den Enden der Nervenleiter spezielle Mediatoren freisetzt - Mediatoren, die durch die Mikroumgebung der Zellen zu speziellen strukturellen Formationen der Zellmembranen - Rezeptoren - gelangen. Der vom Nervensystem wahrgenommene Einfluss der äußeren Umgebung kann auch über das endokrine System vermittelt werden, das spezielle humorale Regulatoren, Hormone, ins Blut absondert. Die im Blut und in der Gewebsflüssigkeit enthaltenen Substanzen wiederum reizen mehr oder weniger stark die Rezeptoren des Zwischenraums und der Blutbahn und liefern dem Nervensystem dadurch Informationen über die Zusammensetzung des inneren Milieus. Die Entfernung von Metaboliten und Fremdstoffen aus der inneren Umgebung erfolgt über die Ausscheidungsorgane, hauptsächlich die Nieren, sowie die Lunge und den Verdauungstrakt.

Die Konstanz des inneren Milieus ist die wichtigste Bedingung für die Lebenstätigkeit des Organismus. Daher werden Abweichungen in der Zusammensetzung der Flüssigkeiten der inneren Umgebung von zahlreichen Rezeptoren wahrgenommen Abb. 2.1. Schema der Verbindungen der inneren Umgebung des Körpers.

Strukturen und zelluläre Elemente, gefolgt von der Einbeziehung biochemischer, biophysikalischer und physiologischer Regulationsreaktionen, die darauf abzielen, die Abweichung zu beseitigen. Gleichzeitig bewirken die Regulationsreaktionen selbst Veränderungen im inneren Milieu, um es den neuen Bedingungen der Existenz des Organismus anzupassen. Daher zielt die Regulation des inneren Milieus immer darauf ab, dessen Zusammensetzung und physiologische Prozesse im Körper zu optimieren.

Die Grenzen der homöostatischen Regulierung der Konstanz der inneren Umgebung können für einige Parameter starr und für andere plastisch sein. Dementsprechend werden die Parameter der inneren Umgebung als harte Konstanten bezeichnet, wenn der Bereich ihrer Abweichungen sehr gering ist (pH-Wert, Ionenkonzentration im Blut), oder als plastische Konstanten (Glukosespiegel, Lipide, Reststickstoff, interstitieller Flüssigkeitsdruck usw.). .), d.h. relativ großen Schwankungen unterliegen. Konstanten variieren je nach Alter, sozialen und beruflichen Bedingungen, Jahres- und Tageszeit, geografischen und natürlichen Gegebenheiten und weisen zudem geschlechtliche und individuelle Besonderheiten auf. Die Umweltbedingungen sind oft für mehr oder weniger Menschen, die in einer bestimmten Region leben und derselben sozialen und Altersgruppe angehören, gleich, aber die internen Umweltkonstanten können sich bei verschiedenen gesunden Menschen unterscheiden. Die homöostatische Regulierung der Konstanz der inneren Umgebung bedeutet also nicht die vollständige Identität ihrer Zusammensetzung bei verschiedenen Individuen. Trotz der individuellen und Gruppenmerkmale gewährleistet die Homöostase jedoch die Aufrechterhaltung normaler Parameter der inneren Umgebung des Körpers.

Üblicherweise werden die Durchschnittswerte der Parameter und Merkmale der Vitalaktivität gesunder Personen sowie die Intervalle, in denen die Schwankungen dieser Werte der Homöostase entsprechen, als Norm bezeichnet, d.h. in der Lage, den Körper auf dem Niveau der optimalen Funktion zu halten.

Dementsprechend werden für eine allgemeine Beschreibung der inneren Umgebung des Körpers in einer Norm normalerweise Schwankungsintervalle seiner verschiedenen Indikatoren angegeben, beispielsweise der quantitative Gehalt verschiedener Substanzen im Blut gesunder Menschen. Gleichzeitig sind die Merkmale der inneren Umgebung miteinander verbundene und voneinander abhängige Größen. Daher werden Verschiebungen in einem von ihnen oft durch andere kompensiert, was sich nicht unbedingt im Niveau der optimalen Funktion und der menschlichen Gesundheit widerspiegelt.

Die innere Umgebung ist ein Spiegelbild der komplexesten Integration der lebenswichtigen Aktivität verschiedener Zellen, Gewebe, Organe und Systeme mit den Einflüssen der äußeren Umgebung.

Dies bestimmt die besondere Bedeutung der individuellen Merkmale des inneren Umfelds, die jeden Menschen auszeichnen. Die Grundlage der Individualität der inneren Umgebung ist die genetische Individualität sowie die langfristige Exposition gegenüber bestimmten Bedingungen der äußeren Umgebung. Dementsprechend ist die physiologische Norm ein individuelles Optimum der Vitalaktivität, d.h. die am besten koordinierte und effektivste Kombination aller Lebensprozesse unter realen Umweltbedingungen.

2.1. Blut als innere Umgebung des Körpers.

Abb.2.2. Die Hauptbestandteile des Blutes.

Blut besteht aus Plasma und Zellen (geformte Elemente) - Erythrozyten, Leukozyten und Blutplättchen, die in Suspension sind (Abb. 2.2.). Da Plasma und zelluläre Elemente getrennte Regenerationsquellen haben, wird Blut oft in einen unabhängigen Gewebetyp isoliert.

Die Aufgaben des Blutes sind vielfältig. Dies sind vor allem in verallgemeinerter Form die Funktionen des Transports oder der Übertragung von Gasen und Stoffen, die für die lebenswichtige Aktivität von Zellen notwendig sind oder aus dem Körper entfernt werden müssen. Dazu gehören: Atmungs-, Ernährungs-, integrativ-regulatorische und Ausscheidungsfunktionen (siehe Kapitel 6).

Blut erfüllt auch eine Schutzfunktion im Körper durch die Bindung und Neutralisierung von in den Körper gelangenden toxischen Substanzen, die Bindung und Zerstörung von fremden Proteinmolekülen und fremden Zellen, einschließlich solcher infektiösen Ursprungs. Blut ist eine der Hauptumgebungen, in denen die Mechanismen des spezifischen Schutzes des Körpers vor fremden Molekülen und Zellen ausgeführt werden, d.h. Immunität.

Blut ist an der Regulierung aller Arten von Stoffwechsel und Temperaturhomöostase beteiligt, ist die Quelle aller Flüssigkeiten, Geheimnisse und Ausscheidungen des Körpers. Die Zusammensetzung und Eigenschaften von Blut spiegeln die Veränderungen wider, die in anderen Flüssigkeiten der inneren Umgebung und in den Zellen auftreten, und daher sind Blutuntersuchungen die wichtigste diagnostische Methode.

Die Blutmenge oder das Blutvolumen eines gesunden Menschen liegt innerhalb von 68% des Körpergewichts (4 - 6 Liter). Dieser Zustand wird Normovolämie genannt. Nach übermäßiger Wasseraufnahme kann das Blutvolumen ansteigen (Hypervolämie) und bei schwerer körperlicher Arbeit in heißen Geschäften und übermäßigem Schwitzen abfallen (Hypovolämie).

Abb.2.3. Bestimmung des Hämatokrits.

Da Blut aus Zellen und Plasma besteht, ist das Gesamtvolumen des Blutes auch die Summe des Volumens des Plasmas und des Volumens der zellulären Elemente. Ein Teil des Blutvolumens, der dem zellulären Anteil des Blutes zuzurechnen ist, wird als Hämatokrit bezeichnet (Abb. 2.3.). Bei gesunden Männern liegt der Hämatokrit im Bereich von 4448% und bei Frauen bei 4145%. Aufgrund des Vorhandenseins zahlreicher Mechanismen zur Regulierung des Blutvolumens und des Plasmavolumens (Volumenrezeptorreflexe, Durst, nervöse und humorale Mechanismen zur Veränderung der Absorption und Ausscheidung von Wasser und Salzen, Regulierung der Blutproteinzusammensetzung, Regulierung der Erythropoese usw.), Hämatokrit ist eine relativ starre homöostatische Konstante und ihre lange und anhaltende Änderung ist nur unter Bedingungen in großer Höhe möglich, wenn die Anpassung an einen niedrigen Sauerstoffpartialdruck die Erythropoese verstärkt und dementsprechend den Anteil des Blutvolumens pro zellulärem Element erhöht. Normalwerte des Hämatokrits und dementsprechend das Volumen der Zellelemente werden als Normozythämie bezeichnet. Eine Zunahme des von Blutzellen eingenommenen Volumens wird als Polyzythämie bezeichnet, eine Abnahme als Oligozythämie.

Physikochemische Eigenschaften von Blut und Plasma. Die Funktionen des Blutes werden weitgehend durch seine physikalisch-chemischen Eigenschaften bestimmt, von denen die wichtigsten der osmotische Druck, der onkotische Druck und die Kolloidstabilität, die Suspensionsstabilität, das spezifische Gewicht und die Viskosität sind.

Der osmotische Druck des Blutes hängt von der Konzentration der darin gelösten Stoffmoleküle (Elektrolyte und Nichtelektrolyte) im Blutplasma ab und ist die Summe der osmotischen Drücke der darin enthaltenen Inhaltsstoffe. In diesem Fall werden über 60 % des osmotischen Drucks durch Natriumchlorid erzeugt, und insgesamt machen anorganische Elektrolyte bis zu 96 % des gesamten osmotischen Drucks aus. Der osmotische Druck ist eine der starren homöostatischen Konstanten und beträgt bei einem gesunden Menschen durchschnittlich 7,6 atm mit einer möglichen Schwankungsbreite von 7,38,0 atm. Wenn die Flüssigkeit der inneren Umgebung oder eine künstlich hergestellte Lösung den gleichen osmotischen Druck wie normales Blutplasma hat, wird ein solches flüssiges Medium oder eine solche Lösung isotonisch genannt. Dementsprechend wird eine Flüssigkeit mit einem höheren osmotischen Druck als hyperton und eine Flüssigkeit mit einem niedrigeren osmotischen Druck als hypoton bezeichnet.

Der osmotische Druck sorgt für den Übergang des Lösungsmittels durch eine halbdurchlässige Membran von einer weniger konzentrierten Lösung zu einer höher konzentrierten Lösung und spielt daher eine wichtige Rolle bei der Verteilung von Wasser zwischen der inneren Umgebung und den Körperzellen. Wenn also die Gewebeflüssigkeit hypertonisch ist, dringt Wasser von zwei Seiten in sie ein - aus dem Blut und aus den Zellen, im Gegenteil, wenn das extrazelluläre Medium hypotonisch ist, gelangt Wasser in die Zellen und das Blut.

Blut, Lymphe, Gewebsflüssigkeit bilden das innere Milieu des Körpers. Aus dem durch die Wände der Kapillaren eindringenden Blutplasma wird Gewebsflüssigkeit gebildet, die die Zellen wäscht. Zwischen Gewebeflüssigkeit und Zellen findet ein ständiger Stoffaustausch statt. Das Kreislauf- und das Lymphsystem stellen eine humorale Verbindung zwischen Organen her und vereinen Stoffwechselprozesse zu einem gemeinsamen System. Die relative Konstanz der physikalisch-chemischen Eigenschaften der inneren Umgebung trägt zur Existenz von Körperzellen unter ziemlich unveränderten Bedingungen bei und verringert den Einfluss der äußeren Umgebung auf sie. Die Konstanz der inneren Umgebung - Homöostase - des Körpers wird durch die Arbeit vieler Organsysteme unterstützt, die für die Selbstregulierung lebenswichtiger Prozesse, die Verbindung mit der Umwelt, die Aufnahme von für den Körper notwendigen Substanzen und die Entfernung von Zerfallsprodukten sorgen.

1. Zusammensetzung und Funktionen des Blutes

Blut erfüllt die folgenden Funktionen: Transport, Wärmeverteilung, Regulierung, Schutz, beteiligt sich an der Ausscheidung, hält die Konstanz der inneren Umgebung des Körpers aufrecht.

Der Körper eines Erwachsenen enthält etwa 5 Liter Blut, durchschnittlich 6-8 % des Körpergewichts. Ein Teil des Blutes (ca. 40 %) zirkuliert nicht durch die Blutgefäße, sondern befindet sich im sogenannten Blutdepot (in den Kapillaren und Venen von Leber, Milz, Lunge und Haut). Das Volumen des zirkulierenden Blutes kann sich aufgrund von Änderungen des deponierten Blutvolumens ändern: Bei Muskelarbeit, bei Blutverlust, bei niedrigem Luftdruck wird Blut aus dem Depot in den Blutkreislauf abgegeben. Verlust 1/3- 1/2 Blutvolumen kann zum Tod führen.

Blut ist eine undurchsichtige rote Flüssigkeit, die aus Plasma (55%) und darin suspendierten Zellen, Formelementen (45%) - Erythrozyten, Leukozyten und Blutplättchen besteht.

1.1. Blutplasma

Blutplasma enthält 90-92 % Wasser und 8-10 % anorganische und organische Stoffe. Anorganische Substanzen machen 0,9-1,0 % aus (Na-, K-, Mg-, Ca-, Cl-, P- usw. Ionen). Eine wässrige Lösung, die der Konzentration von Salzen im Blutplasma entspricht, wird als physiologische Lösung bezeichnet. Es kann bei Flüssigkeitsmangel in den Körper eingebracht werden. Unter den organischen Substanzen des Plasmas sind 6,5-8% Proteine ​​​​(Albumine, Globuline, Fibrinogen), etwa 2% sind organische Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht (Glucose - 0,1%, Aminosäuren, Harnstoff, Harnsäure, Lipide, Kreatinin). Proteine ​​halten zusammen mit Mineralsalzen das Säure-Basen-Gleichgewicht aufrecht und erzeugen einen gewissen osmotischen Druck des Blutes.

1.2. Gebildete Elemente des Blutes

1 mm Blut enthält 4,5-5 Mio. Erythrozyten. Dies sind kernlose Zellen, die die Form von bikonkaven Scheiben mit einem Durchmesser von 7-8 Mikrometern und einer Dicke von 2-2,5 Mikrometern haben (Abb. 1). Diese Form der Zelle vergrößert die Oberfläche für die Diffusion von Atemgasen und macht die Erythrozyten außerdem zu einer reversiblen Verformung fähig, wenn sie enge, gekrümmte Kapillaren passieren. Bei Erwachsenen werden Erythrozyten im roten Knochenmark der Spongiosa gebildet und verlieren bei Freisetzung in die Blutbahn ihren Zellkern. Die Zirkulationszeit im Blut beträgt etwa 120 Tage, danach werden sie in Milz und Leber zerstört. Erythrozyten können durch das Gewebe anderer Organe zerstört werden, was durch das Verschwinden von "blauen Flecken" (subkutane Blutungen) belegt wird.

Die Erythrozyten enthalten Eiweiß Hämoglobin, bestehend aus Protein- und Nicht-Protein-Teilen. Nicht-Protein-Teil (Häm) enthält ein Eisenion. Hämoglobin bildet mit Sauerstoff in den Kapillaren der Lunge eine instabile Verbindung - Oxyhämoglobin. Diese Verbindung unterscheidet sich in der Farbe von Hämoglobin, also arterielles Blut(mit Sauerstoff gesättigtes Blut) hat eine leuchtend scharlachrote Farbe. Oxyhämoglobin, das Sauerstoff in den Kapillaren von Geweben abgegeben hat, wird genannt restauriert. Er ist in venöses Blut(sauerstoffarmes Blut), das dunkler ist als arterielles Blut. Darüber hinaus enthält venöses Blut eine instabile Verbindung von Hämoglobin mit Kohlendioxid - Carbhämoglobin. Hämoglobin kann nicht nur mit Sauerstoff und Kohlendioxid Verbindungen eingehen, sondern auch mit anderen Gasen wie Kohlenmonoxid eine starke Verbindung eingehen Carboxyhämoglobin. Eine Kohlenmonoxidvergiftung führt zum Ersticken. Bei einer Abnahme der Hämoglobinmenge in roten Blutkörperchen oder einer Abnahme der Anzahl roter Blutkörperchen im Blut tritt Anämie auf.

Leukozyten(6-8 Tausend / mm Blut) - Kernzellen mit einer Größe von 8-10 Mikrometern, die zu unabhängigen Bewegungen fähig sind. Es gibt verschiedene Arten von Leukozyten: Basophile, Eosinophile, Neutrophile, Monozyten und Lymphozyten. Sie werden im roten Knochenmark, in den Lymphknoten und in der Milz gebildet und in der Milz zerstört. Die Lebenserwartung der meisten Leukozyten beträgt mehrere Stunden bis 20 Tage und die der Lymphozyten 20 Jahre oder mehr. Bei akuten Infektionskrankheiten steigt die Zahl der Leukozyten rapide an. Durchgang durch die Wände von Blutgefäßen, Neutrophile phagozytieren Bakterien und Gewebeabbauprodukte und zerstören sie mit ihren lysosomalen Enzymen. Eiter besteht hauptsächlich aus Neutrophilen oder deren Überresten. I. I. Mechnikov nannte solche Leukozyten Fresszellen, und das Phänomen der Absorption und Zerstörung von Fremdkörpern durch Leukozyten - Phagozytose, eine der Schutzreaktionen des Körpers.

Reis. 1. Menschliche Blutkörperchen:

a- Erythrozyten, b- körnige und nicht körnige Leukozyten , in - Blutplättchen

Erhöhung der Anzahl Eosinophile bei allergischen Reaktionen und helminthischen Invasionen beobachtet. Basophile produzieren biologisch aktive Substanzen - Heparin und Histamin. Heparin von Basophilen verhindert die Blutgerinnung im Entzündungsherd und Histamin erweitert die Kapillaren, was die Resorption und Heilung fördert.

Monozyten- die größten Leukozyten; ihre Fähigkeit zur Phagozytose ist am ausgeprägtesten. Sie sind von großer Bedeutung bei chronischen Infektionskrankheiten.

Unterscheiden T-Lymphozyten(produziert in der Thymusdrüse) und B-Lymphozyten(hergestellt aus rotem Knochenmark). Sie erfüllen spezifische Funktionen bei Immunantworten.

Blutplättchen (250-400.000 / mm 3) sind kleine nicht-nukleäre Zellen; nehmen an den Prozessen der Blutgerinnung teil.