SOLU BIOLOGIA

epäorgaaniset aineet

Elävien organismien epäorgaanisista yhdisteistä erityinen rooli on vedellä. Vesi on tärkein väliaine, jossa aineenvaihdunta- ja energiamuunnosprosessit tapahtuvat. Useimpien elävien organismien vesipitoisuus on 60-70 %. Vesi muodostaa perustan elävien organismien sisäiselle ympäristölle (veri, imusolmukkeet, solujen välinen neste). Veden ainutlaatuiset ominaisuudet määräytyvät sen molekyylien rakenteen mukaan. Vesimolekyylissä yksi happiatomi on sitoutunut kovalenttisesti kahteen vetyatomiin. Vesimolekyyli on polaarinen (dipoli). Positiivinen varaus keskittyy vetyatomeihin, koska happi on elektronegatiivisempi kuin vety. Yhden vesimolekyylin negatiivisesti varautunut happiatomi vetää puoleensa toisen molekyylin positiivisesti varautunutta vetyatomia muodostaen vetysidoksen, joka on 15-20 kertaa kovalenttista sidosta heikompi. Siksi vetysidokset katkeavat helposti, mikä havaitaan esimerkiksi veden haihtumisen aikana. Molekyylien lämpöliikkeen vuoksi vedessä jotkut vetysidokset katkeavat, osa muodostuu. Siten molekyylit ovat liikkuvia nestemäisessä tilassa, mikä on erittäin tärkeää aineenvaihduntaprosesseille. Vesimolekyylit tunkeutuvat helposti solukalvojen läpi. Molekyylien suuren polaarisuuden vuoksi vesi on liuotin muille polaarisille yhdisteille. Riippuen tiettyjen yhdisteiden kyvystä liueta veteen, ne jaetaan ehdollisesti hydrofiilisiin tai polaarisiin ja hydrofobisiin tai ei-polaarisiin. Veteen liukeneviin hydrofiilisiin yhdisteisiin kuuluu suurin osa suoloista. Hydrofobiset yhdisteet (melkein kaikki rasvat, jotkut proteiinit) sisältävät ei-polaarisia ryhmiä, jotka eivät muodosta vetysidoksia, joten nämä yhdisteet eivät liukene veteen. Sillä on korkea lämpökapasiteetti ja samalla korkea nesteiden lämmönjohtavuus. Nämä ominaisuudet tekevät vedestä ihanteellisen kehon lämpötasapainon ylläpitämiseen.

Mineraalisuolat ovat tärkeitä yksittäisten solujen ja koko organismin elintoimintojen ylläpitämiselle. Elävät organismit sisältävät liuenneita suoloja (ionien muodossa) ja suoloja kiinteässä tilassa. Ionit jaetaan positiivisiin (metallielementtien kationit K +, N a +, Ca 2+, M 2+ jne. e) ja negatiiviset (suolahappoanionit - C l-, sulfaatti-HSO 4-, S O 4 2-, karbonaatti - HCO 3 -, fosfaatti - H 2 RO 4 -, HPO 4 2- jne.). Kationien eri pitoisuudet K + ja N a + solussa ja solujen välisessä nesteessä aiheuttaa potentiaalieron solukalvolla; kalvon läpäisevyyden muutos K +:ksi ja N a + ärsytyksen vaikutuksen alaisena varmistaa hermostuneen ja lihashermoston esiintymisen. Fosfaattihappoanionit ylläpitävät solunsisäisen ympäristön neutraalia reaktiota (pH = 6,9), karboksyylihappoanionit tukevat veriplasman lievästi alkalista reaktiota (pH = 7,4). Kalsiumyhdisteet (CaC O 3 ) ovat osa nilviäisten ja alkueläinten kuoria, rapujen kuoria. Kloorihappo luo mahalaukussa happaman ympäristönselkärankaisille ja ihmisille, varmistaa mahanesteentsyymien toiminnan. Rikkihappojäämät, jotka yhdistävät veteen liukenemattomia yhdisteitä, varmistaen niiden liukoisuuden, mikä edistää näiden yhdisteiden poistumista soluista ja kehosta.

Mikä tahansa organismi - yksisoluinen tai monisoluinen - tarvitsee tietyt olemassaoloolosuhteet. Nämä olosuhteet tarjoavat organismeille ympäristön, johon ne ovat sopeutuneet evoluution kehityksen aikana.

Ensimmäiset elävät muodostelmat syntyivät Maailman valtameren vesissä, ja merivesi toimi niiden elinympäristönä. Kun elävistä organismeista tuli monimutkaisempia, osa niiden soluista eristyi ulkoisesta ympäristöstä. Joten osa elinympäristöstä oli organismin sisällä, minkä ansiosta monet organismit pääsivät poistumaan vesiympäristöstä ja alkoivat elää maalla. Suolojen pitoisuus kehon sisäympäristössä ja merivedessä on suunnilleen sama.

Ihmisen solujen ja elinten sisäinen ympäristö on veri, imusolmukkeet ja kudosneste.

Sisäisen ympäristön suhteellinen pysyvyys

Kehon sisäisessä ympäristössä on suolojen lisäksi paljon erilaisia ​​aineita - proteiineja, sokeria, rasvamaisia ​​aineita, hormoneja jne. jokainen elin vapauttaa jatkuvasti elintärkeän toimintansa tuotteita sisäiseen ympäristöön ja saa siitä itselleen tarpeelliset aineet. Ja tällaisesta aktiivisesta vaihdosta huolimatta sisäisen ympäristön koostumus pysyy käytännössä muuttumattomana.

Verestä poistuva neste tulee osaksi kudosnestettä. Suurin osa tästä nesteestä palaa kapillaareihin ennen kuin ne liittyvät suoniin, jotka kuljettavat verta takaisin sydämeen, mutta noin 10 % nesteestä ei pääse verisuoniin. Kapillaarien seinämät koostuvat yhdestä solukerroksesta, mutta vierekkäisten solujen välillä on kapeita rakoja. Sydänlihaksen supistuminen synnyttää verenpainetta, jonka seurauksena vesi, johon on liuennut suoloja ja ravinteita, kulkee näiden rakojen läpi.

Kaikki kehon nesteet ovat yhteydessä toisiinsa. Solunulkoinen neste on kosketuksissa veren ja selkäydintä ja aivoja ympäröivän aivo-selkäydinnesteen kanssa. Tämä tarkoittaa, että kehon nesteiden koostumuksen säätely tapahtuu keskitetysti.

Kudosneste kylpee soluja ja toimii niiden elinympäristönä. Sitä päivitetään jatkuvasti imusuonten järjestelmän kautta: tämä neste kerätään verisuoniin, ja sitten suurimman imusuonen kautta se tulee yleiseen verenkiertoon, jossa se sekoittuu veren kanssa.

Veren koostumus

Tunnettu punainen neste on itse asiassa kudosta. Veren takana tunnistettiin pitkään mahtava voima: pyhät valat sinetöitiin verellä; papit saivat puiset epäjumalinsa "itkemään verta"; Muinaiset kreikkalaiset uhrasivat verta jumalilleen.

Jotkut antiikin Kreikan filosofit pitivät verta sielun kantajana. Muinainen kreikkalainen lääkäri Hippokrates määräsi mielisairaille terveiden ihmisten verta. Hän ajatteli, että terveiden ihmisten veressä on terve sielu. Veri on todellakin kehomme hämmästyttävin kudos. Veren liikkuvuus on kehon elämän tärkein edellytys.

Noin puolet veren tilavuudesta on sen nestemäinen osa - plasma, johon on liuennut suoloja ja proteiineja; toinen puoli on erilaisia ​​​​muodostettuja veren elementtejä.

Muodostuneet veren elementit jaetaan kolmeen pääryhmään: valkosolut (leukosyytit), punaiset verisolut (erytrosyytit) ja verihiutaleet eli verihiutaleet. Ne kaikki muodostuvat luuytimessä (pehmeä kudos, joka täyttää putkiluiden ontelon), mutta jotkut leukosyytit pystyvät lisääntymään jo poistuessaan luuytimestä. Valkosoluja on monia erilaisia ​​- useimmat niistä ovat mukana elimistön suojassa sairauksia vastaan.

veriplasmaa

100 ml terveen ihmisen plasmaa sisältää noin 93 g vettä. Loput plasmasta koostuu orgaanisista ja epäorgaanisista aineista. Plasma sisältää mineraaleja, proteiineja, hiilihydraatteja, rasvoja, aineenvaihduntatuotteita, hormoneja, vitamiineja.

Plasman mineraaleja edustavat suolat: natriumin, kaliumin, kalsiumin ja magnesiumin kloridit, fosfaatit, karbonaatit ja sulfaatit. Ne voivat olla sekä ionien muodossa että ionisoimattomassa tilassa. Pienikin plasman suolakoostumuksen rikkoutuminen voi olla haitallista monille kudoksille ja ennen kaikkea itse veren soluille. Plasmaan liuenneen mineraalisoodan, proteiinien, glukoosin, urean ja muiden aineiden kokonaispitoisuus muodostaa osmoottisen paineen. Osmoottisen paineen ansiosta neste tunkeutuu solukalvojen läpi, mikä varmistaa veden vaihdon veren ja kudosten välillä. Veren osmoottisen paineen pysyvyys on tärkeä kehon solujen elintärkeälle toiminnalle. Monien solujen kalvot, mukaan lukien verisolut, ovat myös puoliläpäiseviä.

punasolut

punasolut ovat eniten verisoluja; niiden päätehtävä on kuljettaa happea. Olosuhteet, jotka lisäävät kehon hapen tarvetta, kuten korkealla asuminen tai jatkuva fyysinen aktiivisuus, stimuloivat punasolujen muodostumista. Punasolut elävät verenkierrossa noin neljä kuukautta, minkä jälkeen ne tuhoutuvat.

Leukosyytit

Leukosyytit tai epäsäännöllisen muotoisia valkosoluja. Niissä on värittömään sytoplasmaan upotettu ydin. Leukosyyttien päätehtävä on suojaava. Leukosyyttejä ei kulje vain verenkierto, vaan ne pystyvät myös liikkumaan itsenäisesti pseudopodien (pseudopods) avulla. Tunkeutuessaan kapillaarien seinämien läpi leukosyytit siirtyvät patogeenisten mikrobien kerääntymiseen kudoksiin ja sieppaavat ja sulattavat ne pseudopodojen avulla. Tämän ilmiön löysi I. I. Mechnikov.

Verihiutaleet tai verihiutaleet

verihiutaleet tai verihiutaleet ovat erittäin hauraita, tuhoutuvat helposti verisuonten vaurioituessa tai kun veri joutuu kosketuksiin ilman kanssa.

Verihiutaleilla on tärkeä rooli veren hyytymisessä. Vaurioituneet kudokset erittävät histomiinia, ainetta, joka lisää verenkiertoa vaurioituneelle alueelle ja edistää veren hyytymisjärjestelmän nesteen ja proteiinien vapautumista verenkierrosta kudokseen. Monimutkaisen reaktiosarjan seurauksena muodostuu nopeasti verihyytymiä, jotka pysäyttävät verenvuodon. Veritulpat estävät bakteerien ja muiden vieraiden tekijöiden tunkeutumisen haavaan.

Veren hyytymismekanismi on hyvin monimutkainen. Plasma sisältää liukoista proteiinia fibrinogeenia, joka veren hyytymisen aikana muuttuu liukenemattomaksi fibriiniksi ja saostuu pitkiksi filamenteiksi. Näiden säikeiden ja verkostossa viipyvien verisolujen verkostosta a veritulppa.

Tämä prosessi tapahtuu vain kalsiumsuolojen läsnä ollessa. Siksi, jos kalsiumia poistetaan verestä, veri menettää hyytymiskykynsä. Tätä ominaisuutta käytetään purkituksessa ja verensiirrossa.

Kalsiumin lisäksi hyytymisprosessiin osallistuu myös muita tekijöitä, esimerkiksi K-vitamiini, jota ilman protrombiinin muodostuminen heikkenee.

Veren toiminnot

Veri suorittaa erilaisia ​​​​toimintoja kehossa: toimittaa happea ja ravinteita soluille; kuljettaa pois hiilidioksidia ja aineenvaihdunnan lopputuotteita; osallistuu eri elinten ja järjestelmien toiminnan säätelyyn siirtämällä biologisesti aktiivisia aineita - hormoneja jne.; edistää sisäisen ympäristön pysyvyyden säilyttämistä - kemiallinen ja kaasukoostumus, kehon lämpötila; suojaa kehoa vierailta aineilta ja haitallisilta aineilta tuhoamalla ja neutraloimalla niitä.

Kehon suojaavat esteet

Kehon suojaus infektioilta ei varmistetaan vain leukosyyttien fagosyyttisen toiminnan, vaan myös erityisten suojaavien aineiden muodostumisen avulla - vasta-aineita ja antitoksiineja. Niitä tuottavat leukosyytit ja eri elinten kudokset vasteena taudinaiheuttajien kulkeutumiseen kehoon.

Vasta-aineet ovat proteiiniaineita, jotka voivat liimata yhteen mikro-organismeja, liuottaa tai tuhota niitä. Antitoksiinit neutraloivat mikrobien erittämiä myrkkyjä.

Suoja-aineet ovat spesifisiä ja vaikuttavat vain niihin mikro-organismeihin ja niiden myrkkyihin, joiden vaikutuksesta ne muodostuivat. Vasta-aineet voivat pysyä veressä pitkään. Tämän ansiosta henkilöstä tulee immuuni tietyille tartuntataudeille.

Immuniteettia sairauksia vastaan, koska veressä ja kudoksissa on erityisiä suojaavia aineita, kutsutaan immuniteetti.

Immuunijärjestelmä

Immuniteetti on nykyajan näkemyksen mukaan elimistön vastustuskyky eri tekijöitä (solut, aineet) vastaan, jotka kuljettavat geneettisesti vierasta informaatiota.

Jos kehossa ilmaantuu soluja tai monimutkaisia ​​orgaanisia aineita, jotka eroavat kehon soluista ja aineista, immuniteetin ansiosta ne eliminoidaan ja tuhoutuvat. Immuunijärjestelmän päätehtävänä on ylläpitää organismin geneettistä pysyvyyttä ontogeniassa. Kun solut jakautuvat kehon mutaatioiden vuoksi, muodostuu usein soluja, joilla on muunnettu genomi. Jotta nämä mutanttisolut eivät johtaisi häiriöihin elinten ja kudosten kehityksessä edelleen jakautumisen aikana, kehon immuunijärjestelmä tuhoaa ne.

Kehossa immuniteetti saadaan aikaan leukosyyttien fagosyyttisistä ominaisuuksista ja joidenkin kehon solujen kyvystä tuottaa suojaavia aineita - vasta-aineita. Siksi immuniteetti voi luonteeltaan olla sellulaarista (fagosyyttistä) ja humoraalista (vasta-aineet).

Immuniteetti tartuntataudeille jaetaan luonnolliseen, jonka keho itse on kehittänyt ilman keinotekoisia toimenpiteitä, ja keinotekoiseen, joka johtuu erityisten aineiden tuomisesta kehoon. Luonnollinen immuniteetti ilmenee ihmisessä syntymästä lähtien ( synnynnäinen) tai tapahtuu sairauden jälkeen ( hankittu). Keinotekoinen immuniteetti voi olla aktiivinen tai passiivinen. Aktiivinen immuniteetti kehittyy, kun heikennettyjä tai kuolleita taudinaiheuttajia tai niiden heikentynyttä myrkkyä joutuu kehoon. Tämä immuniteetti ei esiinny välittömästi, vaan se säilyy pitkään - useita vuosia ja jopa eliniän. Passiivinen immuniteetti syntyy, kun kehoon tuodaan terapeuttista seerumia, jolla on valmiita suojaavia ominaisuuksia. Tämä immuniteetti on lyhytaikainen, mutta se ilmenee heti seerumin käyttöönoton jälkeen.

Veren hyytyminen viittaa myös kehon suojaaviin reaktioihin. Se suojaa kehoa verenhukasta. Reaktio koostuu veritulpan muodostumisesta - veritulppa, tukkii haavakohdan ja pysäyttää verenvuodon.

Ilmaus "kehon sisäinen ympäristö" ilmestyi ranskalaisen fysiologin ansiosta, joka asui 1800-luvulla. Teoksissaan hän korosti, että organismin elämän välttämätön edellytys on pysyä sisäisessä ympäristössä. Tästä määräyksestä tuli perusta homeostaasin teorialle, jonka myöhemmin (vuonna 1929) muotoili tiedemies Walter Cannon.

Homeostaasi on sisäisen ympäristön suhteellinen dynaaminen pysyvyys,

Sekä joitakin staattisia fysiologisia toimintoja. Kehon sisäisen ympäristön muodostaa kaksi nestettä - solunsisäinen ja solunulkoinen. Tosiasia on, että jokainen elävän organismin solu suorittaa tietyn toiminnon, joten se tarvitsee jatkuvan ravintoaineiden ja hapen saannin. Hän kokee myös tarpeen jatkuvalle aineenvaihduntatuotteiden poistamiselle. Tarvittavat komponentit voivat tunkeutua kalvon läpi vain liuenneessa tilassa, minkä vuoksi jokainen solu pestään kudosnesteellä, joka sisältää kaiken sen elintärkeää toimintaa varten. Se kuuluu niin kutsuttuun ekstrasellulaariseen nesteeseen ja sen osuus on 20 prosenttia kehon painosta.

Kehon sisäinen ympäristö, joka koostuu solunulkoisesta nesteestä, sisältää:

• imusolmuke (kudosnesteen olennainen osa) - 2 l;
• veri - 3 l;
• interstitiaalinen neste - 10 l;
• transsellulaarinen neste - noin 1 litra (se sisältää aivo-selkäydinnesteitä, keuhkopussia, nivelnesteitä, silmänsisäisiä nesteitä).

Niillä kaikilla on erilainen koostumus ja toiminnallisuus

ominaisuuksia. Lisäksi sisäisessä ympäristössä voi olla vähän eroa aineiden kulutuksen ja saannin välillä. Tästä johtuen heidän keskittymiskykynsä vaihtelee jatkuvasti. Esimerkiksi aikuisen veren sokerimäärä voi vaihdella välillä 0,8-1,2 g/l. Jos veri sisältää enemmän tai vähemmän tiettyjä komponentteja kuin on tarpeen, tämä osoittaa sairauden olemassaolon.

Kuten jo todettiin, kehon sisäinen ympäristö sisältää verta yhtenä komponenttina. Se koostuu plasmasta, vedestä, proteiineista, rasvoista, glukoosista, ureasta ja mineraalisuoloista. Sen pääsijainti on (kapillaarit, suonet, valtimot). Veri muodostuu proteiinien, hiilihydraattien, rasvojen ja veden imeytymisen vuoksi. Sen päätehtävä on elinten suhde ulkoiseen ympäristöön, tarvittavien aineiden toimittaminen elimiin, hajoamistuotteiden poistaminen kehosta. Se suorittaa myös suojaavia ja humoraalisia toimintoja.

Kudosneste koostuu vedestä ja siihen liuenneista ravintoaineista, CO 2:sta, O 2:sta sekä dissimilaatiotuotteista. Se sijaitsee kudossolujen välisissä tiloissa ja muodostuu veren ja solujen välissä olevasta kudosnesteestä. Se siirtyy verestä soluihin O 2:ta, mineraalisuoloja,

Imukalvo koostuu vedestä ja siihen liuenneesta imusolmukkeesta, joka koostuu kahdeksi kanavaksi sulautuneista suonista, jotka virtaavat onttolaskimoon. Se muodostuu kudosnesteen vaikutuksesta pusseihin, jotka sijaitsevat imusolmukkeiden kapillaarien päissä. Immun päätehtävä on palauttaa kudosnestettä verenkiertoon. Lisäksi se suodattaa ja desinfioi kudosnestettä.

Kuten näemme, organismin sisäinen ympäristö on yhdistelmä fysiologisia, fysikaalis-kemiallisia ja geneettisiä olosuhteita, jotka vaikuttavat elävän olennon elinkelpoisuuteen.

Ympäristö on joukko elinolosuhteita eläville olennoille. Kohdista ulkoinen ympäristö, ts. joukko tekijöitä, jotka ovat kehon ulkopuolella, mutta välttämättömiä sen elämälle ja sisäiselle ympäristölle.

Kehon sisäistä ympäristöä kutsutaan biologisten nesteiden (veri, imusolmukkeet, kudosnesteet) kokonaisuudeksi, jotka kylpevät soluja ja kudosrakenteita ja osallistuvat aineenvaihduntaprosesseihin. Claude Bernard ehdotti "sisäisen ympäristön" käsitettä 1800-luvulla korostaen siten, että toisin kuin muuttuvassa ulkoisessa ympäristössä, jossa elävä organismi on olemassa, solujen elintärkeiden prosessien jatkuvuus edellyttää niiden ympäristön vastaavaa pysyvyyttä, ts. sisäinen ympäristö.

Elävä organismi on avoin järjestelmä. Avoin järjestelmä on järjestelmä, jonka olemassaolo edellyttää jatkuvaa aineen, energian ja tiedon vaihtoa ulkoisen ympäristön kanssa. Kehon ja ulkoisen ympäristön keskinäiset yhteydet varmistavat hapen, veden ja ravinteiden pääsyn sisäympäristöön, hiilidioksidin ja tarpeettomien ja joskus haitallisten aineenvaihduntatuotteiden poistumisen siitä. Ulkoinen ympäristö toimittaa keholle valtavan määrän tietoa, jonka hermoston lukuisat herkät muodostelmat havaitsevat.

Ulkoisella ympäristöllä ei ole vain hyödyllisiä, vaan myös haitallisia vaikutuksia organismin elämään. Terve organismi kuitenkin toimii normaalisti, jos ympäristön vaikutus ei ylitä sallittuja rajoja. Sellainen organismin elintärkeän toiminnan riippuvuus ulkoisesta ympäristöstä ja toisaalta elämänprosessien suhteellinen vakaus ja riippumattomuus ympäristön muutoksista saadaan aikaan organismin ominaisuudella, jota kutsutaan homeostaasiksi (homeostaasiksi). ). Organismi on erittäin vakaa järjestelmä, joka itse etsii vakaimman ja optimaalisimman tilan pitäen eri toimintojen parametrit fysiologisten ("normaalien") vaihteluiden rajoissa.

Homeostaasi on sisäisen ympäristön suhteellinen dynaaminen pysyvyys ja fysiologisten toimintojen vakaus. Tämä on nimenomaan dynaamista, ei staattista pysyvyyttä, koska se ei tarkoita vain mahdollisuutta, vaan myös tarvetta sisäisen ympäristön koostumuksen ja toimintojen parametrien vaihteluille fysiologisten rajojen sisällä optimaalisen elintärkeän tason saavuttamiseksi. organismi.

Solujen toiminta edellyttää riittävää toimintaa, joka toimittaa niille happea ja huuhtelee tehokkaasti pois niistä hiilidioksidia ja muita jäteaineita tai aineenvaihduntatuotteita. Palauttaakseen romahtavia proteiinirakenteita ja ottaakseen energiaa solujen on vastaanotettava muovia ja energiamateriaalia, joka tulee kehoon ruoan mukana. Kaikki nämä solut saavat mikroympäristöstään kudosnesteen kautta. Jälkimmäisen pysyvyys säilyy vaihtamalla kaasuja, ioneja ja molekyylejä veren kanssa. Näin ollen veren koostumuksen pysyvyys sekä veren ja kudosnesteen välisten esteiden tila, ns. histohemaattiset esteet, ovat solujen mikroympäristön homeostaasin ehtoja. Näiden esteiden selektiivinen läpäisevyys tarjoaa solujen mikroympäristön koostumukselle tietyn spesifisyyden, joka on tarpeen niiden toiminnalle.

Toisaalta kudosneste osallistuu imusolmukkeiden muodostumiseen, vaihtoon kudostiloja tyhjentävien lymfaattisten kapillaarien kanssa, jolloin solun mikroympäristöstä voidaan poistaa tehokkaasti suuria molekyylejä, jotka eivät pysty diffundoitumaan histohematologisten esteiden läpi vereen. . Kudoksista rintakehän lymfaattisen kanavan kautta virtaava imusolmuke puolestaan ​​​​pääsee vereen varmistaen sen koostumuksen pysyvyyden. Siten kehossa sisäisen ympäristön nesteiden välillä tapahtuu jatkuvaa vaihtoa, mikä on homeostaasin edellytys.

Sisäisen ympäristön komponenttien suhde toisiinsa, ulkoiseen ympäristöön ja tärkeimpien fysiologisten järjestelmien rooli sisäisen ja ulkoisen ympäristön vuorovaikutuksen toteuttamisessa on esitetty kuvassa 2.1. Ulkoinen ympäristö vaikuttaa kehoon hermoston herkän laitteen (reseptorit, aistielimet), keuhkojen kautta, joissa tapahtuu kaasunvaihto, ja ruoansulatuskanavan kautta, jossa vesi ja ruoan ainesosat imeytyvät. . Hermosto vaikuttaa säätelevästi soluihin vapauttamalla erityisiä välittäjiä hermojohtimien päissä - välittäjiä, jotka tulevat solujen mikroympäristön kautta solukalvojen erityisiin rakenteellisiin muodostelmiin - reseptoreihin. Hermoston havaitsema ulkoisen ympäristön vaikutus voi välittyä myös endokriinisen järjestelmän kautta, joka erittää vereen erityisiä humoraalisia säätelyaineita, hormoneja. Veren ja kudosnesteen sisältämät aineet puolestaan ​​suuremmassa tai pienemmässä määrin ärsyttävät interstitiaalisen tilan ja verenkierron reseptoreita antaen hermostolle tietoa sisäisen ympäristön koostumuksesta. Aineenvaihduntatuotteiden ja vieraiden aineiden poisto sisäisestä ympäristöstä tapahtuu erityselinten, pääasiassa munuaisten, sekä keuhkojen ja ruoansulatuskanavan kautta.

Sisäisen ympäristön pysyvyys on tärkein ehto organismin elintärkeälle toiminnalle. Siksi useat reseptorit havaitsevat poikkeamat sisäisen ympäristön nesteiden koostumuksessa Kuva 2.1. Kaavio kehon sisäisen ympäristön yhteyksistä.

rakenteet ja soluelementit, mitä seuraa biokemiallisten, biofysikaalisten ja fysiologisten säätelyreaktioiden sisällyttäminen poikkeaman poistamiseen. Samalla säätelyreaktiot itse aiheuttavat muutoksia sisäisessä ympäristössä saattaakseen sen sopusointuun organismin uusien olemassaolon olosuhteiden kanssa. Siksi sisäisen ympäristön säätely tähtää aina sen koostumuksen ja fysiologisten prosessien optimointiin kehossa.

Sisäisen ympäristön pysyvyyden homeostaattisen säätelyn rajat voivat olla joillekin parametreille jäykkiä ja toisille plastisia. Siten sisäympäristön parametreja kutsutaan koviksi vakioiksi, jos niiden poikkeamien vaihteluväli on hyvin pieni (pH, ionipitoisuus veressä), tai plastisiksi vakioiksi (glukoosi-, lipidien-, jäännöstypen tasot, kudosnesteen paine jne. .), ts. alttiina suhteellisen suurille vaihteluille. Vakiot vaihtelevat iän, sosiaalisten ja ammatillisten olosuhteiden, vuoden- ja vuorokaudenajan, maantieteellisten ja luonnollisten olosuhteiden mukaan, ja niillä on myös sukupuolen ja yksilöllisiä ominaisuuksia. Ympäristöolosuhteet ovat usein samat tietyllä alueella asuvilla ja samaan yhteiskunta- ja ikäryhmään kuuluvilla enemmän tai vähemmän ihmisillä, mutta sisäisen ympäristön vakiot voivat vaihdella eri terveillä ihmisillä. Siten sisäisen ympäristön pysyvyyden homeostaattinen säätely ei tarkoita sen koostumuksen täydellistä identiteettiä eri yksilöissä. Yksilö- ja ryhmäominaisuuksista huolimatta homeostaasi varmistaa kuitenkin kehon sisäisen ympäristön normaalien parametrien säilymisen.

Yleensä terveiden yksilöiden elintärkeän toiminnan parametrien ja ominaisuuksien keskiarvoja sekä aikavälejä, joiden sisällä näiden arvojen vaihtelut vastaavat homeostaasia, kutsutaan normiksi, ts. pystyy pitämään kehon optimaalisen toiminnan tasolla.

Vastaavasti kehon sisäisen ympäristön yleistä kuvaamista varten normissa annetaan yleensä sen eri indikaattoreiden vaihteluvälit, esimerkiksi erilaisten aineiden määrällinen pitoisuus terveiden ihmisten veressä. Samanaikaisesti sisäisen ympäristön ominaisuudet ovat toisiinsa liittyviä ja toisistaan ​​riippuvaisia ​​​​suureita. Siksi vaihdot yhdessä niistä usein kompensoidaan toisilla, mikä ei välttämättä heijastu optimaalisen toiminnan tasoon ja ihmisten terveyteen.

Sisäinen ympäristö heijastaa eri solujen, kudosten, elinten ja järjestelmien elintärkeimmän toiminnan integraatiota ulkoisen ympäristön vaikutuksiin.

Tämä määrittää sisäisen ympäristön yksilöllisten ominaisuuksien erityisen merkityksen, jotka erottavat jokaisen ihmisen. Sisäisen ympäristön yksilöllisyyden perusta on geneettinen yksilöllisyys sekä pitkäaikainen altistuminen tietyille ulkoisen ympäristön olosuhteille. Näin ollen fysiologinen normi on yksilöllinen elintärkeän toiminnan optimi, ts. koordinoiduin ja tehokkain yhdistelmä kaikkia elämänprosesseja todellisissa ympäristöolosuhteissa.

2.1. Veri kehon sisäisenä ympäristönä.

Kuva 2.2. Veren pääaineosat.

Veri koostuu plasmasta ja soluista (muotoelementeistä) - erytrosyyteistä, leukosyyteistä ja verihiutaleista, jotka ovat suspensiossa (kuva 2.2.). Koska plasmalla ja soluelementeillä on erotettu regeneraatiolähteet, veri eristetään usein itsenäiseksi kudostyypiksi.

Veren toiminnot ovat monipuoliset. Nämä ovat ensinnäkin yleistetyssä muodossa solujen elintärkeälle toiminnalle välttämättömien tai kehosta poistuvien kaasujen ja aineiden kuljetus- tai siirtotoimintoja. Näitä ovat: hengitys-, ravitsemus-, integraatio-säätely- ja eritystoiminnot (katso luku 6).

Verellä on myös kehossa suojaava tehtävä, koska se sitoo ja neutraloi kehoon joutuvia myrkyllisiä aineita, sitoo ja tuhoaa vieraita proteiinimolekyylejä ja vieraita soluja, mukaan lukien tarttuvaa alkuperää olevat. Veri on yksi tärkeimmistä ympäristöistä, joissa suoritetaan kehon erityissuojausmekanismeja vierailta molekyyleiltä ja soluilta, ts. immuniteetti.

Veri osallistuu kaikentyyppisten aineenvaihdunnan ja lämpötilan homeostaasin säätelyyn, on kaikkien kehon nesteiden, salaisuuksien ja eritteiden lähde. Veren koostumus ja ominaisuudet heijastavat sisäisen ympäristön ja solujen muissa nesteissä tapahtuvia siirtymiä, ja siksi verikokeet ovat tärkein diagnostinen menetelmä.

Veren määrä tai tilavuus terveellä ihmisellä on 68 % painosta (4-6 litraa). Tätä tilaa kutsutaan normovolemiaksi. Liiallisen veden nauttimisen jälkeen veren tilavuus voi kasvaa (hypervolemia), ja raskaassa fyysisessä työssä kuumissa liikkeissä ja liiallisessa hikoilussa se voi laskea (hypovolemia).

Kuva 2.3. Hematokriitin määritys.

Koska veri koostuu soluista ja plasmasta, veren kokonaistilavuus on myös plasman tilavuuden ja soluelementtien tilavuuden summa. Osaa veren soluosaan kuuluvasta veritilavuudesta kutsutaan hematokriittiksi (kuva 2.3.). Terveillä miehillä hematokriitti on alueella 4448%, ja naisilla - 4145%. Koska olemassa on lukuisia veren ja plasman tilavuuden säätelymekanismeja (volumoreseptorirefleksit, jano, hermosto- ja humoraaliset mekanismit veden ja suolojen imeytymisen ja erittymisen muuttamiseksi, veren proteiinikoostumuksen säätely, erytropoieesin säätely jne.), hematokriitti on suhteellisen jäykkä homeostaattinen vakio ja sen pitkä ja jatkuva muutos on mahdollista vain korkeissa olosuhteissa, kun sopeutuminen alhaiseen hapen osapaineeseen tehostaa erytropoieesia ja siten lisää veritilavuuden osuutta soluelementtejä kohti. Hematokriitin normaaleja arvoja ja vastaavasti soluelementtien tilavuutta kutsutaan normosytemiaksi. Verisolujen miehittämän tilavuuden kasvua kutsutaan polysytemiaksi ja vähenemistä oligosytemiaksi.

Veren ja plasman fysikaalis-kemialliset ominaisuudet. Veren toiminnot määräytyvät suurelta osin sen fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien perusteella, joista tärkeimpiä ovat osmoottinen paine, onkoottinen paine ja kolloidinen stabiilisuus, suspension stabiilisuus, ominaispaino ja viskositeetti.

Veren osmoottinen paine riippuu siihen liuenneiden aineiden (elektrolyyttien ja ei-elektrolyyttien) molekyylien pitoisuudesta veriplasmassa ja on sen sisältämien ainesosien osmoottisten paineiden summa. Tällöin yli 60 % osmoottisesta paineesta muodostuu natriumkloridista, ja yhteensä epäorgaaniset elektrolyytit muodostavat jopa 96 % kokonaisosmoottisesta paineesta. Osmoottinen paine on yksi jäykistä homeostaattisista vakioista ja terveellä ihmisellä se on keskimäärin 7,6 atm ja mahdollinen vaihteluväli 7,38,0 atm. Jos sisäisen ympäristön nesteellä tai keinotekoisesti valmistetulla liuoksella on sama osmoottinen paine kuin normaalilla veriplasmalla, tällaista nestemäistä väliainetta tai liuosta kutsutaan isotoniseksi. Vastaavasti nestettä, jolla on korkeampi osmoottinen paine, kutsutaan hypertoniseksi ja nestettä, jolla on alhaisempi paine, kutsutaan hypotoniseksi.

Osmoottinen paine varmistaa liuottimen siirtymisen puoliläpäisevän kalvon läpi vähemmän väkevämmistä liuoksesta väkevämpään liuokseen, joten sillä on tärkeä rooli veden jakautumisessa sisäisen ympäristön ja kehon solujen välillä. Joten, jos kudosneste on hypertoninen, vesi tulee siihen kahdelta puolelta - verestä ja soluista, päinvastoin, kun solunulkoinen väliaine on hypotoninen, vesi siirtyy soluihin ja vereen.

Veri, imusolmukkeet ja kudosnesteet muodostavat kehon sisäisen ympäristön. Kapillaarien seinämien läpi tunkeutuvasta veriplasmasta muodostuu kudosnestettä, joka pesee solut. Kudosnesteen ja solujen välillä tapahtuu jatkuvaa aineiden vaihtoa. Verenkierto- ja imukudosjärjestelmät muodostavat humoraalisen yhteyden elinten välillä yhdistäen aineenvaihduntaprosessit yhteiseksi järjestelmäksi. Sisäisen ympäristön fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien suhteellinen pysyvyys edistää kehon solujen olemassaoloa melko muuttumattomissa olosuhteissa ja vähentää ulkoisen ympäristön vaikutusta niihin. Kehon sisäisen ympäristön - homeostaasin - pysyvyyttä tukee monien elinjärjestelmien työ, jotka tarjoavat elintärkeiden prosessien itsesäätelyn, keskinäisen yhteyden ympäristöön, keholle välttämättömien aineiden saannin ja poistavat siitä hajoamistuotteita.

1. Veren koostumus ja tehtävät

Veri suorittaa seuraavat toiminnot: kuljetus, lämmönjako, säätelevä, suojaava, osallistuu erittymiseen, ylläpitää kehon sisäisen ympäristön pysyvyyttä.

Aikuisen ihmisen kehossa on noin 5 litraa verta, keskimäärin 6-8 % kehon painosta. Osa verestä (noin 40 %) ei kierrä verisuonten läpi, vaan sijaitsee niin sanotussa verivarastossa (maksan, pernan, keuhkojen ja ihon kapillaareissa ja suonissa). Kiertävän veren tilavuus voi muuttua kertyneen veren tilavuuden muutosten vuoksi: lihastyön aikana, verenhukan aikana, alhaisen ilmanpaineen olosuhteissa varastosta vapautuu verta verenkiertoon. Tappio 1/3- 1/2 veren määrä voi johtaa kuolemaan.

Veri on läpinäkymätön punainen neste, joka koostuu plasmasta (55%) ja siihen suspendoituneista soluista, muodostuneista elementeistä (45%) - erytrosyyteistä, leukosyyteistä ja verihiutaleista.

1.1. veriplasmaa

veriplasmaa sisältää 90-92 % vettä ja 8-10 % epäorgaanisia ja orgaanisia aineita. Epäorgaaniset aineet muodostavat 0,9-1,0 % (Na, K, Mg, Ca, CI, P jne. ionit). Vesiliuosta, joka vastaa veriplasman suolojen pitoisuutta, kutsutaan fysiologiseksi liuokseksi. Se voidaan viedä kehoon nesteen puutteella. Plasman orgaanisista aineista 6,5-8% on proteiineja (albumiinit, globuliinit, fibrinogeeni), noin 2% on alhaisen molekyylipainon orgaanisia aineita (glukoosi - 0,1%, aminohapot, urea, virtsahappo, lipidit, kreatiniini). Proteiinit yhdessä mineraalisuolojen kanssa ylläpitävät happo-emästasapainoa ja luovat veren tietyn osmoottisen paineen.

1.2. Muodostuneet veren elementit

1 mm verta sisältää 4,5-5 miljoonaa. punasolut. Nämä ovat tumattomia soluja, joissa on kaksoiskovera kiekko, jonka halkaisija on 7-8 mikronia ja paksuus 2-2,5 mikronia (kuvio 1). Tämä solun muoto lisää pintaa hengityskaasujen diffuusiota varten ja tekee punasoluista myös kykeneviä palautuvaan muodonmuutokseen kulkiessaan kapeiden, kaarevien kapillaarien läpi. Aikuisilla punasoluja muodostuu hohkoluun punaiseen luuytimeen, ja kun ne vapautuvat verenkiertoon, ne menettävät ytimensä. Verenkiertoaika veressä on noin 120 päivää, jonka jälkeen ne tuhoutuvat pernassa ja maksassa. Muiden elinten kudokset voivat tuhota erytrosyytit, mistä on osoituksena "mustelmien" (subkutaanisten verenvuotojen) katoaminen.

Punasolut sisältävät proteiinia hemoglobiini, joka koostuu proteiinista ja ei-proteiiniosista. Proteiiniton osa (heemi) sisältää rauta-ionin. Hemoglobiini muodostaa epästabiilin yhdisteen hapen kanssa keuhkojen kapillaareissa - oksihemoglobiini. Tämä yhdiste eroaa väriltään hemoglobiinista, joten valtimoveri(hapella kyllästetty veri) on kirkkaan punaisen värinen. Oksihemoglobiinia, joka on luovuttanut happea kudosten kapillaareista, kutsutaan palautettu. Hän on sisällä laskimoveri(happiköyhä veri), joka on väriltään tummempaa kuin valtimoveri. Lisäksi laskimoveri sisältää epästabiilia hemoglobiiniyhdistettä hiilidioksidin kanssa - karbhemoglobiini. Hemoglobiini voi muodostaa yhdisteitä paitsi hapen ja hiilidioksidin, myös muiden kaasujen, kuten hiilimonoksidin kanssa, muodostaen vahvan yhteyden karboksihemoglobiini. Hiilimonoksidimyrkytys aiheuttaa tukehtumisen. Kun hemoglobiinin määrä punasoluissa vähenee tai punasolujen määrä veressä vähenee, ilmenee anemiaa.

Leukosyytit(6-8 tuhatta / mm verta) - 8-10 mikronia kooltaan ydinsolut, jotka kykenevät itsenäisiin liikkeisiin. Leukosyyttejä on useita tyyppejä: basofiilit, eosinofiilit, neutrofiilit, monosyytit ja lymfosyytit. Ne muodostuvat punaisessa luuytimessä, imusolmukkeissa ja pernassa ja tuhoutuvat pernassa. Useimpien leukosyyttien elinajanodote on useista tunteista 20 päivään ja lymfosyyttien - 20 vuotta tai enemmän. Akuuteissa tartuntataudeissa leukosyyttien määrä kasvaa nopeasti. Kulkee verisuonten seinämien läpi, neutrofiilit fagosytoosibakteerit ja kudosten hajoamistuotteet ja tuhoavat ne lysosomaalisilla entsyymeillään. Mätä koostuu pääasiassa neutrofiileistä tai niiden jäänteistä. I.I. Mechnikov kutsui tällaisia ​​leukosyyttejä fagosyytit, ja itse ilmiö, jossa leukosyyttejä imeytyvät ja tuhoavat vieraita kappaleita - fagosytoosi, joka on yksi kehon suojaavista reaktioista.

Riisi. 1. Ihmisen verisolut:

a- punasolut, b- rakeiset ja ei-rakeiset leukosyytit , sisään - verihiutaleet

Määrän lisääminen eosinofiilit havaittu allergisissa reaktioissa ja helmintisissä invaasioissa. Basofiilit tuottaa biologisesti aktiivisia aineita - hepariinia ja histamiinia. Basofiilien hepariini estää veren hyytymistä tulehduskohdassa ja histamiini laajentaa kapillaareja, mikä edistää resorptiota ja paranemista.

Monosyytit- suurimmat leukosyytit; niiden fagosytoosikyky on selkein. Niillä on suuri merkitys kroonisissa tartuntataudeissa.

Erottaa T-lymfosyytit(tuotettu kateenkorvassa) ja B-lymfosyytit(tuotettu punaisessa luuytimessä). Ne suorittavat tiettyjä tehtäviä immuunivasteissa.

Verihiutaleet (250-400 tuhatta / mm 3) ovat pieniä ei-ydinsoluja; osallistua veren hyytymisprosesseihin.