SEL BIOLOGI

zat anorganik

Di antara senyawa anorganik organisme hidup, peran khusus adalah air. Air merupakan media utama tempat berlangsungnya proses metabolisme dan konversi energi. Kandungan air di sebagian besar organisme hidup adalah 60-70%. Air membentuk dasar lingkungan internal organisme hidup (darah, getah bening, cairan antar sel). Sifat unik air ditentukan oleh struktur molekulnya. Dalam molekul air, satu atom oksigen terikat secara kovalen dengan dua atom hidrogen. Molekul air bersifat polar (dipol). Muatan positif terkonsentrasi pada atom Hidrogen karena Oksigen lebih elektronegatif daripada Hidrogen. Atom oksigen bermuatan negatif dari satu molekul air tertarik ke atom hidrogen bermuatan positif dari molekul lain, membentuk ikatan hidrogen, yang 15-20 kali lebih lemah daripada ikatan kovalen. Oleh karena itu, ikatan hidrogen mudah putus, yang diamati, misalnya, selama penguapan air. Karena pergerakan termal molekul dalam air, beberapa ikatan hidrogen terputus, beberapa terbentuk. Dengan demikian, molekul bergerak dalam keadaan cair, yang sangat penting untuk proses metabolisme. Molekul air dengan mudah menembus membran sel. Karena polaritas molekul yang tinggi, air merupakan pelarut untuk senyawa polar lainnya. Tergantung pada kemampuan senyawa tertentu untuk larut dalam air, mereka secara kondisional dibagi menjadi hidrofilik, atau polar, dan hidrofobik, atau non-polar. Senyawa hidrofilik yang larut dalam air mencakup sebagian besar garam. Senyawa hidrofobik (hampir semua lemak, beberapa protein) mengandung gugus non-polar yang tidak membentuk ikatan hidrogen, sehingga senyawa ini tidak larut dalam air. Ini memiliki kapasitas panas yang tinggi dan pada saat yang sama konduktivitas termal yang tinggi untuk cairan. Sifat-sifat ini membuat air ideal untuk menjaga keseimbangan termal tubuh.

Garam mineral penting untuk menjaga proses vital sel individu dan organisme secara keseluruhan. Organisme hidup mengandung garam terlarut (dalam bentuk ion) dan garam dalam bentuk padat. Ion dibagi menjadi positif (kation unsur logam K +, N a +, Ca 2+, M 2+ dll. e) dan negatif (anion asam klorida - C l - , sulfat - H SO 4 - , S O 4 2-, karbonat - HCO 3 -, fosfat - H 2 RO 4 -, HPO 4 2-, dll.). Perbedaan konsentrasi kation K + dan N a + dalam sel dan cairan antar sel menyebabkan perbedaan potensial pada membran sel; perubahan permeabilitas membran terhadap K+ dan N a + di bawah pengaruh iritasi memastikan terjadinya eksitasi saraf dan otot. Anion asam fosfat mempertahankan reaksi netral lingkungan intraseluler (pH = 6,9), anion asam karboksilat mendukung reaksi plasma darah yang sedikit basa (pH = 7,4). Senyawa kalsium (CaC O 3 ) adalah bagian dari cangkang moluska dan protozoa, cangkang udang karang. Asam klorida menciptakan lingkungan asam di perutvertebrata dan manusia, memastikan aktivitas enzim jus lambung. Residu asam sulfat, bergabung dengan senyawa yang tidak larut dalam air, memastikan kelarutannya, yang berkontribusi pada penghapusan senyawa ini dari sel dan tubuh.

Setiap organisme - uniseluler atau multiseluler - membutuhkan kondisi keberadaan tertentu. Kondisi ini disediakan bagi organisme oleh lingkungan tempat mereka beradaptasi selama perkembangan evolusioner.

Formasi hidup pertama muncul di perairan Samudra Dunia, dan air laut berfungsi sebagai habitatnya. Ketika organisme hidup menjadi lebih kompleks, beberapa sel mereka menjadi terisolasi dari lingkungan eksternal. Jadi bagian dari habitat berada di dalam organisme, yang memungkinkan banyak organisme meninggalkan lingkungan perairan dan mulai hidup di darat. Kandungan garam di lingkungan internal tubuh dan di air laut kurang lebih sama.

Lingkungan internal untuk sel dan organ manusia adalah darah, getah bening, dan cairan jaringan.

Keteguhan relatif dari lingkungan internal

Di lingkungan internal tubuh, selain garam, ada banyak zat berbeda - protein, gula, zat seperti lemak, hormon, dll. setiap organ secara konstan melepaskan produk dari aktivitas vitalnya ke dalam lingkungan internal dan menerima darinya zat-zat yang diperlukan untuk dirinya sendiri. Dan, terlepas dari pertukaran yang begitu aktif, komposisi lingkungan internal hampir tidak berubah.

Cairan yang meninggalkan darah menjadi bagian dari cairan jaringan. Sebagian besar cairan ini masuk kembali ke kapiler sebelum bergabung dengan vena, yang membawa darah kembali ke jantung, tetapi sekitar 10% cairan tidak masuk ke pembuluh darah. Dinding kapiler terdiri dari satu lapisan sel, tetapi ada celah sempit di antara sel-sel tetangga. Kontraksi otot jantung menciptakan tekanan darah, akibatnya air dengan garam dan nutrisi terlarut di dalamnya melewati celah-celah ini.

Semua cairan tubuh terhubung satu sama lain. Cairan ekstraseluler berhubungan dengan darah dan dengan cairan serebrospinal yang mengelilingi sumsum tulang belakang dan otak. Artinya pengaturan komposisi cairan tubuh terjadi secara terpusat.

Cairan jaringan membasahi sel dan berfungsi sebagai habitatnya. Ini terus diperbarui melalui sistem pembuluh limfatik: cairan ini dikumpulkan di pembuluh, dan kemudian melalui pembuluh limfatik terbesar memasuki sirkulasi umum, di mana ia bercampur dengan darah.

Komposisi darah

Cairan merah yang terkenal itu sebenarnya adalah tisu. Untuk waktu yang lama, kekuatan besar dikenali di balik darah: sumpah suci disegel dengan darah; para imam membuat patung kayu mereka "menangis darah"; Orang Yunani kuno mengorbankan darah untuk dewa-dewa mereka.

Beberapa filsuf Yunani kuno menganggap darah sebagai pembawa jiwa. Tabib Yunani kuno Hippocrates meresepkan darah orang sehat kepada orang sakit jiwa. Dia berpikir bahwa dalam darah orang sehat - jiwa yang sehat. Memang, darah adalah jaringan tubuh kita yang paling menakjubkan. Mobilitas darah merupakan kondisi terpenting bagi kehidupan tubuh.

Sekitar setengah dari volume darah adalah bagian cairnya - plasma dengan garam dan protein terlarut di dalamnya; setengah lainnya adalah berbagai elemen darah yang terbentuk.

Unsur-unsur darah yang terbentuk dibagi menjadi tiga kelompok utama: sel darah putih (leukosit), sel darah merah (eritrosit) dan trombosit, atau trombosit. Semuanya terbentuk di sumsum tulang (jaringan lunak yang mengisi rongga tulang tubular), tetapi beberapa leukosit sudah dapat berkembang biak ketika meninggalkan sumsum tulang. Ada banyak jenis sel darah putih - kebanyakan dari mereka terlibat dalam pertahanan tubuh terhadap penyakit.

plasma darah

100 ml plasma manusia yang sehat mengandung sekitar 93 g air. Sisa plasma terdiri dari zat organik dan anorganik. Plasma mengandung mineral, protein, karbohidrat, lemak, produk metabolisme, hormon, vitamin.

Mineral plasma diwakili oleh garam: klorida, fosfat, karbonat dan sulfat natrium, kalium, kalsium dan magnesium. Mereka bisa dalam bentuk ion dan dalam keadaan tidak terionisasi. Bahkan sedikit pelanggaran terhadap komposisi garam plasma dapat merusak banyak jaringan, dan terutama sel-sel darah itu sendiri. Konsentrasi total soda mineral, protein, glukosa, urea, dan zat lain yang terlarut dalam plasma menciptakan tekanan osmotik. Karena tekanan osmotik, cairan menembus membran sel, yang memastikan pertukaran air antara darah dan jaringan. Keteguhan tekanan osmotik darah penting untuk aktivitas vital sel-sel tubuh. Membran banyak sel, termasuk sel darah, juga semipermeabel.

sel darah merah

sel darah merah adalah sel darah yang paling banyak; fungsi utamanya adalah membawa oksigen. Kondisi yang meningkatkan kebutuhan tubuh akan oksigen, seperti tinggal di ketinggian atau aktivitas fisik yang konstan, merangsang pembentukan sel darah merah. Sel darah merah hidup dalam aliran darah selama sekitar empat bulan, setelah itu mereka dihancurkan.

Leukosit

Leukosit, atau sel darah putih yang bentuknya tidak beraturan. Mereka memiliki nukleus yang terbenam dalam sitoplasma yang tidak berwarna. Fungsi utama leukosit adalah protektif. Leukosit tidak hanya dibawa oleh aliran darah, tetapi juga mampu bergerak mandiri dengan bantuan hewan semu (pseudopod). Menembus melalui dinding kapiler, leukosit bergerak ke akumulasi mikroba patogen di jaringan dan, dengan bantuan pseudopoda, menangkap dan mencernanya. Fenomena ini ditemukan oleh I.I. Mechnikov.

Trombosit, atau trombosit

trombosit, atau trombosit sangat rapuh, mudah hancur ketika pembuluh darah rusak atau ketika darah bersentuhan dengan udara.

Trombosit memainkan peran penting dalam pembekuan darah. Jaringan yang rusak mengeluarkan histomin, zat yang meningkatkan aliran darah ke area yang rusak dan mendorong pelepasan cairan dan protein dari sistem pembekuan darah dari aliran darah ke jaringan. Sebagai hasil dari rangkaian reaksi yang kompleks, gumpalan darah cepat terbentuk, yang menghentikan pendarahan. Gumpalan darah mencegah penetrasi bakteri dan faktor asing lainnya ke dalam luka.

Mekanisme pembekuan darah sangat kompleks. Plasma mengandung protein fibrinogen yang larut, yang selama pembekuan darah, berubah menjadi fibrin yang tidak larut dan mengendap dalam bentuk filamen panjang. Dari jaringan utas ini dan sel darah yang berlama-lama di jaringan, a trombus.

Proses ini hanya terjadi dengan adanya garam kalsium. Oleh karena itu, jika kalsium dikeluarkan dari darah, darah kehilangan kemampuannya untuk membeku. Properti ini digunakan dalam pengalengan dan transfusi darah.

Selain kalsium, faktor lain juga berperan dalam proses koagulasi, misalnya vitamin K, yang tanpanya pembentukan protrombin terganggu.

Fungsi darah

Darah melakukan berbagai fungsi dalam tubuh: mengantarkan oksigen dan nutrisi ke sel; membawa karbon dioksida dan produk akhir metabolisme; berpartisipasi dalam pengaturan aktivitas berbagai organ dan sistem melalui transfer zat aktif biologis - hormon, dll.; berkontribusi pada pelestarian keteguhan lingkungan internal - komposisi kimia dan gas, suhu tubuh; melindungi tubuh dari benda asing dan zat berbahaya, menghancurkan dan menetralkannya.

Penghalang pelindung tubuh

Perlindungan tubuh dari infeksi dipastikan tidak hanya oleh fungsi fagositosis leukosit, tetapi juga oleh pembentukan zat pelindung khusus - antibodi dan antitoksin. Mereka diproduksi oleh leukosit dan jaringan berbagai organ sebagai respons terhadap masuknya patogen ke dalam tubuh.

Antibodi adalah zat protein yang dapat merekatkan mikroorganisme, melarutkan atau menghancurkannya. Antitoksin menetralkan racun yang dikeluarkan oleh mikroba.

Zat pelindung bersifat spesifik dan hanya bekerja pada mikroorganisme tersebut dan racunnya, di bawah pengaruh pembentukannya. Antibodi dapat tetap berada dalam darah untuk waktu yang lama. Berkat ini, seseorang menjadi kebal terhadap penyakit menular tertentu.

Kekebalan terhadap penyakit, karena adanya zat pelindung khusus dalam darah dan jaringan, disebut kekebalan.

Sistem kekebalan tubuh

Kekebalan, menurut pandangan modern, adalah kekebalan tubuh terhadap berbagai faktor (sel, zat) yang membawa informasi genetik asing.

Jika ada sel atau zat organik kompleks yang muncul di tubuh yang berbeda dari sel dan zat tubuh, maka berkat kekebalan, mereka dihilangkan dan dihancurkan. Tugas utama sistem imun adalah menjaga keteguhan genetik organisme dalam ontogeni. Ketika sel membelah karena mutasi dalam tubuh, sel-sel dengan genom yang dimodifikasi sering terbentuk. Agar sel-sel mutan ini tidak menyebabkan gangguan perkembangan organ dan jaringan selama pembelahan lebih lanjut, mereka dihancurkan oleh sistem kekebalan tubuh.

Di dalam tubuh, kekebalan diberikan karena sifat fagositosis leukosit dan kemampuan beberapa sel tubuh untuk menghasilkan zat pelindung - antibodi. Oleh karena itu, menurut sifatnya, imunitas dapat bersifat seluler (fagositik) dan humoral (antibodi).

Kekebalan terhadap penyakit menular dibagi menjadi alami, yang dikembangkan oleh tubuh itu sendiri tanpa intervensi buatan, dan buatan, yang dihasilkan dari pengenalan zat khusus ke dalam tubuh. Kekebalan alami dimanifestasikan pada seseorang sejak lahir ( bawaan) atau terjadi setelah penyakit ( diperoleh). Kekebalan buatan bisa aktif atau pasif. Kekebalan aktif dikembangkan ketika patogen yang dilemahkan atau dibunuh atau racunnya yang dilemahkan dimasukkan ke dalam tubuh. Kekebalan ini tidak segera muncul, tetapi bertahan untuk waktu yang lama - beberapa tahun dan bahkan seumur hidup. Kekebalan pasif terjadi ketika serum terapeutik dengan sifat pelindung siap pakai dimasukkan ke dalam tubuh. Kekebalan ini bersifat jangka pendek, tetapi memanifestasikan dirinya segera setelah pengenalan serum.

Pembekuan darah juga mengacu pada reaksi perlindungan tubuh. Ini melindungi tubuh dari kehilangan darah. Reaksi terdiri dari pembentukan bekuan darah - pembekuan darah, menyumbat situs luka dan menghentikan pendarahan.

Ungkapan "lingkungan internal tubuh" muncul berkat seorang ahli fisiologi Prancis yang hidup pada abad ke-19. Dalam karya-karyanya, ia menekankan bahwa kondisi yang diperlukan untuk kehidupan suatu organisme adalah untuk mempertahankan keteguhan dalam lingkungan internal. Ketentuan ini menjadi dasar teori homeostasis, yang kemudian dirumuskan (tahun 1929) oleh ilmuwan Walter Cannon.

Homeostasis adalah keteguhan dinamis relatif dari lingkungan internal,

Serta beberapa fungsi fisiologis statis. Lingkungan internal tubuh dibentuk oleh dua cairan - intraseluler dan ekstraseluler. Faktanya adalah bahwa setiap sel organisme hidup melakukan fungsi tertentu, sehingga membutuhkan pasokan nutrisi dan oksigen yang konstan. Dia juga merasa perlu untuk membuang produk metabolisme secara konstan. Komponen yang diperlukan dapat menembus membran hanya dalam keadaan terlarut, itulah sebabnya setiap sel dicuci oleh cairan jaringan, yang mengandung semua yang diperlukan untuk aktivitas vitalnya. Itu milik apa yang disebut cairan ekstraseluler, dan menyumbang 20 persen dari berat badan.

Lingkungan internal tubuh, yang terdiri dari cairan ekstraseluler, mengandung:

• getah bening (bagian integral dari cairan jaringan) - 2 l;
• darah - 3 liter;
• cairan interstisial - 10 liter;
• cairan transeluler - sekitar 1 liter (termasuk cairan serebrospinal, pleura, sinovial, intraokular).

Semuanya memiliki komposisi yang berbeda dan berbeda dalam fungsinya

properti. Selain itu, lingkungan internal mungkin memiliki sedikit perbedaan antara konsumsi zat dan asupannya. Karena itu, konsentrasi mereka berfluktuasi terus-menerus. Misalnya, jumlah gula dalam darah orang dewasa dapat berkisar antara 0,8 hingga 1,2 g/L. Jika darah mengandung lebih atau kurang komponen tertentu dari yang diperlukan, ini menunjukkan adanya suatu penyakit.

Seperti yang telah disebutkan, lingkungan internal tubuh mengandung darah sebagai salah satu komponennya. Ini terdiri dari plasma, air, protein, lemak, glukosa, urea dan garam mineral. Lokasi utamanya adalah (kapiler, vena, arteri). Darah terbentuk karena penyerapan protein, karbohidrat, lemak, air. Fungsi utamanya adalah hubungan organ dengan lingkungan eksternal, pengiriman zat yang diperlukan ke organ, pembuangan produk pembusukan dari tubuh. Ia juga melakukan fungsi pelindung dan humoral.

Cairan jaringan terdiri dari air dan nutrisi terlarut di dalamnya, CO 2 , O 2 , serta produk disimilasi. Itu terletak di ruang antara sel-sel jaringan dan terbentuk karena cairan jaringan menjadi perantara antara darah dan sel. Ini transfer dari darah ke sel O2, garam mineral,

Getah bening terdiri dari air dan terlarut di dalamnya, terletak di sistem limfatik, yang terdiri dari pembuluh yang bergabung menjadi dua saluran dan mengalir ke vena cava. Ini terbentuk karena cairan jaringan, dalam kantung yang terletak di ujung kapiler limfatik. Fungsi utama getah bening adalah mengembalikan cairan jaringan ke aliran darah. Selain itu, ia menyaring dan mendisinfeksi cairan jaringan.

Seperti yang dapat kita lihat, lingkungan internal suatu organisme adalah kombinasi dari kondisi fisiologis, fisiko-kimiawi, dan genetik yang mempengaruhi kelangsungan hidup makhluk hidup.

Lingkungan adalah seperangkat kondisi kehidupan bagi makhluk hidup. Alokasikan lingkungan eksternal, mis. kompleks faktor yang berada di luar tubuh, tetapi diperlukan untuk kehidupannya, dan lingkungan internal.

Lingkungan internal tubuh disebut totalitas cairan biologis (darah, getah bening, cairan jaringan) yang memandikan sel dan struktur jaringan dan mengambil bagian dalam proses metabolisme. Claude Bernard mengusulkan konsep "lingkungan internal" pada abad ke-19, dengan demikian menekankan bahwa, berbeda dengan perubahan lingkungan eksternal di mana organisme hidup berada, keteguhan proses vital sel memerlukan keteguhan yang sesuai dengan lingkungannya, yaitu. lingkungan internal.

Organisme hidup adalah sistem terbuka. Sistem terbuka adalah sistem yang keberadaannya membutuhkan pertukaran materi, energi, dan informasi yang konstan dengan lingkungan eksternal. Interkoneksi tubuh dan lingkungan eksternal memastikan masuknya oksigen, air, dan nutrisi ke lingkungan internal, menghilangkan karbon dioksida dan metabolit yang tidak perlu, dan terkadang berbahaya, darinya. Lingkungan eksternal memasok tubuh dengan sejumlah besar informasi yang dirasakan oleh berbagai formasi sensitif sistem saraf.

Lingkungan eksternal tidak hanya menguntungkan, tetapi juga efek berbahaya pada kehidupan organisme. Namun, organisme yang sehat berfungsi secara normal jika pengaruh lingkungan tidak melebihi batas yang dapat diterima. Ketergantungan aktivitas vital organisme seperti itu pada lingkungan eksternal, di satu sisi, dan stabilitas relatif dan kemandirian proses kehidupan dari perubahan lingkungan, di sisi lain, disediakan oleh properti organisme, yang disebut homeostasis (homeostasis). ). Organisme adalah sistem ultra-stabil yang dengan sendirinya mencari keadaan paling stabil dan optimal, menjaga berbagai parameter fungsi dalam batas-batas fluktuasi fisiologis ("normal").

Homeostasis adalah keteguhan dinamis relatif dari lingkungan internal dan stabilitas fungsi fisiologis. Ini justru dinamis, dan bukan keteguhan statis, karena ini menyiratkan tidak hanya kemungkinan, tetapi perlunya fluktuasi komposisi lingkungan internal dan parameter fungsi dalam batas fisiologis untuk mencapai tingkat optimal aktivitas vital tubuh. organisme.

Aktivitas sel membutuhkan fungsi yang memadai untuk memasok mereka dengan oksigen dan secara efektif membuang karbon dioksida dan zat sisa atau metabolit dari mereka. Untuk memulihkan struktur protein yang runtuh dan mengekstrak energi, sel harus menerima plastik dan bahan energi yang masuk ke tubuh dengan makanan. Semua sel ini menerima dari lingkungan mikro mereka melalui cairan jaringan. Keteguhan yang terakhir dipertahankan melalui pertukaran gas, ion dan molekul dengan darah. Akibatnya, komposisi darah yang konstan dan keadaan penghalang antara darah dan cairan jaringan, yang disebut hambatan histohematik, adalah kondisi untuk homeostasis lingkungan mikro sel. Permeabilitas selektif dari penghalang ini memberikan kekhususan tertentu dari komposisi lingkungan mikro sel, yang diperlukan untuk fungsinya.

Di sisi lain, cairan jaringan berpartisipasi dalam pembentukan getah bening, bertukar dengan kapiler limfatik yang mengeringkan ruang jaringan, yang memungkinkan untuk secara efektif menghilangkan molekul besar dari lingkungan mikro seluler yang tidak dapat berdifusi melalui hambatan histohematologis ke dalam darah. . Pada gilirannya, getah bening yang mengalir dari jaringan melalui saluran limfatik toraks memasuki darah, memastikan pemeliharaan keteguhan komposisinya. Akibatnya, di dalam tubuh antara cairan lingkungan internal ada pertukaran terus menerus, yang merupakan prasyarat untuk homeostasis.

Hubungan komponen-komponen lingkungan internal satu sama lain, dengan lingkungan eksternal dan peran sistem fisiologis utama dalam pelaksanaan interaksi lingkungan internal dan eksternal ditunjukkan pada Gambar 2.1. Lingkungan eksternal mempengaruhi tubuh melalui persepsi karakteristiknya oleh aparatus sensitif sistem saraf (reseptor, organ sensorik), melalui paru-paru, tempat pertukaran gas berlangsung, dan melalui saluran pencernaan, tempat air dan bahan makanan diserap. . Sistem saraf memberikan efek pengaturannya pada sel dengan melepaskan mediator khusus di ujung konduktor saraf - mediator yang masuk melalui lingkungan mikro sel ke formasi struktural khusus membran sel - reseptor. Pengaruh lingkungan eksternal yang dirasakan oleh sistem saraf juga dapat dimediasi melalui sistem endokrin, yang mengeluarkan regulator humoral khusus, hormon, ke dalam darah. Pada gilirannya, zat yang terkandung dalam darah dan cairan jaringan, pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil, mengiritasi reseptor ruang interstisial dan aliran darah, sehingga memberikan informasi kepada sistem saraf tentang komposisi lingkungan internal. Penghapusan metabolit dan zat asing dari lingkungan internal dilakukan melalui organ ekskresi, terutama ginjal, serta paru-paru dan saluran pencernaan.

Keteguhan lingkungan internal adalah kondisi terpenting untuk aktivitas vital organisme. Oleh karena itu, penyimpangan dalam komposisi cairan lingkungan internal dirasakan oleh banyak reseptor Gambar 2.1. Skema interkoneksi lingkungan internal tubuh.

struktur dan elemen seluler, diikuti dengan dimasukkannya reaksi regulasi biokimia, biofisika dan fisiologis yang bertujuan untuk menghilangkan penyimpangan. Pada saat yang sama, reaksi pengaturan itu sendiri menyebabkan perubahan dalam lingkungan internal untuk menyelaraskannya dengan kondisi baru keberadaan organisme. Oleh karena itu, pengaturan lingkungan internal selalu ditujukan untuk mengoptimalkan komposisi dan proses fisiologis dalam tubuh.

Batas-batas pengaturan homeostatis dari keteguhan lingkungan internal dapat kaku untuk beberapa parameter dan plastis untuk yang lain. Dengan demikian, parameter lingkungan internal disebut konstanta keras, jika kisaran penyimpangannya sangat kecil (pH, konsentrasi ion dalam darah), atau konstanta plastis (kadar glukosa, lipid, nitrogen residu, tekanan cairan interstisial, dll. .), yaitu mengalami fluktuasi yang relatif besar. Konstanta bervariasi tergantung pada usia, kondisi sosial dan profesional, waktu tahun dan hari, kondisi geografis dan alam, dan juga memiliki jenis kelamin dan karakteristik individu. Kondisi lingkungan seringkali sama untuk sebagian besar orang yang tinggal di wilayah tertentu dan termasuk dalam kelompok sosial dan usia yang sama, tetapi konstanta lingkungan internal mungkin berbeda pada orang sehat yang berbeda. Dengan demikian, pengaturan homeostatis dari keteguhan lingkungan internal tidak berarti identitas lengkap komposisinya pada individu yang berbeda. Namun, terlepas dari karakteristik individu dan kelompok, homeostasis memastikan pemeliharaan parameter normal lingkungan internal tubuh.

Biasanya, nilai rata-rata parameter dan karakteristik aktivitas vital individu sehat, serta interval di mana fluktuasi nilai-nilai ini sesuai dengan homeostasis, disebut norma, mis. mampu menjaga tubuh pada tingkat fungsi yang optimal.

Oleh karena itu, untuk gambaran umum tentang lingkungan internal tubuh dalam suatu norma, interval fluktuasi berbagai indikatornya biasanya diberikan, misalnya, kandungan kuantitatif berbagai zat dalam darah orang sehat. Pada saat yang sama, karakteristik lingkungan internal adalah kuantitas yang saling terkait dan saling bergantung. Oleh karena itu, pergeseran salah satunya sering dikompensasi oleh orang lain, yang belum tentu tercermin dalam tingkat fungsi dan kesehatan manusia yang optimal.

Lingkungan internal adalah cerminan dari integrasi paling kompleks dari aktivitas vital berbagai sel, jaringan, organ, dan sistem dengan pengaruh lingkungan eksternal.

Ini menentukan pentingnya karakteristik individu dari lingkungan internal yang membedakan setiap orang. Dasar dari individualitas lingkungan internal adalah individualitas genetik, serta keterpaparan jangka panjang terhadap kondisi lingkungan eksternal tertentu. Dengan demikian, norma fisiologis adalah aktivitas vital individu yang optimal, mis. kombinasi yang paling terkoordinasi dan efektif dari semua proses kehidupan dalam kondisi lingkungan yang nyata.

2.1. Darah sebagai lingkungan internal tubuh.

Gambar 2.2. Komponen utama darah.

Darah terdiri dari plasma dan sel (elemen berbentuk) - eritrosit, leukosit dan trombosit, yang tersuspensi (Gbr. 2.2.). Karena plasma dan elemen seluler memiliki sumber regenerasi yang terpisah, darah sering diisolasi menjadi jenis jaringan yang independen.

Fungsi darah bermacam-macam. Ini adalah, pertama-tama, dalam bentuk umum, fungsi transportasi atau transfer gas dan zat yang diperlukan untuk aktivitas vital sel atau untuk dikeluarkan dari tubuh. Ini termasuk: fungsi pernapasan, nutrisi, integratif-regulasi dan ekskresi (lihat Bab 6).

Darah juga melakukan fungsi perlindungan dalam tubuh, karena pengikatan dan netralisasi zat beracun yang masuk ke dalam tubuh, pengikatan dan penghancuran molekul protein asing dan sel asing, termasuk yang berasal dari infeksi. Darah adalah salah satu lingkungan utama di mana mekanisme perlindungan spesifik tubuh dari molekul dan sel asing dilakukan, mis. kekebalan.

Darah terlibat dalam pengaturan semua jenis metabolisme dan homeostasis suhu, adalah sumber dari semua cairan, rahasia, dan ekskresi tubuh. Komposisi dan sifat darah mencerminkan pergeseran yang terjadi pada cairan lain dari lingkungan internal dan sel, dan oleh karena itu tes darah adalah metode diagnostik yang paling penting.

Jumlah atau volume darah pada orang sehat berada dalam kisaran 68% dari berat badan (4 - 6 liter). Kondisi ini disebut normovolemia. Setelah asupan air yang berlebihan, volume darah dapat meningkat (hipervolemia), dan dengan pekerjaan fisik yang berat di toko-toko panas dan keringat berlebihan, mungkin turun (hipovolemia).

Gambar 2.3. Penentuan hematokrit.

Karena darah terdiri dari sel dan plasma, volume total darah juga merupakan jumlah volume plasma dan volume elemen seluler. Bagian dari volume darah yang berhubungan dengan bagian seluler darah disebut hematokrit (Gbr. 2.3.). Pada pria sehat, hematokrit berada di kisaran 4448%, dan pada wanita - 4145%. Karena adanya banyak mekanisme untuk mengatur volume darah dan volume plasma (refleks volumoreseptor, haus, mekanisme saraf dan humoral untuk mengubah penyerapan dan ekskresi air dan garam, pengaturan komposisi protein darah, pengaturan eritropoiesis, dll.), hematokrit adalah konstanta homeostatis yang relatif kaku dan perubahannya yang panjang dan persisten hanya mungkin terjadi pada kondisi ketinggian tinggi, ketika adaptasi terhadap tekanan parsial oksigen yang rendah meningkatkan eritropoiesis dan, karenanya, meningkatkan proporsi volume darah per elemen seluler. Nilai hematokrit normal dan, karenanya, volume elemen seluler disebut normositemia. Peningkatan volume yang ditempati oleh sel darah disebut polisitemia, dan penurunan disebut oligositemia.

Sifat fisikokimia darah dan plasma. Fungsi darah sangat ditentukan oleh sifat fisikokimianya, di antaranya yang paling penting adalah tekanan osmotik, tekanan onkotik dan stabilitas koloid, stabilitas suspensi, berat jenis dan viskositas.

Tekanan osmotik darah tergantung pada konsentrasi molekul zat terlarut di dalamnya (elektrolit dan non-elektrolit) dalam plasma darah dan merupakan jumlah dari tekanan osmotik bahan-bahan yang terkandung di dalamnya. Dalam hal ini, lebih dari 60% tekanan osmotik dibuat oleh natrium klorida, dan secara total, elektrolit anorganik mencapai hingga 96% dari total tekanan osmotik. Tekanan osmotik adalah salah satu konstanta homeostatis yang kaku dan pada orang sehat rata-rata 7,6 atm dengan kemungkinan kisaran fluktuasi 7,38.0 atm. Jika cairan lingkungan internal atau larutan yang dibuat secara artifisial memiliki tekanan osmotik yang sama dengan plasma darah normal, media atau larutan cair tersebut disebut isotonik. Dengan demikian, cairan dengan tekanan osmotik lebih tinggi disebut hipertonik, dan cairan dengan tekanan osmotik lebih rendah disebut hipotonik.

Tekanan osmotik memastikan transisi pelarut melalui membran semi-permeabel dari larutan yang kurang pekat ke larutan yang lebih pekat, oleh karena itu memainkan peran penting dalam distribusi air antara lingkungan internal dan sel-sel tubuh. Jadi, jika cairan jaringan hipertonik, maka air akan masuk dari dua sisi - dari darah dan dari sel, sebaliknya, ketika media ekstraseluler hipotonik, air masuk ke dalam sel dan darah.

Darah, getah bening, cairan jaringan membentuk lingkungan internal tubuh. Dari plasma darah yang menembus dinding kapiler, cairan jaringan terbentuk, yang mencuci sel. Ada pertukaran zat yang konstan antara cairan jaringan dan sel. Sistem peredaran darah dan limfatik menyediakan koneksi humoral antar organ, menggabungkan proses metabolisme ke dalam sistem umum. Keteguhan relatif dari sifat fisikokimia lingkungan internal berkontribusi pada keberadaan sel-sel tubuh dalam kondisi yang cukup tidak berubah dan mengurangi pengaruh lingkungan eksternal pada mereka. Keteguhan lingkungan internal - homeostasis - tubuh didukung oleh kerja banyak sistem organ yang menyediakan pengaturan sendiri proses vital, interkoneksi dengan lingkungan, asupan zat yang diperlukan tubuh dan menghilangkan produk pembusukan darinya.

1. Komposisi dan fungsi darah

Darah melakukan fungsi-fungsi berikut: transportasi, distribusi panas, pengaturan, pelindung, berpartisipasi dalam ekskresi, menjaga keteguhan lingkungan internal tubuh.

Tubuh orang dewasa mengandung sekitar 5 liter darah, rata-rata 6-8% dari berat badan. Bagian dari darah (sekitar 40%) tidak beredar melalui pembuluh darah, tetapi terletak di tempat yang disebut depot darah (di kapiler dan vena hati, limpa, paru-paru dan kulit). Volume darah yang bersirkulasi dapat berubah karena perubahan volume darah yang disimpan: selama kerja otot, dengan kehilangan darah, dalam kondisi tekanan atmosfer rendah, darah dari depot dilepaskan ke aliran darah. Rugi 1/3- 1/2 volume darah dapat menyebabkan kematian.

Darah adalah cairan merah buram yang terdiri dari plasma (55%) dan sel-sel yang tersuspensi di dalamnya, membentuk elemen (45%) - eritrosit, leukosit, dan trombosit.

1.1. plasma darah

plasma darah mengandung 90-92% air dan 8-10% zat anorganik dan organik. Zat anorganik membentuk 0,9-1,0% (ion Na, K, Mg, Ca, CI, P, dll.). Larutan berair, yang sesuai dengan konsentrasi garam dalam plasma darah, disebut larutan fisiologis. Itu dapat dimasukkan ke dalam tubuh dengan kekurangan cairan. Di antara zat organik plasma, 6,5-8% adalah protein (albumin, globulin, fibrinogen), sekitar 2% adalah zat organik molekul rendah (glukosa - 0,1%, asam amino, urea, asam urat, lipid, kreatinin). Protein, bersama dengan garam mineral, menjaga keseimbangan asam-basa dan menciptakan tekanan osmotik darah tertentu.

1.2. Unsur darah yang terbentuk

1 mm darah mengandung 4,5-5 juta. eritrosit. Ini adalah sel yang tidak berinti, berbentuk cakram bikonkaf dengan diameter 7-8 mikron, ketebalan 2-2,5 mikron (Gbr. 1). Bentuk sel ini meningkatkan permukaan untuk difusi gas pernapasan, dan juga membuat eritrosit mampu mengalami deformasi reversibel ketika melewati kapiler yang sempit dan melengkung. Pada orang dewasa, eritrosit terbentuk di sumsum tulang merah dari tulang cancellous dan, ketika dilepaskan ke dalam aliran darah, kehilangan nukleusnya. Waktu sirkulasi dalam darah adalah sekitar 120 hari, setelah itu mereka dihancurkan di limpa dan hati. Eritrosit mampu dihancurkan oleh jaringan organ lain, dibuktikan dengan hilangnya "memar" (perdarahan subkutan).

Eritrosit mengandung protein hemoglobin, terdiri dari bagian protein dan non-protein. Bagian non-protein (dia me) mengandung ion besi. Hemoglobin membentuk senyawa yang tidak stabil dengan oksigen di kapiler paru-paru - oksihemoglobin. Senyawa ini berbeda warnanya dengan hemoglobin, jadi darah arteri(darah jenuh dengan oksigen) memiliki warna merah cerah. Oksihemoglobin, yang telah melepaskan oksigen di kapiler jaringan, disebut pulih. Dia ikut darah vena(darah miskin oksigen), yang warnanya lebih gelap dari darah arteri. Selain itu, darah vena mengandung senyawa hemoglobin yang tidak stabil dengan karbon dioksida - karbhemoglobin. Hemoglobin dapat masuk ke dalam senyawa tidak hanya dengan oksigen dan karbon dioksida, tetapi juga dengan gas lain, seperti karbon monoksida, membentuk hubungan yang kuat. karboksihemoglobin. Keracunan karbon monoksida menyebabkan mati lemas. Dengan penurunan jumlah hemoglobin dalam sel darah merah atau penurunan jumlah sel darah merah dalam darah, anemia terjadi.

Leukosit(6-8 ribu / mm darah) - sel nuklir berukuran 8-10 mikron, mampu melakukan gerakan independen. Ada beberapa jenis leukosit: basofil, eosinofil, neutrofil, monosit dan limfosit. Mereka terbentuk di sumsum tulang merah, kelenjar getah bening dan limpa, dan dihancurkan di limpa. Harapan hidup sebagian besar leukosit adalah dari beberapa jam hingga 20 hari, dan limfosit - 20 tahun atau lebih. Pada penyakit infeksi akut, jumlah leukosit meningkat dengan cepat. Melewati dinding pembuluh darah, neutrofil memfagosit bakteri dan produk pemecahan jaringan dan menghancurkannya dengan enzim lisosomnya. Nanah terutama terdiri dari neutrofil atau sisa-sisanya. I.I. Mechnikov menyebut leukosit seperti itu fagosit, dan fenomena penyerapan dan penghancuran benda asing oleh leukosit - fagositosis, yang merupakan salah satu reaksi perlindungan tubuh.

Beras. 1. Sel darah manusia:

sebuah- eritrosit, b- leukosit granular dan non-granular , di - trombosit

Meningkatkan jumlah eosinofil diamati pada reaksi alergi dan invasi cacing. basofil menghasilkan zat aktif biologis - heparin dan histamin. Heparin basofil mencegah pembekuan darah di fokus peradangan, dan histamin melebarkan kapiler, yang mendorong resorpsi dan penyembuhan.

Monosit- leukosit terbesar; kemampuan mereka untuk fagositosis paling menonjol. Mereka sangat penting dalam penyakit menular kronis.

Membedakan T-limfosit(diproduksi di kelenjar timus) dan B-limfosit(diproduksi di sumsum tulang merah). Mereka melakukan fungsi spesifik dalam respon imun.

Trombosit (250-400 ribu / mm 3) adalah sel kecil non-nuklir; berpartisipasi dalam proses pembekuan darah.