Ungkapan “lingkungan internal tubuh” muncul berkat seorang ahli fisiologi Perancis yang hidup pada abad ke-19. Dalam karyanya, ia menekankan bahwa syarat penting bagi kehidupan suatu organisme adalah menjaga keteguhan lingkungan internal. Posisi ini menjadi dasar teori homeostasis, yang kemudian dirumuskan (pada 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 menjalankan fungsi tertentu, sehingga membutuhkan pasokan yang konstan nutrisi dan oksigen. Dia juga merasa perlu untuk terus-menerus membuang produk limbah. Komponen yang diperlukan dapat menembus membran hanya dalam keadaan terlarut, itulah sebabnya setiap sel dicuci dengan cairan jaringan, yang mengandung semua yang diperlukan untuk aktivitas vitalnya. Itu termasuk dalam cairan ekstraseluler, dan menyumbang 20 persen dari berat badan.

Lingkungan internal tubuh, terdiri dari cairan ekstraseluler, mengandung:

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

Semuanya memiliki komposisi berbeda dan fungsinya berbeda

Properti. Selain itu, lingkungan internal mungkin memiliki perbedaan kecil antara konsumsi zat dan asupannya. Oleh karena itu, konsentrasi mereka terus berfluktuasi. Misalnya, jumlah gula dalam darah orang dewasa berkisar antara 0,8 hingga 1,2 g/l. Jika darah mengandung lebih banyak atau lebih sedikit komponen tertentu dari yang diperlukan, ini menunjukkan adanya suatu penyakit.

Sebagaimana telah dikemukakan, lingkungan internal tubuh mengandung darah sebagai salah satu komponennya. Terdiri dari plasma, air, protein, lemak, glukosa, urea dan garam mineral. Lokasi utamanya adalah (kapiler, vena, arteri). Darah terbentuk karena penyerapan protein, karbohidrat, lemak, dan air. Fungsi utamanya adalah hubungan organ dengan lingkungan luar, pengiriman zat-zat penting ke organ, dan pembuangan produk pembusukan dari tubuh. Ia juga melakukan fungsi protektif 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 merupakan perantara antara darah dan sel. Ini mentransfer O2, garam mineral,

Getah bening terdiri dari air dan terlarut di dalamnya, terletak pada sistem limfatik, yang terdiri dari pembuluh-pembuluh yang menyatu menjadi dua saluran dan mengalir ke vena cava. Ini dibentuk oleh 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 bisa kita lihat, lingkungan internal tubuh adalah seperangkat kondisi fisiologis, fisikokimia, dan genetik yang mempengaruhi kelangsungan hidup makhluk hidup.

Di dalam biosfer kita dapat membedakannya empat habitat utama. Yaitu lingkungan perairan, lingkungan udara terestrial, tanah dan lingkungan yang dibentuk oleh makhluk hidup itu sendiri.

Lingkungan air

Air berfungsi sebagai habitat bagi banyak organisme. Dari air mereka memperoleh semua zat yang diperlukan untuk kehidupan: makanan, air, gas. Oleh karena itu, betapapun beragamnya organisme perairan, semuanya harus disesuaikan dengan ciri-ciri utama kehidupan di dalamnya lingkungan perairan. Ciri-ciri ini ditentukan oleh fisik dan sifat kimia air.

Hidrobion (penghuni lingkungan perairan) hidup di air tawar dan air asin dan dibagi menjadi \(3\) kelompok menurut habitatnya:

  • plankton - organisme yang hidup di permukaan badan air dan bergerak secara pasif akibat pergerakan air;
  • nekton - aktif bergerak di kolom air;
  • benthos - organisme yang hidup di dasar waduk atau menggali ke dalam lumpur.

Banyak tumbuhan dan hewan kecil yang terus-menerus melayang di kolom air, hidup dalam keadaan tersuspensi. Kemampuan untuk melayang dipastikan tidak hanya oleh sifat fisik air, yang memiliki gaya apung, tetapi juga oleh adaptasi khusus dari organisme itu sendiri, misalnya, banyak pertumbuhan dan pelengkap yang secara signifikan meningkatkan permukaan tubuh mereka dan, oleh karena itu, meningkatkan gesekan dengan cairan di sekitarnya.

Kepadatan tubuh hewan seperti ubur-ubur sangat dekat dengan air.

Selain itu, ciri khas bentuk tubuh mereka yang menyerupai parasut membantu mereka tetap berada di kolom air.

Perenang aktif (ikan, lumba-lumba, anjing laut, dll) memiliki tubuh berbentuk gelendong dan anggota badan berupa sirip.

Pergerakan mereka di lingkungan perairan juga difasilitasi karena struktur khusus penutup luar, yang mengeluarkan pelumas khusus - lendir, yang mengurangi gesekan dengan air.

Air mempunyai kapasitas panas yang sangat tinggi, yaitu. kemampuan untuk mengakumulasi dan menahan panas. Oleh karena itu, tidak terjadi fluktuasi suhu tajam di air yang sering terjadi di darat. Perairan yang sangat dalam bisa sangat dingin, namun berkat suhu yang konstan, hewan telah mampu mengembangkan sejumlah adaptasi yang menjamin kehidupan bahkan dalam kondisi seperti ini.

Hewan dapat hidup di kedalaman laut yang luas. Tumbuhan hanya bertahan hidup di lapisan atas air, tempat masuknya energi radiasi yang diperlukan untuk fotosintesis. Lapisan ini disebut zona foto .

Karena permukaan air memantulkan sebagian besar cahaya, bahkan di perairan laut yang paling transparan sekalipun, ketebalan zona fotik tidak melebihi \(100\) m.Hewan yang berada di kedalaman yang sangat dalam memakan organisme hidup atau sisa-sisa hewan dan tanaman yang terus-menerus jatuh dari lapisan atas.

Seperti organisme darat, hewan dan tumbuhan air bernafas dan membutuhkan oksigen. Jumlah oksigen terlarut dalam air berkurang seiring dengan meningkatnya suhu. Selain itu, oksigen kurang larut di air laut dibandingkan di air tawar. Oleh karena itu, perairan laut lepas di zona tropis miskin akan organisme hidup. Dan sebaliknya, perairan kutub kaya akan plankton - krustasea kecil yang menjadi makanan ikan dan cetacea besar.

Komposisi garam air sangat penting bagi kehidupan. Ion \(Ca2+\) sangat penting bagi organisme. Kerang dan krustasea membutuhkan kalsium untuk membangun cangkang atau cangkangnya. Konsentrasi garam dalam air bisa sangat bervariasi. Air dianggap segar jika satu liternya mengandung kurang dari \(0,5\) g garam terlarut. Air laut Hal ini ditandai dengan salinitas konstan dan mengandung rata-rata \(35\) g garam per liter.

Lingkungan udara darat

Lingkungan udara terestrial, yang dikuasai dalam proses evolusi lebih lambat daripada lingkungan akuatik, lebih kompleks dan beragam, serta dihuni oleh organisme hidup yang lebih terorganisir.

Faktor terpenting dalam kehidupan organisme yang hidup di sini adalah sifat dan komposisi massa udara di sekitarnya. Kepadatan udara jauh lebih rendah daripada kepadatan air, sehingga organisme terestrial memiliki jaringan pendukung yang sangat berkembang - internal dan kerangka luar. Bentuk geraknya sangat beragam: berlari, melompat, merangkak, terbang, dll. Burung dan beberapa jenis serangga terbang di udara. Arus udara membawa bibit tanaman, spora, dan mikroorganisme.

Massa udara terus bergerak. Suhu udara dapat berubah dengan sangat cepat dan terjadi di wilayah yang luas, sehingga organisme yang hidup di darat mempunyai banyak adaptasi untuk menahan atau menghindari perubahan suhu yang tiba-tiba.

Yang paling luar biasa di antaranya adalah perkembangan hewan berdarah panas, yang justru muncul di lingkungan udara terestrial.
Penting bagi kehidupan tumbuhan dan hewan komposisi kimia udara (\(78%\) nitrogen, \(21%\) oksigen dan \(0,03%\) karbon dioksida). Karbon dioksida, misalnya, merupakan bahan mentah terpenting untuk fotosintesis. Nitrogen udara diperlukan untuk sintesis protein dan asam nukleat.

Banyaknya uap air di udara (kelembaban relatif) menentukan intensitas proses transpirasi pada tumbuhan dan penguapan dari kulit beberapa hewan. Organisme yang hidup dalam kondisi kelembaban rendah mempunyai banyak adaptasi untuk mencegah kehilangan air dalam jumlah besar. Misalnya, tumbuhan gurun memiliki sistem akar yang kuat yang dapat memompa air ke dalam tumbuhan dari kedalaman yang sangat dalam. Kaktus menyimpan air di jaringannya dan menggunakannya dengan hemat. Pada banyak tumbuhan, untuk mengurangi penguapan, helaian daun diubah menjadi duri. Banyak hewan gurun berhibernasi selama periode terpanas, yang dapat berlangsung selama beberapa bulan.

Tanah - ini adalah lapisan atas bumi, yang diubah sebagai akibat dari aktivitas vital makhluk hidup. Ini adalah komponen biosfer yang penting dan sangat kompleks, terkait erat dengan bagian lainnya. Kehidupan di tanah sangat kaya. Beberapa organisme menghabiskan seluruh hidupnya di dalam tanah, yang lain menghabiskan sebagian hidupnya. Di antara partikel-partikel tanah terdapat banyak rongga yang dapat diisi air atau udara. Oleh karena itu, tanah dihuni oleh organisme akuatik dan yang bernapas di udara. Tanah memainkan peran besar dalam kehidupan tanaman.

Kondisi kehidupan di dalam tanah sangat ditentukan oleh faktor iklim, yang terpenting adalah suhu. Namun, ketika kita masuk lebih dalam ke dalam tanah, fluktuasi suhu menjadi semakin tidak terlihat: perubahan suhu harian dengan cepat memudar, dan seiring bertambahnya kedalaman, perubahan suhu musiman juga memudar.

Bahkan pada kedalaman yang dangkal, kegelapan total menguasai tanah. Selain itu, seiring tenggelamnya tanah, kandungan oksigen berkurang dan kandungan karbon dioksida meningkat. Oleh karena itu, hanya bakteri anaerob, sedangkan di lapisan atas tanah, selain bakteri, jamur, protozoa, cacing gelang, artropoda, bahkan hewan yang relatif besar yang membuat lorong dan membangun tempat berlindung, seperti tikus tanah, tikus, dan tikus tanah, banyak ditemukan.

Lingkungan yang dibentuk oleh organisme hidup itu sendiri

Jelaslah bahwa kondisi kehidupan di dalam organisme lain lebih konstan dibandingkan dengan kondisinya lingkungan luar.

Oleh karena itu, organisme yang mendapat tempat di tubuh tumbuhan atau hewan sering kali kehilangan organ dan sistem yang diperlukan untuk spesies yang hidup bebas. Mereka tidak mengembangkan organ sensorik atau organ pergerakan, namun mereka mengembangkan adaptasi (seringkali sangat canggih) untuk retensi dalam tubuh inang dan reproduksi yang efektif.

Sumber:

Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Biologi. kelas 9 // Bustard
Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Biologi. Biologi umum(tingkat dasar) kelas 10-11 // Bustard

Lingkungan adalah keseluruhan kondisi kehidupan makhluk hidup. Lingkungan eksternal dibedakan, yaitu. suatu kompleks faktor yang terletak di luar tubuh, tetapi diperlukan untuk aktivitas vitalnya, dan lingkungan internal.

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

Makhluk hidup adalah Sistem terbuka. Sistem terbuka adalah suatu sistem yang keberadaannya memerlukan pertukaran materi, energi, dan informasi secara terus-menerus dengan lingkungan luarnya. Hubungan antara tubuh dan lingkungan eksternal memastikan pasokan oksigen, air dan nutrisi ke lingkungan internal, dan pembuangan karbon dioksida dan metabolit yang tidak diperlukan, dan terkadang berbahaya. Lingkungan eksternal memasok tubuh dengan sejumlah besar informasi yang dirasakan oleh berbagai formasi sensitif sistem saraf.

Lingkungan luar tidak hanya memberikan pengaruh yang menguntungkan tetapi juga merugikan bagi kehidupan tubuh. Namun, tubuh yang sehat akan berfungsi normal jika pengaruh lingkungan tidak melebihi batas yang dapat diterima. Ketergantungan aktivitas kehidupan organisme pada lingkungan eksternal di satu sisi, dan stabilitas relatif serta kemandirian proses kehidupan dari perubahan lingkungan di sisi lain, hal itu dijamin oleh sifat tubuh yang disebut homeostasis (homeostasis). Tubuh adalah sistem ultrastabil yang mencari keadaan paling stabil dan optimal, menjaga berbagai parameter fungsi dalam batas fluktuasi fisiologis (“normal”).

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

Aktivitas sel memerlukan fungsi yang memadai untuk memasok oksigen dan secara efektif mengeluarkan karbon dioksida dan zat limbah atau metabolit lainnya. Untuk memulihkan struktur protein yang membusuk dan mengekstraksi energi, sel harus menerima bahan plastik dan energi yang masuk ke dalam tubuh melalui makanan. Sel menerima semua ini dari lingkungan mikro di sekitarnya melalui cairan jaringan. Keteguhan yang terakhir ini dipertahankan karena pertukaran gas, ion dan molekul dengan darah. Akibatnya, keteguhan komposisi darah dan keadaan penghalang antara darah dan cairan jaringan, yang disebut penghalang histohematik, merupakan kondisi untuk homeostasis lingkungan mikro sel. Permeabilitas selektif dari penghalang ini memberikan kekhususan tertentu dalam komposisi lingkungan mikro sel yang diperlukan untuk fungsinya.

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

Keterkaitan komponen-komponen lingkungan internal satu sama lain, dengan lingkungan eksternal dan peran sistem fisiologis utama dalam pelaksanaan interaksi lingkungan internal dan eksternal disajikan pada Gambar 2.1. Lingkungan luar mempengaruhi tubuh melalui persepsi karakteristiknya oleh alat sensitif sistem saraf (reseptor, organ indera), melalui paru-paru, tempat terjadinya pertukaran gas, dan melalui saluran pencernaan, tempat penyerapan air dan bahan makanan. Sistem saraf memberikan efek pengaturannya pada sel karena pelepasan perantara khusus - mediator di ujung konduktor saraf, yang masuk melalui lingkungan mikro sel ke formasi struktural khusus membran sel - reseptor. Pengaruh lingkungan luar yang dirasakan oleh sistem saraf juga dapat dimediasi melalui sistem endokrin, yang mengeluarkan pengatur 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 di ruang interstisial dan aliran darah, sehingga memberikan sistem saraf informasi tentang komposisi lingkungan internal. Pembuangan metabolit dan zat asing dari lingkungan internal dilakukan melalui organ ekskresi, terutama ginjal, serta paru-paru dan saluran pencernaan.



Keteguhan lingkungan internal - kondisi yang paling penting aktivitas vital tubuh. Oleh karena itu, penyimpangan komposisi cairan di lingkungan internal dirasakan oleh banyak reseptor. Gambar 2.1. Skema keterkaitan lingkungan internal tubuh.

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

Batasan regulasi homeostatis dari keteguhan lingkungan internal bisa kaku untuk beberapa parameter dan fleksibel untuk parameter lainnya. Oleh karena itu, parameter lingkungan internal disebut konstanta kaku jika kisaran deviasinya sangat kecil (pH, konsentrasi ion dalam darah), atau konstanta plastis (kadar glukosa, lipid, sisa nitrogen, tekanan cairan interstisial, dll. ), yaitu mengalami fluktuasi yang relatif besar. Konstanta bervariasi tergantung pada usia, kondisi sosial dan profesional, waktu dalam setahun dan hari, geografis dan kondisi alam, dan juga memiliki karakteristik gender dan individu. Kondisi lingkungan seringkali sama bagi sejumlah besar atau lebih kecil orang yang tinggal di suatu wilayah tertentu dan berasal dari kelompok sosial dan yang sama kelompok usia, tetapi konstanta lingkungan internal mungkin berbeda pada setiap orang sehat. Dengan demikian, pengaturan homeostatis terhadap 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, norma mengacu pada nilai statistik rata-rata dari parameter dan karakteristik fungsi vital individu yang sehat, serta interval di mana fluktuasi nilai-nilai ini sesuai dengan homeostasis, yaitu. mampu menjaga tubuh pada tingkat fungsi optimal.

Oleh karena itu, untuk karakteristik umum Lingkungan internal tubuh biasanya memberikan interval fluktuasi berbagai indikatornya, misalnya kandungan kuantitatif berbagai zat dalam darah orang sehat. Pada saat yang sama, karakteristik lingkungan internal merupakan besaran yang saling berhubungan dan saling bergantung. Oleh karena itu, pergeseran salah satunya sering kali dikompensasi oleh perubahan lainnya, yang tidak serta merta mempengaruhi tingkat fungsi optimal dan kesehatan manusia.

Lingkungan internal merupakan cerminan integrasi paling kompleks aktivitas kehidupan berbagai sel, jaringan, organ, dan sistem dengan pengaruh lingkungan eksternal.

Hal ini menjadikannya sangat penting karakteristik individu lingkungan internal yang membedakan setiap orang. Individualitas lingkungan internal didasarkan pada individualitas genetik, serta paparan jangka panjang terhadap kondisi lingkungan tertentu. Dengan demikian, norma fisiologis adalah aktivitas hidup optimal individu, yaitu. kombinasi paling terkoordinasi dan efektif dari semua proses kehidupan dalam kondisi lingkungan nyata.

2.1. Darah sebagai lingkungan internal tubuh.

Gambar.2.2. Komponen utama darah.

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

Fungsi darah bermacam-macam. Ini, pertama-tama, dalam bentuk umum, fungsi pengangkutan atau perpindahan gas dan zat yang diperlukan untuk kehidupan sel atau untuk dikeluarkan dari tubuh. Ini termasuk: fungsi pernafasan, nutrisi, pengaturan integratif dan ekskresi (lihat Bab 6).

Darah juga menjalankan fungsi perlindungan dalam tubuh dengan cara mengikat dan menetralkan zat-zat beracun yang masuk ke dalam tubuh, mengikat dan menghancurkan molekul protein asing dan sel asing, termasuk yang berasal dari infeksi. Darah adalah salah satu lingkungan utama di mana mekanisme pertahanan spesifik tubuh terhadap molekul dan sel asing dilakukan, mis. kekebalan.

Darah terlibat dalam pengaturan semua jenis metabolisme dan homeostatis suhu, dan merupakan sumber dari semua cairan, sekresi, dan kotoran tubuh. Komposisi dan sifat darah mencerminkan perubahan yang terjadi pada cairan dan sel internal lainnya, dan oleh karena itu tes darah adalah metode diagnostik yang paling penting.

Jumlah atau volume darah pada orang sehat berada pada kisaran 68% dari berat badan (4 – 6 liter). Kondisi ini disebut normovolemia. Setelah asupan air berlebihan, volume darah bisa meningkat (hipervolemia), dan parah pekerjaan fisik di bengkel yang panas dan keringat berlebih - terjatuh (hipovolemia).

Gambar.2.3. Penentuan hematokrit.

Karena darah terdiri dari sel dan plasma, maka volume total darah juga terdiri dari volume plasma dan volume elemen seluler. Bagian volume darah yang berkaitan dengan bagian seluler darah disebut hematokrit (Gbr. 2.3.). Pada pria sehat, hematokrit berada pada kisaran 4448%, dan pada wanita - 4145%. Karena adanya berbagai mekanisme untuk mengatur volume darah dan volume plasma (refleks volumoreseptor, rasa haus, mekanisme saraf dan humoral untuk mengubah penyerapan dan ekskresi air dan garam, regulasi komposisi protein darah, regulasi eritropoiesis, dll.) hematokrit adalah konstanta homeostatis yang relatif kaku dan perubahan jangka panjang dan terus-menerus hanya mungkin terjadi pada kondisi dataran tinggi, ketika adaptasi terhadap tekanan parsial oksigen yang rendah meningkatkan eritropoiesis dan, karenanya, meningkatkan proporsi eritropoiesis. volume darah yang disebabkan oleh elemen seluler. Nilai normal hematokrit dan, karenanya, volume elemen seluler disebut normositemia. Peningkatan volume yang ditempati sel darah disebut polisitemia, dan penurunan volume disebut oligositemia.

Sifat fisikokimia darah dan plasma. Fungsi darah sangat ditentukan oleh sifat fisikokimianya, antara lain nilai tertinggi mempunyai tekanan osmotik, tekanan onkotik dan stabilitas koloid, stabilitas suspensi, berat jenis dan viskositas.

Tekanan osmotik darah bergantung pada konsentrasi plasma darah molekul zat terlarut di dalamnya (elektrolit dan non-elektrolit) dan merupakan penjumlahan dari tekanan osmotik bahan-bahan yang terkandung di dalamnya. Dalam hal ini, lebih dari 60% tekanan osmotik dihasilkan oleh natrium klorida, dan secara total, elektrolit anorganik menyumbang hingga 96% dari total tekanan osmotik. Tekanan osmotik merupakan 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 internal atau larutan yang dibuat secara artifisial memiliki tekanan osmotik yang sama dengan plasma darah normal, media atau larutan cair tersebut disebut isotonik. Oleh karena itu, cairan dengan tekanan osmotik lebih tinggi disebut hipertonik, dan cairan dengan tekanan osmotik lebih rendah disebut hipotonik.

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

Darah, getah bening, dan 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 komunikasi 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 konstan dan mengurangi pengaruh lingkungan eksternal terhadapnya. Keteguhan lingkungan internal - homeostasis - tubuh didukung oleh kerja banyak sistem organ, yang memastikan pengaturan sendiri proses vital, interaksi dengan lingkungan, pasokan 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. Sebagian darah (sekitar 40%) tidak bersirkulasi 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, selama kehilangan darah, dalam kondisi tekanan atmosfer rendah, darah dari depot dilepaskan ke aliran darah. Kalah 1/3- 1/2 volume darah dapat menyebabkan kematian.

Darah adalah cairan merah buram yang terdiri dari plasma (55%) dan sel tersuspensi serta unsur pembentuk (45%) - sel darah merah, 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 konsentrasi garamnya sesuai dengan plasma darah, disebut larutan fisiologis. Itu bisa dimasukkan ke dalam tubuh jika ada kekurangan cairan. Di antara zat organik dalam plasma, 6,5-8% adalah protein (albumin, globulin, fibrinogen), sekitar 2% adalah zat organik dengan berat 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 tertentu dalam darah.

1.2. Unsur darah yang terbentuk

1 mm darah mengandung 4,5-5 juta. sel darah merah. Ini adalah sel berinti, berbentuk cakram bikonkaf dengan diameter 7-8 mikron, tebal 2-2,5 mikron (Gbr. 1). Bentuk sel ini meningkatkan luas permukaan difusi gas pernapasan, dan juga membuat sel darah merah mampu mengalami deformasi reversibel ketika melewati kapiler sempit yang melengkung. Pada orang dewasa, sel darah merah terbentuk di sumsum tulang merah tulang spons dan, ketika dilepaskan ke aliran darah, kehilangan intinya. Waktu sirkulasi dalam darah adalah sekitar 120 hari, setelah itu dihancurkan di limpa dan hati. Sel darah merah juga dapat dihancurkan oleh jaringan organ lain, terbukti dengan hilangnya “memar” (perdarahan subkutan).

Sel darah merah mengandung protein - hemoglobin, terdiri dari bagian protein dan non-protein. Bagian non-protein (dia me) mengandung ion besi. Hemoglobin membentuk ikatan yang lemah dengan oksigen di kapiler paru-paru - oksihemoglobin. Senyawa ini berbeda warnanya dengan hemoglobin, jadi darah arteri(darah teroksigenasi) memiliki warna merah cerah. Oksihemoglobin yang melepaskan oksigen di kapiler jaringan disebut pulih. Dia ikut darah vena(darah miskin oksigen), yang warnanya lebih gelap dibandingkan darah arteri. Selain itu, darah vena mengandung senyawa hemoglobin yang tidak stabil dengan karbon dioksida - karbhemoglobin. Hemoglobin tidak hanya dapat bergabung dengan oksigen dan karbon dioksida, tetapi juga dengan gas lain, seperti karbon monoksida, membentuk senyawa yang kuat. karboksihemoglobin. Keracunan karbon monoksida menyebabkan sesak napas. Ketika jumlah hemoglobin dalam sel darah merah menurun atau jumlah sel darah merah dalam darah menurun, maka terjadilah anemia.

Leukosit(6-8 ribu/mm darah) - sel inti berukuran 8-10 mikron, mampu bergerak secara mandiri. 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. Umur sebagian besar leukosit adalah dari beberapa jam hingga 20 hari, dan umur limfosit adalah 20 tahun atau lebih. Pada penyakit menular akut, jumlah leukosit meningkat pesat. Melewati dinding pembuluh darah, neutrofil memfagosit bakteri dan produk pemecahan jaringan dan menghancurkannya dengan enzim lisosomnya. Nanah sebagian besar terdiri dari neutrofil atau sisa-sisanya. II Mechnikov menamai leukosit tersebut fagosit, dan fenomena penyerapan dan penghancuran benda asing oleh leukosit adalah fagositosis, yang merupakan salah satu reaksi perlindungan tubuh.

Beras. 1. Sel darah manusia:

A- sel darah merah, B- leukosit granular dan non-granular , V - trombosit

Peningkatan jumlahnya eosinofil diamati pada reaksi alergi dan infestasi cacing. Basofil menghasilkan secara biologis zat aktif- heparin dan histamin. Basofil heparin mencegah pembekuan darah di tempat peradangan, dan histamin melebarkan kapiler, yang mendorong resorpsi dan penyembuhan.

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

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

Trombosit (250-400 ribu/mm3) adalah sel berinti kecil; berpartisipasi dalam proses pembekuan darah.

Air - zat yang paling umum. Laut dan samudera menempati 71% permukaan bumi. Namun akhir-akhir ini terjadi kekurangan air bersih, karena... air asin sedikit dimanfaatkan oleh manusia, dan air tawar digunakan untuk irigasi dan industri.

Kepadatan. Di dalam air, berat semua organisme lebih ringan, dan banyak organisme yang mengapung di air tanpa tenggelam ke dasar. Namun kepadatan air membuat pergerakan menjadi sulit, sehingga organisme harus memiliki otot yang berkembang dengan baik agar dapat berenang dengan cepat. Dengan kedalaman, tekanan meningkat pesat - penduduk laut dalam menanggung tekanan.

Lampu. Menembus hingga kedalaman yang dangkal. Oleh karena itu, tumbuhan hanya ada di cakrawala atas. Di kedalaman yang sangat dalam, hewan hidup dalam kegelapan total.

Rezim suhu. Fluktuasi suhu di dalam air dihaluskan, penghuni perairan tidak beradaptasi dengan cuaca beku dan panas yang parah.

Jumlah oksigen yang terbatas. Kelarutannya tidak terlalu tinggi dan menurun akibat kontaminasi atau pemanasan. Oleh karena itu, terjadi kematian di waduk karena kekurangan oksigen.

Komposisi garam.

Polaritas molekul dan kemampuan membentuk ikatan hidrogen menjadikan air sebagai pelarut yang baik untuk sejumlah besar zat anorganik dan organik. Mayoritas reaksi kimia mewakili interaksi antara zat yang larut dalam air. Di bawah aksi enzim, air masuk ke dalam reaksi hidrolisis, di mana air OH - dan H + ditambahkan ke valensi bebas berbagai molekul. Air membentuk dasar lingkungan internal organisme hidup. Air memastikan masuknya zat ke dalam sel dan dikeluarkan melalui luar membran sel(fungsi transportasi). Air merupakan pengatur panas. Karena konduktivitas termal yang baik dan kapasitas panas air yang lebih besar, ketika suhu lingkungan berubah, di dalam sel t tetap tidak berubah atau fluktuasinya jauh lebih kecil dibandingkan di lingkungan. Air merupakan donor elektron dan proton di dalamnya metabolisme energi. Air berpartisipasi dalam pembentukan struktur makromolekul biologis yang lebih tinggi. Metabolisme sel bergantung pada keseimbangan air bebas dan air terikat. Air memiliki kapasitas panas yang tinggi. Kapasitas kalor jenis air adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg air sebesar 1 0. Air adalah satu-satunya zat yang mempunyai massa jenis lebih tinggi dalam wujud cair dibandingkan dalam wujud padat. Terdapat tegangan permukaan pada permukaan air.

Air- kompleks sistem kehidupan, tempat hidup tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme, yang terus berkembang biak dan mati, yang menjamin pemurnian diri badan air.

Air mempunyai kepadatan terbesar pada t 4 0 C (1 g/cm 3), sehingga pada musim dingin badan air tidak membeku. Molekul air memiliki polaritas dan tertarik satu sama lain melalui kutub yang berlawanan, membentuk asosiasi karena ikatan hidrogen. Molekul air ganda, yang memiliki 2 ikatan hidrogen, adalah yang paling stabil. Molekul air tahan terhadap pemanasan, hanya pada t 1000 0 C uap mulai terdisosiasi menjadi H dan O 2. Menggabungkan air alami. 5 golongan zat: 1. ion utama (kation: Na+, Ca 2+, Mg 2+, Mn 2+, Fe 2+, Fe 3+, K +), 2. anion (HCO 3-, SO 4 2 - , Cl - , CO 3 2- , SO 3 2- , S 2 O 3-), 3. gas terlarut (CO 2 O 2 N 2 H 2 S CH 4), 4. unsur hara (NH 3 - amonia, nitrit , nitrat, P, Si), 5. unsur mikro (I, F, Cu, Br, CO, Ni) Perairan alami dibedakan menjadi karbonat, hidrokarbonat, sulfat, dan klorida berdasarkan kandungan anionnya. Menurut kandungan kationnya : kalsium, magnesium dan natrium air. Kandungan garam dalam air mempengaruhi korosi pada material logam, beton dan batu. Mineralisasi air sungai 200-1000 mg/l, air danau 15-300 mg/l, air laut 3500 mg/l. Indikator masuknya zat organik ke dalam air adalah klorida, amonia dan nitrat. Pencemaran air dengan bahan organik disertai dengan peningkatan bakteri dan jamur anaerobik dan aerob. Amonia (MPC – 2 mg/l) menunjukkan kontaminasi air tawar. Di perairan bawah tanah yang dalam, keberadaan amonia mungkin terjadi, yang terbentuk karena reduksi nitrat tanpa adanya O 2. Di perairan rawa dan gambut, kandungan amonia bukan merupakan indikator pencemaran (amonia yang berasal dari tumbuhan). Nitrit (KNO 2, HNO 2) merupakan produk oksidasi amonia selama proses nitrifikasi, yang menunjukkan usia kontaminasi. Nitrat (MPC – 10 mg/l) – produk akhir mineralisasi. Jika amonia, nitrat, dan nitrit hadir pada saat yang sama, air tersebut berbahaya dalam hal epidemi. Nitrat (Ca(NO 3) 2, NaNO 3, KNO 3) dapat terkandung akibat pelarutan garam tanah, pupuk mineral, dan nitrat. Nitrat adalah prekursor pembentukan zat karsinogenik - nitrosamin. Mereka mengurangi daya tahan tubuh terhadap faktor mutagenik dan karsinogenik. Klorida merupakan indikator polusi rumah tangga (MPC – 20-30 mg/l). Di tempat-tempat dengan tanah asin, klorida yang berasal dari garam terdapat di air tanah. Sumur dan saluran air tidak boleh terkontaminasi zat organik. Tempat-tempat tersebut harus berlokasi di daerah tinggi yang tidak terkontaminasi, setidaknya berjarak 50 m dari jamban, tangki septik, jaringan saluran pembuangan, pekarangan ternak, kuburan, fasilitas penyimpanan pupuk dan pestisida.

Bentuk kehidupan hidrobion. Di kolom air (pelagial): 1. plankton – organisme (alga, protozoa, krustasea) tidak mampu bergerak aktif dan tidak mampu menahan arus air. Cryoplankton (flagellata) - populasi air yang mencair, terbentuk di bawah sinar matahari di celah es dan lubang salju. 2. nekton – hewan besar, aktivitas fisik yang cukup untuk mengatasi arus air (ikan, cumi-cumi, mamalia). 3. pleiston – organisme yang sebagian tubuhnya berada di dalam air dan sebagian lagi di atas permukaan (duckweed, gastropoda, ikan). 4. benthos (bakteri, actinomycetes, alga dan jamur, protozoa, spons, karang, Annelida, krustasea, echinodermata, larva serangga) hidup di permukaan tanah (epibenthos) dan di ketebalannya (endobenthos). Pada daerah kontak kolom air dengan dasar terdapat pelagobenthos. 5. perifiton – organisme pengotoran – semua organisme yang hidup pada substrat padat di luar lapisan dasar air (bivalvia dan teritip, spons). 6. neutron – organisme yang hidup di lapisan permukaan air. Pada permukaan lapisan air terdapat epineuston (serangga water strider, lalat) atau di bawahnya terdapat hiponeuston (copepoda, remaja ikan, serangga, larva moluska).