KOMÓRKA BIOLOGICZNA

Substancje nieorganiczne

Wśród Nie związki organiczne W organizmach żywych woda odgrywa szczególną rolę. Woda jest głównym medium, w którym zachodzą procesy metaboliczne i konwersja energii. Zawartość wody w większości organizmów żywych wynosi 60-70%. Woda stanowi podstawę środowiska wewnętrznego organizmów żywych (krew, limfa, płyn międzykomórkowy). O wyjątkowych właściwościach wody decyduje budowa jej cząsteczek. W cząsteczce wody jeden atom tlenu jest kowalencyjnie związany z dwoma atomami wodoru. Cząsteczka wody jest polarna (dipol). Ładunek dodatni koncentruje się na atomach wodoru, ponieważ tlen jest bardziej elektroujemny niż wodór. Ujemnie naładowany atom tlenu jednej cząsteczki wody jest przyciągany do dodatnio naładowanego atomu wodoru innej cząsteczki, tworząc w ten sposób wiązanie wodorowe, które jest 15-20 razy słabsze niż wiązanie kowalencyjne. Dlatego wiązania wodorowe łatwo ulegają rozerwaniu, co obserwuje się na przykład podczas parowania wody. W wyniku termicznego ruchu cząsteczek w wodzie niektóre wiązania wodorowe ulegają zerwaniu, a inne powstają. Zatem cząsteczki są mobilne w stanie ciekłym, co jest bardzo ważne dla procesów metabolicznych. Cząsteczki wody łatwo przenikają przez błony komórkowe. Woda ze względu na dużą polarność cząsteczek jest rozpuszczalnikiem dla innych związków polarnych. W zależności od zdolności niektórych związków do rozpuszczania się w wodzie, tradycyjnie dzieli się je na hydrofilowe, czyli polarne, i hydrofobowe, czyli niepolarne. Większość soli to związki hydrofilowe, które są rozpuszczalne w wodzie. Związki hydrofobowe (prawie wszystkie tłuszcze, niektóre białka) zawierają grupy niepolarne, które nie tworzą wiązań wodorowych, dlatego związki te nie są rozpuszczalne w wodzie. Posiada dużą pojemność cieplną i jednocześnie wysoką przewodność cieplną cieczy. Te właściwości sprawiają, że woda idealnie nadaje się do utrzymania równowagi cieplnej w organizmie.

Aby utrzymać procesy życiowe poszczególnych komórek i organizmu jako całości, ważne są sole mineralne. Organizmy żywe zawierają rozpuszczone sole (w postaci jonów) i sole w stanie stałym. Jony dzielą się na dodatnie (kationy elementy metalowe K + , N a +, Ca 2+, M 2+ itp.) i ujemne (aniony kwasu solnego - C l -, siarczan - H SO 4 -, S O 4 2-, węglan - HCO 3 -, fosforan - H 2 PO 4 -, NPO 4 2- itd.). Różne stężenia K+ i kationów N a + w komórce i płynie międzykomórkowym powoduje różnicę potencjałów na błonie komórkowej; zmiana przepuszczalności membrany na K + i N a + pod wpływem podrażnienia zapewnia wystąpienie pobudzenia nerwowego i mięśniowego. Aniony kwasu fosforanowego utrzymują neutralny odczyn środowiska wewnątrzkomórkowego (pH = 6,9), aniony kwas karboksylowy- lekko zasadowy odczyn osocza krwi (pH = 7,4). Związki wapnia (CaC O 3 ) są częścią muszli mięczaków i pierwotniaków oraz muszli raków. Kwas chlorkowy tworzy kwaśne środowisko w żołądkukręgowców i ludzi, zapewniając w ten sposób aktywność enzymów soku żołądkowego. Pozostałości kwasu siarkowego łączą związki nierozpuszczalne w wodzie, zapewniając ich rozpuszczalność, co przyczynia się do usuwania tych związków z komórek i organizmu.

Środowisko to ogół warunków życia istot żywych. Wyróżnia się środowisko zewnętrzne, tj. zespół czynników znajdujących się na zewnątrz ciała, ale niezbędnych do jego życia, oraz środowiska wewnętrznego.

Środowisko wewnętrzne organizmu to ogół płynów biologicznych (krew, limfa, płyn tkankowy), które myją komórki i struktury tkankowe oraz biorą udział w procesach metabolicznych. Claude Bernard zaproponował w XIX wieku koncepcję „środowiska wewnętrznego”, podkreślając, że w przeciwieństwie do zmieniającego się środowiska zewnętrznego, w którym żyje organizm, stałość procesów życiowych komórek wymaga odpowiedniej stałości ich środowiska, tj. środowisko wewnętrzne.

Żywy organizm jest otwarty system. System otwarty to system, którego istnienie wymaga ciągłej wymiany materii, energii i informacji otoczenie zewnętrzne. Relacja organizmu ze środowiskiem zewnętrznym zapewnia dostarczanie do środowiska wewnętrznego tlenu, wody i składników odżywczych oraz usuwanie dwutlenku węgla i zbędnych, a czasem szkodliwych metabolitów. Środowisko zewnętrzne dostarcza organizmowi ogromną ilość informacji odbieranych przez liczne wrażliwe formacje układu nerwowego.

Środowisko zewnętrzne ma nie tylko korzystny, ale i szkodliwy wpływ na życie organizmu. Jednakże zdrowy organizm funkcjonuje normalnie, jeśli wpływy środowiska nie przekraczają dopuszczalnych granic. Taka zależność aktywności życiowej organizmu od środowiska zewnętrznego z jednej strony, a względna stabilność i niezależność procesów życiowych od zmian w środowisku środowisko z drugiej strony zapewnia to właściwość organizmu zwana homeostazą (homeostazą). Organizm jest ultrastabilnym układem, który sam poszukuje stanu najbardziej stabilnego i optymalnego, utrzymując różne parametry funkcji w granicach fizjologicznych („normalnych”) wahań.

Homeostaza to względna dynamiczna stałość środowiska wewnętrznego i stabilność funkcji fizjologicznych. Jest to właśnie stałość dynamiczna, a nie statyczna, gdyż implikuje nie tylko możliwość, ale konieczność wahań składu środowiska wewnętrznego i parametrów funkcjonalnych w granicach fizjologicznych, aby osiągnąć optymalny poziom aktywności życiowej organizmu .

Aktywność komórek wymaga odpowiedniej funkcji zaopatrzenia ich w tlen oraz skutecznego wypłukiwania dwutlenku węgla i innych substancji odpadowych lub metabolitów. Aby odbudować gnijące struktury białkowe i wydobyć energię, komórki muszą otrzymać materiał plastyczny i energetyczny, który dostaje się do organizmu wraz z pożywieniem. Komórki otrzymują to wszystko z otaczającego je mikrośrodowiska poprzez płyn tkankowy. Stałość tego ostatniego utrzymuje się dzięki wymianie gazów, jonów i cząsteczek z krwią. W konsekwencji stałość składu krwi oraz stan barier pomiędzy krwią a płynem tkankowym, tzw. barier histohematycznych, są warunkami homeostazy mikrośrodowiska komórki. Selektywna przepuszczalność tych barier zapewnia pewną specyfikę składu mikrośrodowiska komórek, niezbędną dla ich funkcji.

Natomiast płyn tkankowy bierze udział w powstawaniu limfy i wymienia się z naczyniami limfatycznymi drenującymi przestrzenie tkankowe, co pozwala skutecznie usuwać z mikrośrodowiska komórkowego duże cząsteczki, które nie są w stanie przedostać się przez bariery histohematyczne do krwi. Z kolei limfa wypływająca z tkanek przedostaje się do krwi przez piersiowy przewód limfatyczny, zapewniając utrzymanie stałego składu. W związku z tym w organizmie następuje ciągła wymiana płynów środowiska wewnętrznego, co jest warunkiem homeostazy.

Wzajemne powiązania elementów środowiska wewnętrznego ze środowiskiem zewnętrznym oraz rolę głównych układów fizjologicznych w realizacji interakcji środowiska wewnętrznego i zewnętrznego przedstawiono na ryc. 2.1. Środowisko zewnętrzne oddziałuje na organizm poprzez postrzeganie jego cech przez wrażliwe aparaty układu nerwowego (receptory, narządy zmysłów), poprzez płuca, gdzie zachodzi wymiana gazowa, oraz poprzez przewód pokarmowy, gdzie wchłaniana jest woda i składniki pożywienia. Układ nerwowy wywiera swój regulacyjny wpływ na komórki poprzez uwalnianie na końcach przewodów nerwowych specjalnych pośredników - mediatorów, które przedostają się przez mikrośrodowisko komórek do specjalnych formacji strukturalnych błon komórkowych - receptorów. Wpływ środowiska zewnętrznego odbierany przez układ nerwowy może odbywać się również za pośrednictwem układu hormonalnego, który wydziela do krwi specjalne regulatory humoralne – hormony. Z kolei substancje zawarte we krwi i płynie tkankowym w większym lub mniejszym stopniu podrażniają receptory przestrzeni śródmiąższowej i krwiobiegu, zapewniając w ten sposób system nerwowy informacja o składzie środowiska wewnętrznego. Usuwanie metabolitów i substancji obcych ze środowiska wewnętrznego odbywa się poprzez narządy wydalnicze, głównie nerki, a także płuca i przewód pokarmowy.



Stałość środowiska wewnętrznego - najważniejszy warunekżywotna aktywność organizmu. Dlatego odchylenia w składzie cieczy w środowisku wewnętrznym są odbierane przez liczne receptory Ryc. 2.1. Schemat powiązań środowiska wewnętrznego organizmu.

struktury i elementy komórkowe z późniejszym włączeniem biochemicznych, biofizycznych i fizjologicznych reakcji regulacyjnych mających na celu wyeliminowanie odchyleń. Jednocześnie same reakcje regulacyjne powodują zmiany w środowisku wewnętrznym w celu dostosowania go do nowych warunków istnienia organizmu. Dlatego regulacja środowiska wewnętrznego zawsze ma na celu optymalizację jego składu i procesów fizjologicznych w organizmie.

Granice homeostatycznej regulacji stałości środowiska wewnętrznego mogą być sztywne dla niektórych parametrów i elastyczne dla innych. Odpowiednio parametry środowiska wewnętrznego nazywane są stałymi sztywnymi, jeśli zakres ich odchyleń jest bardzo mały (pH, stężenie jonów we krwi) lub stałymi plastycznymi (poziom glukozy, lipidów, resztkowego azotu, ciśnienie płynu śródmiąższowego itp.). ), tj. podlega stosunkowo dużym wahaniom. Stałe różnią się w zależności od wieku, warunków społecznych i zawodowych, pory roku i dnia, położenia geograficznego i naturalne warunki, a także mają cechy płciowe i indywidualne. Warunki środowiskowe są często takie same dla większej lub mniejszej liczby osób zamieszkujących dany region i należących do tej samej grupy społecznej i społecznej Grupa wiekowa, ale stałe środowiska wewnętrznego mogą się różnić u różnych zdrowych ludzi. Zatem homeostatyczna regulacja stałości środowiska wewnętrznego nie oznacza całkowitej identyczności jego składu u różnych jednostek. Jednak pomimo cech indywidualnych i grupowych, homeostaza zapewnia utrzymanie prawidłowych parametrów środowiska wewnętrznego organizmu.

Zazwyczaj norma odnosi się do średnich wartości statystycznych parametrów i cech funkcji życiowych zdrowych osób, a także przedziałów, w których wahania tych wartości odpowiadają homeostazie, tj. w stanie utrzymać organizm na poziomie optymalnego funkcjonowania.

Odpowiednio dla ogólna charakterystyka Wewnętrzne środowisko organizmu zwykle daje okresy wahań różnych wskaźników, na przykład ilościowej zawartości różnych substancji we krwi zdrowych ludzi. Jednocześnie cechy środowiska wewnętrznego są wielkościami wzajemnie powiązanymi i współzależnymi. Dlatego przesunięcia w jednym z nich często są kompensowane przez inne, co niekoniecznie wpływa na poziom optymalnego funkcjonowania i zdrowia człowieka.

Środowisko wewnętrzne jest odzwierciedleniem najbardziej złożonej integracji aktywności życiowej różnych komórek, tkanek, narządów i układów z wpływami środowiska zewnętrznego.

To sprawia, że ​​jest to szczególnie ważne Cechy indywidulaneśrodowisko wewnętrzne, które wyróżnia każdą osobę. Indywidualność środowiska wewnętrznego opiera się na indywidualności genetycznej, a także długotrwałym narażeniu na określone warunki środowiskowe. Odpowiednio normą fizjologiczną jest indywidualne optymalne działanie życiowe, tj. najbardziej skoordynowane i efektywne połączenie wszystkich procesów życiowych w rzeczywistych warunkach środowiskowych.

2.1. Krew jako środowisko wewnętrzne organizmu.

Ryc.2.2. Główne składniki krwi.

Krew składa się z osocza i komórek (elementów formowanych) - erytrocytów, leukocytów i płytek krwi, które są w zawiesinie (ryc. 2.2.). Ponieważ osocze i elementy komórkowe mają oddzielne źródła regeneracji, krew często jest izolowana w niezależny typ tkanki.

Funkcje krwi są różnorodne. Jest to przede wszystkim w uogólnionej formie funkcja transportu lub przenoszenia gazów i substancji niezbędnych do życia komórek lub usuwanych z organizmu. Należą do nich: funkcje oddechowe, odżywcze, integracyjno-regulacyjne i wydalnicze (patrz rozdział 6).

Krew pełni także funkcję ochronną w organizmie, wiążąc i neutralizując substancje toksyczne, które dostają się do organizmu, wiążąc i niszcząc obce cząsteczki białek oraz obce komórki, w tym także pochodzenia zakaźnego. Krew jest jednym z głównych środowisk, w którym realizowane są specyficzne mechanizmy obronne organizmu przed obcymi cząsteczkami i komórkami, tj. odporność.

Krew bierze udział w regulacji wszystkich rodzajów metabolizmu i homeostazy temperatury, jest źródłem wszelkich płynów, wydzielin i wydalin ustroju. Skład i właściwości krwi odzwierciedlają zmiany zachodzące w innych płynach wewnętrznych i komórkach, dlatego badania krwi są najważniejszą metodą diagnostyczną.

Ilość lub objętość krwi u zdrowego człowieka mieści się w granicach 68% masy ciała (4 - 6 litrów). Ten stan nazywa się normowolemią. Po nadmiernym spożyciu wody może nastąpić zwiększenie objętości krwi (hiperwolemia), a w ciężkich przypadkach Praca fizyczna w gorących warsztatach i nadmierne pocenie się - upadek (hipowolemia).

Ryc.2.3. Oznaczanie hematokrytu.

Ponieważ krew składa się z komórek i osocza, na całkowitą objętość krwi składa się również objętość osocza i objętość elementów komórkowych. Część objętości krwi odnosząca się do części komórkowej krwi nazywana jest hematokrytem (ryc. 2.3.). U zdrowych mężczyzn hematokryt mieści się w granicach 4448%, a u kobiet - 4145%. Ze względu na obecność licznych mechanizmów regulacji objętości krwi i osocza (odruchy wolumoreceptorowe, pragnienie, nerwowe i humoralne mechanizmy zmiany wchłaniania i wydalania wody i soli, regulacja skład białka krew, regulacja erytropoezy itp.) hematokryt jest stosunkowo sztywną stałą homeostatyczną i jego długoterminowa i trwała zmiana możliwa jest tylko w warunkach dużych wysokości, gdy adaptacja do niskiego ciśnienia parcjalnego tlenu wzmaga erytropoezę i odpowiednio zwiększa udział objętość krwi przypisana elementom komórkowym. Normalne wartości hematokrytu i odpowiednio objętość elementów komórkowych nazywane są normocytemią. Zwiększenie objętości zajmowanej przez komórki krwi nazywa się czerwienicą, a zmniejszenie nazywa się oligocytemią.

Fizyka Właściwości chemiczne krew i osocze. Funkcje krwi w dużej mierze zależą od jej właściwości fizykochemicznych, w tym najwyższa wartość mają ciśnienie osmotyczne, ciśnienie onkotyczne i stabilność koloidalną, stabilność zawiesiny, ciężar właściwy i lepkość.

Ciśnienie osmotyczne krwi zależy od stężenia w osoczu krwi cząsteczek substancji w niej rozpuszczonych (elektrolitów i nieelektrolitów) i jest sumą ciśnień osmotycznych składników w niej zawartych. W tym przypadku ponad 60% ciśnienia osmotycznego wytwarza chlorek sodu, a łącznie elektrolity nieorganiczne stanowią aż 96% całkowitego ciśnienia osmotycznego. Ciśnienie osmotyczne jest jedną ze sztywnych stałych homeostatycznych i u zdrowego człowieka wynosi średnio 7,6 atm z możliwym zakresem wahań wynoszącym 7,38,0 atm. Jeżeli płyn wewnętrzny lub sztucznie przygotowany roztwór ma takie samo ciśnienie osmotyczne jak normalne osocze krwi, taki płynny ośrodek lub roztwór nazywa się izotonicznym. Odpowiednio płyn o wyższym ciśnieniu osmotycznym nazywa się hipertonicznym, a płyn o niższym - hipotonicznym.

Ciśnienie osmotyczne zapewnia przejście rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę z roztworu mniej stężonego do roztworu bardziej stężonego, dlatego odgrywa ważną rolę w dystrybucji wody pomiędzy środowiskiem wewnętrznym a komórkami organizmu. Tak więc, jeśli płyn tkankowy jest hipertoniczny, woda dostanie się do niego z dwóch stron - z krwi i komórek; wręcz przeciwnie, gdy środowisko zewnątrzkomórkowe jest hipotoniczne, woda przedostaje się do komórek i krwi.

Podstawowa literatura

1. Fizjologia człowieka. Pod redakcją V.M. Pokrovsky'ego, G.F. Korotko - Medycyna, 2003 (2007) - s. 229-237.

2. Fizjologia człowieka W dwóch tomach. Tom I. Pod redakcją V. M. Pokrovsky'ego, G. F. Korotko - Medycyna, 1997 (1998, 2000, 2001) s. 276-284.

Przez długi czas krew uznawano za potężną i wyjątkową siłę: święte przysięgi przypieczętowano krwią; kapłani sprawili, że ich drewniane bożki „płakały krwią”; starożytni Grecy składali w ofierze krew swoim bogom[Mt1]. Niektórzy filozofowie starożytnej Grecji uważali krew za nośnik duszy. Starożytny grecki lekarz Hipokrates przepisywał krew zdrowych ludzi chorym psychicznie. Uważał, że we krwi zdrowego człowieka jest zdrowa dusza [Mt 2].

Mobilność krwi jest najważniejszym warunkiem życia organizmu [Mf3].

Kontynuujemy naukę układ krążenia . Pamiętasz, z czego składa się układ krążenia? Prawidłowy! Układ sercowo-naczyniowy + krew .

Jeśli układ sercowo-naczyniowy można nazwać układem transportowym, to medium transportowym jest krew.

Tak jak nie można sobie wyobrazić stanu bez linii komunikacyjnych, tak nie można zrozumieć istnienia człowieka lub zwierzęcia bez przepływu krwi w naczyniach, gdy tlen, woda, białka i inne substancje są rozprowadzane do wszystkich narządów i tkanki.[Mf4]

Krew jest najważniejszym składnikiem środowiska wewnętrznego organizmu człowieka, dlatego zanim przejdziemy do charakterystyki krwi, należy zapoznać się z podstawowymi zagadnieniami fizjologii środowiska wewnętrznego.

1. Pojęcie „wewnętrznego środowiska organizmu [Mf5]”

Organizmy pierwotne rozwinęły się w Oceanie Światowym. Woda dostarczała im składników odżywczych i akceptowanych produktów przemiany materii [B6]. U Organizmy wielokomórkowe większość komórek straciła kontakt ze środowiskiem zewnętrznym, a środowisko to dla istot wychodzących z wody uległo istotnej zmianie (!). Była woda, zrobiło się sucho i nie zawsze wygodnie. Ale kawałek tego oceanu wdziera się do nas już teraz, będąc podstawą wewnętrznego środowiska organizmu.

Środowisko wewnętrzne organizmu[Mt7] – całość płyny bezpośrednio zaangażowane w procesy metaboliczne i utrzymanie homeostazy organizmu [Mf8]. [A]

Pojęcie wewnętrzne środowisko organizmu wprowadzone do fizjologii przez C. Bernarda w latach 1854-1857. [B]

Środowisko wewnętrzne charakteryzuje się dynamiczną stałością [Mf9].

Aby opisać ten stan, w 1929 roku W. Cannon wprowadził termin homeostaza [Mt10] [c].

W związku z rozpoznaniem roli biorytmów w działaniu organizmu żywego, w chronobiologii zaczęto posługiwać się terminem „nie” homeostaza ", A " homeokineza "Lub " Homeorez ", co oznacza nie tylko wartość parametrów, ale także proces ich zmiany w czasie.

Jednak w literaturze coraz częściej używany jest termin „homeostaza”, co oznacza, że ​​stałość środowiska wewnętrznego jest względna [Mf11].

Granice homeostazy mogą być sztywne i plastyczne. Ich wskaźniki zależą od gatunku, osobnika, płci i innych warunków. Stałe twarde są parametrami środowiska wewnętrznego , które określają optymalną aktywność enzymów, tj. możliwość prowadzenia procesów metabolicznych [Mf12].--162- P.13]

Woda ogólna, płyny ustrojowe i płyny wewnętrzne

Ciało człowieka składa się głównie z wody.

Jego względna zawartość zmienia się wraz z wiekiem od 75% u noworodków do 55% u osób starszych [B14]].

U kobiet względna zawartość wody jest o 5% mniejsza niż u mężczyzn.

Bilans wodny (pobranie, powstawanie, krążenie, udział w metabolizmie, wydalanie) jest tematem innych wykładów na temat metabolizmu woda-sól.

Woda jest podstawą wszelkich mediów ciekłych [Mf15].

Płyny ustrojowe dzielą się na następujące przedziały [d]:

Płyn wewnątrzkomórkowy (wewnątrzkomórkowy [B16]).

Płyn pozakomórkowy (pozakomórkowy).

Płyn donaczyniowy

Osocze krwi

Płyn pozanaczyniowy

Międzykomórkowy płyn (syn.: tkanka, śródmiąższowy)

Woda krystalizacyjna (strukturalna) kości i chrząstek (15% całej wody ustrojowej [B17])

Płyny przezkomórkowe [B18] (specjalistyczne).

Ciecze o zamkniętych jamach (tj. niemających bezpośredniej komunikacji ze środowiskiem zewnętrznym). [Mt19]

Alkohol (synonimy - płyn mózgowo-rdzeniowy lub płyn mózgowo-rdzeniowy)

Płyn maziowy (śródstawowy [B20]).

Smarowanie błon surowiczych (otrzewna, opłucna, osierdzie [B21])

Płynne media gałki ocznej

Płyny ucha wewnętrznego

Ciecze z otwartych jam [B22]

Wydzieliny gruczołów trawiennych (ślina, sok żołądkowy, żółć, sok trzustkowy, sok jelitowy)

Płyny nawilżające (drogi oddechowe, ucho środkowe i zewnętrzne).

Płyny wydalane z organizmu [Mf23] (mocz, pot, łzy, mleko)

Notatka! Płyn krwinek to woda wewnątrzkomórkowa, więc płyn pozakomórkowy obejmuje osocze krwi, a nie całą krew.

Do płynów wewnętrznych organizmu zalicza się:

płyn tkankowy (międzykomórkowy).

Jednak [B24] w tym zestawie powinny znaleźć się także płyny specjalistyczne.

Więcej informacji na temat płynu mózgowo-rdzeniowego można znaleźć w [++601++] s. 129-130.

W mózgu rozróżnia się płyn mózgowo-rdzeniowy i płyn międzykomórkowy (przestrzenie zewnątrzkomórkowe mózgu [B25]). Nie identyfikuj tych pojęć!

Płyny specjalistyczne często oznaczają płyny z zamkniętych jam ciała. Nie należy zapominać o płynach z otwartych jam ciała. Wszystkie te płyny biorą udział w utrzymaniu homeostazy w organizmie. Jak będziesz się czuł, odpowiadając, jeśli będzie Ci sucho w ustach?

Z reguły podkreślają szczególną rolę płyn tkankowy , gdyż tylko on wchodzi w kontakt z komórkami organizmu [B26]. Dzwonią do niej PRAWDA [B27] środowisko wewnętrzne organizmu. Istnieje opinia, że podstawa jest środowisko wewnętrzne krew , a bezpośrednim pożywką jest płyn tkankowy [B28]

Czasem klatka bezpośrednio (bez pośrednictwa płynu tkankowego) kontaktuje się i wymienia z innymi płynami środowiska wewnętrznego. Na przykład krew w bezpośrednim kontakcie z wsierdziem i śródbłonkiem naczyń krwionośnych zapewnia ich żywotną aktywność [Mf29].

Interstitium (przestrzeń śródmiąższowa) (łac. Interstitium Interstitium, gap) – część tkanki łącznej [Mf30] i ma dość złożoną budowę [Mf31].

Warto pamiętać o następujących zależnościach:

[B32]

Rozkład wody w organizmie w zależności od wieku w % masy ciała [B33]

Rozkład wody w organizmie w zależności od płci przy średniej masie ciała 70 kg [B34]

Rozkład wody w organizmie kobiety w 38-40 tygodniu ciąży jako procent masy ciała [B35]

3. Bariery histohematyczne[Mf36]

NA przedziały płynowe oddzielone barierami zewnętrznymi i wewnętrznymi [Mt 37].

Bariery zewnętrzne– skóra, nerki, narządy oddechowe, przewód pokarmowy, wątroba(!).

Bariery wewnętrzne– histohematyczny.

Izolacyjne (specjalistyczne):

Hematoencefaliczny

Hematoneuronalny

krwiotwórczy

Hematoftalmiczny

Częściowo izolujące:

Hematocholik

Hematokortykonadnerczowe

Hematyreoza

Krwiotwórczo-trzustkowy

Nieizolujące:

Miohematyczny

Hematoprzytarczyce

Hematomedullosuprarenal

Strukturalną podstawą barier histohematycznych jest śródbłonek naczyń włosowatych [B38]. Barierą pomiędzy przedziałami płynu wewnątrzkomórkowego i zewnątrzkomórkowego jest błona biologiczna. Błony biologiczne organelli komórkowych (bariery wewnątrzkomórkowe dzielą płyny na przedziały wewnątrzkomórkowe[B39].[B40]

Woda, która nie jest oddzielona barierami biologicznymi, również podlega podziałowi. Nazywa się wodę związaną z białkami, innymi związkami organicznymi, jonami (tworzy otoczki hydratacyjne). uwodnienie.

Woda związana, trudna do włączenia w ogólny obieg wody w organizmie, nazywana jest wodą związaną nieruchomy (stacjonarna) Nazywa się wodą niezwiązaną i łatwo biorącą udział w ogólnym obiegu wody w organizmie mobilny .

Zewnątrzkomórkowy płyny mają dość podobny [B42]mieszanina , co wiąże się z ciągłą wymianą pomiędzy osoczem krwi, limfą i płynem śródmiąższowym. Wewnątrzkomórkowy media płynne w swoim składzie są bardzo różny między sobą [B43] .

Różnica w składzie przedziałów płynowych determinuje intensywność metabolizmu między nimi.


Powiązana informacja.


Po zapoznaniu się z pierwiastkami występującymi w organizmach żywych, przejdźmy teraz do związków zawierających te pierwiastki (ryc.). Ujawnia to również zasadnicze podobieństwo pomiędzy wszystkimi żywymi organizmami. Przede wszystkim zawierają wodę. We wszystkich organizmach znajdziemy także proste związki organiczne, które pełnią rolę „cegiełek”, z których zbudowane są większe cząsteczki. Są to przede wszystkim aminokwasy, monosacharydy, kwasy organiczne, alkohole, nukleotydy i niektóre inne substancje.

Woda. Wśród związków nieorganicznych organizmów żywych szczególną rolę odgrywa woda, będąca głównym medium, w którym zachodzą procesy metaboliczne i energetyczne. Zawartość wody w organizmach żywych wynosi 60–75% ich masy, a u niektórych (np. meduz) – do 98%. Woda stanowi podstawę środowiska wewnętrznego organizmów (krew, limfa, płyn tkankowy). Największą zawartość wody w organizmie obserwuje się w okresie embrionalnym (95%) i stopniowo maleje wraz z wiekiem. Ilość wody jest różna w różnych tkankach. Zatem w istocie szarej mózgu jego zawartość wynosi 85%, w kościach - 20%, w szkliwie zębów - 10%. Im więcej wody w komórkach organizmu, tym intensywniejszy metabolizm. Jeśli organizm straci 20% wody, może nastąpić śmierć. Bez wody pitnej człowiek może przeżyć nie dłużej niż pięć do siedmiu dni.

Właściwości wody. Jak wiadomo, życie powstało w wodzie i pozostaje z nią ściśle związane. Z tego powodu właściwości fizykochemiczne wody mają fundamentalne znaczenie dla procesów życiowych. W porównaniu do innych cieczy woda ma stosunkowo wysoką temperaturę wrzenia i parowania.

Cząsteczka HO składa się z dwóch atomów wodoru połączonych wiązaniami kowalencyjnymi z atomem tlenu (ryc.).

Wiązania H - O - H są ułożone względem siebie pod kątem. Atom tlenu, jako pierwiastek bardziej elektroujemny, przyciąga wspólne pary elektronów z atomów wodoru. Atomy wodoru uzyskują ładunek częściowo dodatni, a atom tlenu częściowo ujemny, ᴛ.ᴇ. cząsteczka jest polarna i reprezentuje Dipole elektryczne W rezultacie pomiędzy cząsteczkami wody zachodzi oddziaływanie elektrostatyczne, a ponieważ przyciągają się przeciwne ładunki, cząsteczki wody mają tendencję do „sklejania się” (ryc.). Te interakcje są słabsze niż normalnie wiązania jonowe, są nazywane wiązania wodorowe. Energia wiązania wodorowego jest od 10 do 40 razy mniejsza niż energia wiązania kowalencyjnego.Każda cząsteczka wody niczym mały magnes przyciąga do siebie kolejne cztery cząsteczki w wyniku tworzenia wiązań wodorowych. Dzięki powstaniu wiązań wodorowych cząsteczki łączą się ze sobą, co określa początkowy stan ciekły wody w temperaturach od 0° do 100°С, a w temperaturach poniżej 0°С tworzy stałe kryształki lodu.

Funkcje wody. Woda decyduje o objętości i ciśnieniu wewnątrzkomórkowym (turgor) komórki. Jest zdolny do tworzenia otoczki wodnej wokół niektórych związków (na przykład białek), co zapobiega ich interakcji. Ta woda nazywa się połączone (ustrukturyzowane). Stanowi 4 – 5% całkowitej ilości wody w organizmie. Pozostała część wody (95 - 96%) niezwiązana ze związkami to tzw bezpłatny. To właśnie jest rozpuszczalnikiem uniwersalnym, lepszym od większości znanych płynów.

Biorąc pod uwagę zależność rozpuszczalności w wodzie, związki umownie dzieli się na polarny, Lub hydrofilowy (z greckiego Gidora- woda, filia- kochać) i niepolarny, Lub hydrofobowy (z greckiego Fobos- strach). Substancje hydrofilowe to wiele soli mineralnych, cukrów, alkoholi, kwasów itp. Substancje hydrofobowe charakteryzują się niepolarnością wiązania kowalencyjne i z tego powodu nie rozpuszczają się w wodzie. Parafina, benzyna, nafta itp. są hydrofobowe. Stałe substancje hydrofobowe nie są zwilżane przez wodę.

Lubić wodę Rozpuszczalnik uniwersalny odgrywa niezwykle ważną rolę. Większość reakcji chemicznych w organizmie zachodzi tylko w roztwory wodne. Substancje wnikają do komórki, a produkty przemiany materii są z niej usuwane głównie w postaci rozpuszczonej. Woda jest bezpośrednio zaangażowana reakcje hydroliza - rozszczepienie związków organicznych poprzez dodanie cząsteczek wody (H+ i OH) do miejsca pęknięcia.

Woda też jest źródło elektronów w reakcjach fotosyntezy. Abstrakcja elektronów z cząsteczek wody prowadzi do pojawienia się skutków ubocznych. komórki roślinne produktem – tlenem, który jest jednak substancją o znaczeniu planetarnym.

Woda wiąże się również z regulacją reżimu termicznego organizmów. Charakteryzuje się wysoką pojemność cieplna, ᴛ.ᴇ. zdolność do pochłaniania ciepła przy niewielkich zmianach własnej temperatury. Dzięki temu woda zapobiega nagłym zmianom temperatury w komórkach i w całym organizmie, nawet jeśli w środowisku ulega ona znacznym wahaniom. Parowanie wody podczas transpiracji i pocenia się?

Kiedy organizmy odparowują wodę (transpiracja i pocenie), marnuje się dużo ciepła, co chroni je przed przegrzaniem. Dzięki wysokiemu przewodność cieplna woda zapewnia równomierny rozkład ciepła pomiędzy tkankami organizmu (np. poprzez układ krwionośny, krążenie płynów w jamach ciała).

Substancje rozpuszczone w wodzie mogą zmieniać jej właściwości, w szczególności temperaturę zamarzania i wrzenia, co jest istotne znaczenie biologiczne. Tak więc w komórkach roślin mrozoodpornych i zwierząt zimnokrwistych wraz z nadejściem zimy wzrasta stężenie rozpuszczalnych białek, węglowodanów i innych związków, obniżając temperaturę, w której woda przechodzi w stan krystaliczny, co zapobiega ich śmierci .

Sole mineralne i kwasy. Aby utrzymać żywotną aktywność organizmu jako całości i jego komórek, oprócz wody, ważne są sole mineralne. W organizmach żywych występują one w postaci rozpuszczonej (zdysocjowanej na jony) lub w stanie stałym. Wśród jonów najważniejsze są kationy K+, Na+, Ca2+, Mg2+ oraz aniony HCO, HPO, HPO, Cl–, HSO, SO.

Ogólna treść nie materia organiczna w różnych komórkach waha się od jednego do kilku procent. Ich rola w komórce jest zróżnicowana. Zatem różne stężenia K + wewnątrz i Na + na zewnątrz komórek prowadzą do pojawienia się różnicy potencjałów elektrycznych na błonie cytoplazmatycznej, co jest bardzo ważne dla przekazywania impulsów nerwowych, a także dla transportu substancji przez błony. W miarę zmniejszania się tej różnicy zmniejsza się pobudliwość komórek.

Funkcję regulacyjną i aktywację wielu enzymów pełnią Ca 2+ i Mg 2+. Jony Ca2+ są niezbędne do skurczu mięśni i krzepnięcia krwi, są częścią kości. Jony Mg2+ są częścią kości i zębów i są aktywowane metabolizm energetyczny i syntezę ATP.

Niektóre jony są niezbędne do syntezy ważnych substancji organicznych. Na przykład resztki Kwas fosforowy są częścią nukleotydów, ATP; Jon Fe 2+ - w hemoglobinę, Mg 2+ - w chlorofil itp. Jony NO, NH są źródłem atomów azotu, jonów SO i atomów siarki, które są niezbędne do syntezy cząsteczek aminokwasów.

Związki wapnia (CaCO) znajdują się w muszlach mięczaków, skorupiaków i innych zwierząt. U niektórych protistów (radiolaria) szkielet wewnątrzkomórkowy zbudowany jest z dwutlenku krzemu (SiO) lub siarczanu strontu (SrSO 4).

Pełnią także ważne funkcje w organizmie kwasy nieorganiczne. Więc, kwas chlorowodorowy tworzy kwaśne środowisko w żołądku kręgowców i człowieka, zapewniając w ten sposób aktywność enzymów soku żołądkowego.

Kwasowość środowiska. Na przebieg reakcji biochemicznych w organizmach żywych istotny wpływ ma stężenie jonów wodorowych (H) - kwasowość środowiska. W roztworach obojętnych stężenie to wynosi 10 mol/l, w roztworach kwaśnych jest to więcej niż ta wartość, w roztworach zasadowych jest mniejsze. W chemii do opisu kwasowości ośrodka stosuje się tzw wskaźnik wodorowy (pH). Długość skali pH wynosi od 0 do 14. Warto powiedzieć, że dla roztworów obojętnych pH = 7, dla roztworów kwaśnych< 7, для щелочных рН >7. Wewnątrz komórek środowisko jest obojętne lub lekko zasadowe (pH = 7,0-7,3); We krwi wartość pH waha się zwykle w granicach 7,35 – 7,45, czyli jest nieco wyższa niż w komórkach.

W przewodzie pokarmowym i wydzielinach organizmu pH jest zmienne. Ekstremalne wartości pH obserwuje się w żołądku (około 2) i jelicie cienkim (ponad 8). Ponieważ nerki mogą wydalać zarówno kationy, jak i aniony, w moczu obserwuje się znaczne różnice w pH (4,8 – 7,5).

Pojęcie roztworów buforowych. Organizm jako całość i jego poszczególne komórki utrzymują kwasowość środowiska na stałym poziomie dzięki buforującym właściwościom ich zawartości. Bufor zwyczajowo nazywa się roztwór zawierający mieszaninę słabego kwasu i jego rozpuszczalna sól. Gdy wzrasta stężenie jonów wodorowych, wolne aniony, których źródłem jest sól, łatwo łączą się z wolnymi jonami i usuwają je z roztworu. Kiedy kwasowość spada, uwalniane są dodatkowe jony wodoru. Więc w roztwór buforowy utrzymuje się stosunkowo stałe stężenie jonów H. Zdolność do utrzymywania lekko zasadowego odczynu środowiska zewnątrzkomórkowego zapewniają jony HCO; neutralne lub lekko zasadowe środowisko wewnątrzkomórkowe - HPO, jony HPO.

S 1. Jaka jest zawartość wody w organizmach żywych? Od czego to zależy? 2. Jakie właściwości ma woda jako główny składnik środowiska wewnętrznego organizmów? Jakie cechy strukturalne cząsteczek wody zapewniają jej właściwości? 3. Czy woda bierze udział w reakcje chemiczne w organizmach? Podaj przykłady takich reakcji, jeśli je znasz. 4. Dlaczego woda jest dobrym rozpuszczalnikiem? 5. Jakie są główne funkcje wody w organizmach żywych? 6. Dlaczego substancje niepolarne słabo rozpuszczalny w wodzie? 7. W jakim stanie komórki zawierają substancje mineralne? 8. Jaka jest rola minerałów w komórce? 9. Jakie są właściwości bufora i jak je określać?

Woda w żywym organizmie

Woda stanowi większość masy każdego żywego stworzenia na Ziemi. U osoby dorosłej woda stanowi ponad połowę masy ciała. Dzieje się tak u osoby dorosłej, ponieważ w różnych okresach życia zmienia się zawartość wody w organizmie. W zarodku osiąga 97%; zaraz po urodzeniu całkowita ilość wody w organizmie szybko maleje – u noworodka wynosi już tylko 77%. Następnie zawartość wody stopniowo maleje, aż w wieku dorosłym utrzymuje się na względnie stałym poziomie. Przeciętnie zawartość wody w organizmie mężczyzn w wieku od 18 do 50 lat wynosi 61%, kobiet - 54% masy ciała. Różnica ta wynika z faktu, że ciało dorosłych kobiet zawiera więcej tłuszczu; W przypadku odkładania się tłuszczu wzrasta masa ciała i zmniejsza się w nim udział wody (u osób otyłych zawartość wody może spaść do 40% masy ciała). Po 50 latach ciało ludzkie zaczyna „wysychać”: jest w nim mniej wody.

Większość wody – 70% całkowitej wody w organizmie – znajduje się wewnątrz komórek, jako część protoplazmy komórkowej. Pozostałą część stanowi woda pozakomórkowa: część (ok. 7%) znajduje się wewnątrz naczyń krwionośnych i tworzy osocze krwi, a część (ok. 23%) obmywa komórki – jest to tzw. płyn śródmiąższowy.

Już w 1858 roku słynny francuski fizjolog Claude Bernard sformułował zasadę stałości środowiska wewnętrznego organizmu - coś w rodzaju prawa zachowania masy - energii dla istot żywych. Zasada ta głosi: przyjmowanie różnych substancji do organizmu powinno być równe ich wydalaniu. Oczywiste jest, że zużycie wody musi być równe zużyciu. W jaki sposób człowiek korzysta z wody?

Dość trudno uwzględnić straty wody w organizmie, gdyż znaczna ich część przypada na tzw. straty niematerialne. Przykładowo woda w postaci pary zawarta jest w wydychanym powietrzu – jest to około 400 ml/dobę. Z powierzchni skóry odparowuje około 600 ml/dzień. Gruczoły łzowe wydzielają niewielką ilość wody (i to nie tylko wtedy, gdy płaczemy: wydzielany przez nie płyn stale przemywa gałkę oczną); wodę traci się także wraz z kropelkami śliny podczas rozmowy, kaszlu itp. Pozostałe sposoby wydalania wody są łatwiejsze do wytłumaczenia: jest to 800-1300 ml dziennie wydalane z moczem i około 200 ml z kałem. Jeśli zsumujesz wszystkie powyższe liczby, otrzymasz około 2–2,5 litra; liczba ta jest średnia, ponieważ zużycie wody może znacznie się wahać w zależności od warunków zewnętrznych, indywidualnych cech wymiany lub w wyniku jej zaburzeń.

Zgodnie z tym dzienne zapotrzebowanie dorosłego człowieka na wodę wynosi średnio około 2,5 litra. Nie oznacza to jednak, że człowiek powinien pić co najmniej 10 szklanek wody dziennie: większość spożywanej przez nas wody znajduje się w pożywieniu. Część wody powstaje także bezpośrednio w organizmie podczas życia – podczas rozkładu białek, tłuszczów i węglowodanów (woda endogenna). Na przykład w wyniku utlenienia 100 g tłuszczu powstaje 107 ml wody, a ze 100 g węglowodanów – 55 ml. W związku z tym tłuszcz jest najkorzystniejszy (w zakresie pozyskiwania wody endogennej). I to nie przypadek, że znaczne złogi tłuszczu obserwuje się właśnie u tych zwierząt, które przez długi czas przystosowały się do obejścia się bez wody z zewnątrz, wytwarzając ją w swoich organizmach. Wśród nich jest duże zwierzę pustynne – wielbłąd. Zapas tłuszczu w garbie, po całkowitym utlenieniu, pozwala na uzyskanie około 40 litrów endogennej wody, czyli dziennego zapotrzebowania zwierzęcia. Oczywiście solidna podaż tłuszczu nie zastępuje całkowicie wielbłąda. woda pitna. Oprócz wielbłąda złogi tłuszczu, będące źródłem endogennej wody, występują także u owiec grubogoniastych żyjących na pustyni. Tłuszcz gromadzi się na ogonach niektórych skoczków, pod skórą żółtych i małych wiewiórek ziemnych, jeży itp. Australijskie myszy gaszą pragnienie wyłącznie endogenną wodą.

Żaden proces życiowy w organizmie człowieka czy zwierzęcia nie może odbywać się bez wody i żadna komórka nie jest w stanie obejść się bez środowiska wodnego. Prawie wszystkie funkcje organizmu zachodzą przy udziale wody. Woda parując zatem z powierzchni skóry i narządów oddechowych bierze udział w procesach termoregulacji.

Proces trawienia jest najważniejszą funkcją organizmu. Proces trawienia w przewodzie pokarmowym zachodzi wyłącznie w środowisku wodnym. W tym procesie woda odgrywa rolę dobrego rozpuszczalnika w prawie wszystkich produktach spożywczych.

Woda pitna wchłaniana jest przede wszystkim przez ściany żołądka i jelit do krwi i równomiernie rozprowadzana po całym organizmie, przechodząc z krwi do płynu śródmiąższowego, a następnie do komórek. Ta wymiana wody zachodzi dość intensywnie. Będąc w stanie połączenia z wodą, produkty spożywcze (białka, węglowodany, tłuszcze, sole mineralne) również łatwo wchłaniają się do krwi i przedostają się do wszystkich narządów, a następnie tkanek organizmu.

Przejście wody z krwi do płynu śródmiąższowego podlega całkowicie prawom fizycznym. Praca serca wytwarza ciśnienie hydrostatyczne wewnątrz naczyń, które ma tendencję do przepychania płynu przez ścianę naczynia. Przeciwdziała temu ciśnienie osmotyczne wytwarzane przez substancje rozpuszczone we krwi. Dokładnie mówiąc, główna rola Nie odgrywa tu roli ciśnienie osmotyczne, a jedynie jego niewielka część (około 1/220), którą tworzą białka osocza krwi – jest to tzw. ciśnienie onkotyczne. Faktem jest, że zarówno woda, jak i substancje rozpuszczone o niskiej masie cząsteczkowej, które tworzą większość ciśnienia osmotycznego, swobodnie przechodzą przez ściany naczyń włosowatych, ale są praktycznie nieprzepuszczalne dla białek. I to właśnie ciśnienie onkotyczne wytwarzane przez białka utrzymuje wodę wewnątrz naczyń włosowatych.

W początkowej, tętniczej części kapilary panuje wysokie ciśnienie hydrostatyczne – znacznie większe od ciśnienia onkotycznego. Dlatego woda wraz z rozpuszczonymi w niej substancjami drobnocząsteczkowymi zostaje przeciśnięta przez ścianki kapilary do przestrzeni międzykomórkowej. W końcowej, żylnej części kapilary ciśnienie hydrostatyczne jest znacznie mniejsze, ponieważ tutaj kapilara się rozszerza. Ciśnienie onkotyczne utworzone przez białka wręcz przeciwnie, wzrasta, ponieważ część wody opuściła już kapilarę i objętość osocza spadła, a stężenie w niej białek wzrosło. Teraz ciśnienie onkotyczne staje się większe niż ciśnienie hydrostatyczne i tutaj woda, niosąc ze sobą produkty przemiany materii komórek, przepływa z przestrzeni międzykomórkowej z powrotem do łożyska naczyniowego.

Tak wygląda ogólny obraz wymiany wody pomiędzy krwią a tkankami. To prawda, że ​​​​ten mechanizm nie ma zastosowania we wszystkich przypadkach; za jego pomocą nie da się na przykład wyjaśnić wymiany płynów w wątrobie. Ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach włosowatych wątroby nie jest wystarczające, aby spowodować przedostanie się z nich płynu do przestrzeni śródmiąższowej. Odgrywają tu już nie tak dużą rolę prawa fizyczne, ile procesów enzymatycznych.

Z płynu śródmiąższowego woda dostaje się do komórek. O procesie tym decydują nie tylko prawa osmozy, ale także właściwości błony komórkowej. Taka membrana, oprócz biernej przepuszczalności, zależnej od stężenia danej substancji po jej różnych stronach, ma również właściwość aktywnego przenoszenia niektórych substancji nawet wbrew gradientowi stężeń, tj. z roztworu bardziej rozcieńczonego do mniej rozcieńczonego . Innymi słowy, membrana działa jak „pompa biologiczna”. Regulując w ten sposób ciśnienie osmotyczne, Błona komórkowa Kontroluje także procesy przepływu wody przez nią z przestrzeni międzykomórkowej do komórki i z powrotem.

Główną drogą usuwania wody z organizmu są nerki; Przez nie przechodzi około połowa wody opuszczającej organizm. Nerki są jednym z najbardziej energetycznie pracujących narządów, a zużycie energii na jednostkę masy jest tutaj większe niż gdziekolwiek indziej. Z całego tlenu wchłoniętego przez człowieka co najmniej 8-10% jest wykorzystywane w nerkach, chociaż ich masa stanowi tylko 1/200 masy ciała. Wszystko to wskazuje na wagę procesów, które w nich zachodzą.

Dziennie przez nerki przepływa ponad 1000 litrów krwi – oznacza to, że każda kropla krwi przechodzi przez nie co najmniej dwieście razy dziennie. Tutaj krew zostaje oczyszczona ze zbędnych produktów przemiany materii, które przynosi ze wszystkich narządów i tkanek rozpuszczonych w osoczu, czyli ostatecznie ponownie w wodzie.

Kiedy krew przepływa przez początkową, tętniczą część naczyń włosowatych nerkowych, około 20% jej, na skutek wysokiego ciśnienia hydrostatycznego (w kapilarach nerkowych jest dwukrotnie większe niż w zwykłych), wychodzi przez ścianę naczyń włosowatych do jamy kłębuszek nerkowy – jest to tzw. mocz pierwotny. W tym przypadku, podobnie jak we wszystkich innych naczyniach włosowatych organizmu, wszystkie substancje rozpuszczone w osoczu, z wyjątkiem białek, przechodzą przez ścianę naczyń włosowatych nerkowych. Wśród nich, oprócz odpadów, które trzeba usunąć z organizmu, znajdują się także substancje niezbędne, których wyizolowanie byłoby bezsensownym marnotrawstwem. Organizmu nie stać na to, dlatego staranne sortowanie odbywa się w kanalikach nerkowych, gdzie pierwotny mocz wchodzi z kłębuszków nerkowych. Składniki odżywcze, różne sole i inne związki ulegają ciągłemu wchłanianiu zwrotnemu - przedostają się przez ściany kanalików z powrotem do krwi, do naczyń włosowatych sąsiadujących z kanalikami. Złożone reakcje enzymatyczne odgrywają wiodącą rolę w tym procesie resorpcji.

Pierwotny mocz i woda opuszczają wraz z przydatnymi substancjami. W początkowym odcinku kanalików nerkowych woda ulega biernemu wchłanianiu: po aktywnym ponownym wchłonięciu sodu, glukozy i innych substancji przechodzi do krwi, wyrównując powstałą różnicę ciśnienia osmotycznego.

W końcowym odcinku kanalików nerkowych, gdy wchłanianie zwrotne substancji użytecznych jest w zasadzie zakończone, powrót wody do krwi regulowany jest przez inny mechanizm i zależy tylko od tego, jak bardzo organizm sam potrzebuje tej wody. Receptory nerwowe są rozproszone w ścianach naczyń krwionośnych, które bardzo subtelnie reagują na zmiany zawartości wody we krwi. Gdy tylko wody będzie mniej niż potrzeba, impulsy nerwowe z tych receptorów dostają się do przysadki mózgowej, gdzie zaczyna się uwalniać hormon wazopresyna. Pod jego wpływem wytwarzany jest enzym hialuronidaza. Enzym sprawia, że ​​ściany kanalików nerkowych stają się przepuszczalne dla wody, niszcząc tworzące je wodoodporne kompleksy polimerowe – jakby otwierał kran, aby woda mogła wypłynąć przez ścianę kanalików. W efekcie woda, podlegająca obecnie prawom osmozy, przedostaje się do krwi. Im mniej wody w organizmie, tym więcej uwalnianej wazopresyny, tym więcej wytwarzanej hialuronidazy, tym więcej wody jest wchłaniane z powrotem do krwi.

Ostatecznie z całego moczu pierwotnego tylko mniej niż 1% jest wydalane przez nerki w postaci „prawdziwego” moczu, który obecnie zawiera wyłącznie produkty przemiany materii i tylko wodę, której organizm nie potrzebuje.

Ustalono eksperymentalnie, że do usunięcia odpadów z organizmu człowieka potrzebne jest co najmniej 500 ml moczu dziennie. Jeśli dana osoba pije dużo wody, rozcieńcza ona mocz, którego ciężar właściwy maleje. Jeśli do organizmu nie zostanie doprowadzona wystarczająca ilość wody, a po uzupełnieniu strat przez skórę i płuca, do nerek pozostanie mniej niż 500 ml, część produktów przemiany materii pozostaje w organizmie i może spowodować zatrucie. Dlatego post na wodzie jest niebezpieczny.

Odwodnienie jest szczególnie trudne dla człowieka. Jeśli straty wody nie zostaną uzupełnione, wówczas w wyniku zaburzeń procesów fizjologicznych pogarsza się stan zdrowia, spada wydajność, a przy wysokich temperaturach powietrza zaburzona zostaje termoregulacja i organizm może się przegrzać. Przy utracie wilgoci wynoszącej 6–8% masy ciała wzrasta temperatura ciała, skóra staje się czerwona, bicie serca przyspiesza, oddech staje się częstszy, przechodzi w duszność, osłabienie mięśni, zawroty głowy, bóle głowy i następuje półomdlenie. Przy utracie 10% wody mogą nastąpić nieodwracalne zmiany w organizmie. Utrata wody w ilości 15–20% przy temperaturach powietrza powyżej 30°C jest już śmiertelna, a w niższych temperaturach utrata 25% wody jest śmiertelna.

Odchody ludzkie są również wydalane z potem. Powierzchnia ciała człowieka zajmuje średnio 1,5 m2.

Osoba bardzo się poci w ekstremalnym upale. W ciągu dnia dosłownie „wydaje” wiadro potu: gdyby tylko powietrze było suche.

Głównym składnikiem cieczy w takim wiadrze jest zwykła, niczym nie wyróżniająca się woda. Rozpuszczają się w nim składniki nielotne i lotne. Łatwo poznać te nielotne – pot jest słony: zawiera około 1% NaCl, a także fosforany i siarczany. W pocie jest dużo kreatyniny. Ale nawet specjaliści nie są obeznani z lotnymi składnikami, ale coś nadal wiadomo: kosmobiolodzy doszli do wniosku, że nawet osoba, która trochę się poci przez skórę, uwalnia tak wiele substancji, że zamknięta atmosfera z trzema sześcianami zostanie nasycona szkodliwymi związkami powyżej maksymalne dopuszczalne normy w ciągu jednego dnia. Na Ziemi nie stanowi to problemu, ale w kosmosie nie można otworzyć okna.

Aby zapobiec uduszeniu się astronautów własnym potem, potrzebne są specjalne pochłaniacze i inne - takie nieprzyjemne substancje jak metanol, aldehyd octowy, etanol, aceton, izopropanol itp. Odparowują ze spoconej twarzy lub mokrej dłoni. kwas octowy. W tej mieszaninie dominuje kwas octowy.

Rola wody w żywym organizmie jest ogromna. Woda jest zarówno medium, jak i bezpośrednim uczestnikiem reakcji fizjologicznych i biochemicznych. Wydalany z organizmu z wodą różne substancje powstaje w wyniku metabolizmu.

<<< Назад
Do przodu >>>