Określenie „wewnętrzne środowisko organizmu” pojawiło się za sprawą francuskiego fizjologa żyjącego w XIX wieku. W swoich pracach podkreślał, że warunkiem koniecznym życia organizmu jest zachowanie stałości środowiska wewnętrznego. Stanowisko to stało się podstawą teorii homeostazy, którą sformułował później (w 1929 r.) naukowiec Walter Cannon.

Homeostaza to względna dynamiczna stałość środowiska wewnętrznego,

Jak również niektóre statyczne funkcje fizjologiczne. Środowisko wewnętrzne organizmu tworzą dwa płyny - wewnątrzkomórkowy i zewnątrzkomórkowy. Faktem jest, że każda komórka żywego organizmu pełni określoną funkcję, dlatego potrzebuje stałego zaopatrzenia składniki odżywcze i tlen. Czuje też potrzebę ciągłego usuwania zbędnych produktów przemiany materii. Niezbędne składniki mogą przedostać się przez błonę tylko w stanie rozpuszczonym, dlatego każda komórka jest przemywana płynem tkankowym, który zawiera wszystko, co niezbędne do jej życia. Należy do tzw. płynu zewnątrzkomórkowego i stanowi 20 procent masy ciała.

Środowisko wewnętrzne organizmu, składające się z płynu pozakomórkowego, zawiera:

  • limfa ( część płyn tkankowy) - 2 l;
  • krew - 3 l;
  • płyn śródmiąższowy - 10 l;
  • płyn przezkomórkowy - około 1 litra (obejmuje płyn mózgowo-rdzeniowy, opłucnowy, maziowy, wewnątrzgałkowy).

Wszystkie mają inny skład i różnią się funkcjonalnością

Nieruchomości. Co więcej, w środowisku wewnętrznym może występować niewielka różnica między spożyciem substancji a ich spożyciem. Z tego powodu ich stężenie stale się zmienia. Na przykład ilość cukru we krwi osoby dorosłej może wynosić od 0,8 do 1,2 g/l. Jeśli krew zawiera więcej lub mniej określonych składników niż jest to konieczne, oznacza to obecność choroby.

Jak już wspomniano, środowisko wewnętrzne organizmu zawiera krew jako jeden ze swoich składników. Składa się z osocza, wody, białek, tłuszczów, glukozy, mocznika i soli mineralnych. Jego główna lokalizacja to (naczynia włosowate, żyły, tętnice). Krew powstaje w wyniku wchłaniania białek, węglowodanów, tłuszczów i wody. Jego główną funkcją jest kontakt narządów ze środowiskiem zewnętrznym, dostarczanie niezbędnych substancji do narządów i usuwanie produktów rozkładu z organizmu. Pełni także funkcje ochronne i humoralne.

Płyn tkankowy składa się z wody i rozpuszczonych w niej składników odżywczych, CO 2, O 2 oraz produktów dysymilacji. Znajduje się w przestrzeniach między komórkami tkanek i powstaje, gdy płyn tkankowy znajduje się pomiędzy krwią a komórkami. Przenosi O2, sole mineralne,

Limfa składa się z wody i jest w niej rozpuszczona. Znajduje się w układzie limfatycznym, który składa się z naczyń połączonych w dwa przewody i uchodzących do żyły głównej. Tworzy się z płynu tkankowego, w workach znajdujących się na końcach naczyń włosowatych limfatycznych. Główną funkcją limfy jest zawracanie płynu tkankowego do krwioobiegu. Dodatkowo filtruje i dezynfekuje płyn tkankowy.

Jak widzimy, środowisko wewnętrzne organizmu to zespół odpowiednio warunków fizjologicznych, fizykochemicznych i genetycznych, które wpływają na żywotność żywej istoty.

W obrębie biosfery możemy wyróżnić cztery główne siedliska. Są to środowisko wodne, lądowe środowisko powietrzne, gleba oraz środowisko utworzone przez same organizmy żywe.

Środowisko wodne

Woda jest siedliskiem wielu organizmów. Z wody pozyskują wszystkie substancje niezbędne do życia: żywność, wodę, gazy. Dlatego bez względu na to, jak różnorodne są organizmy wodne, wszystkie muszą być dostosowane do głównych cech życia środowisko wodne. Cechy te są określone przez fizyczne i właściwości chemiczne woda.

Hydrobionty (mieszkańcy środowiska wodnego) żyją zarówno w wodzie słodkiej, jak i słonej i są podzielone na grupy \(3\) w zależności od ich siedliska:

  • plankton – organizmy żyjące na powierzchni zbiorników wodnych i biernie poruszające się w wyniku ruchu wody;
  • nekton - aktywnie poruszający się w słupie wody;
  • bentos – organizmy żyjące na dnie zbiorników wodnych lub zagrzebujące się w mule.

Wiele małych roślin i zwierząt stale unosi się w słupie wody, żyjąc w stanie zawieszenia. Zdolność do szybowania zapewniają nie tylko właściwości fizyczne wody, która ma siłę wyporu, ale także specjalne przystosowania samych organizmów, na przykład liczne wyrostki i przydatki, które znacznie zwiększają powierzchnię ich ciała, a tym samym zwiększyć tarcie z otaczającą cieczą.

Gęstość ciała zwierząt, takich jak meduzy, jest bardzo zbliżona do gęstości wody.

Co więcej, ich charakterystyczny kształt ciała, przypominający spadochron, pomaga im utrzymać się w słupie wody.

Aktywni pływacy (ryby, delfiny, foki itp.) mają wrzecionowate ciało i kończyny w postaci płetw.

Ich poruszanie się w środowisku wodnym ułatwia dodatkowo specjalna konstrukcja osłon zewnętrznych, które wydzielają specjalny środek smarny – śluz, który zmniejsza tarcie z wodą.

Woda ma bardzo dużą pojemność cieplną, tj. zdolność do gromadzenia i zatrzymywania ciepła. Z tego powodu w wodzie nie występują gwałtowne wahania temperatury, które często występują na lądzie. Bardzo głębokie wody potrafią być bardzo zimne, jednak dzięki stałej temperaturze zwierzęta potrafią wykształcić szereg przystosowań, które zapewniają życie nawet w takich warunkach.

Zwierzęta mogą żyć na ogromnych głębokościach oceanicznych. Rośliny przeżywają tylko w górnej warstwie wody, gdzie dociera energia promienista niezbędna do fotosyntezy. Ta warstwa nazywa się strefa foticzna .

Ponieważ powierzchnia wody odbija większość światła, nawet w najbardziej przezroczystych wodach oceanu grubość strefy foticznej nie przekracza \(100\) m. Zwierzęta żyjące na dużych głębokościach żywią się organizmami żywymi lub szczątkami zwierząt i rośliny, które stale spadają z górnej warstwy.

Podobnie jak organizmy lądowe, zwierzęta i rośliny wodne oddychają i potrzebują tlenu. Ilość tlenu rozpuszczonego w wodzie maleje wraz ze wzrostem temperatury. Co więcej, tlen rozpuszcza się gorzej w wodzie morskiej niż w wodzie słodkiej. Z tego powodu wody otwartego morza strefy tropikalnej są ubogie w organizmy żywe. I odwrotnie, wody polarne są bogate w plankton - małe skorupiaki, którymi żywią się ryby i duże walenie.

Skład soli w wodzie jest bardzo ważny dla życia. Szczególne znaczenie dla organizmów mają jony \(Ca2+\). Małże i skorupiaki potrzebują wapnia do budowy muszli lub muszli. Stężenie soli w wodzie może się znacznie różnić. Wodę uważa się za świeżą, jeśli w jednym litrze znajduje się mniej niż \(0,5\) g rozpuszczonych soli. Woda morska Charakteryzuje się stałym zasoleniem i zawiera średnio \(35\) g soli na litr.

Środowisko powietrza naziemnego

Ziemskie środowisko powietrzne, opanowane w toku ewolucji później niż środowisko wodne, jest bardziej złożone i różnorodne, a zamieszkują je lepiej zorganizowane organizmy żywe.

Najważniejszym czynnikiem w życiu żyjących tu organizmów są właściwości i skład otaczających je mas powietrza. Gęstość powietrza jest znacznie mniejsza niż gęstość wody, dlatego organizmy lądowe mają wysoko rozwinięte tkanki podporowe - wewnętrzne i egzoszkielet. Formy ruchu są bardzo różnorodne: bieganie, skakanie, pełzanie, latanie itp. W powietrzu latają ptaki i niektóre rodzaje owadów. Prądy powietrza przenoszą nasiona roślin, zarodniki i mikroorganizmy.

Masy powietrza są w ciągłym ruchu. Temperatura powietrza może zmieniać się bardzo szybko i na dużych obszarach, dlatego organizmy żyjące na lądzie posiadają liczne adaptacje, aby wytrzymać nagłe zmiany temperatury lub ich uniknąć.

Najbardziej niezwykłym z nich jest rozwój ciepłokrwistości, który powstał właśnie w ziemskim środowisku powietrznym.
Ważne dla życia roślin i zwierząt skład chemiczny powietrze (\(78%\) azot, \(21%\) tlen i \(0,03%\) dwutlenek węgla). Na przykład dwutlenek węgla jest najważniejszym surowcem do fotosyntezy. Azot powietrzny jest niezbędny do syntezy białek i kwasów nukleinowych.

Ilość pary wodnej w powietrzu (wilgotność względna) decyduje o intensywności procesów transpiracji w roślinach i parowania ze skóry niektórych zwierząt. Organizmy żyjące w warunkach niskiej wilgotności posiadają liczne adaptacje zapobiegające poważnej utracie wody. Na przykład rośliny pustynne mają potężny system korzeniowy, który może pompować wodę do rośliny z dużych głębokości. Kaktusy magazynują wodę w swoich tkankach i wykorzystują ją oszczędnie. U wielu roślin, aby ograniczyć parowanie, blaszki liściowe przekształcają się w kolce. Wiele zwierząt pustynnych zapada w sen zimowy w najgorętszym okresie, który może trwać kilka miesięcy.

Gleba - jest to wierzchnia warstwa terenu, przekształcona w wyniku żywotnej działalności istot żywych. Jest to ważny i bardzo złożony składnik biosfery, ściśle powiązany z innymi jej częściami. Życie glebowe jest niezwykle bogate. Niektóre organizmy całe życie spędzają w glebie, inne część swojego życia. Pomiędzy cząstkami gleby znajdują się liczne wgłębienia, które można wypełnić wodą lub powietrzem. Dlatego glebę zamieszkują zarówno organizmy wodne, jak i oddychające powietrzem. Gleba odgrywa ogromną rolę w życiu roślin.

Warunki życia w glebie są w dużej mierze zdeterminowane przez czynniki klimatyczne, z których najważniejszym jest temperatura. Jednak w miarę zagłębiania się w glebę wahania temperatury stają się coraz mniej zauważalne: dzienne zmiany temperatury szybko zanikają, a wraz ze wzrostem głębokości zanikają także sezonowe zmiany temperatury.

Nawet na płytkich głębokościach w glebie panuje całkowita ciemność. Ponadto w miarę zagłębiania się w glebę zawartość tlenu maleje, a zawartość dwutlenku węgla wzrasta. Dlatego tylko bakterie beztlenowe natomiast w górnych warstwach gleby oprócz bakterii licznie występują także grzyby, pierwotniaki, glisty, stawonogi, a nawet stosunkowo duże zwierzęta tworzące przejścia i budujące schronienia, takie jak krety, ryjówki i kretoszczury.

Środowisko utworzone przez same organizmy żywe

Jest oczywiste, że warunki życia wewnątrz innego organizmu charakteryzują się większą stałością w porównaniu do warunków otoczenie zewnętrzne.

Dlatego organizmy, które znajdują miejsce w organizmie roślin lub zwierząt, często całkowicie tracą narządy i układy niezbędne gatunkom wolno żyjącym. Nie mają rozwiniętych narządów zmysłów ani narządów ruchu, ale rozwijają adaptacje (często bardzo wyrafinowane) umożliwiające utrzymanie się w ciele żywiciela i skuteczną reprodukcję.

Źródła:

Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Biologia. 9. klasa // Drop
Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Biologia. Biologia ogólna(poziom podstawowy) 10-11 klasa // Drop

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 z otoczeniem zewnętrznym. 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 odbiciem 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.

Właściwości fizykochemiczne krwi i osocza. Funkcje krwi w dużej mierze zależą od jej właściwości fizykochemicznych, w tym najwyższa wartość mają ciśnienie osmotyczne, ciśnienie onkotyczne i stabilność koloidalna, 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.

Krew, limfa i płyn tkankowy tworzą wewnętrzne środowisko organizmu. Z osocza krwi przenikającego przez ściany naczyń włosowatych powstaje płyn tkankowy, który obmywa komórki. Istnieje ciągła wymiana substancji pomiędzy płynem tkankowym a komórkami. Układy krwionośny i limfatyczny zapewniają humoralną komunikację między narządami, łącząc procesy metaboliczne we wspólny system. Względna stałość właściwości fizykochemicznych środowiska wewnętrznego przyczynia się do istnienia komórek organizmu w w miarę stałych warunkach i zmniejsza wpływ na nie środowiska zewnętrznego. Stałość środowiska wewnętrznego - homeostaza - organizmu jest wspierana przez pracę wielu układów narządów, które zapewniają samoregulację procesów życiowych, interakcję z otoczeniem, dostarczanie niezbędnych dla organizmu substancji i usuwanie z niego produktów rozkładu .

1. Skład i funkcje krwi

Krew spełnia funkcje: transportową, dystrybucyjną ciepła, regulacyjną, ochronną, uczestniczy w wydalaniu, utrzymuje stałość środowiska wewnętrznego organizmu.

Ciało dorosłego człowieka zawiera około 5 litrów krwi, średnio 6-8% masy ciała. Część krwi (ok. 40%) nie krąży w naczyniach krwionośnych, lecz gromadzi się w tzw. depozycie krwi (w naczyniach włosowatych i żyłach wątroby, śledziony, płuc i skóry). Objętość krążącej krwi może się zmieniać na skutek zmiany objętości odłożonej krwi: podczas pracy mięśni, podczas utraty krwi, w warunkach niskiego ciśnienia atmosferycznego, krew z magazynu uwalniana jest do krwioobiegu. Strata 1/3- 1/2 objętość krwi może prowadzić do śmierci.

Krew to nieprzezroczysta czerwona ciecz składająca się z osocza (55%) oraz zawieszonych komórek i utworzonych elementów (45%) - czerwonych krwinek, leukocytów i płytek krwi.

1.1. Osocze krwi

Osocze krwi zawiera 90-92% wody i 8-10% substancji nieorganicznych i organicznych. Substancje nieorganiczne stanowią 0,9-1,0% (jony Na, K, Mg, Ca, CI, P itp.). Roztwór wodny, który pod względem stężenia soli odpowiada osoczu krwi, nazywany jest roztworem fizjologicznym. Można go wprowadzić do organizmu w przypadku braku płynu. Wśród substancji organicznych w osoczu 6,5-8% stanowią białka (albumina, globuliny, fibrynogen), około 2% to substancje organiczne o niskiej masie cząsteczkowej (glukoza – 0,1%, aminokwasy, mocznik, kwas moczowy, lipidy, kreatynina). Białka wraz z solami mineralnymi utrzymują równowagę kwasowo-zasadową i wytwarzają określone ciśnienie osmotyczne we krwi.

1.2. Powstałe elementy krwi

1 mm krwi zawiera 4,5-5 milionów. Czerwone krwinki. Są to komórki bezjądrowe, mające kształt dwuwklęsłych krążków o średnicy 7-8 mikronów i grubości 2-2,5 mikrona (ryc. 1). Ten kształt komórek zwiększa powierzchnię dyfuzji gazów oddechowych, a także sprawia, że ​​czerwone krwinki są zdolne do odwracalnej deformacji podczas przechodzenia przez wąskie zakrzywione naczynia włosowate. U dorosłych czerwone krwinki powstają w czerwonym szpiku kostnym kości gąbczastych i po uwolnieniu do krwioobiegu tracą jądro. Czas krążenia we krwi wynosi około 120 dni, po czym ulegają zniszczeniu w śledzionie i wątrobie. Czerwone krwinki mogą zostać zniszczone także przez tkanki innych narządów, o czym świadczy zanik „siniaków” (krwotoków podskórnych).

Czerwone krwinki zawierają białko - hemoglobina, składający się z części białkowych i niebiałkowych. Część niebiałkowa (hem) zawiera jon żelaza. Hemoglobina tworzy słabe połączenie z tlenem w naczyniach włosowatych płuc - oksyhemoglobina. Związek ten różni się barwą od hemoglobiny, tzw krew tętnicza(natleniona krew) ma jasny szkarłatny kolor. Nazywa się oksyhemoglobiną, która oddaje tlen w naczyniach włosowatych tkanek przywrócony. On jest w krew żylna(krew uboga w tlen), która ma ciemniejszy kolor niż krew tętnicza. Ponadto krew żylna zawiera niestabilny związek hemoglobiny z dwutlenkiem węgla - karbhemoglobina. Hemoglobina może łączyć się nie tylko z tlenem i dwutlenkiem węgla, ale także z innymi gazami, takimi jak tlenek węgla, tworząc silny związek karboksyhemoglobina. Zatrucie tlenkiem węgla powoduje uduszenie. Kiedy ilość hemoglobiny w czerwonych krwinkach spada lub liczba czerwonych krwinek we krwi spada, pojawia się niedokrwistość.

Leukocyty(6-8 tys./mm krwi) - komórki jądrowe o wielkości 8-10 mikronów, zdolne do niezależnych ruchów. Istnieje kilka rodzajów leukocytów: bazofile, eozynofile, neutrofile, monocyty i limfocyty. Tworzą się w czerwonym szpiku kostnym, węzłach chłonnych i śledzionie, a ulegają zniszczeniu w śledzionie. Długość życia większości leukocytów wynosi od kilku godzin do 20 dni, a limfocytów 20 lat i więcej. W ostrych chorobach zakaźnych liczba leukocytów gwałtownie wzrasta. Przechodząc przez ściany naczyń krwionośnych, neutrofile fagocytują bakterie i produkty rozpadu tkanek oraz niszczą je za pomocą enzymów lizosomalnych. Ropa składa się głównie z neutrofili lub ich pozostałości. I.I. Mechnikov nazwał takie leukocyty fagocyty, a samym zjawiskiem wchłaniania i niszczenia ciał obcych przez leukocyty jest fagocytoza, która jest jedną z reakcji obronnych organizmu.

Ryż. 1. Ludzkie komórki krwi:

A- Czerwone krwinki, B- leukocyty ziarniste i nieziarniste , V - płytki krwi

Wzrost liczby eozynofile obserwowano w przypadku reakcji alergicznych i inwazji robaków pasożytniczych. Bazofile produkować biologicznie substancje czynne- heparyna i histamina. Heparyna bazofilowa zapobiega krzepnięciu krwi w miejscu zapalenia, a histamina rozszerza naczynia włosowate, co sprzyja resorpcji i gojeniu.

Monocyty- największe leukocyty; ich zdolność do fagocytozy jest najbardziej wyraźna. Nabywają bardzo ważne na przewlekłe choroby zakaźne.

Wyróżnić Limfocyty T(powstający w grasicy) i Limfocyty B(powstaje w czerwonym szpiku kostnym). Pełnią określone funkcje w reakcjach immunologicznych.

Płytki krwi (250-400 tys./mm3) to małe komórki bezjądrowe; biorą udział w procesach krzepnięcia krwi.

Woda - najczęstsza substancja. Morza i oceany zajmują 71% powierzchni globu. Jednak ostatnio zaczęło brakować świeżej wody, bo... wody słone są rzadko używane przez ludzi i świeża woda wykorzystywane do nawadniania i przemysłu.

Gęstość. W wodzie ciężar wszystkich organizmów jest mniejszy, a wiele organizmów unosi się w wodzie, nie opadając na dno. Jednak gęstość wody utrudnia poruszanie się, dlatego organizmy muszą mieć dobrze rozwinięte mięśnie, aby szybko pływać. Wraz z głębokością ciśnienie znacznie wzrasta - mieszkańcy głębin morskich znoszą presję.

Światło. Wnika na płytką głębokość. Dlatego rośliny istnieją tylko w górnych horyzontach. Na dużych głębokościach zwierzęta żyją w całkowitej ciemności.

Warunki temperaturowe. Wahania temperatury w wodzie są wygładzone, mieszkańcy wód nie przystosowują się do silnych mrozów i upałów.

Ograniczona ilość tlenu. Jego rozpuszczalność nie jest zbyt wysoka i zmniejsza się wraz z zanieczyszczeniem lub ogrzewaniem. Dlatego w zbiornikach dochodzi do śmierci z powodu braku tlenu.

Skład soli.

Polarność cząsteczek i zdolność do tworzenia wiązań wodorowych sprawiają, że woda jest dobrym rozpuszczalnikiem ogromnej liczby substancji nieorganicznych i organicznych. Większość reakcje chemiczne reprezentuje interakcję pomiędzy substancjami rozpuszczalnymi w wodzie. Pod działaniem enzymów woda wchodzi w reakcje hydrolizy, w których do wolnych wartościowości różnych cząsteczek dodaje się wodę OH - i H +. Woda stanowi podstawę środowiska wewnętrznego organizmów żywych. Woda zapewnia napływ substancji do komórki i ich usuwanie przez zewnętrzną część Błona komórkowa(funkcja transportowa). Woda jest regulatorem ciepła. Ze względu na dobrą przewodność cieplną i większą pojemność cieplną wody, gdy zmienia się temperatura otoczenia, t wewnątrz ogniwa pozostaje niezmienione lub jego wahania są znacznie mniejsze niż w otoczeniu. Woda jest dawcą elektronów i protonów metabolizm energetyczny. Woda uczestniczy w tworzeniu wyższych struktur makrocząsteczek biologicznych. Metabolizm komórkowy zależy od równowagi wody wolnej i związanej. Woda ma dużą pojemność cieplną. Ciepło właściwe wody to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg wody o 1 0. Woda jest jedyną substancją, która w stanie ciekłym ma większą gęstość niż w stanie stałym. Na powierzchni wody występuje napięcie powierzchniowe.

Woda- złożony żywy system, w którym żyją rośliny, zwierzęta i mikroorganizmy, które stale się rozmnażają i giną, co zapewnia samooczyszczanie zbiorników wodnych.

Woda ma największą gęstość w temperaturze t 4 0 C (1 g/cm 3), więc zimą zbiorniki wodne nie zamarzają. Cząsteczki wody mają polarność i przyciągają się do siebie przez przeciwne bieguny, tworząc asocjacje dzięki wiązaniam wodorowym. Najbardziej stabilne są podwojone cząsteczki wody, które mają 2 wiązania wodorowe. Cząsteczki wody są odporne na ogrzewanie, dopiero w temperaturze t 1000 0 C para zaczyna dysocjować na H i O 2. Mieszanina naturalna woda. 5 grup substancji: 1. jony główne (kationy: Na+, Ca 2+, Mg 2+, Mn 2+, Fe 2+, Fe 3+, K+), 2. aniony (HCO 3-, SO 4 2 - , Cl - , CO 3 2- , SO 3 2- , S 2 O 3-), 3. rozpuszczone gazy (CO 2 O 2 N 2 H 2 S CH 4), 4. składniki odżywcze (NH 3 - amoniak, azotyny , azotany, P, Si), 5. mikroelementy (I, F, Cu, Br, CO, Ni) Wody naturalne dzielimy na węglanowe, wodorowęglanowe, siarczanowe i chlorkowe ze względu na zawartość anionów. Według zawartości kationów: wapnia, magnezu i wody sodowej. Zawartość soli w wodzie wpływa na korozję materiałów metalowych, betonowych i kamiennych. Mineralizacja wody rzecznej wynosi 200-1000 mg/l, wody jeziornej 15-300 mg/l, wody morskiej 3500 mg/l. Wskaźnikami przedostawania się substancji organicznych do wody są chlorki, amoniak i azotany. Zanieczyszczaniu wody materią organiczną towarzyszy wzrost liczebności bakterii i grzybów beztlenowych i tlenowych. Amoniak (MPC – 2 mg/l) wskazuje na zanieczyszczenie wody słodkiej. W głębokich wodach podziemnych możliwa jest obecność amoniaku, który powstaje w wyniku redukcji azotanów pod nieobecność O2. W wodach bagiennych i torfowych zawartość amoniaku nie jest wskaźnikiem zanieczyszczenia (amoniak pochodzenia roślinnego). Azotyny (KNO 2, HNO 2) są produktami utleniania amoniaku w procesie nitryfikacji, wskazując na wiek skażenia. Azotany (MPC – 10 mg/l) – produkt finalny mineralizacja. Jeśli jednocześnie występuje amoniak, azotany i azotyny, woda jest niebezpieczna ze względu na epidemie. Azotany (Ca(NO 3) 2, NaNO 3, KNO 3) mogą być zatrzymywane w wyniku rozpuszczania soli glebowych, nawozów mineralnych i azotanów. Azotany są prekursorami powstawania substancji rakotwórczych – nitrozoamin. Obniżają odporność organizmu na działanie czynników mutagennych i rakotwórczych. Chlorki są wskaźnikiem zanieczyszczenia gospodarstw domowych (MPC – 20-30 mg/l). W miejscach o zasolonych glebach w wodach gruntowych występują chlorki pochodzenia solnego. Studnie i drenaż nie powinny być zanieczyszczane substancje organiczne. Powinny być zlokalizowane na niezanieczyszczonych terenach wzniesionych, w odległości co najmniej 50 m od latryn, szamb, sieci kanalizacyjnych, obory inwentarskiej, cmentarzy, magazynów nawozów i pestycydów.

Formy życiowe hydrobiontów. W słupie wody (pelagial): 1. plankton – organizmy (glony, pierwotniaki, skorupiaki) niezdolne do aktywnego ruchu i nie mogące przeciwstawić się prądom wody. Krioplankton (wiciowce) - populacja stopionej wody, powstaje pod promieniami słońca w pęknięciach lodowych i pustkach śnieżnych. 2. nekton – duże zwierzęta, aktywność fizyczna co wystarcza do pokonania prądów wodnych (ryby, kalmary, ssaki). 3. pleiston – organizmy, których część ciała znajduje się w wodzie, a część nad powierzchnią (rzęsa, ślimaki, ryby). 4. bentos (bakterie, promieniowce, algi i grzyby, pierwotniaki, gąbki, koralowce, pierścienice, skorupiaki, szkarłupnie, larwy owadów) żyją na powierzchni gleby (epibentos) i w jej grubości (endobentos). W strefie kontaktu słupa wody z dnem występuje pelagobentos. 5. peryfiton – organizmy porostowe – wszystkie organizmy żyjące na gęstych podłożach poza dolną warstwą wody (małże i pąkle, gąbki). 6. Neuston – organizmy żyjące w powierzchniowej warstwie wody. Na powierzchni filmu wodnego występuje epineuston (nartniki, muchy) lub pod nim hiponeuston (widłonogi, młode ryby, owady, larwy mięczaków).