يشكل أساس البيئة الداخلية للكائنات الحية. المواد غير العضوية

ماء -المادة الأكثر شيوعا. تشغل البحار والمحيطات 71% من سطح الكرة الأرضية. ولكن في الآونة الأخيرة كان هناك نقص في المياه العذبة، وذلك بسبب ... ويستخدم الناس المياه المالحة قليلًا، أما المياه العذبة فتستخدم في الري والصناعة.

كثافة. في الماء، يكون وزن جميع الكائنات الحية أخف، والعديد من الكائنات الحية تطفو في الماء دون أن تغرق في القاع. لكن كثافة الماء تجعل الحركة صعبة، لذلك يجب أن تمتلك الكائنات الحية عضلات متطورة لتتمكن من السباحة بسرعة. مع العمق، يزداد الضغط بشكل كبير - يتحمل سكان أعماق البحار الضغط.

ضوء. يخترق إلى عمق ضحل. لذلك، النباتات موجودة فقط في الآفاق العليا. في أعماق كبيرة، تعيش الحيوانات في ظلام دامس.

نظام درجة الحرارة. يتم تخفيف تقلبات درجات الحرارة في الماء، ولا يتكيف سكان الأحياء المائية مع الصقيع الشديد والحرارة.

كمية محدودة من الأكسجين. قابليته للذوبان ليست عالية جدًا وتنخفض مع التلوث أو التسخين. ولذلك تحدث حالات وفاة في الخزانات بسبب نقص الأكسجين.

تكوين الملح.

إن قطبية الجزيئات والقدرة على تكوين روابط هيدروجينية تجعل الماء مذيبًا جيدًا لعدد كبير من المواد العضوية وغير العضوية. تتضمن معظم التفاعلات الكيميائية تفاعلات بين المواد القابلة للذوبان في الماء. تحت تأثير الإنزيمات، يدخل الماء في تفاعلات التحلل المائي، حيث تتم إضافة الماء OH - وH + إلى التكافؤ الحر للجزيئات المختلفة. يشكل الماء أساس البيئة الداخلية للكائنات الحية. يضمن الماء تدفق المواد إلى الخلية وإزالتها عبر غشاء الخلية الخارجي (وظيفة النقل). الماء هو منظم للحرارة. بسبب التوصيل الحراري الجيد والقدرة الحرارية الكبيرة للمياه، عندما تتغير درجة حرارة البيئة، تبقى داخل الخلية دون تغيير أو تكون تقلباتها أقل بكثير مما هي عليه في البيئة. الماء هو المانح للإلكترونات والبروتونات في استقلاب الطاقة. يشارك الماء في تكوين الهياكل العليا للجزيئات البيولوجية. يعتمد التمثيل الغذائي الخلوي على توازن الماء الحر والمقيد. الماء لديه قدرة حرارية عالية. السعة الحرارية النوعية للماء هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 كجم من الماء بمقدار 1 0. الماء هو المادة الوحيدة التي لها كثافة أعلى في الحالة السائلة عنها في الحالة الصلبة. يوجد توتر سطحي على سطح الماء.

ماء- نظام حي معقد تعيش فيه النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة، والتي تتكاثر وتموت باستمرار، مما يضمن التنقية الذاتية للمسطحات المائية.

يتمتع الماء بأقصى كثافة عند درجة حرارة 40 درجة مئوية (1 جم/سم 3)، لذلك لا تتجمد المسطحات المائية في الشتاء. جزيئات الماء لها قطبية وتنجذب لبعضها البعض بواسطة أقطاب متقابلة، وتشكل ارتباطات بسبب الروابط الهيدروجينية. جزيئات الماء المزدوجة، التي تحتوي على رابطتين هيدروجينيتين، هي الأكثر استقرارًا. جزيئات الماء مقاومة للتسخين، فقط عند درجة حرارة 1000 درجة مئوية يبدأ البخار بالتفكك إلى H وO 2. مُجَمَّعالمياه الطبيعية. 5 مجموعات من المواد: 1. الأيونات الرئيسية (الكاتيونات: Na +، Ca 2+، Mg 2+، Mn 2+، Fe 2+، Fe 3+، K +)، 2. الأنيونات (HCO 3-، SO 4 2) - ، Cl - ، CO 3 2- ، SO 3 2- ، S 2 O 3-)، 3. الغازات الذائبة (CO 2 O 2 N 2 H 2 S CH 4)، 4. العناصر الغذائية (NH 3 - الأمونيا والنتريت ، النترات، P، Si)، 5. العناصر الدقيقة (I، F، Cu، Br، CO، Ni).تنقسم المياه الطبيعية إلى كربونات وهيدروكربونات وكبريتات وكلوريد بناءً على محتوى الأنيونات. حسب محتوى الكاتيونات: ماء الكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم. يؤثر محتوى الملح في الماء على تآكل المواد المعدنية والخرسانة والحجرية. تبلغ نسبة تمعدن مياه النهر 200-1000 ملجم/لتر، ومياه البحيرة 15-300 ملجم/لتر، ومياه البحر 3500 ملجم/لتر. مؤشرات دخول المواد العضوية إلى الماء هي الكلوريدات والأمونيا والنترات. ويصاحب تلوث المياه بالمواد العضوية زيادة في البكتيريا والفطريات اللاهوائية والهوائية. تشير الأمونيا (MPC – 2 ملغم/لتر) إلى تلوث المياه العذبة. في المياه الجوفية العميقة، من الممكن وجود الأمونيا، والتي تتشكل نتيجة لاختزال النترات في غياب O 2. في مياه المستنقعات والخث، لا يعد محتوى الأمونيا مؤشرا على التلوث (الأمونيا ذات الأصل النباتي). النتريت (KNO 2, HNO 2) هي منتجات أكسدة الأمونيا أثناء عملية النترجة، مما يشير إلى عمر التلوث. النترات (MPC - 10 ملغم / لتر) هي المنتج النهائي للتمعدن. إذا كانت الأمونيا والنترات والنتريت موجودة في نفس الوقت، فإن الماء خطير من حيث الأوبئة. يمكن احتواء النترات (Ca(NO 3) 2، NaNO 3، KNO 3) بسبب ذوبان أملاح التربة والأسمدة المعدنية والنترات. النترات هي سلائف لتشكيل المواد المسببة للسرطان - النتروزامين. أنها تقلل من مقاومة الجسم لتأثيرات العوامل المطفرة والمسرطنة. تعتبر الكلوريدات مؤشراً للتلوث المنزلي (MPC – 20-30 ملغم / لتر). في الأماكن ذات التربة المالحة، توجد الكلوريدات ذات الأصل الملحي في المياه الجوفية. يجب ألا تكون الآبار والمصارف ملوثة بالمواد العضوية. ويجب أن تكون موجودة في مناطق مرتفعة غير ملوثة، على بعد 50 مترًا على الأقل من المراحيض والبالوعات وشبكات الصرف الصحي وحظائر الماشية والمقابر ومرافق تخزين الأسمدة والمبيدات الحشرية.

أشكال الحياة للهيدروبيونت. في عمود الماء (السطحي): 1. العوالق – كائنات حية (الطحالب والأوالي والقشريات) غير قادرة على الحركة النشطة وغير قادرة على تحمل التيارات المائية. العوالق الجليدية (السوطيات) - تتشكل تجمعات المياه الذائبة تحت أشعة الشمس في الشقوق الجليدية والفراغات الثلجية. 2. نيكتون - حيوانات كبيرة يكون نشاطها الحركي كافيا للتغلب على التيارات المائية (الأسماك والحبار والثدييات). 3. بليستون - الكائنات الحية التي يوجد جزء من جسمها في الماء وجزء فوق السطح (طحلب البط، بطني الأقدام، الأسماك). 4. القاعيات (البكتيريا، الشعيات، الطحالب والفطريات، الأوليات، الإسفنج، المرجان، الطحالب، القشريات، شوكيات الجلد، يرقات الحشرات) تعيش على سطح التربة (epibinthos) وفي سمكها (endobenthos). في منطقة ملامسة عمود الماء للقاع يوجد البيلاجوبينثوس. 5. الحويصلات – الكائنات الحية الملوثة – جميع الكائنات الحية التي تعيش على ركائز كثيفة خارج الطبقة السفلية من الماء (ذوات الصدفتين والبرنقيل والإسفنج). 6. نيوستون – كائنات حية تعيش في الطبقة السطحية من الماء. يوجد على سطح الفيلم المائي إبينوستون (حشرات سترايد الماء والذباب) أو تحته يوجد هيبونستون (مجدافيات الأرجل والأسماك الصغيرة والحشرات ويرقات الرخويات).

ظهرت عبارة "البيئة الداخلية للجسم" بفضل عالم وظائف الأعضاء الفرنسي الذي عاش في القرن التاسع عشر. وشدد في أعماله على أن الشرط الضروري لحياة الكائن الحي هو الحفاظ على الثبات في البيئة الداخلية. أصبح هذا الموقف هو الأساس لنظرية التوازن، التي صاغها لاحقًا (في عام 1929) العالم والتر كانون.

التوازن هو الثبات الديناميكي النسبي للبيئة الداخلية،

وكذلك بعض الوظائف الفسيولوجية الساكنة. تتكون البيئة الداخلية للجسم من سائلين - داخل الخلايا وخارج الخلية. والحقيقة هي أن كل خلية من خلايا الكائن الحي تؤدي وظيفة محددة، لذلك فهي تحتاج إلى إمدادات ثابتة من العناصر الغذائية والأكسجين. كما أنها تشعر بالحاجة إلى إزالة النفايات باستمرار. لا يمكن للمكونات الضرورية أن تخترق الغشاء إلا في حالة مذابة، ولهذا السبب يتم غسل كل خلية بسائل الأنسجة الذي يحتوي على كل ما هو ضروري لحياتها. وهو ينتمي إلى ما يسمى بالسائل خارج الخلية، ويمثل 20 بالمائة من وزن الجسم.

تحتوي البيئة الداخلية للجسم، والتي تتكون من السائل خارج الخلية، على:

• الليمفاوية (مكون سائل الأنسجة) - 2 لتر؛
• دم - 3 لتر؛
• السائل الخلالي - 10 لتر؛
• السائل عبر الخلوي - حوالي 1 لتر (يشمل السوائل النخاعية، الجنبية، الزلالية، داخل العين).

لديهم جميعًا تركيبات مختلفة ويختلفون في وظائفهم

ملكيات. علاوة على ذلك، قد يكون هناك اختلاف بسيط في البيئة الداخلية بين استهلاك المواد وتناولها. ولهذا السبب، يتقلب تركيزهم باستمرار. على سبيل المثال، يمكن أن تتراوح كمية السكر في دم الشخص البالغ من 0.8 إلى 1.2 جم/لتر. إذا كان الدم يحتوي على مكونات معينة أكثر أو أقل من اللازم، فهذا يدل على وجود المرض.

كما سبق أن أشرنا، فإن البيئة الداخلية للجسم تحتوي على الدم كأحد مكوناته. ويتكون من البلازما والماء والبروتينات والدهون والجلوكوز واليوريا والأملاح المعدنية. موقعها الرئيسي هو (الشعيرات الدموية، الأوردة، الشرايين). يتكون الدم نتيجة امتصاص البروتينات والكربوهيدرات والدهون والماء. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في علاقة الأعضاء بالبيئة الخارجية، وتوصيل المواد الضرورية للأعضاء، وإزالة منتجات الاضمحلال من الجسم. كما أنه يؤدي وظائف وقائية وخلطية.

يتكون سائل الأنسجة من الماء والمواد الغذائية الذائبة فيه، CO 2، O 2، وكذلك منتجات التفتيت. يقع في الفراغات بين خلايا الأنسجة ويتكون بسبب وجود سائل الأنسجة وسطًا بين الدم والخلايا. ينقل الأكسجين والأملاح المعدنية،

يتكون اللمف من الماء ويذوب فيه، ويقع في الجهاز اللمفاوي الذي يتكون من أوعية مندمجة في قناتين تتدفق إلى الوريد الأجوف. ويتكون من سائل الأنسجة، في الأكياس التي تقع في نهايات الشعيرات الدموية اللمفاوية. وتتمثل المهمة الرئيسية للليمف في إعادة سائل الأنسجة إلى مجرى الدم. بالإضافة إلى ذلك، فهو يقوم بتصفية وتطهير سوائل الأنسجة.

كما نرى، فإن البيئة الداخلية للجسم هي مجموعة من الظروف الفسيولوجية والفيزيائية والكيميائية، على التوالي، والجينية التي تؤثر على قدرة الكائن الحي على البقاء.

ومن بين المركبات غير العضوية للكائنات الحية، يلعب الماء دورا خاصا. الماء هو الوسيلة الرئيسية التي تحدث فيها عمليات التمثيل الغذائي وتحويل الطاقة.

يبلغ محتوى الماء في معظم الكائنات الحية 60-70٪. يشكل الماء أساس البيئة الداخلية للكائنات الحية (الدم، اللمف، السائل بين الخلايا). يتم تحديد الخصائص الفريدة للمياه من خلال بنية جزيئاتها. في جزيء الماء، ترتبط ذرة أكسجين واحدة تساهميًا بذرتين هيدروجين. جزيء الماء قطبي (ثنائي القطب). وتتركز الشحنة الموجبة على ذرات الهيدروجين لأن الأكسجين أكثر سالبية كهربية من الهيدروجين. تنجذب ذرة الأكسجين سالبة الشحنة لجزيء ماء إلى ذرة الهيدروجين الموجبة الشحنة لجزيء آخر، وبالتالي تشكل رابطة هيدروجينية، وهي أضعف بمقدار 15-20 مرة من الرابطة التساهمية. لذلك، يتم كسر الروابط الهيدروجينية بسهولة، والتي لوحظت، على سبيل المثال، أثناء تبخر الماء. بسبب الحركة الحرارية للجزيئات في الماء، تنكسر بعض الروابط الهيدروجينية ويتشكل بعضها.

وبالتالي، فإن الجزيئات متحركة في الحالة السائلة، وهو أمر مهم جدًا لعمليات التمثيل الغذائي. تخترق جزيئات الماء أغشية الخلايا بسهولة. نظرًا للقطبية العالية لجزيئاته، يعد الماء مذيبًا للمركبات القطبية الأخرى. اعتمادًا على قدرة بعض المركبات على الذوبان في الماء، يتم تقسيمها تقليديًا إلى مركبات محبة للماء أو قطبية أو كارهة للماء أو غير قطبية. معظم الأملاح عبارة عن مركبات محبة للماء قابلة للذوبان في الماء. تحتوي المركبات الكارهة للماء (جميع الدهون تقريبًا وبعض البروتينات) على مجموعات غير قطبية ولا تشكل روابط هيدروجينية، لذا فإن هذه المركبات غير قابلة للذوبان في الماء. له قدرة حرارية عالية وفي نفس الوقت موصلية حرارية عالية للسوائل. هذه الخصائص تجعل الماء مثاليًا للحفاظ على التوازن الحراري في الجسم.

للحفاظ على العمليات الحيوية للخلايا الفردية والجسم ككل، تعتبر الأملاح المعدنية مهمة. تحتوي الكائنات الحية على أملاح مذابة (على شكل أيونات) وأملاح في الحالة الصلبة. تنقسم الأيونات إلى موجبة (كاتيونات العناصر المعدنية K +، Na +، Ca2 +، M2 +، إلخ) وسالبة (أيونات أحماض الهيدروكلوريك - Cl -، أحماض الكبريتيك - HSO4 -، SO42 -، أحماض الكربونات - HCO3 - ، أحماض الفوسفات - H2PO4 - ، NPO42 - إلخ.).. التراكيز المختلفة من كاتيونات K + و Na + في الخلية والسائل بين الخلايا تسبب فرق جهد على غشاء الخلية؛ التغيير في نفاذية الغشاء إلى K + و Na + تحت تأثير التهيج يضمن حدوث الإثارة العصبية والعضلية. تدعم أنيونات حمض الفوسفوريك التفاعل المحايد للبيئة داخل الخلايا (الرقم الهيدروجيني = 6.9)، وتدعم أنيونات حمض الكربوكسيل التفاعل القلوي قليلاً لبلازما الدم (الرقم الهيدروجيني = 7.4). مركبات الكالسيوم (CaCO3) هي جزء من أصداف الرخويات والأوالي، وأصداف جراد البحر. يخلق حمض الهيدروكلوريك بيئة حمضية في معدة الفقاريات والإنسان، مما يضمن نشاط إنزيمات عصير المعدة. تنضم بقايا حمض الكبريتيك إلى مركبات غير قابلة للذوبان في الماء، مما يضمن ذوبانها، مما يساهم في إزالة هذه المركبات من الخلايا والجسم.

بيولوجيا الخلية

المواد غير العضوية

ومن بين المركبات غير العضوية للكائنات الحية، يلعب الماء دورا خاصا. الماء هو الوسيلة الرئيسية التي تحدث فيها عمليات التمثيل الغذائي وتحويل الطاقة. يبلغ محتوى الماء في معظم الكائنات الحية 60-70٪. يشكل الماء أساس البيئة الداخلية للكائنات الحية (الدم، اللمف، السائل بين الخلايا). يتم تحديد الخصائص الفريدة للمياه من خلال بنية جزيئاتها. في جزيء الماء، ترتبط ذرة أكسجين واحدة تساهميًا بذرتين هيدروجين. جزيء الماء قطبي (ثنائي القطب). وتتركز الشحنة الموجبة على ذرات الهيدروجين لأن الأكسجين أكثر سالبية كهربية من الهيدروجين. تنجذب ذرة الأكسجين سالبة الشحنة لجزيء ماء إلى ذرة الهيدروجين موجبة الشحنة لجزيء آخر، وبالتالي تشكل رابطة هيدروجينية، وهي أضعف بمقدار 15-20 مرة من الرابطة التساهمية. لذلك، يتم كسر الروابط الهيدروجينية بسهولة، والتي لوحظت، على سبيل المثال، أثناء تبخر الماء. بسبب الحركة الحرارية للجزيئات في الماء، تنكسر بعض الروابط الهيدروجينية ويتشكل بعضها. وبالتالي، فإن الجزيئات متحركة في الحالة السائلة، وهو أمر مهم جدًا لعمليات التمثيل الغذائي. تخترق جزيئات الماء أغشية الخلايا بسهولة. نظرًا للقطبية العالية لجزيئاته، يعد الماء مذيبًا للمركبات القطبية الأخرى. اعتمادًا على قدرة بعض المركبات على الذوبان في الماء، يتم تقسيمها تقليديًا إلى مركبات محبة للماء أو قطبية أو كارهة للماء أو غير قطبية. معظم الأملاح عبارة عن مركبات محبة للماء قابلة للذوبان في الماء. تحتوي المركبات الكارهة للماء (جميع الدهون تقريبًا، وبعض البروتينات) على مجموعات غير قطبية لا تشكل روابط هيدروجينية، وبالتالي فإن هذه المركبات غير قابلة للذوبان في الماء. له قدرة حرارية عالية وفي نفس الوقت موصلية حرارية عالية للسوائل. هذه الخصائص تجعل الماء مثاليًا للحفاظ على التوازن الحراري في الجسم.

للحفاظ على العمليات الحيوية للخلايا الفردية والجسم ككل، تعتبر الأملاح المعدنية مهمة. تحتوي الكائنات الحية على أملاح مذابة (على شكل أيونات) وأملاح في الحالة الصلبة. وتنقسم الأيونات إلى موجبة (كاتيونات العناصر المعدنية K +،ن a +، Ca 2+، M 2+، إلخ) والسلبية (أنيونات حمض الهيدروكلوريك - Cل -، كبريتات - H SO 4 -، S O 4 2-، كربونات - HCO 3 -، فوسفات - H 2 PO 4 -، NPO 4 2-، إلخ). تركيزات مختلفة من K + والكاتيوناتن أ + في الخلية والسائل بين الخلايا يسبب فرق الجهد على غشاء الخلية؛ تغير في نفاذية الغشاء إلى K+ ون أ + تحت تأثير التهيج يضمن حدوث الإثارة العصبية والعضلية. تدعم أنيونات حمض الفوسفات التفاعل المحايد للبيئة داخل الخلايا (الرقم الهيدروجيني = 6.9)، وتدعم أنيونات حمض الكربوكسيل التفاعل القلوي قليلاً لبلازما الدم (الرقم الهيدروجيني = 7.4). مركبات الكالسيوم (CaCيا 3 ) هي جزء من أصداف الرخويات والأوالي وأصداف جراد البحر. حمض الكلوريد يخلق بيئة حمضية في المعدةالفقاريات والبشر، مما يضمن نشاط إنزيمات عصير المعدة. تنضم بقايا حمض الكبريتيك إلى مركبات غير قابلة للذوبان في الماء، مما يضمن ذوبانها، مما يساهم في إزالة هذه المركبات من الخلايا والجسم.

البيئة هي مجمل الظروف المعيشية للكائنات الحية. تتميز البيئة الخارجية أي. مجموعة معقدة من العوامل الموجودة خارج الجسم ولكنها ضرورية لحياته والبيئة الداخلية.

البيئة الداخلية للجسم هي مجموع السوائل البيولوجية (الدم، اللمف، سائل الأنسجة) التي تغسل الخلايا وهياكل الأنسجة وتشارك في عمليات التمثيل الغذائي. اقترح كلود برنارد مفهوم "البيئة الداخلية" في القرن التاسع عشر، مؤكدا أنه على النقيض من البيئة الخارجية المتغيرة التي يوجد فيها كائن حي، فإن ثبات العمليات الحيوية للخلايا يتطلب ثباتا مماثلا لبيئتها، أي. البيئة الداخلية.

الكائن الحي هو نظام مفتوح. النظام المفتوح هو النظام الذي يتطلب وجوده التبادل المستمر للمادة والطاقة والمعلومات مع البيئة الخارجية. تضمن العلاقة بين الجسم والبيئة الخارجية إمداد البيئة الداخلية بالأكسجين والماء والمواد المغذية، وإزالة ثاني أكسيد الكربون والأيضات غير الضرورية، والضارة في بعض الأحيان. تزود البيئة الخارجية الجسم بكمية هائلة من المعلومات التي تدركها العديد من التكوينات الحساسة للجهاز العصبي.

البيئة الخارجية ليس لها تأثيرات مفيدة فحسب، بل ضارة أيضًا على حياة الجسم. ومع ذلك، فإن الجسم السليم يعمل بشكل طبيعي إذا لم تتجاوز التأثيرات البيئية الحدود المقبولة. هذا الاعتماد لنشاط حياة الكائن الحي على البيئة الخارجية، من ناحية، والاستقرار النسبي واستقلال العمليات الحيوية عن التغيرات في البيئة، من ناحية أخرى، يتم ضمانه من خلال خاصية الكائن الحي، والتي تسمى التوازن (التوازن). الجسم عبارة عن نظام فائق الاستقرار يبحث بنفسه عن الحالة الأكثر استقرارًا والمثالية، مع الحفاظ على معايير الوظائف المختلفة ضمن حدود التقلبات الفسيولوجية ("العادية").

التوازن هو الثبات الديناميكي النسبي للبيئة الداخلية واستقرار الوظائف الفسيولوجية. هذا هو بالضبط الثبات الديناميكي، وليس الثابت، لأنه لا يعني فقط إمكانية، ولكن ضرورة التقلبات في تكوين البيئة الداخلية والمعايير الوظيفية داخل الحدود الفسيولوجية من أجل تحقيق المستوى الأمثل للنشاط الحيوي للكائن الحي. .

يتطلب نشاط الخلايا وظيفة مناسبة لتزويدها بالأكسجين وطرد ثاني أكسيد الكربون وغيره من النفايات أو المستقلبات بشكل فعال. لاستعادة هياكل البروتين المتحللة واستخراج الطاقة، يجب أن تتلقى الخلايا المواد البلاستيكية والطاقة التي تدخل الجسم مع الطعام. تتلقى الخلايا كل هذا من البيئة الدقيقة المحيطة بها من خلال سائل الأنسجة. يتم الحفاظ على ثبات الأخير بسبب تبادل الغازات والأيونات والجزيئات مع الدم. وبالتالي، فإن ثبات تكوين الدم وحالة الحواجز بين الدم وسائل الأنسجة، ما يسمى بالحواجز النسيجية، هي شروط التوازن في البيئة الدقيقة للخلية. توفر النفاذية الانتقائية لهذه الحواجز خصوصية معينة في تكوين البيئة المكروية للخلية اللازمة لوظائفها.

من ناحية أخرى، يشارك سائل الأنسجة في تكوين اللمف ويتبادل مع الشعيرات الدموية اللمفاوية التي تستنزف مساحات الأنسجة، مما يجعل من الممكن إزالة الجزيئات الكبيرة بشكل فعال من البيئة الخلوية الدقيقة غير القادرة على الانتشار عبر الحواجز النسيجية في الدم. بدوره، يدخل الليمفاوية المتدفقة من الأنسجة إلى الدم من خلال القناة اللمفاوية الصدرية، مما يضمن الحفاظ على تكوين ثابت. وبالتالي، يحدث في الجسم تبادل مستمر بين سوائل البيئة الداخلية، وهو شرط أساسي لتحقيق التوازن.

يتم عرض العلاقات المتبادلة بين مكونات البيئة الداخلية مع بعضها البعض ومع البيئة الخارجية ودور الأنظمة الفسيولوجية الرئيسية في تنفيذ تفاعل البيئة الداخلية والخارجية في الشكل 2.1. تؤثر البيئة الخارجية على الجسم من خلال إدراك خصائصه من قبل الأجهزة الحساسة في الجهاز العصبي (المستقبلات، الأعضاء الحسية)، من خلال الرئتين، حيث يتم تبادل الغازات، ومن خلال الجهاز الهضمي، حيث يتم امتصاص الماء ومكونات الغذاء. يمارس الجهاز العصبي تأثيره التنظيمي على الخلايا بسبب إطلاق الموصلات العصبية للوسطاء الخاصين في نهاياتهم - الوسطاء الذين يدخلون من خلال البيئة المكروية للخلايا إلى التكوينات الهيكلية الخاصة لأغشية الخلايا - المستقبلات. يمكن أيضًا أن يتوسط تأثير البيئة الخارجية التي يدركها الجهاز العصبي من خلال نظام الغدد الصماء، الذي يفرز منظمات خلطية خاصة - الهرمونات - في الدم. بدورها، فإن المواد الموجودة في الدم وسائل الأنسجة، إلى حد أكبر أو أقل، تهيج مستقبلات الفضاء الخلالي ومجرى الدم، وبالتالي تزويد الجهاز العصبي بمعلومات حول تكوين البيئة الداخلية. تتم إزالة المستقلبات والمواد الغريبة من البيئة الداخلية من خلال أعضاء الإخراج، وخاصة الكلى، وكذلك الرئتين والجهاز الهضمي.

ثبات البيئة الداخلية هو الشرط الأكثر أهمية لحياة الكائن الحي. ولذلك، فإن الانحرافات في تكوين السوائل في البيئة الداخلية يتم إدراكها من خلال مستقبلات عديدة (الشكل 2.1). مخطط العلاقات المتبادلة للبيئة الداخلية للجسم.

الهياكل والعناصر الخلوية مع تضمين التفاعلات التنظيمية البيوكيميائية والفيزيائية الحيوية والفسيولوجية اللاحقة التي تهدف إلى القضاء على الانحراف. وفي الوقت نفسه، تسبب ردود الفعل التنظيمية نفسها تغييرات في البيئة الداخلية لجعلها متوافقة مع الظروف الجديدة لوجود الكائن الحي. ولذلك، فإن تنظيم البيئة الداخلية يهدف دائمًا إلى تحسين تكوينها والعمليات الفسيولوجية في الجسم.

يمكن أن تكون حدود التنظيم الاستتبابي لثبات البيئة الداخلية جامدة بالنسبة لبعض المعلمات ومرنة بالنسبة للآخرين. وفقًا لذلك، تسمى معلمات البيئة الداخلية بالثوابت الصلبة إذا كان نطاق انحرافاتها صغيرًا جدًا (الرقم الهيدروجيني، تركيز الأيونات في الدم)، أو الثوابت البلاستيكية (مستوى الجلوكوز، الدهون، النيتروجين المتبقي، ضغط السائل الخلالي، إلخ). )، أي. تخضع لتقلبات كبيرة نسبيا. وتختلف الثوابت حسب العمر، والظروف الاجتماعية والمهنية، والوقت من السنة واليوم، والظروف الجغرافية والطبيعية، ولها أيضًا خصائص الجنس والفرد. غالباً ما تكون الظروف البيئية الخارجية واحدة بالنسبة لعدد أكبر أو أقل من الأشخاص الذين يعيشون في منطقة معينة وينتمون إلى نفس الفئة الاجتماعية والعمرية، إلا أن ثوابت البيئة الداخلية قد تختلف باختلاف الأشخاص الأصحاء. وبالتالي، فإن التنظيم المتوازن لثبات البيئة الداخلية لا يعني الهوية الكاملة لتكوينها لدى الأفراد المختلفين. ومع ذلك، على الرغم من الخصائص الفردية والجماعية، يضمن التوازن الحفاظ على المعايير الطبيعية للبيئة الداخلية للجسم.

عادة، يشير المعيار إلى متوسط ​​القيم الإحصائية لمعلمات وخصائص الوظائف الحيوية للأفراد الأصحاء، وكذلك الفواصل الزمنية التي تتوافق فيها التقلبات في هذه القيم مع التوازن، أي. قادرة على إبقاء الجسم في مستوى الأداء الأمثل.

وفقا لذلك، للحصول على وصف عام للبيئة الداخلية للجسم، عادة ما يتم إعطاء فترات تقلبات مؤشراتها المختلفة، على سبيل المثال، المحتوى الكمي للمواد المختلفة في دم الأشخاص الأصحاء. وفي الوقت نفسه فإن خصائص البيئة الداخلية مترابطة ومترابطة الكميات. ولذلك، فإن التحولات في إحداها غالبا ما يتم تعويضها من قبل الآخرين، الأمر الذي لا يؤثر بالضرورة على مستوى الأداء الأمثل وصحة الإنسان.

البيئة الداخلية هي انعكاس للتكامل الأكثر تعقيدًا لنشاط الحياة بين الخلايا والأنسجة والأعضاء والأنظمة المختلفة مع تأثيرات البيئة الخارجية.

وهذا يحدد الأهمية الخاصة للخصائص الفردية للبيئة الداخلية التي تميز كل شخص. تعتمد فردية البيئة الداخلية على الفردية الجينية، بالإضافة إلى التعرض طويل الأمد لظروف بيئية معينة. وبناء على ذلك، فإن القاعدة الفسيولوجية هي الحد الأمثل لنشاط الحياة الفردي، أي. المزيج الأكثر تنسيقًا وفعالية لجميع عمليات الحياة في الظروف البيئية الحقيقية.

2.1. الدم كبيئة داخلية للجسم.

الشكل 2.2. المكونات الرئيسية للدم.

يتكون الدم من البلازما والخلايا (العناصر المشكلة) - كريات الدم الحمراء وكريات الدم البيضاء والصفائح الدموية المعلقة (الشكل 2.2). نظرًا لأن البلازما والعناصر الخلوية لها مصادر منفصلة للتجديد، فغالبًا ما يتم عزل الدم إلى نوع مستقل من الأنسجة.

وظائف الدم متنوعة. هذه في المقام الأول بشكل عام وظيفة نقل أو نقل الغازات والمواد الضرورية لحياة الخلايا أو إزالتها من الجسم. وتشمل هذه: وظائف الجهاز التنفسي والتغذية والتنظيمية التكاملية والإخراجية (انظر الفصل 6).

يؤدي الدم أيضًا وظيفة وقائية في الجسم عن طريق ربط وتحييد المواد السامة التي تدخل الجسم، وربط وتدمير جزيئات البروتين الأجنبية والخلايا الغريبة، بما في ذلك تلك ذات الأصل المعدي. يعد الدم أحد البيئات الرئيسية التي تتم فيها آليات الدفاع النوعية للجسم ضد الجزيئات والخلايا الأجنبية، أي. حصانة.

يشارك الدم في تنظيم جميع أنواع التمثيل الغذائي وتوازن درجة الحرارة، وهو مصدر جميع سوائل وإفرازات وبراز الجسم. تعكس تركيبة الدم وخصائصه التغيرات التي تحدث في السوائل والخلايا الداخلية الأخرى، وبالتالي فإن اختبارات الدم هي أهم طرق التشخيص.

تكون كمية أو حجم الدم لدى الشخص السليم في حدود 68% من وزن الجسم (4 - 6 لترات). وتسمى هذه الحالة نورموفوليميا. بعد الإفراط في تناول الماء، قد يزيد حجم الدم (فرط حجم الدم)، وأثناء العمل البدني الشاق في ورش العمل الساخنة والتعرق الزائد، قد ينخفض ​​(نقص حجم الدم).

الشكل 2.3. تحديد الهيماتوكريت.

وبما أن الدم يتكون من الخلايا والبلازما، فإن الحجم الإجمالي للدم يتكون أيضًا من حجم البلازما وحجم العناصر الخلوية. يسمى جزء حجم الدم المتعلق بالجزء الخلوي من الدم الهيماتوكريت (الشكل 2.3). في الرجال الأصحاء، الهيماتوكريت في حدود 4448٪، وفي النساء - 4145٪. بسبب وجود آليات عديدة لتنظيم حجم الدم وحجم البلازما (ردود الفعل الحجمية، والعطش، والآليات العصبية والخلطية لتغيير امتصاص وإفراز الماء والأملاح، وتنظيم تكوين البروتين في الدم، وتنظيم تكون الكريات الحمر، وما إلى ذلك). ) ، الهيماتوكريت هو ثابت استتبابي جامد نسبيًا ولا يمكن تغييره على المدى الطويل والمستمر إلا في ظروف الارتفاعات العالية، عندما يؤدي التكيف مع الضغط الجزئي المنخفض للأكسجين إلى تعزيز تكوين الكريات الحمر، وبالتالي يزيد من نسبة حجم الدم الذي تمثله الخلايا. عناصر. تسمى القيم الطبيعية للهيماتوكريت، وبالتالي حجم العناصر الخلوية، كثرة الكريات الطبيعية. تسمى الزيادة في الحجم الذي تشغله خلايا الدم كثرة الحمر، ويسمى النقصان قلة الكريات الحمر.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للدم والبلازما. يتم تحديد وظائف الدم إلى حد كبير من خلال خصائصه الفيزيائية والكيميائية، ومن أهمها الضغط الأسموزي، والضغط الجرمي، والاستقرار الغروي، واستقرار التعليق، والجاذبية النوعية واللزوجة.

يعتمد الضغط الأسموزي للدم على تركيز جزيئات المواد الذائبة فيه (الشوارد وغير الشوارد) في بلازما الدم وهو مجموع الضغوط الأسموزي للمكونات الموجودة فيه. في هذه الحالة، يتم إنشاء أكثر من 60% من الضغط الأسموزي بواسطة كلوريد الصوديوم، وفي المجمل، تمثل الإلكتروليتات غير العضوية ما يصل إلى 96% من إجمالي الضغط الأسموزي. يعد الضغط الأسموزي أحد الثوابت الاستتبابية الصلبة، ويبلغ متوسطه في الشخص السليم 7.6 جوًا مع نطاق محتمل من التقلبات يبلغ 7.38.0 جوًا. إذا كان السائل الداخلي أو المحلول المحضر صناعيًا له نفس الضغط الأسموزي مثل بلازما الدم الطبيعية، فإن هذا الوسط السائل أو المحلول يسمى متساوي التوتر. وبناء على ذلك، يسمى السائل ذو الضغط الأسموزي العالي مفرط التوتر، ويسمى السائل ذو الضغط المنخفض منخفض التوتر.

يضمن الضغط الأسموزي انتقال المذيب عبر غشاء شبه منفذ من محلول أقل تركيزا إلى محلول أكثر تركيزا، ولذلك يلعب دورا هاما في توزيع الماء بين البيئة الداخلية وخلايا الجسم. لذلك، إذا كان سائل الأنسجة مفرط التوتر، فإن الماء يدخله من الجانبين - من الدم ومن الخلايا، على العكس من ذلك، عندما تكون البيئة خارج الخلية منخفضة التوتر، يمر الماء إلى الخلايا والدم.