اساس محیط داخلی موجودات زنده را تشکیل می دهد. مواد معدنی

اب -رایج ترین ماده دریاها و اقیانوس ها 71 درصد از سطح کره زمین را اشغال کرده اند. با این حال، اخیراً کمبود آب شیرین وجود داشته است، زیرا ... مردم از آب شور کم استفاده می کنند و آب شیرین برای آبیاری و صنعت استفاده می شود.

تراکم. در آب، وزن همه موجودات سبکتر است و بسیاری از موجودات زنده بدون فرو رفتن در آب در آب شناور هستند. اما چگالی آب حرکت را دشوار می کند، بنابراین موجودات زنده باید ماهیچه های توسعه یافته ای داشته باشند تا سریع شنا کنند. با عمق، فشار به شدت افزایش می یابد - ساکنان اعماق دریا فشار را تحمل می کنند.

سبک. تا عمق کم نفوذ می کند. بنابراین گیاهان فقط در افق های بالایی وجود دارند. در اعماق زیاد، حیوانات در تاریکی کامل زندگی می کنند.

شرایط دمایی نوسانات دما در آب هموار می شود؛ ساکنان آبزی با یخبندان و گرمای شدید سازگار نیستند.

مقدار محدودی از اکسیژن. حلالیت آن خیلی زیاد نیست و با آلودگی یا حرارت دادن کاهش می یابد. بنابراین در مخازن به دلیل کمبود اکسیژن مرگ و میر وجود دارد.

ترکیب نمک.

قطبیت مولکول ها و توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی، آب را به حلال خوبی برای تعداد زیادی از مواد معدنی و آلی تبدیل می کند. بیشتر واکنش های شیمیایی شامل فعل و انفعالات بین مواد محلول در آب است. تحت تأثیر آنزیم ها، آب وارد واکنش های هیدرولیز می شود که در آن OH - و آب H + به ظرفیت های آزاد مولکول های مختلف اضافه می شود. آب اساس محیط داخلی موجودات زنده را تشکیل می دهد. آب هجوم مواد به داخل سلول و حذف آنها از طریق غشای سلولی خارجی (عملکرد حمل و نقل) را تضمین می کند. آب یک تنظیم کننده حرارت است. به دلیل هدایت حرارتی خوب و ظرفیت گرمایی بیشتر آب، در هنگام تغییر دمای محیط، t در داخل سلول بدون تغییر باقی می ماند و یا نوسانات آن بسیار کمتر از محیط است. آب یک اهداکننده الکترون و پروتون در متابولیسم انرژی است. آب در تشکیل ساختارهای بالاتر ماکرومولکول های بیولوژیکی شرکت می کند. متابولیسم سلولی به تعادل آب آزاد و محدود بستگی دارد. آب ظرفیت گرمایی بالایی دارد. ظرفیت گرمایی ویژه آب مقدار گرمایی است که برای افزایش دمای 1 کیلوگرم آب به میزان 1 0 لازم است. آب تنها ماده ای است که در حالت مایع چگالی بالاتری نسبت به حالت جامد دارد. کشش سطحی روی سطح آب وجود دارد.

اب- یک سیستم زندگی پیچیده که در آن گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم‌ها زندگی می‌کنند که دائماً تکثیر می‌شوند و می‌میرند، که خود تصفیه آب را تضمین می‌کند.

آب بیشترین چگالی را در t 4 0 C (1 گرم بر سانتی‌متر مکعب) دارد، بنابراین در زمستان بدنه‌های آبی یخ نمی‌زنند. مولکول های آب دارای قطبیت هستند و توسط قطب های مخالف به یکدیگر جذب می شوند و به دلیل پیوندهای هیدروژنی پیوندهایی ایجاد می کنند. مولکول های آب دو برابر شده که دارای 2 پیوند هیدروژنی هستند، پایدارترین هستند. مولکول های آب در برابر حرارت مقاوم هستند؛ تنها در دمای 1000 درجه سانتیگراد بخار شروع به تجزیه به H و O2 می کند. ترکیبآب طبیعی 5 گروه از مواد: 1. یونهای اصلی (کاتیونها: Na +، Ca 2 +، Mg 2 +، Mn 2 +، Fe 2 +، Fe 3 +، K +)، 2. آنیونها (HCO 3-، SO 4 2 - , Cl - , CO 3 2- , SO 3 2- , S 2 O 3- , 3. گازهای محلول (CO 2 O 2 N 2 H 2 S CH 4 ) ، 4. مواد مغذی (NH 3 - آمونیاک ، نیتریت ها , نیترات , P , Si , 5. ریز عناصر (I, F, Cu, Br, CO, Ni) آبهای طبیعی بر اساس محتوای آنیونها به کربنات، هیدروکربنات، سولفات و کلرید تقسیم می شوند. با توجه به محتوای کاتیون ها: کلسیم، منیزیم و آب سدیم. محتوای نمک موجود در آب بر خوردگی فلز، بتن و مصالح سنگی تأثیر می گذارد. کانی سازی آب رودخانه 200-1000 میلی گرم در لیتر، آب دریاچه 15-300 میلی گرم در لیتر، آب دریا 3500 میلی گرم در لیتر است. شاخص های ورود مواد آلی به آب کلریدها، آمونیاک و نیترات ها هستند. آلودگی آب با مواد آلی با افزایش باکتری ها و قارچ های بی هوازی و هوازی همراه است. آمونیاک (MPC – 2 mg/l) نشان دهنده آلودگی آب شیرین است. در آب های زیرزمینی عمیق، وجود آمونیاک امکان پذیر است که به دلیل کاهش نیترات ها در غیاب O 2 ایجاد می شود. در آبهای باتلاقی و ذغال سنگ نارس، محتوای آمونیاک نشانگر آلودگی (آمونیاک با منشاء گیاهی) نیست. نیتریت ها (KNO 2، HNO 2) محصولات اکسیداسیون آمونیاک در طی فرآیند نیتریفیکاسیون هستند که نشان دهنده سن آلودگی است. نیترات ها (MPC – 10 میلی گرم در لیتر) محصول نهایی کانی سازی هستند. اگر آمونیاک، نیترات و نیتریت به طور همزمان وجود داشته باشد، آب از نظر اپیدمی خطرناک است. نیترات ها (Ca(NO 3) 2، NaNO 3، KNO 3) می توانند به دلیل انحلال نمک های خاک، کودهای معدنی و نیترات موجود باشند. نیترات ها پیش سازهایی برای تشکیل مواد سرطان زا - نیتروزامین ها هستند. آنها مقاومت بدن را در برابر اثرات عوامل جهش زا و سرطان زا کاهش می دهند. کلریدها نشانگر آلودگی خانگی هستند (MPC – 20-30 میلی گرم در لیتر). در نقاطی که خاک شور دارند، کلریدهای با منشاء نمک در آبهای زیرزمینی وجود دارند. چاه ها و زهکشی ها نباید به مواد آلی آلوده شوند. آنها باید در مناطق مرتفع غیرآلوده، حداقل 50 متر دورتر از مستراح، حوضچه ها، شبکه های فاضلاب، محوطه های دام، گورستان ها، تاسیسات ذخیره کود و آفت کش ها قرار گیرند.

اشکال حیاتی هیدروبیونت ها. در ستون آب (پلاژیال): 1. پلانکتون – موجوداتی (جلبک، تک یاخته، سخت پوستان) که قادر به حرکت فعال نیستند و قادر به مقاومت در برابر جریان آب نیستند. کرایوپلانکتون (تاژک‌ها) - جمعیت آب مذاب، زیر پرتوهای خورشید در شکاف‌های یخی و حفره‌های برفی تشکیل می‌شود. 2. نکتون - حیوانات بزرگی که فعالیت حرکتی آنها برای غلبه بر جریان آب کافی است (ماهی، ماهی مرکب، پستانداران). 3. پلیستون - موجوداتی که بخشی از بدن آنها در آب و بخشی در بالای سطح قرار دارد (علف اردک، گاستروپود، ماهی). 4. بنتوس ها (باکتری ها، اکتینومیست ها، جلبک ها و قارچ ها، تک یاخته ها، اسفنج ها، مرجان ها، آنیل ها، سخت پوستان، خارپوستان، لارو حشرات) در سطح خاک (اپی بنتوس) و در ضخامت آن (اندوبنتوس) زندگی می کنند. در منطقه تماس ستون آب با کف پلاگوبنتوس وجود دارد. 5. پری فیتون - موجودات آلوده - همه موجودات زنده که بر روی بسترهای متراکم خارج از لایه زیرین آب زندگی می کنند (دوکفه ای ها و بارناکل ها، اسفنج ها). 6. نوستون - موجوداتی که در لایه سطحی آب زندگی می کنند. روی سطح فیلم آب اپی‌ئوستون (اشکال‌های راهرو آب، مگس‌ها) یا در زیر آن هیپونوستون (غلاف، ماهی‌های جوان، حشرات، لارو نرم تنان) وجود دارد.

عبارت "محیط داخلی بدن" به لطف یک فیزیولوژیست فرانسوی که در قرن نوزدهم زندگی می کرد ظاهر شد. او در آثار خود تأکید کرد که شرط لازم برای زندگی یک موجود زنده حفظ ثبات در محیط داخلی است. این موضع مبنایی برای نظریه هموستاز شد که بعدها (در سال 1929) توسط دانشمند والتر کانن تدوین شد.

هموستاز ثبات دینامیکی نسبی محیط داخلی است،

و همچنین برخی از عملکردهای فیزیولوژیکی ساکن. محیط داخلی بدن توسط دو مایع تشکیل شده است - داخل سلولی و خارج سلولی. واقعیت این است که هر سلول یک موجود زنده عملکرد خاصی را انجام می دهد، بنابراین نیاز به تامین مداوم مواد مغذی و اکسیژن دارد. او همچنین نیاز به حذف مداوم مواد زائد را احساس می کند. اجزای لازم فقط در حالت حل شده می توانند به غشاء نفوذ کنند، به همین دلیل است که هر سلول توسط مایع بافتی شسته می شود، که حاوی همه چیز لازم برای زندگی آن است. این به اصطلاح به مایع خارج سلولی تعلق دارد و 20 درصد وزن بدن را تشکیل می دهد.

محیط داخلی بدن که از مایع خارج سلولی تشکیل شده است شامل:

• لنف (جزئی از مایع بافتی) - 2 لیتر؛
• خون - 3 لیتر؛
• مایع بینابینی - 10 لیتر؛
• مایع بین سلولی - حدود 1 لیتر (شامل مایعات مغزی نخاعی، پلورال، سینوویال، داخل چشم است).

همه آنها ترکیبات متفاوتی دارند و از نظر عملکرد متفاوت هستند

خواص. علاوه بر این، محیط داخلی ممکن است تفاوت کمی بین مصرف مواد و دریافت آنها داشته باشد. به همین دلیل، غلظت آنها دائماً در نوسان است. به عنوان مثال، میزان قند خون یک فرد بالغ می تواند بین 0.8 تا 1.2 گرم در لیتر باشد. اگر خون حاوی بیشتر یا کمتر از مقدار لازم اجزای خاصی باشد، این نشان دهنده وجود یک بیماری است.

همانطور که قبلا ذکر شد، محیط داخلی بدن شامل خون به عنوان یکی از اجزای آن است. از پلاسما، آب، پروتئین، چربی، گلوکز، اوره و نمک های معدنی تشکیل شده است. محل اصلی آن (مویرگ ها، سیاهرگ ها، شریان ها) است. خون به دلیل جذب پروتئین ها، کربوهیدرات ها، چربی ها و آب تشکیل می شود. عملکرد اصلی آن ارتباط اندام ها با محیط خارجی، رساندن مواد لازم به اندام ها و حذف محصولات پوسیدگی از بدن است. همچنین عملکردهای محافظتی و هومورال را انجام می دهد.

مایع بافتی شامل آب و مواد مغذی محلول در آن، CO 2، O 2 و همچنین محصولات تجزیه است. در فضاهای بین سلول های بافتی قرار دارد و به دلیل اینکه مایع بافتی حد واسط بین خون و سلول ها است تشکیل می شود. O2، نمک های معدنی را منتقل می کند.

لنف از آب تشکیل شده و در آن حل شده است و در سیستم لنفاوی قرار دارد که شامل عروقی است که در دو مجرای ادغام شده و به داخل ورید اجوف می ریزند. این توسط مایع بافتی، در کیسه هایی که در انتهای مویرگ های لنفاوی قرار دارند، تشکیل می شود. وظیفه اصلی لنف بازگرداندن مایع بافتی به جریان خون است. علاوه بر این، مایع بافت را فیلتر و ضد عفونی می کند.

همانطور که می بینیم، محیط داخلی بدن مجموعه ای از شرایط فیزیولوژیکی، فیزیکوشیمیایی و ژنتیکی است که بر حیات یک موجود زنده تأثیر می گذارد.

در میان ترکیبات معدنی موجودات زنده، آب نقش ویژه ای دارد. آب رسانه اصلی است که در آن فرآیندهای متابولیک و تبدیل انرژی رخ می دهد.

محتوای آب در اکثر موجودات زنده 60-70٪ است. آب اساس محیط داخلی موجودات زنده (خون، لنف، مایع بین سلولی) را تشکیل می دهد. خواص منحصر به فرد آب توسط ساختار مولکول های آن تعیین می شود. در یک مولکول آب، یک اتم اکسیژن به دو اتم هیدروژن پیوند کووالانسی دارد. مولکول آب قطبی (دو قطبی) است. بار مثبت روی اتم های هیدروژن متمرکز است زیرا اکسیژن الکترونگاتیوتر از هیدروژن است. اتم اکسیژن با بار منفی یک مولکول آب به اتم هیدروژن با بار مثبت یک مولکول دیگر جذب می شود و در نتیجه یک پیوند هیدروژنی ایجاد می کند که 15 تا 20 برابر ضعیف تر از پیوند کووالانسی است. بنابراین پیوندهای هیدروژنی به راحتی شکسته می شوند که مثلاً در هنگام تبخیر آب مشاهده می شود. در اثر حرکت حرارتی مولکول ها در آب، برخی پیوندهای هیدروژنی شکسته و برخی تشکیل می شوند.

بنابراین، مولکول ها در حالت مایع متحرک هستند، که برای فرآیندهای متابولیک بسیار مهم است. مولکول های آب به راحتی به غشای سلولی نفوذ می کنند. آب به دلیل قطبیت بالای مولکول های آن، حلال سایر ترکیبات قطبی است. بسته به توانایی برخی ترکیبات برای حل شدن در آب، آنها به طور معمول به آبدوست یا قطبی و آبگریز یا غیر قطبی تقسیم می شوند. بیشتر نمک ها ترکیبات آبدوست هستند که در آب محلول هستند. ترکیبات آبگریز (تقریباً همه چربی ها، برخی پروتئین ها) حاوی گروه های غیر قطبی هستند و پیوند هیدروژنی تشکیل نمی دهند، بنابراین این ترکیبات در آب محلول نیستند. ظرفیت حرارتی بالا و در عین حال رسانایی حرارتی بالایی برای مایعات دارد. این خواص آب را برای حفظ تعادل حرارتی در بدن ایده آل می کند.

برای حفظ فرآیندهای حیاتی سلول های فردی و بدن به طور کلی، نمک های معدنی مهم هستند. موجودات زنده دارای نمک های محلول (به شکل یون) و نمک در حالت جامد هستند. یونها به مثبت (کاتیونهای عناصر فلزی K +، Na +، Ca2 +، M2 + و غیره) و منفی (آنیونهای اسیدهای کلریدریک - Cl - ، اسیدهای سولفوریک - HSO4 - ، SO42 - ، اسیدهای کربنات - HCO3 - تقسیم می شوند. اسیدهای فسفات - H2PO4 -، HPO42 - و غیره.. غلظت های مختلف کاتیون های K + و Na + در سلول و مایع بین سلولی باعث ایجاد اختلاف پتانسیل در غشای سلولی می شود. تغییر در نفوذپذیری غشاء به K + و Na + تحت تأثیر تحریک، وقوع تحریک عصبی و عضلانی را تضمین می کند. آنیون های اسید فسفریک از واکنش خنثی محیط داخل سلولی (pH = 6.9) پشتیبانی می کنند، آنیون های اسید کربوکسیلیک از واکنش کمی قلیایی پلاسمای خون (pH = 7.4) پشتیبانی می کنند. ترکیبات کلسیم (CaCO3) بخشی از پوسته نرم تنان و تک یاخته ها و پوسته خرچنگ ها هستند. اسید هیدروکلریک یک محیط اسیدی در معده مهره داران و انسان ایجاد می کند و در نتیجه فعالیت آنزیم های شیره معده را تضمین می کند. بقایای اسید سولفوریک به ترکیبات نامحلول در آب می پیوندد و حلالیت آنها را تضمین می کند که به حذف این ترکیبات از سلول ها و بدن کمک می کند.

زیست شناسی سلولی

مواد معدنی

در میان ترکیبات معدنی موجودات زنده، آب نقش ویژه ای دارد. آب رسانه اصلی است که در آن فرآیندهای متابولیک و تبدیل انرژی رخ می دهد. محتوای آب در اکثر موجودات زنده 60-70٪ است. آب اساس محیط داخلی موجودات زنده (خون، لنف، مایع بین سلولی) را تشکیل می دهد. خواص منحصر به فرد آب توسط ساختار مولکول های آن تعیین می شود. در یک مولکول آب، یک اتم اکسیژن به دو اتم هیدروژن پیوند کووالانسی دارد. مولکول آب قطبی (دو قطبی) است. بار مثبت روی اتم های هیدروژن متمرکز است زیرا اکسیژن الکترونگاتیوتر از هیدروژن است. اتم اکسیژن با بار منفی یک مولکول آب به اتم هیدروژن با بار مثبت یک مولکول دیگر جذب می شود و در نتیجه یک پیوند هیدروژنی ایجاد می کند که 15 تا 20 برابر ضعیف تر از پیوند کووالانسی است. بنابراین پیوندهای هیدروژنی به راحتی شکسته می شوند که مثلاً در هنگام تبخیر آب مشاهده می شود. در اثر حرکت حرارتی مولکول ها در آب، برخی پیوندهای هیدروژنی شکسته و برخی تشکیل می شوند. بنابراین، مولکول ها در حالت مایع متحرک هستند، که برای فرآیندهای متابولیک بسیار مهم است. مولکول های آب به راحتی به غشای سلولی نفوذ می کنند. آب به دلیل قطبیت بالای مولکول های آن، حلال سایر ترکیبات قطبی است. بسته به توانایی برخی ترکیبات برای حل شدن در آب، آنها به طور معمول به آبدوست یا قطبی و آبگریز یا غیر قطبی تقسیم می شوند. بیشتر نمک ها ترکیبات آبدوست هستند که در آب محلول هستند. ترکیبات آبگریز (تقریباً همه چربی ها، برخی پروتئین ها) حاوی گروه های غیر قطبی هستند که پیوند هیدروژنی تشکیل نمی دهند، بنابراین این ترکیبات در آب محلول نیستند. ظرفیت حرارتی بالا و در عین حال رسانایی حرارتی بالایی برای مایعات دارد. این خواص آب را برای حفظ تعادل حرارتی در بدن ایده آل می کند.

برای حفظ فرآیندهای حیاتی سلول های فردی و بدن به طور کلی، نمک های معدنی مهم هستند. موجودات زنده حاوی نمک های محلول (به شکل یون) و نمک در حالت جامد هستند. یون ها به مثبت تقسیم می شوند (کاتیون های عناصر فلزی K +،ن a +، Ca 2+، M 2+، و غیره) و منفی (آنیون های اسید هیدروکلریک - C l -، سولفات - H SO 4 -، S O 4 2-، کربنات - HCO 3 -، فسفات - H 2 PO 4 -، NPO 4 2- و غیره). غلظت های مختلف K + و کاتیون هان a + در سلول و مایع بین سلولی باعث ایجاد اختلاف پتانسیل در غشای سلولی می شود. تغییر در نفوذپذیری غشاء به K + ون a + تحت تأثیر تحریک، وقوع تحریک عصبی و عضلانی را تضمین می کند. آنیون های اسید فسفات از واکنش خنثی محیط داخل سلولی (pH = 6.9) پشتیبانی می کنند، آنیون های اسید کربوکسیلیک از واکنش کمی قلیایی پلاسمای خون (pH = 7.4) پشتیبانی می کنند. ترکیبات کلسیم (CaC O 3 ) بخشی از پوسته نرم تنان و تک یاخته و پوسته خرچنگ است. اسید کلرید یک محیط اسیدی در معده ایجاد می کندمهره داران و انسان ها، در نتیجه فعالیت آنزیم های شیره معده را تضمین می کند. بقایای اسید سولفوریک به ترکیبات نامحلول در آب می پیوندد و حلالیت آنها را تضمین می کند که به حذف این ترکیبات از سلول ها و بدن کمک می کند.

محیط زیست مجموع شرایط زندگی موجودات زنده است. محیط خارجی متمایز است، یعنی. مجموعه ای از عوامل واقع در خارج از بدن، اما برای زندگی آن و محیط داخلی ضروری است.

محیط داخلی بدن مجموعه ای از مایعات بیولوژیکی (خون، لنف، مایع بافتی) است که سلول ها و ساختارهای بافتی را شستشو می دهد و در فرآیندهای متابولیک شرکت می کند. کلود برنارد مفهوم "محیط داخلی" را در قرن نوزدهم مطرح کرد و تأکید کرد که برخلاف تغییر محیط خارجی که یک موجود زنده در آن وجود دارد، پایداری فرآیندهای زندگی سلول ها مستلزم یک ثبات متناظر با محیط آنها است. محیط داخلی

یک موجود زنده یک سیستم باز است. سیستم باز سیستمی است که وجود آن مستلزم تبادل مداوم ماده، انرژی و اطلاعات با محیط خارجی است. رابطه بین بدن و محیط خارجی، تامین اکسیژن، آب و مواد مغذی محیط داخلی و حذف دی اکسید کربن و متابولیت های غیر ضروری و گاهی مضر را تضمین می کند. محیط خارجی حجم عظیمی از اطلاعات را به بدن می رساند که توسط تشکل های حساس متعدد سیستم عصبی درک می شود.

محیط بیرونی نه تنها تأثیرات مفیدی بر زندگی بدن دارد بلکه مضر است. با این حال، اگر تأثیرات محیطی از حد مجاز تجاوز نکند، یک بدن سالم به طور طبیعی عمل می کند. این وابستگی فعالیت زندگی ارگانیسم به محیط خارجی از یک سو و ثبات و استقلال نسبی فرآیندهای زندگی از تغییرات محیطی از سوی دیگر توسط خاصیت موجود زنده به نام هموستاز تضمین می شود. (هموستاز). بدن یک سیستم فوق پایدار است که خود به دنبال پایدارترین و بهینه ترین حالت است و پارامترهای مختلف عملکردها را در محدوده نوسانات فیزیولوژیکی ("نرمال") نگه می دارد.

هموستاز ثبات دینامیکی نسبی محیط داخلی و ثبات عملکردهای فیزیولوژیکی است. این دقیقاً پویا است و ثابت نیست، زیرا نه تنها بر امکان، بلکه لزوم نوسانات در ترکیب محیط داخلی و پارامترهای عملکردی در مرزهای فیزیولوژیکی برای دستیابی به سطح بهینه فعالیت حیاتی ارگانیسم دلالت دارد. .

فعالیت سلول ها نیاز به عملکرد کافی برای تامین اکسیژن و دفع موثر دی اکسید کربن و سایر مواد زائد یا متابولیت ها دارد. برای بازیابی ساختارهای پروتئینی در حال پوسیدگی و استخراج انرژی، سلول ها باید مواد پلاستیکی و انرژی دریافت کنند که با غذا وارد بدن می شود. سلول ها همه اینها را از ریزمحیط اطراف خود از طریق مایع بافتی دریافت می کنند. ثبات دومی به دلیل تبادل گازها، یون ها و مولکول ها با خون حفظ می شود. در نتیجه، ثبات ترکیب خون و وضعیت موانع بین خون و مایع بافت، به اصطلاح موانع هیستوهماتیک، شرایطی برای هموستاز ریزمحیط سلولی است. نفوذپذیری انتخابی این موانع ویژگی خاصی را در ترکیب ریزمحیط سلولی لازم برای عملکرد آنها فراهم می کند.

از سوی دیگر، مایع بافتی در تشکیل لنف شرکت می کند و با مویرگ های لنفاوی که فضاهای بافت را تخلیه می کند، تبادل می کند، که این امکان حذف موثر مولکول های بزرگ از ریزمحیط سلولی را فراهم می کند که قادر به انتشار از طریق موانع هیستوهماتیک به داخل خون نیستند. به نوبه خود، لنف جریان یافته از بافت ها از طریق مجرای لنفاوی قفسه سینه وارد خون می شود و از حفظ یک ترکیب ثابت اطمینان حاصل می کند. در نتیجه، در بدن تبادل مداوم بین مایعات محیط داخلی وجود دارد که لازمه هموستاز است.

روابط متقابل اجزای محیط داخلی با یکدیگر، با محیط خارجی و نقش سیستم های فیزیولوژیکی اصلی در اجرای برهمکنش محیط داخلی و خارجی در شکل 2.1 ارائه شده است. محیط خارجی از طریق درک ویژگی های بدن توسط دستگاه حساس سیستم عصبی (گیرنده ها، اندام های حسی)، از طریق ریه ها، جایی که تبادل گاز اتفاق می افتد، و از طریق دستگاه گوارش، جایی که آب و مواد غذایی جذب می شوند، بر بدن تأثیر می گذارد. سیستم عصبی به دلیل انتشار در انتهای هادی های عصبی واسطه های خاص - واسطه ها که از طریق ریزمحیط سلول ها وارد تشکیلات ساختاری خاص غشای سلولی - گیرنده ها می شوند، اثر تنظیمی خود را بر سلول ها اعمال می کند. تأثیر محیط خارجی که توسط سیستم عصبی درک می شود نیز می تواند از طریق سیستم غدد درون ریز، که تنظیم کننده های هومورال خاصی - هورمون ها - را در خون ترشح می کند، واسطه شود. به نوبه خود، مواد موجود در خون و مایع بافتی، کم و بیش، گیرنده های فضای بینابینی و جریان خون را تحریک می کنند و از این طریق اطلاعاتی در مورد ترکیب محیط داخلی به سیستم عصبی ارائه می دهند. حذف متابولیت ها و مواد خارجی از محیط داخلی از طریق اندام های دفعی، عمدتاً کلیه ها، و همچنین ریه ها و دستگاه گوارش انجام می شود.

پایداری محیط داخلی مهمترین شرط حیات یک موجود زنده است. بنابراین، انحراف در ترکیب مایعات در محیط داخلی توسط گیرنده های متعددی درک می شود. شکل 2.1. طرح روابط متقابل محیط داخلی بدن.

ساختارها و عناصر سلولی با گنجاندن بعدی واکنش های تنظیمی بیوشیمیایی، بیوفیزیکی و فیزیولوژیکی با هدف از بین بردن انحراف. در عین حال، خود واکنش های تنظیمی باعث ایجاد تغییراتی در محیط داخلی می شود تا آن را با شرایط جدید وجود ارگانیسم مطابقت دهد. بنابراین، تنظیم محیط داخلی همیشه با هدف بهینه سازی ترکیب آن و فرآیندهای فیزیولوژیکی در بدن است.

مرزهای تنظیم هومئوستاتیک پایداری محیط داخلی می تواند برای برخی پارامترها سفت و سخت و برای برخی دیگر انعطاف پذیر باشد. بر این اساس، پارامترهای محیط داخلی در صورتی که دامنه انحراف آنها بسیار کم باشد (pH، غلظت یون در خون) یا ثابت های پلاستیکی (سطح گلوکز، لیپیدها، نیتروژن باقیمانده، فشار مایع بین بافتی و غیره) ثابت نامیده می شوند. ) ، یعنی در معرض نوسانات نسبتاً بزرگ است. ثابت ها بسته به سن، شرایط اجتماعی و شغلی، زمان سال و روز، شرایط جغرافیایی و طبیعی متفاوت است و همچنین دارای جنسیت و ویژگی های فردی است. شرایط محیطی بیرونی اغلب برای تعداد بیشتر یا کمتری از افراد ساکن در یک منطقه خاص و متعلق به یک گروه اجتماعی و سنی یکسان است، اما ثابت‌های محیط داخلی ممکن است در بین افراد سالم مختلف متفاوت باشد. بنابراین، تنظیم هموستاتیک پایداری محیط داخلی به معنای هویت کامل ترکیب آن در افراد مختلف نیست. با این حال، با وجود ویژگی های فردی و گروهی، هموستاز حفظ پارامترهای طبیعی محیط داخلی بدن را تضمین می کند.

به طور معمول، هنجار به میانگین مقادیر آماری پارامترها و ویژگی های عملکردهای حیاتی افراد سالم و همچنین فواصل زمانی اشاره دارد که در آن نوسانات در این مقادیر با هموستاز مطابقت دارد، به عنوان مثال. می توانند بدن را در سطح عملکرد مطلوب نگه دارند.

بر این اساس، برای توصیف کلی محیط داخلی بدن، معمولاً فواصل نوسانات شاخص های مختلف آن ارائه می شود، به عنوان مثال، محتوای کمی مواد مختلف در خون افراد سالم. در عین حال، ویژگی های محیط داخلی کمیت های مرتبط و وابسته به هم هستند. بنابراین، تغییر در یکی از آنها اغلب توسط دیگران جبران می شود، که لزوماً بر سطح عملکرد مطلوب و سلامت انسان تأثیر نمی گذارد.

محیط داخلی بازتابی از پیچیده ترین ادغام فعالیت های زندگی سلول ها، بافت ها، اندام ها و سیستم های مختلف با تأثیرات محیط خارجی است.

این امر اهمیت ویژه ویژگی های فردی محیط داخلی را تعیین می کند که هر فرد را متمایز می کند. فردیت محیط داخلی بر اساس فردیت ژنتیکی و همچنین قرار گرفتن طولانی مدت در معرض شرایط محیطی خاص است. بر این اساس، هنجار فیزیولوژیکی بهینه فعالیت زندگی فردی است، یعنی. هماهنگ ترین و موثرترین ترکیب از تمام فرآیندهای زندگی در شرایط واقعی محیطی.

2.1. خون به عنوان محیط داخلی بدن.

شکل 2.2. اجزای اصلی خون

خون متشکل از پلاسما و سلول ها (عناصر تشکیل شده) - گلبول های قرمز، لکوسیت ها و پلاکت ها، که در حالت تعلیق هستند (شکل 2.2.). از آنجایی که پلاسما و عناصر سلولی منابع جداگانه ای برای بازسازی دارند، خون اغلب به یک نوع بافت مستقل جدا می شود.

عملکردهای خون متنوع است. این، اول از همه، در یک شکل تعمیم یافته، عملکرد انتقال یا انتقال گازها و مواد لازم برای زندگی سلول ها یا حذف شدن از بدن است. اینها عبارتند از: عملکردهای تنفسی، تغذیه ای، یکپارچه-تنظیمی و دفعی (به فصل 6 مراجعه کنید).

خون همچنین با اتصال و خنثی کردن مواد سمی وارد بدن، اتصال و از بین بردن مولکول های پروتئین خارجی و سلول های خارجی، از جمله آنهایی که منشاء عفونی دارند، عملکرد محافظتی در بدن انجام می دهد. خون یکی از محیط‌های اصلی است که مکانیسم‌های دفاعی خاص بدن در برابر مولکول‌ها و سلول‌های خارجی انجام می‌شود، یعنی. مصونیت

خون در تنظیم انواع متابولیسم و ​​هموستاز دما نقش دارد و منشأ تمام مایعات، ترشحات و فضولات بدن است. ترکیب و خواص خون منعکس کننده تغییراتی است که در سایر مایعات و سلول های داخلی رخ می دهد و بنابراین آزمایش خون مهمترین روش تشخیصی است.

مقدار یا حجم خون در یک فرد سالم در حدود 68 درصد وزن بدن (4 تا 6 لیتر) است. به این حالت نورموولمی می گویند. پس از مصرف بیش از حد آب، ممکن است حجم خون افزایش یابد (هیپرولمی) و در حین کار فیزیکی سنگین در کارگاه های گرم و تعریق زیاد، ممکن است افت کند (هیپوولمی).

شکل 2.3. تعیین هماتوکریت

از آنجایی که خون از سلول ها و پلاسما تشکیل شده است، حجم کل خون نیز از حجم پلاسما و حجم عناصر سلولی تشکیل شده است. بخشی از حجم خون مربوط به بخش سلولی خون هماتوکریت نامیده می شود (شکل 2.3.). در مردان سالم، هماتوکریت در 4448٪ ​​و در زنان - 4145٪ است. به دلیل وجود مکانیسم‌های متعدد برای تنظیم حجم خون و حجم پلاسما (رفلکس‌های گیرنده حجمی، تشنگی، مکانیسم‌های عصبی و هومورال برای تغییر جذب و دفع آب و املاح، تنظیم ترکیب پروتئینی خون، تنظیم اریتروپوئز و غیره). هماتوکریت یک ثابت هموستاتیک نسبتاً سفت و سخت است و تغییر درازمدت و پایدار آن تنها در شرایط ارتفاع بالا امکان پذیر است، زمانی که سازگاری با فشار جزئی کم اکسیژن باعث افزایش اریتروپوئز می شود و بر این اساس، نسبت حجم خون را افزایش می دهد که توسط سلولی ایجاد می شود. عناصر. مقادیر طبیعی هماتوکریت و بر این اساس حجم عناصر سلولی نورموسیتمی نامیده می شود. افزایش حجم اشغال شده توسط سلول های خونی پلی سیتمی و کاهش آن اولیگوسیتمی نامیده می شود.

خواص فیزیکوشیمیایی خون و پلاسما. عملکرد خون تا حد زیادی توسط خواص فیزیکوشیمیایی آن تعیین می شود که از جمله مهمترین آنها می توان به فشار اسمزی، فشار انکوتیک و پایداری کلوئیدی، پایداری تعلیق، وزن مخصوص و ویسکوزیته اشاره کرد.

فشار اسمزی خون به غلظت مولکول های مواد محلول در پلاسمای خون (الکترولیت ها و غیر الکترولیت ها) بستگی دارد و مجموع فشار اسمزی مواد موجود در آن است. در این حالت بیش از 60 درصد فشار اسمزی توسط کلرید سدیم ایجاد می شود و در مجموع الکترولیت های معدنی تا 96 درصد از کل فشار اسمزی را تشکیل می دهند. فشار اسمزی یکی از ثابت های هموستاتیک سفت و سخت است و در یک فرد سالم به طور متوسط ​​7.6 اتمسفر با دامنه احتمالی نوسانات 7.38.0 اتمسفر است. اگر مایع داخلی یا محلول مصنوعی تهیه شده دارای فشار اسمزی یکسان با پلاسمای خون طبیعی باشد، چنین محیط یا محلولی مایع ایزوتونیک نامیده می شود. بر این اساس مایعی با فشار اسمزی بالاتر هیپرتونیک و سیالی با فشار اسمزی کمتر هیپوتونیک نامیده می شود.

فشار اسمزی انتقال حلال را از طریق یک غشای نیمه تراوا از محلول با غلظت کمتر به محلول غلیظ تر تضمین می کند، بنابراین نقش مهمی در توزیع آب بین محیط داخلی و سلول های بدن دارد. بنابراین، اگر مایع بافتی هیپرتونیک باشد، آب از دو طرف وارد آن می شود - از خون و از سلول ها؛ برعکس، وقتی محیط خارج سلولی هیپوتونیک است، آب به سلول ها و خون می رود.