Состояние эритроцитов в растворе NaCl различной концентрации. Эритроциты в гипертоническом растворе Эритроциты помещенные в раствор поваренной соли

В гипотоническом растворе  осмотический гемолиз,

в гипертоническом  плазмолиз.

Онкотическое давление плазмы принимает участие в обмене воды межу кровью и межклеточной жидкостью. Движущей силой фильтрации жидкости из капилляра в межклеточное пространство является гидростатическое давление крови (P г). В артериальной части капилляра P г =30-40 мм рт.ст., в венозной  10-15 мм рт.ст. Гидростатическому давлению противодействует сила онкотического давления (Р онк =30мм рт.ст.), стремящаяся удержать жидкость и растворенные в ней вещества в просвете капилляра. Таким образом, фильтрационное давление (Р ф) в артериальной части капилляра равно:

Р ф = Р г  Р онк или Р ф = 40  30 = 10 мм рт.ст.

В венозной части капилляра отношения меняются:

Р ф = 15  30 =  15 мм рт. ст.

Этот процесс называется резорбцией.

На рисунке цифрами показано изменение соотношений гидростатического (числитель) и онкотического (знаменатель) давлений (мм рт.ст.) в артериальной и венозной части капилляра.

Физиологические особенности

внутренней среды в детском возрасте

Внутренняя среда новорожденных относительно устойчива. Минеральный состав плазмы, ее осмотическая концентрация и рН мало отличаются от крови взрослого человека.

Устойчивость гомеостаза у детей достигается интеграцией трех факторов: составом плазмы, особенностями метаболизма растущего организма и деятельностью одного из основных органов, регулирующего постоянство состава плазмы (почек.

Любые отклонения от хорошо сбалансированного пищевого режима несут в себе опасность нарушения гомеостаза. Например, если ребенок съедает больше пищи, чем это соответствует тканевому усвоению, то концентрация мочевины, в крови резко повышается до 1 г/л и более (в норме 0,4 г/л), так как почка еще не готова выводить повышенное количество мочевины.

Нервная и гуморальная регуляция гомеостаза новорожденных в связи с незрелостью ее отдельных звеньев (рецепторов, центров и т.д.) оказывается менее совершенной. В связи с этим одной из особенностей гомеостаза в этот период являются более широкие индивидуальные колебания состава крови, ее осмотической концентрации, рН, солевого состава и др.

Вторая особенность гомеостаза новорожденных заключается в том, что возможности противодействовать сдвигам основных показателей внутренней среды у них в несколько раз менее эффективны, чем у взрослых. Например, даже обычное кормление вызывает у ребенка снижение Росм плазмы, в то время как у взрослых даже прием большого количества жидкой пищи (до 2% от веса тела) не вызывает никаких отклонений от этого показателя. Это происходит потому, что механизмы, которые противодействуют сдвигам основных констант внутренней среды, у новорожденных еще не сформировались, а поэтому в несколько раз менее эффективны, чем у взрослых.

СловА темы

Гомеостаз

Гемолиз

Щелочной резерв

Вопросы для самоконтроля

Что входит в понятие внутренней среды организма?

Что такое гомеостаз? Физиологические механизмы гомеостаза.

Физиологическая роль крови.

Каково количество крови в организме взрослого человека?

Назовите осмотически активные вещества.

Что такое осмоль? Чему равна осмотическая концентрация плазмы крови?

Метод определения осмотической концентрации.

Что такое осмотическое давление? Метод определения осмотического давления. Единицы измерения осмотического давления.

Что происходит с эритроцитами в гипертоническом растворе? Как называется это явление?

Что происходит с эритроцитами в гипотоническом растворе? Как называется это явление?

Что называется минимальной и максимальной резистентностью эритроцитов?

Какова нормальная величина осмотической резистентности эритроцитов человека?

Принцип метода определения осмотической резистентности эритроцитов и каково значение определения этого показателя в клинической практике?

Что называют коллоидно-осмотическим (онкотическим) давлением? Какова его величина и единицы измерения?

Физиологическая роль онкотического давления.

Перечислите буферные системы крови.

Принцип действия буферной системы.

Каких продуктов (кислых, щелочных или нейтральных) образуется в процессе обмена веществ больше?

Как можно объяснить то, что кровь способна нейтрализовать кислоты в большей степени, чем щелочи?

Что такое щелочной резерв крови?

Как определяются буферные свойства крови?

Во сколько раз больше нужно прибавить щелочи к плазме, чем к воде, чтобы сдвинуть рН в щелочную сторону?

Во сколько раз больше нужно прибавить кислоты к плазме крови, чем к воде, чтобы сдвинуть рН в кислую сторону?

Бикарбонатная буферная система, ее компоненты. Как бикарбонатная буферная система реагирует на поступление органических кислот?

Перечислите особенности бикарбонатного буфера.

Фосфатная буферная система. Ее реакции на поступление кислоты. Особенности фосфатной буферной системы.

Гемоглобиновая буферная система, ее компоненты.

Реакция гемоглобиновой буферной системы в тканевых капиллярах и в легких.

Особенности гемоглобинового буфера.

Белковая буферная система, ее свойства.

Реакция белковой буферной системы при поступлении кислот и щелочей в кровь.

Каким образом легкие и почки участвуют в поддержании рН внутренней среды?

Как называется состояние при рН  6,5 (8,5)?.

Статья профессионального репетитора по биологии Т. М. Кулаковой

Кровь – это промежуточная внутренняя среда организма , это жидкая соединительная ткань. Кровь состоит из плазмы и форменных элементов.

Состав крови - это 60 % плазмы и 40 % форменных элементов.

Плазма крови состоит из воды, органических веществ (белки, глюкоза, лейкоциты, витамины, гормоны), минеральных солей и продуктов распада.

Форменные элементы - это эритроциты и тромбоциты

Плазма крови – это жидкая часть крови. Она содержит 90% воды и 10% сухого вещества, главным образом белков и солей.

В крови находятся продукты обмена веществ (мочевина, мочевая кислота), которые должны быть удалены из организма. Концентрация солей в плазме равна содержанию солей в клетках крови. Плазма крови в основном содержит 0,9% NaCl. Постоянство солевого состава обеспечивает нормальное строение и функцию клеток.

В тестах ЕГЭ часто встречаются вопросы о растворах : физиологическом (раствор, концентрация соли NaCl равна 0,9%), гипертоническом (концентрация соли NaCl выше 0,9%) и гипотоническом (концентрация соли NaCl ниже 0,9%).

Например, такой вопрос:

Введение больших доз лекарственных препаратов сопровождается их разбавлением физиологическим раствором (0,9% раствором NaCl). Поясните, почему.

Вспомним, что если клетка контактирует с раствором, водный потенциал которого ниже, чем у её содержимого (т.е. гипертоническим раствором ), то вода будет выходить из клетки за счёт осмоса через мембрану. Такие клетки, (например эритроциты), сморщиваются и оседают на дно пробирки.

А если поместить клетки крови в раствор, водный потенциал которого выше, чем содержимого клетки, (т.е. концентрация соли в растворе ниже 0,9% NaCl), эритроциты начинают набухать, потому что вода устремляется в клетки. В этом случае эритроциты набухают, и их оболочка разрывается.

Сформулируем ответ на вопрос:

1. Концентрация солей в плазме крови соответствует концентрации физиологического раствора 0,9 % NaCl, что не вызывает гибели клеток крови;
2. Введение больших доз лекарственных препаратов без разбавления будет сопровождаться изменением солевого состава крови и вызовет гибель клеток.

Помним, что при написании ответа на вопрос допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысл.

Для эрудиции : при разрушении оболочки эритроцитов гемоглобин выходит в плазму крови, которая окрашивается при этом в красный цвет и становится прозрачной. Такая кровь называется лаковой кровью.

По программе И.Н. Пономаревой.

Учебник: Биология Человек. А.Г. Драгомилов, Р.Д. Маш.

Тип урока:

1. по основной дидактической цели-изучение нового материала;

2. по способу проведение и этапам учебного процесса-комбинированный.

Методы урока:

1. по характеру познавательной деятельности: объяснительно-иллюстрированный, проблемно-поисковый.

2. по виду источника знаний: словесно-наглядный.

3. по форме совместной деятельности учителя и учащихся: рассказ, беседа

Цель: Углубить значение о внутренней среде организма и о гомеостазе; разъяснить механизм свёртывания крови; продолжить развитие навыков микроскопирования.

Дидактические задачи:

1) Состав внутренней среды организма

2) Состав крови и её функции

3) Механизм свёртывания крови

1) Называть составные компоненты внутренней среды организма человека

2) Определять под микроскопом, рисункам клетки крови: эритроциты, лейкоциты, тромбоциты

3) Указывать функции кровяных клеток

4) Характеризовать составные компоненты плазмы крови

5) Устанавливать взаимосвязь между строением и функциями кровяных клеток

6) Разъяснять значение анализа крови, как средство диагностики заболеваний. Обосновывать своё мнение.

Развивающие задачи:

1) Умение выполнять задания, руководясь методическим инструктажем.

2) Извлекать необходимую информацию из источников знаний.

3) Умение делать выводы после просмотра слайдов по теме “Кровь”

4) Умение заполнять схемы

5) Анализировать и оценивать информацию

6) Развивать творческие способности у учащихся

Воспитательные задачи:

1) Патриотизм на жизнедеятельности И.И. Мечникова

2) Формирование здорового образа жизни: человек должен следить за составом своей крови, употреблять пищу, богатую белком и железом, избегать потерю крови и обезвоживание.

3) Создавать условия для формирования самооценки личности.

Требование к уровню подготовки обучающихся:

Узнавать:

• клетки крови под микроскопом, рисунки

Описывать:

• функции клеток крови;
• механизм свёртывания крови;
• функцию составных компонентов плазмы крови;
• признаки малокровия, гемофилии

Сравнивать:

• молодой и зрелый эритроцит человека;
• эритроциты человека и лягушки;
• количество эритроцитов у новорождённых и взрослых людей.

Плазма крови, эритроциты, лейкоциты, тромбоциты, гомеостаз, фагоциты, фибриногены, свёртывание крови, тромбопластин, нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, моноциты, лимфоциты, изотонический, гипертонический, гипотонический растворы, физиологический раствор.

Оборудование:

1) Таблица “Кровь”

2) Электронный диск “Кирилл и Мефодий”, тема “Кровь”

3) Цельная кровь человека (отцентрифугированная и простая) .

4) Микроскопы

5) Микропрепараты: кровь человека и лягушки.

6) Сырой картофель в дистиллированной воде и солёной

7) Физиологический раствор

8) 2 мантии красного цвета, белый халат, воздушные шарики

9) Портреты И.И. Мечникова и А. Левенгука

10) Пластилин красного и белого цвета

11) Презентации обучающихся.

Этапы урока

1. Актуализация опорных знаний.

Клод Бернар: “Я первый стал настаивать на той идее, что для животных есть собственно 2 среды: одна среда – внешняя, в которой помещён организм, а другая среда – внутренняя, в которой живут элементы тканей.

Заполните таблицу.

“Компоненты внутренней среды и их местонахождение в организме”. Смотри приложение №1 .

2.Изучение нового материала

Мефистофель, предлагая Фаусту подписать союз с “нечистой силой”, говорил: “Кровь, надо знать, совсем особый сок”. В этих словах отражается мистическое верование в кровь в нечто таинственное.

За кровью признавали могучую и исключительную силу: кровь скрепляли священные клятвы; жрецы заставляли своих деревянных идолов “плакать кровью”; древние греки приносили кровь в жертву своим богам.

Некоторые философы Древней Греции считали кровь носителем души. Древнегреческий врач Гиппократ назначал душевнобольным кровь здоровых людей. Он думал, что в крови здоровых людей – здоровая душа.

Действительно, кровь – самая удивительная ткань нашего организма. Подвижность крови – важнейшие условия жизни организма. Как нельзя себе представить государство без транспортных линей связи, так нельзя понять существование человека или животного без движения крови по сосудам, когда во все органы и ткани разносится кислород, вода, белки и другие вещества. С развитием науки человеческий разум всё глубже проникает во многие тайны крови.

Итак, общее количество крови в организме человека равно 7% его веса, по объёму это около 5-6 литров у взрослого человека и около 3 литров у подростков.

Какие функции выполняет кровь?

Ученик: Демонстрирует опорный конспект и объясняет функции крови. Смотри приложение №2

В это время учитель делает дополнения по электронному диску “Кровь”.

Учитель: Из чего состоит кровь? Демонстрирует отцентрифугированную кровь, где видны 2 чётко отличающиеся друг от друга слоя.

Верхний слой – слегка желтоватая полупрозрачная жидкость – плазма крови и нижний слой – осадок тёмно-красного цвета, который образован форменными элементами – клетками крови: лейкоцитами, тромбоцитами и эритроцитами.

Своеобразие крови заключается в том, что она представляет собой соединительную ткань, клетки которой взвешены в жидком промежуточном веществе – плазме. Кроме того, в ней не происходит размножение клеток. Выполнение старых, отмирающих клеток крови новыми осуществляется благодаря кроветворению, происходящему в красном костном мозгу, которых заполняет пространство между костными перекладинами губчатого вещества всех костей. Например, разрушение состарившихся и повреждённых эритроцитов происходит в печени и селезёнке. Общий объём его у взрослого равен 1500 см 3 .

В плазму крови входит множество простых и сложных веществ. 90% плазмы составляет вода, и только 10% её приходится на сухой остаток. Но как разнообразен его состав! Здесь и сложнейшие белки (альбумины, глобулины и фибриноген), жиры и углеводы, металлы и галоиды – все элементы таблицы Менделеева, соли, щёлочи и кислоты, различные газы, витамины, ферменты, гормоны и пр.

Каждое из этих веществ имеет определённое важное значение.

Ученик с короной “Белки” - “Строительный материал” нашего организма. Они участвуют в процессах свёртывания крови, поддерживают постоянство реакции крови (слабощелочная), образует иммуноглобулины, антитела, участвующие в защитных реакциях организма. Высокомолекулярные белки, не проникающие через стенки кровеносных капилляров, удерживают в плазме определённое количество воды, что важно для уравновешенного распределения жидкости между кровью и тканями. Наличие белков в плазме обеспечивает вязкость крови, постоянство её давления сосудов, препятствует оседанию эритроцитов.

Ученик с короной “жиры и углеводы” - источники энергии. Соли, щёлочи и кислоты поддерживают постоянство внутренней среды, изменения которой опасно для жизни. Ферменты, витамины и гормоны обеспечивают правильный обмен веществ в организме, его рост, развитие и взаимное влияние органов и систем.

Учитель: Суммарная концентрация минеральных солей, белков, глюкозы, мочевины и других веществ, растворённых в плазме, создаёт осмотическое давление.

Явление осмоса возникает везде, где имеются 2 раствора различной концентрации, разделённые полунепроницаемой мембраной, через которую легко проходит растворитель (вода), но не проходят молекулы растворенного вещества. В этих условиях растворитель движется в сторону раствора с большой концентрацией растворённого вещества.

Благодаря соматическому давлению происходит проникновение жидкости через клеточные оболочки, что обеспечивает обмен воды между кровью и тканями. Постоянство осмотического давления крови имеет важное значение для жизнедеятельности клеток организма. Мембраны многих клеток, в том числе и клеток крови, тоже являются полупроницаемыми. Поэтому при помещении эритроцитов в растворы с различной концентрацией солей, а, следовательно, и с разным осмотическим давлением в них происходят серьёзные изменения.

Солевой раствор, имеющий такое же осмотическое давление, как плазма крови, называют изотоническим раствором. Для человека изотоничен 0,9% раствор поваренной соли.

Солевой раствор, осмотическое давление которого выше, чем осмотическое давление плазмы крови, называются гипертоническим; если осмотическое давление ниже, чем в плазме крови, то такой раствор называется гипотоническим.

Гипертонический раствор (10% NaCl) – применяют при лечении гнойных ран. Если на рану наложить повязку с гипертоническим раствором, то жидкость из раны будет выходить наружу, на повязку, поскольку концентрация солей в ней выше, чем внутри раны. При этом жидкость будет увлекать за собой гной, микробы, отмершие частицы тканей, и в результате рана очиститься и заживёт.

Поскольку растворитель движется всегда в сторону раствора с более высоким осмотическим давлением, то при погружении эритроцитов в гипотонический раствор вода, по закону осмоса, интенсивно начинает проникать внутрь клеток. Эритроциты набухают, их оболочки разрываются, и содержимое поступает в раствор.

Для нормальной деятельности организма важно не только количественное содержание солей в плазме крови. Чрезвычайно важен и качественный состав этих солей. Сердце, например, остановится, если из протекающей через него жидкости полностью исключить соли кальция, то же произойдёт при избытке солей калия. Растворы, которые по своему качественному составу и концентрации солей соответствуют составу плазмы, называют физиологическими растворами. Они различны для разных животных. Такие жидкости используются для поддержания жизнедеятельности изолированных от тела органов, а также как заменители крови при кровопотерях.

Задание: Доказать, что нарушение постоянства солевого состава плазмы крови разбавлением её дистиллированной водой приводит к гибели эритроцитов.

Опыт можно поставить демонстрационно. В 2 пробирки наливают одинаковое количество крови. К одной пробе приливают дистиллированную воду, к другой – физиологический раствор (0,9% - ный раствор NaCl) . Учащиеся должны заметить, что пробирка, в которой к крови прилит физиологический раствор, осталась непрозрачной. Следовательно, форменные элементы крови сохранились, остались в взвеси. В пробирке, где к крови была прилита дистиллированная вода, жидкость стала прозрачной. Содержимое пробирки более не является взвесью, стала раствором. Значит, форменные элементы здесь, прежде всего эритроциты, разрушились, а гемоглобин перешёл в раствор.

Запись опыта можно оформить в виде таблицы. Смотри приложение №3.

Значение постоянства солевого состава плазмы крови.

Причины разрушения эритроцитов при давлении крови воды можно объяснить так. Эритроциты имеют полупроницаемую мембрану, она пропускает молекулы воды, но плохо пропускает ионы солей и другие вещества. В эритроцитах и плазме крови процент воды приблизительно равен, поэтому за определённую единицу времени в эритроцит из плазмы попадает примерно столько же молекул воды, сколько уходит из эритроцита в плазму. При разбавлении крови водой молекулы воды вне эритроцитов становятся больше, чем внутри. Вследствие этого увеличивается и число молекул воды, проникающих в эритроцит. Он разбухает, мембрана его растягивается, клетка теряет гемоглобин. Он переходит в плазму. Разрушение эритроцитов крови в организме человека может произойти под влиянием разных веществ, например яда гадюки. Оказавшись в плазме, гемоглобин быстро теряется: он легко проходит через стенки сосудов, выводится из организма почками, разрушается тканями печени.

Нарушение состава плазмы, как и любое другое нарушение постоянства состава внутренней среды, возможно лишь в относительно небольших пределах. Благодаря нервной и гуморальной саморегуляции отклонение от норм вызывает в организме изменения, восстанавливающие норму. Значительные изменения постоянства состава внутренней среды приводят к заболеванию, а иногда даже являются причиной смерти.

Ученик в красной мантии и короной “эритроцит” с воздушными шариками в руках:

Всё, что содержится в крови, всё, что несёт она по сосудам, предназначено для клеток нашего тела. Они отбирают из неё всё необходимое и используют на собственные нужды. Только кислородосодержащее вещество должно оказаться нетронутым. Ведь если оно будет оседать в тканях, разрушаться там и использоваться на нужды организма, трудно станет транспортировать кислород.

Поначалу природа пошла на создание очень крупных молекул, молекулярный вес которых в два, о то и в десять миллионов раз больше тома водорода, самого лёгкого вещества. Такие белки не способны проходить сквозь клеточные мембраны, “застревая” даже в довольно крупных порах; вот почему они по долгу сохранялись в крови и могли многократно использоваться. Для высших животных было найдено более оригинальное решение. Природа снабдила их гемоглобином, молекулярный вес которого лишь в 16 тысяч раз больше чем у атома водорода, но, чтобы гемоглобин не достался окружающим тканям, поместила его, как в контейнеры, внутрь специальных, циркулирующих вместе с кровью клеток – эритроцитов.

Эритроциты большинства животных круглые, хотя иногда их форма почему-то меняется, становится овальной. Среди млекопитающих такими уродами являются верблюды и ламы. Зачем в конструкцию эритроцита этих животных понадобилось вводить столь значительные изменения, пока точно неизвестно.

Поначалу эритроциты были большие, громоздкие. У протея, реликтовой пещерной амфибии их диаметр 35-58 микрон. У большинства амфибий они значительно меньше, однако их объём достигает 1100 кубических микрон. Это оказалось неудобно. Ведь чем больше клетка, тем относительно меньше её поверхность, в обе стороны которого должен проходить кислород. На единицу поверхности приходится слишком много гемоглобина, что мешает его полноценному использованию. Убедившись в этом, природа пошла на пути уменьшения размеров эритроцитов до 150 кубических микрон для птиц и до 70 для млекопитающих. У человека их диаметр равен 8 микронам, а объём 8 кубическим микронам.

Эритроциты многих млекопитающих ещё мельче, у коз едва достигают 4, а у кабарги 2,5 микрона. Почему именно у коз такие мелкие эритроциты, понять нетрудно. Предки домашних коз были горными животными и жили в сильно разряженной атмосфере. Недаром количество эритроцитов у них огромно, 14,5 миллиона в каждом кубическом миллиметре крови, тогда как у таких животных, как амфибий, интенсивность обмена веществ которых невелика, всего 40-170 тысяч эритроцитов.

В погоне за уменьшением объёма красные кровяные клетки позвоночных животных превратились в плоские диски. Так максимально сократился путь диффундирующих в глубь эритроцита молекул кислорода. У человека, кроме того, в центре диска с обеих сторон есть вдавления, что позволило ещё больше сократить объём клетки, увеличив размер её поверхности.

Транспортировать гемоглобин в специальной таре внутри эритроцита очень удобно, но добра без худа не бывает. Эритроцит – живая клетка и сам потребляет для своего дыхания массу кислорода. Природа не терпит расточительства. Ей немало пришлось поломать голову, чтобы придумать, как сократить ненужные расходы.

Самая важная часть любой клетки – ядро. Если его тихонечко удалить, а такие ультрамикроскопические операции учёные умеют делать, то безъядерная клетка, хотя и не гибнет, всё же становится нежизнеспособной, прекращает свои основные функции, резко сокращает обмен веществ. Вот это и решила использовать природа, она лишила взрослые эритроциты млекопитающих их ядер. Основная функция эритроцитов – была контейнерами для гемоглобина – функция пассивная, и пострадать она не могла, а сокращение обмена веществ было только на руку, так как при этом сильно уменьшается расход кислорода.

Учитель: из пластилина красного цвета слепите эритроцит.

Ученик в белом халате и короной “лейкоцит”:

Кровь не только транспортное средство. Она выполняет и другие важные функции. Передвигаясь по сосудам тела, кровь в лёгких и кишечнике почти что непосредственно соприкасается с внешней средой. И лёгкие, и особенно кишечник, бесспорно, грязные места организма. Не удивительно, что здесь в кровь очень легко проникнуть микробам. Да и почему бы им не проникать? Кровь – чудесная питательная среда, притом богатая кислородом. Если не поставить тут же при входе, бдительных и неумолимых стражей, дорога жизни организма стала бы дорогой его смерти.

Стражи нашлись без труда. Ещё на заре возникновения жизни все клетки организма были способны захватывать и переваривать частички органических веществ. Почти в то же время организмы обзавелись подвижными клетками, очень напоминающих современных амёб. Они не сидели сложа руки, ожидая, когда ток жидкости принесёт им что-нибудь вкусненькое, а проводили жизнь в постоянных поисках хлеба насущного. Эти бродячие клетки-охотники, с самого начала включившиеся в борьбу с попавшими в организм микробами, получили название лейкоцитов.

Лейкоциты – самые крупные клетки человеческой крови. Их размер колеблется от 8 до 20 микрон. Эти одетые в белые халаты санитары нашего организма ещё длительное время принимали участие в пищеварительных процессах. Они выполняют эту функцию даже у современных амфибий. Не удивительно, что у низших животных их очень много. У рыб в 1 кубическом миллиметре крови их бывает до 80 тысяч, в десять раз больше, чем у здорового человека.

Чтобы успешно бороться с патогенными микробами, необходимо очень много лейкоцитов. Организм производит их в огромных количествах. Учёным не удалось пока выяснить продолжительность их жизни. Да вряд ли она может быть точно установлена. Ведь лейкоциты – солдаты и, видимо, никогда не доживают до старости, а гибнут на войне, в схватках за наше здоровье. Вероятно, поэтому у различных животных и в различных условиях опыта получались очень пёстрые цифры – от 23 минут до 15 дней. Более точно было удалось установить лишь срок жизни для лимфоцитов – одной из разновидностей крохотных санитаров. Он равняется 10-12 часам, то есть за сутки организм не меньше двух раз полностью обновляет состав лимфоцитов.

Лейкоциты способны не только странствовать внутри кровяного русла, но при надобности его легко покидают, углубляясь в ткани, навстречу попавшим туда микроорганизмам. Пожирая опасных для организма микробов, лейкоциты отравляются их сильнодействующими токсинами и гибнут, но не сдаются. Волна за волной сплошной стеной они на болезнетворный очаг, пока сопротивление врага не будет сломлено. Каждый лейкоцит может проглотить до 20 микроорганизмов.

Массами выползают лейкоциты на поверхность слизистых оболочек, где всегда много микроорганизмов. Только в ротовую полость человека – 250 тысяч ежеминутно. За сутки здесь гибнет 1/80 часть всех наших лейкоцитов.

Лейкоциты борются не только с микробами. Им поручена ещё одна важная функция: уничтожать все поврежденные, износившиеся клетки. В тканях организма они постоянно ведут демонтаж, расчищая места для строительства новых клеток тела, а молодые лейкоциты принимают участие и в самом строительстве, во всяком случае, в строительстве костей, соединительной ткани и мышц.

Безусловно, одним лейкоцитам не удалось бы отстоять организм от проникающих в него микробов. В крови любого животного много различных веществ, которые способны склеивать, убивать и растворять попавших в кровеносную систему микробов, превращать в нерастворимые вещества и обезвреживать выделяемый ими токсин. Некоторые из этих защитных веществ мы получаем по наследству от родителей, другие учимся вырабатывать сами в борьбе с окружающими нас бесчисленными врагами.

Учитель: Задание: из пластилина белого цвета слепите лейкоцит.

Ученик в розовой мантии и короной “тромбоцит”:

Как ни внимательно контрольные приборы – барорецепторы следят за состоянием кровяного давления, всегда возможна авария. Ещё чаще беда приходит со стороны. Любая, даже самая незначительная, рана разрушит сотни, тысячи сосудов, и через эти пробоины сейчас же хлынут наружу воды внутреннего океана.

Создавая для каждого животного индивидуальный океан, природе пришлось озаботиться организацией аварийно спасательной службы на случай разрушения его берегов. Поначалу эта служба была не очень надёжной. Поэтому для низших существ природа предусмотрела возможность значительного обмеления внутренних водоёмов. Потеря 30 процентов крови для человека смертельна, японский жук легко переносит потерю 50 процентов гемолимфы.

Если судно в море получает пробоину, команда старается заткнуть образовавшуюся дыру любым подсобным материалом. Природа в изобилии снабдила кровь собственными заплатками. Это специальные веретенообразные клетки – тромбоциты. По своим размерам они ничтожно малы, всего 2-4 микрона. Заткнуть такой крохотной затычкой сколько-нибудь значительною дыру было бы невозможно, если бы тромбоциты не обладали способностью слипаться под воздействием тромбокиназы. Этим ферментом природа богато снабдила ткани, окружающие сосуды, и другие места, больше всего подверженные травмам. При малейшем повреждении тканей тромбокиназа выделяется наружу, входит в соприкосновение с кровью, и тромбоциты немедленно начинают слипаться, образуя комочек, а кровь несёт ему всё новый и новый строительный материал, ведь в каждом кубическом миллиметре крови их содержится 150-400 тысяч штук.

Сами по себе тромбоциты большой пробки образовать не могут. Затычка получается с помощью выпадения нитей особого белка – фибрина, который в виде фибриногена постоянно присутствует в крови. В образованной сети из волокон фибрина застывают комочки слипшихся тромбоцитов, эритроцитов, лейкоцитов. Проходят считанные минуты, и образуется значительная пробка. Если повреждён не очень крупный сосуд и давление крови в нём не настолько велико, чтобы вытолкнуть пробку, утечка будет ликвидирована.

Вряд ли рентабельно, чтобы дежурная аварийная служба потребляла много энергии, а значит и кислорода. Перед тромбоцитами стоит единственная задача – слипнуться в минуту опасности. Функция пассивная, не требует значительных затрат энергии, значит, незачем потреблять кислород, пока всё в организме спокойно, и природа с ними так же, как с эритроцитами. Она лишила их ядер и тем самым, сократив уровень обмена веществ, сильно снизила расход кислорода.

Совершенно очевидно, что хорошо налаженная аварийная служба крови необходима, но она, к сожалению, грозит организму страшной опасностью. Что, если по тем или иным причинам аварийная служба начнёт не вовремя работать? Такие неуместные действия приведут к серьёзной аварии. Кровь в сосудах свернётся и закупорит их. Поэтому кровь имеет вторую аварийную службу – антисвёртывающую систему. Она следит, чтобы в крови не было тромбина, взаимодействие которого с фибриногеном приводит к выпадению нитей фибрина. Как только фибрин появляется, антисвёртывающая система немедленно его инактивирует.

Вторая аварийная служба работает очень активно. Если в кровь лягушки ввести значительную дозу тромбина, ничего страшного не произойдёт, он тут же будет обезврежен. Зато если теперь взять у этой лягушки кровь, окажется, что она потеряла способность свёртываться.

Первая аварийная система работает автоматически, второй командует мозг. Без его указания система работать не будет. Если у лягушки сначала разрушить командный пункт, находящийся в продолговатом мозге, а потом ввести тромбин, кровь мгновенно свернётся. Аварийная служба наготове, но не кому подать сигнал тревоги.

Кроме перечисленных выше аварийных служб, кровь имеет ещё и бригаду капитального ремонта. Когда кровеносная система повреждена, важно не только быстрое образование тромба, необходимо так же его своевременное удаление. Пока порванный сосуд заткнут пробкой, она мешает заживлению раны. Ремонтная бригада, восстанавливая целостность тканей, понемножку растворяет и рассасывает тромб.

Многочисленные сторожевые, контрольные и аварийные службы надёжно охраняют воды нашего внутреннего океана от всяких неожиданностей, обеспечивая очень высокую надёжность движения его волн и неизменность их состава.

Учитель: Объяснение механизма свёртывания крови.

Свёртывание крови

Тромбопластин + Са 2+ + протромбин = тромбин

Тромбин + фибриноген = фибрин

Тромбопластин – белок-фермент, образуется при разрушении тромбоцитов.

Са 2+ - ионы кальция, присутствующие в плазме крови.

Протромбин – не активный белок-фермент плазмы крови.

Тромбин - активный белок-фермент.

Фибриноген – белок, растворённый в плазме крови.

Фибрин – волокна белка, нерастворимые в плазме крови (тромб)

В течение всего урока обучающиеся заполняют таблицу “Клетки крови”, а потом сравнивают с эталонной таблицей. Проверяют друг у друга, выставляют оценку, исходя из критериев, предлагаемых учителем. Смотри приложение №4.

Практическая часть урока.

Учитель: Задание №1

Исследовать кровь под микроскопом. Описать эритроциты. Определить, может ли эта кровь принадлежать человеку.

Учащимся для анализа предлагают кровь лягушки.

В ходе беседы учащиеся отвечают на вопросы:

1.Какую окраску имею эритроциты?

Ответ: Цитоплазма розовая, ядро окрашено ядерными красками в синий цвет. Окрашивание даёт возможность не только лучше различить клеточные структуры, но и узнать их химические свойства.

2. Какой величины эритроциты?

Ответ: Довольно крупные, однако, в поле зрения их немного.

3.Может ли эта кровь принадлежать человеку?

Ответ: Не может. Человек относится к млекопитающим, а эритроциты млекопитающих ядра не имеют.

Учитель: Задание №2

Сравните эритроциты человека и лягушки.

При сравнении отмечают следующее. Эритроциты человека значительно мельче эритроцитов лягушки. В поле зрения микроскопа эритроцитов человека значительно больше, чем эритроцитов лягушки. Отсутствия ядра повышает полезную ёмкость эритроцита. Из этих сопоставлений делают вывод, что кровь человека способна связывать больше кислорода, чем кровь лягушки.

Внесите информацию в таблицу. Смотри приложение №5.

3.Закрепление изученного материала:

1. По медицинскому бланку “Анализ крови” смотри приложение №6, дать характеристику состава крови:

а) Количество гемоглобина

б) Количество эритроцитов

в) Количество лейкоцитов

г) РОЭ и СОЭ

д) Лейкоцитарную формулу

е) Поставить диагноз состояния здоровья человека

2. Работа по вариантам:

1.Вариант: тестовая работа по 5 вопросам с выбором от одного до нескольких вопросов.

2.Вариант: выбрать предложения, в которых допущены ошибки и исправить эти ошибки.

Вариант 1

1.Где вырабатываются эритроциты?

а) печень

б) красный костный мозг

в) селезёнка

2.Где разрушаются эритроциты?

а) печень

б) красный костный мозг

в) селезёнка

3.Где образуются лейкоциты?

а) печень

б) красный костный мозг

в) селезёнка

г) лимфатические узлы

4.Какие форменные элементы крови имеют в клетках ядро?

а) эритроциты

б) лейкоциты

в) тромбоциты

5. Какие форменные элементы крови участвуют в её свёртывании?

а) эритроциты

б) тромбоциты

в) лейкоциты

Вариант 2

Найдите предложения, в которых допущены ошибки и исправьте их:

1.Внутренняя среда организма - это кровь, лимфа, тканевая жидкость.

2. Эритроциты – это красные кровяные клетки, имеющие ядро.

3. Лейкоциты участвуют в защитных реакциях организма, имеют амёбовидную форму и ядро.

4. Тромбоциты имеют ядро.

5. Эритроциты разрушаются в красном костном мозге.

Задания для логического мышления:

1.Концентрация солей физиологического раствора, заменяющего иногда в опытах кровь, разная для холоднокровных (0,65%) и теплокровных (0,95%) . Чем вы можете объяснить такое различие?

2.Если прилить в кровь чистую воду, то клетки крови лопаются; если поместить их в концентрированный раствор соли, то сморщиваются. Почему этого не происходит, если человек выпьет много воды и съест много соли?

3.При сохранении тканей живыми в не организма их помещают не в воду, а в физиологический раствор, содержащий 0,9% поваренной соли. Объясните, почему необходимо так делать?

4.Эритроциты человека в 3 раза меньше эритроцитов лягушки, но их в 1мм 3 в 13 раз больше у человека, чем у лягушки. Как вы можете объяснить этот факт?

5.Болезнетворные микробы, попавшие в какой-нибудь орган, могут проникнуть в лимфу. Если бы микробы попали из неё в кровь, то это привело бы к общему заражению организма. Однако этого не происходит. Почему?

6.В 1 мм 3 крови козы находится 10 млн эритроцитов размером 0,007; в крови лягушки 1 мм 3 – 400 000 эритроцитов размером 0,02. Чья кровь – человека, лягушки или козы – перенесёт в единицу времени больше кислорода? Почему?

7.При быстром восхождении на гору у здоровых туристов развивается “горная болезнь” - одышка, сердцебиение, головокружение, слабость. Эти признаки при частых тренировках со временем проходят. Предположите, какие изменения происходят при этом в крови человека?

4. Домашнее задание

п.13,14. Знать записи в тетради, работа №50,51 стр. 35 – рабочая тетрадь №1, авторы: Р.Д. Маш и А.Г. Драгомилов

Творческое задание для учащихся:

“Иммунная память”,

“Работа Э. Дженнера и Л. Пастера при изучении иммунитета”.

“Вирусные заболевания человека”.

Рефлексия: Ребята, поднимите руки те, кому было комфортно и уютно сегодня на уроке.

1. Как вы считаете, достигли мы цели урока?
2. Что вам понравилось больше всего на уроке?
3. Что бы вам хотелось изменить в ходе урока?

В 100 мл плазмы крови здорового человека содержится около 93 г воды. Остальная часть плазмы состоит из органических и неорганических веществ. Плазма содержит минеральные вещества, белки (в том числе ферменты), углеводы, жиры, продукты обмена веществ, гормоны, витамины.

Минеральные вещества плазмы представлены солями: хлоридами, фосфатами, карбонатами и сульфатами натрия, калия, кальция, магния. Они могут находиться как в виде ионов, так и в неионизированном состоянии.

Осмотическое давление плазмы крови

Даже незначительные нарушения солевого состава плазмы могут оказаться губительными для многих тканей, и прежде всего для клеток самой крови. Суммарная концентрация минеральных солей, белков, глюкозы, мочевины и других веществ, растворенных в плазме, создает осмотическое давление.

Явления осмоса возникают везде, где имеются два раствора различной концентрации, разделенные полупроницаемой мембраной, через которую легко проходит растворитель (вода), но не проходят молекулы растворенного вещества. В этих условиях растворитель движется в сторону раствора с большей концентрацией растворенного вещества. Одностороннюю диффузию жидкости через полупроницаемую перегородку называют осмосом (рис. 4). Сила, которая вызывает движение растворителя через полупроницаемую мембрану, есть осмотическое давление. С помощью специальных методов удалось установить, что осмотическое давление плазмы крови человека удерживается на постоянном уровне и составляет 7,6 атм (1 атм ≈ 105н/м2).

Рис. 4. Осмотическое давление: 1 - чистый растворитель; 2 - солевой раствор; 3 - полупроницаемая перепонка, разделяющая сосуд на две части; длина стрелок показывает скорость движения воды через перепонку; А - осмос, начавшийся после заполнения жидкостью обеих частей сосуда; Б - установление равновесия; Н-давление, уравновешивающее осмос

Осмотическое давление плазмы в основном создается неорганическими солями, поскольку концентрация сахара, белков, мочевины и других органических веществ, растворенных в плазме, невелика.

Благодаря осмотическому давлению происходит проникновение жидкости через клеточные оболочки, что обеспечивает обмен воды между кровью и тканями.

Постоянство осмотического давления крови имеет важное значение для жизнедеятельности клеток организма. Мембраны многих клеток, в том числе и клеток крови, тоже являются полупроницаемыми. Поэтому при помещении кровяных телец в растворы с различной концентрацией солей, а следовательно, и с разным осмотическим давлением в клетках крови за счет осмотических сил происходят серьезные изменения.

Солевой раствор, имеющий такое же осмотическое давление, как плазма крови, называют изотоническим раствором. Для человека изотоничен 0,9-процентный раствор поваренной соли (NaCl), а для лягушки - 0,6-процентный раствор этой же соли.

Солевой раствор, осмотическое давление которого выше, чем осмотическое давление плазмы крови, называют гипертоническим; если осмотическое давление раствора ниже, чем в плазме крови, то такой раствор называют гипотоническим.

Гипертонический раствор (обычно это 10-процентный раствор поваренной соли) применяют при лечении гнойных ран. Если на рану наложить повязку с гипертоническим раствором, то жидкость из раны будет выходить наружу, на повязку, поскольку концентрация солей в ней выше, чем внутри раны. При этом жидкость будет увлекать за собой гной, микробы, отмершие частицы тканей, и в результате рана скорее очистится и заживет.

Поскольку растворитель движется всегда в сторону раствора с более высоким осмотическим давлением, то при погружении эритроцитов в гипотонический раствор вода, по законам осмоса, интенсивно начинает проникать внутрь клеток. Эритроциты набухают, их оболочки разрываются, и содержимое поступает в раствор. Наблюдается гемолиз. Кровь, эритроциты которой подверглись гемолизу, становится прозрачной, или, как иногда говорят, лаковой.

В крови человека гемолиз начинается при помещении эритроцитов в 0,44-0,48-процентный раствор NaCl, а в 0,28-0,32-процентных растворах NaCl уже почти все эритроциты оказываются разрушенными. Если эритроциты попадают в гипертонический раствор, они сморщиваются. Убедитесь в этом, проделав опыты 4 и 5.

Примечание. Прежде чем проводить лабораторные работы по исследованию крови, необходимо освоить технику взятия из пальца крови для анализа.

Вначале и испытуемый и исследователь тщательно моют руки с мылом. Затем у испытуемого протирают спиртом безымянный (IV) палец левой руки. Кожу мякоти этого пальца прокалывают острой и предварительно простерилизованной специальной иглой-перышком. При надавливании на палец близ места укола выступает кровь.

Первую каплю крови убирают сухой ватой, а следующую используют для исследования. Необходимо следить, чтобы капля не растекалась по коже пальца. Кровь набирают в стеклянный капилляр, погрузив его конец в основание капли и придав капилляру горизонтальное положение.

После взятия крови палец вновь протирают ваткой, смоченной спиртом, а затем смазывают иодом.

Опыт 4

На один край предметного стекла поместите каплю изотонического (0,9-процентного) раствора NaCl, а на другой - каплю гипотонического (0,3-процентного) раствора NaCl. Проколите кожу пальца иглой обычным способом и стеклянной палочкой перенесите по капле крови в каждую каплю раствора. Жидкости перемешайте, накройте покровными стеклами и рассмотрите под микроскопом (лучше при большом увеличении). Видно набухание большинства эритроцитов в гипотоническом растворе. Некоторые из эритроцитов оказываются разрушенными. (Сравните с эритроцитами в изотоническом растворе.)

Опыт 5

Возьмите другое предметное стекло. На один край его поместите каплю 0,9-процентного раствора NaCl, а на другой - каплю гипертонического (10-процентного) раствора NaCl. Внесите в каждую каплю растворов по капле крови и после перемешивания рассмотрите их под микроскопом. В гипертоническом растворе происходит уменьшение размеров эритроцитов, их сморщивание, которое легко обнаруживается по характерному фестончатому их краю. В изотоническом растворе край у эритроцитов гладкий.

Несмотря на то что в кровь может поступать разное количество воды и минеральных солей, осмотическое давление крови поддерживается на постоянном уровне. Это достигается благодаря деятельности почек, потовых желез, через которые из организма удаляются вода, соли и другие продукты обмена веществ.

Физиологический раствор

Для нормальной деятельности организма важно не только количественное содержание солей в плазме крови, что обеспечивает определенное осмотическое давление. Чрезвычайно важен и качественный состав этих солей. Изотонический раствор хлористого натрия не способен длительное время поддерживать работу омываемого им органа. Сердце, например, остановится, если из протекающей через него жидкости полностью исключить соли кальция, то же произойдет при избытке солей калия.

Растворы, которые по своему качественному составу и концентрации солей соответствуют составу плазмы, называют физиологическими растворами. Они различны для разных животных. В физиологии часто применяют жидкости Рингера и Тироде (табл. 1).

Таблица1. Состав жидкостей Рингера и Тироде (в г на 100 мл воды)

В жидкости для теплокровных животных часто, помимо солей, добавляют еще глюкозу и насыщают раствор кислородом. Такие жидкости используют для поддержания жизнедеятельности изолированных от тела органов, а также как заменители крови при кровопотерях.

Реакция крови

Плазма крови имеет не только постоянное осмотическое давление и определенный качественный состав солей, в ней поддерживается постоянство реакции. Практически реакция среды определяется концентрацией водородных ионов. Для характеристики реакции среды пользуются водородным показателем, обозначаемым рН. (Водородный показатель - логарифм концентрации водородных ионов с обратным знаком.) Для дистиллированной воды величина рН составляет 7,07, кислая среда характеризуется рН меньше 7,07, а щелочная - более 7,07. Водородный показатель крови человека при температуре тела 37°С равен 7,36. Активная реакция крови слабощелочная. Даже незначительные сдвиги величины рН крови нарушают деятельность организма и угрожают его жизни. Вместе с тем в процессе жизнедеятельности в результате обмена веществ в тканях происходит образование значительных количеств кислых продуктов, например молочной кислоты при физической работе. При усиленном дыхании, когда из крови удаляется значительное количество угольной кислоты, кровь может подщелачиваться. Организм обычно быстро справляется с такими отклонениями величины рН. Эту функцию осуществляют буферные вещества, находящиеся в крови. К ним относятся гемоглобин, кислые соли угольной кислоты (гидрокарбонаты), соли фосфорной кислоты (фосфаты) и белки крови.

Постоянство реакции крови поддерживается деятельностью легких, через которые удаляется из организма углекислый газ; через почки и потовые железы выводится избыток веществ, имеющих кислую или щелочную реакцию.

Белки плазмы крови

Из органических веществ плазмы наибольшее значение имеют белки. Они обеспечивают распределение воды между кровью и тканевой жидкостью, поддерживая водно-солевое равновесие в организме. Белки участвуют в образовании защитных иммунных тел, связывают и обезвреживают проникшие в организм ядовитые вещества. Белок плазмы фибриноген - основной фактор свертывания крови. Белки придают крови необходимую вязкость, что важно для поддержания на постоянном уровне давления крови.

sohmet.ru

Практическая работа № 3 Эритроциты человека в изотоническом, гипотоническом и гипертоническом растворах

Необходимо взять три пронумерованных предметных стекла. На каждое стекло нанести каплю крови, затем к капле на первом стекле добавить каплю физиологического раствора, на втором дистиллированной воды на третьем – 20% раствора. Все капли накрыть покровными стеклами. Дать постоять препаратам 10 – 15 минут, затем рассмотреть при большом увеличении микроскопа. В физиологическом растворе эритроциты имеют обычную овальную форму. В гипотонической среде эритроциты набухают, а затем лопаются. Это явление носит название гемолиза. В гипертонической среде эритроциты начинают сжиматься, сморщиваться, теряя воду.

Зарисуйте эритроциты в изотоническом, гипертоническом и гипотоническом растворах.

Выполнение тестовых заданий.

Образцы тестовых заданий и ситуационных задач

химические соединения, которые входят в состав плазматической мембраны и, обладая гидрофобностью, служат основным барьером для проникновения в клетку воды и гидрофильных соединений

полисахариды

ЕСЛИ ЭРИТРОЦИТЫ ЧЕЛОВЕКА ПОМЕСТИТЬ В 0,5% РАСТВОР NaCl, ТО МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ

будут перемещаться преимущественно в клетку

будут перемещаться преимущественно из клетки

перемещаться не будут.

будут в равном количестве перемещаться в обе стороны: в клетку и из клетки.

В медицине для очищения ран от гноя используют марлевые повязки, смоченные раствором NaCl определенной концентрации. ДЛЯ ЭТОЙ ЦЕЛИ ИСПОЛЬЗУЮТ РАСТВОР

изотонический

гипертонический

гипотонический

нейтральный

вид транспорта веществ через наружную плазматическую мембрану клетки, который требует энергии АТФ

пиноцитоз

диффузия через канал

облегченная диффузия

простая диффузия

Ситуационная задача

В медицине для очищения ран от гноя используют марлевые повязки, смоченные раствором NaCl определенной концентрации. Какой раствор NaCl используют для этой цели и почему?

Практическое занятие № 3

Строение эукариотических клеток. Цитоплазма и ее компоненты

Эукариотический тип клеточной организации с ее высокой упорядоченностью процессов жизнедеятельности как в клетках одноклеточных, так и многоклеточных организмов, обусловлен компартментализацией самой клетки, т.е. подразделением ее на структуры (компоненты – ядро, плазмолемму и цитоплазму, с присущими для нее органоидами и включениями), отличающиеся деталями строения, химического состава и разделением функций между ними. Однако одновременно происходит и взаимодействие различных структур друг с другом.

Таким образом, клетка характеризуется целостностью и дискретностью, как одним из свойств живой материи, кроме того обладает свойствами специализации и интеграции в многоклеточном организме.

Клетка – структурная и функциональная единица всего живого на нашей планете. Знания строения и функционирования клеток необходимы для изучения анатомии, гистологии, физиологии, микробиологии и других дисциплин.

продолжить формирование общебиологических понятий о единстве всего живого на Земле и специфических особенностях представителей различных царств, проявляющихся на клеточном уровне;

изучить особенности организации эукариотических клеток;

изучить строение и функцию органоидов цитоплазмы;

уметь находить основные компоненты клетки под световым микроскопом.

Для формирования профессиональных компетенций студент должен уметь:

различать эукариотические клетки и давать их морфофизиологическую характеристику;

отличать прокариотические клетки от эукариотических; животные клетки от клеток растений;

находить основные компоненты клетки (ядро, цитоплазму, оболочку) под световым микроскопом и на элекронограмме;

дифференцировать на электронограммах различные органоиды и включения клетки.

Для формирования профессиональных компетенций студент должен знать:

особенности организации эукариотических клеток;

строение и функцию органоидов цитоплазмы.

studfiles.net

Осмотическое давление крови

Осмотическим давлением называется сила, которая заставляет переходить растворитель (для крови это вода) через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в более концентрированный раствор. Осмотическое давление определяет транспорт воды из внеклеточной среды организма в клетки и наоборот. Оно обусловлено растворимыми в жидкой части крови осмотически активными веществами, к которым относятся ионы, белки, глюкоза, мочевина и др.

Осмотическое давление определяется криоскопическим методом, с помощью определения точки замерзания крови. Выражается оно в атмосферах (атм.) и миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Рассчитано, что осмотическое давление равно 7,6 атм. или 7,6 х 760 = мм рт. ст.

Для характеристики плазмы как внутренней среды организма особое значение имеет суммарная концентрация всех ионов и молекул, содержащихся в ней, или ее осмотическая концентрация. Физиологическое значение постоянства осмотической концентрации внутренней среды заключается в поддержании целостности мембраны клеток и обеспечении транспорта воды и растворенных веществ.

Осмотическая концентрация в современной биологии измеряется в осмолях (осм) или миллиосмолях(мосм) – тысячная доля осмоля.

Осмоль - концентрация одного моля неэлектролита (например, глюкозы, мочевины и др.), растворенного в литре воды.

Осмотическая концентрация неэлектролита меньше осмотической концентрации электролита, так как молекулы электролита диссоциируют на ионы, вследствие чего возрастает концентрация кинетически активных частиц, которыми и определяется величина осмотической концентрации.

Осмотическое давление, которое может развить раствор, содержащий 1 осмоль равно 22,4 атм. Поэтому осмотическое давление может быть выражено в атмосферах или миллиметрах ртутного столба.

Осмотическая концентрация плазмы равна 285 – 310 мосм (в среднем 300 мосм или 0,3 осм), это один из самых жестких параметров внутренней среды, его постоянство поддерживается системой осморегуляции с участием гормонов и изменением поведения – возникновение чувства жажды и поиск воды.

Часть общего осмотического давления, обусловленная белками, называется коллоидно-осмотическим (онкотическим) давлением плазмы крови. Онкотическое давление равно 25 - 30 мм рт. ст. Основная физиологическая роль онкотического давления заключается в удержании воды во внутренней среде.

Увеличение осмотической концентрации внутренней среды приводит к переходу воды из клеток в межклеточную жидкость и кровь, клетки сморщиваются и их функции нарушаются. Уменьшениеосмотической концентрацииприводит к тому, что вода переходит в клетки, клетки набухают, их мембрана разрушается, происходит плазмолиз.Разрушение вследствие набухания клеток крови называется гемолиз. Гемолиз- разрушение оболочки самых многочисленных клеток крови - эритроцитов с выходом гемоглобина в плазму, которая окрашивается при этом в красный цвет и становится прозрачной (лаковая кровь). Гемолиз может быть вызван не только уменьшением осмотической концентрации крови. Различают следующие виды гемолиза:

1. Осмотический гемолиз- развивается при уменьшении осмотического давления. Происходит набухание, затем разрушение эритроцитов.

2. Химический гемолиз- происходит под влиянием веществ, разрушающих белково-липидную оболочку эритроцитов (эфир, хлороформ, алкоголь, бензол, желчные кислоты, сапонин и др.).

3. Механический гемолиз- возникает при сильных механических воздействиях на кровь, например, сильном встряхивании ампулы с кровью.

4. Термический гемолиз - обусловлен замораживанием и размораживанием крови.

5. Биологический гемолиз- развивается при переливании несовместимой крови, при укусах некоторых змей, под влиянием иммунных гемолизинов и т.д.

В этом разделе остановимся подробнее на механизме осмотического гемолиза. Для этого уточним такие понятия как изотонические, гипотонические и гипертонические растворы. Изотонические растворы имеют суммарную концентрацию ионов, не превышающую 285-310 ммоль. Это может быть 0,85% раствор хлористого натрия (его часто называют «физиологическим» раствором, хотя это не полностью отражает ситуацию), 1,1% раствор хлористого калия, 1,3% раствор бикарбоната натрия, 5,5% раствор глюкозы и т.д. Гипотонические растворы имеют меньшую концентрацию ионов - менее 285 ммоль. Гипертонические, наоборот, большую - выше 310 ммоль. Эритроциты, как известно, в изотоническом растворе не изменяют свой объем. В гипертоническом растворе - уменьшают его, а гипотоническом - увеличивают свой объем пропорционально степени гипотонии, вплоть до разрыва эритроцита (гемолиза) (рис. 2).

Рис. 2. Состояние эритроцитов в растворе NaCl различной концентрации: в гипотоническом растворе - осмотический гемолиз, в гипертоническом -плазмолиз.

Явление осмотического гемолиза эритроцитов используется в клинической и научной практике с целью определения качественных характеристик эритроцитов (метод определения осмотической резистентности эритроцитов), устойчивости их мембран к разрушению в шипотоническом растворе.

Онкотическое давление

Часть общего осмотического давления, обусловленная белками, называется коллоидно-осмотическим (онкотическим) давлением плазмы крови. Онкотическое давление равно 25 - 30 мм рт. ст. Это составляет 2 % от общего осмотического давления.

Онкотическое давление в большей степени зависит от альбуминов (80 % онкотического давления создают альбумины), что связано с их относительно малой молекулярной массой и большим количеством молекул в плазме.

Онкотическое давление играет важную роль в регуляции водного обмена. Чем больше его величина, тем больше воды удерживается в сосудистом русле и тем меньше ее переходит в ткани и наоборот. При снижении концентрации белка в плазме вода перестает удерживаться в сосудистом русле и переходит в ткани, развиваются отеки.

Регуляция рН крови

рН– это концентрация водородных ионов, выраженная отрицательным логарифмом молярной концентрации ионов водорода. Например, рН=1 означает, что концентрация равна 101 моль/л; рН=7 - концентрация составляет 107 моль/л, или 100 нмоль. Концентрация водородных ионов существенно влияет на ферментативную деятельность, на физико-химические свойства биомолекул и надмолекулярных структур. В норме рН крови соответствует 7,36 (в артериальной крови - 7,4; в венозной крови - 7,34). Крайние пределы колебаний рН крови, совместимые с жизнью, - 7,0-7,7, или от 16 до 100 нмоль/л.

В процессе обмена веществ в организме образуется огромное количество «кислых продуктов», что должно приводить к сдвигу рН в кислую сторону. В меньшей степени в организме накапливаются в процессе метаболизма щелочи, которые могут снизить содержание водорода и сместить рН среды в щелочную сторону - алкалоз. Однако реакция крови при этих условиях практически не изменяется, что объясняется наличием буферных систем крови и нервно-рефлекторных механизмов регуляции.

megaobuchalka.ru

Тоничность - это... Что такое Тоничность?

Тоничность (от τόνος - «напряжение») - мера градиента осмотического давления, то есть различия водного потенциала двух растворов, разделённых полупроницаемой мембраной. Данное понятие обычно применяется по отношению к растворам, окружающим клетки. На осмотическое давление и тоничность могут влиять лишь растворы веществ, не проникающих через мембрану (электролитные, белковые и т. д.). Проникающие через мембрану растворы имеют одинаковую концентрацию по обе её стороны, и, следовательно, не изменяют тоничность.

Классификация

Различают три варианта тоничности: один раствор по отношению к другому может быть изотоническим, гипертоническим и гипотоничнеским.

Изотонические растворы

Схематическое изображение эритроцита в изотоническом растворе

Изотония - равенство осмотического давления в жидких средах и тканях организма, которое обеспечивается поддержанием осмотически эквивалентных концентраций содержащихся в них веществ. Изотония - одна из важнейших физиологических констант организма, обеспечиваемых механизмами саморегуляции. Изотонический раствор - раствор, имеющий осмотическое давление, равное внутриклеточному. Клетка, погружённая в изотонический раствор, находится в равновесном состоянии - молекулы воды диффундируют через клеточную мембрану в равном количестве внутрь и наружу, не накапливаясь и не теряясь клеткой. Отклонение осмотического давления от нормального физиологического уровня влечёт за собой нарушение обменных процессов между кровью, тканевой жидкостью и клетками организма. Сильное отклонение может нарушить структуру и целостность клеточных мембран.

Гипертонические растворы

Гипертонический раствор - раствор, имеющий бо́льшую концентрацию вещества по отношению к внутриклеточной. При погружении клетки в гипертонический раствор, происходит её дегидратация - внутриклеточная вода выходит наружу, что приводит к высыханию и сморщиванию клетки. Гипертонические растворы применяются при осмотерапии для лечения внутримозгового кровоизлияния.

Гипотонические растворы

Гипотонический раствор - раствор, имеющий меньшее осмотическое давление по отношению к другому, то есть обладающий меньшей концентрацией вещества, не проникающего через мембрану. При погружении клетки в гипотонический раствор, происходит осмотическое проникновение воды внутрь клетки с развитием её гипергидратации - набухания с последующим цитолизом. Растительные клетки в данной ситуации повреждаются не всегда; при погружении в гипотонический раствор, клетка будет повышать тургорное давление, возобновляя своё нормальное функционирование.

Воздействие на клетки

Эпидермальные клетки традесканции в норме и при плазмолизе.

В клетках животных, гипертоническая среда вызывает выход воды из клетки, вызывая клеточное сморщивание (кренацию). В клетках растений, воздействие гипертонических растворов более драматично. Гибкая клеточная мембрана отходит от клеточной стенки, однако остаётся прикреплённой к ней в области плазмодесм. Развивается плазмолиз - клетки приобретают «игольчатый» вид, плазмодесмы практически прекращают функционировать из-за сокращения.

Некоторые организмы обладают специфическими механизмами преодоления гипертоничности окружающей среды. Например, рыбы, живущие в гипертоническом солевом растворе, поддерживают внутриклеточное осмотическое давление, активно выделяя избыток выпитой соли. Этот процесс носит название осморегуляции.

В гипотонической среде, клетки животных набухают вплоть до разрыва (цитолиза). Для удаления избытка воды у пресноводных рыб постоянно происходит процесс мочеиспускания. Растительные клетки хорошо сопротивляются воздействию гипотонических растворов благодаря прочной клеточной стенке, обеспечивающей эффективную осмолярность или осмоляльность.

Некоторые лекарственные препараты для внутримышечного применения предпочтительно вводить в форме слегка гипотонического раствора, что позволяет достичь их лучшей абсорбции тканями.

См. также

• Осмос
• Изотонические растворы