Человек в цифрах и фактах

Что включает в себя понятие внутренняя среда организма?

Вспомните из курса зоологии, что  у многоклеточных организмов большинство  клеток не имеет непосредственного контакта с внешней средой, их жизнедеятельность обеспечивается наличием внутренней среды. Внутреннюю среду организма составляют кровь, лимфа и тканевая жидкость. Из внутренней среды клетки организма получают все необходимые для жизни вещества и выделяют в нее конечные продукты метаболизма. Вещества через стенку капилляров поступают в межклеточное вещество соединительной ткани – тканевую жидкость, а затем через клеточную мембрану в клетку, и, наоборот, из клетки – в тканевую жидкость, а затем – в кровь и органы выделения (объяснение по таблице – рис. 1).

 

Для внутренней среды организма  характерно относительное постоянство  состава и физико–химических  свойств. При изменении какого–либо  параметра внутренней среды в  организме включаются мощные системы саморегуляции. Они обеспечивают изменение функций многих органов и систем так, чтобы их работа вызывала исправление изменившегося баланса. Совокупность механизмов, обеспечивающих постоянство внутренней среды организма, называется гомеостазом.

2. Блок изуче6ния  нового материала /весь изложенный ниже теоретический материал имеется у всех учащихся в учебно–методическом пособии/

Первый компонент внутренней среды  организма – кровь – имеет  жидкую консистенцию и красный цвет. Красный цвет крови придает гемоглобин, содержащийся в эритроцитах.

Основными функциями крови являются.

1. Транспортная:

- перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким;

- доставка питательных веществ, витаминов, минеральных веществ и воды от органов пищеварения к тканям;

- удаление из тканей конечных продуктов метаболизма, лишней воды и минеральных солей

- перенос гормонов, медиаторов.

2. Защитная – участие в клеточных и гуморальных механизмах иммунитета, в свертывании крови и остановке кровотечения.

3. Регуляторная – регуляция температуры, водно–солевого обмена между кровью и тканями.

4. Гомеостатическая – поддержание стабильности показателей гомеостаза: рН, осмотического давления и др.

Давайте рассмотрим, какие показатели гомеостаза определяют наше здоровье.

Общее количество крови в организме  взрослого человека в норме составляет 6–8% массы тела и равно примерно 4,5–6 л. В кровеносной системе  находится 60–70% крови – это так  называемая циркулирующая кровь. Другая часть крови (30–40%) содержится в специальных кровяных депо – депонированная, или резервная, кровь.

Кровь состоит из жидкой части –  плазмы и взвешенных в ней форменных  элементов. На долю форменных элементов  в циркулирующей крови приходится 40–45%, на долю плазмы – 55–60%.

Относительная плотность крови равна 1,05–1,06, а ее вязкость по отношению к воде составляет 5.

Плазма содержит 90–92% воды и 8–10% сухого остатка, главным образом, белков (7–8%) и минеральных солей (1%). Белки  плазмы (их более 30) включают 3 основные группы. Альбумины (около 4,5%) связывают и транспортируют лекарственные вещества, витамины, гормоны, пигменты. Глобулины (2–3%) обеспечивают транспорт жиров, глюкозы, меди, железа, выработку антител. Фибриноген (0,2–0,4%) участвует в свертывании крови.

В плазме также находятся аминокислоты, глюкоза (0,11%), нейтральные жиры, липиды. В плазму поступают и конечные продукты обмена веществ: мочевина, мочевая кислота и др. В плазме содержится также более 50 различных гормонов, ферментов и других биологически активных веществ.

Минеральные вещества плазмы составляют около 1% (катионы Na+, K+, Са++, анионы С1–, НСО3–, НР04–). Содержащиеся в плазме минеральные вещества определяют осмотическое давление крови, которое составляет около 7,6 атм. Растворы, осмотическое давление которых такое же, как у плазмы крови, называются изотоническими. Растворы с большим осмотическим давлением называются гипертоническими, а с меньшим – гипотоническими. 0,85–0,9% раствор NaCI называется физиологическим.

 

Реакция крови (рН) является одной  из важнейших констант гомеостаза, так как только при рН 7,36–7,42 возможно оптимальное течение реакций обмена веществ.

При изучении состава плазмы крови  учащиеся заполняют таблицу:

 

№ п/п	Параметр гомеостаза	Диапазон цифровых показателей	Значение	Нарушения, происходящие при изменении параметров

 

К форменным элементам крови  относятся эритроциты, лейкоциты  и тромбоциты – кровяные пластинки.

Эритроциты – безъядерные клетки, неспособные к делению. Количество эритроцитов в 1 л крови колеблется у взрослых мужчин: 3,9–5,5Ч1012 , у женщин: 3,7– 4,9Ч1012. Большинство эритроцитов имеет форму двояковогнутого диска, которая обеспечивает наибольшую поверхность контакта с плазмой. Общая площадь поверхности всех эритроцитов взрослого человека составляет 3000–3800 м², что в 1500–1900 раз превышает поверхность тела. Плазмолемма эритроцитов имеет толщину около 20нм и обеспечивает активный перенос О2, СО2, ионов натрия, калия и других веществ. Основной объем эритроцита – 96% сухого остатка – приходится на долю гемоглобина. Гемоглобин обуславливает дыхательную функцию крови за счет переноса О2 от легких к тканям и СО2 от клеток к легким. По химической структуре гемоглобин является сложным белком, состоящим из белка глобина и четырех молекул небелковой группы – гема. Гем имеет в своем составе атом железа, способный присоединять или отдавать молекулу кислорода.

У мужчин в норме содержится гемоглобина 130–160 г/л, у женщин 120–140 г/л. Общее количество гемоглобина в пяти литрах крови у человека составляет 700–800 г. 1 г гемоглобина связывает 1,34мл кислорода. Разница в содержании эритроцитов и гемоглобина у мужчин и женщин объясняется стимулирующим действием на кроветворение мужских половых гормонов.

В норме гемоглобин содержится в  крови в виде трех физиологических  соединений:

- оксигемоглобин (НЬО2) – гемоглобин, присоединивший О2; находится в артериальной крови, придает ей ярко–алый цвет;

- восстановленный гемоглобин (Hb), отдавший О2; находится в венозной крови, которая имеет более темный цвет, чем артериальная;

- карбгемоглобин (НЬСО2) – соединение гемоглобина с углекислым газом; содержится в венозной крови.

Гемоглобин способен также образовывать соединение и с угарным газом  карбоксигемоглобин (НЬСО). Сродство гемоглобина к угарному газу превышает его сродство к О2, поэтому даже 0,1% концентрация угарного газа в воздухе ведет к превращению 80% гемоглобина в карбоксигемоглобин, который неспособен присоединять О2, что является опасным для жизни.

Итак, основное значение эритроцитов  – транспорт газов. Назовите основные морфологические особенности эритроцитов, позволяющие осуществлять эту функцию? /Дисковидная форма, большое содержание гемоглобина – отсутствие ядра и  большинства органелл/.

Лейкоциты. У взрослого человека в 1 литре насчитывается 3,8–9•109 лейкоцитов. Все лейкоциты являются ядерными клетками, способными к активному  перемещению. По наличию зернистости  в цитоплазме лейкоциты подразделяются на зернистые – гранулоциты и  незернистые – агранулоциты.

Гранулоциты характеризуются наличием сегментированного ядра, псевдоподий  и зернистости в цитоплазме. Гранулоциты  по окрашиванию зернистости в  цитоплазме подразделяют на эозинофильные (ацидофильные), базофильные и нейтрофильные. Все зернистые лейкоциты, особенно нейтрофильные, способны к фагоцитозу. Незернистые лейкоциты отличаются несегментированным ядром, отсутствием видимой при световой микроскопии зернистости в цитоплазме. Незернистые лейкоциты менее подвижны, способны к делению. К агранулоцитам относят лимфоциты и моноциты.

Нейтрофилы составляют 65–75% от общего числа лейкоцитов. По строению различают  сегментоядерные нейтрофилы, палочкоядерные нейтрофилы и юные нейтрофилы. Подавляющую  часть лейкоцитов составляют сегментоядерные нейтрофилы – 60–65%. Их диаметр в мазке крови равен 9 –12 мкм. (Объяснение по электронограмме и рисунку 3). Ядра имеют от двух до пяти сегментов, связанных перемычкой. В цитоплазме имеется зернистость двух типов: мелкие красно–фиолетовые гранулы, видимые в световой микроскоп – это лизосомы с гидролитическими ферментами; и гранулы, видимые только при электронной микроскопии, заполнены бактерицидными веществами. Зная особенности ультраструктуры нейтрофила, скажите, какую функцию могут выполнять нейтрофилы? /Нейтрофилы выполняют защитную функцию – осуществляют фагоцитоз бактерий и других инородных частиц/. Палочкоядерные нейтрофилы составляют 3–5%.от общего числа лейкоцитов. Ядра этих клеток имеют вид изогнутой палочки или буквы S. Юные нейтрофилы содержат бобовидное ядро, в крови встречаются редко (0–0,5%). Увеличение числа молодых форм нейтрофильных лейкоцитов наблюдается в начале развития в организме воспалительного процесса.

Эозинофильные гранулоциты – эозинофилы составляют 1–5% от общего числа лейкоцитов. Диаметр эозинофилов составляет 12–14 мкм (объяснение по электронограмме и рисунку 4). Ядра, как правило, имеют два сегмента, редко больше. В цитоплазме содержатся крупные, окрашенные в розовый цвет гранулы. В крови эозинофилы находятся 3–8 часов, в соединительной ткани – несколько дней. Основными функциями эозинофилов являются уничтожение патогенных микробов путем фагоцитоза, а простейших и многоклеточных паразитов – неклеточным воздействием. Эозинофилы ограничивают область аллергической реакции и синтезируют регуляторы воспаления. О чем говорит увеличение количества эозинофилов в крови – эозинофилия? /О наличии аллергического состояния или глистной инвазии/.

Базофильные гранулоциты – базофилы составляют в крови человека 0–1% от общего числа лейкоцитов. Диаметр базофила – 11–12 мкм (рис. 5). Ядра слабодольчатые, окрашиваются слабее, чем ядра эозинофилов и нейтрофилов. В цитоплазме имеется большое количество крупных фиолетовых гранул. Базофилы синтезируют и выделяют биологически активные вещества (гепарин, гистамин и др.), участвуют в защитных реакциях организма, стимулируют функции нейтрофилов и макрофагов, выделяют медиаторы воспаления. Базофилы часто называют основной клеткой гомеостаза, хотя их функции до конца не изучены. Кто сможет доказать данную точку зрения?

Лимфоциты встречаются не только в  крови, но особенно их много в лимфе. В крови взрослых людей лимфоциты  составляют 20–35% от общего числа лейкоцитов. Размеры лимфоцитов, колеблются от 4,5–6мкм до10мкм. (рис. 6). Лимфоциты  имеют круглое, иногда бобовидное ядро. Цитоплазма окружает ядро узким ободком, при электронной микроскопии в ней обнаруживается мощно развитая гранулярная ЭПС. Что вы можете сказать о выполняемой лимфоцитами функции, исходя из особенностей их строения? /Синтез белков/. Какие же белки синтезируют лимфоциты?

Функционально и по происхождению, различают Т–лимфоциты и В–лимфоциты.

Т–лимфоциты образуются в тимусе и определяют генетическую чужеродность попавшего в организм вещества. Т–лимфоциты  подразделяются на следующие клоны: – Т–хелперы, стимулирующие выработку антител; Т–супрессоры, тормозящие синтез антител; Т–киллеры, уничтожающие чужеродные и измененные собственные клетки; и долгоживущие Т–клетки памяти. В–лимфоциты (так они называются, потому, что впервые место их образования было обнаружено у птиц в особой железе – сумке Фабрициуса или бурсе) у человека образуются в лимфоидной ткани желудочно–кишечного тракта. Под контролем Т–лимфоцитов В–лимфоциты трансформируются в плазматические клетки, синтезирующие антитела.

Таким образом, белки, синтезируемые лимфоцитами, определяют создание гуморального (жидкостного) иммунитета.

Моноциты в крови человека составляют 6–8% от общего числа лейкоцитов. Это  самые крупные в мазках крови  лейкоциты, их размер составляет 18–22 мкм. (рис. 2).Ядра моноцитов разнообразные по форме: бобовидные, подковообразные, иногда дольчатые. В ядре имеется одно или несколько ядрышек. Цитоплазма занимает большую часть клетки и окрашена в голубовато–серый цвет. В цитоплазме видны мелкие гранулы – лизосомы. Моноциты, выселяются из крови превращаются в макрофаги /в костной ткани – остеокласты, в печени – клетки Купфера , в соединительной ткани – гистиоциты, и др./.

Таким образом, гранулярные лейкоциты  и моноциты определяют развитие воспалительных реакций при попадании в организм микробов, т.е. формируют фагоцитарный иммунитет. Назовите, какие особенности их строения обеспечивают выполнение данных функций?

При изучении клеток крови учащиеся заполняют таблицу:

 

№ п/п	Клетки крови	Количество	Особенности строения	Выполняемая функция

 

Тромбоциты – кровяные пластинки  – составляют в литре крови 180–320•109. Это безъядерные фрагменты цитоплазмы гигантских клеток красного костного мозга – мегакариоцитов. Размеры  тромбоцита в мазке крови 2–3мкм, 2/3 тромбоцитов циркулирует в  крови, остальные депонируются в селезенке. Тромбоциты активно участвуют в процессе свертывания крови и растворения кровяного сгустка за счет присутствующих в них биологически активных соединений. Пусковым механизмом свертывания крови служит освобождение тромбопластина поврежденной тканью и распадающимися тромбоцитами. Свертывание крови осуществляется в три фазы:

I фаза – формирование протромбиназы; 

II фаза – образование тромбина;

III фаза – превращение фибриногена  в фибрин. Сеть из волокон нерастворимого  фибрина и опутанные ею эритроциты, лейкоциты и тромбоциты образуют кровяной сгусток – тромб. В механизме свертывания крови принимает участие 15 плазменных факторов: фибриноген, протромбин, тканевой тромбопластин, кальций, антигемофильные глобулины и др. Большинство этих факторов образуются в печени при участии витамина К. Для осуществления всех фаз процесса свертывания необходимы ионы кальция.

III. Блок подведения итогов и  рефлексии.