Эритроциты в гипертоническом растворе


3. Плазма крови [1976 - - Физиология человека]

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

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

    1. белки

    2. полисахариды

    3. липиды

    4. ДНК

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

    1. будут перемещаться преимущественно в клетку

    2. будут перемещаться преимущественно из клетки

    3. перемещаться не будут.

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

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

    1. изотонический

    2. гипертонический

    3. гипотонический

    4. нейтральный

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

    1. пиноцитоз

    2. диффузия через канал

    3. облегченная диффузия

    4. 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.

Для формирования профессиональных компетенций студент должен уметь:

Для формирования профессиональных компетенций студент должен знать:

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[1] 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

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

Примечания

dic.academic.ru


Смотрите также