§ 8. Внутренняя среда организма и гомеостаз

Определения и обозначения

Внутренняя среда организма — совокупность жидкостей, непосредственно обеспечивающих обмен веществ между клетками и внешней средой. К ней относятся кровь, тканевая жидкость и лимфа. Благодаря ей клетки получают необходимые вещества и освобождаются от продуктов обмена.

Гомеостаз — относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды организма. Слово «относительное» означает, что небольшие колебания возможны, а «динамическое» — что равновесие поддерживается непрерывной работой органов. Гомеостаз нужен, чтобы клетки сохраняли подходящие условия для жизни.

Кровь — жидкая соединительная ткань, которая переносит вещества и связывает органы в единую систему. Она движется по кровеносным сосудам и участвует также в защите организма и регуляции его работы. Однако большинство клеток получает вещества из крови не напрямую, а через тканевую жидкость.

Тканевая жидкость окружает клетки, а лимфа образуется из её избытка и возвращает этот избыток в кровоток. Тканевая жидкость находится в межклеточном пространстве, а лимфа — внутри лимфатических сосудов. Такое разделение позволяет доставлять вещества к клеткам и одновременно отводить лишнюю жидкость.

Как это устроено

Внутренняя среда включает три связанные жидкости, потому что одна и та же вода и растворённые в ней вещества последовательно переходят между отделами организма. Кровь служит главным транспортным потоком внутри сосудов. Тканевая жидкость создаёт контакт крови с клетками, а лимфа возвращает излишки обратно в кровеносную систему.

Плазма крови проходит через стенки капилляров, потому что в этих мельчайших сосудах стенки очень тонкие и проницаемые. Давление крови выталкивает часть воды и небольшие растворённые вещества в межклеточное пространство. Крупные клетки крови и большинство белков обычно остаются в сосуде, поэтому состав тканевой жидкости отличается от состава плазмы.

Тканевая жидкость нужна для непосредственного обмена, поскольку клеточные мембраны соприкасаются именно с ней. Кислород и питательные вещества переходят из неё в клетки по разнице концентраций, а углекислый газ и продукты обмена движутся в обратном направлении. Так тканевая жидкость становится промежуточной средой между кровью и каждой клеткой.

Часть тканевой жидкости возвращается в кровеносные капилляры, но полностью убрать её таким способом нельзя. Избыток вместе с некоторыми белками поступает в лимфатические капилляры, где называется лимфой. Лимфа движется по сосудам и в конце пути вливается в крупные вены, возвращая жидкость в кровь.

Гомеостаз поддерживается благодаря согласованной работе органов и систем. При перегревании усиливается теплоотдача, при избытке воды почки изменяют её выведение, а при недостатке кислорода меняется работа дыхательной и кровеносной систем. Нервная и эндокринная системы принимают информацию об отклонениях и запускают подходящие реакции.

Компоненты внутренней среды организма

Таблицу удобно читать по строкам, если нужно сравнить один компонент внутренней среды по всем признакам. По столбцу можно проследить, например, где находятся разные жидкости или как они связаны с клетками. Особенно важно сопоставлять расположение и связь с клетками: это помогает не путать кровь, тканевую жидкость и лимфу.

Разбор задач

Задача 1. Компоненты внутренней среды

Назовите компоненты внутренней среды организма и укажите, какая из них непосредственно окружает клетки. Нужно вспомнить не только главную транспортную жидкость, но и связанные с ней отделы. Затем следует определить, где происходит прямой контакт с клетками.

1. Перечислим три компонента: кровь, тканевую жидкость и лимфу.
2. Сравним их расположение: кровь находится в кровеносных сосудах, лимфа — в лимфатических сосудах, а тканевая жидкость — между клетками.
3. Сделаем вывод: непосредственной средой клеток является тканевая жидкость.

Ответ: внутренняя среда состоит из крови, тканевой жидкости и лимфы. Клетки непосредственно окружает тканевая жидкость, а кровь и лимфа связаны с ними через обмен между жидкостями.

Задача 2. Путь газов

Проследите путь кислорода от лёгких до клетки и углекислого газа от клетки до лёгких. Здесь важно расставить участки пути в правильном порядке. Направление движения газов определяется тем, где их концентрация выше или ниже.

1. Кислород из альвеол лёгких переходит в кровь и переносится ею к капиллярам тканей.
2. Из крови кислород выходит в тканевую жидкость, а затем поступает в клетку.
3. Углекислый газ движется обратно: из клетки в тканевую жидкость, затем в кровь и с кровью — к лёгким, откуда удаляется при выдохе.

Ответ: путь кислорода: лёгкие — кровь — тканевая жидкость — клетка. Путь углекислого газа обратный: клетка — тканевая жидкость — кровь — лёгкие.

Задача 3. Отёк при повреждении лимфатических сосудов

Объясните, почему при повреждении лимфатических сосудов может возникнуть отёк ткани. Отёк — это накопление лишней жидкости в межклеточном пространстве. Для решения нужно связать работу лимфатической системы с оттоком тканевой жидкости.

1. В тканях постоянно образуется тканевая жидкость, часть которой возвращается в кровь, а избыток забирают лимфатические капилляры.
2. Если лимфатические сосуды повреждены, избыток жидкости не может нормально двигаться дальше.
3. Жидкость накапливается между клетками, поэтому ткань увеличивается в объёме и появляется отёк.

Ответ: повреждение лимфатических сосудов нарушает отток избытка тканевой жидкости. Её накопление вызывает отёк и нарушает обычные условия работы клеток, то есть гомеостаз.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Считать, что внутреннюю среду образует только кровь. Так думают из-за её заметной транспортной роли, но в состав входят также тканевая жидкость и лимфа. Проверьте себя, вспомнив формулу: «кровь — тканевая жидкость — лимфа».

Ошибка 2. Утверждать, что клетки напрямую получают вещества из крови. Между кровью и клетками есть тканевая жидкость, через которую проходит непосредственный обмен. Если в объяснении пропущено межклеточное пространство, рассуждение неполно.

Ошибка 3. Путать тканевую жидкость и лимфу. Тканевая жидкость окружает клетки, а лимфа движется по лимфатическим сосудам и образуется из её избытка. Для проверки задайте два вопроса: «Где находится жидкость?» и «Куда она движется?».

Ошибка 4. Понимать гомеостаз как абсолютно неизменное состояние. Показатели внутренней среды могут немного колебаться, но системы регуляции возвращают их к подходящему уровню. Поэтому слово «динамическое» в определении нельзя опускать.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении клетки, клеточном обмене веществ, составе крови и кровеносной системе. Они помогают объяснить, какие вещества проходят через мембраны и как перемещаются по организму.

Эти сведения пригодятся при изучении транспорта веществ, дыхания, выделения и терморегуляции. Работа нервной и эндокринной систем станет понятнее, если видеть их роль в поддержании гомеостаза.

Понятие гомеостаза используют при объяснении обезвоживания, отёков, заболеваний и приспособительных реакций. Любое длительное нарушение состава внутренней среды отражается на работе клеток и органов.

Что запомнить

• Внутренняя среда организма включает кровь, тканевую жидкость и лимфу.
• Кровь движется по кровеносным сосудам и переносит вещества.
• Тканевая жидкость непосредственно окружает клетки.
• Лимфа образуется из избытка тканевой жидкости.
• Лимфатическая система возвращает жидкость в кровоток.
• Гомеостаз — относительное постоянство внутренней среды.
• Поддержание гомеостаза обеспечивается совместной работой органов и систем.