Внутренняя среда организма

Определения и обозначения

Внутренняя среда организма — совокупность жидкостей, непосредственно окружающих клетки и обеспечивающих обмен веществ между клетками и внешней средой. К ней относят кровь, тканевую жидкость и лимфу. Она нужна клеткам как промежуточная среда получения веществ и удаления продуктов обмена.

Кровь — жидкая соединительная ткань, движущаяся по кровеносным сосудам и переносящая вещества и клетки. Она доставляет к тканям кислород и питательные вещества, а от тканей уносит углекислый газ и ненужные продукты. Поэтому кровь связывает разные органы в единую транспортную систему.

Тканевая жидкость — жидкость, образующаяся из плазмы крови между клетками тканей и обеспечивающая обмен веществ с ними. Клетки получают необходимые вещества не из сосуда напрямую, а через этот слой жидкости. Она также принимает продукты клеточного обмена и передаёт их дальше.

Лимфа — жидкость, образующаяся из тканевой жидкости и возвращающаяся по лимфатическим сосудам в кровь. Она отводит избыток жидкости из тканей и участвует в переносе некоторых веществ и клеток. Относительное постоянство внутренней среды называют гомеостазом; благодаря ему клетки работают в подходящих условиях.

Как это устроено

Кровь, тканевая жидкость и лимфа образуют единую систему, потому что одна и та же вода с растворёнными веществами последовательно перемещается между ними. Кровь получает вещества из органов дыхания и пищеварения, переносит их к капиллярам, а затем часть плазмы выходит в ткани. Через тканевую жидкость клетки связаны с кровью, хотя сами сосуды их обычно не касаются.

В капиллярах кровь движется медленно, а их стенки очень тонкие и проницаемые. Поэтому вода и небольшие растворённые вещества проходят из плазмы в межклеточное пространство, тогда как крупные белки и клетки крови в основном остаются внутри сосуда. Так образуется тканевая жидкость, окружающая клетки и создающая короткий путь для обмена.

Кислород и питательные вещества перемещаются из области, где их больше, в область, где их меньше: из крови через тканевую жидкость в клетки. Клетки используют их для получения энергии, роста и восстановления. Углекислый газ и другие продукты обмена идут в обратном направлении — из клеток в тканевую жидкость, а затем в кровь.

Не вся тканевая жидкость сразу возвращается в кровеносные капилляры, потому что часть воды и веществ остаётся между клетками. Если бы этот избыток постоянно накапливался, ткани отекали бы и обмен нарушался. Лимфатические капилляры собирают лишнюю жидкость, и внутри лимфатической системы она становится лимфой.

Лимфа постепенно движется по лимфатическим сосудам и в крупных сосудах возвращается в кровь. Кровеносная система доставляет жидкость к тканям, а лимфатическая система отводит её избыток и возвращает в общий круг. Их совместная работа сохраняет нужный объём воды и относительно постоянный состав внутренней среды, то есть поддерживает гомеостаз.

Компоненты внутренней среды организма

Сначала определите, где находится каждый компонент и откуда он образуется. Затем проследите переход веществ: кровь — тканевая жидкость — клетки, а избыток жидкости — лимфа — кровь.

Таблица помогает не смешивать компоненты: кровь находится в сосудах, тканевая жидкость — между клетками, лимфа — в лимфатических сосудах. Их состав и функции связаны, но не одинаковы.

Разбор задач

Задача 1. Путь кислорода и углекислого газа

Условие: Укажите путь кислорода от лёгких до клетки мышцы и путь углекислого газа в обратном направлении. Нужно назвать промежуточную среду, через которую происходит обмен с клеткой. Используйте последовательность движения веществ, а не только названия органов.

1. В лёгких кислород переходит в кровь, а кровь переносит его по сосудам к капиллярам мышцы.
2. Из капилляров кислород выходит в тканевую жидкость, окружающую мышечные клетки.
3. Из тканевой жидкости кислород поступает в клетку мышцы.
4. Углекислый газ образуется в клетке и проходит через тканевую жидкость в кровь.
5. Кровь переносит углекислый газ к лёгким, где он выходит из крови и удаляется при выдохе.

Ответ: кислород проходит путь «лёгкие — кровь — тканевая жидкость — клетка мышцы». Углекислый газ движется обратно: «клетка — тканевая жидкость — кровь — лёгкие».

Задача 2. Почему жидкость не накапливается

Условие: После выхода части плазмы из капилляров в ткани не происходит постоянного накопления жидкости. Объясните, какой механизм предотвращает это накопление. Покажите связь между тканевой жидкостью, лимфой и кровью.

1. Часть плазмы выходит через стенки капилляров и становится тканевой жидкостью.
2. Она окружает клетки и участвует в обмене веществ, поэтому её часть возвращается в кровеносные капилляры.
3. Оставшийся избыток поступает в лимфатические капилляры.
4. В лимфатических сосудах эта жидкость называется лимфой и движется к месту впадения в кровь.

Ответ: избыток тканевой жидкости отводит лимфатическая система. Лимфа возвращается в кровь, поэтому объём жидкости между клетками обычно не увеличивается постоянно.

Задача 3. Отёк после повреждения лимфатического сосуда

Условие: После повреждения лимфатического сосуда на участке тела возник отёк. Объясните причину и назовите компонент внутренней среды, который накапливается. Для решения установите, какой путь жидкости оказался нарушен.

1. В норме избыток тканевой жидкости поступает в лимфатический капилляр и отводится по лимфатическим сосудам.
2. Повреждение сосуда прерывает или затрудняет этот отток.
3. Новая тканевая жидкость продолжает образовываться из плазмы, но удаляется медленнее.
4. Жидкость накапливается между клетками и увеличивает объём участка.

Ответ: отёк возникает из-за нарушения оттока лимфы. Между клетками накапливается тканевая жидкость, из избытка которой в норме образуется лимфа.

Типичные ошибки

Считать внутреннюю среду частью внешней среды — ошибка, потому что она находится внутри тела и окружает клетки. Так думают из-за слова «среда», но проверить себя можно вопросом: где она расположена? Если ответ «внутри организма», это внутренняя среда.

Отождествлять кровь и тканевую жидкость неправильно: кровь движется по сосудам, а тканевая жидкость находится между клетками. Ошибка возникает потому, что они имеют похожую водную основу. Проверка проста: назовите место нахождения и направление движения каждой жидкости.

Нельзя говорить, что лимфа образуется непосредственно в лимфатических сосудах. Сначала плазма образует тканевую жидкость, её избыток попадает в лимфатические капилляры и становится лимфой. Проверьте цепочку: плазма — тканевая жидкость — лимфа.

Неверно считать, что все вещества свободно переходят из крови прямо в клетки. Между ними находятся стенка капилляра и тканевая жидкость, а крупные частицы проходят не так, как вода и небольшие молекулы. Для самопроверки восстановите путь вещества по трём звеньям: кровь — тканевая жидкость — клетка.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении клетки и о роли воды и растворённых веществ в обмене. Полезно вспомнить строение кровеносной системы, капилляров и состав крови: именно через капилляры происходит связь крови с тканями.

Тема помогает изучать иммунитет, потому что кровь и лимфа переносят защитные клетки. Она также связана с органами выделения и регуляцией организма: продукты обмена удаляются, а состав внутренней среды поддерживается относительно постоянным.

Что запомнить

• Внутренняя среда организма включает кровь, тканевую жидкость и лимфу.
• Кровь движется по кровеносным сосудам.
• Тканевая жидкость окружает клетки и обеспечивает обмен веществ между ними и кровью.
• Тканевая жидкость образуется из плазмы крови через стенки капилляров.
• Лимфа образуется из тканевой жидкости.
• Лимфатическая система возвращает избыток тканевой жидкости в кровь.
• Постоянство внутренней среды необходимо для нормальной работы клеток.