Транспорт веществ

Определения и обозначения

Внутренняя среда организма — это кровь, тканевая жидкость и лимфа. Они связывают клетки с органами: переносят вещества между тканями и помогают поддерживать условия, необходимые для работы клеток. Благодаря этой связи клетки получают нужные вещества, а продукты их жизнедеятельности удаляются.

Тканевая жидкость — жидкость, которая образуется из плазмы крови и омывает клетки. Через неё к клеткам поступают кислород и питательные вещества, а от них уходят продукты обмена. Поэтому она служит промежуточным звеном между кровью в капиллярах и клетками тканей.

Лимфа — жидкость, образующаяся из тканевой жидкости после её поступления в лимфатические капилляры и движущаяся по лимфатическим сосудам. По пути лимфа переносит вещества, а затем возвращает их в кровь. Это помогает не допускать чрезмерного накопления жидкости между клетками.

Кровь — жидкая соединительная ткань, которая циркулирует по кровеносной системе. Она состоит из плазмы и форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Кровь переносит кислород, питательные вещества и продукты обмена, соединяя органы и ткани в единую систему.

Как это устроено

Кровь движется по сосудам и проходит через капилляры — самые мелкие кровеносные сосуды, расположенные в тканях. Клеткам постоянно нужны кислород и питательные вещества для получения энергии и построения собственных веществ, поэтому кровь доставляет их к капиллярам. Углекислый газ и другие продукты обмена образуются в клетках, поэтому они перемещаются в обратном направлении, к крови. Затем кровь переносит их к органам, которые участвуют в удалении этих веществ.

Плазма — жидкая часть крови — переносит растворённые питательные вещества, некоторые газы и продукты обмена. Форменные элементы выполняют разные задачи: эритроциты переносят кислород благодаря гемоглобину, лейкоциты участвуют в защите организма, а тромбоциты помогают крови свёртываться. Значит, транспортная роль крови складывается из работы её жидкой части и клеток, а не принадлежит одному компоненту. При этом основная часть кислорода связана именно с гемоглобином.

В капиллярах часть плазмы проходит через тонкую стенку сосуда и оказывается между клетками. Так образуется тканевая жидкость, состав которой близок к плазме, но отличается: крупные компоненты крови, например клетки, обычно не выходят из капилляров. Тканевая жидкость омывает клетки, поэтому растворённые вещества могут пройти к ним, а вещества, выделенные клетками, — попасть в неё. Такой посредник нужен потому, что клетки не соприкасаются непосредственно с кровью в сосудах.

Часть тканевой жидкости возвращается в кровеносные капилляры, а её избыток поступает в лимфатические капилляры. После этого жидкость называют лимфой: её происхождение связано с тканевой жидкостью, но теперь она движется по отдельной системе сосудов. Лимфатическая система начинается слепо в тканях, а ток лимфы направлен к крупным лимфатическим протокам. Протоки впадают в кровеносные вены, поэтому лимфа в итоге возвращается в кровоток.

Кровеносная система доставляет вещества к тканям и уносит их оттуда, а лимфатическая система собирает избыток тканевой жидкости и возвращает его в кровь. Если бы этот избыток не отводился, жидкость накапливалась бы между клетками и нарушала бы нормальную работу тканей. Обе системы поддерживают обмен, но пути их движения различаются: кровь циркулирует по кровеносным сосудам, а лимфа движется от тканей к венам. Благодаря их совместной работе состав и объём жидкостей вокруг клеток остаются относительно постоянными.

Жидкости внутренней среды организма

Сравнивайте жидкости по месту нахождения и направлению движения: это помогает не путать их названия. Для обмена между кровью и клеткой проследите промежуточный этап через тканевую жидкость. Строка о происхождении показывает переход от плазмы к тканевой жидкости, а затем к лимфе.

Разбор задач

Проследите путь кислорода от крови в капилляре до клетки ткани.

Решение. Чтобы восстановить путь кислорода, сначала найдём, где он находится и через какие жидкости может пройти. Клетка не лежит внутри кровеносного сосуда, поэтому между кровью и клеткой есть промежуточная среда. Движение направлено от места доставки кислорода к месту, где он используется.

1. В капилляре кислород находится в крови; основная его часть связана с гемоглобином эритроцитов.
2. Кислород переходит через стенку капилляра в тканевую жидкость, омывающую клетки.
3. Из тканевой жидкости кислород поступает через оболочку клетки внутрь неё.

Ответ. Кислород проходит из крови капилляра через стенку сосуда в тканевую жидкость, а затем — в клетку. Этот путь показывает, почему обмен обычно не является прямым контактом крови с клеткой. Тканевая жидкость служит обязательным промежуточным звеном.

Объясните, как углекислый газ, образовавшийся в клетках, попадает в кровь.

Решение. Углекислый газ образуется в клетке, поэтому сначала он должен выйти из неё. Далее он перемещается к ближайшему капилляру через жидкость, которая окружает клетку. Проследим путь в направлении от места образования газа к крови.

1. Углекислый газ выходит из клетки в тканевую жидкость.
2. Из тканевой жидкости он проходит через стенку капилляра в кровь.
3. Кровь уносит его от ткани к органам, участвующим в удалении углекислого газа.

Ответ. Углекислый газ движется по цепочке «клетка → тканевая жидкость → кровь». Направление противоположно пути кислорода, который поступает из крови к клеткам. Кровь принимает газ в капиллярах и переносит его дальше.

После образования избытка тканевой жидкости проследите её путь до возвращения в кровоток.

Решение. Избыток жидкости не должен бесконечно оставаться между клетками, поэтому нужно определить, куда он отводится. В тканях начинаются лимфатические капилляры, принимающие эту жидкость. После попадания в них она получает название «лимфа» и движется к венам.

1. Избыток тканевой жидкости поступает в лимфатические капилляры; с этого момента её называют лимфой.
2. Лимфа движется по лимфатическим сосудам к крупным лимфатическим протокам.
3. Лимфатические протоки впадают в кровеносные вены, и лимфа возвращается в кровь.

Ответ. Путь жидкости таков: тканевая жидкость → лимфатические капилляры → лимфатические сосуды и протоки → кровеносные вены. Лимфа не движется по замкнутому кругу, как кровь, а возвращается в кровоток из тканей. Так организм отводит избыток жидкости и сохраняет связь между двумя системами.

Типичные ошибки

Неверно считать тканевую жидкость и лимфу одной и той же жидкостью, потому что их названия связаны с разными участками пути. Путаница возникает из-за общего происхождения: лимфа образуется именно из тканевой жидкости. Проверь себя вопросом, куда жидкость уже поступила: между клетками это тканевая жидкость, в лимфатических капиллярах — лимфа.

Ошибочно представлять обмен между кровью и клетками как прямой, будто кровь омывает каждую клетку. Обычно клетки отделены от крови стенками капилляров, и вещества проходят через тканевую жидкость. Такая ошибка возникает, если пропустить промежуточный этап в цепочке переноса. Проверь себя: можешь ли ты назвать жидкость между капилляром и клеткой?

Нельзя считать, что лимфа движется по замкнутому кругу, как кровь. Кровеносная система образует путь циркуляции крови, а лимфатическая система начинается слепо в тканях и возвращает лимфу в кровоток. Путаница появляется потому, что обе системы имеют сосуды. Проверь себя: назови, куда впадают лимфатические протоки, и вспомни, что лимфа возвращается в вены.

Неверно приписывать перенос кислорода только плазме, поскольку главная его часть связана с гемоглобином эритроцитов. Ошибка может возникнуть из-за представления, что все вещества крови растворены в её жидкой части. Проверь себя, разделив роли: плазма переносит растворённые вещества, а эритроциты с гемоглобином — основную часть кислорода.

Связь с другими темами

Чтобы понять транспорт веществ, нужно знать строение клетки и помнить: клетке необходимы вещества для жизнедеятельности, а продукты обмена нужно удалять. Тема опирается на знания о составе крови и кровеносной системе; дальше они пригодятся при изучении сердца, сосудов и иммунитета. Связь с дыханием и пищеварением объясняет, откуда берутся переносимые кровью вещества: кислород поступает из органов дыхания, а питательные вещества — из пищеварительной системы. Кровь доставляет их к клеткам.

Что запомнить

• Кровь, тканевая жидкость и лимфа образуют внутреннюю среду организма.
• Кровь переносит вещества между органами и тканями.
• Обмен между кровью и клетками происходит через тканевую жидкость.
• Тканевая жидкость образуется из плазмы крови.
• Лимфа образуется из тканевой жидкости и движется по лимфатическим сосудам.
• Лимфа возвращается в кровоток.
• Перенос веществ поддерживает жизнедеятельность клеток и постоянство внутренней среды.