6. Жидкие среды организма. Особенности ионного состава внеклеточной, интерстициальной и внутриклеточной жидкостей. Осмотическое давление и его роль в транспорте воды.

Функции воды тела человека

• Входит в состав внутренней среды.

• Составляет около 60% массы тела.

• Является универсальным растворителем.

Общая вода тела – 42л: внутриклеточная – 28л (2/3) отделяется клеточной мембраной; интерстициальная – 11л и плазма – 3л отделяются друг от друга эндотелием капилляров, но сообщаются посредством лимфатический системы (вместе – экстраклеточная вода – 14л).

Ионные составы. Концентрация положительно заряженных ионов (катионов) в плазме немного выше (примерно на 2%) по сравнению с межклеточной жидкостью за счет эффекта Доннана. Белки плазмы в сумме заряжены отрицательно, они способствуют присоединению катионов, таких как ионы Na+ и К+, удерживая их в плазме в несколько большем количестве. Напротив, в межклеточной жидкости отрицательно заряженные ионы (анионы) присутствуют в слегка повышенной по сравнению с плазмой концентрации, т.к. отрицательный заряд белков плазмы отталкивает анионы. На практике, однако, принято считать, что концентрации ионов в межклеточной жидкости и плазме одинаковы. Внеклеточная жидкость содержит большое количество ионов Na+ и Cl- и достаточно высокое число бикарбонатов; содержание же калия, кальция, магния, фосфатов и ионов органических кислот в ней незначительно.

Внутриклеточная жидкость, в отличие от внеклеточной, содержит лишь небольшое количество ионов натрия и хлора, а ионы кальция в ней практически отсутствуют. Внутри клетки содержится очень большое количество ионов калия, а также умеренное число ионов магния и сульфатов; концентрация всех перечисленных веществ вне клетки низка. Кроме того, в клетках содержится большое количество белка, в 4 раза превышающее его содержание в плазме.

Транспорт воды. Вода (18 дальтон) быстро диффундирует (пассивный транспорт) через липидный бислой, несмотря на то что ее молекулы полярны и не растворимы в жирах, благодаря своим малым размерам.

Движение воды через плазматическую мембрану подчиняется законам осмоса (по осмотическому и онкотическому градиентам вне и внутри клетки), диффузии (движущей силой трансмембранного переноса воды является гидростатическое давление) и объемного потока (через водные поры - аквапорины).

Осмос — это направленное движение молекул воды через полупроницаемую мембрану из области низкой концентрации растворенного вещества в область более высокой его концентрации в растворе (в данном случае в воде). Плазматическая мембрана пропускает воду и не пропускает растворенные в ней вещества. Осмотическое давление — это давление веществ в растворе, которое обеспечивает градиент концентрации, достаточный для диффузии воды.

Осмотическое давление — это сила, которую необходимо приложить к части раствора с ионами натрия и хлора в сосуде для создания противодавления, чтобы предотвратить движение молекул воды через мембрану. Осмотическое давление зависит от концентрации растворенного вещества и от температуры: Р_осм. = iRCT, где R - универсальная газовая постоянная, С - число молей растворенного вещества в единице объема раствора, Г - температура, i - коэффициент Вант-Гоффа, который показывает, во сколько раз увеличивается количество растворенных частиц при диссоциации молекул.

Осмотическое давление раствора определяется концентрацией растворенных в воде веществ, которые не могут пройти сквозь плазматическую мембрану.

Единицы измерения - мм рт. ст. и осмоль. Концентрацию частиц, не способных пройти через мембрану, выражают в единицах осмоляльности и осмолярности. Осмоляльность, равная 1, показывает, что раствор содержит 1 осмоль растворенного вещества на 1 кг воды. Осмолярность, равная 1, соответствует тому, что 1 л воды содержит 1 осмоль растворенного вещества.

В теле человека низкие концентрации веществ. Поэтому используют единицы - мосмоль/кг Н₂0. Осмоляльность плазмы крови составляет 280-295 мосмоль/кг Н₂0.

Диффузия, или фильтрация, - движение жидкости сквозь пористый слой плазматической мембраны, эндотелий сосудистой стенки, эпителий канальцев нефрона и т. п. под действием гидростатического давления.

Аквапорины — это интегральные мембранные белки, формирующие каналы в мембранах клеток. Аквапорины в высшей степени селективны для воды, в то же время некоторые представители семейства аквапоринов помимо воды способны пропускать небольшие нейтральные молекулы, такие как глицерин или мочевина. Аквапорины - это быстрые каналы, через которые может проходить около 3 млрд молекул воды в 1 с по осмотическому градиент)'.

У млекопитающих описаны 13 типов аквапоринов. из них 6 обнаруживаются в почках.

Физиология возбудимых тканей.