Осмотическое давление крови — это давление, которое способствует проникновению водного растворителя через полупроницаемую мембрану в сторону более концентрированного состава.
Благодаря этому в организме человека происходит водный обмен между тканями и кровью. Измерять его можно с помощью осмометра или криоскопически.
От чего зависит осмотическая величина
На этот показатель оказывает влияние количество и неэлектролитов, растворенных в плазме крови. Не менее 60% составляет ионизированный хлорид натрия. Растворы, осмотическое давление которых приближается к плазменному, называют изотоническими.
Если эта величина снижена, то такой состав зовется гипотоническим, а в случае ее превышения — гипертоническим.
При изменении нормального уровня раствора в тканях клетки повреждаются. Для нормализации состояния жидкости могут вводиться извне, причем состав будет зависеть от характера болезни:
- Гипертонический раствор способствует выведению воды в сосуды.
- Если давление в норме, то препараты разводят в изотоническом растворе, обычно это натрий хлорида.
- Гипотонический концентрированный раствор способен привести к разрыву клетки. Вода, проникая в клетку крови, стремительно наполняет ее. Но при правильной дозировке это способствует очистке ран от гноя, уменьшению аллергического отека.
Почки и потовые железы заботятся о том, чтобы этот показатель был неизменным. Они создают защитный барьер, который не допускает влияния продуктов обмена на организм.
Поэтому осмотическое давление у человека практически всегда имеет постоянную величину, резкий скачек может произойти лишь после интенсивной физической нагрузки. Но организм все равно сам быстро нормализует этот показатель.
Как влияет питание
Правильное питание — залог здоровья всего человеческого тела. Изменение давления происходит в случае:
- Употребления большого количества соли. Это приводит к отложению натрия, из-за чего стенки сосудов становятся плотными, соответственно, уменьшается просвет. В таком состоянии организм не справляется с выведением жидкости, что приводит к увеличению циркуляции крови и повышению артериального давления, появлению отеков.
- Недостаточного употребления жидкости. Когда организму не хватает воды, нарушается водный баланс, кровь сгущается, так как уменьшается количество растворителя, то есть воды. Человек ощущает сильную жажду, утолив которую, запускает процесс возобновления работы механизма.
- Употребления вредной пищи или нарушения работы внутренних органов (печени и почек).
Как измеряется, и о чем говорят показатели
Величина осмотического давления плазмы крови измеряется при замерзании последней. В среднем эта величина в норме составляет 7,5-8,0 атм. При повышении показателя температура замерзания раствора будет выше.
Часть осмотической величины создает онкотическое давление, его образуют белки плазмы. Оно отвечает за регуляцию водного обмена. Онкотическое давление крови в норме составляет 26-30 мм рт. ст. Если показатель изменяется в меньшую сторону, то появляется отечность, так как организм плохо справляется с выведением жидкости, и она скапливается в тканях.
Это может происходить при заболеваниях почек, длительном голодании, когда состав крови содержит мало белков, или при проблемах с печенью, в этом случае за сбой отвечают альбумины.
Влияние на человеческий организм
Бесспорно, осмос и осмотическое давление — это основные факторы, влияющие на упругость тканей и способность организма сохранять форму клеток и внутренних органов. Они обеспечивают ткани нутриентами.
Чтобы понять, что это такое, следует эритроцит поместить в дистиллированную воду. Со временем вся клетка наполнится водой, оболочка эритроцита разрушится . Этот процесс получил название « ».
Если клетку окунуть в концентрированный солевой раствор, она потеряет свою форму и упругость, произойдет ее сморщивание. Плазмолиз приводит к потере эритроцитом воды. В изотоническом же растворе сохранятся первоначальные свойства.
Осмотическое давление обеспечивает нормальное движение воды в организме.
Раздражение осморецепторов вызывает рефлекторное изменение деятельности выделительных органов, и они удаляют избыток воды или солей, поступивших в кровь. Большое значение в этом отношении имеет кожа, соединительная ткань которой впитывает избыток воды из крови или отдает ее в кровь при повышении осмотического давления последней
Величину осмотического давления обычно определяют косвенными методами. Наиболее удобен и распространен криоскопический способ, когда находят депрессию, или понижение точки замерзания крови. Известно, что температура замерзания раствора тем ниже, чем больше концентрация растворенных в нем частиц, то есть чем больше его осмотическое давление. Температура замерзания крови млекопитающих на 0,56-0,58 °С ниже температуры замерзания воды, что соответствует осмотическому давлению 7,6 атм, или 768,2 кПа.
Определенное осмотическое давление создают и белки плазмы. Оно составляет 1/220 общего осмотического давления плазмы крови и колеблется от 3,325 до 3,99 кПа, или 0,03-0,04 атм, или 25-30 мм рт. ст. Осмотическое давление белков плазмы крови называют онкотическим давлением. Оно значительно меньше давления, создаваемого растворенными в плазме солями, так как белки имеют огромную молекулярную массу, и, несмотря на большее их содержание в плазме крови по массе, чем солей, количество их грамм-молекул оказывается относительно небольшим, к тому же они значительно менее подвижны, чем ионы. А для величины осмотического давления имеет значение не масса растворенных частиц, а их число и подвижность.
3.Уровни регуляции кровообращения. Виды сосудистых реакций, обеспечивающих изменение обьемного кровотока
Регуляция кровообращения обеспечивается взаимодействием местных гуморальных механизмов при активном участии нервной системы и направлена на оптимизацию соотношения кровотока в органах и тканях с уровнем функциональной активности организма.
В процессе обмена веществ в органах и тканях постоянно образуются метаболиты, влияющие на тонус кровеносных сосудов. Интенсивность образования метаболитов (СО2 или Н+; лактата, пирувата, АТФ, АДФ, АМФ и др.), определяемая функциональной активностью органов и тканей, является одновременно и регулятором их кровоснабжения. Этот тип саморегуляции называется метаболическим.
Местные саморегуляторные механизмы генетически обусловлены и заложены в структурах сердца и кровеносных сосудов. Их можно рассматривать и как местные миогенные ауторегуляторные реакции, суть которых состоит в сокращении мышц в ответ на их растяжение объемом или давлением.
Гуморальная регуляция К. осуществляется с участием гормонов, ренин-ангиотензиновой системы, кининов, простагландинов, вазоактивных пептидов, регуляторных пептидов, отдельных метаболитов, электролитов и других биологически активных веществ. Характер и степень их влияния определяются дозой действующего вещества, реактивными свойствами организма, его отдельных органов и тканей, состоянием нервной системы и другими факторами. Так, разнонаправленное действие катехоламинов крови на тонус сосудов и сердечной мышцы связано с наличием в них a- и b-адренорецепторов. При возбуждении a-адренорецепторов происходит сужение, а при возбуждении b-адренорецепторов - расширение кровеносных сосудов.
В основе нервной регуляции К. лежит взаимодействие безусловных и условных сердечно-сосудистых рефлексов. Их подразделяют на собственные и сопряженные рефлексы. Афферентное звено собственных рефлексов К. представлено ангиоцепторами (баро- и хеморецепторами), расположенными в различных участках сосудистого русла и в сердце. Местами они собраны в скопления, образующие рефлексогенные зоны. Главными из них являются зоны дуги аорты, каротидного синуса, позвоночной артерии. Афферентное звено сопряженных рефлексов К. располагается за пределами сосудистого русла, его центральная часть включает различные структуры коры головного мозга, гипоталамуса, продолговатого и спинного мозга. В продолговатом мозге располагаются жизненно важные ядра сердечно-сосудистого центра: нейроны латеральной части продолговатого мозга через симпатические нейроны спинного мозга оказывают тоническое активирующее влияние на сердце и кровеносные сосуды; нейроны медиальной части продолговатого мозга тормозят симпатические нейроны спинного мозга; моторное ядро блуждающего нерва угнетает деятельность сердца; нейроны вентральной поверхности продолговатого мозга стимулируют деятельность симпатической нервной системы. Через гипоталамус осуществляется связь нервного и гуморального звеньев регуляции К. Эфферентное звено регуляции К. представлено симпатическими пре- и постганглионарными нейронами, пре- и постганглионарными нейронами парасимпатической нервной системы (см. Вегетативная нервная система). Вегетативная иннервация охватывает все кровеносные сосуды кроме капилляров.
Билет №20
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. Уменьшение осмотической 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 10 1 моль/л; рН=7 - концентрация составляет 10 7 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.
Если два раствора, из которых один более концентрирован, т. е. содержит больше растворенного вещества, чем второй, разделены полупроницаемой перепонкой, пропускающей растворитель, например воду, но не пропускающей растворенного вещества, то вода переходит в более концентрированный раствор. Сила, которая обусловливает движение растворителя через полупроницаемую мембрану, называется осмотическим давлением.
Осмотическое давление раствора можно измерить с помощью осмометра. Последний состоит из двух сосудов, разделенных полупроницаемой перепонкой. В один из этих сосудов наливают более концентрированный раствор какого-либо вещества, а в другой - менее концентрированный раствор или чистый растворитель. Первый из этих сосудов закрывают пробкой, через которую проходит вертикальная манометрическая трубка. Растворитель переходит в сосуд с более концентрированным раствором, и жидкость поднимается в манометрической трубке. Давление столба воды выражает величину осмотического давления.
Осмотическое давление крови, лимфы и тканевой жидкости имеет большое значение в регуляции обмена воды между кровью и тканями. Изменение осмотического давления жидкости, окружающей клетки, ведет к нарушениям водного обмена в них. Это можно видеть на примере эритроцитов, которые, будучи погружены в раствор NaCl, обладающий большим осмотическим давлением, чем плазма крови, теряют воду, резко уменьшаются в объеме и сморщиваются. Эритроциты, помещенные в раствор NaCl с меньшим осмотическим давлением, наоборот, набухают, увеличиваются в объеме и в конечном итоге могут разрушиться.
Величина осмотического давления крови может быть определена криоскопически, т. е. измерением температуры замерзания. Как известно, температура замерзания раствора тем ниже, чем выше его осмотическое давление, т. е. чем больше суммарная концентрация в растворе молекул, ионов и коллоидных частиц.
Понижение точки замерзания ниже 0° (Δ t°), иначе говоря , одномолярного водного раствора неэлектролита равно 1,85°, а осмотическое давление такого раствора равно 22,4 атм. Зная точку замерзания исследуемого раствора, можно вычислить величину его осмотического давления.
У человека депрессия крови равна 0,56-0,58°, а следовательно, осмотическое давление равно 7,6- 8,1 атм. Около 60% этого давления приходится на долю NaCl. Величина осмотического давления эритроцитов и других клеток тела такая же, как и окружающей их жидкости.
Осмотическое давление крови млекопитающих и человека держится на относительно постоянном уровне, что видно из следующего опыта. В вену лошади было введено 7 л 5% раствора сернокислого натрия, что по расчету должно было увеличить осмотическое давление плазмы крови в 2 раза. Однако уже через 10 минут осмотическое давление плазмы вернулось почти к норме, а через 2 часа оно стало совершенно нормальным. Это было обусловлено выведением значительного количества солей с мочой, жидкими испражнениями и слюной. В выделениях содержались не только введенные сульфаты, но и хлориды и карбонаты; сульфаты же можно было обнаружить в крови и после того, как осмотическое давление стало нормальным. Это показывает, что в организме в первую очередь восстанавливается нормальное осмотическое давление и только позднее постоянство ионного состава крови. Постоянство осмотического давления крови является относительным, так как в организме всегда происходят небольшие его колебания вследствие перехода из крови в ткани крупномолекулярных веществ (аминокислоты, жиры, углеводы) и поступления из тканей в кровь низкомолекулярных продуктов клеточного обмена веществ.
Выделительные органы, главным образом почки и потовые железы, являются регуляторами осмотического давления. Благодаря их деятельности продукты обмена, которые постоянно образуются в организме, обычно не оказывают существенного влияния на величину осмотического давления. В отличие от осмотического давления крови осмотическое давление мочи и пота колеблется в довольно широких пределах. Депрессия пота равна 0,18-0,60°, а мочи - 0,2-2,2°. Особенно значительные сдвиги осмотического давления крови вызывает интенсивная мышечная работа.
