Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Көпжасушалы организмнің жасушаларының сыртындағы дене сұйықтығы.
Body fluid outside the cells of a multicellular organism
Жасуша биологиясында жасушадан тыс сұйықтық (ЖСС) – кез келген көпжасушалы организмнің жасушаларының сыртындағы барлық дене сұйықтығын білдіреді. Дені сау ересектердегі жалпы дене суы жалпы дене салмағының шамамен 50–60% (45-тен 75%-ға дейін) құрайды; әйелдер мен семіз адамдарда бұл көрсеткіш әдетте бойы шеңгел ерлерге қарағанда төмен болады. Жасушадан тыс сұйықтық дене сұйықтығының шамамен үштен бір бөлігін құрайды, ал қалған үштен екі бөлігі жасушалар ішіндегі сұйықтық болып табылады. Жасушадан тыс сұйықтықтың негізгі құрамы – жасушаларды қоршап тұратын интерстициалдық сұйықтық. Жасушадан тыс сұйықтық – барлық көпжасушалы жануарлардың ішкі ортасы, ал қан айналымы жүйесі бар жануарларда бұл сұйықтықтың бір бөлігі қан плазмасы болып табылады. Плазма мен интерстициалдық сұйықтық – ЖСС-нің кем дегенде 97% құрайтын екі құрамдас бөлігі. Лимфа интерстициалдық сұйықтықтың шағын бөлігін құрайды. ЖСС-нің қалған шағын бөлігі трансклеткалық сұйықтықты қамтиды (шамамен 2,5%). ЖСС-ні екі құрамдас бөліктен тұратын жүйе деп қарастыруға болады: плазма мен лимфа – жеткізу жүйесі ретінде, ал интерстициалдық сұйықтық – жасушалармен су және ерітілген заттар алмасуы үшін. Жасушадан тыс сұйықтық, әсіресе интерстициалдық сұйықтық, организмнің барлық жасушаларын қоршаған ішкі ортаны құрайды. Сондықтан ЖСС құрамы олардың қалыпты жұмыс істеуі үшін маңызды және теріс кері байланыс механизмін қамтитын бірқатар гомеостаздық механизмдермен сақталады. Гомеостаз, басқалармен қатар, ЖСС-дегі pH, натрий, калий және кальций концентрацияларын реттейді. Дене сұйықтығының көлемі, қандағы глюкоза, оттегі және көмірқышқыл газы деңгейі де гомеостатикалық тұрғыдан қатаң сақталады. 70 кг (154 фунт) салмақты жас ересек еркектегі жасушадан тыс сұйықтықтың көлемі дене салмағының 20% құрайды – шамамен он төрт литр. Оның он бір литрі интерстициалдық сұйықтық, ал қалған үш литрі плазма.
In cell biology, extracellular fluid (ECF) denotes all body fluid outside the cells of any multicellular organism. Total body water in healthy adults is about 50–60% (range 45 to 75%) of total body weight; women and the obese typically have a lower percentage than lean men. Extracellular fluid makes up about one third of body fluid, the remaining two thirds is intracellular fluid within cells. The main component of the extracellular fluid is the interstitial fluid that surrounds cells. Extracellular fluid is the internal environment of all multicellular animals, and in those animals with a blood circulatory system, a proportion of this fluid is blood plasma. Plasma and interstitial fluid are the two components that make up at least 97% of the ECF. Lymph makes up a small percentage of the interstitial fluid. The remaining small portion of the ECF includes the transcellular fluid (about 2.5%). The ECF can also be seen as having two components – plasma and lymph as a delivery system, and interstitial fluid for water and solute exchange with the cells. The extracellular fluid, in particular the interstitial fluid, constitutes the body's internal environment that bathes all of the cells in the body. The ECF composition is therefore crucial for their normal functions, and is maintained by a number of homeostatic mechanisms involving negative feedback. Homeostasis regulates, among others, the pH, sodium, potassium, and calcium concentrations in the ECF. The volume of body fluid, blood glucose, oxygen, and carbon dioxide levels are also tightly homeostatically maintained. The volume of extracellular fluid in a young adult male of 70 kg (154 lbs) is 20% of body weight – about fourteen liters. Eleven liters are interstitial fluid and the remaining three liters are plasma.
Құралымдары
Жасушадан тыс сұйықтықтың (ECF) негізгі құрауышы – денедегі жасушаларды қоршап тұратын интерстициалдық сұйықтық немесе тіндік сұйықтық. ЭКҚ-ның тағы бір маңызды құрауышы – қан айналымы жүйесіндегі қан плазмасы. ЭКҚ-ның қалған шағын бөлігін трансклеткалық сұйықтық құрайды. Бұл құрамдас бөліктер жиі "сұйық бөлімдері" деп аталады. 70 кг салмақты жас ересек еркектегі жасушадан тыс сұйықтықтың көлемі дене салмағының 20% құрайды, шамамен он төрт литр.
The main component of the extracellular fluid (ECF) is the interstitial fluid, or tissue fluid, which surrounds the cells in the body. The other major component of the ECF is the intravascular fluid of the circulatory system called blood plasma. The remaining small percentage of ECF includes the transcellular fluid. These constituents are often called "fluid compartments". The volume of extracellular fluid in a young adult male of 70 kg, is 20% of body weight – about fourteen liters.
Интерстициалдық сұйықтық
Интерстициалдық сұйықтық негізінен плазмаға ұқсас. ЭКҚ-ның 97% интерстициалдық сұйықтық пен плазмадан тұрады, ал қалғаны лимфа. Интерстициалдық сұйықтық – қан тамырлары мен жасушалар арасындағы дене сұйықтығы, ол капиллярлардан диффузия арқылы түскен қоректік заттарды қамтиды және метаболизм нәтижесінде жасушалар бөліп шығарған қалдықтарды ұстайды. ЭКҚ-ның 11 литрі интерстициалдық сұйықтық, ал қалған 3 литрі плазма. Бұл тіндік сұйықтықтың әртүрлі тіндерде және дененің әртүрлі аймақтарында әртүрлі құрамға ие екенін білдіреді. Қан капиллярлары арқылы интерстициалдық сұйықтыққа өтетін плазмада қызыл қан жасушалары мен тромбоциттер болмайды, себебі олардың мөлшері өте үлкен, бірақ иммундық жүйеге көмектесетін кейбір ақ қан жасушалары болуы мүмкін. Клеткадан тыс сұйықтық кішкентай тамырларға (лимфа капиллярларына) жиналғаннан кейін лимфа болып саналады, ал оны қанға қайтаратын тамырлар лимфа тамырлары деп аталады. Лимфа жүйесі ақуызды және артық интерстициалдық сұйықтықты қан айналымына қайтарады. Интерстициалдық сұйықтық пен қан плазмасының иондық құрамы Гиббс-Доннан эффектісіне байланысты өзгереді. Бұл екі сұйықтық бөлімі арасындағы катиондар мен аниондардың концентрациясында шамалы айырмашылық тудырады.
Interstitial fluid is essentially comparable to plasma. The interstitial fluid and plasma make up about 97% of the ECF, and a small percentage of this is lymph. Interstitial fluid is the body fluid between blood vessels and cells, containing nutrients from capillaries by diffusion and holding waste products discharged by cells due to metabolism. 11 liters of the ECF are interstitial fluid and the remaining three liters are plasma. This means that tissue fluid has a different composition in different tissues and in different areas of the body. The plasma that filters through the blood capillaries into the interstitial fluid does not contain red blood cells or platelets as they are too large to pass through but can contain some white blood cells to help the immune system. Once the extracellular fluid collects into small vessels (lymph capillaries) it is considered to be lymph, and the vessels that carry it back to the blood are called the lymphatic vessels. The lymphatic system returns protein and excess interstitial fluid to the circulation. The ionic composition of the interstitial fluid and blood plasma vary due to the Gibbs–Donnan effect. This causes a slight difference in the concentration of cations and anions between the two fluid compartments.
Ұяшық арқылы өтетін сұйықтық
Трансклеткалық сұйықтық клеткалардың тасымалдау қызметі нәтижесінде пайда болады және клеткадан тыс сұйықтықтың ең кішкентай бөлігі болып табылады. Бұл сұйықтықтар эпителиймен қапталған кеңістіктерде орналасады. Осы сұйықтықтардың мысалдары: жұлын-ми сұйықтығы, көздің сулы юморы, дене қуыстарын астарлаған серозды мембраналардағы серозды сұйықтық, ішкі құлақтың перилимфасы және эндолимфасы, сондай-ақ буын сұйықтығы. Трансклеткалық сұйықтықтың орналасқан жеріне байланысты, оның құрамы айтарлықтай өзгереді. Трансклеткалық сұйықтықтағы электролиттердің кейбіреулері – натрий иондары, хлорид иондары және бикарбонат иондары.
Transcellular fluid is formed from the transport activities of cells, and is the smallest component of extracellular fluid. These fluids are contained within epithelial lined spaces. Examples of this fluid are cerebrospinal fluid, aqueous humor in the eye, serous fluid in the serous membranes lining body cavities, perilymph and endolymph in the inner ear, and joint fluid. Due to the varying locations of transcellular fluid, the composition changes dramatically. Some of the electrolytes present in the transcellular fluid are sodium ions, chloride ions, and bicarbonate ions.
Функция
Жасушадан тыс сұйықтық жасушалар мен ЭКҚ арасындағы заттар алмасуына ортаны қамтамасыз етеді, бұл еріту, араластыру және сұйық ортада тасымалдау арқылы жүзеге асырылады. ЭКҚ құрамындағы заттарға өмірді сақтау үшін қажетті еріген газдар, қоректік заттар және электролиттер кіреді. ЭКҚ жасушалардан шығарылған, ерітілген күйдегі материалдарды да қамтиды, бірақ олар тез арада талшықтарға (мысалы, коллаген, торлы және серпімді талшықтар) бірігіп немесе қатты немесе жартылай қатты түрінде шөкпеге айналады (мысалы, шеміршектердің көп бөлігін құрайтын және сүйектің құрамдас бөліктері болып табылатын протеогликандар). Бұл және көптеген басқа заттар, әсіресе әртүрлі протеогликандармен байланысты, бүкіл денедегі жасушалар арасындағы жасушадан тыс матрицаны немесе "толтырғыш" затты құрайды. Бұл заттар жасушадан тыс кеңістікте орналасқан, сондықтан олардың барлығы ЭКҚ-да ылғалданған немесе сіңген, бірақ оның құрамына кірмейді.
Extracellular fluid provides the medium for the exchange of substances between the ECF and the cells, and this can take place through dissolving, mixing and transporting in the fluid medium. Substances in the ECF include dissolved gases, nutrients, and electrolytes, all needed to maintain life. ECF also contains materials secreted from cells in soluble form, but which quickly coalesce into fibers (e. g. collagen, reticular, and elastic fibres) or precipitates out into a solid or semisolid form (e. g. proteoglycans which form the bulk of cartilage, and the components of bone). These and many other substances occur, especially in association with various proteoglycans, to form the extracellular matrix, or the "filler" substance, between the cells throughout the body. These substances occur in the extracellular space, and are therefore all bathed or soaked in ECF, without being part of it.
Оттегілену
Жасуша сырты сұйықтықтың басты қызметтерінің бірі – молекулалық оттегінің қаннан тіндік жасушаларға және жасуша митохондрияларында түзілетін көмірқышқыл газының қанға кері қайта оралуын жеңілдету. Көмірқышқыл газы оттегіден 20 есе артық суда ерітіндігіне байланысты, ол жасушалар мен қан арасындағы сулы ортада оңай диффузияланады. Дегенмен, гидрофобты молекулалық оттегінің суда нашар ерігіштігі бар және ол гидрофобты липидтік кристалдық құрылымдарды жақсы көреді. Осының салдарынан плазма липопротеиндері айналадағы сулы ортамен салыстырғанда әлдеқайда көп O2 тасымалдай алады. Егер эритроциттердегі гемоглобин қандағы оттегінің басты тасымалдаушысы болса, плазма липопротеиндері ЭСЖ-де оның жалғыз тасымалдаушысы болуы мүмкін. Липопротеиндердің оттекті тасымалдау қабілеті қартаю және қабыну кезінде төмендейді. Бұл ЭСЖ функцияларының өзгеруіне, тіндерге оттегінің жеткізілуінің азаюына және тіндік гипоксияның дамуына себеп болады. Липопротеиндердегі осы өзгерістердің себебі – тотығу немесе қабыну салдарынан туындаған зақымдану.
One of the main roles of extracellular fluid is to facilitate the exchange of molecular oxygen from blood to tissue cells and for carbon dioxide, CO2, produced in cell mitochondria, back to the blood. Since carbon dioxide is about 20 times more soluble in water than oxygen, it can relatively easily diffuse in the aqueous fluid between cells and blood. However, hydrophobic molecular oxygen has very poor water solubility and prefers hydrophobic lipid crystalline structures. As a result of this, plasma lipoproteins can carry significantly more O2 than in the surrounding aqueous medium. If hemoglobin in erythrocytes is the main transporter of oxygen in the blood, plasma lipoproteins may be its only carrier in the ECF. The oxygen carrying capacity of lipoproteins, reduces in ageing and inflammation. This results in changes of ECF functions, reduction of tissue O2 supply and contributes to development of tissue hypoxia. These changes in lipoproteins are caused by oxidative or inflammatory damage.
Реттеу
Гомеостаз процесінде ішкі орта тұрақтанады. ЭЖС құрамын реттеу және тұрақты ұстау үшін күрделі гомеостатикалық механизмдер жұмыс істейді. Жеке жасушалар әртүрлі механизмдер арқылы ішкі құрамын реттей алады. Жасушаның ішінде және сыртында натрий мен калий иондарының концентрациясы арасында айтарлықтай айырмашылық бар. Натрий иондарының концентрациясы жасуша сыртындағы сұйықтықта, жасуша ішіндегі сұйықтыққа қарағанда әлдеқайда жоғары. Жасушаның ішіндегі және сыртындағы калий иондарының концентрациясы керісінше. Бұл айырмашылықтар барлық жасуша мембраналарының электрленуіне себеп болады, жасушаның сыртында оң заряд, ал ішінде теріс заряд болады. Тыныш күйдегі нейрон (импульс өткізбейтін) мембраналық потенциалы тыныш потенциал деп аталады, ал мембрананың екі жағы арасындағы потенциал шамамен -70 мВ құрайды. Бұл потенциал жасуша мембранасындағы натрий-калий сорғылары арқылы қалыптасады, олар натрий иондарын жасушадан ЭЖС-қа шығарып, ЭЖС-дан жасушаға кіретін калий иондарымен алмастырады. Жасушаның ішкі және сыртқы ортасы арасындағы иондар концентрациясының осы айырмашылығын сақтау, қалыпты жасуша көлемін тұрақты ұстау үшін, сондай-ақ кейбір жасушалардың әрекет потенциалын тудыруына мүмкіндік беру үшін маңызды. Көптеген жасуша түрлерінде жасуша мембранасындағы вольтажға сезімтал иондық каналдар белгілі бір жағдайларда бірнеше микросекундқа уақытша ашылуы мүмкін. Бұл жасушаға натрий иондарының қысқа мерзімді ағынын қамтамасыз етеді (жасушаның сырты мен ішкі жағындағы натрий иондарының концентрация градиентінің әсерінен). Бұл жасуша мембранасының уақытша деполяризациясына (электр зарядын жоғалтуына) әкеледі, бұл әрекет потенциалының негізін құрайды. ЭЖС-дегі натрий иондары судың бір дене бөлімінен екіншісіне қозғалуында маңызды рөл атқарады. Көзден жас бөлінгенде немесе сілекей пайда болғанда, натрий иондары ЭЖС-тен осы сұйықтықтар түзіліп, жиналатын өзекшелерге сорғыланады. Бұл ерітінділердің су құрамына судың натрий иондарына (және онымен бірге аниондарға) осмостық жолмен ілесіп кетуі себеп болады. Дәл осы принцип көптеген басқа дене сұйықтықтарының түзілуіне де қолданылады. Кальций иондары ақуыздармен байланысуға бейім. Бұл ақуыздағы электр зарядтарының таралуын өзгертеді, нәтижесінде ақуыздың үш өлшемді (немесе үшіншілік) құрылымы өзгереді. Көптеген жасушадан тыс ақуыздардың, сондай-ақ жасуша мембранасы ақуыздарының жасушадан тыс бөліктерінің қалыпты пішіні және, демек, функциясы ЭЖС-дегі иондалған кальцийдің өте дәл концентрациясына байланысты. ЭЖС иондалған кальций концентрациясының өзгеруіне ерекше сезімтал ақуыздар – қан плазмасындағы кейбір ұю факторлары, олар кальций иондары болмағанда жұмыс істемейді, бірақ кальций тұздарының дұрыс концентрациясы қосылғанда толыққанды жұмыс істейді. Плазмадағы иондалған кальций деңгейінің салыстырмалы түрде аз төмендеуі (гипокальциемия) бұл каналдардың нерв клеткаларына немесе аксондарына натрийдің ағып кетуіне әкеледі, оларды гипервозбудындырады, осылайша аяқ-қолдар мен ауыз айналасындағы өздігінен бұлшық еттердің спазмдары (тетания) мен парестезия ( "шыналар мен инелер сезімі") пайда болады. Плазмадағы иондалған кальций нормадан жоғары көтерілгенде (гиперкальциемия), кальцийдің көбірек бөлігі осы натрий каналдарына байланысады, бұл кері әсер етеді, летаргия, бұлшықет әлсіздігі, анорексия, іш қату және эмоционалды лабильділікті тудырады. Ақуыздардың үшіншілік құрылымына жуу ерітіндісінің pH деңгейі де әсер етеді. Сонымен қатар, ЭЖС-нің pH деңгейі плазмадағы кальцийдің жалпы мөлшерінің еркін немесе иондалған түрінде болатын үлесіне әсер етеді, ал қалған бөлігі ақуыз және фосфат иондарына байланысқан күйде болады. Сондықтан ЭЖС-нің pH деңгейінің өзгеруі ЭЖС-нің иондалған кальций концентрациясын өзгертеді. ЭЖС-нің pH деңгейі ЭЖС-дегі көмірқышқыл газының ішінара қысымына тікелей байланысты болғандықтан, ЭЖС-дегі көмірқышқыл газының ішінара қысымын төмендететін гипервентиляция плазмадағы иондалған кальцийдің төмен концентрациясынан ажыратуға болмайтын симптомдарды тудырады. Жасушадан тыс сұйықтық бұл айналымда басқа құрылымдар арасындағы көпіршіктер арқылы механикалық түрде бағытталуы мүмкін. Бұл құрылымдардың барлығы бірігіп интерстициумды құрайды, оны организмдегі жаңа анықталған биологиялық құрылым деп қарастыруға болады. Алайда, интерстициумның орган екендігі туралы пікірталас бар.
The internal environment is stabilised in the process of homeostasis. Complex homeostatic mechanisms operate to regulate and keep the composition of the ECF stable. Individual cells can also regulate their internal composition by various mechanisms. There is a significant difference between the concentrations of sodium and potassium ions inside and outside the cell. The concentration of sodium ions is considerably higher in the extracellular fluid than in the intracellular fluid. The converse is true of the potassium ion concentrations inside and outside the cell. These differences cause all cell membranes to be electrically charged, with the positive charge on the outside of the cells and the negative charge on the inside. In a resting neuron (not conducting an impulse) the membrane potential is known as the resting potential, and between the two sides of the membrane is about −70 mV. This potential is created by sodium–potassium pumps in the cell membrane, which pump sodium ions out of the cell, into the ECF, in return for potassium ions which enter the cell from the ECF. The maintenance of this difference in the concentration of ions between the inside of the cell and the outside, is critical to keep normal cell volumes stable, and also to enable some cells to generate action potentials. In several cell types voltage gated ion channels in the cell membrane can be temporarily opened under specific circumstances for a few microseconds at a time. This allows a brief inflow of sodium ions into the cell (driven in by the sodium ion concentration gradient that exists between the outside and inside of the cell). This causes the cell membrane to temporarily depolarize (lose its electrical charge) forming the basis of action potentials. The sodium ions in the ECF also play an important role in the movement of water from one body compartment to the other. When tears are secreted, or saliva is formed, sodium ions are pumped from the ECF into the ducts in which these fluids are formed and collected. The water content of these solutions results from the fact that water follows the sodium ions (and accompanying anions) osmotically. The same principle applies to the formation of many other body fluids. Calcium ions have a great propensity to bind to proteins. This changes the distribution of electrical charges on the protein, with the consequence that the 3D (or tertiary) structure of the protein is altered. The normal shape, and therefore function of very many of the extracellular proteins, as well as the extracellular portions of the cell membrane proteins, is dependent on a very precise ionized calcium concentration in the ECF. The proteins that are particularly sensitive to changes in the ECF ionized calcium concentration are several of the clotting factors in the blood plasma, which are functionless in the absence of calcium ions, but become fully functional on the addition of the correct concentration of calcium salts. Relatively small decreases in the plasma ionized calcium levels (hypocalcemia) cause these channels to leak sodium into the nerve cells or axons, making them hyper excitable, thus causing spontaneous muscle spasms (tetany) and paraesthesia (the sensation of "pins and needles") of the extremities and round the mouth. When the plasma ionized calcium rises above normal (hypercalcemia) more calcium is bound to these sodium channels having the opposite effect, causing lethargy, muscle weakness, anorexia, constipation and labile emotions. The tertiary structure of proteins is also affected by the pH of the bathing solution. In addition, the pH of the ECF affects the proportion of the total amount of calcium in the plasma which occurs in the free, or ionized form, as opposed to the fraction that is bound to protein and phosphate ions. A change in the pH of the ECF therefore alters the ionized calcium concentration of the ECF. Since the pH of the ECF is directly dependent on the partial pressure of carbon dioxide in the ECF, hyperventilation, which lowers the partial pressure of carbon dioxide in the ECF, produces symptoms that are almost indistinguishable from low plasma ionized calcium concentrations. Extracellular fluid may be mechanically guided in this circulation by the vesicles between other structures. Collectively this forms the interstitium, which may be considered a newly identified biological structure in the body. However, there is some debate over whether the interstitium is an organ.