Состав плазмы и межклеточной жидкости. Компоненты внутриклеточной жидкости
Сравнение состава внутриклеточной жидкости с внеклеточной, состоящей из плазмы и межклеточной жидкости, приведено на рисунках и таблице ниже.
Основные катионы и анионы внутри- и внеклеточной жидкостей. Концентрации ионов Ca2+ и Mg2+ на схеме представлены в виде суммы. На рисунке приведено общее содержание свободных и связанных ионов
Неэлектролиты плазмы
а) Ионный состав плазмы и межклеточной жидкости одинаков. Поскольку плазма и межклеточная жидкость разделены высокопроницаемой мембраной капилляров, ионный состав этих жидкостей почти одинаков. Наиболее важное различие между этими жидкими средами заключается в более высокой концентрации белка в плазме. Вследствие низкой проницаемости капилляров в межклеточное пространство большинства тканей проникает лишь небольшое количество белка.
Концентрация положительно заряженных ионов (катионов) в плазме немного выше (примерно на 2%) по сравнению с межклеточной жидкостью, что обусловлено эффектом Доннана. Белки плазмы в сумме заряжены отрицательно, следовательно, 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.
Возвращаясь к рисунку выше, можно видеть, что 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.
Состав внеклеточной жидкости тщательно регулируется с помощью различных механизмов, в особенности почечных, которые будут рассмотрены далее. Благодаря этим механизмам клетки постоянно находятся в среде с концентрацией электролитов и питательных веществ, необходимой для жизнедеятельности.
б) Основные компоненты внутриклеточной жидкости. Внутриклеточная жидкость> отделена от внеклеточной цитоплазматической мембраной, высокопроницаемой для воды и практически непроницаемой для большинства электролитов. Внутриклеточная жидкость в отличие от внеклеточной содержит лишь небольшое количество ионов натрия и хлора, а ионы кальция в ней практически отсутствуют. Внутри клетки, напротив, 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.
в) Измерение объемов жидких сред организма на основе принципа разведения индикатора. Объем жидкой среды можно рассчитать, помещая в нее вещество-индикатор. Позволив индикатору равномерно распределиться во всем объеме жидкости, устанавливают степень изменения его концентрации в растворе.
Метод разведения индикатора для измерения объемов жидкости
На рисунке выше показано, как объем жидкой среды измеряют с помощью метода разведения индикатора, основанного на законе сохранения массы. Согласно данному закону, общее количество вещества после перемешивания в жидкой среде будет равно массе вещества, введенной в данный объем.
На рисунке выше показано, как к емкости, содержащей неизвестный объем жидкости, с помощью шприца добавляют небольшое количество красителя или другого индикатора. Веществу дают возможность равномерно распределиться в жидкости, пока в любой точке объема его концентрация не станет одинаковой. Затем в образце отобранной жидкости измеряют концентрацию индикатора в растворе с помощью химического, фотоэлектроколориметрического или иного метода. Если утечки индикаторного вещества из данного объема не происходит, то его общее количество (объем Б х концентрация Б) будет равна количеству вещества, введенного шприцем (объем А х концентрация А).
Простое преобразование этого уравнения позволяет рассчитать неизвестный объем Б по формуле:
Объем Б = (объем А*концентрация А)/концентрацию Б.
Таким образом, для расчета необходимо знать два параметра: (1) общее количество вещества, введенного в объем жидкости (в числителе); (2) концентрацию индикаторного вещества в жидкости после перемешивания (в знаменателе).
Например, если 1 мл индикатора в концентрации 10 мг/мл ввели в емкость Б и после его разведения концентрация в каждом миллилитре раствора составит 0,01 мг/мл, то неизвестный объем будет равен: 1000 мл.
Объем Б = (1 мл*10 мг/мл)/0,01 мг/мл = 1000 мл.
Данный метод можно применять для измерения объема практически любой жидкой среды организма, если при этом соблюдаются следующие условия: (1) индикатор распределяется во всем объеме жидкости; (2) индикатор находится только в той среде, где измеряют его концентрацию; (3) индикатор не метаболизируется и не выводится из организма. Требованиям, необходимым для измерения объемов жидких сред организма, удовлетворяют несколько таких веществ.
