Osnovi opste fiziologije
Osnovi opste fiziologije- izostruktura organizma
Osnovi opste fiziologije – razumite kako izostruktura organizma, izojonija, izotonija i izohidrija odrzavaju stabilnost i optimalne funkcije tela.
U slucaju da ste propustili : Osnove fiziologije coveka deo2
Osnovi opste fiziologije – Jedan od neophodnih uslova za pravilno funkcionisanje organizma , pa cak i za odrzavanje samog zivota , jeste odrzavanje izostrukture , tj. , relativne stalnosti hemijskog sastava celija pojedinih organa , tkiva i telesnih tecnosti ( krvne plazme intersticijalne tecnosti ), kao i odrzavanje niza fizicko-hemijskih uslova u organizmu , a narocito odnosa pojedinih soli ,tj. jona – izojonije, odedjenog osmostkog pritiska – izotonije , i odredjene elektrohemijske reakcije – izohidrije.
Osnovi opste fiziologije – Svi ovi uslovi obuhvaceni su zajednickim pojmom konstaninosti unutrasnje sredine .
Osnovi opste fiziologije – Medjutim , neophodno je istaci da pod pojmom konstantnosti , odnosno stalnog sastava ili izostrukture , ne treba razumeti neku krutu , odredjenu cifru ili vrednosti , nego konstantnost treba shvatiti dinamicki , tj . da ove vrednosti osciliraju izmedju relativno uskih granica koje organiozam odrzava zahvaljujuci , s jedne strane , funkcija niza organa i pribora , ako se radi o telesnim tecnostima , a na racun znatnog dela energije oslobodjene u toku procesa prometa materije , ako se radi o pojedinim celijama .
Izostruktura organizma – Radi lakseg razumevanja odnosa pojedinih jona i uticaja kocentracije rastvorenih supstancija na izostrukturu unutrasnje sredine bice korisno da se podsetimo nekih vec poznatih cinjenica iz hemije i biohemije o jedinicama mere za izrazavanje vrednosti kocentracije rastvorenih supstancija osmotskog pritiska .
Pored izrazavanja kocentracije rastvorenih supstancija u procentima , kocentracija se cesto izrazava i kao molaritet . Molarni ( mol) rastvor sadrzi jedan gram – molekul rastvorene supstancije u litru rastvora .
Milimolarni rastvor ( 1mMol/L) sadrzi 10-3 gram – molekula u litru . Ekvivalentni rastvor (1Eq/L)sadrzi u litru 1 gram – ekvivalent , a miliekvivalentni rastvor ( 1 mEq/L) 10-3 gram-ekvivalenta u litru .
Osnovi opste fiziologije – molarni rastvor neelektrolita ( glukoza , glicerin)ima osmotski pritisak od 22.4 atmosvere , posto im se cestice nalaze u obliku nedisosovanih molekula , i takav rastvor se zove osmolarni rastvor .
Analogno ovome miliekvivalentni rastvor imace osmotski pritisak od jednog miliosmola.
Osnovi opste fiziologije -izostruktura organizma . Osmotski pritisak soli , kao potpuno disosovanih elektrolita ( bar u kocentraciji u kojoj se nalaze u organizmu ), zavisice od ukupnog broja cestica koje postaju pri disocijaciji tj. , od valence jona kojii ulaze u sastav soli , sto ce se videti iz sledecih primera.
Milimolarni rastvor NaCL , koji se disozuje na dva jona -Na+ i Cl –, imace osmotski pritisak od 2 osmola . Milimolarni rastvor CaCl2 , koji se disozuje na 1 Ca++ i dva Cl-, tj . , ukupno tri cestice , ima osmotski pritisak od tri osmola .
Milimolarni rastvor Ca3 (PO4) 2 koji pri disocijaciji daje tri Ca++ i dva PO4 jona , znaci 5 cestica , ima osmotski pritisak od 5 osmola itd.
Osnovi opste fiziologije – izojonija organizma
Osnovi opste fiziologije – izojonija . Organizam se odlikuje odredjenim procentom pojedinih neorganskih soli i karakteristicnim kvantitativnim odnosom pojedinih jona .
pri tom postoji i karateristicna razlika izmedju sastava celija , s jedne strane , i telesnih tecnosti – krvne plazme i intersticijalne tecnosti , s druge strane .
Osnovi opste fiziologije – izojonija – Prosecan normalni sastav , tj. ukupna kocentracija i kocentracija pojedinih neorganskih i organskih jona izrazena u mEq/L za najvaznije telesne tecnosti : krvnu plazmu , interscijalnu i intracelularnu tecnost.
Osnovi opste fiziologije – izojonija organizma . Poredjenje sastava ove tri najvaznije telesne tecnosti pokazuje sledece karakteristike :
a) Ukupna kocentracija rastvorenih supstancija u krvnoj plazmi u proseku iznosi 165 mEq/L za katjone i anjone . Prema tome , ukupna kocentracija iznosi 330 mMol/L ili 0.33 molarni rastvor , sto odgovara snizenju tacke mrznjenja : -0.56 do -0.58oC.
Najvazniji katjon krne plazme je natrijum , – srednja vrednost 143 mEq/L ili 93% svih katjona , dok je najvazniji anjon hlorid.
Kalijum , kalcijum , magnezijum i neorganski fosfati se nalze u maloj kocentraciji , ali njihovo prisustvo vrlo znacajno zbog njihovog uticaja na stanje celicne membrane , razdrazljivost nerava i misica i procese prometa materije .
b)Intersticijalna tecnost ima nesto nizu kocentraciju , po 146 mEq/L za katjone i anjone , a kvantitativno najznacajni joni su Na+ i Cl– . Kocentracija proteina je znatnoo niza nego u krvnoj plazmi: – svega 2mEq.
c) Kocentracija intercelularne tecnosti je nesto visa nego kod prve dve , i to 193-196 mEq/L za katjone i isto toliko za anjone . Najvazniji katjoni su K+ –157mEq/L i Mg ++ , dok su najvazniji anjoni fosfati i proteini .
Osnovi opste fiziologije – izojonija organizma – na kraju treba istaci da neke celije , kao na primer eritrociti ,, imaju nesto drugaciji sastav , na sta ce , prema potrebi , biti ukazano pri izlaganju uloge tih celija .
Osnovi opste fiziologije – izojonija organizma – ovde napominjemo da promena kocentracije pojedinih jona , odnosno njihovog medjusobnog odnosa , utice na stanje celicne membrane , kao i na funkcije niza organa , a narocito srca , centralnog nervnog sistema , misica itd.
Tako ,, na primer , povecanje kocentracije kalijuma u rastvoru koji provodimo kroz izolovano srce dovodi do ubrzanja srcanog rada i do zaustavljanja rada srca u dijastoli , dok kalcijum u vecoj koncetraciji usporava rad srca i zaustavlja ga u sistoli .
Snizenje koncetracije kalcijuma i magnezijuma dovodi do povecanja razdrazljivosti centralnog i perifernog nervnog sistema.
Osnovi opste fiziologije – izotonija tela
Osnovi opste fiziologije – izotonija tela. Iz fizike i hemije je poznato da se cestice rastorenih supstancija u rastvoru ponasaju po osnovnim gasnim zakonima i da kretanje tih cestica i udari u bokove suda dovode do pritiska koji se naziva osmotski pritisak.
Poznato je da se osmotski pritisak moze dokazati pomocu osmometra , ciji se zidovi , ili bar dno , sastoje od polupropustljive opne sastavljene od bakar-ferocijanida.
Vrednosti osmotskog pritiska zavise od niza faktora , od kojih je najvazniji koncetracija rastvorene suspstancije , stepen disocijacije , ako se radi o elektrolitima ( posto sa disocijacijom raste broj prisutnih cestica u rastvoru , od kojih , u prvom redu , zavisi osmotski pritisak ), velicina i brzina kretanja cestica , temperatura itd.
Posto je u telesnim tecnostima , intracelularnoj i ekstracelularnoj , rastvoren veci broj raznih neorganskih soli i organskih sastojaka , to telesne tecnosti , kao slozena smesa rastvora , imaju odredjenii osmotski pritisak , koji pre svega zavisi od kocentracije rastvorenih sastojaka relativno male molekulske tezine : neorganskih soli , glukoze, aminikiselina i dr ., a samo neznatnim delom od makromolekulskih sastojaka koji se nalaze u obliku koloidnih rastvora – belancevina iako se one , narocito u celijama i krvnoj plazmi nalaze u nesravnjivo vecoj kocentraciji .
Medjutim , makromolekulske susptancije zbog svoje ogromne molekulske tezine imaju neznatnu brzinu kretanja i kud i kamo manji broj cestica od sastojaka male molekuslske tezine , pa prema tome i neznatan udeo u ukupnom osmotskom pritisku telesnih tecnosti .
Osnovi opste fiziologije – izotonija tela .Vec je receno da ukupna kocentracija svih rastorenih supstancija u organizmu u proseku iznosi oko 0.32 M ( mola ) , ili oko 330 mMol/L , sto odgovara eksperimentalno nadjenoj tacki mrznjenja od -0.56 do -0.58o C, ili osmotskom pritisku od oko 7 atmosfera .
Treba istaci da su razlike otsmoskog pritiska 3 glavne telesne tecnosti ( krvne plazme , ekstracelularne i intersticijalne tecnosti )manje nego sto su razlike ukupnih kocentracija .
Ova pojava se objasnjava cinjenicom sto znatan deo anjona krvne plazme , a narocito intracelularne tecnosti , cine belancevine , koje , kao mikromeolekulska jedinjenja , uprkos znatnoj koncetraciji , imaju neznatan osmotski pritisak .
Osnovi opste fiziologije – izotonija tela . Organi i tkiva su veoma osetljivi prema promenama osmotskog pritiska . Tako stavljanje eritrocita u destilovanu vodu dovodi do njihovih bubrenja , prskanja opne i izlaska hemoglobina , tj. do procesa hemolize.
Misici u destilovanoj vodi i hipotonicnoj sredini bubre i gube svoju kocentracionu moc , dok nervi za kratko vreme prestaju biti razdrazljivi i gube sposobnost provodjenja impulsa ( procesa razdrazenja ) itd.
Stoga u svim slucajevima kad je potrebno raditi sa izolovanim organima ili celijama ( eritrociti , leukociti ), odnosno kada je potrebno organizmu nadoknaditi izgubljenu tecnost parenteralnim putem tj. ( ubrizgavanjem ) , ne upotrebljava se destilisovana voda , nego izotonicni slani rastvori , tj. rastvori soli , prvenstveno NaCl , cija je kocentracija , pa prema tome i osmotski pritisak priblizno isti kao i osmotski pritisak u organizmu .
Osnovi opste fiziologije – izotonija tela. Najprostiji fizioloski rastvor je 0.80 – 1.0%-ni rastvor natrijum-hlorida. Znatno su pogodniji slozeni slani rastvori : Ringerov , Tajrodov ili Lokov , koji pored natrijum-hlorida sadrze i malu kolicinu kalijum-hlorida i kalcijum-hlorida , zbog njihovog povoljnog dejstva na stanje celicne membracne i na nervno-misicnu razdrazljivost.
Sastav slozenih fizioloskih rastvora prikazan je u tablici ispod.
| Sastojak | Ringerov rastvor | Tajrodov rastvor | Lokov rastvor |
| NaCl | 0.80-0.90 % | 0.80% | 0.9-1.0% |
| KCL | 0.02% | 0.02% | 0.02-0.042% |
| CaCl2 | 0.02% | 0.02% | 0.02 – 0.024% |
| MgCi2 | – | – | 0.05% |
| NaHCO3 | – | – | 0.01 -0.03% |
| Na2HPO4 | – | 0.005% | – |
| Glukoza | po potrebi u sva 3 0.1% |
Sastav slozenih fizioloskih rastvora
Ovde je dat sastav fizioloskih rastvora za homeotermne organizme sisara i ptica . Pri upotrebi fizioloskih rastvora kod poikilotermnih (hladnokrvnih) organizama (gmizavci , vodozemci i dr.) , cije su telesne tecnosti hipotonicne u poredjenju sa telesnim tecnostima sisara i ptica , upotrbljava se natrijum-hlorid u koncetraciji 0.65% dok pri radu sa morskim organizmima poikilotermima kocentracija NaCl , u skladu sa vecimosmotskim pritiskom njihovih telesnih tecnosti , treba da iznosi 3,5%.
Osnovi opste fiziologije – izotonija tela . Organizam odrzava pomenutu koncetraciju svojih tecnosti u uskim granicama zahvaljujucim brzom kruzenju krvi kroz krvne sudove i mogucnosti da se promenjena kocentracija vrlo brzo normalizuje na vise nacina a narocito :
- prelaskom vode u tkiva i celije
- prelaskom soli iz depoa u krv
- promenom sastava mokrace;
pri opasnosti od hipotonije u organizmu bubrezi izlucuju mokracu niske koncetracije , cime se visak vode ukljanja iz organizma , dok pri hipertoniji izlucuju malu kolicinu koncetrovane mokrace , a zadrzavaju vodu koja razblazuje telesne tecnosti i time normalizuje poviseni osmotski pritisak .
Kasnije cemo videti da u ovom procesu regulacije ucestvuju kako nervni faktori tako i zlezde sa unutrasnjim lucenje.
Izohidrija organizma
Izohidrija organizma – vazan preduslov za pravilnu funkciju organizma , a narocito za regulaciju celijske propustljivosti , kao i za tokbiohemijskih reakcija , a posebno za optimalno dejstvo fermenata , jeste odrzavanje odredjene elektrohemijske reakcije , tj. kocentracije vodonikovih jona , odnoso pH.
Izohidrija organizma – iz fizicke hemije i biohemije poznato je da koncetracija vodonikovih jona u nekoj sredini ( prema tome – i u celijama odnosno telesnim tecnostima )zavisi od prisustva kiselih , baznih ,, odnosno amfoternih jedinjenja .
Izohidrija organizma – posto je jonski proizvod vode , glavnog rastvaraca organizma , [H+] . [OH-] ==10-14 dovoljno je odrediti koncetraciju jednog od ova dva jona pa da se zna koncetracija drugog.
Izohidrija organizma – Danas se odredjuje koncetracija vodonikovih jona [ H+ ] bilo elektrometrijskim putem ili kolorometrijski , pomocu indikatora . Teorijski osnovi ovih metoda dati su u udzbenicima hemije i biohemije , a tehnika je opisana u biohemijskim i fizioloskim prektikumima .
Radi lakseg racunanja i grafickog prikazivanja danas je umesto vrednosti H+ upotrebljavaju izraz pH ( potentio hydrogenii – vodonikov eksponent ) , tj. negativni logaritam koncetracije vodonikovih jona za osnovu 10.
Izohidrija organizma – elektrohemijska reakcija unutrasnjih zivih celija je slabo kisela – pH 6.7 – 6.8 , dok u krvi vlada slabo bazna reakcija – pH 7.35 -7.45 . Elektrohemijska reakcija nekih telesnih tecnosti , sekreta i eksekreta data je kao pH u donjoj tablici .
| Telesna tecnost ili sekret | pH | sekret ili ekskret | pH |
| krv | 7.35- 7.45 | pljuvacka | 5.6-7.6 |
| celija (intracelularna tecnost) | 6.7-6.8 | mleko | 6.6-6.9 |
| zeludacni sok | 1.5 – 2.5 | zuc iz jetre | 7.4 – 7.7 |
| pankreasni i crevni sok | 7.3- 8.7 | mokraca | 5.0 – 7.0 |
Izohidrija organizma – mada se u organizam , pa prema tome i u unutrasnju sredinu , sa hranom unose kao bazne tako i kisele supstancije , a u toku prometa materije u celijama takodje postaju kisela i bazna jedinjenja, u organizmu se pH odrzava u uskim granicam azahvaljujuci:
- prisustvu pufera ,tj. supstancija regulatora elektrohemijske reakcije
- razlaganju odnosno potpunoj oksidaciji organskih kiselina i baza
- neprikidnom izlucivanju kiselih i baznih jedinjenja iz organizma preko mokrace i drugih ekstrata .
Izohidrija organizma – puferske supstancije organizma . Fizcko – hemijski osnovi dejstva pufera ili regulatora elektrohemijske reakcije izlozeni su u udzbenicima fizicke hemije i biohemije.
Izohidrija organizma – Ovde samo napominjemo da su puferi smese slabih kiselina ( odnosno baza) i njihovih soli ili amfoterna jedinjenja koja reaguju sa jakim kiselinama ili bazama i daju odgovarajucu slabu , tj. malo disosovanu kiselinu odnosno bazu , i soli .\
Izohidrija organizma – Usled toga ce se u rastvoru naci samo mala kolicina slobodnih vodonikovih ili hidroksilnih jona , usled cega ce pH sredine pretrpeti mnogo manje promene odnosno ostati , prakticno , nepromenjen.
Izohidrija organizma – Puferi organizma se dele u dve osnovne grupe: neorganske i organske pufere. U neorganske pufere organizma spadaju bikarbonati i ifosfatni pufer , dok su belancevine najvazniji organski pufer organizma .
Izohidrija organizma – Bikarbonatski pufer je najvazniji pufer krne plazme i telesnih tecnosti ( ekstracelularne tecnosti ) .
Sastoji se od smese natrijum – bikarbonata i ugljene kiseline u odnosu 20:1 . Pri dodiru sa jacim kiselinama od bikarbonata postaje slaba ugljena kiselina , koja se u plucima razlaze na ugljen-dioksid i vodu , pri cemu se ugljen-dioksid izbacuje kroz pluca.
Izohidrija organizma -Pri unosenju baznih sastojaka u organizam od ugljene kiseline postaju bikarbonati , koji se izlucuju preko bubrega .
Izohidrija organizma – fosfatni pufer je najvazniji neorganski pufer celija , dok se u ekstracelularnoj tecnosti nalazi u vrlo maloj kolicini .
Izohidrija organizma – fosfatni pufer sastoji se od primarnog i sekudarnog kalijum-fosfata u celijama( KH2PO4 i K2HPO4) odnosno od primarnog i sekudarnog natrijum – fosfata u ekstracelularnoj tecnosti .
Izohidrija organizma – fosfatni pufer – U ovom sistemu primarni fosfat igra ulogu kiseline i reaguje sa bazama dajuci sekudarni fosfat i fosfat unete baze ( katjona ) , dok sekudarni fosfat igra ulogu baze i reaguje sa kiselinama dajuci primarni fosfat i kalijumovu ili natrujumovu so odgovarajuce kiseline . Ovi fosfati se zatim izlucuju preko bubrega.
Izohidrija organizma belancevinski puferi . Pored neorganskih pufera u organizmu vaznu pufersku ulogu igraju i organski puferi – belancevine .
Sposobnost belancevina za pufersku funkciju proizilazi iz njihove atmosferne prirode , tj. sposobnosti da se zavisno , od elektrohemijske reakcije sredine , disosuju bilo kao kiseline ili kao baze .
Izohidrija organizma belancevinski puferi . Ta sposobnost zavisi od prisustva slobodnih karboksilnih , kiselih ili niza baznih grupa ,od kojih su najvaznije slobodne amino-grupe.
Pri slaboj alkalnoj reakciji kakva vlada u organizmu belancevine su disosovane kao slabe kiseline i za sebe vezuju znatnu kolicinu alkalija : kalijuma u celijama , a natrijuma u telesnim tecnostima .
Izohidrija organizma belancevinski puferi. U slucaju acidoze one otpustaju te alkalije kojima neutralisu prisutne kiseline , dok pri unosenju alkalija u organizamza sebe vezuju te alkalije .
Posebnu vaznost u regulisanju elektrohemijske reakcije u organizmu igra hemoglobin krvi kao jedan od najvaznijih pufera . O ulozi hemoglobina bice vise reci u clanku o fiziologiji crevnih krvnih zrnaca .
