26.1: Maji ya Mwili na Compartment Fluid

Malengo ya kujifunza

• Eleza umuhimu wa maji katika mwili
• Tofauti na muundo wa maji ya intracellular na ile ya maji ya ziada
• Eleza umuhimu wa njia za protini katika harakati za solutes
• Tambua sababu na dalili za edema

Athari za kemikali za maisha hufanyika katika ufumbuzi wa maji. Dutu zilizoharibiwa katika suluhisho huitwa solutes. Katika mwili wa binadamu, solutes hutofautiana katika sehemu mbalimbali za mwili, lakini zinaweza kujumuisha protini-ikiwa ni pamoja na zile zinazosafirisha lipidi, wanga, na, muhimu sana, electrolytes. Mara nyingi katika dawa, madini yaliyotengwa na chumvi ambayo hubeba malipo ya umeme (ion) inaitwa na electrolyte. Kwa mfano, ions sodiamu (Na ⁺) na ions kloridi (Cl ^-) mara nyingi hujulikana kama electrolytes.

Katika mwili, maji huenda kwa njia ya utando wa seli na kutoka kwenye sehemu moja ya mwili hadi nyingine kwa mchakato unaoitwa osmosis. Osmosis kimsingi ni ugawanyiko wa maji kutoka mikoa ya mkusanyiko wa juu hadi mikoa ya mkusanyiko wa chini, pamoja na gradient ya osmotic kwenye membrane yenye nusu inayoweza kupunguzwa. Matokeo yake, maji yataingia ndani na nje ya seli na tishu, kulingana na viwango vya jamaa vya maji na solutes zilizopatikana huko. Uwiano sahihi wa solutes ndani na nje ya seli lazima ihifadhiwe ili kuhakikisha kazi ya kawaida.

Maudhui ya Maji ya Mwili

Binadamu ni zaidi ya maji, kuanzia takriban asilimia 75 ya molekuli ya mwili kwa watoto wachanga hadi asilimia 50—60 kwa wanaume na wanawake wazima, hadi asilimia 45 katika uzee. Asilimia ya maji ya mwili hubadilika na maendeleo, kwa sababu idadi ya mwili iliyotolewa kwa kila chombo na misuli, mafuta, mfupa, na tishu nyingine hubadilika tangu utoto hadi uzima (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Ubongo na figo zako zina idadi kubwa zaidi ya maji, ambayo inajumuisha asilimia 80—85 ya raia wao. Kwa upande mwingine, meno yana sehemu ya chini kabisa ya maji, kwa asilimia 8-10.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Maudhui ya Maji ya Viungo vya Mwili na Tishu. Maudhui ya maji hutofautiana katika viungo tofauti vya mwili na tishu, kutoka kidogo kama asilimia 8 katika meno hadi asilimia 85 katika ubongo.

Vyumba vya maji

Maji ya mwili yanaweza kujadiliwa kwa suala la compartment yao maalum ya maji, eneo ambalo ni tofauti sana na compartment nyingine na aina fulani ya kizuizi kimwili. Sehemu ya maji ya ndani ya seli (ICF) ni mfumo unaojumuisha maji yote yaliyofungwa ndani ya seli na membrane zao za plasma. Maji ya ziada (ECF) yanazunguka seli zote katika mwili. Maji ya ziada yana sehemu mbili za msingi: sehemu ya maji ya damu (inayoitwa plasma) na maji ya kiungo (IF) ambayo yanazunguka seli zote zisizo katika damu (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Compartments Fluid katika Mwili wa Binadamu. Maji ya intracellular (ICF) ni maji ndani ya seli. Maji ya kiungo (IF) ni sehemu ya maji ya ziada (ECF) kati ya seli. Plasma ya damu ni sehemu ya pili ya ECF. Vifaa vya kusafiri kati ya seli na plasma katika capillaries kupitia IF.

Maji ya intracellular

ICF iko ndani ya seli na ni sehemu kuu ya cytosol/cytoplasm. ICF hufanya asilimia 60 ya maji ya jumla katika mwili wa mwanadamu, na kwa kiume wa kawaida wa kawaida, ICF inachukua takriban lita 25 (galoni saba) za maji (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Kiwango hiki cha maji huelekea kuwa imara sana, kwa sababu kiasi cha maji katika seli zilizo hai kinasimamiwa kwa karibu. Ikiwa kiasi cha maji ndani ya seli kinaanguka kwa thamani ambayo ni ndogo mno, cytosoli inakuwa imejilimbikizia mno na solutes ili kubeba shughuli za kawaida za seli; ikiwa maji mengi yanaingia kwenye seli, kiini kinaweza kupasuka na kuharibiwa.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Grafu ya Pie Inaonyesha Uwiano wa Jumla ya Mwili wa Mwili katika Kila moja ya Vyumba vya Mwili wa Mwili. Maji mengi katika mwili ni maji ya intracellular. Kiasi cha pili kikubwa ni maji ya kiungo, ambayo huzunguka seli ambazo si seli za damu.

Maji ya ziada

ECF inachukua sehemu nyingine ya tatu ya maudhui ya maji ya mwili. Takriban asilimia 20 ya ECF hupatikana kwenye plasma. Plasma husafiri kupitia mwili katika mishipa ya damu na husafirisha vifaa mbalimbali, ikiwa ni pamoja na seli za damu, protini (ikiwa ni pamoja na sababu za kuganda na kingamwili), electrolytes, virutubisho, gesi, na taka. Gesi, virutubisho, na vifaa vya taka husafiri kati ya capillaries na seli kupitia IF. Viini vinatenganishwa na IF kwa membrane ya seli inayoweza kupunguzwa ambayo husaidia kudhibiti kifungu cha vifaa kati ya IF na mambo ya ndani ya seli.

Mwili una ECF nyingine ya maji. Hizi ni pamoja na ugiligili wa ubongo na uti wa mgongo, limfu, maji ya synovial katika viungo, maji ya pleural katika mashimo ya pleural, maji ya pericardial katika mfuko wa moyo, maji ya peritoneal katika cavity peritoneal, na ucheshi yenye maji ya jicho. Kwa sababu maji haya ni nje ya seli, maji haya pia huchukuliwa kama sehemu ya compartment ECF.

Muundo wa Maji ya Mwili

Nyimbo za vipengele viwili vya ECF—plasma na IF-zinafanana zaidi kuliko aidha ni ICF (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Plasma ya damu ina viwango vya juu vya sodiamu, kloridi, bicarbonate, na protini. IF ina viwango vya juu vya sodiamu, kloridi, na bicarbonate, lakini mkusanyiko wa chini wa protini. Kwa upande mwingine, ICF ina muinuko kiasi cha potasiamu, phosphate, magnesiamu, na protini. Kwa ujumla, ICF ina viwango vya juu vya potasiamu na phosphate (HPO ₄ ^2-), ambapo plasma zote mbili na ECF zina viwango vya juu vya sodiamu na kloridi.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Viwango vya Vipengele tofauti katika maji muhimu ya mwili. Grafu inaonyesha muundo wa ICF, IF, na plasma. Nyimbo za plasma na IF zinafanana lakini ni tofauti kabisa na muundo wa ICF.

Tazama video hii ili ujifunze zaidi kuhusu maji ya mwili, vyumba vya maji, na electrolytes. Wakati kiasi cha damu kinapungua kutokana na jasho, kutoka kwa chanzo gani maji huchukuliwa na damu?

Maji mengi ya mwili hayana neutral katika malipo. Hivyo, cations, au ions kushtakiwa vyema, na anions, au ions kushtakiwa vibaya, ni uwiano katika maji. Kama inavyoonekana katika grafu ya awali, ions za sodiamu (Na ⁺) na ioni za kloridi (Cl ^-) zinajilimbikizia katika ECF ya mwili, ambapo ioni za potasiamu (K ⁺) zinajilimbikizia ndani ya seli. Ingawa sodiamu na potasiamu zinaweza “kuvuja” kupitia “pores” ndani na nje ya seli, kwa mtiririko huo, viwango vya juu vya potasiamu na viwango vya chini vya sodiamu katika ICF vinahifadhiwa na pampu za sodiamu-potasiamu katika utando wa seli. Pampu hizi hutumia nishati inayotolewa na ATP kupiga sodiamu nje ya seli na potasiamu ndani ya seli (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Pump ya Sodium-Potasiamu. Pampu ya sodiamu-potasiamu inatumiwa na ATP kuhamisha sodiamu nje ya cytoplasm na ndani ya ECF. Pampu pia huhamisha potasiamu nje ya ECF na ndani ya cytoplasm. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Mariana Ruiz Villarreal)

Movement Fluid kati ya vyumba

Shinikizo la hydrostatic, nguvu inayotumiwa na maji dhidi ya ukuta, husababisha harakati za maji kati ya vyumba. Shinikizo la damu la hydrostatic ni shinikizo linalofanywa na damu dhidi ya kuta za mishipa ya damu kwa hatua ya kusukumia ya moyo. Katika kapilari, shinikizo hydrostatic (pia inajulikana kama shinikizo la damu kapilari) ni kubwa kuliko kupinga “colloid osmotic shinikizo” katika damu-“ mara kwa mara” shinikizo hasa zinazozalishwa na mzunguko albumini-katika mwisho arteriolar ya kapilari (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)). Shinikizo hili linasababisha plasma na virutubisho nje ya capillaries na ndani ya tishu zinazozunguka. Maji na taka za mkononi katika tishu huingia kwenye capillaries kwenye mwisho wa venule, ambapo shinikizo la hydrostatic ni chini ya shinikizo la osmotic katika chombo. Shinikizo la uchafuzi hupunguza maji kutoka kwenye plasma katika damu hadi IF inayozunguka seli za tishu. Maji ya ziada katika nafasi ya unganishi ambayo haijarudi moja kwa moja kwenye capillaries hutolewa kutoka kwa tishu na mfumo wa lymphatic, na kisha huingia tena kwenye mfumo wa mishipa kwenye mishipa ya subclavia.

Kielelezo\(\PageIndex{7}\): Kuwezeshwa utbredn Glucose molekuli kutumia kuwezeshwa utbredningen kusonga chini mkusanyiko gradient kupitia njia carrier protini katika utando. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Mariana Ruiz Villarreal)

MATATIZO YA...

Mizani ya maji: Edema

Edema ni mkusanyiko wa maji ya ziada katika tishu. Ni kawaida katika tishu za laini za mwisho. Sababu za kisaikolojia za edema ni pamoja na kuvuja maji kutoka capillaries ya damu. Edema ni karibu kila mara unasababishwa na hali ya msingi ya matibabu, kwa matumizi ya madawa fulani ya matibabu, kwa ujauzito, kwa kuumia kwa ndani, au kwa majibu ya mzio. Katika viungo, dalili za edema ni pamoja na uvimbe wa tishu ndogo, ongezeko la ukubwa wa kawaida wa mguu, na kunyoosha, ngozi kali. Njia moja ya haraka ya kuangalia edema ya subcutaneous iliyowekwa ndani ya mguu ni kushinikiza kidole ndani ya eneo la watuhumiwa. Edema inawezekana kama unyogovu unaendelea kwa sekunde kadhaa baada ya kidole kuondolewa (kinachoitwa “pitting”).

Edema ya mapafu ni maji ya ziada katika mifuko ya hewa ya mapafu, dalili ya kawaida ya moyo na/au kushindwa kwa figo. Watu wenye edema ya mapafu huenda watapata ugumu wa kupumua, na wanaweza kupata maumivu ya kifua. Edema ya mapafu inaweza kuwa ya kutishia maisha, kwa sababu inaathiri kubadilishana gesi katika mapafu, na mtu yeyote aliye na dalili anapaswa kutafuta huduma za matibabu mara moja.

Katika uvimbe wa mapafu kutokana na kushindwa kwa moyo, kuvuja kwa kiasi kikubwa cha maji hutokea kwa sababu maji ya maji hupata “kuungwa mkono” katika capillaries ya mapafu ya mapafu, wakati ventricle ya kushoto ya moyo haiwezi kusukwa damu ya kutosha katika mzunguko wa utaratibu. Kwa sababu upande wa kushoto wa moyo hauwezi kusubu kiasi chake cha kawaida cha damu, damu katika mzunguko wa mapafu hupata “kuungwa mkono,” kuanzia na atrium ya kushoto, kisha kwenye mishipa ya pulmona, na kisha kwenye capillaries ya mapafu. Kutokana na kuongezeka kwa shinikizo la hydrostatic ndani ya capillaries ya pulmona, kama damu bado inakuja kutoka kwenye mishipa ya pulmona, husababisha maji ya kusukumwa nje yao na ndani ya tishu za mapafu.

Sababu nyingine za edema ni pamoja na uharibifu wa mishipa ya damu na/au vyombo vya lymphatic, au kupungua kwa shinikizo la kiosmotiki katika ugonjwa sugu na kali wa ini, ambapo ini haiwezi kutengeneza protini za plasma (Kielelezo\(\PageIndex{8}\)). Kupungua kwa viwango vya kawaida vya protini za plasma husababisha kupungua kwa shinikizo la osmotic ya colloid (ambayo inalingana na shinikizo la hydrostatic) katika capillaries. Utaratibu huu husababisha kupoteza maji kutoka kwa damu hadi tishu zinazozunguka, na kusababisha edema.

Kielelezo\(\PageIndex{8}\): Edema. Menyu ya mzio inaweza kusababisha capillaries mkononi kuvuja maji ya ziada ambayo hujilimbikiza katika tishu. (mikopo: Jane Whitney)

Kali, edema ya muda mfupi ya miguu na miguu inaweza kusababisha sababu ya kukaa au kusimama katika nafasi sawa kwa muda mrefu, kama katika kazi ya mtoza toll au cashier maduka makubwa. Hii ni kwa sababu mishipa ya kina katika viungo vya chini hutegemea vipande vya misuli ya mifupa ili kushinikiza mishipa na hivyo “pampu” damu nyuma ya moyo. Vinginevyo, mabwawa ya damu ya vimelea kwenye viungo vya chini na yanaweza kuvuja ndani ya tishu zinazozunguka.

Dawa zinazoweza kusababisha edema ni pamoja na vasodilators, vizuizi vya channel vya kalsiamu vinavyotumika kutibu shinikizo la damu, madawa yasiyo ya steroidal ya kupambana na uchochezi, matibabu ya estrojeni, na baadhi ya dawa za ugonjwa Hali ya msingi ya matibabu ambayo inaweza kuchangia edema ni pamoja na kushindwa kwa moyo wa msongamano, uharibifu wa figo na ugonjwa wa figo, matatizo yanayoathiri mishipa ya miguu, na cirrhosis na matatizo mengine ya ini.

Tiba ya edema kawaida inalenga katika kuondoa sababu. Shughuli ambazo zinaweza kupunguza madhara ya hali hiyo ni pamoja na mazoezi sahihi ya kuweka damu na lymfu inapita kupitia maeneo yaliyoathirika. Matibabu mengine ni pamoja na mwinuko wa sehemu iliyoathirika kusaidia mifereji ya maji, massage na ukandamizaji wa maeneo ya kuhamisha maji nje ya tishu, na kupungua kwa ulaji wa chumvi ili kupunguza uhifadhi wa sodiamu na maji.

Sura ya Mapitio

Mwili wako ni zaidi ya maji. Maji ya mwili ni ufumbuzi wa maji yenye viwango tofauti vya vifaa, vinavyoitwa solutes. Uwiano sahihi wa viwango vya maji na solute lazima uhifadhiwe ili kuhakikisha kazi za mkononi. Ikiwa cytosol inakuwa pia kujilimbikizia kutokana na kupoteza maji, kazi za seli huharibika. Ikiwa cytosol inakuwa pia kuondokana kutokana na ulaji wa maji na seli, membrane za seli zinaweza kuharibiwa, na kiini kinaweza kupasuka. Shinikizo la hydrostatic ni nguvu inayotumiwa na maji dhidi ya ukuta na husababisha harakati za maji kati ya vyumba. Fluid pia inaweza kusonga kati ya vyumba pamoja na gradient osmotic. Michakato ya usafiri wa kazi inahitaji ATP kuhamisha baadhi ya solutes dhidi ya gradients yao ya mkusanyiko kati ya vyumba. Usafiri wa kutosha wa molekuli au ion inategemea uwezo wake wa kupitisha kwa urahisi kupitia membrane, pamoja na kuwepo kwa gradient ya juu hadi chini ya mkusanyiko.

Maswali ya Link Interactive

Swali: Tazama video hii ili ujifunze zaidi kuhusu maji ya mwili, vyumba vya maji, na electrolytes. Wakati kiasi cha damu kinapungua kutokana na jasho, kutoka kwa chanzo gani maji huchukuliwa na damu?

Jibu: Maji ya maji (IF).

Swali: Tazama video hii ili uone maelezo ya mienendo ya maji katika vyumba vya mwili. Ni nini kinachotokea katika tishu wakati shinikizo la damu la capillary ni chini ya shinikizo la osmotic?

Jibu: Fluid huingia kwenye capillaries kutoka nafasi za kiungo.

Mapitio ya Maswali

Swali: Solute inachangia harakati za maji kati ya seli na katikati ya jirani na ________.

A. shinikizo la osmotic

B. shinikizo hydrostatic

C. harakati za Brownian

D. random mwendo

Jibu: A

Q. cation ina (n) ________ malipo.

A. neutral

B. chanya

C. kubadilisha

D. hasi

Jibu: B

Swali: Maji ya maji (IF) ni ________.

A. maji katika cytosol ya seli

B. sehemu ya maji ya damu

C. maji ambayo bathes wote wa seli za mwili isipokuwa kwa seli za damu

D. maji ya ndani ya seli hupatikana kati ya membrane

Jibu: C

Maswali muhimu ya kufikiri

Swali: Plasma ina sodiamu zaidi kuliko kloridi. Je, hii inaweza kuwa kama ions binafsi ya sodiamu na kloridi hasa usawa kila mmoja nje, na plasma ni umeme neutral?

Kuna molekuli za ziada za kushtakiwa vibaya katika plasma badala ya kloridi. Sodiamu ya ziada ya mizani ya jumla ya mashtaka hasi.

Swali: Je! Maji yanahamishwaje kutoka compartment hadi compartment?

A. maji yanahamishwa na mchanganyiko wa shinikizo la osmotic na hydrostatic. Shinikizo la osmotic linatokana na tofauti katika viwango vya solute kwenye membrane za seli. Shinikizo la hydrostatic linatokana na shinikizo la damu wakati linaingia kwenye mfumo wa capillary, na kulazimisha maji fulani nje ya chombo ndani ya tishu zinazozunguka.

faharasa

maji ya ziada (ECF)

nje ya maji kwa seli; inajumuisha maji ya maji, plasma ya damu, na maji yanayotokana na mabwawa mengine katika mwili

compartment maji

maji ndani ya seli zote za mwili hufanya mfumo wa compartment ambao kwa kiasi kikubwa umetengwa na mifumo mingine

shinikizo la hydrostatic

shinikizo exerted na maji dhidi ya ukuta, unasababishwa na uzito wake mwenyewe au kusukumia nguvu

maji ya kiungo (IF)

maji katika nafasi ndogo kati ya seli si zilizomo ndani ya mishipa ya damu

maji ya intracellular (ICF)

maji katika cytosol ya seli