Khuếch tán qua màng mao mạch: trao đổi nước và các chất giữa máu và dịch kẽ

2020-08-12 02:18 PM

Khuếch tán các phân tử nước và chất tan có chuyển động nhiệt di chuyển ngẫu nhiên theo hướng này rồi lại đổi hướng khác. Các chất hòa tan trong lipid khuếch tán trực tiếp qua các màng tế bào ở lớp nội mạc của các mao mạch.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Chức năng chính của vi tuần hoàn là vận chuyển các chất dinh dưỡng đến các mô và loại bỏ các chất thải của tế bào. Các tiểu động mạch nhỏ kiểm soát lưu lượng máu đến từng mô và tình trạng tại chỗ của mô, bằng cách kiểm soát đường kính của các tiểu động mạch. Như vậy, trong hầu hết các trường hợp, việc điều chỉnh dòng chảy của mỗi mô liên quan đến nhu cầu của riêng của nó.

Thành của các mao mạch rất mỏng và được cấu tạo bởi một lớp tế bào nội mô có tính thấm cao. Vì vậy, nước, chất dinh dưỡng tế bào và sản phẩm bài tiết của tế bào có thể trao đổi một cách nhanh chóng và dễ dàng giữa các mô và máu lưu thông.

Hệ tuần hoàn ngoại vi của cơ thể người có khoảng 10 tỷ mao mạch với tổng diện tích bề mặt ước tính là 500 đến 700 mét vuông (khoảng 1/8 diện tích bề mặt của một sân bóng đá). Như vậy bất kỳ tế bào hoạt động chức năng nào cũng có một mao mạch nuôi nó không cách xa quá 20-30 micromet.

Cho đến nay khuếch tán là phương thức quan trọng nhất của trao đổi chất giữa huyết tương và dịch kẽ.

Khuếch tán của các phân tử hòa tan

Hình: Khuếch tán của các phân tử hòa tan và các phân tử không hòa tan giữa mao mạch và khoảng kẽ

Hình minh họa quá trình này, cho thấy khi máu chảy dọc trong lòng mao mạch thì rất nhiều phân tử nước và các hạt hòa tan khuếch tán qua lại qua thành mao mạch, tạo nên một sự pha trộn liên tục giữa huyết tương và dịch kẽ. Hiện tượng khuếch tán các phân tử nước và chất tan có chuyển động nhiệt di chuyển ngẫu nhiên theo hướng này rồi lại đổi hướng khác.

Các chất hòa tan trong lipid khuếch tán trực tiếp qua các màng tế bào ở lớp nội mạc của các mao mạch

Nếu một chất hòa tan trong lipid, nó có thể khuyếch tán trực tiếp qua màng tế bào nội mô mà không cần phải đi qua các lỗ. Trong số này có oxy và carbon dioxide. Bởi vì các chất này có thể thâm nhập vào mọi vị trí của màng tế bào nội mô, tốc độ khuếch tán nhanh hơn nhiều lần so với các chất lipid không tan, như các ion natri và glucose (chỉ có thể đi qua các lỗ).

Khuếch tán chất hòa tan trong nước, các chất không hòa tan trong lipid qua các “Lỗ” trong màng tế bào nội mô

Nhiều chất cần thiết cho mô có thể hòa tan trong nước, nhưng không thể đi qua các màng lipid của tế bào nội mô; các chất này bao gồm các phân tử nước, các ion natri, ion clorua, và glucose.

Mặc dù chỉ có 1/1000 diện tích bề mặt của các mao mạch là khe gian bào giữa các tế bào nội mô, vận tốc của chuyển động nhiệt của các phân tử ở khe lớn đến nỗi mà ngay cả diện tích nhỏ này là đủ để cho phép khuếch tán một lượng lớn nước và nước chất hòa tan trong nước qua các khe- lỗ này. Tốc độ khuếch tán như vậy nhanh gấp 80 lần vận tốc di chuyển tuyến tính của huyết tương dọc lòng mao mạch. Nói cách khác, trong thời gian một giọt máu đi hết qua một mao mạch thì nước trong huyết tương chứa giọt máu đó với nước trong dịch kẽ đã đủ thì giờ khuếch tán vào nhau, pha trộn nhau, trao đổi chất cho nhau được 80 lần rồi.

Ảnh hưởng của kích thước phân tử đi qua các lỗ

Lỗ ở mao mạch, tức là khe gian bào có chiều rộng từ 6-7 nanomet, gấp khoảng 20 lần đường kính phân tử nước là phân tử nhỏ nhất đi qua lỗ. Đường kính của các phân tử protein huyết tương lớn hơn chiều rộng của các lỗ. Các chất khác, như ion natri, ion clorua, glucose, và urê, có đường kính trung gian. Do đó, tính thấm của lỗ mao mạch với các chất khác nhau tùy theo đường kính phân tử của chúng.

Bảng liệt kê mối liên quan của lỗ mao mạch trong cơ xương với các chất thường gặp.

Bảng. Mối liên quan của lỗ mao mạch trong cơ xương với các chất có kích thước khác nhau

Chất - Khối lượng phân tử - Tính thấm

Nước - 18 - 1.00

NaCl - 58.5 - 0.96

Urea - 60 - 0.8

Glucose - 180 - 0.6

Sucrose - 342 - 0.4

Inulin - 5000 - 0.2

Myoglobin - 17,600 - 0.03

Hemoglobin - 68,000 - 0.01

Albumin - 69,000 - 0.001

Qua đây ta thấy tính thấm với các phân tử glucose là 0,6 lần so với các phân tử nước, trong khi tính thấm cho các phân tử albumin rất thấp chỉ bằng 1/1000 lần các phân tử nước.

Cần biết rằng các mao mạch ở các mô khác nhau có tính thấm khác nhau. Ví dụ, lỗ mao mạch của các xoang mao mạch gan có tính thấm rất cao mà ngay cả protein huyết tương cũng vượt qua gần như dễ dàng như nước và các chất khác. Ngoài ra, tính thấm của màng cầu thận thận với nước và các chất điện giải cao gấp khoảng 500 lần so với tính thấm của mao mạch cơ, tuy nhiên màng này không để lọt protein huyết tương; các protein có tính thấm mao mạch là rất nhỏ, như trong các mô và các cơ quan khác.

Khi chúng ta nghiên cứu sự khác nhau của các cơ quan trong sách này, sẽ dễ dàng hiểu lý do tại sao một số mô đòi hỏi tính thấm mao mạch hơn so với các mô khác. Ví dụ, mức độ cao hơn của tính thấm mao mạch được yêu cầu cho gan để vận chuyển một lượng lớn các chất dinh dưỡng giữa các tế bào máu và nhu mô gan và thận để cho phép lọc một số lượng lớn dịch cho việc tạo thành nước tiểu.

Ảnh hưởng của hiệu nồng độ lên tốc độ khuếch tán chung qua màng tế bào nội mô

Thông qua các màng tế bào nội mô. Tốc độ khuếch tán thực của chất qua màng tế bào bất kỳ tỷ lệ thuận với hiệu nồng độ các chất giữa hai bên của màng tế bào. Đó là: hiệu nồng độ một chất càng lớn thì chất đó vận chuyển trực tiếp qua màng càng lớn. Ví dụ, nồng độ oxy trong máu mao mạch thường lớn hơn trong dịch kẽ. Do vậy, một lượng lớn oxy thường di chuyển từ máu vào các mô. Ngược lại, nồng độ carbon dioxide trong các mô hơn trong máu, tạo ra carbon dioxide dư thừa để di chuyển vào trong máu và được mang đi khỏi các mô.

Cấu trúc của khoảng kẽ

Hình. Cấu trúc của khoảng kẽ. Sợi proteoglycan ở mọi nơi trong không gian giữa các nhánh sợi collagen. Các túi dịch tự do và một lượng nhỏ dịch từ các kênh đôi khi xuất hiện

Tốc độ khuếch tán qua màng mao mạch của hầu hết các chất dinh dưỡng quan trọng nhất lớn đến nỗi chỉ hiệu nồng độ thấp cũng đủ để tạo ra nhiều sự vận chuyển hơn trong vận chuyển giữa huyết tương và dịch kẽ. Ví dụ, nồng độ oxy trong dịch kẽ ngay bên ngoài mao mạch là không nhiều hơn một vài phần trăm so với nồng độ của nó trong huyết tương của máu, nên chỉ cần sự chênh lệch nồng độ rất nhỏ cũng đủ oxy để cung cấp cho quá trình chuyển hóa các mô-thường nhiều như vài lít oxy mỗi phút trong trạng thái hoạt động nặng của cơ thể.

Bài viết cùng chuyên mục

Bài tiết dịch tiêu hóa ruột bởi hang Lieberkuhn

Tế bào biểu mô nằm sâu trong các hang tuyến Lieberkuhn liên tục phân chia, và những tế bào mới di chuyển dọc theo màng đáy lên phía trên và ra ngoài tới đỉnh của các lông nhung.

Chức năng tâm thất giống như bơm

Với cả sự tăng thể tích cuối tâm trương và giảm thể tích cuối tâm thu, thể tích co bóp có thể tăng hơn gấp đôi so với bình thường.

Sinh lý tiêu hóa ở ruột non

Khi bị tắc ruột, để đẩy nhũ trấp đi qua được chỗ tắc, nhu động tăng lên rất mạnh gây ra triệu chứng đau bụng từng cơn, và xuất hiện dấu hiệu rắn bò

Các vùng liên hợp: cảm giác thân thể

Kích thích điện vào vùng liên hợp cảm giác bản thể có thể ngẫu nhiên khiến một người tỉnh dậy để thí nghiệm một cảm nhận thân thể phức tạp, đôi khi, chỉ là “cảm nhận” một vật thể như một con dao hay một quả bóng.

Các phản xạ tự chủ của hệ thần kinh

Nhiều chức năng nội tạng của cơ thể được điều chỉnh bởi các phản xạ tự chủ. Một vài phản xạ của hệ tim mạch giúp kiểm soát huyết áp động mạch và tần số tim. Một trong nhưng phản xạ đó là phản xạ baroreceptor.

Chất giãn mạch: kiểm soát thể dịch của tuần hoàn

Vì kallikrein trở nên hoạt động, nó hoạt động ngay tức thì trên alpha Globulin để giải phóng kinin tên kallidin, sau đó được chuyển dạng bởi enzyme của mô thành bradykinin.

Khả năng duy trì trương lực của mạch máu

Khả năng thay đổi trương lực của tĩnh mạch hệ thống thì gấp khoảng 24 lần so với động mạch tương ứng bởi vì do khả năng co giãn gấp 8 lần và thể tích gấp khoảng 3 lần.

Hoàng thể và giai đoạn hoàng thể của chu kỳ buồng trứng

Ở phụ nữ bình thường, hoàng thể lớn lên đạt đường kính khoảng 1,5 cm sau 7- 8 ngày sau phóng noãn. Sau đó hoàng thể bắt đầu teo đi và cuối cùng mất chức năng chế tiết cũng như màu vàng nhạt- màu của chất béo sau phóng noãn khoảng 12 ngày.

Sự trưởng thành và thụ tinh của trứng: quyết đinh giới tính thai nhi

Sau khi phóng tinh dịch vào trong âm đạo trong quá trình giao hợp, một số tinh trùng sẽ di chuyển trong vòng 5 đến 10 phút theo hướng đi lên từ âm đạo đến tử và vòi tử cung, đến đoạn bóng của vòi tử cung.

Dậy thì và kinh nguyệt ở phụ nữ

Người ta cho rằng sự khởi động giai đoạn dậy thì được kích thích bởi các quá trình hoàn thiện xảy ra tại một vùng khác ở não, có thể ở đâu đó trên hệ viền.

Hệ thống chức năng của tế bào cơ thể người

Nếu tế bào muốn sống, phát triển và sinh sản, chúng phải kiếm thức ăn và những chất khác từ môi trường xung quanh. Hầu hết các chất đi qua màng tế bào bằng sự khuếch tán và vận chuyển tích cực.

Các chuyển đạo trước tim (chuyển đạo ngực): các chuyển đạo điện tâm đồ

ECG của tim người khỏe mạnh như ghi lại từ sáu chuyển đạo ngực tiêu chuẩn. Vì các mặt của tim là gần với thành ngực, mỗi chuyển đạo ngực ghi lại chủ yếu là điện thế của hệ cơ tim ngay bên dưới điện cực.

Say độ cao: phù phổi và phù não

Thi thoảng, một người ở độ cao quá lâu sẽ bị say núi mạn, thường sẽ xảy ra các hiện tượng: (1) Khối lượng hồng cầu và hematocrit tăng cao đặc biệt. (2) áp lực động mạch phổi tăng cao thậm chí cao hơn mức tăng bình thường do quen khí hậu.

Dinh dưỡng cho phôi

Khi các tế bào lá nuôi phôi tràn vào màng rụng, tiêu hoá và hấp thu nó, các chất dinh dưỡng được lưu trữ trong màng rụng được phôi sử dụng cho sự sinh trưởng và phát triển.

Hormone tăng trưởng (GH) kích thích phát triển sụn và xương

Khi đáp ứng với kích thích của GH, các xương dài phát triển chiều dài của lớp sụn đầu xương, nguyên bào xương ở vỏ xương và trong một số khoang xương gây lắng đọng xương mới vào bề mặt của các xương cũ.

Tiêu hóa chất béo khi ăn

Bước đầu tiên trong tiêu hoá chất béo là phá vỡ tự nhiên các giọt mỡ thành kích thước nhỏ để những enzyme tiêu hoá tan trong nước có thể tác động lên bề mặt các giọt mỡ.

Mức độ thiếu oxy mà một trẻ sơ sinh có thể chịu đựng được

Khi phế nang mở, hô hấp có thể bị ảnh hưởng thêm với vận động hô hấp tương đối yếu. May mắn thay, hít vào của trẻ bình thường rất giàu năng lượng; Có khả năng tạo ra áp lực âm trong khoang màng phổi lên đến 60mmHg.

Nút xoang (xoang nhĩ): hệ thống kích thích và dẫn truyền của tim

Nút xoang nhỏ, dẹt, hình dải elip chuyên biệt của cơ tim rộng khoảng 3mm, dài 15mm và dày 1mm. Nó nằm ở sau trên vách tâm nhĩ phải, ngay bên dưới và hơi gần bên chỗ mở của tĩnh mạch chủ trên.

Một số rối loạn sinh lý thân nhiệt

Sốt là trạng thái tăng thân nhiệt xảy ra do điểm chuẩn bị nâng lên cao hơn bình thường. Khi đó, các đáp ứng tăng thân nhiệt xuất hiện và đưa thân nhiệt tăng lên bằng điểm chuẩn mới gây nên sốt.

Tiếng tim bình thường: nghe tim bằng ống nghe

Các vị trí để nghe tiếng tim không trực tiếp trên chính khu vực van của chúng. Khu vực của động mạch chủ là hướng lên dọc theo động mạch chủ, và khu vực của động mạch phổi là đi lên dọc theo động mạch phổi.

Tác dụng feedback của hormon giáp làm giảm bài tiết TSH của thùy trước tuyến yên

Để đạt được mức độ bài tiết lý tưởng, cơ chế feedback cụ thể tác dụng thông qua tuyến dưới đồi và thùy trước tuyến yên để kiểm soát tốc độ bài tiết của tuyến giáp.

Chức năng sinh lý của hormone chống bài niệu (ADH)

Khi có mặt ADH, tính thấm của ống góp với nước tăng lên rất nhiều và cho phép hầu hết nước được tái hấp thu qua thành ống, do đó duy trì được lượng nước trong cơ thể và cô đặc nước tiểu.

Chức năng của vỏ não tiền đình - chẩm ở bán cầu não không ưu thế

Nghiên cứu tâm lí ở bệnh nhân có tổn thương bán cầu không ưu thế đã chỉ ra rằng bán cầu này có thể đặc biệt quan trọng đối với sự hiểu biết và nhận thức âm nhạc, kinh nghiệm thị giác phi ngôn ngữ.

Chức năng điều hoà nội môi sinh lý của thận

Áp suất thẩm thấu do các chất hòa tan trong huyết tương tạo nên, đặc biệt là Na+. Thông qua quá trình điều hòa thành phần các chất trong huyết tương, thận đã điều hòa áp suất thẩm thấu của dịch ngoại bào, bảo đảm áp suất này hằng định ở khoảng 300 mOsm/L.

Hệ thống co mạch giao cảm: sự kiểm soát của nó bởi hệ thống thần kinh trung ương

Trung tâm vận mạch ở não dẫn truyền tín hiệu phó giao cảm qua dây X đến tim và tín hiệu giao cảm qua tủy sống và sợi giao cảm ngoại vi đến hầu như tất cả động mạch, tiểu động mạch và tĩnh mạch của cơ thể.