Bilang karagdagan sa tatlong pangunahing estado ng bagay: likido, solid at gas, mayroon ding ikaapat na estado ng bagay. Ang estado na ito ay tinatawag na plasma. Plasma- bahagyang o ganap na ionized na gas. Maaaring makuha ang plasma sa pamamagitan ng karagdagang pag-init ng gas. Sa sapat na mataas na temperatura, nagsisimula ang gas ionization. At napupunta ito sa estado ng plasma.

Ang antas ng plasma ionization ay maaaring magkakaiba, depende sa kung gaano karaming mga atomo at molekula ang na-ionize. Bilang karagdagan sa pag-init ng gas, ang plasma ay maaaring makuha sa iba pang mga paraan. Halimbawa, sa tulong ng radiation o pagbomba ng gas sa pamamagitan ng mabilis na sisingilin na mga particle. Sa ganitong mga kaso ang isa ay nagsasalita ng isang mababang-temperatura na plasma.

Mga katangian ng plasma

Ang plasma ay nahiwalay sa isang hiwalay na ikaapat na estado ng bagay, dahil mayroon itong mga partikular na katangian. Ang plasma sa kabuuan ay isang electrically neutral na sistema. Ang anumang paglabag sa neutralidad ay inalis sa pamamagitan ng akumulasyon ng mga particle ng parehong tanda.

Ito ay dahil ang mga sisingilin na particle ng plasma ay may napakataas na mobility at madaling maapektuhan ng electric at magnetic field. Sa ilalim ng pagkilos ng mga electric field, ang mga sisingilin na particle ay lumipat sa lugar kung saan ang neutralidad ay nilabag hanggang ang electric field ay naging zero, iyon ay, ang neutralidad ay naibalik.

Ang mga puwersa ng atraksyon ng Coulomb ay kumikilos sa pagitan ng mga molekula ng plasma. Sa kasong ito, ang bawat particle ay agad na nakikipag-ugnayan sa maraming iba pang nakapalibot na mga particle. Bilang resulta, ang mga particle ng plasma, bilang karagdagan sa magulong thermal motion, ay maaaring lumahok sa iba't ibang mga order na galaw. Samakatuwid, madaling pukawin ang iba't ibang mga oscillations at waves sa isang plasma.
Habang tumataas ang antas ng plasma ionization, tumataas ang conductivity nito. Sa sapat na mataas na temperatura, ang plasma ay maaaring ituring na isang superconductor.

Plasma sa kalikasan

Ang isang malaking bahagi ng bagay ng Uniberso ay nasa estado ng plasma. Halimbawa, ang Araw at iba pang mga bituin, dahil sa kanilang mataas na temperatura, ay pangunahing binubuo ng ganap na ionized na plasma. Ang interstellar medium ay binubuo din ng plasma. Dito ang ionization ng mga atom ay sanhi ng radiation ng mga bituin mismo.

Ang interstellar plasma ay isang halimbawa ng mababang temperatura na plasma. Ang ating planeta ay napapaligiran din ng plasma. Halimbawa, ang ionosphere. Sa ionosphere, ang gas ionization ay sanhi ng solar radiation. Sa itaas ng ionosphere, matatagpuan ang radiation belt ng Earth, na binubuo rin ng plasma.

Sa kasong ito, ang plasma ay mababa rin ang temperatura. Ang mga libreng electron sa mga metal ay nagtataglay din ng karamihan sa mga katangian ng isang plasma. Ngunit ang kanilang limitasyon ay ang katotohanan na hindi sila makagalaw nang malaya sa buong volume ng katawan.

Ang larawan ay nagpapakita ng kabuuang solar eclipse na naobserbahan sa France noong 1999. Ang matulis na halo ng liwanag ay plasma mula sa korona ng araw

Ang bagay ay umiiral sa apat na posibleng estado: solid, likido, gas at sa anyo ng plasma, na isang electrified gas. Bihira tayong makatagpo ng natural na plasma - makikita ito sa panahon ng mga bagyo at hilagang ilaw, o kapag tumitingin sa Araw sa pamamagitan ng isang espesyal na filter. Gayunpaman, ang plasma, sa lahat ng kakulangan nito sa ating pang-araw-araw na buhay, ay bumubuo ng higit sa 99% ng nakikitang bagay sa uniberso (iyon ay, kung ang madilim na bagay ay hindi kasama).

Paano nabuo ang plasma

Isipin na pinainit mo ang isang lalagyan na puno ng yelo at panoorin itong lumipat mula sa solid hanggang likido hanggang sa gas. Habang tumataas ang temperatura, ang mga molekula ng tubig ay nagiging mas masigla at nasasabik at mas malayang gumagalaw. Kung magpapatuloy ka sa pag-init, pagkatapos ay sa temperatura na halos 12 libong degrees Celsius, ang mga atomo mismo ay magsisimulang mabulok. Ang mga electron ay makakatakas sa nuclei, na nag-iiwan ng mga sisingilin na particle na kilala bilang mga ions, na kalaunan ay napupunta sa isang sopas ng mga electron. Ito ang estado ng plasma.

Plasma sa pisika at sa dugo

Ang koneksyon sa pagitan ng dugo at "pisikal" na plasma ay higit pa sa isang pagkakataon. Noong 1927, napansin ng Amerikanong chemist na si Irving Langmuir na kung paanong ang plasma ay nagdadala ng mga electron, ion, molekula, at iba pang mga dumi, ang plasma ng dugo ay nagdadala rin ng pula at puting mga selula ng dugo at mikrobyo. Naging pioneer si Langmuir sa pag-aaral ng plasma. Kasama ang kanyang kasamahan na si Levi Tonks, natuklasan din niya na ang plasma ay nailalarawan sa pamamagitan ng mabilis na oscillations ng mga electron dahil sa kolektibong pag-uugali ng mga particle.

Ang isa pang kawili-wiling pag-aari ng isang plasma ay ang kakayahang suportahan ang tinatawag na hydromagnetic bulge wave na naglalakbay sa plasma kasama ang mga linya ng magnetic field, tulad ng mga vibrations na nagpapalaganap kasama ng isang string ng gitara. Noong 1942 ang Swedish scientist na si Hannes Alfven, na kalaunan ay naging isang Nobel laureate, ay unang iminungkahi ang pagkakaroon ng mga alon na ito, ang komunidad ng physicist ay nag-aalinlangan. Ngunit pagkatapos magbigay ng lektura si Alfvén sa Unibersidad ng Chicago, nilapitan siya ng kilalang pisiko at lektor na si Enrico Fermi upang talakayin ang teorya, at inamin na maaaring umiral ang gayong mga alon.

Thermonuclear fusion

Ang isa sa mga pinakamalaking driver ng modernong agham ng plasma ay ang pag-asa ng kinokontrol na pagsasanib, kung saan ang mga atom ay nagsasama-sama at naglalabas ng matinding ngunit kontroladong pagsabog ng enerhiya. Magbibigay ito ng halos walang limitasyong pinagmumulan ng ligtas, malinis na enerhiya, ngunit hindi ito ganoon kadaling gawain. Bago mangyari ang naturang pagsasanib sa Earth, ang plasma ay dapat magpainit sa higit sa 100 milyong digri Celsius, mga 10 beses na mas mainit kaysa sa gitna ng Araw. Ngunit hindi ito ang pinakamahirap na bagay, dahil naabot ng mga siyentipiko ang ganoong temperatura noong 1990s. Gayunpaman, ang mainit na plasma ay lubos na hindi matatag at samakatuwid ay mahirap itabi at mahirap kontrolin.

Ang mga pagtatangka upang makamit ang kinokontrol na thermonuclear fusion ay nagsimula noong unang bahagi ng 1950s. Noong panahong iyon, lihim na isinagawa ang pananaliksik ng Estados Unidos, gayundin ng Unyong Sobyet at Britanya. Sa US, ang Princeton University ang fulcrum para sa pananaliksik na ito. Doon, sinimulan ng physicist na si Lyman Spitzer ang proyekto ng Matterhorn, kung saan sinubukan ng isang lihim na grupo ng mga siyentipiko na makamit ang kinokontrol na pagsasanib gamit ang isang aparato na tinatawag na stellarator. Wala silang mga computer at kailangan lang umasa sa sarili nilang mga kalkulasyon. Bagama't hindi nila nalutas ang palaisipan, sa kalaunan ay nabuo nila ang "prinsipyo ng enerhiya" na nananatiling isang makapangyarihang paraan para sa pagsubok ng perpektong katatagan ng isang plasma ngayon.

tokamak

Samantala, ang mga siyentipiko sa Unyong Sobyet ay lumikha ng isa pang aparato, ang tokamak. Ang makinang ito, na binuo ng mga physicist na sina Andrei Sakharov at Igor Tamm, ay gumamit ng malakas na magnetic field upang pilitin ang mainit na plasma na maging hugis donut. Ang tokamak ay mas mahusay sa pagpapanatiling mainit at matatag ang plasma, at hanggang ngayon, karamihan sa mga programa ng pagsasaliksik ng fusion ay umaasa sa disenyo ng tokamak. Ngayon, nagtulungan ang China, European Union, India, Japan, Korea, Russia at United States para itayo ang pinakamalaking tokamak reactor sa mundo, na inaasahang magbubukas sa 2025. Gayunpaman, nagkaroon din ng muling pagkabuhay ng sigasig para sa mga stellarator sa mga nakalipas na taon, kasama ang pinakamalaking pagbubukas sa mundo sa Germany noong 2015. Ang pamumuhunan sa parehong mga pamamaraan ay malamang na nagbibigay sa amin ng pinakamahusay na pagkakataon na sa huli ay magtagumpay.

Plasma sa malapit-Earth space

Ang plasma ay nauugnay din sa physics ng espasyo sa paligid ng Earth, kung saan ang bagay ay dinadala ng mga hangin na nabuo sa itaas na kapaligiran ng Araw. Masuwerte tayo na pinoprotektahan tayo ng magnetic field ng Earth mula sa mga sisingilin na particle ng plasma at ang mapanirang radiation ng naturang solar wind, ngunit lahat ng ating mga satellite, spacecraft at astronaut ay nalantad sa epektong ito. Ang kanilang kakayahang mabuhay sa pagalit na kapaligiran na ito ay nakasalalay sa pag-unawa at pag-angkop sa mga vagaries ng plasma.

Sa isang bagong field na kilala bilang "space weather", ang plasma physics ay gumaganap ng isang papel na katulad ng fluid dynamics sa terrestrial atmospheric na mga kondisyon. Mayroong isang bagay tulad ng magnetic reconnection, kung saan ang mga linya ng magnetic field sa isang plasma ay maaaring masira at muling kumonekta, na nagreresulta sa isang mabilis na paglabas ng enerhiya. Ang prosesong ito ay pinaniniwalaan na nagpapagana ng mga solar flare, bagaman ang isang detalyadong pag-unawa ay nananatiling mailap. Ngunit sa hinaharap, mahuhulaan natin ang mga solar storm sa parehong paraan na hinuhulaan natin ang masamang panahon sa Earth.

Anong plasma ang tumutulong sa atin ngayon

Marahil isang araw ay magbibigay sa atin ang physics ng plasma ng insight sa kung paano unang nabuo ang mga bituin, kalawakan, at kumpol ng mga kalawakan. Ayon sa karaniwang modelo ng kosmolohikal, karaniwan ang plasma sa unang bahagi ng uniberso, pagkatapos ay nagsimulang lumamig ang lahat at nag-charge ang mga electron at proton na magkasama upang gawing neutral ang mga atomo ng hydrogen. Ang estado na ito ay nagpatuloy hanggang sa ang mga unang bituin at mga itim na butas ay nabuo, na nagsimulang maglabas ng radiation, pagkatapos nito ang Uniberso ay "reionized" at bumalik sa estado ng plasma.

Ngayon, salamat sa plasma, ang mga siyentipiko ay makakahanap ng mga itim na butas. Ang mga ito ay napakakapal na halos hindi sila sumasalamin sa liwanag, samakatuwid sila ay halos hindi nakikita sa direktang pagmamasid. Gayunpaman, ang mga black hole ay karaniwang napapalibutan ng umiikot na disk ng plasma matter na gumagalaw sa loob ng gravitational pull ng black hole at naglalabas ng mga photon na may mataas na enerhiya. Ito ang mga ito na maaaring obserbahan ng mga siyentipiko sa X-ray spectrum.

Ang Plasma ay tila isang kakaibang estado ng bagay sa atin, ngunit habang natututo tayong gamitin ang potensyal nito at palawakin ang ating pananaw sa kosmos, maaaring balang araw ay maging karaniwan na ito sa atin bilang yelo at tubig. At kung makakamit natin ang kontroladong pagsasanib ng nukleyar, kung wala ang plasma ay hindi na tayo mabubuhay.

Plasma ng dugo: mga sangkap na bumubuo (mga sangkap, protina), mga pag-andar sa katawan, paggamit

Ang plasma ng dugo ay ang unang (likido) na bahagi ng pinakamahalagang biyolohikal na daluyan na tinatawag na dugo. Ang plasma ng dugo ay tumatagal ng hanggang 60% ng kabuuang dami ng dugo. Ang ikalawang bahagi (40 - 45%) ng likidong umiikot sa daluyan ng dugo ay kinukuha ng mga nabuong elemento: erythrocytes, leukocytes, at platelets.

Ang komposisyon ng plasma ng dugo ay natatangi. Anong wala? Iba't ibang mga protina, bitamina, hormones, enzymes - sa pangkalahatan, lahat ng bagay na nagsisiguro sa buhay ng katawan ng tao bawat segundo.

Komposisyon ng plasma ng dugo

Isang madilaw-dilaw na transparent na likido na inilabas sa panahon ng pagbuo ng isang convolution sa isang test tube - ito ba ay plasma? Hindi - ito suwero ng dugo, kung saan walang coagulated protein (factor I), napunta ito sa isang namuong dugo. Gayunpaman, kung kukuha ka ng dugo sa isang test tube na may isang anticoagulant, hindi nito papayagan na mamuo ito (dugo), at ang mabibigat na hugis na mga elemento ay lulubog sa ilalim pagkatapos ng ilang sandali, habang sa itaas ay magkakaroon din ng madilaw-dilaw, ngunit medyo maulap, hindi tulad ng serum, likido, ito ay at kumain dugong plasma, ang labo nito ay ibinibigay ng mga protina na nakapaloob dito, sa partikular, fibrinogen (FI).

Ang komposisyon ng plasma ng dugo ay kapansin-pansin sa pagkakaiba-iba nito. Sa loob nito, bilang karagdagan sa tubig, na 90 - 93%, mayroong mga bahagi ng protina at hindi protina na kalikasan (hanggang sa 10%):

plasma sa dugo

• , na kumukuha ng 7 - 8% ng kabuuang dami ng likidong bahagi ng dugo (1 litro ng plasma ay naglalaman ng 65 hanggang 85 gramo ng mga protina, ang pamantayan ng kabuuang protina sa dugo sa biochemical analysis: 65 - 85 g / l). Ang mga pangunahing protina ng plasma ay kinikilala (hanggang sa 50% ng lahat ng mga protina o 40 - 50 g / l), (≈ 2.7%) at fibrinogen;
• Iba pang mga sangkap ng likas na protina (mga bahagi ng pandagdag, mga kumplikadong karbohidrat-protina, atbp.);
• Biologically active substances (enzymes, hematopoietic factor - hemocytokines, hormones, bitamina);
• Ang mga peptide ng mababang molekular na timbang ay mga cytokine, na, sa prinsipyo, ay mga protina, ngunit may mababang timbang ng molekular, ang mga ito ay pangunahing ginawa ng mga lymphocytes, bagaman ang ibang mga selula ng dugo ay kasangkot din dito. Sa kabila ng kanilang "maliit na paglaki", ang mga cytokine ay pinagkalooban ng pinakamahalagang pag-andar, isinasagawa nila ang pakikipag-ugnayan ng immune system sa iba pang mga sistema kapag nag-trigger ng immune response;
• Carbohydrates na kasangkot sa metabolic proseso na patuloy na nangyayari sa isang buhay na organismo;
• Mga produkto na nagreresulta mula sa mga metabolic na proseso, na pagkatapos ay aalisin ng mga bato (, atbp.);
• Sa plasma ng dugo, ang karamihan sa mga elemento ng talahanayan ng D. I. Mendeleev ay nakolekta. Totoo, ang ilang mga kinatawan ng inorganic na kalikasan (potassium, yodo, calcium, sulfur, atbp.) Sa anyo ng mga nagpapalipat-lipat na cation at anion ay madaling mabilang, ang iba (vanadium, cobalt, germanium, titanium, arsenic, atbp.) - dahil sa ang kakarampot na halaga, kinakalkula nang may kahirapan. Samantala, ang bahagi ng lahat ng elemento ng kemikal na nasa plasma ay mula 0.85 hanggang 0.9%.

Kaya, ang plasma ay isang napaka-komplikadong sistemang koloidal kung saan ang lahat ay "lumulutang" na nakapaloob sa katawan ng tao at mammalian at lahat ng bagay na inihahanda para sa pag-alis mula dito.

Ang tubig ay pinagmumulan ng H 2 O para sa lahat ng mga selula at tisyu, na naroroon sa plasma sa napakalaking dami, nagbibigay ito ng normal na antas (BP), nagpapanatili ng higit pa o hindi gaanong pare-parehong dami ng nagpapalipat-lipat na dugo (BCC).

Ang pagkakaiba sa mga residue ng amino acid, mga katangian ng physicochemical at iba pang mga katangian, ang mga protina ay bumubuo ng batayan ng katawan, na nagbibigay ng buhay. Sa pamamagitan ng paghahati ng mga protina ng plasma sa mga praksyon, malalaman ng isa ang nilalaman ng mga indibidwal na protina, lalo na, mga albumin at globulin, sa plasma ng dugo. Ginagawa ito para sa mga layunin ng diagnostic sa mga laboratoryo, ginagawa ito sa isang pang-industriya na sukat upang makakuha ng napakahalagang mga therapeutic na gamot.

Kabilang sa mga compound ng mineral, ang pinakamalaking bahagi sa komposisyon ng plasma ng dugo ay kabilang sa sodium at chlorine (Na at Cl). Ang dalawang elementong ito ay sumasakop sa ≈ 0.3% ng mineral na komposisyon ng plasma, iyon ay, ang mga ito ay, tulad nito, ang mga pangunahing, na kadalasang ginagamit upang mapunan ang dami ng nagpapalipat-lipat na dugo (BCC) sa kaso ng pagkawala ng dugo. Sa ganitong mga kaso, ang isang abot-kayang at murang gamot ay inihanda at isinasalin - isotonic sodium chloride solution. Kasabay nito, ang 0.9% NaCl solution ay tinatawag na physiological, na hindi ganap na totoo: ang physiological solution ay dapat, bilang karagdagan sa sodium at chlorine, ay naglalaman ng iba pang macro- at microelements (naaayon sa mineral na komposisyon ng plasma).

Video: ano ang plasma ng dugo

Ang mga function ng plasma ng dugo ay ibinibigay ng mga protina

Ang mga pag-andar ng plasma ng dugo ay tinutukoy ng komposisyon nito, pangunahin ang protina. Ang isyung ito ay isasaalang-alang nang mas detalyado sa mga seksyon sa ibaba, na nakatuon sa pangunahing mga protina ng plasma, gayunpaman, hindi masasaktan ang maikling tandaan ang pinakamahalagang gawain na nalulutas ng biological na materyal na ito. Kaya, ang mga pangunahing pag-andar ng plasma ng dugo:

1. Transport (albumin, globulins);
2. Detoxification (albumin);
3. Proteksiyon (globulins - immunoglobulins);
4. Coagulation (fibrinogen, globulins: alpha-1-globulin - prothrombin);
5. Regulatoryo at koordinasyon (albumin, globulins);

Ito ay maikling tungkol sa functional na layunin ng likido, na, bilang bahagi ng dugo, ay patuloy na gumagalaw sa mga daluyan ng dugo, na tinitiyak ang normal na paggana ng katawan. Ngunit gayon pa man, ang ilan sa mga bahagi nito ay dapat na binigyan ng higit na pansin, halimbawa, ano ang natutunan ng mambabasa tungkol sa mga protina ng plasma ng dugo, na nakatanggap ng napakakaunting impormasyon? Ngunit sila ang, sa pangunahing, lutasin ang mga nakalistang gawain (mga function ng plasma ng dugo).

protina ng plasma ng dugo

Siyempre, ang pagbibigay ng buong dami ng impormasyon, na nakakaapekto sa lahat ng mga tampok ng mga protina na nasa plasma, sa isang maliit na artikulo na nakatuon sa likidong bahagi ng dugo, ay malamang na mahirap gawin. Samantala, posible na makilala ang mambabasa sa mga katangian ng mga pangunahing protina (albumin, globulin, fibrinogen - sila ay itinuturing na pangunahing protina ng plasma) at banggitin ang mga katangian ng ilang iba pang mga sangkap ng isang likas na protina. Lalo na dahil (tulad ng nabanggit sa itaas) tinitiyak nila ang mataas na kalidad na pagganap ng kanilang mga tungkulin sa pagganap sa mahalagang likidong ito.

Ang mga pangunahing protina ng plasma ay tatalakayin sa ibaba, gayunpaman, nais kong ipakita sa mambabasa ang isang talahanayan na nagpapakita kung aling mga protina ang kumakatawan sa mga pangunahing protina ng dugo, pati na rin ang kanilang pangunahing layunin.

Talahanayan 1. Mga pangunahing protina ng plasma

Pangunahing Plasma Protein	Nilalaman sa plasma (norm), g/l	Ang mga pangunahing kinatawan at ang kanilang layunin sa pagganap
Albumin	35 - 55	"Materyal sa gusali", isang katalista para sa mga reaksyon ng immunological, mga function: transportasyon, neutralisasyon, regulasyon, proteksyon.
Alpha Globulin α-1	1,4 – 3,0	α1-antitrypsin, α-acid protein, prothrombin, cortisol-transporting transcortin, thyroxin-binding protein, α1-lipoprotein, nagdadala ng mga taba sa mga organo.
Alpha Globulin α-2	5,6 – 9,1	Ang α-2-macroglobulin (ang pangunahing protina sa pangkat) ay isang kalahok sa immune response, ang haptoglobin ay bumubuo ng isang kumplikadong may libreng hemoglobin, ang ceruloplasmin ay nagdadala ng tanso, ang apolipoprotein B ay nagdadala ng mga low-density na lipoprotein ("masamang" kolesterol).
Beta Globulins: β1+β2	5,4 – 9,1	Hemopexin (nagbubuklod sa hemoglobin heme, na pumipigil sa pag-alis ng bakal mula sa katawan), β-transferrin (naglilipat ng Fe), bahagi ng pandagdag (nakikilahok sa mga proseso ng immunological), β-lipoproteins - isang "sasakyan" para sa kolesterol at phospholipids.
Gamma globulin γ	8,1 – 17,0	Natural at nakuha na mga antibodies (immunoglobulins ng 5 klase - IgG, IgA, IgM, IgE, IgD), na pangunahing nagsasagawa ng immune protection sa antas ng humoral immunity at lumikha ng isang allergostatus ng katawan.
fibrinogen	2,0 – 4,0	Ang unang kadahilanan ng sistema ng coagulation ng dugo ay FI.

Albumin

Ang mga albumin ay mga simpleng protina na, kumpara sa iba pang mga protina:

istraktura ng albumin

• Ipinakita nila ang pinakamataas na katatagan sa mga solusyon, ngunit sa parehong oras ay natutunaw sila nang maayos sa tubig;
• Mahusay nilang pinahihintulutan ang mga sub-zero na temperatura, hindi partikular na napinsala kapag muling nagyeyelo;
• Huwag gumuho kapag natuyo;
• Ang pananatili ng 10 oras sa isang temperatura na medyo mataas para sa iba pang mga protina (60ᵒС), hindi nawawala ang kanilang mga katangian.

Ang kakayahan ng mga mahahalagang protina na ito ay dahil sa pagkakaroon sa molekula ng albumin ng isang napakalaking bilang ng mga polar decaying side chain, na tumutukoy sa mga pangunahing tungkulin sa pagganap ng mga protina - pakikilahok sa metabolismo at ang pagpapatupad ng isang antitoxic effect. Ang mga pag-andar ng albumin sa plasma ng dugo ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod:

1. Ang pakikilahok sa metabolismo ng tubig (dahil sa mga albumin, ang kinakailangang dami ng likido ay pinananatili, dahil nagbibigay sila ng hanggang 80% ng kabuuang colloid osmotic na presyon ng dugo);
2. Ang pakikilahok sa transportasyon ng iba't ibang mga produkto, at lalo na ang mga mahirap matunaw sa tubig, halimbawa, ang mga taba at pigment ng apdo - bilirubin (bilirubin, na nakipag-ugnay sa mga molekula ng albumin, ay nagiging hindi nakakapinsala sa katawan at sa estado na ito ay inilipat sa atay );
3. Pakikipag-ugnayan sa mga macro- at microelement na pumapasok sa plasma (calcium, magnesium, zinc, atbp.), Pati na rin sa maraming gamot;
4. Pagbubuklod ng mga nakakalason na produkto sa mga tisyu kung saan ang mga protina na ito ay malayang tumagos;
5. Paglipat ng karbohidrat;
6. Ang pagbubuklod at paglilipat ng mga libreng fatty acid - mga fatty acid (hanggang sa 80%), na ipinadala sa atay at iba pang mga organo mula sa mga depot ng taba at, sa kabaligtaran, ang mga fatty acid ay hindi nagpapakita ng pagsalakay laban sa mga pulang selula ng dugo (erythrocytes) at hindi nangyayari ang hemolysis;
7. Proteksyon laban sa mataba hepatosis ng hepatic parenchyma cells at pagkabulok (mataba) ng iba pang parenchymal organs, at, bilang karagdagan, isang balakid sa pagbuo ng atherosclerotic plaques;
8. Ang regulasyon ng "pag-uugali" ng ilang mga sangkap sa katawan ng tao (dahil ang aktibidad ng mga enzyme, hormone, antibacterial na gamot sa isang nakatali na form ay bumaba, ang mga protina na ito ay nakakatulong na idirekta ang kanilang pagkilos sa tamang direksyon);
9. Tinitiyak ang pinakamainam na antas ng mga cation at anion sa plasma, proteksyon mula sa mga negatibong epekto ng mga mabibigat na metal na asing-gamot na hindi sinasadyang pumasok sa katawan (sila ay kumplikado sa kanila gamit ang mga grupo ng thiol), neutralisasyon ng mga nakakapinsalang sangkap;
10. Catalysis ng immunological reactions (antigen→antibody);
11. Pagpapanatili ng isang pare-parehong pH ng dugo (ang ikaapat na bahagi ng buffer system ay mga protina ng plasma);
12. Ang tulong sa "pagbuo" ng mga protina ng tisyu (ang albumin, kasama ng iba pang mga protina, ay bumubuo ng isang reserba ng "mga materyales sa gusali" para sa isang mahalagang bagay).

Ang albumin ay synthesize sa atay. Ang average na kalahating buhay ng protina na ito ay 2 - 2.5 na linggo, bagaman ang ilan ay "nabubuhay" sa loob ng isang linggo, habang ang iba ay "nagtatrabaho" hanggang 3 - 3.5 na linggo. Sa pamamagitan ng pag-fraction ng mga protina mula sa plasma ng mga donor, ang isang mahalagang therapeutic na gamot (5%, 10% at 20% na solusyon) ay nakuha, na may katulad na pangalan. Ang albumin ay ang huling bahagi sa proseso, kaya ang produksyon nito ay nangangailangan ng malaking gastos sa paggawa at materyal, kaya ang halaga ng therapeutic agent.

Ang mga indikasyon para sa paggamit ng donor albumin ay iba-iba (sa karamihan ng mga kaso ay medyo malubha) na mga kondisyon: isang malaking pagkawala ng dugo na nagbabanta sa buhay, isang pagbaba sa mga antas ng albumin at isang pagbawas sa colloid osmotic pressure dahil sa iba't ibang mga sakit.

Mga globulin

Ang mga protina na ito ay tumatagal ng isang mas maliit na proporsyon kumpara sa albumin, ngunit medyo nasasalat sa iba pang mga protina. Sa ilalim ng mga kondisyon ng laboratoryo, ang mga globulin ay nahahati sa limang praksyon: α-1, α-2, β-1, β-2 at γ-globulins. Sa ilalim ng mga kondisyon ng produksyon, upang makakuha ng mga paghahanda mula sa fraction II + III, ang mga gamma globulin ay nakahiwalay, na pagkatapos ay gagamitin upang gamutin ang iba't ibang mga sakit na sinamahan ng isang paglabag sa immune system.

iba't ibang anyo ng plasma protein species

Hindi tulad ng mga albumin, ang tubig ay hindi angkop para sa pagtunaw ng mga globulin, dahil hindi sila natutunaw dito, ngunit ang mga neutral na asing-gamot at mahinang base ay angkop para sa paghahanda ng isang solusyon ng protina na ito.

Ang mga globulin ay napakahalagang mga protina ng plasma, sa karamihan ng mga kaso sila ay mga acute phase protein. Sa kabila ng katotohanan na ang kanilang nilalaman ay nasa loob ng 3% ng lahat ng mga protina ng plasma, nalutas nila ang pinakamahalagang gawain para sa katawan ng tao:

• Ang mga alpha globulin ay kasangkot sa lahat ng nagpapasiklab na reaksyon (ang pagtaas sa α-fraction ay nabanggit sa biochemical blood test);
• Ang mga alpha at beta globulin, bilang bahagi ng lipoproteins, ay nagsasagawa ng mga pag-andar ng transportasyon (ang mga taba sa libreng estado sa plasma ay lilitaw na napakabihirang, maliban pagkatapos ng isang hindi malusog na mataba na pagkain, at sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang kolesterol at iba pang mga lipid ay nauugnay sa mga globulin at bumubuo ng isang tubig. -natutunaw na anyo, na madaling dinadala mula sa isang organ patungo sa isa pa);
• Ang α- at β-globulins ay kasangkot sa metabolismo ng kolesterol (tingnan sa itaas), na tumutukoy sa kanilang papel sa pag-unlad ng atherosclerosis, kaya hindi nakakagulat na sa mga pathology na nangyayari sa akumulasyon ng lipid, ang mga halaga ng beta fraction ay nagbabago paitaas. ;
• Ang mga globulin (alpha-1 fraction) ay nagdadala ng bitamina B12 at ilang partikular na hormones;
• Ang Alpha-2-globulin ay bahagi ng haptoglobin, na lubhang aktibong kasangkot sa mga proseso ng redox - ang acute phase na protina na ito ay nagbubuklod sa libreng hemoglobin at sa gayon ay pinipigilan ang pag-alis ng bakal mula sa katawan;
• Ang bahagi ng beta-globulins, kasama ang gamma-globulins, ay nilulutas ang mga problema ng immune defense ng katawan, iyon ay, sila ay mga immunoglobulin;
• Ang mga kinatawan ng alpha, beta-1 at beta-2 fractions ay nagpaparaya sa mga steroid hormone, bitamina A (carotene), iron (transferrin), tanso (ceruloplasmin).

Malinaw, sa loob ng kanilang grupo, ang mga globulin ay medyo naiiba sa bawat isa (pangunahin sa kanilang functional na layunin).

Dapat pansinin na sa edad o may ilang mga sakit, ang atay ay maaaring magsimulang gumawa ng hindi masyadong normal na alpha at beta globulins, habang ang binagong spatial na istraktura ng macromolecule ng protina ay hindi magkakaroon ng pinakamahusay na epekto sa mga functional na kakayahan ng mga globulin.

Gamma globulin

Ang mga gamma globulin ay mga protina ng plasma ng dugo na may pinakamababang electrophoretic mobility; ang mga protina na ito ay bumubuo sa karamihan ng natural at acquired (immune) antibodies (AT). Ang mga gamma globulin na nabuo sa katawan pagkatapos makatagpo ng dayuhang antigen ay tinatawag na immunoglobulins (Ig). Sa kasalukuyan, sa pagdating ng mga cytochemical na pamamaraan sa serbisyo ng laboratoryo, naging posible na pag-aralan ang serum upang matukoy ang mga immune protein at ang kanilang mga konsentrasyon dito. Hindi lahat ng mga immunoglobulin, at mayroong 5 klase ng mga ito, ay may parehong klinikal na kahalagahan, bilang karagdagan, ang kanilang nilalaman sa plasma ay nakasalalay sa edad at mga pagbabago sa iba't ibang mga sitwasyon (nagpapaalab na sakit, mga reaksiyong alerdyi).

Talahanayan 2. Mga klase ng immunoglobulin at ang kanilang mga katangian

Immunoglobulin (Ig) klase	Plasma (serum) na nilalaman, %	Pangunahing functional na layunin
G	OK. 75	Antitoxins, mga antibodies na nakadirekta laban sa mga virus at gram-positive microbes;
A	OK. 13	Anti-insular antibodies sa diabetes mellitus, antibodies na nakadirekta laban sa capsular microorganisms;
M	OK. 12	Direksyon - mga virus, gram-negative bacteria, Forsman at Wasserman antibodies.
E	0,0…	Reains, mga tiyak na antibodies laban sa iba't ibang (tiyak na) allergens.
D	Sa embryo, sa mga bata at matatanda, posibleng makakita ng mga bakas	Ang mga ito ay hindi isinasaalang-alang dahil wala silang klinikal na kahalagahan.

Ang konsentrasyon ng mga immunoglobulin ng iba't ibang mga grupo ay may kapansin-pansing pagbabagu-bago sa mga bata ng mas bata at nasa gitnang edad na mga kategorya (pangunahin dahil sa class G immunoglobulins, kung saan ang mataas na rate ay nabanggit - hanggang sa 16 g / l). Gayunpaman, pagkatapos ng humigit-kumulang 10 taong gulang, kapag ang mga pagbabakuna ay tapos na at ang pangunahing mga impeksyon sa pagkabata ay inilipat, ang nilalaman ng Ig (kabilang ang IgG) ay bumababa at nakatakda sa antas ng mga nasa hustong gulang:

IgM - 0.55 - 3.5 g / l;

IgA - 0.7 - 3.15 g / l;

IgG - 0.7 - 3.5 g / l;

fibrinogen

Ang unang kadahilanan ng coagulation (FI - fibrinogen), na, sa panahon ng pagbuo ng isang clot, ay pumasa sa fibrin, na bumubuo ng isang convolution (ang pagkakaroon ng fibrinogen sa plasma ay nakikilala ito mula sa suwero), sa katunayan, ay tumutukoy sa mga globulin.

Ang fibrinogen ay madaling na-precipitate ng 5% ethanol, na ginagamit sa fractionation ng protina, pati na rin ang half-saturated sodium chloride solution, paggamot sa plasma na may eter, at refreezing. Ang fibrinogen ay thermolabile at ganap na natitiklop sa temperatura na 56 degrees.

Kung walang fibrinogen, ang fibrin ay hindi nabuo, at ang pagdurugo ay hindi titigil kung wala ito. Ang paglipat ng protina na ito at ang pagbuo ng fibrin ay isinasagawa kasama ang pakikilahok ng thrombin (fibrinogen → intermediate na produkto - fibrinogen B → platelet aggregation → fibrin). Ang mga unang yugto ng polymerization ng coagulation factor ay maaaring baligtarin, gayunpaman, sa ilalim ng impluwensya ng isang fibrin-stabilizing enzyme (fibrinase), nangyayari ang stabilization at ang kurso ng reverse reaction ay hindi kasama.

Ang pakikilahok sa reaksyon ng coagulation ng dugo ay ang pangunahing functional na layunin ng fibrinogen, ngunit mayroon din itong iba pang mga kapaki-pakinabang na katangian, halimbawa, sa kurso ng pagsasagawa ng mga tungkulin nito, pinapalakas nito ang vascular wall, gumagawa ng isang maliit na "pag-aayos", na nananatili sa endothelium. at sa gayon ay isinasara ang maliliit na mga depekto, na kung saan ay lumitaw ang mga bagay sa kurso ng buhay ng isang tao.

Ang mga protina ng plasma bilang mga parameter ng laboratoryo

Sa mga kondisyon ng laboratoryo, upang matukoy ang konsentrasyon ng mga protina ng plasma, maaari kang magtrabaho kasama ang plasma (ang dugo ay kinuha sa isang test tube na may isang anticoagulant) o magsagawa ng pag-aaral ng serum na kinuha sa isang tuyong ulam. Ang mga protina ng serum ay hindi naiiba sa mga protina ng plasma, maliban sa fibrinogen, na, tulad ng alam mo, ay wala sa serum ng dugo at kung saan, nang walang anticoagulant, ay napupunta upang bumuo ng isang namuong dugo. Binabago ng mga pangunahing protina ang kanilang mga digital na halaga sa dugo sa panahon ng iba't ibang mga proseso ng pathological.

Ang pagtaas sa konsentrasyon ng albumin sa serum (plasma) ay ang pinakabihirang kababalaghan na nangyayari sa pag-aalis ng tubig o sa labis na paggamit (intravenous administration) ng mataas na konsentrasyon ng albumin. Ang pagbaba ng mga antas ng albumin ay maaaring magpahiwatig ng pag-ubos ng function ng atay, mga problema sa bato, o mga karamdaman sa gastrointestinal tract.

Ang pagtaas o pagbaba sa mga fraction ng protina ay katangian ng isang bilang ng mga proseso ng pathological, halimbawa, ang mga acute-phase protein na alpha-1- at alpha-2-globulins, na tumataas ang kanilang mga halaga, ay maaaring magpahiwatig ng isang matinding proseso ng pamamaga na naisalokal sa mga organ ng paghinga (bronchi, baga), na nakakaapekto sa excretory system (kidney) o sa kalamnan ng puso (Atake sa puso).

Ang isang espesyal na lugar sa pagsusuri ng iba't ibang mga kondisyon ay ibinibigay sa bahagi ng gamma globulins (immunoglobulins). Ang pagpapasiya ng mga antibodies ay nakakatulong na makilala hindi lamang ang isang nakakahawang sakit, kundi pati na rin upang makilala ang yugto nito. Mas detalyadong impormasyon tungkol sa pagbabago sa mga halaga ng iba't ibang mga protina (proteinogram), mahahanap ng mambabasa sa isang hiwalay.

Ang mga paglihis mula sa pamantayan ng fibrinogen ay nagpapakita ng kanilang mga sarili bilang mga kaguluhan sa sistema ng hemocoagulation, samakatuwid ang protina na ito ay ang pinakamahalagang tagapagpahiwatig ng laboratoryo ng mga kakayahan sa coagulation ng dugo (coagulogram, hemostasiogram).

Tulad ng para sa iba pang mga protina na mahalaga para sa katawan ng tao, kapag sinusuri ang serum, gamit ang ilang mga diskarte, maaari mong mahanap ang halos anumang bagay na interesado para sa pag-diagnose ng mga sakit. Halimbawa, sa pamamagitan ng pagkalkula ng konsentrasyon (beta-globulin, acute phase protein) sa sample at isinasaalang-alang ito hindi lamang bilang isang "sasakyan" (bagaman ito ay marahil sa unang lugar), malalaman ng doktor ang antas ng pagbubuklod ng protina ng ferric iron na inilabas ng mga pulang selula ng dugo, dahil ang Fe 3+, tulad ng alam mo, na naroroon sa libreng estado sa katawan, ay nagbibigay ng isang binibigkas na nakakalason na epekto.

Ang pag-aaral ng serum upang matukoy ang nilalaman (acute phase protein, metal glycoprotein, tanso carrier) ay nakakatulong upang masuri ang gayong malubhang patolohiya tulad ng sakit na Konovalov-Wilson (hepatocerebral degeneration).

Kaya, sa pamamagitan ng pagsusuri sa plasma (serum), posible na matukoy sa loob nito ang nilalaman ng parehong mga protina na mahalaga at ang mga lumilitaw sa isang pagsusuri sa dugo bilang isang tagapagpahiwatig ng isang proseso ng pathological (halimbawa,).

Ang plasma ng dugo ay isang lunas

Ang paghahanda ng plasma bilang isang therapeutic agent ay nagsimula noong 30s ng huling siglo. Ngayon ang katutubong plasma, na nakuha sa pamamagitan ng kusang sedimentation ng mga nabuong elemento sa loob ng 2 araw, ay hindi ginagamit nang mahabang panahon. Ang mga hindi na ginagamit ay pinalitan ng mga bagong paraan ng paghihiwalay ng dugo (centrifugation, plasmapheresis). Ang dugo pagkatapos ng paghahanda ay sumasailalim sa centrifugation at nahahati sa mga bahagi (plasma + shaped elements). Ang likidong bahagi ng dugo na nakuha sa ganitong paraan ay kadalasang nagyelo (sariwang frozen na plasma) at, upang maiwasan ang impeksyon sa hepatitis, lalo na ang hepatitis C, na may medyo mahabang panahon ng pagpapapisa ng itlog, ay ipinadala para sa pag-iimbak ng kuwarentenas. Ang pagyeyelo sa biological na daluyan na ito sa napakababang temperatura ay ginagawang posible na iimbak ito sa loob ng isang taon o higit pa, upang sa paglaon ay magagamit ito para sa paghahanda ng mga paghahanda (cryoprecipitate, albumin, gamma globulin, fibrinogen, thrombin, atbp.).

Sa kasalukuyan, ang likidong bahagi ng dugo para sa mga pagsasalin ay lalong inihahanda ng plasmapheresis, na siyang pinakaligtas para sa kalusugan ng mga donor. Ang mga nabuong elemento pagkatapos ng centrifugation ay ibinalik sa pamamagitan ng intravenous injection, at ang mga protina na nawala kasama ng plasma sa katawan ng isang tao na nag-donate ng dugo ay mabilis na muling nabuo, dumating sa isang physiological norm, habang hindi lumalabag sa mga pag-andar ng katawan mismo.

Bilang karagdagan sa sariwang frozen na plasma na inilipat sa maraming mga pathological na kondisyon, ang immune plasma na nakuha pagkatapos ng pagbabakuna ng isang donor na may isang tiyak na bakuna, halimbawa, staphylococcal toxoid, ay ginagamit bilang isang therapeutic agent. Ang nasabing plasma, na may mataas na titer ng anti-staphylococcal antibodies, ay ginagamit din upang maghanda ng anti-staphylococcal gamma globulin (human anti-staphylococcal immunoglobulin) - ang gamot ay medyo mahal, dahil ang produksyon nito (protein fractionation) ay nangangailangan ng malaking paggawa at materyal. gastos. At ang hilaw na materyal para dito ay plasma ng dugo nabakunahan mga donor.

Ang anti-burn plasma ay isa ring uri ng immune environment. Matagal nang nabanggit na ang dugo ng mga taong nakaranas ng gayong kakila-kilabot sa una ay nagdadala ng mga nakakalason na katangian, ngunit pagkatapos ng isang buwan, ang mga antitoxin (beta at gamma globulin) ay nagsisimulang makita dito, na makakatulong sa "mga kaibigan sa kasawian" sa ang talamak na panahon ng sakit sa paso.

Siyempre, ang pagkuha ng naturang therapeutic agent ay sinamahan ng ilang mga paghihirap, sa kabila ng katotohanan na sa panahon ng pagbawi ang nawawalang likidong bahagi ng dugo ay pinunan muli ng donor plasma, dahil ang katawan ng mga nasunog na tao ay nakakaranas ng pag-ubos ng protina. Gayunpaman donor ay dapat na nasa hustong gulang at kung hindi man ay malusog, at ang kanyang plasma ay dapat may tiyak na titer ng antibody (hindi bababa sa 1:16). Ang aktibidad ng immune ng convalescent plasma ay nagpapatuloy nang humigit-kumulang dalawang taon, at isang buwan pagkatapos ng paggaling, maaari itong kunin mula sa mga convalescent na donor nang walang kabayaran.

Mula sa plasma ng donor blood para sa mga taong dumaranas ng hemophilia o iba pang clotting pathology, na sinamahan ng pagbaba ng antihemophilic factor (FVIII), von Willebrand factor (VWF) at fibrinase (factor XIII, FXIII), isang hemostatic agent na tinatawag na cryoprecipitate. pinaghandaan. Ang aktibong sangkap nito ay clotting factor VIII.

Video: tungkol sa koleksyon at paggamit ng plasma ng dugo

Fractionation ng mga protina ng plasma sa isang pang-industriya na sukat

Samantala, ang paggamit ng buong plasma sa modernong mga kondisyon ay hindi palaging makatwiran. Bukod dito, parehong mula sa isang therapeutic at pang-ekonomiyang punto ng view. Ang bawat isa sa mga protina ng plasma ay may sariling natatanging physicochemical at biological na katangian. At walang pag-iisip na naglalagay ng gayong mahalagang produkto sa isang tao na nangangailangan ng isang tiyak na protina ng plasma, at hindi lahat ng plasma, ay walang kahulugan, bukod pa, ito ay mahal sa materyal na mga tuntunin. Iyon ay, ang parehong dosis ng likidong bahagi ng dugo, na nahahati sa mga bahagi, ay maaaring makinabang sa ilang mga pasyente, at hindi isang pasyente na nangangailangan ng isang hiwalay na gamot.

Ang industriyal na produksyon ng mga gamot ay kinilala sa mundo pagkatapos ng mga pag-unlad sa direksyong ito ng mga siyentipiko sa Harvard University (1943). Ang plasma protein fractionation ay batay sa paraan ng Kohn, ang kakanyahan nito ay ang pag-ulan ng mga fraction ng protina sa pamamagitan ng unti-unting pagdaragdag ng ethyl alcohol (konsentrasyon sa unang yugto - 8%, sa huling yugto - 40%) sa mababang temperatura (- 3ºС - yugto I, -5ºС - huling) . Siyempre, ang pamamaraan ay nabago nang maraming beses, ngunit ngayon (sa iba't ibang mga pagbabago) ito ay ginagamit upang makakuha ng mga produkto ng dugo sa buong planeta. Narito ang kanyang maikling balangkas:

• Ang protina ay nauuna sa unang hakbang fibrinogen(precipitate I) - ang produktong ito, pagkatapos ng espesyal na pagproseso, ay mapupunta sa medikal na network sa ilalim ng sarili nitong pangalan o isasama sa isang set upang ihinto ang pagdurugo, na tinatawag na "Fibrinostat");
• Ang ikalawang yugto ng proseso ay ang supernatant II + III ( prothrombin, beta at gamma globulins) - ang bahaging ito ay mapupunta sa paggawa ng isang gamot na tinatawag normal na gamma globulin ng tao, o ilalabas bilang isang remedyo na tinatawag antistaphylococcal gamma globulin. Sa anumang kaso, mula sa supernatant na nakuha sa ikalawang yugto, posible na maghanda ng isang paghahanda na naglalaman ng isang malaking halaga ng antimicrobial at antiviral antibodies;
• Ang ikatlo, ikaapat na yugto ng proseso ay kailangan upang makarating sa sediment V ( albumen+ paghahalo ng mga globulin);
• 97 – 100% albumen lumalabas lamang ito sa huling yugto, pagkatapos nito ay magtatagal upang magtrabaho kasama ang albumin hanggang sa makapasok ito sa mga institusyong medikal (5, 10, 20% albumin).

Ngunit ito ay isang maikling balangkas lamang, ang naturang produksyon ay talagang tumatagal ng maraming oras at nangangailangan ng pakikilahok ng maraming tauhan na may iba't ibang antas ng kwalipikasyon. Sa lahat ng mga yugto ng proseso, ang hinaharap na pinakamahalagang gamot ay nasa ilalim ng patuloy na kontrol ng iba't ibang mga laboratoryo (klinikal, bacteriological, analytical), dahil ang lahat ng mga parameter ng produkto ng dugo sa labasan ay dapat na mahigpit na sumunod sa lahat ng mga katangian ng transfusion media.

Kaya, ang plasma, bilang karagdagan sa katotohanan na tinitiyak nito ang normal na paggana ng katawan sa dugo, ay maaari ding maging isang mahalagang diagnostic criterion na nagpapakita ng estado ng kalusugan, o maaari itong iligtas ang buhay ng ibang tao gamit ang mga natatanging katangian nito. At hindi lahat tungkol sa plasma ng dugo. Hindi kami nagsimulang magbigay ng kumpletong paglalarawan ng lahat ng mga protina, macro- at microelement nito, upang mailarawan nang mabuti ang mga pag-andar nito, dahil ang lahat ng mga sagot sa natitirang mga katanungan ay matatagpuan sa mga pahina ng VesselInfo.

Ang dugo ng tao ay kinakatawan ng 2 bahagi: isang likidong base o plasma at mga elemento ng cellular. Ano ang plasma at ano ang komposisyon nito? Ano ang function ng plasma? Kunin natin ang lahat sa pagkakasunud-sunod.

Lahat tungkol sa plasma

Ang plasma ay isang likido na nabuo sa pamamagitan ng tubig at solids. Binubuo nito ang karamihan sa dugo - mga 60%. Salamat sa plasma, ang dugo ay may likidong estado. Bagaman sa mga tuntunin ng mga pisikal na tagapagpahiwatig (sa mga tuntunin ng density), ang plasma ay mas mabigat kaysa sa tubig.

Sa macroscopically, ang plasma ay isang transparent (minsan maputik) homogenous na likido ng mapusyaw na dilaw na kulay. Nangongolekta ito sa itaas na seksyon ng mga sisidlan kapag ang mga nabuong elemento ay tumira. Ipinapakita ng histological analysis na ang plasma ay ang intercellular substance ng likidong bahagi ng dugo.

Ang maulap na plasma ay nagiging pagkatapos kumain ang isang tao ng matatabang pagkain.

Ano ang gawa sa plasma?

Ang komposisyon ng plasma ay ipinakita:

• tubig;
• Mga asin at organikong bagay.

• Mga protina;
• Mga amino acid;
• glucose;
• Mga hormone;
• mga sangkap ng enzyme;
• Mga mineral (Na, Cl ions).

Anong porsyento ng dami ng plasma ang protina?

Ito ang pinakamaraming bahagi ng plasma, sinasakop nito ang 8% ng kabuuang plasma. Ang plasma ay naglalaman ng protina ng iba't ibang mga fraction.

Ang mga pangunahing ay:

• Albumin (5%);
• Globulins (3%);
• Fibrinogen (pag-aari ng mga globulin, 0.4%).

Komposisyon at mga gawain ng mga non-protein compound sa plasma

Ang plasma ay naglalaman ng:

• Mga organikong compound batay sa nitrogen. Mga kinatawan: uric acid, bilirubin, creatine. Ang pagtaas sa dami ng nitrogen ay nagpapahiwatig ng pagbuo ng azotomy. Ang kundisyong ito ay nangyayari dahil sa mga problema sa pag-aalis ng mga metabolic na produkto sa ihi o dahil sa aktibong pagkasira ng protina at ang paggamit ng isang malaking halaga ng mga nitrogenous na sangkap sa katawan. Ang huling kaso ay tipikal para sa diabetes, gutom, pagkasunog.
• Mga organikong compound na walang nitrogen. Kabilang dito ang kolesterol, glucose, lactic acid. Sinamahan din sila ng mga lipid. Ang lahat ng mga sangkap na ito ay dapat na subaybayan, dahil ang mga ito ay kinakailangan upang mapanatili ang isang buong buhay.
• Mga di-organikong sangkap (Ca, Mg). Ang mga Na at Cl ions ay may pananagutan sa pagpapanatili ng isang pare-parehong pH sa dugo. Sinusubaybayan din nila ang osmotic pressure. Ang mga Ca ion ay nakikibahagi sa pag-urong ng kalamnan at pinasisigla ang pagiging sensitibo ng mga selula ng nerbiyos.

Komposisyon ng plasma ng dugo

Albumen

Ang albumin sa plasma ay ang pangunahing bahagi (higit sa 50%). Ito ay may mababang molekular na timbang. Ang lugar ng pagbuo ng protina na ito ay ang atay.

Layunin ng albumin:

• Nagdadala ng mga fatty acid, bilirubin, gamot, hormone.
• Nakikibahagi sa metabolismo at pagbuo ng protina.
• Naglalaan ng mga amino acid.
• Bumubuo ng oncotic pressure.

Sa dami ng albumin, hinuhusgahan ng mga doktor ang estado ng atay. Kung ang nilalaman ng albumin sa plasma ay nabawasan, pagkatapos ito ay nagpapahiwatig ng pag-unlad ng patolohiya. Ang mababang antas ng plasma protein na ito sa mga bata ay nagpapataas ng panganib na magkaroon ng jaundice.

Mga globulin

Ang mga globulin ay kinakatawan ng malalaking molekular na compound. Ang mga ito ay ginawa ng atay, pali, thymus.

Mayroong ilang mga uri ng globulin:

• α - mga globulin. Nakikipag-ugnayan sila sa thyroxine at bilirubin, na nagbubuklod sa kanila. Catalyze ang pagbuo ng mga protina. Responsable para sa transportasyon ng mga hormone, bitamina, lipid.
• β - mga globulin. Ang mga protina na ito ay nagbubuklod sa mga bitamina, Fe, kolesterol. Magdala ng Fe, Zn cations, steroid hormones, sterols, phospholipids.
• γ - mga globulin. Ang mga antibodies o immunoglobulin ay nagbubuklod sa histamine at nakikibahagi sa mga proteksiyon na tugon sa immune. Ang mga ito ay ginawa ng atay, lymphatic tissue, bone marrow, at spleen.

Mayroong 5 klase ng γ - globulin:

• IgG(mga 80% ng lahat ng antibodies). Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na avidity (ang ratio ng antibody sa antigen). Maaaring tumawid sa placental barrier.
• IgM- ang unang immunoglobulin na nabuo sa hindi pa isinisilang na sanggol. Ang protina ay lubos na masugid. Ito ang unang natagpuan sa dugo pagkatapos ng pagbabakuna.
• IgA.
• IgD.
• IgE.

Ang Fibrinogen ay isang natutunaw na protina ng plasma. Ito ay synthesize ng atay. Sa ilalim ng impluwensya ng thrombin, ang protina ay na-convert sa fibrin, isang hindi matutunaw na anyo ng fibrinogen. Salamat sa fibrin, sa mga lugar kung saan nasira ang integridad ng mga sisidlan, nabuo ang isang namuong dugo.

Iba pang mga protina at pag-andar

Mga maliliit na bahagi ng mga protina ng plasma pagkatapos ng mga globulin at albumin:

• Prothrombin;
• Transferrin;
• immune protina;
• C-reactive na protina;
• thyroxine-binding globulin;
• Haptoglobin.

Ang mga gawain ng mga ito at iba pang mga protina ng plasma ay binabawasan sa:

• Pagpapanatili ng homeostasis at pinagsama-samang estado ng dugo;
• kontrol ng immune response;
• transportasyon ng nutrients;
• Pag-activate ng proseso ng coagulation ng dugo.

Mga function at gawain ng plasma

Bakit kailangan ng katawan ng tao ang plasma?

Ang mga pag-andar nito ay iba-iba, ngunit karaniwang bumaba sila sa 3 pangunahing mga:

• Transportasyon ng mga selula ng dugo, mga sustansya.
• Komunikasyon sa pagitan ng lahat ng likido sa katawan na nasa labas ng sistema ng sirkulasyon. Ang function na ito ay posible dahil sa kakayahan ng plasma na tumagos sa pamamagitan ng mga vascular wall.
• Tinitiyak ang hemostasis. Ito ay nagpapahiwatig ng kontrol sa likido, na humihinto sa panahon ng pagdurugo at nag-aalis ng nabuo na namuong dugo.

Ang paggamit ng plasma sa donasyon

Ngayon, ang buong dugo ay hindi isinasalin: para sa mga layuning panterapeutika, ang plasma at mga hugis na bahagi ay nakahiwalay nang hiwalay. Sa mga punto ng donasyon ng dugo, ang dugo ay madalas na nai-donate para sa plasma.

Sistema ng plasma ng dugo

Paano kumuha ng plasma?

Ang plasma ay nakuha mula sa dugo sa pamamagitan ng centrifugation. Ang pamamaraan ay nagbibigay-daan upang paghiwalayin ang plasma mula sa mga elemento ng cellular gamit ang isang espesyal na kagamitan nang hindi napinsala ang mga ito.. Ang mga selula ng dugo ay ibinalik sa donor.

Ang donasyon ng plasma ay may ilang mga pakinabang kaysa sa simpleng donasyon ng dugo:

• Ang halaga ng pagkawala ng dugo ay mas kaunti, na nangangahulugan na ang mas kaunting pinsala ay nagagawa rin sa kalusugan.
• Maaaring mag-donate muli ng dugo para sa plasma pagkatapos ng 2 linggo.

May mga paghihigpit sa pagbibigay ng plasma. Kaya, ang isang donor ay maaaring magbigay ng plasma nang hindi hihigit sa 12 beses sa isang taon.

Ang donasyon ng plasma ay tumatagal ng hindi hihigit sa 40 minuto.

Ang plasma ay ang pinagmumulan ng isang mahalagang materyal tulad ng serum ng dugo. Ang serum ay ang parehong plasma, ngunit walang fibrinogen, ngunit may parehong hanay ng mga antibodies. Sila ang lumalaban sa mga pathogens ng iba't ibang sakit. Ang mga immunoglobulin ay nag-aambag sa mabilis na pag-unlad ng passive immunity.

Upang makakuha ng serum ng dugo, ang sterile na dugo ay inilalagay sa isang thermostat sa loob ng 1 oras. Susunod, ang nagresultang namuong dugo ay binalatan mula sa mga dingding ng test tube at tinutukoy sa refrigerator sa loob ng 24 na oras. Ang nagresultang likido ay idinagdag sa isang sterile na sisidlan gamit ang isang Pasteur pipette.

Mga pathology ng dugo na nakakaapekto sa likas na katangian ng plasma

Sa gamot, mayroong ilang mga sakit na maaaring makaapekto sa komposisyon ng plasma. Lahat sila ay nagdudulot ng banta sa kalusugan at buhay ng tao.

Ang mga pangunahing ay:

• Hemophilia. Ito ay isang namamana na patolohiya kapag may kakulangan ng isang protina na responsable para sa clotting.
• Pagkalason sa dugo o sepsis. Isang kababalaghan na nangyayari dahil sa impeksiyon nang direkta sa daluyan ng dugo.
• DIC syndrome. Isang pathological na kondisyon na sanhi ng shock, sepsis, malubhang pinsala. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga karamdaman ng pamumuo ng dugo, na humahantong nang sabay-sabay sa pagdurugo at pagbuo ng mga pamumuo ng dugo sa maliliit na sisidlan.
• Malalim na venous thrombosis. Sa sakit, ang pagbuo ng mga clots ng dugo sa malalim na mga ugat (pangunahin sa mas mababang mga paa't kamay) ay sinusunod.
• Hypercoagulability. Ang mga pasyente ay nasuri na may labis na mataas na pamumuo ng dugo. Ang lagkit ng huli ay tumataas.

Ang plasma test o reaksyon ng Wasserman ay isang pag-aaral na nakikita ang pagkakaroon ng mga antibodies sa plasma sa maputlang treponema. Batay sa reaksyong ito, kinakalkula ang syphilis, pati na rin ang pagiging epektibo ng paggamot nito.

Ang plasma ay isang likido na may kumplikadong komposisyon na gumaganap ng mahalagang papel sa buhay ng tao. Ito ay responsable para sa kaligtasan sa sakit, pamumuo ng dugo, homeostasis.

Video - Gabay sa Kalusugan (Blood Plasma)

Ano ang ikaapat na estado ng bagay, paano ito naiiba sa iba pang tatlo at kung paano ito magsisilbi sa isang tao.

Ang pagpapalagay ng pagkakaroon ng una sa mga estado ng bagay na lampas sa klasikal na triad ay ginawa sa simula ng ika-19 na siglo, at noong 1920s natanggap nito ang pangalan nito - plasma.

Isang daan at limampung taon na ang nakalilipas, halos lahat ng mga chemist at maraming physicist ay naniniwala na ang bagay ay binubuo lamang ng mga atomo at molekula, na pinagsama sa mas marami o hindi gaanong ayos o ganap na hindi maayos na mga kumbinasyon. Ilang mga tao ang nag-alinlangan na ang lahat o halos lahat ng mga sangkap ay may kakayahang umiiral sa tatlong magkakaibang mga yugto - solid, likido at gas, na kinukuha nila depende sa mga panlabas na kondisyon. Ngunit ang mga hypotheses tungkol sa posibilidad ng iba pang mga estado ng bagay ay naipahayag na.

Ang unibersal na modelong ito ay nakumpirma kapwa sa pamamagitan ng mga siyentipikong obserbasyon at millennia ng karanasan sa pang-araw-araw na buhay. Kung tutuusin, alam ng lahat na kapag lumalamig ang tubig, ito ay nagiging yelo, at kapag pinainit, ito ay kumukulo at sumingaw. Ang tingga at bakal ay maaari ding gawing likido o gas, kailangan lang nilang painitin nang mas malakas. Mula noong katapusan ng ika-18 siglo, ang mga mananaliksik ay nagyeyelong mga gas sa mga likido, at ito ay tila lubos na kapani-paniwala na ang anumang tunaw na gas sa prinsipyo ay maaaring gawin upang patigasin. Sa pangkalahatan, ang isang simple at nauunawaan na larawan ng tatlong estado ng bagay ay tila hindi nangangailangan ng anumang pagwawasto o pagdaragdag.

70 km mula sa Marseille, sa Saint-Paul-le-Durance, sa tabi ng French atomic energy research center na Cadarache, isang research fusion reactor na ITER (mula sa Latin na iter - path) ay itatayo. Ang pangunahing opisyal na gawain ng reaktor na ito ay "ipakita ang siyentipiko at teknolohikal na posibilidad ng pagkuha ng fusion energy para sa mapayapang layunin." Sa pangmatagalan (30–35 taon), batay sa data na nakuha sa panahon ng mga eksperimento sa ITER reactor, ang mga prototype ng ligtas, environment friendly at kumikitang mga power plant ay maaaring malikha.

Ang mga siyentipiko noong panahong iyon ay mabigla nang malaman na ang solid, likido at gas na estado ng isang atomic-molecular substance ay napanatili lamang sa medyo mababang temperatura, hindi hihigit sa 10,000 °, at kahit na sa zone na ito ay hindi nila nauubos ang lahat ng posible. mga istruktura (isang halimbawa ay mga likidong kristal). Hindi madaling paniwalaan na ang mga ito ay hindi hihigit sa 0.01% ng kabuuang masa ng kasalukuyang uniberso. Alam na natin ngayon na ang bagay ay nagpapakita ng sarili sa maraming kakaibang anyo. Ang ilan sa kanila (halimbawa, degenerate electron gas at neutron matter) ay umiiral lamang sa loob ng superdense cosmic bodies (white dwarfs at neutron star), at ang ilan (gaya ng quark-gluon liquid) ay ipinanganak at nawala sa isang maikling sandali pagkatapos ng Big Bang. Gayunpaman, ito ay kagiliw-giliw na ang palagay tungkol sa pagkakaroon ng una sa mga estado na lumampas sa balangkas ng klasikal na triad ay ginawang pareho noong ikalabinsiyam na siglo, at sa simula pa lamang nito. Ito ay naging paksa ng siyentipikong pananaliksik sa kalaunan, noong 1920s. Pagkatapos ay nakuha ang pangalan nito - plasma.

Mula Faraday hanggang Langmuir

Sa ikalawang kalahati ng 1970s, si William Crookes, isang miyembro ng Royal Society of London, isang napaka-matagumpay na meteorologist at chemist (natuklasan niya ang thallium at lubos na tumpak na natukoy ang atomic na timbang nito), ay naging interesado sa mga discharge ng gas sa mga vacuum tubes. Sa oras na iyon, nalaman na ang negatibong elektrod ay naglalabas ng isang emanation ng isang hindi kilalang kalikasan, na tinawag ng German physicist na si Eugen Goldstein noong 1876 na cathode rays. Pagkatapos ng maraming mga eksperimento, napagpasyahan ni Crookes na ang mga sinag na ito ay walang iba kundi ang mga particle ng gas, na, pagkatapos bumangga sa katod, ay nakakuha ng negatibong singil at nagsimulang lumipat patungo sa anode. Tinawag niyang "radiant matter" ang mga charged particle na ito, radiant matter.

Ang Tokamak ay isang toroidal na aparato para sa pagkulong sa plasma gamit ang isang magnetic field. Ang plasma, na pinainit sa napakataas na temperatura, ay hindi humahawak sa mga dingding ng silid, ngunit hawak ng mga magnetic field - toroidal, na nilikha ng mga coils, at poloidal, na nabuo kapag ang kasalukuyang daloy sa plasma. Ang plasma mismo ay gumaganap ng papel ng pangalawang paikot-ikot ng transpormer (pangunahing - mga coils upang lumikha ng isang toroidal field), na nagbibigay ng preheating kapag ang isang electric current ay dumadaloy.

Dapat aminin na ang Crookes ay hindi orihinal sa paliwanag na ito ng kalikasan ng cathode rays. Noong 1871, ang isang katulad na hypothesis ay ipinahayag ng isang kilalang British electrical engineer na si Cromwell Fleetwood Varley, isa sa mga pinuno sa paglalagay ng unang transatlantic telegraph cable. Gayunpaman, ang mga resulta ng mga eksperimento na may mga cathode ray ay humantong sa Crookes sa isang napakalalim na pag-iisip: ang daluyan kung saan sila nagpapalaganap ay hindi na isang gas, ngunit isang bagay na ganap na naiiba. Noong Agosto 22, 1879, sa isang sesyon ng British Association for the Promotion of Science, ipinahayag ng Crookes na ang mga discharges sa mga rarefied na gas "ay hindi katulad ng anumang nangyayari sa hangin o anumang gas sa ordinaryong presyon, na sa kasong ito ay kinakaharap natin. isang sangkap sa ikaapat na estado, na sa mga katangian ay naiiba mula sa isang ordinaryong gas sa parehong lawak bilang isang gas mula sa isang likido.

Madalas na nakasulat na ang Crookes ang unang nag-isip ng ikaapat na estado ng bagay. Sa katunayan, ang pag-iisip na ito ay bumangon kay Michael Faraday nang mas maaga. Noong 1819, 60 taon bago ang Crookes, iminungkahi ni Faraday na ang matter ay maaaring umiral sa solid, liquid, gaseous, at radiant states of matter. Sa kanyang ulat, direktang sinabi ni Crookes na gumagamit siya ng mga terminong hiniram mula sa Faraday, ngunit sa ilang kadahilanan ay nakalimutan ito ng mga inapo. Gayunpaman, ang ideya ni Faraday ay isa pa ring haka-haka na hypothesis, at pinatunayan ito ni Crookes ng pang-eksperimentong data.

Ang mga cathode ray ay masinsinang pinag-aralan pagkatapos ng Crookes. Noong 1895, ang mga eksperimentong ito ay humantong kay William Roentgen na tumuklas ng isang bagong uri ng electromagnetic radiation, at sa simula ng ika-20 siglo ay naging imbensyon sila ng mga unang radio tubes. Ngunit ang hypothesis ni Crookes ng isang ikaapat na estado ng bagay ay hindi pumukaw sa interes ng mga pisiko, malamang dahil noong 1897 pinatunayan ni Joseph John Thomson na ang mga sinag ng cathode ay hindi sinisingil ng mga atomo ng gas, ngunit napakagaan na mga particle, na tinawag niyang mga electron. Ang pagtuklas na ito ay tila hindi na kailangan ang hypothesis ni Crookes.

Screen shot ng Korea Superconducting Tokamak (Korea Superconducting Tokamak Advanced Reactor) test run ng "first plasma" ng Korea noong Hulyo 15, 2008. Ang KSTAR, isang proyektong pananaliksik upang tuklasin ang posibilidad ng fusion upang makabuo ng enerhiya, ay gumagamit ng 30 liquid helium-cooled superconducting magnets .

Gayunpaman, isinilang siyang muli tulad ng isang phoenix mula sa abo. Sa ikalawang kalahati ng 1920s, ang hinaharap na Nobel laureate sa chemistry, si Irving Langmuir, na nagtrabaho sa laboratoryo ng General Electric Corporation, ay dumating sa grips sa pag-aaral ng gas discharges. Pagkatapos ay alam na nila na sa espasyo sa pagitan ng anode at ng katod, ang mga atomo ng gas ay nawawalan ng mga electron at nagiging mga positibong sisingilin na mga ion. Napagtatanto na ang naturang gas ay may maraming mga espesyal na katangian, nagpasya si Langmuir na bigyan ito ng sarili nitong pangalan. Sa pamamagitan ng ilang kakaibang asosasyon, pinili niya ang salitang "plasma", na hanggang noon ay ginamit lamang sa mineralogy (ito ay isa pang pangalan para sa berdeng chalcedony) at sa biology (ang likidong batayan ng dugo, pati na rin ang whey). Sa bagong kapasidad nito, ang terminong "plasma" ay unang lumabas sa artikulo ni Langmuir na "Oscillations in Ionized Gases", na inilathala noong 1928. Sa loob ng tatlumpung taon, kakaunti ang gumamit ng terminong ito, ngunit pagkatapos ay matatag itong pumasok sa siyentipikong paggamit.

Plasma physics

Ang klasikal na plasma ay isang ion-electron gas, na posibleng natunaw ng mga neutral na particle (mahigpit na pagsasalita, ang mga photon ay palaging naroroon, ngunit sa katamtamang temperatura maaari silang hindi papansinin). Kung ang antas ng ionization ay hindi masyadong mababa (bilang isang patakaran, isang porsyento ay sapat), ang gas na ito ay nagpapakita ng maraming mga tiyak na katangian na hindi taglay ng mga ordinaryong gas. Gayunpaman, posible na gumawa ng isang plasma kung saan walang mga libreng electron, at ang mga negatibong ion ay kukuha sa kanilang mga tungkulin.

Para sa pagiging simple, isinasaalang-alang lamang namin ang electron-ion plasma. Ang mga particle nito ay naaakit o tinataboy alinsunod sa batas ng Coulomb, at ang pakikipag-ugnayang ito ay makikita sa malalayong distansya. Ito ang tiyak na nagpapaiba sa kanila mula sa mga atomo at molekula ng isang neutral na gas, na nararamdaman sa bawat isa sa napakaliit na distansya. Dahil ang mga particle ng plasma ay nasa libreng paglipad, madali silang naililipat ng mga puwersang elektrikal. Upang ang plasma ay nasa isang estado ng ekwilibriyo, kinakailangan na ang mga singil sa espasyo ng mga electron at mga ion ay ganap na makabawi sa bawat isa. Kung ang kundisyong ito ay hindi natutugunan, ang mga electric current ay bumangon sa plasma, na nagpapanumbalik ng balanse (halimbawa, kung ang isang labis na positibong mga ion ay nabuo sa ilang rehiyon, ang mga electron ay agad na susugod doon). Samakatuwid, sa isang equilibrium plasma, ang mga densidad ng mga particle ng iba't ibang mga palatandaan ay halos pareho. Ang pinakamahalagang pag-aari na ito ay tinatawag na quasi-neutrality.

Halos palaging, ang mga atomo o molekula ng ordinaryong gas ay lumalahok lamang sa mga pares na pakikipag-ugnayan - sila ay nagbabanggaan sa isa't isa at lumilipad. Ang plasma ay isa pang bagay. Dahil ang mga particle nito ay nakagapos ng mga long-range na pwersa ng Coulomb, bawat isa sa kanila ay nasa larangan ng malapit at malayong mga kapitbahay. Nangangahulugan ito na ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle ng plasma ay hindi ipinares, ngunit maramihang - gaya ng sinasabi ng mga physicist, kolektibo. Mula dito ay sumusunod sa karaniwang kahulugan ng plasma - isang quasi-neutral na sistema ng isang malaking bilang ng mga sisingilin na mga particle ng magkasalungat na pangalan, na nagpapakita ng sama-samang pag-uugali.

Ang mga makapangyarihang electron accelerators ay may katangiang haba ng daan-daang metro at kahit na kilometro. Ang kanilang mga sukat ay maaaring makabuluhang bawasan kung ang mga electron ay pinabilis hindi sa vacuum, ngunit sa plasma - "sa tuktok" ng mabilis na pagpapalaganap ng mga perturbations sa density ng mga singil sa plasma, ang tinatawag na wake wave, na nasasabik sa pamamagitan ng laser radiation pulses.

Ang plasma ay naiiba sa neutral na gas sa pagtugon nito sa mga panlabas na electric at magnetic field (halos hindi ito napapansin ng ordinaryong gas). Ang mga particle ng plasma, sa kabaligtaran, ay nakakaramdam ng mahinang mga field at agad na kumikilos, na bumubuo ng mga singil sa espasyo at mga electric current. Ang isa pang mahalagang katangian ng isang equilibrium plasma ay ang screening ng singil. Kumuha ng isang plasma particle, sabihin ang isang positibong ion. Nakakaakit ito ng mga electron, na bumubuo ng ulap ng negatibong singil. Ang larangan ng naturang ion ay kumikilos alinsunod sa batas ng Coulomb sa paligid lamang nito, at sa mga distansyang lumalampas sa isang partikular na kritikal na halaga, ito ay napakabilis na nagiging zero. Ang parameter na ito ay tinatawag na Debye screening radius, pagkatapos ng Dutch physicist na si Peter Debye, na inilarawan ang mekanismong ito noong 1923.

Madaling maunawaan na ang isang plasma ay nagpapanatili lamang ng quasi-neutrality kung ang mga linear na dimensyon nito sa lahat ng dimensyon ay lubos na lumampas sa Debye radius. Dapat tandaan na ang parameter na ito ay tumataas habang ang plasma ay pinainit at bumababa habang tumataas ang density nito. Sa plasma ng mga paglabas ng gas, sa pagkakasunud-sunod ng magnitude, ito ay katumbas ng 0.1 mm, sa ionosphere ng lupa - 1 mm, sa solar core - 0.01 nm.

kinokontrol na pagsasanib

Ngayon, ang plasma ay ginagamit sa iba't ibang mga teknolohiya. Ang ilan sa mga ito ay kilala sa lahat (gas lamp, plasma display), ang iba ay interesado sa makitid na mga espesyalista (produksyon ng mabigat na tungkulin na protective film coatings, paggawa ng microchip, pagdidisimpekta). Gayunpaman, ang pinakamalaking pag-asa ay inilalagay sa plasma na may kaugnayan sa trabaho sa pagpapatupad ng kinokontrol na mga reaksyon ng thermonuclear. Ito ay naiintindihan. Upang ang hydrogen nuclei ay sumanib sa helium nuclei, dapat silang dalhin nang mas malapit sa isang distansya ng pagkakasunud-sunod ng isang daang bilyon ng isang sentimetro - at doon gagana na ang mga puwersang nukleyar. Ang ganitong diskarte ay posible lamang sa mga temperatura na sampu at daan-daang milyong degree - sa kasong ito, ang kinetic energy ng positively charged nuclei ay sapat na upang madaig ang electrostatic repulsion. Samakatuwid, ang kinokontrol na thermonuclear fusion ay nangangailangan ng mataas na temperatura ng hydrogen plasma.

Ang plasma ay halos nasa lahat ng dako sa nakapaligid na mundo - ito ay matatagpuan hindi lamang sa mga paglabas ng gas, kundi pati na rin sa ionosphere ng mga planeta, sa ibabaw at malalim na mga layer ng mga aktibong bituin. Ito ang kapaligiran para sa pagpapatupad ng mga kinokontrol na thermonuclear reactions, at ang gumaganang fluid para sa space electric propulsion engine, at marami pa.

Totoo, ang isang plasma batay sa ordinaryong hydrogen ay hindi makakatulong dito. Ang ganitong mga reaksyon ay nangyayari sa mga interior ng mga bituin, ngunit ang mga ito ay walang silbi para sa terrestrial na enerhiya, dahil ang intensity ng paglabas ng enerhiya ay masyadong mababa. Ang pinakamahusay na plasma na gagamitin ay isang 1:1 na pinaghalong mabibigat na hydrogen isotopes ng deuterium at tritium (katanggap-tanggap din ang purong deuterium plasma, bagama't magbibigay ito ng mas kaunting enerhiya at nangangailangan ng mas mataas na temperatura ng pag-aapoy).

Gayunpaman, ang pag-init lamang ay hindi sapat upang simulan ang reaksyon. Una, ang plasma ay dapat na sapat na siksik; pangalawa, ang mga particle na nakapasok sa reaksyon zone ay hindi dapat umalis nang masyadong mabilis - kung hindi, ang pagkawala ng enerhiya ay lalampas sa paglabas nito. Ang mga kinakailangang ito ay maaaring iharap sa anyo ng isang criterion, na iminungkahi noong 1955 ng English physicist na si John Lawson. Alinsunod sa formula na ito, ang produkto ng plasma density at ang average na oras ng pagpapanatili ng particle ay dapat na mas mataas kaysa sa isang tiyak na halaga na tinutukoy ng temperatura, ang komposisyon ng thermonuclear fuel, at ang inaasahang kahusayan ng reaktor.

Madaling makita na mayroong dalawang paraan ng pagtupad sa pamantayan ng Lawson. Posibleng bawasan ang oras ng pagkakakulong sa mga nanosecond sa pamamagitan ng pag-compress sa plasma, halimbawa, sa 100–200 g/cm3 (dahil ang plasma ay walang oras upang palawakin, ang paraan ng pagkulong na ito ay tinatawag na inertial confinement). Ang mga physicist ay nagtatrabaho sa diskarteng ito mula noong kalagitnaan ng 1960s; ngayon ang Livermore National Laboratory ay nagtatrabaho sa pinaka-advanced na bersyon nito. Sa taong ito, magsisimula sila ng mga eksperimento sa pag-compress ng maliliit na beryllium capsule (diameter 1.8 mm) na puno ng pinaghalong deuterium-tritium gamit ang 192 ultraviolet laser beam. Naniniwala ang mga tagapamahala ng proyekto na hindi lalampas sa 2012 magagawa nilang hindi lamang sunugin ang isang thermonuclear reaction, kundi makakuha din ng positibong output ng enerhiya. Marahil ang isang katulad na programa sa loob ng balangkas ng proyekto ng HiPER (High Power Laser Energy Research) ay ilulunsad sa Europa sa mga darating na taon. Gayunpaman, kahit na ang mga eksperimento sa Livermore ay ganap na nagbibigay-katwiran sa mga inaasahan na inilagay sa kanila, ang distansya sa paglikha ng isang tunay na thermonuclear reactor na may inertial plasma confinement ay mananatiling napakalaki. Ang katotohanan ay upang lumikha ng isang prototype na planta ng kuryente, isang napakataas na bilis ng sistema ng mga napakalakas na laser ay kinakailangan. Dapat itong magbigay ng ganoong dalas ng mga pagkislap na nagpapasiklab sa mga target ng deuterium-tritium, na lalampas sa mga kakayahan ng sistema ng Livermore ng isang libong beses, na gumagawa ng hindi hihigit sa 5-10 na mga pag-shot bawat segundo. Sa kasalukuyan, ang iba't ibang mga posibilidad para sa paglikha ng mga naturang laser gun ay aktibong tinatalakay, ngunit ang kanilang praktikal na pagpapatupad ay napakalayo pa rin.

Tokamaks: ang matandang bantay

Bilang kahalili, maaari kang magtrabaho sa isang rarefied plasma (density sa nanograms per cubic centimeter), na panatilihin ito sa reaction zone nang hindi bababa sa ilang segundo. Sa loob ng higit sa kalahating siglo, ang mga naturang eksperimento ay gumagamit ng iba't ibang magnetic traps na nagpapanatili sa plasma sa isang ibinigay na dami sa pamamagitan ng paglalapat ng ilang magnetic field. Ang pinaka-promising ay itinuturing na tokamaks - closed magnetic traps sa hugis ng torus, unang iminungkahi nina A.D. Sakharov at I.E. Tamm noong 1950. Sa kasalukuyan, mayroong halos isang dosenang mga naturang pag-install sa iba't ibang mga bansa, ang pinakamalaking kung saan ay naging posible upang lapitan ang katuparan ng kriterya ng Lawson. Ang internasyonal na eksperimentong thermonuclear reactor, ang sikat na ITER, na itatayo sa nayon ng Cadarache malapit sa French city ng Aix-en-Provence, ay isa ring tokamak. Kung mapupunta ang lahat ayon sa plano, gagawing posible ng ITER sa unang pagkakataon na makakuha ng plasma na nakakatugon sa pamantayan ng Lawsonian at mag-apoy ng thermonuclear reaction dito.

"Sa nakalipas na dalawang dekada, gumawa kami ng napakalaking pag-unlad sa pag-unawa sa mga proseso na nangyayari sa loob ng mga magnetic plasma traps, lalo na, tokamaks. Sa pangkalahatan, alam na natin kung paano gumagalaw ang mga particle ng plasma, kung paano lumilitaw ang hindi matatag na mga estado ng daloy ng plasma, at kung hanggang saan ang pagtaas ng presyon ng plasma upang mapanatili pa rin ito ng magnetic field. Ang mga bagong pamamaraan ng high-precision ng plasma diagnostics ay nilikha din, iyon ay, mga sukat ng iba't ibang mga parameter ng plasma," si Ian Hutchinson, isang propesor ng nuclear physics at nuclear technology sa Massachusetts Institute of Technology, na kasangkot sa tokamaks sa loob ng higit sa 30 taon , sabi ni PM. "Sa ngayon, ang pinakamalaking tokamak ay nakamit ang kapangyarihan ng thermal energy release sa deuterium-tritium plasma ng order na 10 megawatts sa loob ng isa o dalawang segundo. Malalampasan ng ITER ang mga bilang na ito ng ilang mga order ng magnitude. Kung hindi tayo magkakamali, makakapaghatid ito ng hindi bababa sa 500 megawatts sa loob ng ilang minuto. Kung talagang mapalad ka, ang enerhiya ay bubuo nang walang anumang limitasyon sa oras, sa isang stable mode."

Binigyang-diin din ni Propesor Hutchinson na ang mga siyentipiko ngayon ay may mahusay na pag-unawa sa likas na katangian ng mga proseso na dapat mangyari sa loob ng malaking tokamak na ito: "Alam pa natin ang mga kondisyon kung saan pinipigilan ng plasma ang sarili nitong mga kaguluhan, at ito ay napakahalaga para sa pagkontrol sa operasyon ng ang reaktor. Siyempre, ito ay kinakailangan upang malutas ang maraming mga teknikal na problema - sa partikular, upang makumpleto ang pagbuo ng mga materyales para sa panloob na lining ng kamara, na may kakayahang makatiis ng matinding neutron bombardment. Ngunit mula sa punto ng view ng plasma physics, ang larawan ay medyo malinaw - hindi bababa sa iniisip natin. Dapat kumpirmahin ng ITER na hindi kami nagkakamali. Kung magpapatuloy ang lahat ng ganito, darating ang susunod na henerasyong tokamak, na magiging prototype ng mga industrial thermonuclear reactor. Ngunit ngayon ay masyadong maaga para pag-usapan ito. Pansamantala, inaasahan naming gagana na ang ITER sa pagtatapos ng dekada na ito. Malamang, makakabuo ito ng mainit na plasma nang hindi mas maaga kaysa sa 2018, hindi bababa sa ayon sa aming mga inaasahan. Kaya mula sa punto ng view ng agham at teknolohiya, ang proyekto ng ITER ay may magandang mga prospect.