Из чего состоит кровь и какова ее роль в организме человека. Форменные элементы крови Кровь ее состав и функции

Кровь вместе с лимфой и межтканевой жидкостью составляет внутрен­нюю среду организма, в которой протекает жизнедеятельность всех клеток и тканей.

Особенности:

1) является жидкой средой, содержащей форменные элементы;

2) находится в постоянном движении;

3) составные части в основном образуются и разрушаются вне ее.

Кровь вместе с кроветворными и кроверазрушающими органами (кост­ным мозгом, селезенкой, печенью и лимфатическими узлами) составляет це­лостную систему крови. Деятельность этой системы регулируется нейрогу­моральным и рефлекторным путем.

Благодаря циркуляции в сосудах кровь выполняет в организме следую­щие важнейшие функции:

14. Транспортная – кровь транспортирует питательные вещества (глюкозу, аминокислоты, жиры и др.) к клеткам, а конечные продукты обмена веществ (аммиак, мочевину, мочевую кислоту и др.) - от них к органам выделения.

15. Регуляторная – осуществляет перенос гормонов и других физио­логических активных веществ, воздействующих на различные органы и ткани; регуляция постоянства температуры тела – перенос тепла от ор­ганов с интенсивным его образованием к органам с менее интенсивной теплопродукцией и к местам охлаждения (кожа).

16. Защитная – благодаря способности лейкоцитов к фагоцитозу и наличию в крови иммунных тел, обезвреживающих микроорганизмы и их яды, разрушающих чужеродные белки.

17. Дыхательная – доставка кислорода от легких к тканям, углекис­лого газа – из тканей к легким.

У взрослого человека общее количество крови составляет 5- 8% веса тела, что соответствует 5-6 л. Объем крови принято обозначать по отноше­нию к весу тела (мл/кг). В среднем он равен у мужчин 61,5 мл/кг, у женщин - 58,9 мл/кг.

В кровеносных сосудах в состоянии покоя циркулирует не вся кровь. Около 40-50% ее находится в кровяных депо (селезенке, печени, сосудах кожи и легких). Печень – до 20 %, селезенка – до 16%, подкожная сосуди­стая сеть – до 10 %

Состав крови. Кровь состоит из форменных элементов (55-58%) - эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов - и жидкой части - плазмы (42-- 45%).

Эритроциты – специализированные безъядерные клетки диаметром 7-8 мк. Образуются в красном костном мозге, разрушаются в печени- и селе­зенке. В 1 мм3 крови – 4–5 млн. эритроцитов Строение и состав эритроцитов обусловлены выполняемой ими функцией - транспорт газов. Форма эритро­цитов в виде двояковогнутого диска увеличивает соприкосновение с окружающей средой, способствуя этим ускорению процессов газообмена.

Гемоглобин обладает свойством легко связывать и отщеплять кисло­род. Присоединяя его, он становится оксигемоглобином. Отдавая кислород в местах с малым его содержанием, он превращается в восста­новленный (редуцированный) гемоглобин.

В скелетной и сердечной мышцах содержится мышечный гемоглобин - миоглобин (важная роль в снабжении кислородом работающих мышц).

Лейкоциты , или белые кровяные тельца, по морфологическим и функ­циональным признакам представляют собой обычные клетки, содержащие ядро и протоплазму специфической структуры. Они образуются в лимфати­ческих узлах, селезенке и костном мозге. В 1 мм 3 крови человека находится 5-6 тыс. лейкоцитов.

Лейкоциты неоднородны по своему строению: в одних из них прото­плазма имеет зернистое строение (гранулоциты), в других нет зернистости (агронулоциты). Гранулоциты составляют 70-75% всех лейкоцитов и делят­ся в зависимости от способности окрашиваться нейтральными, кислыми или основными красками на нейтрофилы (60-70%), эозинофилы, (2-4%) и ба­зофилы (0,5- 1 %). Агранулоциты – лимфоциты (25-30%) и моноциты (4-8%).

Функции лейкоцитов:

1) защитная (фагоцитоз, продукция антител и разрушение токсинов белкового происхождения);

2) участие в расщеплении пищевых веществ

Тромбоциты - плазматические образования овальной или круглой формы диаметром 2-5 мк. В крови человека и млекопитающих они не име­ют ядра. Тромбоциты образуются в красном костном мозге и в селезенке, и их количество колеблется от 200 тыс. до-б00 тыс. в 1 мм3 крови. Они играют важную роль в процессе свертывания крови.

Основная функция лейкоцитов – иммунногенез (способность синтези­ровать антитела или иммунные тела, которые обезвреживают микробы и про­дукты их жизнедеятельности). Лейкоциты, обладая способностью к амебо­видным движениям, адсорбируют циркулирующие в крови антитела и, про­никая через стенки сосудов, доставляют их в ткани к очагам воспаления. Нейтрофилы, содержащие большое количество ферментов, обладают способ­ностью к захватыванию.и перевариванию болезнетворных микробов (фаго­цитоз – от греч. Phagos - пожирающий). Перевариваются и клетки организ­ма, дегенерирующие в очагах воспаления.

Лейкоциты участвуют также в восстановительных процессах после вос­паления тканей.

Защита организма от кровотечений. Эта функция осуществляется благодаря способности крови к свертыванию. Сущность свертывания крови заключается в переходе растворенного в плазме белка фибриногена в не­растворенный белок - фибрин, который образует нити, склеенные с краями раны. Сгусток крови. (тромб) преграждает дальнейшее кровотечение, предохраняя организм от кровопотерь.

Превращение фиброногена в фибрин осуществляется при воздействии фермента тромбина, который образуется из белка протромбина под влияние тромбопластина, появляющегося в крови при разрушении тромбоцитов. Об­разование тромбопластина и превращение протромбина в тромбин проте­кают при участии ионов кальция.

Группы крови. Учение о группах крови возникло в связи с проблемой переливания крови. В 1901 г. К. Ландштейнер обнаружил в эритроцитах людей агглютиногены А и В. В плазме крови находятся агглютинины a и b (гамма-глобулины). Согласно классификации К.Ландштейнера и Я.Янского в зависимости от наличия или отсутствия в крови конкретного человека агглютиногенов и агглютининов различают 4 группы крови. Эта система получила название АВО. Группы крови в ней обозначаются цифрами и теми агглютиногенами, которые содержатся в эритроцитах данной группы.

Групповые антигены – это наследственные врожденные свойства кро­ви, не меняющиеся в течение всей жизни человека. Агглютининов в плазме крови новорожденных нет. Они образуются в течение первого года жизни ре­бенка под влиянием веществ, поступающих с пищей, а также вырабатывае­мых кишечной микрофлорой, к тем антигенам, которых нет в его собствен­ных эритроцитах.

I группа (О) – в эритроцитах агглютиногенов нет, в плазме содержатся агглютинины a и b

II группа (А) – в эритроцитах содержится агглютиноген А, в плазме – агглютинин b ;

III группа (В) – в эритроцитах находится агглютиноген В, в плазме – аг­глютинин a ;

IV группа (АВ) – в эритроцитах обнаруживаются агглютиногены А и В, в плазме агглютининов нет.

У жителей Центральной Европы I группа крови встречается в 33,5%, II группа – 37,5%, III группа – 21%, IV группа – 8%. У 90% коренных жителей Америки встречается I группа крови. Более 20% населения Центральной Азии имеют III группу крови.

Агглютинация происходит в том случае, если в крови человека встре­чаются агглютиноген с одноименным агглютинином: агглютиноген А с аг­глютинином а или агглютиноген В с агглютинином b. При переливании не­совместимой крови в результате агглютинации и последующего их гемолиза развивается гемотрансфузионный шок, который может привести к смерти. Поэтому было разработано правило переливания небольших количеств крови (200 мл), по которому учитывали наличие агглютиногенов в эритроцитах до­нора и агглютининов в плазме реципиента. Плазму донора во внимание не принимали, так как она сильно разбавлялась плазмой реципиента.

Согласно данному правилу кровь I группы можно переливать людям со всеми группами крови (I, II, III, IV), поэтому людей с первой группой крови называют универсальными донорами. Кровь II группы можно переливать лю­дям со II и IY группами крови, кровь III группы – с III и IV, Кровь IV группы можно переливать только людям с этой же группой крови. В то же время лю­дям с IV группой крови можно переливать любую кровь, поэтому их называ­ют универсальными реципиентами. При необходимости переливания больших количеств крови этим правилом пользоваться нельзя.

И кислотно-щелочного равновесия в организме; играет важную роль в поддержании постоянной температуры тела.

Лейкоциты - ядерные клетки; они подразделяются на зернистые клетки - гранулоциты (к ним относятся нейтрофилы, эозинофилы и базофилы) и незернистые - агранулоциты. Нейтрофилы характеризуются способностью к движению и проникновению из очагов кроветворения в периферическую кровь и ткани; обладают свойством захватывать (фагоцитировать) микробы и другие чужеродные частицы, попавшие в организм. Агранулоциты участвуют в иммунологических реакциях, .

Количество лейкоцитов в крови взрослого человека от 6 до 8 тысяч штук в 1 мм 3 . , или кровяные пластинки, играют важную роль (свёртывание крови). В 1 мм 3 К. человека содержится 200-400 тысяч тромбоцитов, они не содержат ядер. В К. всех других позвоночных аналогичные функции выполняют ядерные веретенообразные клетки. Относительное постоянство количества форменных элементов К. регулируется сложными нервными (центральными и периферическими) и гуморально-гормональными механизмами.

Физико-химические свойства крови

Плотность и вязкость крови зависят главным образом от количества форменных элементов и в норме колеблются в узких пределах. У человека плотность цельной К. 1,05-1,06 г/см 3 , плазмы - 1,02-1,03 г/см 3 , форменных элементов - 1,09 г/см 3 . Разница в плотности позволяет разделить цельную К. на плазму и форменные элементы, что легко достигается с помощью центрифугирования. Эритроциты составляют 44%, и тромбоциты - 1% от общего объёма К.

С помощью электрофореза белки плазмы разделяют на фракции: альбумин, группу глобулинов (α 1 , α 2 , β и ƴ ) и фибриноген, участвующий в свёртывании крови. Белковые фракции плазмы неоднородны: применяя современные химические и физико-химические методы разделения, удалось обнаружить около 100 белковых компонентов плазмы.

Альбумины - основные белки плазмы (55-60% всех белков плазмы). Из-за относительно небольшого размера молекул, высокой концентрации в плазме и гидрофильных свойств белки альбуминовой группы играют важную роль в поддержании онкотического давления. Альбумины выполняют транспортную функцию, перенося органические соединения - холестерин, жёлчные пигменты, являются источником азота для построения белков. Свободная сульфгидрильная (- SH) группа альбумина связывает тяжёлые металлы, например соединения ртути, которые отлагаются в до удаления из организма. Альбумины способны соединяться с некоторыми лекарственными средствами - пенициллином, салицилатами, а также связывать Ca, Mg, Mn.

Глобулины - весьма разнообразная группа белков, различающихся по физическим и химическим свойствам, а также по функциональной активности. При электрофорезе на бумаге подразделяются на α 1 , α 2 , β и ƴ -глобулины. Большей частью белков α и β -глобулиновых фракций связана с углеводами (гликопротеиды) или с липидами (липопротеиды). В состав гликопротеидов обычно входят сахара или аминосахара. Липопротеиды крови, синтезируемые в печени, по электрофоретической подвижности разделяют на 3 основные фракции, различающиеся по липидному составу. Физиологическую роль липопротеидов заключается в доставке к тканям нерастворимых в воде липидов, а также стероидных гормонов и жирорастворимых витаминов.

К фракции α 2 -глобулинов относятся некоторые белки, участвующие в свёртывании крови, в том числе протромбин - неактивный предшественник фермента тромбина, вызывающего превращение фибриногена в фибрин. К этой фракции относится гаптоглобин (содержание его в крови увеличивается с возрастом), образующий с гемоглобином комплекс, который поглощается ретикулоэндотелиальной системой, что препятствует уменьшению содержания в организме железа, входящего в состав гемоглобина. К α 2 -глобулинам относится гликопротеид церулоплазмин, который содержит 0,34% меди (почти всю медь плазмы). Церулоплазмин катализирует окисление кислородом аскорбиновой кислоты, ароматических диаминов.

В составе α 2 -глобулиновой фракции плазмы находятся полипептиды брадикининоген и каллидиноген, активируемые протеолитическими ферментами плазмы и тканей. Их активные формы - брадикинин и каллидин - образуют кининовую систему, регулирующую проницаемость стенок капилляров и активирующую систему свёртывания крови.

Небелковый азот крови содержится главным образом в конечных или промежуточных продуктах азотистого обмена - в мочевине, аммиаке, полипептидах, аминокислотах, креатине и креатинине, мочевой кислоте, пуриновых основаниях и др. Аминокислоты с кровью, оттекающей от кишечника по воротной , попадают в , где подвергаются дезаминированию, переаминированию и другим превращениям (вплоть до образования мочевины), и используются для биосинтеза белка.

Углеводы крови представлены главным образом глюкозой и промежуточными продуктами её превращений. Содержание глюкозы в К. колеблется у человека от 80 до 100 мг%. В К. также содержится небольшое количество гликогена, фруктозы и значительное - глюкозамина. Продукты переваривания углеводов и белков - глюкоза, фруктоза и другие моносахариды, аминокислоты, низкомолекулярные пептиды, а также и вода всасываются непосредственно в К., протекающую по капиллярам , и доставляются в печень. Часть глюкозы транспортируется к органам и тканям, где расщепляется с освобождением энергии, другая превращается в печени в гликоген. При недостаточном поступлении углеводов с пищей гликоген печени расщепляется с образованием глюкозы. Регуляция этих процессов осуществляется ферментами углеводного обмена, и эндокринными железами.

Кровь переносит липиды в виде различных комплексов; значительная часть липидов плазмы, а также холестерина находится в форме липопротеидов, связанных α -и β -глобулинами. Свободные жирные кислоты транспортируются в виде комплексов с альбуминами, растворимыми в воде. Триглицериды образуют соединения с фосфатидами и белками. К. транспортирует жировую эмульсию в депо жировых тканей, где она откладывается в форме запасного и по мере надобности (жиры и продукты их распада используются для энергетических потребностей организма) вновь переходит в плазму К. Основные органические компоненты крови приведены в таблице:

Важнейшие органические составные части цельной крови, плазмы и эритроцитов человека

Минеральные вещества поддерживают постоянство осмотического давления крови, сохранение активной реакции (рН), влияют на состояние коллоидов К. и обмен веществ в клетках. Основная часть минеральных веществ плазмы представлена Na и Cl; К находится преимущественно в эритроцитах. Na участвует в водном обмене, задерживая воду в тканях за счёт набухания коллоидных веществ. Cl, легко проникая из плазмы в эритроциты, участвует в поддержании кислотно-щелочного равновесия К. Ca находится в плазме главным образом в виде ионов или связан с белками; он необходим для свёртывания крови. Ионы HCO-3 и растворённая угольная кислота образуют бикарбонатную буферную систему, а ионы HPO-4 и H2PO-4 - фосфатную буферную систему. В К. находится ряд других анионов и катионов, в том числе .

Наряду с соединениями, которые транспортируются к различным органам и тканям и используются для биосинтеза, энергетических и других потребностей организма, в кровь непрерывно поступают продукты обмена веществ, выделяемые из организма почками с мочой (главным образом мочевина, мочевая кислота). Продукты распада гемоглобина выделяются с жёлчью (главным образом билирубин). (Н. Б. Черняк)

Подробнее про кровь в литературе:

• Чижевский А. Л., Структурный анализ движущейся крови, Москва , 1959;
• Коржуев П. А., Гемоглобин, М., 1964;
• Гауровиц Ф., Химия и функция белков, пер. с английского , М., 1965;
• Рапопорт С. М., химия, перевод с немецкого, М., 1966;
• Проссер Л., Браун Ф., Сравнительная физиология животных, перевод с английского, М., 1967;
• Введение в клиническую биохимию, под ред. И. И. Иванова, Л., 1969;
• Кассирский И. А., Алексеев Г. А., Клиническая гематология, 4 издание, М., 1970;
• Семенов Н. В., Биохимические компоненты и константы жидких сред и тканей человека, М., 1971;
• Biochimie medicale, 6 ed., fasc. 3. P., 1961;
• The Encyclopedia of biochemistry, ed. R. J. Williams, E. М. Lansford, N. Y. - , 1967;
• Brewer G. J., Eaton J. W., Erythrocyte metabolism, «Science», 1971, v. 171, p. 1205;
• Red cell. Metabolism and Function, ed. G. J. Brewer, N. Y. - L., 1970.

По теме статьи:

Найти ещё что-нибудь интересное:

Что представляет собой состав крови человека? Кровь – одна из тканей организма, состоящая из плазмы (жидкой части) и клеточных элементов. Плазма это однородная прозрачная или слегка мутноватая жидкость, имеющая желтый оттенок, которая является межклеточным веществом тканей крови. Плазма состоит из воды, в которой растворены вещества (минеральные и органические), в том числе белки (альбумины, глобулины и фибриноген). Углеводы (глюкоза), жиры (липиды), гормоны, ферменты, витамины, отдельные составляющие солей (ионы) и некоторые продукты обмена веществ.

Вместе с плазмой организм выводит продукты обмена, различные яды и иммунные комплексы антиген-антитело (которые возникают при попадании чужеродных частиц в организм как защитная реакция для их удаления) и все ненужное, мешающее работать организму.

Состав крови: клетки крови

Клеточные элементы крови тоже неоднородны. Состоят они из:

• эритроцитов (красные кровяные тельца);
• лейкоцитов (белые кровяные тельца);
• тромбоцитов (кровяные пластинки).

Эритроциты - красные кровяные тельца. Транспортируют кислород от легких ко всем человеческим органам. Именно эритроциты содержат железосодержащий белок – ярко-красный гемоглобин, который присоединяет в легких из вдыхаемого воздуха к себе кислород, после чего постепенно переносит его ко всем органам и тканям различных частей тела.

Лейкоциты – белые кровяные тельца. Отвечают за иммунитет, т.е. за способность человеческого организма противостоять различным вирусам и инфекциям. Существуют различные виды лейкоцитов. Одни из них направлены непосредственно на уничтожение проникших в организм бактерий или различных чужеродных клеток. Другие задействованы в выработке специальных молекул, так называемых антител, которые также необходимы для борьбы с различными инфекциями.

Тромбоциты – кровяные пластинки. Помогают организму остановить кровотечение, т. е. регулируют свертываемость крови. Например, если вы повредили кровеносный сосуд, то на месте повреждения со временем возникнет сгусток крови, после чего образуется корочка, соответственно, кровотечение прекратится. Без тромбоцитов (а вместе с ними целого ряда вещество, которые содержатся в плазме крови) сгустки не будут образовываться, поэтому любая ранка или носовое кровотечение, например, могут привести к большой потере крови.

Состав крови: норма

Как мы уже писали выше, существуют красные кровяные тельца и белые кровяные тельца. Так вот в норме эритроцитов (красных кровяных телец) у мужчин должно быть 4-5*1012/л, у женщин 3.9-4.7*1012/л. Лейкоцитов (белых кровяных телец) - 4-9*109/л крови. Кроме этого, в 1 мкл крови находится 180-320*109/л кровяных пластинок (тромбоцитов). В норме объем клеток составляет 35-45% от общего объема крови.

Химический состав крови человека

Кровь омывает каждую клеточку человеческого тела и каждый орган, поэтому реагирует на любые изменения в организме или образе жизни. Факторы, влияющие на состав крови довольно разнообразны. Поэтому врачу, чтобы правильно прочитать результаты анализов необходимо знать и о вредных привычках и о физической активности человека и даже о рационе питания. Даже окружающая среда и та влияет на состав крови. Так же на показатели крови влияет все, что касается обмена веществ. Для примера, можно рассмотреть, как обычный прием пищи изменяет показатели крови:

• Прием пищи перед анализом крови повысить концентрацию жиров.
• Голодание в течении 2 дней повысит в крови билирубин.
• Голодание более 4 дней снизит количество мочевины и жирных кислот.
• Жирная пища повысит уровень калия и триглицеридов.
• Чрезмерный прием в пищу мяса повысит уровень уратов.
• Кофе повысить уровень глюкозы, жирных кислот, лейкоцитов и эритроцитов.

Кровь курильщиков существенно отличается от крови людей ведущих здоровый образ жизни. Однако если вы ведете активный образ жизни, перед сдачей анализа крови нужно уменьшить интенсивность тренировок. Особенно это касается сдачи анализов на гормоны. Влияют на химический состав крови и различные медикаментозные препараты, поэтому, если вы что-то принимали, обязательно сообщите об этом вашему врачу.

Определение понятия системы крови

Система крови (по Г.Ф. Лангу, 1939) — совокупность собственно крови, органов кроветворения, кроверазрушения (красный костный мозг, тимус, селезенка, лимфатические узлы) и нейрогуморальных механизмов регуляции, благодаря которым сохраняются постоянство состава и функции крови.

В настоящее время систему крови функционально дополняют органами синтеза белков плазмы (печень), доставки в кровоток и выведения воды и электролитов (кишечник, ночки). Важнейшими особенностями крови как функциональной системы являются следующие:

• она может выполнять свои функции, только находясь в жидком агрегатном состоянии и в постоянном движении (по кровеносным сосудам и полостям сердца);
• все ее составные части образуются за пределами сосудистого русла;
• она объединяет работу многих физиологических систем организма.

Состав и количество крови в организме

Кровь — это жидкая соединительная ткань, которая состоит из жидкой части - и взвешенных в ней клеток - : (красных клеток крови), (белых клеток крови), (кровяных пластинок). У взрослого человека форменные элементы крови составляют около 40-48%, а плазма — 52-60%. Это соотношение получило название гематокритного числа (от греч.haima - кровь,kritos - показатель). Состав крови приведен на рис. 1.

Рис. 1. Состав крови

Общее количество крови (сколько крови) в организме взрослого человека в норме составляет 6-8% массы тела, т.е. примерно 5-6 л.

Физико-химические свойства крови и плазмы

Сколько крови в организме человека?

На долю крови у взрослого человека приходится 6-8% массы тела, что соответствует приблизительно 4,5-6,0 л (при средней массе 70 кг). У детей и у спортсменов объем крови в 1,5-2,0 раза больше. У новорожденных он составляет 15% от массы тела, у детей 1-го года жизни — 11%. У человека в условиях физиологического покоя не вся кровь активно циркулирует по сердечно-сосудистой системе. Часть ее находится в кровяных депо — венулах и венах печени, селезенки, легких, кожи, скорость кровотока в которых значительно снижена. Общее количество крови в организме сохраняется на относительно постоянном уровне. Быстрая потеря 30-50% крови может привести организм к гибели. В этих случаях необходимо срочное переливание препаратов крови или кровезамещающих растворов.

Вязкость крови обусловлена наличием в ней форменных элементов, прежде всего эритроцитов, белков и липопротеинов. Если вязкость воды принять за 1, то вязкость цельной крови здорового человека составит около 4,5 (3,5-5,4), а плазмы — около 2,2 (1,9-2,6). Относительная плотность (удельный вес) крови зависит в основном от количества эритроцитов и содержания белков в плазме. У здорового взрослого человека относительная плотность цельной крови составляет 1,050- 1,060 кг/л, эритроцитарной массы — 1,080-1,090 кг/л, плазмы крови — 1,029-1,034 кг/л. У мужчин она несколько больше, чем у женщин. Самая высокая относительная плотность цельной крови (1,060-1,080 кг/л) отмечается у новорожденных. Эти различия объясняются разницей в количестве эритроцитов в крови людей разного пола и возраста.

Показатель гематокрита — часть объема крови, приходящаяся на долю форменных элементов (прежде всего, эритроцитов). В норме показатель гематокрита циркулирующей крови взрослого человека составляет в среднем 40-45% (у муж- чип — 40-49%, у женщин — 36-42%). У новорожденных он приблизительно на 10% выше, а у маленьких детей — примерно на столько же ниже, чем у взрослого человека.

Плазма крови: состав и свойства

Осмотическое давление крови, лимфы и тканевой жидкости определяет обмен воды между кровью и тканями. Изменение осмотического давления жидкости, окружающей клетки, ведет к нарушению в них водного обмена. Это видно на примере эритроцитов, которые в гипертоническом растворе NaCl (много соли) теряют воду и сморщиваются. В гипотоническом растворе NaCl (мало соли) эритроциты, наоборот, набухают, увеличиваются в объеме и могут лопнуть.

Осмотическое давление крови зависит от растворенных в ней солей. Около 60% этого давления создается NaCl. Осмотическое давление крови, лимфы и тканевой жидкости приблизительно одинаково (примерно 290-300 мосм/л, или 7,6 атм) и отличается постоянством. Даже в случаях, когда в кровь поступает значительное количество воды или соли, осмотическое давление не претерпевает значительных изменений. При избыточном поступлении в кровь вода быстро выводится почками и переходит в ткани, что восстанавливает исходную величину осмотического давления. Если же в крови повышается концентрация солей, то в сосудистое русло переходит вода из тканевой жидкости, а почки начинают усиленно выводить соль. Продукты переваривания белков, жиров и углеводов, всасывающиеся в кровь и лимфу, а также низкомолекулярные продукты клеточного метаболизма могут изменять осмотическое давление в небольших пределах.

Поддержание постоянства осмотического давления играет очень важную роль в жизнедеятельности клеток.

Концентрация водородных ионов и регуляция рН крови

Кровь имеет слабощелочную среду: рН артериальной крови равен 7,4; рН венозной крови вследствие большого содержания в ней углекислоты составляет 7,35. Внутри клеток рН несколько ниже (7,0-7,2), что обусловлено образованием в них при метаболизме кислых продуктов. Крайними пределами изменений рН, совместимыми с жизнью, являются величины от 7,2 до 7,6. Смещение рН за эти пределы вызывает тяжелые нарушения и может привести к смерти. У здоровых людей колеблется в пределах 7,35-7,40. Длительное смещение рН у человека даже на 0,1 -0,2 может оказаться гибельным.

Так, при рН 6,95 наступает потеря сознания, и если эти сдвиги в кратчайший срок не ликвидируются, то неминуем летальный исход. Если рН становится равен 7,7, то наступают тяжелейшие судороги (тетания), что также может привести к смерти.

В процессе обмена веществ ткани выделяют в тканевую жидкость, а следовательно, и в кровь «кислые» продукты обмена, что должно приводить к сдвигу рН в кислую сторону. Так, в результате интенсивной мышечной деятельности в кровь человека может поступать в течение нескольких минут до 90 г молочной кислоты. Если это количество молочной кислоты прибавить к объему дистиллированной воды, равному объему циркулирующей крови, то концентрация ионов возрастет в ней в 40 000 раз. Реакция же крови при этих условиях практически не изменяется, что объясняется наличием буферных систем крови. Кроме того, в организме рН сохраняется за счет работы почек и легких, удаляющих из крови углекислый газ, избыток солей, кислот и щелочей.

Постоянство рН крови поддерживается буферными системами: гемоглобиновой, карбонатной, фосфатной и белками плазмы.

Буферная система гемоглобина самая мощная. На ее долю приходится 75% буферной емкости крови. Эта система состоит из восстановленного гемоглобина (ННb) и его калиевой соли (КНb). Буферные свойства ее обусловлены тем, что при избытке Н + КНb отдает ионы К+, а сам присоединяет Н+ и становится очень слабо диссоциирующей кислотой. В тканях система гемоглобина крови выполняет функцию щелочи, предотвращая закисление крови вследствие поступления в нее углекислого газа и Н+ -ионов. В легких гемоглобин ведет себя как кислота, предотвращая защелачивание крови после выделения из нее углекислоты.

Карбонатная буферная система (Н 2 СО 3 и NaHC0 3) по своей мощности занимает второе место после системы гемоглобина. Она функционирует следующим образом: NaHCO 3 диссоциирует на ионы Na + и НС0 3 - . При поступлении в кровь более сильной кислоты, чем угольная, происходит реакция обмена ионами Na+ с образованием слабо диссоциирующей и легко растворимой Н 2 СО 3 Таким образом, предотвращается повышение концентрации Н + -ионов в крови. Увеличение в крови содержания угольной кислоты приводит к ее распаду (под влиянием особого фермента, находящегося в эритроцитах, — карбоангидразы) на воду и углекислый газ. Последний поступает в легкие и выделяется в окружающую среду. В результате этих процессов поступление кислоты в кровь приводит лишь к небольшому временному повышению содержания нейтральной соли без сдвига рН. В случае поступления в кровь щелочи, она реагирует с угольной кислотой, образуя гидрокарбонат (NaHC0 3) и воду. Возникающий при этом дефицит угольной кислоты немедленно компенсируется уменьшением выделения углекислого газа легкими.

Фосфатная буферная система образована дигидрофосфатом (NaH 2 P0 4) и гидрофосфатом (Na 2 HP0 4) натрия. Первое соединение слабо диссоциирует и ведет себя как слабая кислота. Второе соединение обладает щелочными свойствами. При введении в кровь более сильной кислоты она реагируете Na,HP0 4 , образуя нейтральную соль и увеличивая количество мало диссоциирующего дигидрофосфата натрия. В случае введения в кровь сильной щелочи она взаимодействует с ди гидрофосфатом натрия, образуя слабощелочной гидрофосфат натрия; рН крови при этом изменяется незначительно. В обоих случаях избыток ди гидрофосфата и гидрофосфата натрия выделяется с мочой.

Белки плазмы играют роль буферной системы благодаря своим амфотерным свойствам. В кислой среде они ведут себя как щелочи, связывая кислоты. В щелочной среде белки реагируют как кислоты, связывающие щелочи.

Важная роль в поддержании рН крови отводится нервной регуляции. При этом преимущественно раздражаются хеморецепторы сосудистых рефлексогенных зон, импульсы от которых поступают в продолговатый мозг и другие отделы ЦНС, что рефлекторно включает в реакцию периферические органы — почки, легкие, потовые железы, желудочно-кишечный тракт, деятельность которых направлена на восстановление исходных величин рН. Так, при сдвиге рН в кислую сторону почки усиленно выделяют с мочой анион Н 2 Р0 4 -. При сдиге рН в щелочную сторону увеличивается выделение почками анионов НР0 4 -2 и НС0 3 -. Потовые железы человека способны выводить избыток молочной кислоты, а легкие — СО2.

При различных патологических состояниях может наблюдаться сдвиг рН как в кислую, так и в щелочную среду. Первый из них носит название ацидоз, второй - алкалоз.

Кровь под микроскопом

Игра проходит в форме пресс-конференции по обсуждению проблемы строения клеток крови и их функций в организме. Роли корреспондентов газет и журналов, освещающих проблемы гематологии, специалистов по гематологии и переливанию крови исполняют учащиеся. Заранее определены темы для обсуждения и выступлений «специалистов» на пресс-конференции.

1. Эритроциты: особенности строения и функции.
2. Малокровие.
3. Переливание крови.
4. Лейкоциты, их строение и функции.

Подготовлены вопросы, которые будут задаваться «специалистам», присутствующим на пресс-конференции.
На уроке используют таблицу «Кровь» и таблицы, подготовленные учащимися.

ТАБЛИЦА

Группы крови и варианты их переливания

Определение групп крови на лабораторных стеклышках

Научный сотрудник Института гематологии. Уважаемые коллеги и журналисты, разрешите открыть нашу пресс-конференцию.

Вы мы знаем, что кровь состоит из плазмы и клеток. Хотелось бы узнать, как и кем были открыты эритроциты.

Научный сотрудник. Однажды Антони ван Левенгук порезал палец и рассмотрел кровь под микроскопом. В однородной красной жидкости он увидел многочисленные образования розоватого цвета, напоминающие шарики. В центре они были чуть светлее, чем по краям. Левенгук назвал их красными шариками. Впоследствии их стали называть красными кровяными клетками.

Корреспондент журнала «Химия и жизнь». Сколько же у человека эритроцитов и как их можно сосчитать?

Научный сотрудник. Впервые подсчет эритроцитов произвел ассистент Института патологии в Берлине Рихард Тома. Он создал камеру, которая представляла собой толстое стекло с углублением для крови. На дне углубления была выгравирована сетка, видимая только под микроскопом. Кровь разводили в 100 раз. Подсчитывали количество клеток над сеткой, а затем умножали полученное число на 100. Столько эритроцитов было в 1 мл крови. Всего у здорового человека 25 трлн эритроцитов. Если количество их уменьшается, скажем, до 15 трлн, то человек чем-то болен. В этом случае транспортировка кислорода из легких в ткани нарушается. Наступает кислородное голодание. Первый его признак – одышка при ходьбе. У больного начинает кружиться голова, появляется шум в ушах, снижается работоспособность. Врач констатирует у больного малокровие. Малокровие излечимо. Усиленное питание и свежий воздух помогают восстановить здоровье.

Журналист газеты «Комсомольская правда». Почему эритроциты так важны для человека?

Научный сотрудник. Ни одна клетка нашего организма не похожа на эритроцит. Все клетки имеют ядра, а у эритроцитов их нет. Большинство клеток неподвижны, эритроциты двигаются, правда, не самостоятельно, а с током крови. Эритроциты имеют красный цвет за счет содержащегося в них пигмента – гемоглобина. Природа идеально приспособила эритроциты для выполнения основной роли – транспортировки кислорода: благодаря отсутствию ядра высвобождается дополнительное место для гемоглобина, которым заполнена клетка. В одном эритроците содержится 265 молекул гемоглобина. Основная задача гемоглобина – транспортировка кислорода от легких к тканям.
При прохождении крови по легочным капиллярам гемоглобин, соединяясь с кислородом, превращается в соединение гемоглобина с кислородом – оксигемоглобин. Оксигемоглобин имеет ярко-алую окраску – этим и объясняется алый цвет крови в малом круге кровообращения. Такая кровь называется артериальной. В тканях организма, куда по капиллярам попадает кровь из легких, кислород отщепляется от оксигемоглобина и используется клетками. Освободившийся же при этом гемоглобин присоединяет к себе накопившуюся в тканях углекислоту, образуется карбоксигемоглобин.
Если этот процесс остановится, клетки организма уже через несколько минут начнут погибать. В природе имеется еще одно вещество, которое так же активно, как и кислород, соединяется с гемоглобином. Это оксид углерода, или угарный газ. Вступая в соединение с гемоглобином, он образует метгемоглобин. Гемоглобин после этого временно теряет способность соединяться с кислородом, и наступает тяжелейшее отравление, иногда заканчивающееся смертью.

Корреспондент газеты «Известия». При некоторых заболеваниях человеку делают переливание крови. Кто первым классифицировал группы крови?

Научный сотрудник. Первым, кто выделил группы крови, был врач Карл Ландштейнер. Он окончил Венский университет и занимался изучением свойств крови человека. Ландштейнер взял шесть пробирок с кровью разных людей, дал ей отстояться. При этом кровь разделилась на два слоя: верхний – соломенно-желтый, и нижний – красный. Верхний слой представляет собой сыворотку, а нижний – эритроциты.
Ландштейнер смешивал эритроциты из одной пробирки с сывороткой из другой. В некоторых случаях эритроциты из однородной массы, которую они представляли собой ранее, разбивались на отдельные небольшие сгустки. Под микроскопом было видно, что они состоят из слипшихся друг с другом эритроцитов. В других пробирках сгустки не образовались.
Почему сыворотка из одной пробирки склеивала эритроциты из второй пробирки, но не склеивала эритроциты из третьей пробирки? День за днем Ландштейнер повторял опыты, получая все те же результаты. Если эритроциты одного человека склеиваются сывороткой другого, рассуждал Ландштейнер, значит, в эритроцитах содержатся антигены, а в сыворотке – антитела. Антигены, которые находятся в эритроцитах разных людей, Ландштейнер обозначил латинскими буквами A и B, а антитела к ним – греческими буквами a и b. Склеивание эритроцитов не наступает, если антител к их антигенам в сыворотке нет. Поэтому ученый делает вывод, что кровь разных людей неодинакова и ее следует разделить на группы.
Он проделал тысячи опытов, пока не установил окончательно: кровь всех людей в зависимости от свойств можно разделить на три группы. Каждую из них он назвал латинскими буквами по алфавиту A, B и C. К группе A он отнес людей, у которых в эритроцитах содержится антиген A, к группе B – людей с антигеном B в эритроцитах, а к группе C – людей, в эритроцитах которых не было ни антигена A, ни антигена B. Свои наблюдения он изложил в статье «Об агглютинативных свойствах нормальной человеческой крови» (1901).
В начале XX в. в Праге работал врач-психиатр Ян Янский. Он искал причину психических заболеваний в свойствах крови. Эту причину он не нашел, но установил, что у человека существует не три, а четыре группы крови. Четвертая встречается реже, чем первые три. Именно Янский дал группам крови порядковые обозначения римскими цифрами: I, II, III, IV. Такая классификация оказалась очень удобной и была официально утверждена в 1921 г.
В настоящее время принято буквенное обозначение групп крови: I (0), II (А), III (B), IV (АВ). После исследований Ландштейнера стало ясно, почему раньше переливание крови часто заканчивалось трагически: кровь донора и кровь реципиента оказывались несовместимыми. Определение группы крови перед каждым переливанием сделало этот метод лечения совершенно безопасным.

Корреспондент журнала «Наука и жизнь». Какова роль лейкоцитов в организме человека?

Научный сотрудник. В нашем организме часто происходят невидимые сражения. Вы занозили палец, и уже через несколько минут к месту повреждения устремляются лейкоциты. Они вступают в борьбу с микробами, которые проникли вместе с занозой. Палец начинает нарывать. Это защитная реакция, направленная на удаление инородного тела – занозы. В месте внедрения занозы образуется гной, который состоит из «трупов» лейкоцитов, погибших в «бою» с инфекцией, а также разрушенных клеток кожи и подкожно-жировой клетчатки. Наконец нарыв лопается, и заноза удаляется вместе с гноем.
Впервые этот процесс описал русский ученый Илья Ильич Мечников. Он обнаружил фагоциты, которые врачи называют нейтрофилами. Их можно сравнить с пограничными войсками: они находятся в крови и лимфе и первыми вступают в схватку с врагом. За ними движутся своеобразные санитары, еще один вид лейкоцитов, они пожирают «трупы» погибших в бою клеток.
Как же передвигаются лейкоциты навстречу микробам? На поверхности лейкоцита появляется небольшой бугорок – ложноножка. Она постепенно увеличивается и начинает раздвигать окружающие клетки. Лейкоцит как бы переливает в нее свое тело и через несколько десятков секунд оказывается уже на новом месте. Так лейкоциты проникают через стенки капилляров в окружающие ткани и обратно в кровеносный сосуд. Кроме того, для передвижения лейкоциты используют ток крови.
В организме лейкоциты находятся в постоянном движении – работа им всегда находится: часто они борются с вредными микроорганизмами, обволакивая их. Микроб оказывается внутри лейкоцита, и начинается процесс «переваривания» с помощью выделяемых лейкоцитами ферментов. Так же лейкоциты очищают организм от разрушенных клеток – ведь в нашем теле постоянно происходят процессы рождения молодых клеток и гибели старых.
Способность «переваривать» клетки во многом зависит от содержащихся в лейкоцитах многочисленных ферментов. Представим себе, что в организм попадает возбудитель брюшного тифа – эта бактерия, как, впрочем, и возбудители других болезней, представляет собой организм, строение белков которого отличается от строения белков человека. Такие белки получили название антигенов.
В ответ на попадание антигена в плазме крови человека появляются особые белки – антитела. Они обезвреживают пришельцев, вступая с ними в разнообразные реакции. Антитела против многих инфекционных заболеваний остаются в плазме человека на всю жизнь. Лифмоциты составляют 25–30% от всего количества лейкоцитов. Они представляют собой круглые маленькие клетки. Основную часть лимфоцита занимает ядро, покрытое тоненькой оболочкой цитоплазмы. Лимфоциты «живут» в крови, лимфе, лимфатических узлах, селезенке. Именно лимфоциты являются организаторами нашей иммунной реакции.
Учитывая важную роль лейкоцитов в организме, гематологи применяют переливание их больным. Из крови с помощью специальных методов выделяют лейкоцитарную массу. Концентрация лейкоцитов в ней в несколько сот раз больше, чем в крови. Лейкоцитарная масса – очень нужный препарат.
При некоторых заболеваниях количество лейкоцитов в крови больных снижается в 2–3 раза, что представляет большую опасность для организма. Такое состояние называется лейкопенией. При тяжелой лейкопении организм не в состоянии бороться с различными осложнениями, например воспалением легких. Без лечения больные часто погибают. Иногда наблюдается она и при лечении злокачественных опухолей. В настоящее время при первых признаках лейкопении больным назначают лейкоцитарную массу, что часто позволяет добиться стабилизации количества лейкоцитов в крови.