Компоненты плазмы крови и их функции

Компонент	Функция
Компоненты, постоянной	присутствующие в концентрации
1. Вода	Основной компонент лимфы. Служит источником воды для клеток. Разносит по телу растворенные вещества. Способствует поддержанию кровяного давления и объема крови
2. Белки плазмы
Сывороточный альбумин	Содержится в очень большом количестве. Связывает присутствующий в плазме кальций.
Сывороточные глобулины: a-глобулин   b-глобулин   g-глобулин	Связывает тироксин и билирубин. Связывает железо, витамины А, Д, К, холестерол. Антитела, связывающие антигены. Играют важную роль в иммунологических реакциях.
Протромбин	Каталитический фактор, участвующий в свертывании крови.
Фибриноген	Участвует в свертывании крови.
Ферменты	Участвуют в метаболических процессах.
3. Минеральные ионы: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, PO43-, Cl-, SO42-	Учатвуют в регуляции осмотического давления и рН крови. Ca2+ участвует в регуляции мышечного сокращения и чувствительности нервных клеток.
Компоненты, которых	концентрация изменяется
Растворимые продукты пищеварения	Постоянно транспортируются в клетки и выделяются из них.
Растворимые продукты, подлежащие экскреции	Выделяются во внешнюю среду
Витамины	Входят в состав кофакторов.
Гормоны	Обеспечивают гуморальную регуляцию.

Каждую секунду в организме человека разрушается от 2 до 10 млн. эритроцитов. Скорость распада эритроцитов и замещение их новыми зависит от содержания в атмосфере кислорода, доступного для переноса кровью. Низкое содержание О₂ в крови стимулирует костный мозг, и в нем образуется больше эритроцитов, чем разрушается в печени.

Белые кровяные клетки крови - лейкоциты. Они крупнее эритроцитов, но содержатся в крови в меньшем количестве (около 7000 в 1 мл крови). Они играют важную роль в защите организма от болезней. Все лейкоциты имеют ядро. Продолжительность жизни лейкоцитов всего лишь несколько дней. Существуют 2 группы лейкоцитов - гранулоциты (нейтрофилы, или фагоциты, эозинофилы, базофилы) и агранулоциты (моноциты, лимфоциты). Гранулоциты содержат ядро и зернистую цитоплазму, а агранулоциты - ядро и незернистую цитоплазму. Нейтрофилы, или фагоциты, обладают способностью проходить между клетками и направляются к инфицированным участкам, где они поглощают и переваривают болезнетворные бактерии (фагацитоз).

Форменные элементы крови

Клетки	Место образова-ния	Число в 1 мм3	Функция
Эритроциты	Костный мозг		Переносят О2 и частично СО2
Лейкоциты
а) Гранулоциты (72% общего количества лейкоцитов)	Костный мозг
1)Нейтрофилы (70%)	Костный мозг		Захватывают бактерии
2)Эозинофилы(1,5%)	Костный мозг		Антигиста-минное или противоаллергическое действие
3)Базофилы(0,5%)	Костный мозг		Образуют гистамин и гепарин
б) Агранулоциты (28%)	Костный мозг		Захватывают бактерии
1)Моноциты (4%)	Костный мозг		Вырабаты-вают антитела
2) Лимфоциты	Костный мозг, селезенка		Вырабаты-вают антитела
Тромбоциты (кровяные пластики)	Костный мозг, селезенка		Инициируют свертывание крови.

Кровь млекопитающих выполняет множество важных функций:

1) перенос растворимых органических веществ от кишечника к различным органам и тканям, где эти вещества откладываются в запас или участвуют в метаболизме, а также доставка питательных веществ из мест их хранения к местам использования;

2) транспорт подлежащих выделению растворимых продуктов метаболизма (отходов) из тканей, где они образуются, к органам выделения;

3)перенос побочных продуктов метаболизма из мест их образования к другим участкам тела;

4)транспорт гормонов из желез, где они образуются, ко всем органам и тканям или к определенным органам-мишеням для передачи информации внутри организма;

5)перенос тепла от глубоко расположенных органов, предупреждающий перегрев этих органов и поддерживающих равномерное распределение тепла в организме;

6) доставка О₂ из легких ко всем тканям организма и перенос в обратном направлении диоксида углерода, образующегося в тканях;

7) защита от болезней;

8) поддержание постоянного осмотического давления и рН с помощью белков плазмы. Белки плазмы и гемоглобин содержат как кислые, так и основные аминокислоты, поэтому они могут связывать и освобождать ионы водорода и таким образом снижать до минимума изменения рН.

Транспорт кислорода. О₂ переносят молекулы гемоглобина, содержащиеся в эритроцитах. Гемоглобин - белок с молекулярной массой 68000. В его состав входят и молекулы гема (простетические группы), которые присоединены к 4 полипептидным цепям глобина и придают крови красный цвет. Каждый гем содержит 1 атом Fe²⁺, непрочно связывающего 1 молекулу О₂:

Hb + 4O₂ ® HbO₈ (оксигемоглобин)

Количество О₂, которое может связаться с гемоглобином, зависит от напряжения О₂ в среде, что выражается в парциальном давлении кислорода в атмосфере. В физиологическом плане гемоглобин можно считать полностью насыщенным О₂ при таком напряжении кислорода, при котором фактически насыщается 95% гемоглобина. Как правило, такое напряжение составляет около 73 мм рт.ст. А начинает отдавать оксигемоглобин кислород только после того, как парциальное давление О₂ падает ниже 20 мм рт.ст.

Оксид углерода и гемоглобин. Сродство Fe²⁺, входящего в состав гемоглобина, к оксиду углерода (СО) в несколько сотен раз больше его сродства к О₂. Поэтому в присутствии даже очень малого количества СО гемоглобин будет связывать именно его, а не О₂, и образовывать карбоксигемоглобин. В этом случае О₂ уже не может связываться с гемоглобином и перенос О₂ кровью становится невозможным. Поэтому после вдыхания даже небольшого количества СО наступает гипоксия и смерть.

Транспорт диоксида углерода. Существуют три способа переноса диоксида углерода (СО₂) с кровью:

1) перенос в растворенном виде (5%). Большая часть переносимого этим способом диоксида углерода транспортируется в физически растворенном виде и лишь небольшая часть находится в виде угольной кислоты Н₂СО₃;

2) перенос в связанном с гемоглобином состоянии (10-20%). СО₂ присоединяется к аминогруппам гемоглобина с образованием карбаминогемоглобина. Количество СО₂, способное связаться с гемоглобином, зависит от количества уже связанного гемоглобином О₂. Чем меньше О₂ связано с гемоглобином, тем больше СО₂ может быть перенесено этим способом;

3) перенос в виде карбоната (85%). Образующийся в тканях диоксид углерода проникает путем пассивной диффузии в кровеносное русло и поступает в эритроциты, где соединяется с Н₂О, образуя угольную кислоту. Этот процесс катализируется содержащимся в эритроцитах ферментом карбоангидразой и протекает менее чем за 1 сек. Угольная кислота затем диссоциирует на ионы водорода и гидрокарбоната:

СО₂ + Н₂О ® Н₂СО₃ ® Н⁺ + НСО₃^-

Когда эритроциты покидают легкие, содержащийся в них оксигемоглобин (HbO₂) имеет слабокислую реакцию и связан с ионами калия (КHbO₂). В тканях, где высокая концентрация СО₂, оксигемоглобин легко отдает О₂ и становится сильнощелочным. В этом состоянии от теряет калий и легко принимает от угольной кислоты Н⁺, превращаясь в гемоглобиновую кислоту (HHb). Ионы калия связываются с ионами гидрокарбоната, образуя гидрокарбонат калия:

KHbO₂ ® KHb + O₂

H + HCO₃^- + KHb ® HHb + KHCO₃

Присоединяя ион водорода, гемоглобин действует как буферная система, поэтому большое количество угольной кислоты может переноситься к легким без значительного изменения рН крови.

Плазматическая мембрана эритроцита относительно непроницаема для ионов натрия и калия, но имеется натриевый насос, который откачивает из эритроцита в плазму большое количество ионов натрия. Основная масса ионов гидрокарбоната, образующегося в эритроцитах, выходит в плазму путем диффузии по градиенту концентрации и соединяясь с ионами натрия, образует гидрокарбонат натрия. Из плазмы поступают хлорид-ионы. Таким образом поддерживается электронейтральность. Тот гидрокарбонат калия, который образуется в эритроцитах, тоже способен диссоциировать и часть Cl^- соединяется с К⁺, образуя KCl. Когда ионы гидрокарбоната покидают эритроцит, оставшиеся в нем в избытке ионы водорода снижают рН, вызывая дальнейшую диссоциацию калиевой соли оксигемоглобина к HbO₂ на О₂ и KHb. Когда эритроциты попадают в легкие, в них происходит обратный процесс.

Защитные функции крови. Существуют 3 защитных механизма: 1) свертывание; 2) фагоцитоз; 3) иммунный ответ на инфекцию.

Свертывание крови. При повреждении ткани вытекает кровь, которая вскоре свертывается, образуя кровяной сгусток, который препятствует дальнейшей потере крови и проникновению в рану инфекции. Это важно для выживания животных и человека. Но в неповрежденных сосудах кровь не свертывается. Для того чтобы произошел процесс свертывания, необходимо 12 различных факторов, действующих согласованно. Мы рассмотрим только важнейшие из них.

Кровь, вытекая из раны, соприкасается с воздухом и смешивается с веществами, выделяющимися из поврежденных клеток и разрушенных тромбоцитов. Из поврежденных тканей освобождается липопротеин тромбопластин, который вместе с факторами свертывания (ферменты плазмы) и ионами кальция катализирует превращение неактивного белка плазмы протромбина в тромбин. Тромбин - протеолитический фермент, он расщепляет крупную молекулу глобулярного белка плазмы фибриногена на более мелкие единицы - мономеры, которые затем полимеризуются и образуют сеть, состоящую из длинных нитей фибрина - нерастворимого фибриллярного белка. После удаления фибриногена из плазмы остается жидкость - сыворотка. В сети, образованной волокнами фибрина, задерживаются форменные элементы крови и в результате образуется кровяной сгусток, который затем подсыхает, сжимается и образуется струп, который препятствует дальнейшей потере крови и создает механический барьер для проникновения патогенных агентов. Если отсутствует или имеется в низкой концентрации какой-либо один из незаменимых факторов свертывания крови, то может развиться сильное кровотечение - гемофилия.

В неповрежденных кровеносных сосудах кровь не свертывается, т.к. у сосудов очень гладкая поверхность и не происходит разрушение тромбоцитов или клеток крови. К тому же в крови имеется гепарин, препятствующий свертыванию крови, не допуская превращения фибриногена в фибрин.

Фагоцитоз. Фагоцитоз осуществляют главным образом нейтрофилы. Это амебоидные клетки, мигрирующие в места повреждения клеток и тканей. Они способны распознавать любые бактерии, проникшие в организм. Им помогают специальные белки опсонины, которые прикреплены к поверхности бактерий и делают их легче узнаваемыми. Обнаружив бактерию, нейтрофил захватывает ее путем фагоцитоза и образуется фагосома. С фагосомой сливаются мелкие лизосомы, образуя фаголизосому. В фаголизосоме под действием гидрогенизирующих ферментов бактерия “переваривается”. Растворимые продукты переваривания бактерий поглощаются окружающей цитоплазмой нейтрофила.

Нейтрофилы способны проходить через стенки кровеносных капилляров и передвигаться в межклеточных пространствах. В печени, селезенке и лимфатических узлах имеются крупные неподвижные фагоциты, называемые обычно макрофагами. Их роль состоит в поглощении токсичных чужеродных частиц и микроорганизмов и длительном, а часто и постоянном удерживании внутри себя.

При ранении какого-либо участка тела возникает местная реакция окружающих тканей, которая проявляется в опухании и болезненности. Это состояние называется воспалением и связано с выделением гистамина и серотонина, который вызывает расширение капилляров, в результате чего усиливается приток крови к поврежденному участку и повышается его температура. Возрастает проницаемость капилляров и в результате плазма выходит в окружающие ткани и вызывает их отек. В плазме содержатся бактерицидные факторы (антитела, нейтрофилы), которые противодействуют распространению инфекции.

К концу воспалительного процесса появляются клетки, называемые фибробластами, которые секретируют коллаген. Этот фибриллярный белок, соединяясь с полисахаридами, образует сеть из беспорядочно переплетающихся волокон рубцовой ткани. Начинается процесс заживления, в который подключаются и клетки эпидермиса. Отдельные клетки эпидермиса мигрируют в рану, где встречаются друг с другом, соединяются, образуя сплошной слой под струпом, струп отпадает и открывается эпидермис.

Иммунный ответ на инфекцию. Иммунитет - это «способность распознавать вторжение в организм чужеродного материала и мобилизовать клетки и образуемые ими вещества на более быстрое и эффективное удаление этого материала». В основе иммунной реакции лежит связывание антител с антигенами.

Антитело - молекула, синтезируемая организмом животного в ответ на присутствие чужеродного вещества, к которому эта молекула обладает высоким сродством. Все антитела - белки, именуемые иммуноглобулинами. Молекула иммуноглобулина состоит из 2-х “тяжелых” цепей молекулярной массой 50-70 тыс. и 2-х “легких” цепей молекулярной массой 22 000. Все цепи соединены между собой дисульфидными мостиками, образованными в реакциях сульфгидрильных групп молекул цистеина. Каждый организм способен производить тысячи видов антител различной специфичности, которые могут распознавать всевозможные виды чужеродных веществ. Чужеродное вещество, обладающее способностью вызывать образование антител, называют антигеном. Обычно антиген представляет собой белковую молекулу, находящуюся на поверхности микроорганизма или в свободном виде. У млекопитающих сформировались 2 системы иммунитета - клеточный и гуморальный, что связано с существованием 2-х типов лимфоцитов: Т-клеток и В-клеток. Клетки каждого из этих 2-х типов обладают колоссальной возможностью узнавать какой-либо из миллионов существующих антигенов. Реакция антиген-антитело направлена на то, чтобы связать антиген, инактивировать его и предотвратить таким образом его вредное воздействие на организм.