WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |
БИОЛОГ ИЯ БИОЛОГ ИЯ СОСТАВ И ФУНКЦИИ КРОВИ Л. И. ИРЖАК Сыктывкарский государственный университет, Сыктывкар ВВЕДЕНИЕ Кровь – река жизни, по представлениям древних, отноBLOOD COMPOSITION AND FUNCTIONS сится к тканям внутренней среды организма человека и животных. С 30-х годов XX века кровь по предложению L. I. IRZHAK профессора Г. Ф. Ланга рассматривают как систему, в которую входят образование компонентов крови, их Basic features of blood composition and funcразрушение, нормальное функционирование в кровеtions are presented. The most important blood носных сосудах и регуляция этих процессов.

properties are to a large extent determined by До середины XVII века кровь представлялась тольits molecular and cell composition. Various ко как смесь жидкой и плотной частей. Естественно, что и функции крови оставались загадкой. Только в manifestations of these properties of blood 1658 году голландский натуралист Ян Сваммердам с under normal and pathological conditions are помощью примитивных микроскопов того времени given.

увидел в крови крошечные тельца, названные почти столетие спустя эритроцитами за их красноватый цвет.

Приводятся основные особенности состаЕще через 100 лет в крови были обнаружены бесцветва и функций крови. Наиболее важные свой- ные клетки – лейкоциты, которые удалось увидеть под микроскопом благодаря тому, что мазки крови научиства крови определяются в значительной лись окрашивать. Существенный вклад в эти исследостепени ее молекулярным и клеточным сования внес немецкий ученый, Нобелевский лауреат ставом. Рассмотрены различные проявлеПауль Эрлих, предложивший не только способы окрания этих свойств крови в условиях нормы и шивания клеток, но и названия для различных форм патологии. лейкоцитов. Примерно в то же время (1864) немецкий биохимик Эрнст Хоппе-Зейлер описал состав красящего вещества эритроцитов и предложил для него название “гемоглобин”.

С середины XIX века кровь становится объектом пристального внимания ученых, работающих в разных областях биологии. Наука о крови – гематология развивалась в значительной степени под влиянием запросов медицины, которая имеет дело с большим числом болезней крови, таких, как анемии разного происхождения, гемофилия, лейкозы. Кроме того, развитие гематологии, как и других наук, было стимулировано развитием новых методов исследования, достижениями физики и химии.

Благодаря тому что кровь для исследований гораздо легче получить, чем другие ткани, различные ее компоненты используют во многих экспериментах для выяснения общих закономерностей жизнедеятельности www.issep.rssi.ru организма на клеточно-молекулярном уровне. Например, изучение мембран эритроцитов позволило уточнить ИРЖАК Л.И. СОСТАВ И ФУНКЦИИ КРОВИ Иржак Л.И., © БИОЛОГ ИЯ картину общего строения мембран животных клеток. В личестве присутствуют продукты обмена веществ, такие середине XX века благодаря трудам Нобелевского лау- кислоты, как молочная, пировиноградная, угольная, а реата Лайнуса Полинга и других ученых сложилось также мочевина, СО2, О2 и микроэлементы – медь, представление о молекулярных болезнях. Толчком для иод, кобальт, железо и др. В сыворотке в отличие от этого послужило открытие механизма развития серпо- плазмы почти полностью отсутствует белок фибриновидноклеточной анемии, которая, как оказалось, воз- ген, который участвует в свертывании крови.

никает при замене всего лишь одного аминокислотно- Электролиты образуют определенное соотношего остатка в молекуле гемоглобина.

ние водородных (Н+) и гидроксильных (ОН-) ионов, так что активная реакция крови (рН) равна примерно КОМПОНЕНТЫ КРОВИ 7,35 (слабощелочная). Такое кислотно-основное состояние крови (КОС) является оптимальным для всех Масса крови у взрослых млекопитающих и человека процессов обмена веществ, прежде всего для активносоставляет 6,5–7,0% массы тела, у новорожденных – до сти ферментов. КОС крови поддерживается благодаря 10%. Количество крови увеличивается от 200–350 мл наличию в крови специальных буферных систем.

при рождении до 3500–5000 мл в зрелом возрасте. Оно Белки плазмы в силу их способности присоединять может значительно увеличиться при напряженной фиводу создают онкотическое, а электролиты и другие зической работе и уменьшиться при длительном ограмолекулы – коллоидно-осмотическое давление крови, ничении подвижности (гиподинамии). Примерно 80% притягивающее воду из тканей. Благодаря значительной всей крови быстро циркулирует по кровеносным сосумолекулярной массе (от 70 до 1300 кД) белки придают дам, совершая полный оборот в теле взрослого человека крови определенную вязкость, замедляющую скорость за 50 с. Меньшая часть (около 20%) движется медленно, движения крови по сосудам, а ионизация аминокислотзадерживаясь в сосудах кожи, печени, селезенки, назыных остатков в полипептидных цепях придает белкам ваемых депо крови. В капиллярах, где происходят осопределенные буферные свойства, необходимые для новные процессы обмена между кровью и окружающиподдержания КОС на оптимальном уровне. Кроме томи тканями, скорость движения крови не превышает го, каждый белок выполняет важную специальную 3 мм/с. В каждый момент времени примерно 75% крофункцию: альбумин (53% всех белков) обеспечивает ви находится в венах и венулах, а около 20% – в артеритранспорт веществ; глобулины (40%) – транспорт лиях и артериолах.

пидов, железа, меди, оксидазную и иммунную активПлазма крови. Если свежую кровь предохранить от ность; фибриноген (5%) – свертывание крови; феррисвертывания с помощью веществ, называемых антикоатин – транспорт железа, необходимого для синтеза гулянтами, то уже через несколько минут можно видеть, гемоглобина и цитохромов; церулоплазмин – транскак она расслаивается на верхнюю часть соломеннопорт меди; эритропоэтин – активацию кроветворения;



желтого цвета (плазму) и нижнюю часть, оседающую на альфа-амилаза – расщепление углеводов; 12 белков сидно сосуда, – массу форменных элементов, клеток кростемы комплемента – иммунную активность.

ви. Если же дать крови свернуться, то в течение часа Содержание белков служит показателем здоровья, она также расслаивается на две части, но иного вида:

оно уменьшается при длительном голодании, когда испрозрачную сыворотку и плавающий в ней плотный черпан собственный жировой запас. Содержание фибсгусток. Показатель гематокрита, то есть отношение риногена возрастает во время беременности, так как массы клеток к общей массе крови, равен у взрослого этот белок нужен для свертывания крови при родах.

человека примерно 42–45%, у детей – 55%.

Увеличение уровня некоторых разновидностей (изоВ 3 л плазмы или сыворотки (3 л – это количество ферментов) лактатдегидрогеназы, обычно находящихся плазмы, содержащееся в крови взрослого человека) сов мышечных клетках, служит для врача сигналом подержится 2,7 л воды, около 200 г белков и примерно 60 г вреждения сердечной мышцы, например при ее иннизкомолекулярных веществ. В состав крови входят фаркте. Уровень амилазы весной снижается по сравнекак электролиты, так и неэлектролиты. Электролиты (в нию с другими сезонами года, возможно, под влиянием мг/дл): катионы (натрий – 328, калий – 18, кальций – явлений геомагнетизма.

10, магний – 2), анионы (хлор – 365, бикарбонат – 60, В организме взрослого человека происходит постофосфат – 4, белки – до 8000); неэлектролиты (в мг/дл):

янное обновление белков крови: за сутки разрушается глюкоза – до 100, мочевина – около 40, небелковый и вновь синтезируется около 17 г альбумина и 5 г глобуазот – 25, жиры – до 900, стероиды – около 400, фослинов. Половина альбумина обновляется за 10–15 дней, фолипиды – до 250.

а глобулина – за 5 дней. Процессы ускоряются в неВ плазме и сыворотке содержится около 50 различ- сколько раз при усиленном распаде белков – в состояных гормонов, ферментов и витаминов, в большом ко- нии эмоционального и физического стресса, во время СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 7, №2, БИОЛОГ ИЯ борьбы организма с инфекциями, при беременности. В По сравнению с мембранами других клеток мембрарастущем организме биосинтез белков превышает их ны эритроцитов изучены наиболее полно. Белки занираспад, это называют положительным азотистым ба- мают около 1/4 поверхности мембраны, “плавая” на лансом. К старости азотистый баланс меняет знак на двойном слое липидов и частично или полностью его обратный. пронизывая (рис. 3). Общая площадь мембраны одного эритроцита достигает 140 мкм2, ее масса 10-12 г. Липиды Клетки крови. Составляя примерно половину объема (холестерин, нейтральные липиды, лецитин) составлявсей крови, форменные элементы крови – клетки обесют около 40% сухого остатка мембраны, 10% приходится печивают важнейшие ее функции. Эритроциты – наина углеводы. Один из белков мембраны – спектрин расболее многочисленная фракция клеток (рис. 1), их колиполагается на ее внутренней стороне, непосредственно чество в 1 мкл крови около 5 млн, общее число в крови над цитоплазмой, образуя упругую выстилку, благодаря взрослого человека до 25 1012. В крови низших позвокоторой эритроцит не разрушается, изменяя форму при ночных эритроциты обладают всем комплексом внутридвижении в узких капиллярах и при колебаниях рН, клеточных органоидов, в том числе ядром (рис. 1, б), и температуры, осмотических показателей. В одном эритделятся путем митоза или амитоза. У млекопитающих роците насчитывается около 200 000 молекул спектрина.

во время созревания эритроциты теряют внутриклеДругой белок – гликофорин, представляющий собой точные органоиды и ядро (рис. 1, а; рис. 2), при этом гликопротеид, пронизывает липидные слои мембраны и они приобретают двояковогнутую форму и утрачивают выступает наружу. К его полипептидным цепям присоеспособность к делению (рис. 2). Средний диаметр эридинены группы моносахаридов, связанные, в свою очетроцитов взрослого человека около 7 мкм, новорожредь, с молекулами сиаловой кислоты. Общее число моденного до 10 мкм. Форма эритроцитов изменяется лекул этого белка до 500 000 в одном эритроците.

благодаря эластичности их мембраны, что позволяет им проходить через капилляры, большинство которых Сложность структуры мембраны этим не ограниимеют диаметр 5 мкм. Известны примерно пять нор- чивается. Белки, ее пронизывающие, например, белок мальных форм эритроцитов и до 10 патологических. полосы III (рис. 3, б), служат каналами, через которые Поддержание формы клеток обеспечивается за счет происходит обмен ионами между цитоплазмой и внеэнергии содержащейся в них АТФ, которая образуется клеточной средой. Используя энергию АТФ, активно в процессе гликолиза, поэтому эритроциты активно действуют системы откачивания из клетки ионов напотребляют глюкозу. трия и удержания в клетке ионов калия: К,Na-насосы.

аб 11 4 14 Рис. 1. Окрашенные мазки крови: а – млекопитающие, б – птицы. 1–10 – лейкоциты (1–6 – гранулоциты, 7–10 – агранулоциты, 8 – лимфоцит); 11 – кровяные пластинки, тромбоциты;

12–15 – эритроциты разных стадий зрелости ИРЖАК Л.И. СОСТАВ И ФУНКЦИИ КРОВИ БИОЛОГ ИЯ Разница (градиент) между уровнем ионов в клетке и вне ее создает определенный электрический заряд, отрицательный внутри и нейтральный снаружи. Разность потенциалов в эритроцитах разных видов животных и человека составляет 10–30 мВ.





В гипотонической среде (при снижении концентрации электролитов, солей), а также при старении эритроциты разбухают, приобретая шаровидную форму, и подвергаются разрушению (гемолизу), высвобождая содержащиеся в них вещества, главным образом гемоглобин, который составляет до 30% массы этих клеток.

В каждом эритроците содержится 200–300 млн молекул гемоглобина, различающихся по аминокислотному составу полипептидных цепей. Во время созревания Рис. 2. Созревание эритроцитов. Стадия выталкиклеток в органах кроветворения вначале ядро диктует вания ядра. Клетка принимает причудливую форму, рибосомам синтез полипептидных цепей гемоглобина которая в дальнейшем изменится до двояковогнутой - а в - - S - T S T S - - T V 5 H Y I 4 S - S K S M - - A S V Q E 1 T - T N T D T R D K H T Y S 2 A - L A T NH2 R A H E V - P S E I Остаток S E 3 T E нейтрального V - Q R E E сахара R T P V Y P Гликофорин Белок полосы III V Остаток Z - сиаловой Внеклеточное б L H A H F S кислоты пространство E I COOH E I H2N T L I Y Внеклеточное F G пространство V M A G Липидный V I бислой Липидный G T бислой I L L I S Y Цитоплазма G I R R Цитоплазма L P I S K K S HOOC P N P D S E P G L V T D I L P S T E D D V V Q P S S L HOOC NHРис. 3. Схематическое изображение мембраны эритроцита. а: 1 – гликофорин, 2 – спектрин, 3 – белок типа миозина (сократительный), 4 – гликопротеиды групповой специфики крови, 5 – рецепторные трансмембранные белки; б – расположение белка полосы III; в – связи гликофорина с остатками сахаров и сиаловой кислоты СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 7, №2, БИОЛОГ ИЯ типа F, а позже начинается биосинтез гемоглобина ти- клеток из кроветворных органов, селезенки, легких.

па А, имеющего полипептидные цепи с несколько Известны явления “физиологического” увеличения иным составом и чередованием аминокислотных ос- количества лейкоцитов (лейкоцитоза): пищеварительтатков. Содержание гемоглобина в 1 л крови взрослых ного (после еды), миогенного (после тяжелой физичелюдей равно в среднем 145 г, отклонения зависят от по- ской работы), эмоционального и болевого. Известны ла, состояния здоровья, условий питания. Содержание явления снижения числа лейкоцитов ниже нормы гемоглобина F в крови взрослого человека составляет (лейкопении) по причинам генетическим или в резульоколо 1%. тате повреждения стромы кроветворных органов, например вследствие облучения.

Продолжительность жизни эритроцитов до 120 сут.

Современные гематология (наука о крови) и цитоЭто значит, что ежесуточно разрушается 1/120 их общелогия (наука о клетке) не ограничиваются исследоваго количества, ежеминутно около 108 клеток и столько нием лейкоцитов на мазке крови, применяют сложные же образуется им на смену. Обновление ускоряется в методы их выращивания на искусственных средах, а условиях недостатка кислорода (гипоксии), после кротакже биохимические анализы веществ, которые выдевопотерь, при разного рода анемиях. Эритроциты по ляются клетками. С помощью этих методов выявлены мере старения фагоцитируются лейкоцитами и макротакие формы, как Т- и В-лимфоциты, клетки-киллеры фагами (рис. 4) селезенки, которую называют кладби(убийцы), хелперы (помощники), супрессоры (угнетащем эритроцитов.

тели). Исследуются лимфокины – активаторы функЛейкоциты, число которых в 1 мкл крови колеблетций, синтезируемые этими клетками.

ся от 4 до 9 тыс., представлены несколькими формами, Тромбоциты, или кровяные пластинки (рис. 1, 5), – различающимися по наличию или отсутствию зерниссамые мелкие форменные элементы крови, их диаметр тости в цитоплазме (гранулоциты и агранулоциты), по не превышает 4 мкм. В 1 мкл крови содержится до сродству к основным или кислым красителям (базофи400 000 тромбоцитов. Они содержат массу биологичеслы, окси- или эозинофилы, нейтрофилы), по форме ки активных веществ: 11 факторов свертывания крови, ядра (сегменто- или палочкоядерные), по величине ферменты гликолиза, запас АТФ и др. Тромбоциты (малые, средние, большие). Некоторые из этих форм проявляют удивительную способность к адгезии – припредставлены на рис. 1. Исследуя мазок крови, составлипанию к клеткам эндотелия в местах повреждения ляют лейкоцитарную формулу – соотношение разных стенки сосуда, а также к агрегации. Продолжительформ лейкоцитов в капле крови. Если в 1 мкл крови паность жизни тромбоцитов 5–11 сут.

циента содержится 7000 лейкоцитов, то соотношение Процесс кроветворения представляет собой постемежду разными их формами может быть таким: гранупенное образование (через несколько промежуточных лоциты (нейтрофилы – 4150, эозинофилы – 165, базоэтапов с дифференцировкой) зрелых клеток из клетокфилы – 44), агранулоциты (лимфоциты – 2185, монородоначальников – так называемых стволовых клеток.

циты – 456).

В течение жизни стволовые клетки размножаются и Количество лейкоцитов в крови в значительной перемещаются с потоком крови из одной кости в друстепени колеблется из-за их способности мигрировать гую. Этим обеспечиваются высокий уровень выживаеиз крови в ткани и обратно (последнее характерно для мости стволовых клеток и необходимая интенсивность лимфоцитов), а также за счет выхода депонированных кроветворения. В опытах на мышах путем последовательных пересадок стволовых клеток с одной питательной среды на другую удавалось проследить самоподдержание таких клеток в течение пяти лет, тогда как предельное время жизни самих мышей не превышает двух лет.

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.