Кровь человека егэ биология

Внутренняя среда организма: кровь, лимфа, тканевая жидкость.

состав внутренней среды организма

гомеостаз

Гомеостаз — совокупность механизмов, обеспечивающих постоянство состава внутренней среды организма. 

Для внутренней среды организма характерно относительное постоянство состава и физико-химических свойств. При изменении какого-либо параметра внутренней среды в организме включаются мощные системы саморегуляции. Они обеспечивают изменение функций многих органов и систем так, чтобы их работа восстановила исходный баланс.  

Транспорт веществ во внутренней среде организма

ТРАНСПОРТ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ

ТРАНСПОРТ ПРОДУКТОВ МЕТАБОЛИЗМА

кровь

Функции крови:

1. Транспортная: перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким; доставка питательных веществ, витаминов, минеральных веществ и воды от органов пищеварения к тканям; удаление из тканей конечных продуктов метаболизма, лишней воды и минеральных солей.
2. Защитная: участие в клеточных и гуморальных механизмах иммунитета, в свертывании крови и остановке кровотечения.
3. Регуляторная: регуляция температуры, водно-солевого обмена между кровью и тканями, перенос гормонов.
4. Гомеостатическая: поддержание стабильности показателей гомеостаза (рН, осмотического давления (давления, оказываемое растворенным веществом посредством движения его молекул) и др.).

Рис. 1. Состав крови

Первый компонент внутренней среды организма — кровь — имеет жидкую консистенцию и красный цвет. Красный цвет крови придает гемоглобин, содержащийся в эритроцитах.

Кислотно-щелочная реакция крови (рН) составляет 7,36 — 7,42.

Общее количество крови в организме взрослого человека в норме составляет 6 — 8 % от массы тела и равно примерно 4,5 — 6 л. В кровеносной системе находится 60 — 70 % крови — это так называемая циркулирующая кровь.

Другая часть крови (30 — 40 %) содержится в специальных кровяных депо (печени, селезёнке, сосудах кожи, лёгких) — это депонированная, или резервная, кровь. При резком увеличении потребности организма в кислороде (при подъёме на высоту или усиленной физической работе), или при большой потери крови (при кровотечениях) из кровяных депо происходит выброс крови, и объем циркулирующей крови повышается.  

Кровь состоит из жидкой части — плазмы — и взвешенных в ней форменных элементов(рис. 1).

плазма

На долю плазмы приходится 55 — 60 % объема крови.

Гистологически плазма является межклеточным веществом жидкой соединительной ткани (крови).

Плазма содержит 90 — 92 % воды и 8 — 10 % сухого остатка, главным образом белков (7 — 8 %) и минеральных солей (1 %).

Основными белками плазмы являются альбумины, глобулины и фибриноген. 

В плазме также растворены питательные вещества: аминокислоты, глюкоза (0,11 %), липиды. В плазму поступают и конечные продукты обмена веществ: мочевина, мочевая кислота и др. В плазме содержатся также различные гормоны, ферменты и другие биологически активные вещества.

Минеральные вещества плазмы составляют около 1 % (катионы Na+Na+, K+K+, Са2+Са2+, анионыСl–Сl–, НСО–3НСО3–, НРО2−4НРО42−). 

Сыворотка крови — плазма крови, лишённая фибриногена.

Сыворотки получают либо путём естественного свёртывания плазмы (оставшаяся ждкая часть и есть сыворотка), либо путем стимуляции превращения фибриногена в нерастворимый фибрин — осаждение — ионами кальция.

форменные элементы крови

На долю форменных элементов в циркулирующей крови приходится 40 — 45 % объема.

В эмбриональный период кровь образуется одновременно с сосудами из мезенхимы. Клетки мезенхимы, дающие начало первичным элементам крови, называютсягемоцитобластами. Проходя сложный путь развития, они преобразуются в зрелые кровяные клетки.

Гемопоэз — процесс образования клеток крови.

У плода образование кровяных элементов происходит в печени, а у взрослого человека в специальных кроветворных (гемопоэтических) органах — в красном костном мозге и в селезенке.

К форменным элементам крови относятся эритроциты, лейкоциты и тромбоциты (кровяные пластинки).

ЭРИТРОЦИТЫ

Эритроциты  — красные клетки крови.

Это безъядерные, двояковогнутые, не способные к делению клетки (рис. 2).

Рис. 2. Эритроциты в артериоле

Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска, что обеспечивает более эффективное захватывание кислорода. Кроме того, благодаря двояковогнутой форме эритроциты способны упруго деформироваться и проходить через самые тонкие капилляры (рис. 3, 4). 

Рис. 3. Эритроцит в капилляре     Рис. 4. Поток эритроцитов в капилляре

В процессе дифференцировки ядро утрачивается и весь внутренний объем эритроцита заполняется железосодержащим белком — гемоглобином.

Гемоглобин человек — это сложный белок из класса глобулинов, состоящий из 4 белковых субъединиц и гема — пигментной группы, содержащей ион железа (II) (рис. 5). 

Рис. 5. Строение гемоглобина

Именно гемоглобин присоединяет к себе кислород в капиллярах легких, превращаясь воксигемоглобин, и транспортирует его ко всем тканям организма (рис. 6).

Рис. 6. Функция гемоглобина

Гемоглобин синтезируется в клетках красного костного мозга и для нормального его образования необходимо достаточное поступление железа с пищей.

В норме содержание гемоглобина в 1 л крови взрослого человека равно 115 — 160 г.

Функции гемоглобина:

• транспорт кислорода и углекислого газа;
• принимает участие в поддержании постоянства рН крови (буферные свойства гемоглобина)

Количество эритроцитов в 1 мм33 крови взрослого человека составляет 5x106106 клеток.

У новорожденных количество эритроцитов в 1,5 — 2 раза больше, чем у взрослых; с возрастом их количество уменьшается.

У жителей высокогорных районов количество эритроцитов повышено (эритроцидоз) — адаптация к пониженному содержанию кислорода в атмосфере. Кроме того, содержание эритроцитов в крови увеличивается при физических и эмоциональных нагрузках,  потере жидкости (ожоги, рвота, понос, чрезмерное потоотделение).

Анемия — снижение количества эритроцитов и гемоглобина в крови.

Причиной анемии может быть неправильное питание (например, недостаток железа в пище), кровотечения, нарушение кроветворной функции (гемопоэза), разрушение эритроцитов под действием токсинов, при переливании несовместимой крови, резус-конфликте матери и плода.

Образуются эритроциты в красном костном мозге. 

Разрушение старых  эритроцитов происходит в печени и селезёнке.

Время жизни эритроцита — 120 суток.

Гемолиз — это разрушение эритроцитов. Разрушение эритроцитов может происходить по нескольким причинам. Например, при механических повреждениях клеток, под влиянием химических веществ (кислот, щелочей, ядов), при помещении эритроцитов в гипотонический раствор (раствор, с более низкой концентрацией солей, чем в эритроцитах), при замораживании и нагревании, под действием электрического тока.

ЛЕЙКОЦИТЫ

Лейкоциты — белые клетки крови.  

Лейкоциты содержат ядро. Они способны изменять форму и активно передвигаться, образуя цитоплазматические выросты (рис. 7).

Лейкоциты различаются по происхождению, функциям и внешнему виду. 

Они выполняют защитную функцию: одни из них способны к фагоцитозу, другие вырабатывают антитела (рис. 8). 

Рис. 7. Лейкоцит                                                           Рис. 8. Фагоцитоз бактерий лейкоцитом

Продолжительность жизни лейкоцитов составляет от нескольких часов до нескольких суток. Образуются они в красном костном мозге и в органах иммунной системы (лимфатических узлах и селезенке).

Разрушение лейкоцитов происходит в очагах воспаления и в печени.

У взрослого человека в 1 мм33 крови насчитывается 4 — 9 x 103103 лейкоцитов.

ТРОМБОЦИТЫ

Тромбоциты — кровяные пластинки, являются безъядерными фрагментами клеток (рис. 9).

Они образуются в красном костном мозге путем отщепления безъядерных фрагментов цитоплазмы от гигантских клеток — мегакариоцитов. Из одного мегакариоцита может возникнуть до 1000 тромбоцитов (размеры тромбоцита — 2 — 3 мкм).

Рис. 9. Тромбоцит

В 1 мм33  крови содержится 180 — 320 x 103103 тромбоцитов.

Продолжительность жизни тромбоцитов в среднем 3 — 5 дней.

Разрушаются тромбоциты в селезёнке, а также в местах нарушения целостности сосудов. 

Основная функция тромбоцитов — свертывание крови (коагуляция) и остановка кровотечений (гемостаз).

Они прилипают к месту повреждения и «латают» место разрыва сосуда.

гемостаз

Обязательным условием для свертывания крови является наличие ионов Ca2+Ca2+ и факторов свёртываемости (ФС). Факторы свёртываемости — это 13 глобулиновых белков, содержащихся в плазме и форменных элементах крови, без которых свёртывание крови  невозможно. Они ообразуются в печени при участии витамина K. 

Запускается система свертывания по принципу каскада: один фактор запускает другой. 

Для участия в свертывании крови тромбоциту необходимо перейти в активное состояние.

Основные физиологические активаторы тромбоцитов:

• коллаген (белок межклеточного вещества)
• тромбин (белок плазмы)
• АДФ (аденозиндифосфат, появляющийся из разрушенных клеток сосуда)

Активированные тромбоциты становятся способны прикрепляться к месту повреждения (адгезии) и друг к другу (агрегации): образуется тромбоцитарная пробка. Ее образование и запускает каскад реакций, приводящий к образованию тромба (рис. 10).  

Рис. 10. Тромб

Уменьшение количества тромбоцитов в крови может привести к кровотечениям.

Увеличение количества тромбоцитов ведет к формированию тромбов, которые могут перекрывать кровеносные сосуды (тромбоз) и приводить к таким патологическим состояниям, как инсульт, инфаркт миокарда, легочная эмболия или закупоривание кровеносных сосудов в других органах тела.

Тромбоциты секретируют практически все белки, необходимые для коагуляции. Кроме того, разрушаясь, тромбоциты выделяют биологически активные  вещества: серотонин, адреналин, норадреналин, которые способствуют сужению просвета сосуда. 

Тромбоциты не одинаково эффективны в свертываемости крови в течение всего дня. Циркадный ритм системы организма (внутренние биологические часы) вызывает пик активации тромбоцитов утром. Это одна из главных причин, что инфаркты и инсульты более распространены в первой половине дня.

 Часть А.

К каждому заданию части А дано несколько ответов, из которых только один верный. Выберите верный, по вашему мнению, ответ.

А1. Внутреннюю среду организма составляют

1) Кровь
2) Кровь, тканевая жидкость
3) Кровь, тканевая жидкость, лимфа
4) Кровь, тканевая жидкость, лимфа, губчатая ткань

А2. Кровь- это красная непрозрачная жидкость, состоящая из..

1) Плазмы
2) Плазмы и эритроцитов
3) Плазмы , эритроцитов и лейкоцитов
4) Плазмы , эритроцитов , лейкоцитов и тромбоцитов

А3. Содержание эритроцитов в 1 мм3 в крови взрослого человека

1) И.И.Мечников
2) П. Эрлих
3) Л.Пастер
4) Э.Дженнер

А5. Иммунитет, вырабатываемый у человека после перенесения инфекционного заболевания

Б. Сосуды, несущие кровь к сердцу                                       

В. Самая крупная – аорта                                                

Г. Сосуды собираются в вены                                             

Д. Сосуды впадают в левое предсердие                                    

В4. Укажите правильную последовательность прохождения крови в большом круге кровообращения.

А) левый желудочек
Б) правый желудочек
В) левое предсердие
Г) правое предсердие
Д) аорта
Е) артерии
Ж) легочная артерия
И) легочные вены
К) капилляры
Л) вены
М) легочные капилляры
Н) полые вены

В5. Расположите кровеносные сосуды в порядке уменьшения в них скорости движения крови:

Г. При этом кровотечении человек за короткое время может потерять много крови
Д. для остановки кровотечения достаточно давящей повязки                

1) воды
2) воды , минеральных веществ
3) воды , минеральных веществ и белков
4) воды , минеральных веществ , белков, жиров и углеводов

А3. Содержание лейкоцитов в 1 мм3 в крови взрослого человека

Функции лейкоцитов:
1) транспорт кислорода от легких к тканям
2) свертывание крови
3) поддержание постоянства рН
4) фагоцитоз
5) образование иммунных тел

В2. Дополните предложение: вместо многоточия впишите слово.

Б. Сосуды, несущие кровь к сердцу                                       

В. Ветвятся, образуя сеть капилляров                                    

Г. Сосуды собираются в вены                                             

Д. Сосуды впадают в левое предсердие                                    

    
В4. Укажите правильную последовательность прохождения крови в малом круге кровообращения.

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 879    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Добавить в вариант

Всего: 879    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Строение и жизнедеятельность органов системы кровообращения

Кровообращением называют непрерывное движение крови по замкнутым полостям сердца и кровеносным сосудам, поскольку только в движении кровь может выполнять свои функции. Кровообращение обеспечивается сердечными сокращениями.

Система кровообращения человека, или кровеносная система, образована сердцем и сосудами, заполненными кровью. Она замкнутая, имеет два круга кровообращения.

Строение сердца. Сердце — полый мышечный орган, который ритмически сокращается в течение всей жизни человека. Оно располагается в левой половине грудной полости, над диафрагмой. Сердце заключено в околосердечную соединительнотканную сумку — перикард, который препятствует излишнему растяжению сердца и его переполнению кровью. Между перикардом и стенкой сердца находится специальная жидкость, снижающая трение при сокращении сердца.

Стенки самого сердца трехслойные — снаружи они покрыты соединительнотканным эпикардом, изнутри выстланы эпителием — эндокардом, а между ними находится наиболее мощный средний слой — миокард, образованный сердечной поперечнополосатой мышечной тканью.

Сердце у человека четырехкамерное, оно делится перегородкой на правую и левую половины. Левая половина заполнена артериальной (обогащенной кислородом) кровью, а правая — венозной (обедненной кислородом). Каждая половина делится на предсердие и желудочек, разграниченные клапанами. Между правым предсердием и правым желудочком расположен трехстворчатый клапан, а между левым предсердием и левым желудочком — двухстворчатый (митральный). К свободным краям клапанов прикреплены сухожильные нити, другими своими концами присоединенные к сосочковым мышцам. Наличие сухожильных нитей и сосочковых мышц не препятствует попаданию крови из предсердий в желудочки, но не позволяет клапанам выворачиваться обратно и выпускать кровь из желудочков в предсердия, тем самым снижая ее давление. Так как левый желудочек должен обеспечить движение крови по всем органам и испытывает бульшие нагрузки, его мышечные стенки развиты сильнее, чем у правого.

Работа сердца. Сердце является своеобразным насосом кровеносной системы, который гонит кровь по сосудам. Цикл работы сердца состоит из чередующихся периодических сокращений (систолы) и расслабления (диастолы). Наполненные кровью предсердия сокращаются (систола предсердий — 0,1 с), впрыскивая кровь в желудочки. Затем стенки предсердий расслабляются, и они начинают постепенно наполняться кровью. Приток крови в предсердия обусловлен разницей давлений в венах и предсердиях, сокращениями скелетных мышц, а также присасывающим действием грудной клетки и самих предсердий. Сокращение стенок желудочков (систола желудочков), которые выбрасывают кровь к внутренним органам, длится около 0,3 с. Возвращению крови в желудочки мешают створчатые клапаны, поэтому вся кровь из левого желудочка устремляется в аорту, а из правого — в легочный ствол. После выброса крови происходит общее расслабление стенок сердца (диастола — 0,4 с), после чего цикл повторяется. Кровь из сосудов не может вернуться в желудочки, поскольку в них также имеются клапаны (полулунные).

В норме частота сердечных сокращений (ЧСС) достигает 60–72 сокращений в минуту, однако при физической нагрузке даже у тренированных спортсменов она может возрастать до 180–200. С возрастом проявляется тенденция к уменьшению числа сокращений сердца.

За один цикл работы сердце выбрасывает в среднем 65– 75 мл крови, это количество крови называется систолическим объемом. Соответственно, за минуту оно перекачивает 4–4,5 л крови (минутный объем крови).

Несмотря на то, что через сердце проходит постоянный поток крови, его бесперебойная работа обеспечивается благодаря движению крови по тесно оплетающим его коронарным сосудам.

Автоматия сердца. Благодаря свойствам миокарда — возбудимости, проводимости, сократимости и ритмичной автоматии — обеспечивается четкая работа сердца. Автоматией сердца называется его способность сокращаться автономно, без внешних побуждений. Возбуждение возникает в специальных участках сердечной мышцы — узлах. Ведущий узел, расположенный в стенке правого предсердия у места впадения полых вен, задает частоту сердечных сокращений, поэтому его называют водителем ритма. От него возбуждение распространяется по всему сердцу, а также по особым участкам мышечной ткани. Одновременность сокращения предсердий или желудочков достигается за счет наличия особого типа клеточных контактов в сердечной поперечнополосатой мышечной ткани — нексусов.

Регуляция работы сердца. Несмотря на то, что сердце функционирует постоянно, перекачивая около 10 т крови в сутки, оно всегда точно реагирует на потребности организма и подстраивается под них. Достигается это приспособление за счет сложной системы регуляции его деятельности: сердце находится под контролем не только нервной системы, но и отвечает на различные гуморальные влияния.

Центры регуляции сердечной деятельности находятся в спинном и продолговатом мозге, а также в гипоталамусе и коре больших полушарий переднего мозга. Контроль за деятельностью сердца осуществляется опосредованно через вегетативную нервную систему: ее симпатический отдел способствует увеличению частоты и силы сердечных сокращений, тогда как парасимпатический, наоборот, ослабляет их и урежает ритм, вплоть до остановки сердца.

Изменения работы сердца наблюдаются и под воздействием биологически активных веществ, циркулирующих в крови. Например, гормоны адреналин и норадреналин увеличивают силу и частоту сердечных сокращений. Это имеет важное биологическое значение, поскольку сильные физические нагрузки и эмоциональное напряжение связаны с выбросом адреналина в кровь, которое влечет за собой усиление сердечной деятельности.

Строение и функции кровеносных сосудов. Кровеносные сосуды являются своеобразными транспортными магистралями для движения крови по всему организму. Различают три вида сосудов: артерии, вены и капилляры. Артериями называют сосуды, несущие кровь от сердца к органам. Крупнейшими артериями организма человека являются аорта, берущая начало от левого желудочка сердца, легочные и сонные артерии.

Вены — это сосуды, которые возвращают кровь от органов к сердцу. Самыми большими венами организма человека являются верхняя и нижняя полая вены, собирающие кровь от верхней и нижней половины тела, а также легочные вены.

Стенки крупных сосудов образованы эластичной соединительной тканью и эпителием, однако артерии отличаются от вен тем, что у них имеется дополнительный слой гладкой мышечной ткани, сокращение которой способствует продвижению крови по сосудам. В венах же есть клапаны, препятствующие движению крови в обратном направлении.

Капилляры — это мельчайшие сосуды, стенки которых образованы только эпителиальной тканью. Капилляры образуют сеть во внутренних органах, обеспечивая доставку крови в самые отдаленные точки организма.

Круги кровообращения. Кровеносная система человека имеет два круга кровообращения — большой и малый. Большой круг кровообращения связывает сердце со всеми органами, кроме легких. Он начинается в левом желудочке, кровь из которого выбрасывается в аорту, растекается по всему телу, а затем собирается в верхнюю и нижнюю полые вены, впадающие в правое предсердие. Артерии большого круга кровообращения несут артериальную кровь, а вены — венозную. Малый круг кровообращения связывает сердце только с легкими, он начинается в правом желудочке и заканчивается в левом предсердии. Легочные артерии малого круга кровообращения несут венозную кровь, а легочные вены — артериальную.

Пульс. Нагнетание крови в аорту вызывает волнообразное движение ее стенок вследствие крат ковременного повышения давления. Продвижение крови по артериям сопровождается такими же ритмическими колебаниями, которые называют пульсом. Пульс можно легко прощупать на артериях, которые лежат на кости, чаще всего на лучевой артерии ближе к запястью. По пульсу можно определить частоту и силу сердечных сокращений, что в некоторых случаях используют с диагностической целью. У здорового человека пульс ритмичный, тогда как при заболеваниях может наблюдаться нарушение ритма — аритмия.

Кровяное давление. Кровь выбрасывается из сердца под давлением, которое поддерживается в артериях, в капиллярах оно существенно падает из-за сопротивления их стенок току крови, но все же минимально кровяное давление в венах. Продвижению крови по венам способствуют вброс новых порций крови из артерий в капилляры, невозможность ее возврата из-за наличия клапанов, а также сокращение скелетных мышц, однако основным фактором движения крови является разность давлений в сосудах.

Артериальное давление является важным медицинским показателем, указывающим на состояние пациента, его определяют обычно в плечевой артерии при помощи специального прибора — тонометра. У здоровых людей в возрасте от 15 до 50 лет максимальное (систолическое, или сердечное) давление составляет около 120 мм рт. ст., а минимальное (диастолическое, или сосудистое) — около 60–80 мм рт. ст. Артериальное давление обычно возрастает при физических нагрузках и эмоциональном напряжении, а в покое, наоборот, снижается.

Заболевания кровеносной системы. К основным патологиям кровеносной системы относятся гипотония и гипертония, инфаркт миокарда, инсульт, атеросклероз. Гипотонией называют стойкое понижение давления крови в сосудах, гипертония же сопряжена с повышением давления.

Инфаркт миокарда — это нарушение проводимости мышечной стенки сердца вследствие отмирания части клеток. Оно обусловлено зачастую кислородным голоданием сердечной мышцы вследствие уменьшения просвета или закупорки коронарного сосуда, которое может быть вызвано, например, атеросклеротическими изменениями. При атеросклерозе происходит отложение холестериновых бляшек под эпителием сосудов, которые закрывают просвет и повышают ломкость сосудов. Таким образом, атеросклероз может быть причиной и инсульта — кровоизлияния в головном мозге вследствие разрыва сосуда.

Основными причинами заболеваний кровеносной системы и крови являются пониженная подвижность, или гиподинамия, эмоциональные стрессы, нерациональное питание, ожирение, загрязнение окружающей среды, но особенно повышают их риск вредные привычки — курение и употребление алкоголя.

Строение и жизнедеятельность системы лимфообращения

Кроме кровеносной, в организме человека имеется еще одна сосудистая система — система лимфообращения, или лимфатическая. Она состоит из сосудов и лимфатических узлов, расположенных по ходу сосудов. К сосудам системы лимфообращения относятся капилляры и протоки, наиболее крупный из которых — грудной.

В отличие от кровеносной системы, сосуды лимфатической не образуют замкнутого круга, так как наиболее крупные из них, в конечном итоге, впадают в вены большого круга кровообращения вблизи правого предсердия. Кроме того, сосуды лимфатической системы не проникают в головной и спинной мозг, глаза, среднее ухо, хрящи, эпителий кожи и т. д. Да и несут они не кровь, а лимфу, движение которой обеспечивается ритмическим сокращением стенок крупных лимфатических сосудов, наличием клапанов в них, присасывающим действием грудного лимфатического протока и грудной полости, а также сокращением скелетных мышц. В связи с отсутствием специализированного мышечного насоса наподобие сердца ток лимфы очень медленный, даже в крупных лимфатических сосудах он не превышает 0,01 м/мин, тогда как в венах скорость движения крови может достигать 0,25 м/с.

Тем не менее это не мешает лимфатической системе выполнять ряд важнейших функций: защитную, дренажную и питательную. Защитная функция лимфатической системы связана с образованием в ее узлах лимфоцитов, выработкой антител и задержкой возбудителей различных заболеваний. Удаление избытка жидкости, выходящей в ткани из кровяного русла через неплотно прилегающие друг к другу клетки эпителия капилляров, обеспечивается капиллярами лимфатической системы, которые впадают в более крупные сосуды, и, в конечном итоге, в вены большого круга кровообращения. С лимфой переносится также часть липидов, всасывающихся в тонком кишечнике.

Внутренняя среда организма человека

Поддержание относительного постоянства состава и показателей внутренней среды организма — гомеостаза — является одним из неотъемлемых свойств живого. У одноклеточных организмов оно достигается за счет диффузии и осмоса, тогда как подавляющее большинство клеток многоклеточных организмов утрачивает непосредственный контакт с окружающей средой и омывается тканями внутренней среды, на которых и лежит гомеостатическая функция, связанная с транспортировкой необходимых организму веществ и продуктов обмена. Внутреннюю среду организма формируют кровь, тканевая жидкость и лимфа.

Состав и функции крови

Кровь — это особый вид соединительной ткани, выполняющей ряд важнейших функций: транспортную, регуляторную, защитную и гомеостатическую. Транспортная роль крови заключается в обеспечении процессов дыхания, переносе питательных веществ и выделении. Не менее активно она принимает участие и в регуляции функций организма, так как в ней содержатся гормоны и другие биологически активные вещества. Защитная функция крови связана с поддержанием иммунитета и способностью к свертыванию. Потеря 30 % крови приводит к смерти.

Объем крови в организме человека с массой тела около 70 кг достигает 5–5,5 л. Кровь состоит из двух основных компонентов — плазмы и форменных элементов.

Плазма крови содержит неорганические и органические вещества. Неорганические вещества плазмы — это вода (90 %) и минеральные соли (0,9 %), а органические — белки (7 %), жиры (0,8 %) и углеводы (0,12 %). Все они в одинаковой мере жизненно необходимы, так как белок плазмы фибриноген принимает участие в свертывании крови, а глюкоза обеспечивает питание клеток. Лишенная фибриногена плазма называется сывороткой. Плазма связывает и переносит некоторое количество газов (в основном углекислый газ), питательные вещества и продукты обмена веществ, а также выполняет регуляторную функцию и формирует защитные свойства организма.

Форменные элементы крови. К форменным элементам крови относят эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Эритроциты, или красные кровяные тельца, — безъядерные клетки 7–8 мкм в диаметре и около 2 мкм в толщину. Они содержат гемоглобин, который обратимо связывает кислород и углекислый газ. Гемоглобин, присоединивший кислород, называется оксигемоглобином, а его комплекс с углекислым газом — карбгемоглобином. Кровь, обогащенная кислородом, имеет более яркий, алый цвет и называется артериальной, а обедненная им — венозная — более темного, красного цвета.

Форма двояковогнутого диска, присущая эритроцитам, способствует увеличению площади поверхности связывания кислорода и облегчает движение эритроцитов по сосудам. Количество эритроцитов достигает 4,9–5,5 млн в мм3. Они образуются в красном костном мозге, функционируют около 120 суток, при этом могут надолго задерживаться в капиллярах кожи, печени и селезенке. Эти органы называют «депо» крови. Разрушаются эритроциты в печени, селезенке и костном мозге. Функцией эритроцитов является транспорт кислорода и углекислого газа.

Лейкоциты, или белые кровяные тельца, — крупные, часто бесформенные клетки диаметром 4,5–18 мкм, имеющие ядро. Количество лейкоцитов колеблется от 4 до 9 тыс. в мм3. Как и эритроциты, они образуются в красном костном мозге, а дозревают в тимусе, селезенке и лимфатических узлах. Жизненный цикл лейкоцитов различен: одни живут несколько часов, а другие — на протяжении всей жизни человека. Разрушаются лейкоциты в слизистой оболочке пищеварительного тракта, местах воспаления, селезенке, костном мозге и других органах иммунной системы. Основная функция лейкоцитов — защитная (формирование иммунитета), их количество существенно возрастает при попадании в организм болезнетворных агентов.

Некоторые лейкоциты выделяют специальные белки-антитела, которые связывают этих возбудителей, ослабляют и могут уничтожать, их называют лимфоцитами, а другие — поглощают возбудителей различных заболеваний и чужеродные белки путем фагоцитоза. Такие лейкоциты называются фагоцитами. Скопление мертвых микроорганизмов, живых и погибших фагоцитов образует желтоватую массу, которая называется гноем.

Тромбоциты, или кровяные пластинки, — это мелкие бесцветные, безъядерные обломки клеток 2–4 мкм в диаметре. Их количество достигает 200–400 тыс. в мм³. Образуются они в красном костном мозге, функционируют в течение 8–11 суток. Разрушаются тромбоциты в местах нарушения целостности кровеносных сосудов, где образуют тромбы. Тромбоциты выполняют защитную функцию, поскольку, принимая участие в свертывании крови, они препятствуют кровопотере и попаданию различных инфекционных агентов.

Свертывание крови

Даже малейшее нарушение покровов тела и целостности сосудов может привести к кровопотере, однако благодаря возникновению в процессе эволюции такой важной защитной реакции, как свертывание крови, человек не погибает от кровопотери. Свертывание крови представляет собой сложный процесс образования сгустка крови — тромба, который предотвращает как кровопотерю, так и попадание в организм разнообразных веществ и возбудителей заболеваний.

Нарушение целостности сосудов обычно сопровождается скоплением тромбоцитов около места повреждения и запуском каскада реакций свертывания крови, в которых принимают участие кислород, белки тромбопластин и протромбин, витамин K и кальций. Результатом этих событий является превращение растворимого белка фибриногена в нерастворимый фибрин, который формирует густую сеть. В этой сети запутываются как собственно тромбоциты, так и другие клетки крови. Окончательное формирование тромба связано с его уплотнением.

Заболевания крови

Наиболее распространенными заболеваниями крови являются разнообразные анемии, лейкемия, гемофилия и др. Анемии могут быть вызваны изменением структуры гемоглобина и снижением количества переносимого им кислорода, например серповидноклеточная анемия. Лейкемия, или рак крови, связана с увеличением количества незрелых лейкоцитов в крови, а гемофилия — это нарушение свертывания крови.

Лимфа

Лимфой называется желтоватая жидкость, заполняющая лимфатическую систему. По своему составу она подобна крови, однако она содержит намного больше белков, а форменные элементы представлены в основном лимфоцитами. Лимфа начинает образовываться в лимфатических капиллярах, куда поступает избыток тканевой жидкости (сама тканевая жидкость близка по составу плазме крови и лейкоцитов). В лимфатических узлах лимфа пополняется лимфоцитами, здесь же задерживаются возбудители различных заболеваний. Лимфа течет по сосудам лимфатической системы в одну сторону, собираясь в самый большой из них — грудной проток, который впадает в нижнюю полую вену. Лимфа выполняет транспортную и защитную функции.

Группы крови. Переливание крови. Иммунитет

Группы крови

При значительных кровопотерях и некоторых заболеваниях требуется переливание крови, однако в прошлом это приводило к смерти пациентов или тяжелым расстройствам здоровья. Причиной данного явления оказалось склеивание эритроцитов у лиц, которым переливают кровь — реципиентов. Исследования показали, что эритроциты могут нести специальные белки-агглютиногены, обозначаемые большими латинскими буквами А и В, тогда как в плазме крови могут содержаться другие белки — агглютинины, обозначаемые греческими буквами $α$ и $β$. Во избежание склеивания эритроцитов — агглютинации — в крови одного и того же человека не должны встретиться одноименные агглютинины и агглютиногены (А и $α$, В и $β$). Всего было выделено четыре группы крови по системе АВ0, обозначаемые римскими цифрами или буквами латинского алфавита: I (0), II (А), III (В), IV (АВ).

Группы крови по системе АВ0

Переливание крови

На знании этих особенностей основано переливание крови при кровопотерях и хирургических операциях. Лиц с I группой крови называют универсальными донорами, так как их кровь можно переливать лицам с любой группой крови. Людям со II группой крови можно переливать кровь лиц с I и II группами крови, а лицам с III — кровь I и III групп. Лиц с IV группой крови называют универсальными реципиентами, так как им можно переливать кровь любой группы.

В настоящее время при переливании используют кровь только группы реципиента, поскольку, кроме системы АВ0 существуют и другие системы, например система резус. Лица, мембраны эритроцитов которых несут специальный белок на поверхности, называются резус-положительными, а не имеющие его — резус-отрицательными. При переливании крови лиц с положительным резусом людям с отрицательным резус-фактором также происходит агглютинация. Данная система получила свое название от макак резус, у которых она впервые была найдена.

Резус-фактор имеет значение и для протекания беременности, поскольку, если мать резус-отрицательна, а плод резус-положителен, то при родах его кровь может попасть в кровь матери, и ее организм начнет вырабатывать антитела (агглютинины) на антигены (агглютиногены) эритроцитов, что при следующей беременности может привести к серьезным осложнениям.

Иммунитет

Иммунитетом называют способность организма защищать собственную целостность и биологическую индивидуальность.

В основе иммунитета лежит невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям. Основы учения об иммунитете были разработаны И. И. Мечниковым и П. Эрлихом (Нобелевская премия за 1908 год в области физиологии и медицины).

Сущность иммунных реакций заключается в том, что высокомолекулярные органические вещества, в частности белки и полисахариды, проникшие во внутреннюю среду организма, воспринимаются как чужеродные — антигены, и в ответ на их появление начинается выработка специальных веществ — антител, которые связывают и обезвреживают эти антигены, а также стимулируют процесс фагоцитоза.

Иммунитет может быть естественным и искусственным. Естественный иммунитет вырабатывается организмом без искусственных вмешательств, тогда как искусственный возникает только после введения в организм специальных лекарственных форм.

Естественный иммунитет может быть врожденным и приобретенным. Врожденный иммунитет формируется благодаря проникновению антител через плаценту или при передаче их с молоком матери, тогда как приобретенный — только в результате перенесения различных заболеваний.

Различают два вида искусственного иммунитета — активный и пассивный. Активный иммунитет возникает в результате введения ослабленных возбудителей заболеваний или выделяемых ими веществ в виде вакцин, например, против дифтерии. Пассивный же иммунитет обусловлен внесением готовых антител к возбудителям — сывороток. Активный иммунитет более стоек, чем пассивный, сохраняющийся 4–6 недель. Значительный вклад в разработку принципов создания вакцин и их введения в медицинскую практику внес великий французский биолог Л. Пастер (1822–1895).

Некоторые заболевания (ветряная оспа, краснуха, скарлатина и др.) человек переносит один раз в жизни, так как информация о возбудителях сохраняется специальными лимфоцитами — клетками иммунной памяти. Другим заболеваниям человек может подвергаться многократно, так как возбудители этих заболеваний либо слишком быстро мутируют, как вирусы гриппа или иммунодефицита человека, либо иммунитет на них возникает временно.

Ряд антигенов, например пыльца растений, домашняя пыль, кошачья шерсть, способны вызывать особенную, ураганную форму иммунологического ответа, которая проявляется в повышении чувствительности организма к ним, — аллергию. Такие антигены называются аллергенами. Аллергия развивается, как правило, не при первом, а при повторном контакте с аллергеном. При аллергии организм отвечает на аллерген чрезмерной реакцией, повреждающей его собственные клетки и ткани в результате отека, воспаления, спазма и расслабления гладкой мускулатуры, других нарушений. Биологическое значение аллергии не выяснено.

В последнее время тревогу врачей во всем мире вызывает снижение иммунитета, особенно у подрастающего поколения. Иммунодефицитные состояния организма, при которых восприимчивость организма к различным инфекционным агентам повышается, могут быть вызваны разными причинами, начиная от неблагоприятных условий окружающей среды и эмоциональных потрясений и заканчивая перенесенными заболеваниями. Однако наиболее опасной из этих причин является ВИЧ.

Обмен веществ и превращение энергии в организме человека

В организме человека одновременно происходит непостижимое количество химических реакций, которые обеспечивают его функционирование как целостной системы. Совокупность этих реакций называется обменом веществ, или метаболизмом, который имеет две стороны — катаболизм и анаболизм.

Поскольку человек относится к гетеротрофным существам, он нуждается в постоянном поступлении органических веществ из окружающей среды как для построения собственного организма, так и для обеспечения его потребностей в энергии. Однако белки, липиды и углеводы, которые мы в основном получаем с пищей, не могут попасть в организм в том виде, в котором мы их потребляем, поскольку белки, например, могут вызвать различные заболевания или даже гибель организма. Поэтому они проходят в пищеварительной системе сложный процесс механической и химической обработки, который обеспечивает их расщепление до простых веществ. Эту стадию обмена веществ называют подготовительной, основные стадии происходят в клетках, а заключительной стадией называется удаление конечных продуктов расщепления из организма.

Органические вещества, поступившие в клетку, в основном направляются на энергетические потребности клетки. Элементарное поддержание жизнедеятельности и активная деятельность требуют различных затрат энергии, поэтому на уровне организма различают основной и общий обмены. Основной обмен — это энергозатраты в стандартных условиях у спокойно лежащего, но не спящего человека утром натощак. Он необходим для работы внутренних органов и расслабленных мышц. Взрослый человек расходует в день около 100,56 кДж на 1 кг массы в сутки, а подросток — 142,6 кДж на 1 кг.

Общий обмен во многом зависит от образа жизни человека, его профессии и возраста и в среднем почти в два раза превышает основной обмен.

На основе исследования обмена веществ разработана концепция рационального питания, согласно которой количество и качество потребляемой пищи должно соответствовать потребностям организма. На ее основе разрабатываются нормы питания.

Под нормой питания следует понимать общее количество пищи и соотношение ее компонентов, которые обеспечивают нормальное состояние здоровья людей разного возраста, пола, способа жизни и труда, соответствуют биологической природе человека. В настоящее время население делят на пять групп по потребностям в энергии.

Группы интенсивности труда взрослого трудоспособного населения и рекомендованные в соответствии с этим потребности в энергии

Основными источниками энергии в пище являются углеводы, белки и липиды. Так, в результате расщепления 1 г белков и углеводов выделяется по 17,2 кДж, а липидов — 38,9 кДж энергии. Несмотря на то, что эти вещества могут заменять друг друга по количеству выделяемой энергии, а их обмены взаимосвязаны, это не означает, что можно перейти на питание только одним из видов органических веществ, так как это приводит к нарушению работы желудочно-кишечного тракта и состояния здоровья в целом.

Потребность в сбалансированном питании обусловлена еще и тем, что в белках содержатся незаменимые аминокислоты, а в состав липидов входят незаменимые жирные кислоты, которые не синтезируются в организме, однако являются жизненно необходимыми для обновления и построения различных структур.

В суточном рационе взрослого человека белки, липиды и углеводы используются в соотношении 1:1:4. Среднесуточная потребность человека в основных органических веществах определяется возрастом, полом, профессией и другими показателями. В среднем за сутки взрослый человек должен потреблять 80–100 г белков, столько же жиров (25–30 г из них должны быть растительными) и 350–400 г углеводов (простых из них должно быть не больше 50–100 г), причем для мужчин эти нормы несколько выше, чем для женщин.

Кроме незаменимых амино- и жирных кислот, пища содержит еще некоторые компоненты, необходимые организму для нормального функционирования, например витамины и микроэлементы, однако их содержание в продуктах питания настолько мало, что количество потребляемой пищи часто должно превышать расчетные показатели.

Состав крови

Кровеносная, она же сердечно-сосудистая система обеспечивает циркуляцию крови и лимфы в организме человека. Среди всех органов тела только поверхность глаз может получать кислород непосредственно из воздуха. Все остальные органы и ткани, даже кожа, получают кислород с током крови.

Кровь относится к соединительной ткани, клетки в ней занимают гораздо меньший объем, чем межклеточное вещество. Кровь состоит из жидкости с растворенными веществами (плазмы) и форменных элементов: лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов. Плазма крови образует внутреннюю среду организма: жидкость из крови «выдавливается» в ткани и становится тканевой жидкостью, избыток тканевой жидкости попадает в лимфатические сосуды, становясь лимфой. Лимфа в итоге попадает в кровоток, возвращая жидкость в кровь.

Плазма крови содержит 0,9% хлорида натрия (поваренная соль), поэтому для внутривенных вливаний используют водный 0,9% раствор NaCl («физиологический», или изотонический раствор). Другие соли и органические вещества в сумме занимают около 9% массы плазмы. Большую роль играют белки плазмы, особенно альбумины.

Для поддержания постоянной кислотности в плазме присутствуют буферные системы. Водородный показатель крови человека (pH) в среднем равен 7,4. При его смещении в кислотную или основную сторону происходят химические реакции в буферных системах, которые уравновешивают изменения кислотности.

Поддерживать постоянство внутренней среды (гемостаз) необходимо для нормальной жизни клеток. Клеточная мембрана проницаема для молекул воды, поэтому если снаружи концентрация раствора повышается (гипертонический раствор), вода стремится выйти из клетки по закону осморегуляции. Клетка при этом скукоживается, становится неправильной формы, многие ее органеллы перестают правильно работать.

Если же концентрация соли в окружающем растворе слишком мала (гипотонический раствор), вода стремится внутри клетки, чтобы «разбавить» ее содержимое. В этом случае клетки разбухают, мембрана может не выдержать и лопнуть. Таким образом, изменение солености крови может привести к необратимым изменениям в организме.

Клетки составляют около 45% объема крови. Выделяют «белую» кровь – лейкоциты и «красную» кровь – эритроциты. Эритроциты имеют небольшой размер и двояковогнутую дисковидную форму. Такая форма дает большую площадь поверхности при минимальном объеме, что повышает эффективность газообмена. Эритроциты человека не имеют ядра, они теряют его в процессе созревания.

Эритроциты

В 1 мл крови содержится 4-6 млн эритроцитов. Их главная функция – перенос кислорода, за это отвечает крупный белок – гемоглобин. Одна молекула гемоглобина состоит из четырех полипептидных цепей (глобина) и железосодержащих групп (гема). Каждая молекула гемоглобина может перенести четыре молекулы кислорода, причем способность связывать и отдавать кислород зависит от условий среды: в более щелочной среде (легких) гемоглобин лучше связывает кислород, в то время как в более кислой среде (тканях), он лучше отдает его.

Помимо кислорода с гемоглобином могут связываться другие газы, самым опасным из которых является угарный (СО). Он образуется при неполном сгорании органики в условиях нехватки кислорода и не имеет цвета и запаха. Сродство гемоглобина к угарному газу гораздо выше, чем к кислороду, поэтому, однажды связавшись с гемоглобином, угарный газ будет еще долго циркулировать в крови. При этом свободных сайтов связывания кислорода станет меньше и ткани начнут страдать от его нехватки. Тяжелое отравление угарным газом требует немедленной специализированной помощи.

Лейкоциты

Лейкоциты являются основой клеточного иммунитета, это сферические клетки с достаточно крупным ядром. 1 мл крови содержит 4-11 тысяч лейкоцитов. Из всех клеток организма они наиболее уязвимы к действию радиации.

В зависимости от свойств лейкоциты делятся на несколько типов: содержащие гранулы, или гранулоциты (эозинофилы, нейтрофилы, базофилы) и не содержащие – агранулоциты.

Тромбоциты

Также кровь содержит тромбоциты, которые представляют собой отшнуровавшиеся куски гигантской клетки. Сами тромбоциты клетками не являются, они выглядят как мелкие пластинки неправильной формы и содержат только цитоплазму с гранулами. В гранулах находятся ферменты свертывающей системы, которые активируются при повреждении сосуда: образуется сгусток крови (тромб), который закупоривает поврежденный участок. 1 мл крови содержит 200-500 тысяч тромбоцитов.

Начало всем форменным элементам крови дают стволовые клетки красного костного мозга. Клетки крови постоянно обновляются, но у разных типов клеток обновление происходит с разной периодичностью. Эритроциты могут циркулировать 120-130 суток, в то время как лейкоциты и тромбоциты обычно живут не дольше 5-7 суток.

Иммунитет

Иммунная система защищает организм от воздействия бактерий, вирусов, грибов и паразитов, вредных веществ. В случае сбоя в работе иммунитета могут возникать аутоиммунные заболевания, в организме человека есть несколько механизмов, чтобы их предотвратить.

Основными органами иммунной системы являются селезенка, тимус (вилочковая железа) и костный мозг, где появляются и начинают созревать иммунные клетки. Клетки иммунитета циркулируют с кровью, располагаются в лимфоузлах и тканях, особенно много их в местах контакта с внешней средой (кожа, ЖКТ, дыхательные пути). Некоторые органы защищены от иммунного ответа барьерами, они называются иммунологически привилегированными органами. Это мозг, камеры глаза, семенники, плацента и плод и т.д. При травмах иммунологически привилегированных органов, когда нарушается целостность барьера, могут возникнуть аутоиммунные реакции.

Макрофаги

Другие клетки неспецифического иммунитета, которые первыми отвечают на воздействие, – макрофаги. Это крупные клетки, которые способны к активному передвижению и фагоцитозу, они пожирают бактерии и инородные тела. Самостоятельно распознавать чужеродные белки макрофаги не способны, их действие не избирательно. «Ориентируют» макрофагов на уничтожение конкретных клеток антитела.

Другими клетками иммунитета являются нейтрофилы и эозинофилы. Они, как и макрофаги, являются фагоцитами (то есть способны к фагоцитозу). Кроме того, в их цитоплазме есть гранулы с едкими веществами, которые высвобождаются при активации клетки. Запускается каскад химических реакций, в ходе которых образуются активные формы кислорода, это называется кислородным взрывом. Нейтрофилы и эозинофилы, а также окружающие здоровые клетки тоже погибают в результате кислородного взрыва, их остатки фагоцитируют макрофаги. Эозинофилы играют основную роль в развитии аллергий.

Фагоциты способны к направленному движению (хемотаксису), их можно обнаружить во многих тканях и органах, даже на поверхности кожи. Благодаря их постоянной активности большая часть атакующих агентов не вызывает инфекции, то есть системного ответа организма. Инфекция возникает в том случае, если иммунитет ослаблен (переутомление, переохлаждение, голодание и т.д.) или если инфекционный агент не был вовремя распознан фагоцитами.

Различают два вида иммунитета: клеточный и гуморальный. Гуморальный иммунитет – это система комплемента и циркулирующие с плазмой крупные молекулы – антитела. Белки системы комплемента «помечают» чужеродные агенты, вызывая направленное движение клеток иммунитета. Также система комплемента может формировать поры в мембране бактерий, что будет вести к их разрушению.

Антитела

Каждое антитело имеет на конце вариабельные домены (участки), комплементарные к чужеродному белку и специфические для конкретного возбудителя. Они прикрепляются к комплементарным участкам белков, «помечая» их для других клеток иммунного ответа, например, для фагоцитов. Также антитела могут слипаться между собой, что вызывает агглютинацию возбудителя. Особенно эффективны антитела против бактерий.

Клеточный иммунитет состоит из Т и В-лимофцитов. Т-лимофоциты могут быть двух видов: Т-хелперы и Т-киллеры. Т-киллеры клетки-убийцы, они запускают процессы апоптоза, то есть запрограммированной гибели клеток, их самоуничтожения. Это необходимо, если клетки организма заражены вирусами или бактериями или если при делении в геноме появились мутации (то есть Т-киллеры борются также с раковыми клетками).

В-лимфоциты синтезируют антитела и таким образом управляют гуморальным иммунитетом. При миграции В-клеток из крови в ткань они дифференцируются в плазматические клетки.

Лимфоциты действуют избирательно, они «настроены» на уничтожение возбудителя с конкретными антигенами. Чтобы правильно «настроить» лимфоциты, нужны антиген-презентирующие клетки (АПК). АПК фагоцитируют чужеродных агентов и выставляют на своей поверхности участки их молекул в комплексе с МНС II (главный комплекс гистосовместимости II). Т-хелперы способны распознавать чужие молекулы на поверхности АПК и активировать иммунный ответ.

Специфический иммунитет очень эффективен, но требует времени на развертывание. От попадания возбудителя в кровь до выработки антител может пройти несколько дней.

К неспецифическому иммунитету относят в основном фагоциты, которые пытаются поглотить или разрушить любое инородное тело или подозрительную клетку, которую встречают.

Немаловажную роль в иммунной защите организма играет воспаление. Это сложный стадийный процесс, который имеет следующие признаки: отек, местное повышение температуры, покраснение, боль и утрата функции органа. Благодаря отеку затрудняется распространение возбудителей по организму, место проникновения ограничивается. При повышении температуры повышается активность некоторых белков гуморального иммунитета, в то время как активность бактерий и скорость их размножения снижаются. Воспалительный процесс особенно эффективен против паразитов.

N-киллеры (натуральные киллеры), как и Т-киллеры могут запускать процессы клеточной гибели. Однако они, в отличии от Т-клеток, не требуют специальной подготовки – презентации антигена и активации. N-киллеры хорошо борются с опухолями.

Интерфероны – белки крови, которые составляют основу противовирусного гуморального иммунитета. Вирусы проникают в клетки организма, после чего здоровые клетки перестают синтезировать необходимые белки и начинают воспроизводить белки и генетическую информацию вирусов. Чтобы остановить распространение вирусных частиц и выиграть время на формирование специфического иммунитета, интерфероны замедляют или даже останавливают синтез белка в зараженных клетках.

Неспецифический иммунитет не требует времени на развертывание, его действие начинается уже в первые минуты после воздействия. Однако и точность неспецифического иммунитета низкая, при развитии иммунного ответа могут страдать здоровые клетки.

Синтез клеток специфического иммунитета (лимфоцитов) включает в себя элемент случайности, только так можно достигнуть неимоверного разнообразия иммунных клеток. Чтобы в кровоток не выходили клетки, которые способны атаковать собственный организм, они проходят строгий отбор в органах иммунной системы, где происходит созревание лимфоцитов (тимус, лимфоузлы). Если в результате отбора оказывается, что юный лимфоцит распознает клетки своего организма в качестве «врагов», в нем запускается процесс апоптоза, самоуничтожения.

Группы крови. Гемотрансфузия.

На поверхности эритроцитов могут находиться белки-агглютиногены А и В. В зависимости от того, какие агглютиногены есть в организме, выделяют: I группу крови (без агглютиногенов), II (только А), III (только В) и IV (оба агглютиногена).

При гемотрансфузии (переливании крови) необходимо учитывать группу, чтобы избежать возникновения иммунного конфликта. Если человеку с I группой крови перелить любую другую, клетки его иммунитета распознают чужеродные белки-агглютиногены и выработают антитела. В результате все чужие эритроциты «слипнутся» (агглютинируют), что может быть очень опасно для организма хозяина. Поэтому людям с I группой крови можно переливать только кровь такой же группы.

Если же перелить кому-нибудь эритроциты I группы крови, не имеющие белков-агглютиногенов, реакции иммунитета не последует. Можно сказать, что обладатели I группы самые «щедрые», потому что могут поделиться своей кровью со всеми. Также их называют универсальными донорами.

Обратная ситуация с IV группой: в крови таких людей нет антител ни к агглютиногену А, ни к агглютиногену В, поэтому им можно перелить кровь любой группы. Однако при попадании эритроцита группы IV в организм с другой группой произойдет агглютинация, поэтому обладателей IV группы крови можно назвать самыми «жадными» или универсальными реципиентами. Соответственно, II группу крови нельзя перелить обладателю III и наоборот.

Помимо агглютиногенов А и В существует много других белков, которые могут привести к возникновению иммунного конфликта. Международное общество трансфузиологов в настоящее время признает всего 36 систем деления крови на группы. Наиболее часто применяют систему АВО, в которой также учитывают резус-фактор. Впервые этот белок был описан у макак-резусов, за что и получил свое название.

Большая часть людей резус-положительна (Rh+), то есть имеет на эритроцитах белок-резус. Им можно переливать кровь с любым резусом. Людям же с резус-отрицательной кровью (Rh-) можно переливать только резус-отрицательную кровь.

Резус-фактор может стать причиной резус-конфликта между матерью и плодом. Если у резус-отрицательной матери будет резус-положительный ребенок, то при попадании крови плода в кровоток матери сформируются антитела к Rh+ белку. Чаще всего смешение крови происходит при родах и не несет опасности для ребенка. Если же антитела каким-то образом появились до родов, они могут проникнуть через плаценту и вызвать агглютинацию эритроцитов плода, что приведет к его гибели. Такая опасность часто возникает при повторной беременности резус-отрицательных женщин.

Распространенность групп крови варьирует в разных популяциях. На картинке приведена частота встречаемость разных групп по системе АВО в мире.

Даниил Романович | Просмотров: 8k

Внутренняя среда организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость)

У высших животных и человека внутренняя среда организма образована кровью, тканевой жидкостью и лимфой. Она характеризуется относительным постоянством состава, физических и химических свойств, т.е. гомеостазом. Поддержание гомеостаза — результат нервно-гуморальной регуляции.

Рисунок 1. Внутренняя среда организма

Кровь 

Кровь — жидкая подвижная соединительная ткань внутренней среды организма, которая состоит из жидкой среды — плазмы и взвешенных в ней клеток — форменных элементов: клеток лейкоцитов, постклеточных структур (эритроцитов) и тромбоцитов (кровяные пластинки). У позвоночных кровь имеет красный цвет (от бледно- до тёмно-красного). Сами эритроциты жёлто-зелёные и лишь в совокупности образуют красный цвет, в связи с наличием в них гемоглобина. У некоторых моллюсков и членистоногих кровь имеет голубой цвет за счёт наличия гемоцианина. У человека кровь образуется из кроветворных стволовых клеток, количество которых составляет около 30000, в основном в костном мозге.

Функции крови:

Кровь выполняет следующие функции.

• Транспортная функция — заключается в транспорте кровью различных веществ (энергии и информации, в них заключенных) и тепла в пределах организма.

• Дыхательная функция — кровь переносит дыхательные газы — кислород (О2) и углекислый газ (СО2) — как в физически растворенном, так и в химически связанном виде. Кислород доставляется от легких к потребляющим его клеткам органов и тканей, а углекислый газ — наоборот, от клеток к легким.

• Питательная функция — кровь переносит также питательные вещества от органов, где они всасываются или депонируются к месту их потребления.

• Выделительная (экскреторная) функция — при биологическом окислении питательных веществ, в клетках образуются, кроме СО2, другие конечные продукты обмена (мочевина, мочевая кислота), которые транспортируются кровью к выделительным органам: почкам, легким, потовым железам, кишечнику. Кровью осуществляются также транспорт гормонов, других сигнальных молекул и биологически активных веществ.

• Терморегулирующая функция — благодаря своей высокой теплоемкости кровь обеспечивает перенос тепла и его перераспределение в организме. Кровью переносится около 70% тепла, образующегося во внутренних органах в кожу и легкие, что обеспечивает рассеяние ими тепла в окружающую среду.

• Гомеостатическая функция — кровь участвует в водно-солевом обмене в организме и обеспечивает поддержание постоянства его внутренней среды — гомеостаза.

• Защитная функция заключается, прежде всего, в обеспечении иммунных реакций, а также создании кровяных и тканевых барьеров против чужеродных веществ, микроорганизмов, дефектных клеток собственного организма. Вторым проявлением защитной функции крови является ее участие в поддержании своего жидкого агрегатного состояния (текучести), а также остановке кровотечения при повреждении стенок сосудов и восстановлении их проходимости после репарации дефектов.

Состав крови

Весь объём крови живого организма условно делится на периферический (находящийся и циркулирующий в русле сосудов) и кровь, находящуюся в кроветворных органах и периферических тканях. Кровь состоит из двух основных компонентов: плазмы и взвешенных в ней форменных элементов. Отстоявшаяся кровь состоит из трёх слоёв: верхний слой образован желтоватой плазмой крови, средний, сравнительно тонкий серый слой составляют лейкоциты, нижний красный слой образуют эритроциты.

Рисунок 2. Состав крови

Плазма

Плазма крови — жидкая часть крови, которая содержит воду и взвешенные в ней вещества — белки и другие соединения. Основными белками плазмы являются альбумины, глобулины и фибриноген. Около 90 % плазмы составляет вода. Неорганические вещества составляют около 2-3 %; это катионы (Na+, K+, Mg2+, Ca2+) и анионы (HCO3—, Cl—, PO43-, SO42-). Органические вещества (около 9 %) в составе крови подразделяются на азотсодержащие (белки, аминокислоты, мочевина, креатинин, аммиак, продукты обмена пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов) и безазотистые (глюкоза, жирные кислоты, пируват, лактат, фосфолипиды, холестерин). Также в плазме крови содержатся газы (кислород, углекислый газ) и биологически активные вещества (гормоны, витамины, ферменты, медиаторы).

Форменные элементы

У взрослого человека форменные элементы крови составляют около 40—50 %, а плазма — 50—60 %. Форменные элементы крови представлены эритроцитами, тромбоцитами и лейкоцитами:

• Эритроциты (красные кровяные тельца) — самые многочисленные из форменных элементов. Зрелые эритроциты не содержат ядра и имеют форму двояковогнутых дисков. Циркулируют 120 дней и разрушаются в печени и селезёнке. В эритроцитах содержится железосодержащий белок — гемоглобин. Он обеспечивает главную функцию эритроцитов — транспорт газов, в первую очередь — кислорода. Именно гемоглобин придаёт крови красную окраску. В лёгких гемоглобин связывает кислород, превращаясь в оксигемоглобин, который имеет светло-красный цвет. В тканях оксигемоглобин высвобождает кислород, снова образуя гемоглобин, и кровь темнеет. Кроме кислорода, гемоглобин в форме карбогемоглобина переносит из тканей в лёгкие углекислый газ.

• Тромбоциты (кровяные пластинки) представляют собой ограниченные клеточной мембраной фрагменты цитоплазмы гигантских клеток костного мозга (мегакариоцитов). Совместно с белками плазмы крови (например, фибриногеном) они обеспечивают свёртывание крови, вытекающей из повреждённого сосуда, приводя к остановке кровотечения и тем самым защищая организм от кровопотери.

• Лейкоциты (белые клетки крови) являются частью иммунной системы организма. Они способны к выходу за пределы кровяного русла в ткани. Главная функция лейкоцитов — защита от чужеродных тел и соединений. Они участвуют в иммунных реакциях, выделяя при этом Т-клетки, распознающие вирусы и всевозможные вредные вещества; В-клетки, вырабатывающие антитела, макрофаги, которые уничтожают эти вещества. В норме лейкоцитов в крови намного меньше, чем других форменных элементов.

Кровь относится к быстро обновляющимся тканям.

Физиологическая регенерация форменных элементов крови осуществляется за счёт разрушения старых клеток и образования новых органами кроветворения. Главным из них у человека и других млекопитающих является костный мозг. У человека красный, или кроветворный, костный мозг расположен в основном в тазовых костях и в длинных трубчатых костях. Основным фильтром крови является селезёнка (красная пульпа), осуществляющая, в том числе и иммунологический её контроль (белая пульпа).

Тканевая жидкость

Тканевая жидкость – это часть внутренней среды организма, которая заполняет все пространство между клетками. К таким видам специалисты относят жидкость плевральной полости, сердечной сумки, спинномозговую жидкость и др.

Образование тканевой жидкости происходит из плазмы крови, проникающей в интерстициальное пространство через стенки капилляров, при этом одна ее часть возвращается назад, а другая часть остается между клетками тканей. Частично тканевая жидкость скапливается в лимфатических капиллярах, оттуда направляется в лимфатические сосуды, образуя лимфу, и проходя через лимфоузлы, снова попадает в кровоток.

В норме из-за своего постоянного перемещения тканевая жидкость не накапливается вокруг клеток. Если же по какой-то причине жидкость перестает возвращаться в кровь, возникают отеки.

Состав тканевой жидкости

Тканевая жидкость очень мало содержит белковых компонентов (1,5 г на 100 мл), и по своему химическому составу сильно напоминает плазму, хотя отличается количеством электролитов, ферментов и метаболитов.

Состав тканевой жидкости определяется спецификой определенных органов, соответствует их особенностям, но главным образом она состоит из воды, растворенных питательных веществ (сахаров, солей, аминокислот, ферментов и прочих), кислорода, углекислого газа и продуктов жизнедеятельности клеток.

Функции тканевой жидкости

Тканевая жидкость является своеобразным посредником между кровеносными сосудами и клетками организма. Обмен веществ, который постоянно совершают клетки, поглощая кислород и питательные вещества и отдавая углекислый газ и другие продукты жизнедеятельности, может быть реализован при условии растворенного состояния клеточной мембраны.

Эту ответственную роль выполняет тканевая жидкость, которая окружает клетки и омывает их. При этом клетки из тканевой жидкости получают все необходимое питание и кислород, а ей возвращают отработанные вещества. Из тканевой жидкости все продукты клеточного обмена дальше проникают в кровеносное русло.

Лимфа, ее состав и свойства. Образования и движение лимфы.

Лимфой называется жидкость, содержащаяся у позвоночных животных и человека в лимфатических капиллярах и сосудах. Лимфатическая система начинается лимфатическими капиллярами, которые дренируют все тканевые межклеточные пространства. Движение лимфы осуществляется в одну сторону- по направлению к большим венам. На этом пути мелкие капилляры сливаются в крупные лимфатические сосуды, которые постепенно, увеличиваясь в размерах, образуют правый лимфатический и грудной протоки. В кровяное русло через грудной проток оттекает не вся лимфа, так как некоторые лимфатические стволы (правый лимфатический проток, яремный, подключичный и бронхомедиастинальный) самостоятельно впадают в вены.

По ходу лимфатических сосудов расположены лимфатические узлы, после прохождения которых лимфа снова собирается в лимфатические сосуды несколько больших размеров.

Функции лимфы

Основные функции лимфатической системы весьма разнообразны и в основном состоят в:

— возвращении белка в кровь из тканевых пространств;

— в участии в перераспределении жидкости в теле;

— в защитных реакциях как путем удаления и уничтожения различных бактерий, так и участием в иммунных реакциях;

— в участии в транспорте питательных веществ, особенно жиров.

Иммунитет

Иммунитет – сопротивляемость, невосприимчивость организма к генетически чужеродным белкам, организмам, ядовитым веществам.

Схема 1. Виды иммунитета

При введении вакцины в организм человека попадает ослабленный (или погибший) возбудитель или даже его компоненты. При этом развивается типичный иммунный ответ, формируются антитела. Заболевание при этом либо не развивается вовсе, либо проходит в неяркой форме, так как возбудитель не достаточно силен, чтобы вызвать типичные признаки болезни. Однако информация о контакте с возбудителем сохраняется, и при последующих контактах сразу же выделяются антитела, и человек не заболевает. Вакцинация предохраняет человека от многих инфекционных заболеваний. Первую вакцину получил Э. Дженер в конце 18 века.

При введении сыворотки в организм попадают готовые антитела, которые помогают организму бороться с заболеванием. Ее вводят человеку, который уже болеет, с целью лечения, а не профилактики.

Помимо антител в защите организма от инфекций большую роль играют белые клетки крови – лейкоциты. Эти клетки способны мигрировать по организму в поисках болезнетворных агентов, находить их и элиминировать из организма. Впервые способность лейкоцитов к фагоцитозу отметил И.И. Мечников, это позволило ему создать клеточную теорию иммунитета.

Органы иммунной системы

Выделяют центральные и периферические органы иммунной системы. К центральным органам относят красный костный мозг и тимус, а к периферическим — селезёнку, лимфатические узлы, а также местноассоциированную лимфоидную ткань.

Красный костный мозг — центральный орган кроветворения и иммуногенеза. Содержит самоподдерживающуюся популяцию стволовых клеток. Красный костный мозг находится в ячейках губчатого вещества плоских костей и в эпифизах трубчатых костей. Здесь происходит дифференцировка В-лимфоцитов из предшественников. Содержит также Т-лимфоциты.

Рисунок 3. Костный мозг

Тимус — центральный орган иммунной системы. В нём происходит дифференцировка Т-лимфоцитов из предшественников, поступающих из красного костного мозга.

Рисунок 4. Расположение тимуса

Лимфатические узлы — периферические органы иммунной системы. Они располагаются по ходу лимфатических сосудов. В каждом узле выделяют корковое и мозговое вещество. В корковом веществе есть В-зависимые зоны и Т-зависимые зоны. В мозговом есть только Т-зависимые зоны.

Рисунок 5. Расположение лимфатических узлов

Селезёнка — паренхиматозный зональный орган. Является самым крупным органом иммунной системы, кроме того, выполняет депонирующую функцию по отношению к крови.

Рисунок 6. Расположение селезёнки

Функции селезёнки:

1. Лимфопоэз — главный источник образования циркулирующих лимфоцитов; действует как фильтр для бактерий, простейших и инородных частиц, а также продуцирует антитела (иммунная и кроветворная функции).

1. Разрушение старых и повреждённых эритроцитов и тромбоцитов, остатки которых затем направляются в печень. Таким образом, селезенка через разрушение эритроцитов участвует в образовании желчи (фильтрационная функция, участие в обмене веществ, в том числе в обмене железа).

1. Депонирование крови, накопление тромбоцитов (1/3 всех тромбоцитов в организме).

1. На ранних стадиях развития плода селезёнка служит одним из органов кроветворения.

Скачать материал

Скачать материал

«Внутренняя среда организма:
кровь, лимфа, тканевая жидкость»

Внутренняя среда организма — совокупность жидкостей (крови, лимфы, тканевой жидкости), связанных между собой и принимающих непосредственное участие в процессах обмена веществ. Внутренняя среда организма осуществляет связь между всеми органами и клетками тела. Для внутренней среды характерно относительное постоянство химического состава и физико-химических свойств, которое поддерживается непрерывной работой многих органов.

Кровь — ярко-красная жидкость, циркулирующая в замкнутой системе кровеносных сосудов и обеспечивающая жизнедеятельность всех тканей и органов. В организме человека содержится около 5 л крови.

Бесцветная прозрачная тканевая жидкость заполняет промежутки между клетками. Она образуется из плазмы крови, проникающей через стенки кровеносных сосудов в межклеточные пространства, и из продуктов клеточного обмена веществ. Её объём составляет 15—20 л. Через тканевую жидкость осуществляется связь между капиллярами и клетками: путём диффузии и осмоса через неё передаются питательные вещества и О₂ из крови в клетки, а СО₂, вода и другие продукты жизнедеятельности — в кровь.

В межклетниках начинаются лимфатические капилляры, которые собирают тканевую жидкость. В лимфатических сосудах она превращается в лимфу — желтоватую прозрачную жидкость. По химическому составу она близка к плазме крови, но содержит в 3—4 раза меньше белков, поэтому обладает небольшой вязкостью. В лимфе содержится фибриноген, и благодаря этому она способна свёртываться, хотя и гораздо медленнее, чем кровь. Среди форменных элементов преобладают лимфоциты и очень мало эритроцитов. Объём лимфы в организме человека составляет 1—2 л.

Основные функции лимфы:

•  Трофическая — в неё всасывается значительная часть жиров из кишечника (при этом она приобретает беловатый цвет за счёт эмульгированных жиров).
• Защитная — в лимфу легко проникают яды и бактериальные токсины, нейтрализующиеся затем в лимфатических узлах.

Состав крови

Кровь состоит из плазмы (60 % объёма крови) — жидкого межклеточного вещества и взвешенных в ней форменных элементов (40 % объёма крови) — эритроцитов, лейкоцитов и кровяных пластинок (тромбоцитов).

Плазма — вязкая белковая жидкость жёлтого цвета, состоящая из воды (90— 92 °%) и растворённых в ней органических и неорганических веществ. Органические вещества плазмы: белки (7—8 °%), глюкоза (0,1 °%), жиры и жироподобные вещества (0,8%), аминокислоты, мочевина, мочевая и молочная кислоты, ферменты, гормоны и др. Белки альбумины и глобулины участвуют в создании осмотического давления крови, транспортируют различные нерастворимые в плазме вещества, выполняют защитную функцию; фибриноген участвует в свёртывании крови. Кровяная сыворотка — это плазма крови, не содержащая фибриногена. Неорганические вещества плазмы (0,9 °%) представлены солями натрия, калия, кальция, магния и др. Концентрация различных солей в плазме крови относительно постоянна. Водный раствор солей, который по концентрации соответствует содержанию солей в плазме крови, называется физиологическим раствором. Он используется в медицине для восполнения недостающей в организме жидкости.

Эритроциты (красные кровяные клетки) — безъядерные клетки двояковогнутой формы (диаметр — 7,5 мкм). В 1 мм³ крови содержится примерно 5 млн эритроцитов. Основная функция — перенос О₂ от лёгких к тканям и СО₂ от тканей к органам дыхания. Окраска эритроцитов определяется гемоглобином, состоящим из белковой части — глобина и железосодержащего гема. Кровь, эритроциты которой содержат много кислорода, ярко-алая (артериальная), а кровь, отдавшая значительную его часть, — тёмно-красная (венозная). Эритроциты образуются в красном костном мозге. Срок их жизни — 100—120 дней, после чего они разрушаются в селезёнке.

Лейкоциты (белые кровяные клетки) — бесцветные клетки, имеющие ядро; их основная функция — защитная. В норме 1 мм³ крови человека содержит 6—8 тыс. лейкоцитов. Некоторые лейкоциты способны к фагоцитозу — активному захватыванию и перевариванию различных микроорганизмов или отмерших клеток самого организма. Лейкоциты образуются в красном костном мозге, лимфатических узлах, селезёнке и тимусе. Продолжительность их жизни — от нескольких дней до нескольких десятков лет. Лейкоциты делятся на две группы: гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы), содержащие зернистость в цитоплазме, и агранулоциты (моноциты, лимфоциты).

Тромбоциты (кровяные пластинки) — мелкие (2—5 мкм в диаметре), бесцветные, безъядерные тельца округлой или овальной формы. В 1 мм³ крови насчитывается 250—400 тыс. тромбоцитов. Основная их функция — участие в процессах свёртывания крови. Тромбоциты образуются в красном костном мозге, разрушаются в селезёнке. Продолжительность их жизни — 8 дней.

Функции крови

Функции крови:

1. Питательная — доставляет тканям и органам человека питательные вещества.
2. Выделительная — удаляет через органы выделения продукты распада.
3. Дыхательная — обеспечивает газообмен в лёгких и тканях.
4. Регуляторная — осуществляет гуморальную регуляцию деятельности различных органов, разнося по организму гормоны и другие вещества, усиливающие или тормозящие работу органов.
5. Защитная (иммунная) — содержит способные к фагоцитозу клетки и антитела (специальные белки), препятствующие размножению микроорганизмов или нейтрализующие их ядовитые выделения.
6. Гомеостатическая — принимает участие в поддержании постоянной температуры тела, рН среды, концентрации ряда ионов, осмотического давления, онкотического давления (часть осмотического давления, определяемого белками плазмы крови).

Свёртывание крови

Свёртывание крови — важное защитное приспособление организма, предохраняющее его от потери крови при повреждении сосудов. Свёртывание крови — сложный процесс, состоящий из трёх этапов.

На первом этапе вследствие повреждения стенки сосуда происходит разрушение тромбоцитов и высвобождение фермента тромбопластина.

На втором этапе тромбопластин катализирует превращение неактивного белка плазмы протромбина в активный фермент тромбин. Это превращение осуществляется в присутствии ионов Ca²⁺.

На третьем этапе тромбин превращает растворимый белок плазмы фибриноген в волокнистый белок фибрин. Нити фибрина переплетаются, образуя густую сеть в месте повреждения кровеносного сосуда. В ней задерживаются клетки крови и формируется тромб (сгусток). В норме кровь свёртывается в течение 5—10 минут.

У людей, страдающих гемофилией, кровь не способна свёртываться.

Это конспект по теме «Внутренняя среда организма: кровь, лимфа, тканевая жидкость». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к следующему конспекту: Группы крови. Иммунитет
• Вернуться к списку конспектов по Биологии.
• Проверить знания по Биологии.