5579

КРОВЬ КАК ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА И СРЕДСТВО ТРАНСПОРТА ВЕЩЕСТВ. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРОВИ

Лекция

Биология и генетика

Функциональная система крови (состав, функции, методы исследования). Физико-химический состав гомеостаз внутренней среды (состав и физико-химические показатели крови). Кровь как средство транспорта веществ.

Русский

2014-11-16

177.94 KB

6 чел.

Тема: КРОВЬ КАК ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА И СРЕДСТВО ТРАНСПОРТА ВЕЩЕСТВ.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРОВИ.

План лекции:

  1.  Функциональная система крови (состав, функции, методы исследования).
  2.  Физико-химический состав гомеостаз внутренней среды (состав и физико-химические показатели крови).
  3.  Кровь как средство транспорта веществ.

Кровь является частью внутренней среды организма. Внутренняя среда организма – это совокупность жидкостей: крови, лимфы, тканевой и цереброспинальной жидкостей.

Кровь – это непрозрачная красная жидкость, состоящая из бледно-желтой плазмы (плазма, лишенная фибрина, называется сывороткой) и взвешенных в ней форменных элементов – клеток:

  1.  эритроцитов (красных кровяных телец),
  2.  лейкоцитов (белых кровяных телец),
  3.  тромбоцитов (кровяных пластинок).

Функциональная система кровь состоит:

Относительное постоянство количества крови и ее состава

Строение системы

Функции отдельных частей

Формы и средство транспорта веществ, находящихся в крови

Физико-химический гомеостаз внутренней среды

Органы кроветворения и кроверазрушения

Механизмы регуляции нервной и гуморальной

Кровь циркулирующая и депонированная

    Функции крови:

  1.  Дыхательная
  2.  Трофическая
  3.  Выделительная
  4.  Гуморальная
  5.  Терморегуляторная
  1.  Защитная (иммунная)
  2.  Участие в КЩР организма
  3.  Гемостатическая
  4.  Креаторная

Функции крови:

  1.  Транспортная функция:
  2.  Дыхательная – перенос О2 и СО2;
  3.  Трофическая – питательные вещества;
  4.  Выделительная – продукты метаболизма, Н2О и соли;
  5.  Гуморальная;
  6.  Терморегуляторная (за счет переноса Н2О как вещества, обладающего высокой теплоемкостью, участвует в перераспределении тепла, образующегося в процессе метаболизма, и его выделении через легкие, кожу и дыхательные пути);
  7.  Участие в КЩР организма;
  8.  Креаторная.
  9.  Защитная функция:
  10.  Гемостатическая – защита от кровопотери (свертывающая и антисвертывающая системы);
  11.  Иммунная – защита от инородных агентов – клеточный и гуморальный иммунитет (за счет фагоцитирующих и антителообразующих клеток).

Состав и физические свойства циркулирующей крови постоянно контролируются механизмами нервной и гуморальной регуляции, за счет чего достигается постоянство внутренней среды организма, в каких бы условиях не находился организм.

Кровь является средством транспорта находящихся в ней веществ и образует формы транспорта этих веществ.

Состав крови. Физико-химический гомеостаз внутренней среды.

Функциональная система кровь

Органы кроверазрушения

Органы кроветворения

Механизмы нервной и гуморальной регуляции

Циркулирующая и депонированная кровь

Красный костный мозг, печень, селезенка, лимфатические сосуды, тимус

Депонированная кровь

Селезенка, печень, подкожные сосудистые сплетения

Циркулирующая кровь = 6-8% от массы тела

Из них 84% находится в большом круге кровообращения, в основном в венах (64%), 9% - в малом круге, 7% - в сердце

Оптимальное содержание в единице объема крови (1 л) форменных элементов и компонентов плазмы

 

Форменные элементы 45%

Эритроциты = 4,5-5,5*1012/л Лейкоциты = 4-10*109/л Тромбоциты = 200-300*109

Плазма 55%

 В зависимости от объема циркулирующей крови (в N = 6-8% от массы тела) выделяют следующие состояния:

  1.  Нормоволемия:
  2.  Простая
  3.  Олигоцитемическая
  4.  Полицитемическая
  5.  Гиперволемия
  6.  Гиповолемия

Состав циркулирующей крови можно представить себе по гематокриту – это часть объема крови, которая приходится на долю эритроцитов. Норма гематокрита для мужчин = 44-46%, для женщин = 41-43%. Определяют путем центрифугирования цитратной крови (метод Цинтроба).

В зависимости от показателя гематокрита выделяют:

  1.  Нормоцитемию
  2.  Полицитемию – увеличение гематокрита
  3.  Олигоцитемию – уменьшению гематокрита.

Олигоцитемия возникает при угнетении красного костного мозга или при кровопотере. Несовместимая с жизнью кровопотеря – более 30% циркулирующей крови. Механизм: тканевая жидкость устремляется в сосудистое русло через стенку сосуда микроциркуляторного русла. Объем крови может быть частично восстановлен, но количество форменных элементов остается уменьшенным.

 Вязкость крови = 3,5 – 5,4 (4,5) относительных единиц. При увеличении гематокрита вязкость возрастает несколько быстрее, чем при линейной зависимости, поэтому при патологическом увеличении гематокрита быстро нарастает вязкость, как результат нарастает гидродинамическое сопротивление, в результате чего может нарушаться кровообращение в некоторых органах.

Вязкость

 

1,050 – 1,060 г/см3

Гематокрит

Удельный вес: нативной крови = 1,050-1,060 г/см3 

  плазмы = 1,025

  эритроцитов = 1,090

 

Состав плазмы крови

90% массы плазмы приходится на долю воды

10% - сухой остаток

Органические вещества – 9%

Неорганические вещества – 1%

А. Белки плазмы крови – 6,5-8%:

    - альбумины – 4,5%;

    - глобулины – 2-3%;

    - фибриноген – 0,4%

 

Б. Азотсодержащие вещества небелковой природы.

Они составляют показатель – остаточный азот – 14,3-28,6 мкмоль/л. Остаточный азот включает следующие компоненты: азот мочевины, азот мочевой кислоты, азот аминокислот (глутамина и глутаминовой кислоты). При некоторых патологических состояниях содержание остаточного азота увеличивается – развивается азотемия, которая бывает 2х форм:

  1.  Ретенционная – возникает при снижении выделения через почки азотсодержащих продуктов, но при нормальном поступлении их в кровь;
  2.  Продукционная – возникает при увеличении поступления азотсодержащих веществ в кровь (например, при опухолях – распад тканевых белков), но при нормальном выделении их с мочой.

С. Безазотистые органические вещества плазмы:

1) глюкоза – 3,5-5,5 ммоль/л;

2) молочная и пировиноградная кислоты;

3) липиды – фосфолипиды, жирные кислоты, лецитин. Липиды находятся в плазме в основном в виде липопротеидов, связанных с α- и β-глобулинами

Д. Гормоны, ферменты, витамины

БЕЛКИ ПЛАЗМЫ КРОВИ

В плазме крови (ее объем до 3 л) содержится в общем 200-300 г белков (65-85 г/л – общий белок крови – показатель биохимического анализа крови), они составляют 3 основные группы:

  1.  Альбумины – молекулярная масса 69 000, от 1 до 10 нм в диаметре = 37-41 г/л;
  2.  Глобулины – α1, α2, β, γ – молекулярная масса от 90 000 до 160 000, диаметр до 30 нм = 30-34 г/л (26-36 г/л);
  3.  Фибриноген – молекулярная масса 400 000, диаметр свыше 30 нм = 3,0 – 3,3 г/л.

Частицы таких размеров относятся к коллоидным, отсюда концентрация белков в плазме создает осмотически-коллоидное (онкотическое) давление. Величина онкотического давления – 25-30 мм рт.ст. Сама величина небольшая, но его наличие предполагает важную роль в регулировании распределения воды между плазмой и интерстициальной жидкостью, т.е. тканями. Это и будем считать первой функцией белков плазмы.

Функции белков плазмы:

  1.  Формирование онкотического давления, за счет которого обеспечивается регулирование водного обмена между кровью и тканями. В связи с тем, что стенки капилляров свободно пропускают небольшие молекулы, концентрация этих молекул, а следовательно, и создаваемое ими осмотическое давление, в плазме и тканях одинаково. Крупные молекулы белков плазмы с большим трудом проходят через стенки капилляров. Благодаря этому между плазмой и интерстициальной жидкостью существует градиент концентрации белков и формируется онкотическое давление. Это обеспечивает нормальный водный баланс в тканях. При снижении концентрации альбуминов в крови (а именно они принимают активную роль в формировании онкотического давления в силу своего количества и малого молекулярного размера) обмен воды искажается и она задерживается в тканях (интерстициальный отек – голодные отеки).
  2.  Питательная или трофическая функция – клетки из плазмы захватывают не сами белки, а их мономеры – аминокислоты, однако клетки РЭС захватывают белки плазмы и расщепляют их при помощи своих внутриклеточных ферментов до аминокислот, которые сразу же поступают в кровь и используются для синтеза белков другими клетками. Этот кругооборот белков плазмы настолько интенсивен, что суточную потребность в белках можно полностью удовлетворить путем парентерального введения.
  3.  Неспецифические переносчики катионов крови. 2/3 Са2+ крови находятся в составе неспецифических связей с белками плазмы, за счет чего ионы Са2+ теряют свою диффундирующую способность и находятся в равновесии со свободно растворенным Са2+ в крови.
  4.  Стабилизирующая функция для эритроцитов, за счет создания вязкости.
  5.  Вязкость – для артериального давления (АД).
  6.  Буферные свойства – возможность поддержания рН, входят в состав кислотно-щелочной системы крови.
  7.  Содержат факторы иммунитета (антитела – γ-глобулины).
  8.  Участвуют в свертывании крови (фибриноген).
  9.  Транспортная функция – белки плазмы крови обладают большим количество липофильных и гидрофильных участков на своих молекулах (присоединяют к своим липофильным участкам жирорастворимые вещества и удерживают их в крови, транспортируя их от кишечника или депо к месту потребления).

Альбумины – около 60% всех белков плазмы, берут на себя 80% онкотического давления. Основной трофический белок. Транспортирующий белок – переносит  билирубин (связывает до 25-50 мол.), жирные кислоты, соли желчных кислот, при введении – пенициллин, сульфониламиды, ртуть.

Глобулины – в порядке убывания электрофоретической активности могут быть разделены на α1, α2, β, γ-глобулины:

  1.  α1 – гликопротеины; 2/3 всей глюкозы плазмы циркулирует в составе α1-глобулинов;
  2.  α2 – это мукопротеины и медьсодержащий белок церулоплазмин – переносчик меди в крови. Кроме этого, сюда относятся тироксинсвязывающий белок, билирубинсвязывающий белок, кортизолсвязывающий белок, витамин В12-связывающий белок;
  3.  β-глобулины – белки-переносчики липидов и полисахаридов;
  4.  γ-глобулины – в большинстве своем к ним относятся защитные вещества крови. Они обладают ферментативной активностью и являются готовым антителами. Повышение γ-глобулинов сопровождается снижением альбуминов, что приводит к снижению альбуминно-глобулинового коэффициента (А/Г коэффициент – соотношение количества альбуминов к количеству глобулинов; в норме А/Г коэффициент составляет 1,5-2,3). К γ-глобулинам относятся α- и β-агглютинины.

Фибриноген – растворенный предшественник фибрина. Молекула вытянутая,  соотношение длины/ширины = 17/1. Раствор фибриногена имеет высокую вязкость.

Синтез и обновление белков плазмы: в сутки образуется при нормальном питании 17 г альбумина и 5 г глобулина. Период полураспада альбумина равен 10-15 дней, а глобулина – 5 дней. Это значит, что за такой срок 50% белков плазмы заменяются вновь синтезированными.

Таким образом, белки и электролиты плазмы обеспечивают ее основные свойства, поэтому их называют функциональными компонентами плазмы. Другие вещества лишь транспортируются плазмой:

  1.  питательные вещества, витамины, микроэлементы:
    1.  липиды в связи с глобулинами и альбуминами (вещества, растворимые в эфире, - жиры, липоиды, стероиды);
    2.  аминокислоты;
    3.  витамины (их транспорт зависит и от успешного всасывания – внутренний фактор Касла для витамина В12);
    4.  микроэлементы:
      1.  железо – всасывается в кишечнике в составе белкового комплекса – ферритина;
      2.  медь – в связи с церулоплазмином (α2-глобулин);
      3.  Со – для образования В12;
      4.  Йод – в связи с тироксинсвязывающим белком;
  2.  продукты промежуточного обмена – молочная кислота, пировиноградная кислота;
  3.  гормоны и ферменты – 50 гормонов и ферментов плазмы крови;
  4.  вещества, подлежащие выведению (конечные продукты обмена – шлаки) – СО2, мочевина, мочевая кислота, креатинин, билирубин, аммиак. Эти вещества являются азотсодержащими и при нормальной функции почек выводятся из организма. При нарушении функции почек уровень этих веществ в крови увеличивается.

Кровь обладает тремя физико-химическими свойствами:

  1.  

Можно говорить о суспензионно-коллоидном состоянии крови, в той же мере и плазмы

Суспензионными;

  1.  Коллоидными;
  2.  Электролитными.

  1.  Электролитные свойства плазмы, а следственно, и крови, создаются минеральными соединениями. Электролиты плазмы:
  2.  Катионы: Na+, K+, Ca2+, Mg2+
  3.  Анионы: SO42-, Cl-, HCO3-, HPO42-, H2CO3, органические кислоты (молочная, лимонная, пировиноградная)

Концентрация электролитов выражается в милиэквивалентах на л (мэкв/л):

 Na+ - 130-150 мэкв/л

К+ - 3,4-4,9 мэкв/л

Са2+ - до 10 мэкв/л

 Mg2+ - 0-5 мэкв/л

Неорганические вещества плазмы – минеральные соли, которые создают осмотическое давление, рН, участвуют в процессах свертывания.

В организме человека существует 3 основных водных пространства:

  1.  Плазма – около 3,5 л
  2.  Межклеточная жидкость – около 10 л – это внешняя среда для всех клеток организма
  3.  Внутриклеточная жидкость – около 30 л

Для человека с массой тела 65-70 кг

Концентрация растворенных в плазме веществ создает осмотическое давление.

Осмотическое давление плазмы=5600 мм рт.ст. или 6,6-7,6 атм или 285-300 мосм/л.

Обмен водой и веществами можно представить схематично. Этот обмен происходит по законам осмоса (согласно наличию осмотического давления).

Поступление Н2О

ЖКТ

Желудок

Кишечник

Легкие, кожа

Плазма (+лимфа)

Почки

Интерстициальная жидкость

Обмен не затруднен для воды и мелкомолекулярных белков, анионов и катионов, поэтому эти 2 среды отличаются в составе только по крупномолекулярным белкам

Внутриклеточная жидкость

Конечный результат обмена: перераспределение воды и веществ в организме и обмен с окружающей средой

 

Растворы, осмотическое давление которых такое же, как у плазмы, называются изотоническими

с большим давлением – гипертонические

с меньшим – гипотонические.

96% от общего осмотического давления крови приходится на долю неорганических электролитов, главным образом (до 60%) – натрия хлорида. Раствор натрия хлорида, концентрация которого 0,9%, называется физиологическим. Его осмотическое давление такое же, как и у плазмы, поэтому в этом растворе объемные форменные элементы не теряют своих функций. Любое отклонение осмотического давления плазмы и интерстициальной жидкости от нормальных величин приводит к перераспределению воды между клетками и тканевой жидкостью, что, в свою очередь, сопровождается движением воды между тканевой жидкостью и кровью. Если плазма становится гипотоничной (большой приток крови в организм через ЖКТ с низким содержанием солей – ключевая, талая вода), то вода входит в клетки и эритроциты крови и вызывает клеточный отек и осмотический гемолиз крови (эритроциты лопаются, лаковая кровь). Это происходит при концентрации натрий хлора от 0,45% до 0,28% (минимальная и максимальная резистентность эритроцитов). При концентрации 0,45% разрушается до 50% всего количества эритроцитов, при 0,28% разрушаются почти все. Отсюда % гемолизированной крови в норме 10 ммоль/л. Гемолиз может произойти и в результате других причин. Согласно этому обстоятельству различают виды гемолиза:

  1.   Механический (в донорской крови – при встряхивании; в условиях целостного организма – маршевая вибрация);
    1.   Биологический (при действии ядов – анафилактический шок, при переливании крови, несовместимой по групповой принадлежности);
      1.   Температурный (при повышении температуры тела выше 40°С);
      2.   Химический (при вдыхании паров растворителей – ацетон, хлороформ, эфир (дыхательный наркоз)).

Функции электролитов плазмы – изотоничность среды:

  1.  Создание осмотического давления – одно из основных условий поддержания жизнедеятельности организма;
  2.  рН крови (и, прежде всего, плазмы).

Поддержание рН крови (кислотно-щелочное равновесие)

Артериальная кровь 7,4

Венозная кровь 7,37

Клетки 7,0-7,2

Поддержание постоянного осмотического давления крови

Физико-химический гомеостаз крови

Удаление избытка воды и солей (функция почек)

Поддержание постоянства онкотического давления (за счет концентрации белков плазмы)

Физико-химические механизмы

Буферные системы крови

Буферная емкость

Физиологические механизмы

ЖКТ, газообмен в легких, система выделения (функции почек)

Поддержание буферной емкости

Перераспределение воды между водными средами организма                  (3 основные среды)

 

рН – это отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода.

 Буферные системы крови:

  1.  Карбонатная (Н2СО3 + NaHCO3);
  2.  Фосфатная (NaH2PO4 + Na2HPO4);
  3.  Белковый буфер (белки плазмы и гемоглобин);
  4.  Буферные основания – это анионы всех слабых кислот: бикарбонаты и анионные группы белков («протеинаты»).

Вся совокупность этих соединений не позволяется смещаться рН крови в норме ниже 7,37 и повышаться более 7,43, т.е. создается постоянная слабощелочная реакция крови. Это необходимо для протекания всех процессов метаболизма, которые обеспечиваются целым набором ферментов, работающих только в определенной полосе рН. Крайние пределы смещения = 7,0 – 7,8. Смещение рН даже на 0,1-0,2 по отношению к указанному уровню может вызвать гибель организма, даже если это смещение будет кратковременным.

Постоянство рН не всегда может поддерживаться 3 указанными механизмами на постоянном уровне. Сдвиг рН в кислую сторону (< 7,37) называется ацидозом, сдвиг рН в щелочную сторону (>7,43) – алкалозом. Каждый из этих двух типов сдвигов, в свою очередь, подразделяется на несколько разновидностей в зависимости от причин сдвига рН.

Дыхательный (респираторный) ацидоз и алкалоз

При снижении функции легких напряжение СО2 в крови увеличивается, а при гипервентиляции напряжение СО2 уменьшается, соответственно, развивается ацидоз или алкалоз.

Метаболический ацидоз и алкалоз

При нарушениях реакций метаболизма – например, при сахарном диабете – в крови могут накапливаться продукты – нелетучие кислоты. И наоборот, поступление в кровь оснований или выделение с рвотой соляной кислоты приводит к ее защелачиванию. При нарушении функции почек почечные канальцы не справляются с функцией реабсорбции Н+ и их выделением. Все эти сдвиги рН называются нереспираторными ацидозом и алкалозом.  

В клинике особое значение придается оценке состояния КЩР. Для этого определяют:

  1.  рН крови (при нормальной рН еще нельзя уверенно говорить о нормальном КЩР);
  2.  Р СО2 крови (в норме 35-45 мм рт.ст.) – изменение этого показателя наряду с нормальным рН свидетельствует о респираторном ацидозе или алкалозе.
  3.  Избыток оснований (в норме от -2,5 до +2,5 ммоль/л) – изменения этого показателя непосредственно отражают снижение или увеличение содержания нелетучих кислот в крови.

Все 3 исследования позволяют выявить при наличии ацидоза или алкалоза его вид:

- компенсированный – связан с уменьшением буферной емкости крови, но сдвига рН не происходит;

- некомпенсированный – происходит сдвиг рН, связанный с истощением буферной емкости и невозможностью поддержания КЩР.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72527. Портландцемент – главное строительное вяжущее 586.5 KB
  Из природных смесей известняка с глиной глины 25 и более или из искусственных производственных смесей того же состава можно получать уже достаточно водостойкие гидравлические вяжущие называемые цементами. Начало современному цементу было положено также англичанином...
72528. Вяжущие материалы. Теория неорганических (минеральных) вяжущих 280.5 KB
  Теория неорганических минеральных вяжущих В данной теме излагаются основные положения теории и основ технологии вяжущих. Различные группы вяжущих гипсовые известковые магнезиальные цементы будут изучаться в следующем семестре на лекции в курсе строительных материалов...
72529. Природные каменные материалы (ПКМ) 370.5 KB
  Добыча природного камня производится в карьерах. При промышленном карьере могут быть цехи по обработке камня дробильно-сортировочные установки. По виду выпускаемой продукции различают карьеры песчаные песчано-гравийные буто-щебеночные и карьеры штучного камня.
72530. Минеральные вяжущие вещества 53 KB
  Одним из первых вяжущих которым пользовался человек была необожженная глина. Для повышения водостойкости вяжущих еще древние римляне к воздушной извести добавляли вулканический пепел. Толчком для дальнейшего развития производства и применения вяжущих явилось изобретение...
72531. Сырье для производства строительных материалов. Природные каменные материалы 58 KB
  Сырьем для изготовления всех неорганических строительных материалов каменных и металлов являются горные породы. Основное сырье для органических материалов нефть и каменный уголь можно также отнести к горным породам.
72532. Периодизация становления и развития отечественного уголовно-исполнительного права 55.5 KB
  Регламентация исполнения наказаний периода Российской империи. Система наказаний и процесс их исполнения по Судебникам 1497 и 1550 гг. Особенностью исполнения наказаний призванной усилить их превентивное воздействие стал их публичнопозорящий характер. Наращивался объем устрашающих наказаний.
72533. ИСТОРИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЛОВА «МЕНЕДЖМЕНТ» 310 KB
  Трудно установить с предельной точностью, какова этимология термина «менеджмент». Однако истинное значение слова мы можем установить, выявляя его исторические корни. В античной Греции буквального аналога слову «менеджмент» не существовало.
72534. Программный интерфейс к файловой системе UNIX 70.42 KB
  Инициализация файла: трансляция имени файла в файловый дескриптор номер в таблице дескрипторов внутри процесса; Создание записи в системной файловой таблице которая содержит права доступа к файлу текущую позицию указателя в нем и другую информацию; эта таблица общая для всех процессов.
72535. ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛОГИСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ 1.52 MB
  Но замедление скорости движения материальных товарных и финансовых потоков в логистической системе предприятия неминуемо приводит к уменьшению объема выпуска и реализации продукции снижению ее рентабельности при наличии авансированных ресурсов в неизменных размерах.