ID: 5579

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

Категория: Лекция

Предметная область: Биология и генетика

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

Язык: Русский

Дата добавления: 2014-11-16

Размер файла: 177.94 KB

Работу скачали: 9 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:

Дыхательная  Трофическая  Выделительная  Гуморальная  Терморегуляторная

Защитная (иммунная)  Участие в КЩР организма  Гемостатическая  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/л

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:  Ретенционная – возникает при снижении выделения через почки азотсодержащих продуктов, но при нормальном поступлении их в кровь;  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:

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