Химический состав крови

Для образования эритроцитов требуются железо и ряд витаминов.
Железо организм получает из гемоглобина разрушающихся эритроцитов и с пищей.
Для образования эритроцитов требуются витамин В12 (цианокобаламин) и фолиевая кислота,
необходимы микроэлементы - медь, никель, кобальт, селен.

Лейкоциты

Лейкоциты или белые кровяные клетки обладают полной ядерной структурой. Их ядро может быть округлым, в виде почки или многодольчатым. Их размер - от 6 до 20 мкм. (1 микрон (1 микрометр=1/1000000 м.=1/1000 мм)). Количество лейкоцитов в периферической крови взрослого человека колеблется в пределах 4000 – 9000 в 1 мкл. Увеличение количества лейкоцитов в крови называется лейкоцитозом, уменьшение – лейкопенией. В клинике имеет значение не только общее количество лейкоцитов, но и процентное соотношение всех видов лейкоцитов, получившее название лейкоцитарной формулы, или лейкограммы.

              Врачи следят за количеством лейкоцитов, поскольку любое его изменение зачастую является признаком болезни или инфекции. Лейкоциты - это полицейские, защищающие организм от инфекции. Эти клетки защищают организм путем фагоцитоза (поедания) бактерий или же посредством иммунных процессов - выработки особых веществ, которые разрушают возбудителей инфекций. Явление фагицитоза было открыто И.И. Мечниковым – автором фагоцитарной теории иммунитета, за которую ему первому из русских биологов была присуждена Нобелевская премия. Иммунитет – невосприимчивость организма человека к инфекционным заболеваниям. Лейкоциты действуют в основном вне кровеносной системы, но в участки инфекции они попадают именно с кровью. Осуществление защитной функции различными видами лейкоцитов происходит по-разному. Данные представлены в таблице 3.

Схема образования некоторых видов лейкоцитов
 

Тромбоциты
Тромбоциты, или кровяные пластинки – плоские клетки неправильной округлой формы диаметром 2 – 5 мкм. Тромбоциты человека не имеют ядер - это фрагменты клеток, которые меньше половины эритроцита. Количество тромбоцитов в крови человека составляет 180 – 320х10'/л, или 180 000 – 320 000 в 1 мкл. Имеют место суточные колебания: днем тромбоцитов больше, чем ночью. Увеличение содержания тромбоцитов в периферической крови называется тромбоцитозом, уменьшение – тромбоцитопенией.

Тромбоциты, прилипшие к стенке аорты в зоне повреждения эндотелиального слоя.

Главной функцией тромбоцитов является участие в гемостазе. Тромбоциты помогают "ремонтировать" кровеносные сосуды, прикрепляясь к поврежденным стенкам, а также участвуют в свертывании крови, которое предотвращает кровотечение и выход крови из кровеносного сосуда.
Способность тромбоцитов прилипать к чужеродной поверхности (адгезия), а также склеиваться между собой (агрегация) происходит под влиянием разнообразных причин. Тромбоциты продуцируют и выделяют ряд биологически активных веществ: серотонин (вещество, вызывающее сужение кровеносных сосудов уменьшение кровотока), адреналин, норадреналин, а также вещества, получившие название пластинчатых факторов свертывания крови. Так у тромбоцитов есть различные белки, способствующие коагуляции крови. Когда лопается кровеносный сосуд, тромбоциты прикрепляются к стенкам сосуда и частично закрывают брешь, выделяя так называемый тромбоцитарный фактор, который начинает процесс свертывания крови путем превращения фибриногена в фибрин. Тромбоциты способны выделять из клеточных мембран арахидоновую кислоту и превращать ее в тромбоксаны, которые, в свою очередь, повышают агрегационную активность тромбоцитов. Эти реакции происходят под действием фермента циклооксигеназы.
              Тромбоциты содержат большое количество серотонина и гистамина, которые влияют на величину просвета и проницаемость капилляров. Тромбоциты образуются в красном костном мозге, селезенке, печени.             

Схема образования тромбоцитов

Выше мы рассмотрели состав крови, можно отметить, что в ее состав входит большое количество элементов.

§2 Химический состав крови.

Выше уже упоминалось, что основными минеральными веществами в составе крови являются:

1.       соли: фосфаты, карбонаты хлориды калия, натрия, кальция и т.д.

2.       кислоты

3.       углекислый газ.

Далее рассмотрим в каком виде элементы находятся в составе крови.

В крови элементы, в том числе металлы чаще всего встречаются в виде ионов. Рассмотрим это понятие подробнее:

Ион – заряженная частица образованная из атомов или группы атомов путём присоединения или отдачи электронов, например схему образования иона натрия можно записать следующем образом: Na0 – 1 е- → Nа +; ион хлора Cl0 + 1e → Cl-

Ионы классифицируются на катионы и анионы.

Катион – положительно заряженный ион. Катионы образуют металлы, атомы которых имеют тенденцию терять электроны.

Анион – отрицательно заряженный ион. Анионы образуют неметаллы, атомы которых имеют тенденцию принимать электроны.

Также ионы классифицируются на простые и сложные, например: Nа+  - простой ион, то есть состоит из однотипных хим. элементов, PO43- - сложный ион, то есть состоит из нескольких типов хим. элементов.

Как было указано выше неорганические вещества плазмы крови составляют 0,9 – 1%. К этим веществам относятся в основном катионы Nа+, Са2+, К+, Mg2+ и анионы Сl-, НРО42-, НСО3-. Содержание катионов является более жесткой величиной, чем содержание анионов. Ионы обеспечивают нормальную функцию всех клеток организма, в том числе клеток возбудимых тканей, обусловливают осмотическое давление, регулируют рН.

К числу наиболее важных катионов (положительно заряженных ионов) относятся катионы натрия (Na+), калия (K+), кальция (Ca2+) и магния (Mg2+); к числу важнейших анионов (отрицательно заряженных ионов) – хлорид-анионы (Cl–), бикарбонат (HCO3–) и фосфат (HPO42– или H2PO4–). Содержание представлено в таблице.

              Свойства крови как жидкой среды организма определяются свойствами ионов входящих в ее состав.

Далее мы рассмотрим какие функции выполняют важнейшие ионы в составе крови.

Ион водорода

Одним из ионов, выполняющих важнейшую физиологическую роль является ион водорода Н+.

              Ион водорода представляет собой протон, электронов данная частица не имеет. С ионом водорода связано такое понятие как кислотность.

              Кислотность водного раствора определяется присутствием в нем положительных водородных ионов Н+ и характеризуется концентрацией этих ионов в одном литре раствора С(Н+) (моль/л или г/л).

              Для характеристики кислотности среды вводят водородный показатель pH, который можно определить как отрицательную степень десяти величины концентрации ионов H+, то есть C(H+) = 10-pH.

              В зависимости от концентрации ионов H+ в растворе может быть кислая, нейтральная или щелочная среда.

              Существует ряд веществ, которые при растворении создают кислотную среду:

Во-первых, кислоты: кислоты – электролиты, в растворе или расплаве распадающиеся на катионы водорода и анионы кислотного остатка. Например, диссоциацию азотной кислоты можно отразить следующим уравнением:

              HNO3 → H+ + NO3-

Многоосновные кислоты (содержащие несколько в своем составе атомов водорода, способных замещаться на атомы металла) диссоциируют ступенчато.

              H2SO4 → H+ + HSO4-

              HSO4- ↔ H+ + SO42-

Во-вторых, кислотные оксиды, которые при растворении в воде образуют кислоты, например, оксид серы (IV), взаимодействуя с водой, образует серную кислоту:

              SO2 + H2O ↔ H+ + SO32-

В-третьих, некоторые соли, подвергающиеся гидролизу – реакции взаимодействия с водой. Рассмотрим более подробно процессы гидролиза на примерах некоторых солей, подвергающихся гидролизу по катиону, образованных сильной кислотой и слабым основанием:

              1. Гидролиз хлорида меди (IV):

              CuCl2 → Cu2+ + 2Cl-

              Cu(OH)2 – слабое основание

              HCl – сильная кислота

              H2O ↔ H+ + OH-

              Cu2+ + H2O ↔ CuOH+ + H+

                                          Кислотная среда

              2. Гидролиз хлорида алюминия:

              AlCl3 → Al3+ + 3Cl-

              Al(OH)3 – слабое основание

              HCl – сильная кислота

              H2O ↔ H+ + OH –

              Al3+ + H2O ↔ AlOH2+ +H+

                                          Кислая среда

              Как видно из представленных уравнений реакций, в растворах рассмотренных солей присутствуют ионы водорода, то есть среда кислая.

То есть можно сказать что - Кислотность – это свойство жидких растворов, обусловленное наличием в них водородных. Кислотность крови регулируется буферными системами.

Активная реакция крови, обусловленная концентрацией в ней водородных (Н+) и гидроксильных (ОН-) ионов, имеет очень важное биологическое значение, так как процессы обмена протекают нормально только при определенном значении рН.

Кровь имеет слабо щелочную реакцию. Показатель активной реакции (рН) артериальной крови равен 7,4; рН венозной крови вследствие большего содержания в ней углекислоты равен 7,35. В нутрии клеток рН несколько ниже и равен 7,0 – 7,2, что зависит от метаболизма клеток и образования в них кислых продуктов обмена.

Несмотря на то что в процессе обмена веществ в кровь непрерывно поступают углекислота, молочная кислота и другие продукты обмена, которые могут изменить концентрацию водородных ионов, активная реакция крови сохраняется на постоянном уровне, что объясняется буферными свойствами плазмы и эритроцитов, а также деятельностью выделительных органов, удаляющих из организма избыток кислот и щелочей.

Буферные системы организма

              Для нормальной жизнедеятельности организма необходимо поддержание на определенном уровне постоянных характеристик во внутриклеточных и тканевых жидкостях. Такими характеристиками являются рН, температура, давление, концентрация веществ. Изменения рН любых биологических систем и особенно крови могут привести к патологическим процессам и даже к гибели всего организма. Поэтому очень важно поддержание рН в определенных пределах, характерных для здорового организма.

              Регуляторными системами, обеспечивающими постоянство рН крови, являются буферные системы крови и тканей, деятельность легких и выделительная функция почек. Важнейшими буферными системами крови являются гидрокарбонатная, фосфатная, гемоглобиновая и белковая. Рассмотрим действие первых двух буферных систем.

              Гидрокарбонатная буферная система: - мощная и самая управляемая буферная система крови. Она является главным буфером плазмы крови, обеспечивающим около 53% общего буферного действия крови: 35% буферного действия плазмы и 18% - эритроцитов.

              Гидрокарбонатная буферная система состоит из угольной кислоты и гидрокарбоната – иона:

СО2 + Н2О ↔  Н2СО3 ↔  Н+ НСО-3                                                        (1)

---------------------

    ↑карбоангидраза↑

HCO3-              ↔   H+ +CO3 2-

Na2CO3                ↔  2Na+ +CO32-

NаНСО3 диссоциирует на ионы Na+ и НСО3-. В случае поступления в плазму крови более сильной кислоты, чем угольная, анионы сильной кислоты взаимодействуют с ионами Nа+ , отнимаемыми гидрокарбоната, образуя нейтральную соль, а ионы Н+, соединяясь с ионами  НСО3-, образуют малодиссоциирующую Н2СО3.  Таким образом, предотвращает повышение концентрации водородных ионов в крови. Увеличение в крови содержания угольной кислоты приводит к тому, что ее ангидрид – углекислый газ – в большом количестве выделяется легкими. В результате всех этих процессов при поступлении в кровь кислоты происходит в конечном счете некоторое временное повышение содержания в крови нейтральной соли и не происходит сдвига активной реакции крови. В случае поступления в кровь щелочи она вступает в реакцию с угольной кислотой, образуя бикарбонат NаНСО3 и воду. Возникший при этом дефицит угольной кислоты немедленно восполняется уменьшением выделения СО2 легкими.

              Хотя в исследованиях удельный вес гидрокорбонатной буферной системы по сравнению с гемоглобиновым буфером оказывается сравнительно незначительным, в действительности же роль ее в организме является весьма ощутимой вследствие того, что связанное с действием этой буферной системы усиленное выведении углекислого газа легкими, так же как и выведение хлористого натрия с мочой, - весьма быстрые процессы, обеспечивающие почти мгновенное восстановление нормального активного рН крови.