Транспорт газов кровью. Транспорт кислорода. Кислородная емкость гемоглобина
1. Вентиляция легких. Вентиляция кровью легких. Физиологическое мертвое пространство. Альвеолярная вентиляция.
2. Перфузия легких кровью. Влияние гравитации на вентиляцию легких. Влияние гравитации на перфузию легких кровью.
3.
Коэффициент вентиляционно-перфузионных отношений в легких. Газообмен в легких.
4. Состав альвеолярного воздуха. Газовый состав альвеолярного воздуха.
5. Напряжение газов в крови капилляров легких. Скорость диффузии кислорода и углекислого газа в легких. Уравнение Фика.
6. Транспорт газов кровью. Транспорт кислорода.
Кислородная емкость гемоглобина.
7. Сродство гемоглобина к кислороду. Изменение сродства гемоглобина к кислороду. Эффект Бора.
8. Углекислый газ. Транспорт углекислого газа.
9. Роль эритроцитов в транспорте углекислого газа. Эффект Холдена..
10. Регуляция дыхания. Регуляция вентиляции легких.
Кровообращение выполняет одну из важнейших функций переноса кислорода от легких к тканям, а углекислого газа — от тканей к легким. Потребление кислорода клетками тканей может изменяться в значительных пределах, например при переходе от состояния покоя к физической нагрузке и наоборот.
В связи с этим кровь должна обладать большими резервами, необходимыми для увеличения ее способности переносить кислород от легких к тканям, а углекислый газ в обратном направлении.
Транспорт кислорода
При 37 С растворимость 02 в жидкости составляет 0,225 мл • л-1 • кПа-1 (0,03 мл/л/мм рт. ст.). В условиях нормального парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе, т. е. 13,3 кПа или 100 мм рт.ст.
, 1 л плазмы крови может переносить только 3 мл 02, что недостаточно для жизнедеятельности организма в целом. В покое в организме человека за минуту потребляется примерно 250 мл кислорода.
Чтобы тканям получить такое количество кислорода в физически растворенном состоянии, сердце должно перекачивать за минуту огромное количество крови.
В эволюции живых существ проблема транспорта кислорода была более эффективно решена за счет обратимой химической реакции с гемоглобином эритроцитов. Кислород переносится кровью от легких к тканям организма молекулами гемоглобина, которые содержатся в эритроцитах.
Гемоглобин способен захватывать кислород из альвеолярного воздуха (соединение называется ок-сигемоглобином) и освобождать необходимое количество кислорода в тканях.
Особенностью химической реакции кислорода с гемоглобином является то, что количество связанного кислорода ограничено количеством молекул гемоглобина в эритроцитах крови.
Молекула гемоглобина имеет 4 места связывания с кислородом, которые взаимодействуют таким образом, что зависимость между парциальным давлением кислорода и количеством переносимого кислорода с кровью имеет S-образную форму, которая носит название кривой насыщения или диссоциации оксигемоглобина (рис. 10.18).
При парциальном давлении кислорода 10 мм рт. ст. насыщение гемоглобина кислородом составляет примерно 10 %, а при Р02 30 мм рт. ст. — 50—60 %. При дальнейшем увеличении парциального давления кислорода от 40 мм рт. ст. до 60 мм рт. ст.
происходит уменьшение крутизны кривой диссоциации оксигемоглобина и процент его насыщения кислородом возрастает в диапазоне от 70—75 до 90 % соответственно. Затем кривая диссоциации оксигемоглобина начинает занимать практически горизонтальное положение, поскольку увеличение парциального давления кислорода с 60 до 80 мм рт. ст.
вызывает прирост насыщения гемоглобина кислородом на 6 %. В диапазоне от 80 до 100 мм рт. ст. процент образования оксигемоглобина составляет порядка 2. В результате кривая диссоциации оксигемоглобина переходит в горизонтальную линию и процент насыщения гемоглобина кислородом достигает предела, т. е. 100. Насыщение гемоглобина кислородом под влиянием Р02 характеризует своеобразный молекулярный «аппетит» этого соединения к кислороду.
Значительная крутизна кривой насыщения гемоглобина кислородом в диапазоне парциального давления от 20 до 40 мм рт. ст.
способствует тому, что в ткани организма значительное количество кислорода может диффундировать из крови в условиях фадиента его парциального давления между кровью и клетками тканей (не менее 20 мм рт. ст.).
Незначительный процент насыщения гемоглобина кислородом в диапазоне его парциального давления от 80 до 100 мм рт. ст. способствует тому, что человек без риска снижения насыщения артериальной крови кислородом может перемещаться в диапазоне высот над уровнем моря до 2000 м.
Рис. 10.18. Кривая диссоциации оксигемоглобина. Пределы колебания кривой при РС02 = 40 мм рт. ст. (артериальная кровь) и РС02 = 46 мм рт. ст. (венозная кровь) показывают изменение сродства гемоглобина к кислороду (эффект Ходена).
Общие запасы кислорода в организме обусловлены его количеством, находящимся в связанном состоянии с ионами Fe2+ в составе органических молекул гемоглобина эритроцитов и миоглобина мышечных клеток.
Один грамм гемоглобина связывает 1,34 мл 02. Поэтому в норме при концентрации гемоглобина 150 г/л каждые 100 мл крови могут переносить 20,0 мл 02.
Количество 02, которое может связаться с гемоглобином эритроцитов крови при насыщении 100 % его количества, называется кислородной емкостью гемоглобина.
Другим показателем дыхательной функции крови является содержание 02 в крови (кислородная емкость крови), которое отражает его истинное количество, как связанного с гемоглобином, так и физически растворенного в плазме.
Поскольку в норме артериальная кровь насыщена кислородом на 97 %, то в 100 мл артериальной крови содержится примерно 19,4 мл 02.
– Также рекомендуем “Сродство гемоглобина к кислороду. Изменение сродства гемоглобина к кислороду. Эффект Бора.”
Источник: https://meduniver.com/Medical/Physiology/431.html
Форменные элементы крови: эритроциты, тромбоциты, лейкоциты
Форменные элементы крови обеспечивают ее многофункциональность
Форменные элементы обеспечивают многоплановость функций крови. Они создают защиту организма от болезнетворных микробов, транспортируют кислород и полезные вещества, очищают кровеносную систему и забирают продукты распада, восстанавливают повреждённые ткани и препятствуют потере крови, останавливая кровотечения.
Все элементы зарождаются в костном мозге из единой стволовой клетки. По мере развития клетки дифференцируются и трансформируются в один из видов форменных элементов: эритроциты, тромбоциты и лейкоциты.
В совокупности составляют 40 — 48% от объёма крови, остальные 52 — 60% приходятся на плазму. Соотношение общего числа форменных элементов именуют гематокритом.
Иногда гематокрит высчитывают по количеству только эритроцитов, так как они являются основными клеточными элементами крови.
Эритроциты: строение и функции
Красные кровяные тельца — эритроциты
Эритроциты (RBC) представляют собой безъядерные клетки двояковогнутой округлой формы. Диаметр развитой клетки составляет около 7 — 8 мкм, толщина — 2,2 мкм по краям и 1 мкм в центральной части. Форма и строение клетки обуславливают оптимальное выполнение эритроцитами своих функций.
Вогнутая форма увеличивает поверхность эритроцита в 1,7 раз по сравнению с шаровидной клеткой, а также позволяет перемещаться по тончайшим капиллярам — проникая в узкие сосуды, эритроциты способны вытягиваться и скручиваться.
Ядро утрачивается по мере взросления клетки, освобождая место для молекул гемоглобина.
Эритроциты слаженно передвигаются по кровеносному руслу, выстраиваясь в виде столбиков, концы которых соединены друг с другом, образуя кольца, что облегчает движение крови.
Каждая клетка содержит около 300 миллионов молекул гемоглобина, которые обратимо связываются с кислородом, чтобы затем отдать его тканям различных органов. Гемоглобин является сложным белком, содержащим 574 аминокислоты и состоящим из 4 субъединиц.
Каждая из них включает гем — комплекс железа, который обеспечивает красный цвет клетки, а совокупность эритроцитов придаёт красный цвет крови.
функция эритроцитов заключается в транспортировке кислорода и выведению из тканей углекислого газа. Снижение числа кровяных телец, изменение их формы и гибкости вследствие различных заболеваний приводят к нехватке гемоглобина и кислородному голоданию всех органов.
Эритроциты принимают участие в иммунных реакциях и поддержании кислотно-щелочного равновесия, транспортируют питательные вещества.
Также эти клетки несут на своей поверхности около 400 антигенов, первостепенное значение имеют антигены систем групп крови, то есть антигены II, III, IX групп крови и резус-фактор.
Лейкоциты: строение и функции
Белые кровяные тельца — лейкоциты
Лейкоциты (WBC) — это группа клеток, каждая из которых выполняет специализированную защитную функцию. Лейкоциты содержат ядра, в состав клеток входят гидролитические ферменты, система синтеза белка, биологически активные соединения и другие органоиды.
Лейкоциты обладают способностью мигрировать сквозь сосудистую стенку, устремляясь к чужеродным частицам, чтобы захватить их и уничтожить. Разрушение вредоносных клеток осуществляется лейкоцитами при помощи процесса фагоцитоза — поглощения и переваривания.
Лейкоциты включают в себя 5 групп защитных клеток.
1. Базофилы (BAS). Составляют всего 1% от числа всех лейкоцитов. Это клетки округлой формы, их диаметр составляет примерно 12 — 15 мкм.
Базофилы содержат гранулы неправильной формы, в состав которых входят гистамин, гепарин, серотонин, простагландин и другие вещества.
При необходимости базофильные лейкоциты высвобождают содержимое своих гранул, участвуя в аллергических реакциях, блокировании ядов, защите сосудов от образования тромбов, привлечении других клеток-помощников в очаг воспаления.
2. Эозинофилы (EOS). Их число в составе лейкоцитов также невелико — от 1 до 4%. Клетки обладают округлой формой, ядро образует 2 сегмента, соединённые перемычкой. Диаметр составляет около 12 — 17 мкм.
Гранулы эозинофилов содержат коллагеназу, эластазу, пероксидазу, кислую фосфатазу, простагландины, щелочной протеин и т.д.
Эозинофилы способны прикрепляться к паразитам и вводить ферменты из своих гранул в цитоплазму вредоносных организмов, растворяя их оболочку.
Агранулоцитарные лейкоциты — лимфоциты
3. Лимфоциты (LYM). Составляют около 30% от лейкоцитов, являются главными иммунными клетками. Лимфоциты — это форменные элементы сферической формы, большинство из них представляют собой малые клетки с тёмным ядром, диаметром 5 — 7 мкм. Крупные лимфоциты обладают бобовидным ядром, их диаметр превышает 10 мкм. Эти клетки функционально подразделяются на виды:
- В-лимфоциты. Формируют антитела против вредоносных агентов.
- Т-киллеры уничтожают болезнетворные клетки (паразитарные, вирусные, опухолевые).
- Т-хелперы помогают в процессах пролиферации и дифференцировки лимфоцитов, способствуют выработке антител.
- Т-супрессоры приостанавливают работу Т-хелперов, когда это необходимо.
- Т-памяти «записывают» информацию о проникших в организм микробах, чтобы при новой атаке вредных микроорганизмов направить против них соответствующие антитела.
- NK-лимфоциты разрушают аномальные клетки.
Палочкоядерный нейтрофил
4. Нейтрофилы (NEU). Самая многочисленная группа лейкоцитов, составляет до 75% от числа защитных клеток. Диаметр равен примерно 12 — 15 мкм, циркулируют в крови в виде двух подвидов:
- Палочкоядерные. Являются незрелыми элементами, их ядра схожи на палочки, которые затем разделятся на сегменты, образуя следующий подвид.
- Сегментоядерные. Их ядра сегментированы, содержат обычно 3 доли, связанные хроматиновыми нитями.
Нейтрофилы активно поглощают бактерии, грибы и некоторые вирусы. Они первыми устремляются к источнику инфекции, захватывают своими ложноножками патогенные частицы и помещают внутрь цитоплазмы, выделяя содержимое своих гранул. Их гранулы содержат коллагеназу, аминопептидазу, катионные белки, кислые гидролазы, лактоферрин.
Переварив вредоносные микроорганизмы, нейтрофилы обычно погибают, высвобождая в этот момент ряд веществ, которые способствуют угнетению оставшихся бактерий и грибов, а также усиливают процесс воспаления, что становится сигналом для других клеток иммунитета.
Масса погибших нейтрофилов, перемешавшись с клеточным детритом, представляет собой гной.
5. Моноциты (MON). Гранулы у данных лейкоцитов отсутствуют, их ядра могут быть представлены в виде овала, подковы, боба, а диаметр равен 12 — 20 мкм. Составляют около 4 — 10% от числа иммунных клеток.
Являются активными фагоцитами, способными поглощать крупные микроорганизмы, при этом после процесса переваривания обычно не погибают. Они остаются в месте воспаления и подчищают его, отделяя здоровые ткани от повреждённых.
Моноциты уничтожают как болезнетворные микробы, так и погибшие лейкоциты, способствуя последующей регенерации пострадавших тканей.
Тромбоциты: строение и функции
Красные кровяные пластинки — эритроциты
Тромбоциты (PLT) представляют собой пластинки диаметром 2 — 11 мкм. Эти клетки не содержат ядер, обладают округлой либо овальной формой. Но их форма меняется при возникновении кровотечения. Как только повреждается сосуд, тромбоцит обретает сферическую форму и выпускает ложноножки, при помощи которых он соединяется с иными тромбоцитами и агрегирует к месту повреждения.
Гранулы содержат необходимые для коагуляции элементы: факторы свёртывания, фибриноген, ионы кальция, а также фактор роста. Часть антикоагулянтов и факторов свёртывания могут находиться на поверхности пластинок.
Основная функция состоит в обеспечении целостности кровеносной системы за счёт процесса свёртывания. При повреждении стенки сосуда выделяется коллаген, к волокнам которого прилипают находящиеся рядом тромбоциты. Высвобождая содержимое гранул, тромбоциты запускают цепь реакций, благодаря которым образуется тромб, препятствующий кровопотере.
Помимо участия в системе гемостаза, тромбоциты способствуют регенерации тканей, выделяя из своих гранул факторы роста, при помощи которых происходит стимуляция пролиферации клеток. Ещё одна функция заключается в питании эндотелия сосудов кровеносной системы.
Нормы форменных элементов крови
Нормативные показатели, выраженные в абсолютных значениях.
| эритроциты | 4,0 – 5,5*1012/л |
| лейкоциты | 4,0 – 9,0*109/л |
| нейтрофилы палочкоядерные | 0,04 – 0,3*109/л |
| нейтрофилы сегментоядерные | 2,0 – 5,5*109/л |
| эозинофилы | 0,02 – 0,3*109/л |
| базофилы | 0,02 – 0,06*109/л |
| лимфоциты | 1,2 – 3,0*109/л |
| моноциты | 0,09 – 0,6*109/л |
| тромбоциты | 180 – 320*109/л |
Подгруппы лейкоцитов в результатах анализа могут быть представлены в виде соотношения к общему числу лейкоцитов.
| нейтрофилы палочкоядерные | 1 – 6 |
| нейтрофилы сегментоядерные | 40 – 70 |
| эозинофилы | 1 – 4 |
| базофилы | 0,2 – 1 |
| лимфоциты | 20 – 37 |
| моноциты | 4 – 10 |
Источник: https://gidanaliz.ru/fiziologiya/formennye-elementy-krovii.html
Клетки крови транспортирующие кислород к тканям называются
Внутреннюю среду организма образуют: кровь, лимфа, ткани (образующие внутренние органы) и тканевая жидкость.
Плазма — жидкая часть крови (кровь без её форменных элементов). Коллоидный раствор белков, включающий в отличие от сыворотки крови белок фибриноген.
Эритроциты, красные клетки крови. Они приспособлены для транспорта кислорода и углекислого газа. Они имеют общую поверхность превышающую в 1500 раз поверхность тела человека. Этому способствует двояковогнутая форма.
Иммунитет — способность организма избавляться от чужеродных тел и соединений и благодаря этому сохранять химическое и биологическое постоянство внутренней среды и собственных тканей.
Любой круг кровообращения начинается в одном из желудочков.
Артерии — это сосуды, несущие кровь от сердца. В них кровь движется под большим давлением, поэтому они имеют толстые, прочные и упругие стенки. Артерии располагаются глубоко под мышечным слоем.
Резус-фактор — это особый белок находящийся в эритроцитах. Кровь людей, которые имеют его, называют резус-положительной, а кровь людей, в эритроцитах которых он отсутствует, — резус-отрицательной.
Дифтерия — тяжелое инфекционное заболевание. Её возбудители поражают слизистую оболочку горла, а их яды разносятся кровью по всему организму, вызывая тяжёлое отравление. Заболевшему необходимо срочно ввести сыворотку.
Антигены — вещества, воспринимаемые организмом как чужеродные и вызывающие специфический иммунный (защитный) ответ организма.
Болезнь вызывается специфическим вирусом, который попадает в кровь и повреждает лимфоциты. В результате чего иммунная система организма резко ослабевает, и человек становится беззащитным перед любыми вирусами и бактериями. Уменьшается способность организма вырабатывать антитела и нарушается противоопухолевый иммунитет.
Эритроциты — красные кровяные клетки, транспортирующие кислород к тканям и углекислый газ к лёгким.
Артериальная кровь по легочным венам возвращается к сердцу.
Местом хранения эритроцитов является селезёнка. Это непарный орган брюшной полости. Участвует в кроветворении, защитных реакциях организма. Как и печень, является “депо” и “кладбищем” эритроцитов.
К внутренней среде организма не относится пищеварительный тракт.
Донор четвёртой группы крови, может отдать кровь больному только с четвёртой группой без вреда для его здоровья.
• Питательная функция. Кровь переносит кислород (О2) и различные питательные вещества, отдает их клеткам тканей и забирает углекислый газ (С02) и прочие продукты распада для их выведения из организма.
• Транспортная функция — перенос различных веществ: кислорода и углекислого газа (дыхательная функция), питательных веществ (трофическая функция), медиаторов, ферментов, электролитов.
Экскреторная функция проявляется как перенос конечных продуктов обмена веществ — мочевины, мочевой кислоты, избытка воды, органических и минеральных веществ к органам их выделения (почки, потовые железы, легкие, кишечник).
Кровь переносит пептиды, ионы и гормоны, вырабатываемые эндокринными железами, к соответствующим органам, передавая таким образом «молекулярную информацию» из одних зон в другие (гуморальная, регуляторная функция).
• Способность останавливать кровотечение. Когда происходит сосудистое кровотечение, кровь посылает туда многочисленные лейкоциты, заставляет выходить плазму из сосудов или сосредоточивает кровяные пластинки — тромбоциты — в местах потери крови.
• Терморегуляторная функция. Кровь подобна обогревательной системе, так как распределяет тепло по всему организму.
• Функция регулятора рН. Кровь препятствует изменению кислотности внутренней среды (7,35-7,45) с помощью таких веществ, как белки и минеральные соли.
• Защитная функция. Кровь, транспортируя лейкоциты и антитела, защищающие организм от патогенных микроорганизмов, участвует в осуществлении неспецифического и cпецифического иммунитета.
Объем и физико-химические свойства крови:
Общее количество крови в организме взрослого человека составляет в среднем 6 – 8% от массы тела, что соответствует от 5 до 6 литров крови, а у женщины – от 4 до 5. Каждый день это количество крови проходит через сердце более 1000 раз.
Но кровь не заполняет кровеносную систему до краев, а с большим или меньшим постоянством находится лишь в какой-то части организма, оставляя значительную долю сосудистой системы “пустой”.
Дело в том, что протяженность кровеносной системы человека может доходить до 100 000 километров и, по подсчетам А.Карреля, для ее заполнения требуется 200 000 литров, т.е. по 2 литра крови на один километр, тогда как наш организм располагает лишь 5-7 литрами. Грубо говоря, кровеносная система человека заполнена на 1/40 000 ее потенциального объема.
Относительная плотность крови – 1,050 – 1.060 зависит в основном от количества эритроцитов. Относительная плотность плазмы крови – 1.025 – 1.034, определяется концентрацией белков.
Вязкость крови – 5 усл.ед., плазмы – 1,7 – 2,2 усл.ед., если вязкость воды принять за 1. Обусловлена наличием в крови эритроцитов и в меньшей степени белков плазмы.
Осмотическое давление крови – сила, с которой растворитель переходит через полунепроницаемую мембрану из менее в более концентрированный раствор.
Осмотическое давление крови вычисляют криоскопическим методом путем определения точки замерзания крови (депрессии), которая для нее равна 0,56 – 0,58 С. Осмотическое давление крови в среднем составляет 7,6 атм.
Оно обусловлено растворенными в ней осмотически активными веществами, главным образом неорганическими электролитами, в значительно меньшей степени – белками. Около 60% осмотического давления создается солями натрия (NаСl).
Осмотическое давление определяет распределение воды между тканями и клетками. Функции клеток организма могут осуществляться лишь при относительной стабильности осмотического давления.
Если эритроциты поместить в солевой раствор, имеющий осмотическое давление, одинаковое с кровью, они не изменяют свой объем. Такой раствор называют изотоническим, или физиологическим. Это может быть 0,85% раствор хлористого натрия.
В растворе, осмотическое давление которого выше осмотического давления крови, эритроциты сморщиваются, так как вода выходит из них в раствор. В растворе с более низким осмотическим давлением, чем давление крови, эритроциты набухают в результате перехода воды из раствора в клетку.
Растворы с более высоким осмотическим давлением, чем давление крови, называются гипертоническими, а имеющие более низкое давление – гипотоническими.
Источник: https://volgograd-vrachi.ru/kletki-krovi-transportirujushhie-kislorod-k