БИОЛОГИЯ Том 2 - руководство по общей биологии - 2004

14. ТРАНСПОРТ У ЖИВОТНЫХ

14.3. Состав крови

14.3.2. Клетки крови

Эритроциты (красные кровяные клетки)

Эритроциты человека — это мелкие клетки, лишенные в зрелом состоянии ядра и имеющие форму двояковогнутых дисков (табл. 14.2 и рис. 14.1, Б). Средний диаметр эритроцитов составляет 7—8 мкм (диаметр средней клетки животного равен примерно 20 мкм) а толщина — примерно 2,2 мкм. Особенности их формы обеспечивают большее, чем у сферы, отношение поверхности к объему, а следовательно, увеличивают доступную для газообмена поверхность. Толщина отдельного эритроцита очень мала и это облегчает диффузию газов с поверхности внутрь клетки. Благодаря эластичности своей мембраны эритроциты могут складываться наподобие зонтика, что позволяет им протискиваться через капилляры, просвет которых меньше диаметра эритроцита. В 1 мм³ крови (объем капли составляет примерно 50 мм³) содержится около 5 млн. эритроцитов. Эта цифра, однако, варьирует в зависимости от возраста, пола и состояния здоровья индивидуума. Эритроциты составляют почти половину объема крови, что объясняет ее очень высокую способность связывать кислород — приблизительно 20 мл O₂ на 100 мл, другими словами, кислородная емкость крови равна 20% (о/о).

Таблица 14.2. Форменные элементы крови (на рисунках масштаб не соблюден)

Эритроциты содержат большое количество гемоглобина — переносящего кислород белкового пигмента, который и придает крови красный цвет. В клетках эритроцитов отсутствуют ядра. (В эритроцитах нет также митохондрий. Это не только высвобождает дополнительное место для гемоглобина, но и заставляет их дышать анаэробно, т. е. не потребляя кислород, который они переносят.) Гемоглобин обратимо связывает кислород (превращаясь в оксигемоглобин) в местах с высокой его концентрацией и отдает его в местах с низкой концентрацией. Эритроциты содержат также фермент карбоангидразу, участвующий в транспорте ими диоксида углерода (см. разд. 14.8.4).

Продолжительность жизни эритроцитов у взрослого человека сравнительно невелика — примерно три месяца (объясняется это отсутствием ядра, регулирующего процессы репарации в клетке), после чего они разрушаются в селезенке или в печени. Белковая часть эритроцита при этом расщепляется до аминокислот, а железо высвобождается из небелковой (пигментной) части гемоглобина, называемой гемом, и запасается в печени в составе железосодержащего белка ферритина. Затем железо может использоваться повторно при образовании новых эритроцитов или для синтеза цитохромов. Остальная часть молекулы гема расщепляется с образованием двух желчных пигментов — красного билирубина и зеленого биливердина. Они выводятся в кишечник в составе желчи.

Каждую секунду в организме человека разрушается и замещается новыми от 2 до 10 млн. эритроцитов. Каждый из них содержит примерно 250 млн. молекул гемоглобина. Это крупный белок, так что можно представить, насколько интенсивно должен идти в организме белковый синтез хотя бы для поддержания дыхательной функции крови. Скорость разрушения и замещения эритроцитов частично зависит от содержания кислорода в атмосфере. Если его количество, попадающее в кровь из легких, невелико, то в костном мозге образуется больше эритроцитов, чем их гибнет в печени. Это один из путей нашей адаптации к недостатку кислорода на больших высотах. Следовательно, альпинистам перед штурмом вершины да и любым спортсменам перед соревнованиями в горах необходим период высотной акклиматизации. При высоком содержании кислорода в воздухе наблюдается обратная картина.

14.2. Перечислите основные группы веществ, переносимых кровью.

Лейкоциты

Лейкоциты крупнее эритроцитов и содержатся в крови в гораздо меньшем количестве (примерно 7000 в 1 мм³ крови). Они играют важную роль в защите организма от болезней. Каждый лейкоцит имеет ядро. Несмотря на наличие ядра, продолжительность их жизни в кровотоке обычно не превышает нескольких дней. Все они способны к амебоидному движению. Это позволяет им протискиваться через стенки капилляров в области контакта клеток эндотелия и направляться к инфицированным тканям.

Лейкоциты можно видеть с помощью светового микроскопа только в том случае, если они окрашены. На окрашенных препаратах отчетливо выявляются две основные группы лейкоцитов — гранулоциты, или зернистые лейкоциты, содержащие в цитоплазме гранулы, и агранулоциты, или незернистые лейкоциты, не имеющие таких гранул.

ГРАНУЛОЦИТЫ (72%). Эти клетки как и эритроциты образуются в костном мозге, но из других предшественников. Они характеризуются сегментированными ядрами довольно причудливой формы, поэтому называются также полиморфноядерными (от греч. poly — много и morpha — форма) лейкоцитами. Среди них различают нейтрофилы, эозинофилы и базофилы.

1. Нейтрофилы (фагоциты) составляют примерно 70% от общего числа лейкоцитов. Они способны протискиваться между клетками, образующими стенки капилляров и мигрировать по межклеточным пространствам различных тканей, направляясь к инфицированным участкам тела. Нейтрофилы активно фагоцитируют, т. е. поглощают и переваривают, болезнетворные бактерии (разд. 14.8.5).

2. Эозинофилы отличаются присутствием в цитоплазме гранул, окрашивающихся эозином в красный цвет. Обычно на их долю приходится всего 1,5% от общего числа лейкоцитов, но при аллергических состояниях (например при астме или сенной лихорадке) их количество возрастает. Эозинофилы обладают антигистаминными свойствами. Содержание эозинофилов в крови регулируется гормонами, секретируемыми корой надпочечников в ответ на самые разнообразные стрессовые воздействия.

3. Базофилы составляют 0,5% общей популяции лейкоцитов. При окрашивании этих клеток основными красителями, такими, например, как метиленовый синий, в них становятся заметными синие гранулы. Базофилы синтезируют гепарин, белок, препятствующий свертыванию крови, и гистамин, инициирующий в частности воспалительную реакцию в поврежденных тканях, которая способствует их скорейшему заживлению. При некоторых аллергических состояниях, например при сенной лихорадке, наблюдается чрезвычайно высокая секреция гистамина.

АГРАНУЛОЦИТЫ (28%). Эти клетки не содержат гранул в цитоплазме. Если у гранулоцитов ядро как бы состоит из нескольких частей, то здесь оно явно одно, овальное или бобовидное, в связи с чем эти лейкоциты называют мононуклеарными или одноядерными (рис. 14.1, А). Выделяют два основных типа незернистых лейкоцитов.

1. Моноциты (4%) образуются в костном мозге и содержат ядро бобовидной формы. В кровотоке они проводят всего 30—40 ч, а затем выходят в окружающие ткани, становясь макрофагами.

2. Макрофаги фагоцитируют бактерии и другие относительно крупные частицы. Как будет пояснено в разд. 14.9, они способствуют развитию иммунного ответа, связывая и преобразуя некоторые антигены. Вместе с нейтрофилами они образуют действующую по всему организму фагоцитарную систему, являющуюся первой линией обороны против инфекции.

3. Лимфоциты (24%) образуются в тимусе (вилочковой железе) и лимфоидной ткани из клеток костномозгового происхождения. Это сферические клетки с небольшим количеством цитоплазмы. Способность к амебоидному движению у них ограничена. Лимфоциты содержатся также в лимфе и других тканях тела. Различают два их основных типа — Т- и В-лимфоциты (разд. 14.9). Они индуцируют иммунные реакции или участвуют в них (способствуют образованию антител, отторжению трансплантатов и уничтожению опухолевых клеток). Продолжительность жизни отдельного лимфоцита широко варьирует — от считанных дней до десяти с лишним лет.