Какие функции выполняют частицы крови? Какие функции выполняет и из чего состоит кровь человека? Общая структура элементов

Состав крови представляет собою соединение клеточных элементов и плазмы. Клеточные элементы крови — это органические и химические соединения, а плазма — это жидкое вещество светло-желтого цвета, которое соединяет клетки. Кровь — это особенный вид соединительной ткани в организме человека, в состав которой входят тромбоциты, . Она, как и любая ткань, выполняет определенные функции в организме человека: защитную, дыхательную, транспортную и регуляторную. Общий ее объем в организме человека составляет 4-5 литров.

Составляющие элементы

Форменные элементы крови — это тромбоциты, эритроциты и лейкоциты, которые непрерывно образуются в красном костном мозге человека. Каждая клетка крови осуществляет определенную функцию в кровеносной системе и в организме человека в целом. Тромбоциты — это , имеющие клетки без ядра, округлой формы и бесцветные. в красном костном мозге, этот процесс называется тромбопоэзом.

Тромбоциты играют важную роль в процессе свертывания крови. Если человек получает открытую рану, нарушается , возникает кровотечение. Но когда при этом тромбоциты попадают в плазму, происходит свертывание. На один литр крови в человеческом организме присутствуют от 200 до 400 тыс. тромбоцитов.

Эритроциты — это кровяные клетки дискообразной формы красного цвета, которые, так же как и тромбоциты, не имеют ядра. Эритроциты образуются в красном костном мозге организма, этот процесс называется эритропоэз. В процессе образования и вызревания, эритроциты теряют ядро клетки, благодаря чему попадают в кровеносную систему человека.

На 1 мм3 приходится 5 млн. эритроцитов. С момента образования нового эритроцита до появления следующего проходит приблизительно 100-130 дней, т. е. эритроциты циклически меняются в организме человека. Гемоглобин представляет собой пигмент эритроцитов, который переносит кислород в клетки тканей из легких человека, после чего раскладывается на химические соединения.

Следующие элементы — это лейкоциты. Лейкоцитами называются кровяные тельца белого цвета, которые имеют ядро, но не имеют постоянную форму. Процесс образования лейкоцитов происходит в лимфоузлах, в красном костном мозге и в селезенке и называется лейкопоэзом. На 1 мм3 приходится от 6 до 8 тысяч лейкоцитов. С момента образования до смены лейкоцитов проходит от 2 до 4 дней, т.е. срок функционирования этих тел самый короткий. Процесс разрушения клеток лейкоцитов происходит в селезенке, где они погибают и преобразовываются в ферменты. В состав крови входят фагоциты. Это клетки иммунной системы человека, которые в процессе циркуляции по организму человека связывают и уничтожают чужеродные клетки, бактерии и вирусы, выполняя очистительные функции от микробов и чужеродных бактерий.

Химический состав крови зависит от образа жизни человека, наличия заболеваний, от продуктов питания, от экологических факторов, на ее состав влияют физиологические и возрастные особенности организма человека. Состав крови новорожденного ребенка и взрослого человека существенно отличается, это обусловлено физиологическими факторами развития человеческого организма. Таблица показывает норму показателей форменных элементов.

Плазма и ее состав

Еще один главный элемент крови — это плазма. составляет от 4 до 5 литров, плазма занимает около 60 % состава крови. Плазма крови состав имеет жидкий, а цвет — прозрачный желтый или прозрачный белый. Если проанализировать химический состав плазмы крови, можно отметить, что плазма содержит соли, электролиты, липиды, гормоны, органические кислоты и основания, витамины и азот. Минеральный состав плазмы — это соединения ионов Nа, К, Са, Мg и солей CaCl2, NaCl, NaH2PO4.

В состав плазмы входит 90 % воды, 7% органических и минеральных веществ, до 7 % составляют белки, остальное — жиры и глюкоза. Если клетки плазмы теряют жидкость, то повышается уровень солей, эритроциты теряют способность переносить полезные вещества и происходит их гибель, в некоторых случаях происходит попадание гемоглобина в плазму.

Функции белков плазмы разнообразны. Они принимают участие в создании осмотического давления и в процессе свертывания, способствуют нормализации вязкости.

Для организма человека очень важно держать химические свойства плазмы крови в норме, чтобы не допускать потерю воды в плазме под воздействием токсических веществ, повышения показателей солей, гормонов и кислот, что влияет на обмен эритроцитов и понижает уровень свертываемости. Состав крови человека может отличаться у разных людей, на это влияет половая принадлежность, особенности развития человеческого организма и возраст человека.

Функции кровяных клеток

Как уже говорилось, в крови человека есть клетки определенного состава и количества, которые вырабатываются организмом и распадаются в нем, выполняя определенные функции на клеточном уровне. Состав и функции крови зависят от образа жизни и от физиологических особенностей человека, она меняет показатели в зависимости от внутренних и внешних воздействий на работу организма. Основные функции крови, которые выполняются эритроцитами, лейкоцитами, тромбоцитами, плазмой и фагоцитами — это транспортная, гомеостатическая и защитная функции.

1. Транспортная функция крови играет важную роль для жизни человека. Она обеспечивает перенос полезных веществ по всему организму. Благодаря кровеносной системе, каждый капилляр, вена, артерия и органы человека насыщаются необходимыми для жизнедеятельности веществами. Содержащиеся в крови вещества транспортируются в чистом виде и вступают в химические реакции с другими веществами, образовывая сложные органические, минеральные и витаминные соединения.
2. Дыхательная функция крови обеспечивает ткани и органы, кислородом перенося его из легких. Отработанный кислород в форме углекислого газа кровь транспортирует обратно в легкие с помощью эритроцитов.
3. Выделительная функция заключается в купировании отрицательных соединений в организме человека и выведении их через выделительные системы и органы.
4. Питательная функция обеспечивает насыщение клеток и органов полезными веществами и кислородом и активизирует иммунные силы организма.
5. Регуляторная функция заключается в балансировании между составами полезных и отработанных веществ и соединений в организме человека. Полезные вещества кровь разносит по органам и системам, а отработанные соединения и клетки выводит из организма. Лейкоциты играют главную роль в процессе связывания и уничтожения чужеродных клеток в организме человека.
6. Трофическая функция обеспечивает органы полезными веществами, которые всасываются стенками кишечника.
7. Защитная функция крови включает в себя фагоцитную, гемостатическую и иммунную функцию. Фагоцитная функция оказывает связывающее действие на чужеродные микроорганизмы и клетки, поглощая их здоровыми клетками. Когда в организм попадают инфекции, вирусы или бактерии, кровь немедленно реагирует на это, пытаясь нейтрализовать их присутствие. Переболев один раз краснухой, вырабатывается иммунитет от этой болезни. Благодаря этому, второй раз человек уже не заболеет. Если кровь со временем теряет естественный иммунитет, как при дифтерии, его возобновляют искусственным путем (вакцинацией). Гемостатическая функция обеспечивается с помощью тромбоцитов. Она заключается в остановке кровотечения и обеспечивает свертываемость при ранениях и других нарушениях телесных покровов. Гомеостатическая функция обеспечивает поддержание некоторых процессов внутри кровеносной системы, а именно: поддержка рН баланса, поддержка и стабилизация внутренней температуры тела, органов, поддержание осмотического давления. Защитную функцию обеспечивают лейкоциты, тромбоциты и фагоциты.

Физические и химические свойства крови

Физические и химические свойства крови включают в себя цвет, удельный вес и вязкость, суспензионные свойства и осмотические свойства. Что это означает? Цвет определяется по концентрации в ней гемоглобина. Так, в центральных венах и артериях, кровь имеет яркий насыщенный окрас, а в капиллярах она имеет слабый цвет. Это обусловлено уровнем гемоглобина. Из школьного курса биологии известно, что чем выше уровень гемоглобина, тем ярче и насыщеннее становится цвет.

Удельный вес или плотность. Плотность определяется по количеству эритроцитов. Чем больше в крови эритроцитов, тем лучше всасываются полезные вещества. Примерная плотность составляет 1,051 -1,062. Показатель плотности плазмы составляет примерно от 1,029 до 1,032 ед. Вязкость образуется в ходе взаимодействия плазмы с микромолекулами коллоидов и форменными элементами. Вязкость крови в 2 раза выше вязкости плазмы.

Кровь и ее суспензионные свойства зависят от скорости оседания эритроцитов, чем больше альбуминов содержится в составе, тем выше ее суспензионные свойства. Осмотические давление обеспечивает регуляцию и обмен воды в крови и соединительных тканях. При повышенном осмотическом давлении проникновение воды в клетки будет выше, а при пониженном давлении — наоборот.

Группы крови

Существует 4 группы и каждая из них имеет определенные элементы и состав. Группу и состав крови определяет биохимический анализ при рождении ребенка. Определение группы осуществляется при рождении по показателям белков в эритроцитах и в плазме. Этот показатель остается неизменным на протяжении всей жизни человека. Но в некоторых случаях возможна смесь кровей. Это случается в процессе переливания при травмах, кровопотерях и операциях.

Человек, который отдает свою кровь, называется донор, а тот, кто ее получает, называется реципиент. В процессе переливания врачи руководствуются принципами совместимости групп. Каждая группа полноценна, но не каждая из них может быть смешана. Это обусловлено присутствием или отсутствием в плазме агглютинина, который способствуют склеиванию эритроцитов с одинаковыми показателями. Выделяют нормы совместимости при переливании. Основная характеристика крови первой группы — это универсальность, потому что она подходит для переливания представителям остальных трех групп.

Вторую группу можно использовать для переливания людям со второй и с четвертой группой. Третью группу можно переливать только людям с третьей или с четвертой группой. Четвертую группу разрешается переливать людям с этой же группой. Людям, которые имеют первую группу, для переливания используют только первую группу.

Если группы для переливания неправильно совмещаются, возникает риск склеивания эритроцитов, что вызывает их разрушение и летальный исход пациента. Значение крови бесценно, потому что она является основной жидкостью организма, которая обеспечивает все жизненно важные процессы жизнедеятельности человека.

Такая тема, как и функции крови, однозначно заслуживает внимания, поскольку раскрывает одну из основ полноценной работы всего организма человека. Понимать ценность кровотока важно по причине его значительного влияния на все ключевые процессы, происходящие в теле.

Что такое кровь

Под кровью стоит понимать жидкую которая обеспечивает постоянство ключевых биохимических и физиологических параметров, осуществляя при этом гуморальную связь между органами. Изучая кровь, ее состав и функции, важно понимать суть двух основных терминов:

Периферическая кровь (она состоит из плазмы);

Форменные элементы (находятся внутри крови во взвешенном состоянии).

Кровь также можно определить как своеобразную форму ткани, характеризующуюся несколькими особенностями: составные части ее имеют различное происхождение, данная жидкая среда организма находится в постоянном движении, все элементы крови образуются и разрушаются за пределами самого кровотока.

В рамках темы: «Система крови, состав и функции» стоит отметить, что к данной системе относятся органы кроветворения и кроверазрушения (печень, костный мозг, лимфатические узлы, селезенка), а также периферическая кровь.

Состав крови

Большую половину крови - 60% - составляет плазма, и лишь 40% заполняют такие элементы, как эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Вязкая густая жидкость (плазма) содержит вещества, важные для жизнедеятельности организма. Они перемещаются по тканям и органам, обеспечивая нужную химическую реакцию и полноценную деятельность всей нервной системы. Производимые железами внутренней секреции гормоны попадают в плазму и после разносятся по всему телу кровотоком. Антитела - ферменты, защищающие организм от различных видов угроз - содержатся в плазме.

Эритроциты

Рассматривая состав и основные функции крови, необходимо уделить внимание эритроцитам. Это красные кровяные тельца, которые определяют цвет крови. По своей очень похож на тонкую губку, в порах которой находится гемоглобин. В среднем каждый эритроцит способен переносить 267 миллионов частиц гемоглобина, "заглатывающего" углекислоту и кислород, вступая с ними в соединение.

Углубляясь в тему: «Состав и функции крови: эритроциты», нужно понимать, что данные частицы могут переносить большое количество гемоглобина благодаря безъядерной структуре. Что касается размеров эритроцита, то они достигают 8 микрометров в длину и 3 микрометра в ширину. При этом количество красных кровяных телец без преувеличения огромно: каждую секунду в костном мозге образуется более 2 миллионов этих частиц, общая их масса в теле составляет приблизительно 26 триллионов.

Лейкоциты

Эти элементы также являются неотъемлемыми составляющими кровотока. Лейкоцитами называют белые кровяные тельца, размер которых может отличаться. Они имеют округлую неправильную форму. Поскольку лейкоциты - это частицы, обладающие ядром, они способны передвигаться самостоятельно. Их значительно меньше, чем эритроцитов, но при этом лейкоциты активно участвуют в функции защиты организма от инфекций. Состав крови и функции крови не могут быть полноценными без белых кровяных телец.

Лейкоциты обладают специальными ферментами, которые способны связывать и расщеплять продукты распада и чужеродные белковые вещества, а также поглощать опасные микроорганизмы. Помимо этого, некоторые формы лейкоцитов могут вырабатывать антитела - белковые частицы, выполняющие одну из важных функций: поражение любых чужеродных микроорганизмов, попавших в кровь, слизистые оболочки и другие ткани или органы.

Тромбоциты

Эти кровяные пластинки двигаются в непосредственной близости к стенкам сосудов. Их основная функция - восстановление сосудов в случае повреждения. Если использовать медицинскую терминологию, то можно сказать, что тромбоциты активно участвуют в обеспечении гемостаза На один кубический миллиметр в среднем приходится более 500 тыс. этих частиц. Тромбоциты живут меньше остальных элементов крови - от 4 до 7 дней.

Передвигаются они свободно вместе с кровотоком и задерживаются лишь в тех местах, где поток крови переходит в более спокойное состояние (селезенка, печень, подкожная ткань). В момент активации форма тромбоцитов становится сферической, при этом образуются псевдоподии (специальные выросты). Именно при помощи псевдоподий эти элементы крови способны соединяться друг с другом и фиксироваться в месте повреждения стенки сосуда.

Состав крови и функции крови стоит рассматривать только с учетом действия тромбоцитов.

Лимфоциты

Под этим термином подразумеваются небольшие одноядерные клетки. Лимфоциты в своём большинстве имеют размер до 10 мкм. Ядра таких клеток круглые и плотные, а цитоплазма состоит из мелких гранул и окрашена в голубоватый цвет. При поверхностном изучении можно заметить, что все лимфоциты имеют одинаковый вид. Это не меняет следующего факта - они различаются по свойствам клеточной мембраны и своим функциям.

Эти одноядерные элементы крови делятся на три основные категории: 0-клетки, B-клетки и T-клетки. Функция В-лимфоцитов заключается в том, чтобы служить предшественниками клеток, которые образуют антитела. В свою очередь, Т-клетки обеспечивают трансформацию В-лейкоцитов. Стоит отметить, что Т-лимфоциты - это специфическая группа клеток иммунной системы, которая выполняет несколько важных функций. Например, с их участием происходит процесс синтезирования факторов активации макрофагов и факторов роста интерферонов, равно как и В-клеток. Можно выделить и индукторные Т-клетки, которые участвуют в стимуляции образования антител. На примере действия различных категорий лимфоцитов отчетливо видна взаимосвязь состава и функции крови.

Что касается 0-клеток, то они значительно отличаются от остальных, поскольку не имеют поверхностных антигенов. Некоторые из этих элементов крови выполняют функцию «естественных киллеров», уничтожая те клетки, которые имеют структуру раковых или заражены вирусом.

Плазма крови

В состав плазмы крови входит вода (90-90%) и твердые вещества: белки, жиры, глюкоза, различные соли, продукты обмена веществ, витамины, гормоны и др. Одним из ключевых является осмотическое давление. Также плазма переносит питательные вещества, клетки крови и продукты метаболизма. Изучая состав и функции плазмы крови, можно заметить, что она служит связующим звеном между жидкостями, которые находятся вне кровеносных сосудов.

Плазма на постоянной основе контактирует с почками, печенью и другими органами, поддерживая тем самым гомеостаз - постоянство внутренней среды организма.

Физико-химические свойства крови

Изучая такую тему, как состав, свойства и функции крови, стоит уделить внимание определенным фактам. Объем крови в организме взрослого человека в среднем равен 6-8% массы его тела. У мужчин этот показатель достигает отметки в 5-6 л, у женщин - от 4 до 5. Именно такое количество крови ежедневно проходит через сердце 1 тыс. раз. Стоит знать, что кровь не заполняет сосудистую систему полностью, значительная ее часть остается свободной. Плотность крови зависит от количества в ней эритроцитов и равна приблизительно 1,050-1,060 г/см 3 . Вязкость достигает 5 условных единиц.

Активная реакция крови обуславливается соотношением гидроксильных и водородных ионов. Определяет эту активность такой водородный показатель, как pH (концентрация водородных ионов). Изменения при которых организм может функционировать, колеблются в диапазоне 7,0-7,8. Если происходит сдвиг активной реакции крови в кислую сторону, то подобное состояние можно определить как ацидоз. Его развитие обусловлено увеличением уровня водородных ионов. Если же реакция сдвигается в щелочную сторону, то есть смысл говорить об алкалозе. Данное изменение pH является следствием уменьшения концентрации водородных ионов и увеличения концентрации гидроксильных ионов OH.

Транспортная функция крови

Это одна из ключевых задач, которую выполняет кровоток. К процессу транспортирования различных элементов можно отнести следующие функции:

Трофическая: перенос во все части организма питательных веществ, микроэлементов и витаминов;

Регуляторная: транспортировка гормонов и других веществ, которые входят в гуморальную систему регуляции организма;

Дыхательная: перенос дыхательных газов O2 и CO2 от легких к тканям и в обратном направлении;

Терморегуляторная: удаление избыточного тепла от мозга и внутренних органов к коже;

Выделительная: продукты обмена переносятся к органам выделения.

Гемостаз

Суть этой функции сводится к следующему процессу: в случае повреждения среднего или тонкого кровеносного сосуда (при сдавливании или надрезе ткани) и возникновения наружного или внутреннего кровотечения на месте разрушения сосуда образуется сгусток крови. Именно он препятствует значительной кровопотере. Под воздействием высвобождаемых нервных импульсов и химических веществ просвет сосуда сокращается. Если так случилось, что была повреждена эндотелиальная выстилка кровеносных сосудов, расположенный под эндотелием коллаген обнажается. На него достаточно быстро налипают тромбоциты, которые циркулируют в крови.

Гомеостатическая и защитная функции

Изучая кровь, ее состав и функции, стоит обратить внимание на процесс гомеостаза. Суть его сводится к сохранению водно-солевого и ионного баланса (следствие осмотического давления), и поддержанию pH внутренней среды организма.

Что касается защитной функции, то ее суть заключается в защите организма посредством иммунных антител, фагоцитарной активности лейкоцитов и антибактериальных веществ.

Система крови

К можно отнести сердце и сосуды: кровеносные и лимфатические. Ключевая задача системы крови - это своевременное и полноценное снабжение органов и тканей всеми необходимыми для жизнедеятельности элементами. Движение крови по системе сосудов обеспечивается посредством нагнетательной деятельности сердца. Углубляясь в тему: «Значение, состав и функции крови» стоит определить тот факт, что непосредственно сама кровь двигается по сосудам непрерывно и поэтому способна поддерживать все жизненно важные функции, о которых шла речь выше (транспортная, защитная и др.).

Ключевым органом в системе крови является сердце. Оно имеет структуру полого мышечного органа и посредством вертикальной цельной перегородки делится на левую и правую половины. Есть еще одна перегородка - горизонтальная. Ее задача сводится к разделению сердца на 2 верхние полости (предсердия) и 2 нижние (желудочки).

Изучая состав и функции крови человека, важно понимать принцип действия кругов кровообращения. В системе крови функционируют два круга движения: большой и малый. Это означает, что кровь внутри организма двигается по двум замкнутым системам сосудов, которые соединяются с сердцем.

В качестве начальной точки большого круга выступает аорта, отходящая от левого желудочка. Именно она дает начало мелким, средним и крупным артериям. Они (артерии), в свою очередь, разветвляются на артериолы, завершающиеся капиллярами. Непосредственно сами капилляры образуют широкую сеть, которая пронизывает все ткани и органы. Именно в этой сети происходит отдача питательных веществ и кислорода клеткам, равно как и процесс получения продуктов метаболизма (углекислого газа в том числе).

От нижней части туловища кровь поступает в от верхней, соответственно, в верхнюю. Именно эти две полые вены и завершают большой круг кровообращения, попадая в правое предсердие.

Касаясь малого круга кровообращения, стоит отметить, что он начинается легочным стволом, отходящим от правого желудочка и несущим в легкие венозную кровь. Сам разделяется на две ветви, которые идут к правому и левому легкому. Легочные артерии делятся на более мелкие артериолы и капилляры, переходящие впоследствии в венулы, образующие вены. Ключевая задача малого круга кровообращения заключается в обеспечении регенерации газового состава в легких.

Изучая состав крови и функции крови, нетрудно прийти к выводу, что она имеет крайне важное значение для тканей и внутренних органов. Поэтому в случае серьёзной кровопотери или нарушения кровотока появляется реальная угроза жизни человека.

Примерно 6 % от общей массы взрослого человека составляет кровь. В состав крови человека входит железосодержащий белок - гемоглобин, который разносит кислород при циркуляции крови ко всем органам и тканям.

Кровь - это разновидность соединительной ткани, которая включает два компонента:

• форменные элементы - кровяные тельца, клетки крови;
• плазму - жидкое межклеточное вещество.

Клетки крови вырабатываются в организме человека красным костным мозгом, тимусом, в селезёнке, лимфатических узлах, тонком кишечнике. Кровяные тельца бывают трёх видов. Они отличаются строением, формой, размером, решаемыми задачами. Их подробное описание представлено в таблице.

Рис. 1. Клетки крови.

По химическому составу плазма крови на 90 % состоит из воды. Остальную часть занимают:

• органические вещества - белки, аминокислоты, мочевина, глюкоза, жиры и т.д.;
• неорганические вещества - соли, анионы, катионы.

Также содержит продукты распада, которые фильтруются почками и выводятся через мочевыделительную систему, витамины, микроэлементы.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Рис. 2. Плазма.

Белки плазмы бывают трёх видов:

• альбумины - являются резервом аминокислот для биосинтеза белка;
• группы глобулинов - a- и b-глобулины осуществляют транспорт различных веществ (гормонов, витаминов, жиров, железа и т.д.), g-глобулины содержат антитела и защищают организм от вирусов и бактерий;
• фибриногены - участвуют в свёртываемости крови.

Рис. 3. Белки плазмы.

Многочисленными белками плазмы являются альбумины - примерно 60 % (30 % глобулинов, 10 % фибриногенов). Белки плазмы синтезируются в лимфатических узлах, печени, селезёнке, костном мозге.

Значение

Кровь выполняет несколько жизненно важных функций:

• транспортную - доставляет гормоны и питательные вещества органам и тканям;
• выделительную - выносит продукты метаболизма к почкам, кишечнику, лёгким;
• газовую - осуществляет газообмен - перенос кислорода и углекислого газа;
• защитную - поддерживает иммунитет посредством лейкоцитов и свёртываемость крови за счёт тромбоцитов.

Кровь поддерживает гомеостаз - постоянство внутренней среды. Кровь регулирует температуру тела, кислотно-основной баланс, водно-электролитное равновесие.

Что мы узнали?

Из урока 8 класса биологии узнали кратко и понятно о составе крови. Жидкая часть крови называется плазмой. Она состоит из воды, органических и неорганических веществ. Клетки крови называются форменными элементами. Они имеют различное функциональное назначение: переносят вещества, обеспечивают свёртываемость крови, защищают организм от чужеродного воздействия.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 232.

Большинство из нас слышали о том, что при переливании крови медики учитывают резус-фактор пациента и его группу крови, эти признаки являются врожденными, поэтому обладателям «редкой» крови тяжело найти донора. Однако не многие знают, что традиционная группа крови и резус-фактор далеко не являются полной характеристикой крови каждого отдельного человека. Всего на сегодняшний день открыто более 15 систем групп крови, определяющих ее уникальность. Носителями этих свойств являются особые вещества — антигены, находящиеся на поверхности эритроцитов — красных кровяных телец, которые обеспечивают цвет крови. Они же переносят в нашем организме кислород и отводят выработанный углекислый газ.

Американским ученым удалось создать частицы, имитирующие ключевые механические свойства красных кровяных телец. Таким образом,

медики прошли еще один шаг на пути к созданию синтетической крови.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences , посвящено созданию синтетических эритроцитов и их использованию в лечении тяжелых заболеваний, в том числе рака.

Основной функцией эритроцитов является перенос кислорода из легких к тканям тела и транспорт диоксида углерода (CO 2) в обратном направлении. Кроме участия в процессе дыхания они участвуют в регулировке кислотно-щелочного баланса, поглощают из плазмы крови аминокислоты, липиды и переносят их к тканям.

У млекопитающих зрелые эритроциты лишены ядер, внутренних мембран и большинства «внутренних органов» (их называют органеллами), присущих обычным клеткам. Обычно эритроциты млекопитающих имеют форму двояковогнутого диска и содержат в основном дыхательный пигмент гемоглобин, обусловливающий красный цвет крови. Антигены поверхности эритроцитов определяют группу крови человека, резус-фактор и другие факторы систем групп крови (их известно более 15). При переливании несочетаемых групп крови существует опасность склеивания или разрушения эриритроцитов, обусловленная антигенами.

Исследователи Университета Северной Каролины использовали специальную технологию «изготовления» эритроцитов PRINT (Particle Replication in Non-wetting Templates — репликация частиц на несмачивающихся темплатах), которая позволила создать очень мягкие частицы гидрогеля, повторяющие размер, форму и степень гибкости эритроцитов.

Эти частицы успешно циркулировали в крови вместе с «родными» эритроцитами в течение долгого промежутка времени.

Специальный материал, из которого состоит полученный гидрогель, позволяет варьировать вязкость и плотность системы. Технология PRINT, разработанная в лаборатории одного из руководителей работы профессора Джозефа де Симоне, «штампует» наночастицы заданного размера, формы и химического состава. Используя эти разработки, биологи «отлили» из гидрогеля диски, имитирующие эритроциты (каждый - около 5 мкм в диаметре).

Для выяснения необходимого уровня вязкости материала частиц ученые проводили эксперименты по циркуляции частиц в крови на мышах. Самые гибкие частицы, как оказалось, оставались в крови без существенного отфильтровывания органами в 30 раз дольше, чем самые жесткие: период полувыведения для них составлял 93.29 против 2.88 часов соответственно. Кроме того, они выводились из организма разными способами: твердые частицы оседали в легких, а мягкие удалялись через селезенку - именно там, где удалятся настоящие эритроциты. Таким образом, «искусственные клетки» частично прошли биологическую проверку — испытание на живых организмах. Ранее «синтетическая кровь» воспроизводила лишь химическое поведение настоящей.

Ученые подчеркивают, что

пока удалось воспроизвести лишь механические свойства эритроцитов.

Их «не научили» переносить кислород или лекарства.

Однако воспроизведение степени гибкости частиц — важная веха в создании искусственных клеток. Дело в том, что механические свойства эритроцитов принципиально важны для успешного выполнения их функций в организме. Именно гибкость позволяет им проникать в микроскопические поры и сосуды. Форма двояковогнутого диска и способность к деформации обеспечивает прохождение эритроцитов через узкие просветы капилляров. В капиллярах они движутся со скоростью 2 сантиметра в минуту, что дает им время передать кислород от гемоглобина к миоглобину. Миоглобин действует как посредник, принимая кислород у гемоглобина в крови и передавая его мышечным клеткам. В течение 120-дневного жизненного цикла естественные эритроциты постепенно теряют способность к деформации и в конце концов отфильтровываются из системы кровообращения, так как теряют способность проходить в узкие сосуды. Все предыдущие попытки создания искусственных эритроцитов были малоуспешными — искусственные образования очень быстро фильтровались системой как недостаточно гибкие.

Варьирование степени твердости-мягкости искусственных кровяных клеток открывает новые возможности для лечения рака. Дело в том, что

раковые клетки мягче здоровых клеток, поэтому они легче проникают через поры мембран, распространяя заболевание.

Если частицы-переносчики лекарства будут такими же мягкими, они смогут дольше циркулировать в кровеносной системе и более качественно доставлять лекарство к вредоносным клеткам.

«Создание частиц, способных долгое время циркулировать в кровеносной системе, изначально было одной из основных целей работ по направленной доставке лекарств. Достижение хорошей способности к деформации у искусственных частиц - это еще не конец пути, есть и другие жизненно необходимые свойства, но мы уверены, что наша работа способна изменить будущее наномедицины», — подытожил профессор де Симоне.

Что такое кровь, знает каждый. Мы видим ее, когда травмируем кожные покровы, например, если порезались или укололись. Нам известно, что она густая и красная. Но из чего состоит кровь? Это знает далеко не каждый. А между тем ее состав сложен и неоднороден. Это не просто красная жидкость. Окрас ей придает вовсе не плазма, а форменные частицы, находящиеся в ней. Давайте разберемся, что же такое наша кровь.

Из чего состоит кровь?

Весь объем крови в организме человека можно разделить на две части. Конечно, это деление условно. Первая часть - периферическая, то есть та, что течет в артериях, венах и капиллярах, вторая - кровь, находящаяся в кроветворных органах и тканях. Естественно, что она постоянно циркулирует по организму, и потому разделение это формальное. Кровь человека состоит из двух компонентов - плазмы и форменных частиц, которые находятся в ней. Это эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Они отличаются друг от друга не только строением, но и выполняемой функцией в организме. Каких-то частиц больше, каких-то меньше. Кроме форменных компонентов, в крови человека обнаруживаются различные антитела и прочие частички. В норме кровь стерильна. Но при патологических процессах инфекционного характера в ней можно обнаружить бактерии и вирусы. Итак, из чего состоит кровь, и в каких соотношениях находятся эти компоненты? Этот вопрос уже давно изучен, и наука располагает точными данными. У взрослого человека объем самой плазмы составляет от 50 до 60%, а форменных компонентов - от 40 до 50% всей крови. Важно ли это знать? Конечно, зная процентное содержание эритроцитов или можно дать оценку состояния здоровья человека. Отношение форменных частиц к общему объему крови называют гематокритным числом. Чаще всего оно ориентируется не на все компоненты, а только на эритроциты. Этот показатель определяют с помощью градуированной стеклянной трубочки, в которую помещают кровь и центрифугируют ее. При этом тяжелые компоненты опускаются на дно, а плазма, напротив, поднимается вверх. Кровь как бы расслаивается. После этого лаборантам остается только посчитать, какую часть занимает тот или иной компонент. В медицине такие анализы получили широкое распространение. В настоящее время их делают на автоматических

Плазма крови

Плазма - это жидкая составляющая крови, в которой находятся взвешенные клетки, белки и прочие соединения. По ней они доставляются к органам и тканям. Из чего состоит Около 85% - это вода. На долю остальных 15% приходятся органические и неорганические вещества. Также в плазме крови находятся газы. Это, конечно же, углекислый газ и кислород. На приходится 3-4%. Это анионы (PO 4 3- , HCO 3- , SO 4 2-) и катионы (Mg 2+ , K + , Na +). Органические вещества (приблизительно 10%) делятся на безазотистые (холестерин, глюкоза, лактат, фосфолипиды) и азотсодержащие вещества (аминокислоты, белки, мочевина). Также в плазме крови обнаруживаются биологически активные вещества: ферменты, гормоны и витамины. На их долю приходится около 1%. С точки зрения гистологии плазма - это не что иное, как межклеточная жидкость.

Эритроциты

Итак, из чего состоит кровь человека? Кроме плазмы, в ней находятся и форменные частицы. Красные кровяные тельца, или эритроциты, пожалуй, самая многочисленная группа этих компонентов. Эритроциты в зрелом состоянии не имеют ядра. По форме они напоминают двояковогнутые диски. Период их жизни составляет 120 дней, после чего они разрушаются. Это происходит в селезенке и печени. В эритроцитах содержится важный белок - гемоглобин. Он играет ключевую роль в процессе газообмена. В этих частицах происходит транспорт кислорода и Именно белок гемоглобин делает кровь красной.

Тромбоциты

Из чего состоит кровь человека, кроме плазмы и эритроцитов? В ней находятся тромбоциты. Они имеют большое значение. Эти маленькие диаметром всего 2-4 микрометра играют решающую роль в тромбозе и гомеостазе. Тромбоциты имеют дискообразную форму. Они свободно циркулируют в кровотоке. Но их отличительной чертой является способность чутко реагировать на повреждения сосудов. Это их основная функция. При травмировании стенки кровеносного сосуда они, соединяясь друг с другом, «заделывают» повреждение, образуя очень плотный сгусток, который не дает вытекать крови. Тромбоциты образуются после фрагментации своих более крупных предшественников мегакариоцитов. Они находятся в костном мозге. Всего из одного мегакариоцита образуется до 10 тысяч тромбоцитов. Это довольно большое количество. Продолжительность жизни тромбоцитов составляет 9 дней. Конечно, они могут просуществовать и меньше, так как погибают во время закупоривания повреждения в кровеносном сосуде. Старые тромбоциты распадаются в селезенке в процессе фагоцитоза и в печени с помощью клеток Купфера.

Лейкоциты

Белые клетки крови, или лейкоциты, - это агенты иммунной системы организма. Это единственная частица из тех, что входит в состав крови, которая может покидать кровяное русло и проникать в ткани. Такая способность активно способствует выполнению ее основной функции - защиты от чужеродных агентов. Лейкоциты уничтожают патогенные белки и прочие соединения. Они участвуют в реакциях иммунитета, вырабатывая при этом Т-клетки, способные распознать вирусы, чужеродные белки и другие вещества. Также лимфоциты выделяют В-клетки, продуцирующие антитела, и макрофаги, пожирающие крупные патогенные клетки. Очень важно при диагностировании заболеваний знать состав крови. Именно увеличенное количество лейкоцитов в ней указывает на развивающееся воспаление.

Органы кроветворения

Итак, разобрав состав и осталось выяснить, где образуются ее основные частицы. Они имеют короткий срок жизни, поэтому необходимо постоянно их обновлять. Физиологическая регенерация компонентов крови основана на процессах разрушения старых клеток и, соответственно, образования новых. Это происходит в органах кроветворения. Самым главным из них у человека является костный мозг. Он располагается в длинных трубчатых и тазовых костях. Кровь проходит фильтрацию в селезенке и печени. В этих органах также осуществляется ее иммунологический контроль.