Биология

Урок 12: Система крови

Система крови

Кровь называют биологической жидкостью, но на самом деле это ткань. К переливанию крови относятся так же внимательно, как к пересадке ткани. Кровь снабжает все органы кислородом и питательными веществами, переносит гормоны, защищает от микроорганизмов и сама останавливает кровотечение.

Обложка урока взята с источника.

План урока:

Кровь – это ткань

Кроветворение (гемопоэз)

Форменные элементы крови

Система свёртывания крови

 

Кровь – это ткань

Ткань состоит из клеток и межклеточного вещества. В крови межклеточное вещество жидкое – это плазма. В ней находятся форменные элементы крови (ФЭК) – эритроциты, тромбоциты и лейкоциты. Из них истинными клетками крови человека являются лишь лейкоциты. Лейкоциты – это также клетки иммунной системы. Эритроциты и тромбоциты – это постклеточные структуры.

2 sistema krovi
Форменные элементы крови: эритроцит, тромбоцит, лейкоцит

3 sistema krovi
Кровь под микроскопом

Плазма крови – это по сути вода, в которой растворены неорганические ионы (больше всего натрия и хлора) и органические молекулы. Среди органических молекул особое место занимают белки, их роль:

  • перенос гормонов, липидов, ионов металлов;
  • белки-иммуноглобулины – это антитела, которые обеспечивают иммунную защиту от микроорганизмов;
  • белки системы свёртывания крови останавливают кровотечение.

В обычной ткани белки синтезируются клетками самой ткани. Белки крови синтезируются в печени.

 

Кроветворение (гемопоэз)

Процесс образования ФЭК называется кроветворением. Другой термин «гемопоэз» содержит два корня: «гемо» - кровь, «поэз» - создание, творение.

В большинстве тканей новые клетки созревают в пределах ткани. Клетки крови и её постклеточные структуры созревают в красном костном мозге. Красный костный мозг находится в эпифизах трубчатых костей, позвонках и в плоских костях. Из грудины и подвздошной кости костный мозг берут для исследования. В трубчатых костях есть ещё жёлтый костный мозг, он похож на жировую ткань и не производит ФЭК.

4 sistema krovi
Эритроциты покидают костный мозг

Долго пытались понять, откуда берётся такое разнообразие форменных элементов крови. Сейчас преобладает унитарная теория кроветворения, предложенная Александром Александровичем Максимовым в начале XXвека.

Александр Александрович Максимов получил образование в Военно-медицинской академии, позже стал профессором академии, возглавлял кафедру гистологии и эмбриологии.Революция 1917 года лишила его возможности посещать зарубежные конгрессы. В стране было не до науки и лабораторий. В 1922 году он эмигрировал в США, где стал работать в Чикагском университете. Помимо кроветворения, он изучал много других процессов, например, развитие рака молочной железы и туберкулёза. В 1928 году в СССР запретили издавать работы эмигрировавших русских учёных.

А.А. Максимов написал учебник по гистологии, который выдержал 7 изданий в США, по нему училось несколько поколений американских врачей. Русский учёный тосковал по России, хотел вернуться, но не мог.

А.А. Максимов первым в истории российской науки использовал зарубежный термин «стволовая клетка». Он развивал метод тканевых культур. Тогда уже можно было поддерживать жизнь ткани вне организма и изучать её.

Согласно унитарной теории кроветворения («уни» означает «один»), эритроциты, лейкоциты и тромбоциты развиваются из стволовой клетки крови (СКК), иначе её называют гемопоэтической стволовой клеткой.

5 sistema krovi
Схема кроветворения (гемопоэза)

(Её не нужно запоминать. Важно понять, что всё разнообразие клеток и форменных элементов крови – это результат созревания стволовой клетки крови)

СКК живёт в костном мозге, но иногда выходит в кровеносное русло. Она относительно устойчива к действию факторов окружающей среды. СКК находится в состоянии покоя и редко делится. Под действием молекул костного мозга (факторы роста) она «выбирает» дальнейший путь развития, то есть превращение в эритроцит, лейкоцит или мегакариоцит. Во время развития она делится и меняется, становится всё больше похожей на итоговую клетку. Чем больше она изменяется, тем сильнее утрачивает способность к делению. ФЭК делиться уже не могут.

 

Форменные элементы крови

Эритроциты

Эритроциты переносят кислород от лёгких к тканям и забирают углекислый газ из тканей. У взрослого человека в крови циркулируют 25-30×1012 эритроцитов.

В процессе созревания предшественник эритроцита утрачивает ядро, приобретает гемоглобин, который даёт ему красный цвет. Менее 1% эритроцитов кровеносного русла ещё дозревают, это ретикулоциты. У них уже нет ядра, но ещё остались рибосомы, через 24 – 48 часов они станут эритроцитами. Их количество в крови повышается после сильного кровотечения, когда костный мозг выбрасывает недозревшие клетки, чтобы ткани получали необходимый кислород. На созревание эритроцита уходит 3 – 7 дней.

Для того, чтобы эритроциты образовывались без отклонений, нужна молекула эритропоэтина, которую вырабатывают почки и в очень малой степени печень. Также для превращения стволовой клетки в эритроцит необходимы железо, фолиевая кислота и витамин B12.

6 sistema krovi
СКК превращается в эритроцит

Эритроцит переносит кислород благодаря белку гемоглобину. Он содержит атом железа и благодаря этому хорошо присоединяет молекулы кислорода.

7 sistema krovi
Гемоглобин (
hemoglobin) содержит гем (heme) с атомами железа

Эритроциты выглядят как двояковогнутый диск. Благодаря этому больше внутриклеточной плазмы контактирует с мембраной эритроцита. Если бы эритроцит был шарообразным, часть плазмы оставалась бы глубоко внутри него и не могла контактировать с мембраной. Эритроцит хорошо сгибается и проходит через мельчайшие кровеносные сосуды – капилляры, где обменивает кислород на углекислый газ и наоборот.

8 sistema krovi
Эритроцит движется в капилляре

Эритроцит «живёт» около 120 дней, за это время он как бы изнашивается и всё хуже проходит через капилляры. Старые эритроциты застревают в селезёнке, где их захватывают макрофаги (подробнее о макрофагах будет дальше). В селезёнке железо выводится из гемоглобина и используется снова для созревания новых эритроцитов в костном мозге.

Красный гемоглобин эритроцитов постепенно превращается в жёлтый билирубин. Билирубин выходит в кровь, связывается с белками плазмы и в таком виде поглощается клетками печени. Позже он войдёт в состав желчи.Когда синяк меняет цвет, происходит такое же превращение гемоглобина. Синяк – это гематома или скопление крови, которая вылилась под кожу из разрушенных сосудов. Сначала он имеет фиолетовый оттенок, потом зеленеет, желтеет и проходит.

 

Тромбоциты

Тромбоциты – образуются из кусочков цитоплазмы мегакариоцита.Мегакариоцит - это гигантская клетка костного мозга, произошедшая из СКК. Он образует до 8 000 тромбоцитов. Время между началом изменения СКК и до образования тромбоцита занимает около 10 суток. Тромбоциты циркулируют в крови 5 – 10 дней. Их основная функция – остановка кровотечения. Они похожи на пластинки, на английском языке их так и называют – platelets–пластинки.

9 sistema krovi
Образование тромбоцита

 

Лейкоциты

Лейкоциты – это клетки иммунной защиты. Они циркулируют в крови и затем мигрируют в другие ткани. Среди лейкоцитов различают:

  • моноциты;
  • нейтрофилы, эозинофилы, базофилы;
  • лимфоциты.

Моноциты – это самые крупные клетки крови. После выхода из костного мозга они находятся в кровотоке от 8 часов до 4 суток, затем переходят в ткани. В крови находится около 5% всех моноцитов.

В тканях они превращаются в макрофаги. Макрофаги пожирают болезнетворные микробы, чужеродные частицы, старые и погибшие клетки. Они захватывают объект своей охоты, поглощают его и переваривают. Такой механизм называется фагоцитозом, а макрофаг иногда называют фагоцитом.

Если макрофаг не может поглотить микроорганизм, он включает механизм нефагоцитарного уничтожения. То есть воздействует на него токсичными молекулами. Ещё одна функция макрофага – регуляция работы иммунитета.

10 sistema krovi
Макрофаг уничтожает бактерии

Нейтрофилы, эозинофилы и базофилы созревают примерно за 2 недели. Нейтрофилы находятся в крови 6 – 10 часов, затем они проникают в ткани, где функционируют от нескольких часов до 2 суток.

11 sistema krovi
СКК превращается в лейкоцит

Нейтрофилы уничтожают болезнетворные микробы (преимущественно бактерии) и чужеродные частицы. Если могут, они используют фагоцитоз. Поэтому нейтрофилы называют малыми фагоцитами. Также они уничтожают микроорганизмы внеклеточно, обрушивая на них токсичные белки и другие молекулы, разрушают и переваривают повреждённые клетки и ткани. После выполнения своей задачи нейтрофилы погибают и фагоцитируются макрофагами.

12 sistema krovi
Лейкоцит уничтожает бактерии

Эозинофилы тоже уничтожают бактерии фагоцитозом. Также нефагоцитарным механизмом они атакуют паразитов (одноклеточных простейших и гельминтов, то есть червей). Они это делают совместно с базофилами, макрофагами, лимфоцитами.Базофилы регулируют работу иммунитета, а также вместе с эозинофилами участвуют в аллергических реакциях.

Лимфоциты – это клетки крови, которые обладают самыми сложными механизмами иммунной защиты. Некоторые из них после выхода из костного мозга дозревают в тимусе и других органах иммунной системы.

Разные лимфоциты регулируют работу друг друга. Одни лимфоциты вырабатывают антитела – молекулы против конкретных микробов. Другие лимфоциты уничтожают заражённые вирусом клетки, а также злокачественные клетки, не давая им образовать опухоль.

 

Система свёртывания крови

Остановка кровотечения иначе называется гемостаз. Кровь останавливается за счёт тромбоцитов и факторов свёртывания крови. Факторы свёртывания – это белки, которые постоянно присутствуют в плазме, они образуют систему гемостаза. В исследованиях используют плазму и сыворотку крови. Сыворотка крови – это жидкость, которая остаётся после свёртывания крови. Она похожа на плазму крови, но в ней нет фибриногена и факторов свёртывания крови.

В мелких сосудах кровь останавливается в основном за счёт тромбоцитов. Они подходят к дефекту в стенке сосуда, становятся похожими на звёзды с длинными отростками, слипаются друг с другом. Так образуется тромб, который закрывает разорвавшийся сосуд.

В крупных сосудах сильный ток крови будет сносить образующийся тромб, поэтому здесь нужен ещё один мощный механизм остановки кровотечения. Последовательно активируются факторы свёртывания крови: сначала один, потом следующий, как падающие домино. В итоге они активируют белок тромбин. Тромбин превращает белок фибриноген в нерастворимые нити белка фибрина.

Нити фибрина опутывают тромбоциты, к этому комплексу прикрепляются эритроциты и образуется крупный тромб, который закупоривает большое повреждение в сосуде.

На самом деле, при кровотечении срабатывают оба механизма гемостаза. Тромбоциты активируют факторы свёртывания крови, а тромбин усиливает прикрепление тромбоцитов друг к другу.

Пока тромб закрывает дефект, стенка сосуда восстанавливается. После этого тромб не нужен, он мешает кровотоку, из-за чего ближайшие ткани не получают достаточного питания. Если тромб оторвётся, он закупорит сосуд, а это грозит гибелью того участка ткани, который питается от этого сосуда. Поэтому в крови существует система фибринолиза. Это белки крови, которые разрушают тромб.

13 sistema krovi min
Тромбоциты образуют тромб

14 sistema krovi
Тромбоциты образуют тромб (2)

15 sistema krovi min
Тромбин превращает фибриноген в фибрин

16 sistema krovi
Факторы свёртывания крови активируют друг друга

17 sistema krovi min
Факторы свёртывания крови превращают протромбин в тромбин

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Эритроцит
1Переносит кислород
2Защищает от микробов
3Запускает свёртывание крови
4Имеет ядро и рибосомы
5Созревает в печени
Ответить
1
Вопрос: 2
Тромбоцит
1Участвует в остановке кровотечения
2Переносит кислород
3Вырабатывает молекулы против микробов
4Уничтожает опухолевые клетки
5Имеет ядро, рибосомы, комплекс Гольджи
Ответить
1
Вопрос: 3
Лейкоциты
1Группа разных клеток: моноциты, нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, лимфоциты
2Истинные клетки крови
3Относятся к иммунной системе
4Некоторые лейкоциты поглощают и переваривают бактерии
5Некоторые лейкоциты атакуют простейших и паразитических червей
6Все ответы правильные
Ответить
6
Вопрос: 4
Костный мозг
1Находится в плоских костях
2Находится в эпифизах трубчатых костей
3Место созревания форменных элементов крови
4Место обитания стволовой клетки крови
5Все ответы правильные
Ответить
5
Вопрос: 5
Кровь
1Ткань с жидким межклеточным веществом
2Форменные элементы крови созревают в костном мозге
3Большинство белков крови синтезируется в печени
4Сама останавливает кровотечение
5Все ответы правильные
Ответить
5
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Эритроцит
1) Переносит кислород 2) Защищает от микробов 3) Запускает свёртывание крови 4) Имеет ядро и рибосомы 5) Созревает в печени
2 вопрос:

Тромбоцит
1) Участвует в остановке кровотечения 2) Переносит кислород 3) Вырабатывает молекулы против микробов 4) Уничтожает опухолевые клетки 5) Имеет ядро, рибосомы, комплекс Гольджи
3 вопрос:

Лейкоциты
1) Группа разных клеток: моноциты, нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, лимфоциты 2) Истинные клетки крови 3) Относятся к иммунной системе 4) Некоторые лейкоциты поглощают и переваривают бактерии 5) Некоторые лейкоциты атакуют простейших и паразитических червей 6) Все ответы правильные
4 вопрос:

Костный мозг
1) Находится в плоских костях 2) Находится в эпифизах трубчатых костей 3) Место созревания форменных элементов крови 4) Место обитания стволовой клетки крови 5) Все ответы правильные
5 вопрос:

Кровь
1) Ткань с жидким межклеточным веществом 2) Форменные элементы крови созревают в костном мозге 3) Большинство белков крови синтезируется в печени 4) Сама останавливает кровотечение 5) Все ответы правильные
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: Переносит кислород
2 вопрос: Участвует в остановке кровотечения
3 вопрос: Все ответы правильные
4 вопрос: Все ответы правильные
5 вопрос: Все ответы правильные