Гемоглобин придает крови красный цвет

На просторах интернета можно встретить миф о том, что человеческая кровь на самом деле синяя, но когда она контактирует с воздухом во время порезов или травмирования, то приобретает красный оттенок. На самом деле это не так: кровь как была красной, так ей и остается даже во время тяжелых заболеваний или сильной кровопотери.

Почему человеческая кровь красная

Основную часть человеческой крови, помимо воды, составляют эритроциты. Их называют красными кровяными тельцами. Действительно, под микроскопом эритроциты выглядят как маленькие красные диски. Степень насыщенности цвета эритроцитов зависит от содержащегося в них белка-гемоглобина.

Гемоглобин – это белок, который переносит кислород в кровяном русле, доставляя его тканям и клеткам.

В состав гемоглобина входит элемент – железо. Около 70% железа всего организма содержит гемоглобин. Цвет железа и задает цветовой тон крови. Отвечая на вопрос: почему в крови много красных телец, стоит сказать – что насыщение тканей и клеток кислородом – основная функция организма, это так называемый тканевый этап дыхания.

В норме количество эритроцитов у мужчин и женщин незначительно отличается: показатели 3,7-4,5 на 10х12 г/л считаются нормальными для женщин, а количество 4,5-5,5 на 10х12 г/л – нормальное для мужчин. Остальных кровяных телец (лейкоцитов) и кровяных пластинок (тромбоцитов) гораздо меньше.

ВНИМАНИЕ! При определении степени анемии, то есть недостаточности красных кровяных телец, ориентируются не только по эритроцитам, но и по гемоглобину, а также по железу при железодефицитной анемии.

Норма гемоглобина для женщин от 120-140 г/л, у мужчин – 130-170 г/л. А общая норма железа составляет от 9 до 30 мкмоль/л. Следить за этими показателями особенно стоит женщинам с полименореей (обильными месячными).

Почему вена синяя, а кровь – красная

Цвет какого-либо предмета – это не более чем отражение солнечных лучей под определенным углом в сетчатку нашего глаза. Белый свет, идущий от солнца, преломляется и получается оттенок из видимого спектра.

Так наше восприятие строит цветовые гаммы. А свет, который отражается от наших вен, светло-голубой или синий. То есть, мы видим не саму кровь, текущую по венам, а отражение света от стенки кожи с веной, наполненной кровью. Поэтому нельзя говорить, что человеческая кровь синяя или голубая.

Кроме того, мозг анализирует близлежащие участки кожи, где человек рассматривает вену. Если они бледные, то цвет самой вены будет казаться синее и насыщеннее. Если же кожа загорелая, то вена на ее фоне выделяться не будет.

Устаревшее выражение «человек голубых кровей» и указывало на тех людей, у кого белые руки и вены четко выделялись на фоне кожи. Так обозначали аристократию. У крестьян из-за постоянной работы на природе или в домашнем хозяйстве руки были темными или загорелыми, поэтому их кровь не считали голубой.

Оттенки крови

С вопросом, почему цвет крови красный, мы уже разобрались. Но у этой биологической жидкости есть ряд оттенков: венозная кровь – темно-вишневая, а артериальная – ярко красная или алая. Это используется даже в практической медицине: по цвету крови можно предположить природу кровотечения и использовать разные способы остановки кровотечения.

Темно-вишневая венозная кровь содержит метаболиты и карбгемоглобин. Эти элементы придают темный оттенок. Когда гемоглобин не соединен с кислородом, то эритроциты становятся немного меньше и бледнее.

Как только в кровь поступает кислород, то между ним и гемоглобином образуется связь и элемент – оксигемоглобин. Именно кислород делает кровь алой, светло красной. Но соединение с кислородом не превращает кровь из синего цвета в красный.

Если человеческая кровь из-за патологий органов дыхания или нарушений процессов кроветворения переносит меньше кислорода, это состояние называют цианозом или синюшностью. В переводе с латыни «циан» означает синий оттенок. Сама кровь остается красной, но кожа приобретает более синий оттенок. Во время анализа крови эритроциты единичные и бледные, но данные изменения можно заметить только под микроскопом.

Почему кровь светло красная? – Потому что она артериальная, насыщенная кислородом, ионы железа временно окисляются.   

Плазма крови – это ее жидкая часть без форменных элементов. В норме она прозрачная или слегка желтоватая. Если плазма крови красная – это значит, что произошло разрушение эритроцитов или их гемолиз, с выходом гемоглобина в плазму. Или плазма крови была неправильно собрана после отстоя или центрифуги.

Загрузка…

Кровь составляет основу жизнедеятельности живого организма. Циркулируя по системе сосудов, вен и артерий, она переносит к различным органам кислород и вещества, необходимые для метаболизма либо образующиеся в результате обменных процессов.

Но транспортировкой питательных веществ и продуктов метаболизма функции крови не ограничиваются. Кровь регулирует температуру тела и переносит гормоны, отвечающие за жизненно важные процессы; защищает организм от инфекций и повреждений.

Для чего нужна кровь: основные функции

Почти все процессы в организме, имеющие отношение к дыханию и пищеварению, связаны с кровоснабжением. Именно кровь обеспечивает транспортировку кислорода из легких в ткани, а углекислого газа – от тканей и органов к легким. С кровью по организму переносятся продукты секреции эндокринных желез – гормоны, и это обеспечивает координацию между различными органами.

Питательные вещества из тонкого кишечника по капиллярам благодаря крови попадают от пищеварительного тракта в печень. Здесь происходит модификация жирных кислот, глюкозы, аминокислот и регуляция их количества, в зависимости от того, в чем организм нуждается на данный момент в большей степени.

Дальше по тканевым капиллярам транспортируемые вещества попадают в «пункты назначения». В кровь же из тканей поступают конечные продукты, которые потом выводятся из организма, например, с мочой.

У теплокровных организмов кровь играет первостепенную роль в процессе поддержания оптимальной температуры тела, или терморегуляции. В разных участках тела поглощение и выделение тепла должны быть сбалансированы, и этот баланс становится возможным именно благодаря тому, что кровь переносит тепло.

Основной центр терморегуляционных процессов расположен в мозге – это гипоталамус, чутко реагирующий на изменения температуры крови, проходящей через него. Гипоталамус регулирует процессы, при которых выделяется или поглощается тепло.

К примеру, тепловые потери могут регулироваться путем изменения диаметра кровеносных сосудов кожи, что, в свою очередь, меняет и объем крови, протекающей вблизи поверхности тела (а именно здесь тепло теряется легче всего).

Благодаря содержащимся в крови лейкоцитам она защищает организм от повреждений и распространения инфекции. При травмировании (порез, рана и так далее) лейкоциты накапливаются в месте повреждения, мигрируя по стенкам кровеносных сосудов, и разрушают вредоносные бактерии своими ферментами.

О цвете крови

Кровь – это жидкость, текучесть которой определяется ее вязкостью и характером движения ее составляющих. Вязкость крови зависит от количества эритроцитов и белков, которые в ней содержатся, и влияет на скорость движения крови и кровяное давление.

Кровь состоит из бледно-желтой плазмы, в которой находятся три типа клеточных элементов: красные кровяные клетки эритроциты, белые клетки лейкоциты и пластинки тромбоциты. Общий объем крови в организме взрослого мужчины составляет около пяти литров, причем большая часть – это плазма, а остальное – в основном эритроциты. В эритроцитах содержится пигмент гемоглобин, который и придает крови красный цвет.

Главная функция эритроцитов – транспортировать кислород, и гемоглобин играет в этом процессе ключевую роль. Гемоглобин – это органический пигмент, в состав которого входит соединение порфирина с железом (гем) и белок глобин.

Известно, что кровь в артериях и венах имеет разные оттенки: венозная кровь темная, артериальная – ярко-алая. Это происходит потому, что по артериям переносится кровь от сердца и легких, и она насыщена кислородом. А по венам кровь от тканей и органов притекает к сердцу, гемоглобин в этой крови почти лишен кислорода, поэтому она и имеет темный цвет.

Может ли кровь быть другого цвета?

Разумеется, может. Например, кровь осьминогов, скорпионов, речных раков, пауков – голубая, потому что вместо гемоглобина она содержит гемоцианин, а в нем в качестве металла выступает не железо, а медь.

Если железо окрашивает кровь человека в красный цвет, то медь придает крови осьминогов и прочих организмов голубой или синий оттенок. Кстати, при насыщении кислородом кровь осьминога темнеет, а в венах – наоборот, бледнеет.

А еще в природе существуют морские черви, кровь которых – зеленая. Такой цвет она обретает благодаря содержащемуся в ней закисному железу.

Откуда появилась кровь? Почему она красная? И почему у некоторых организмов кровь бывает желтая, фиолетовая и даже бесцветная?

Кровь нужна не всем. Великое множество животных — таких как морские звезды, губки, полипы и медузы — достаточно проницаемы для того, чтобы их ткани насыщались кислородом за счет простой диффузии из воды. Но чем сложнее становится тело и чем активнее животное движется, тем актуальнее для него вопрос об «искусственной вентиляции» всего организма. Поэтому кровь — или некий ее аналог — имеется у всех прочих животных.

Их (наши) последние общие предки жили еще в Докембрии, более 600 млн лет назад, — возможно, что к этому периоду относится и появление «протокрови», разносившей кислород по телу. Древнейшие палеонтологические следы крови несколько моложе. их возраст оценивается в 500 млн лет. Обнаруживаются они в знаменитых сланцах Бёрджес на юго-западе Канады. Это — одно из самых крупных захоронений кембрийской эпохи.

У останков Marella, галлюциногений и некоторых других представителей удивительной фауны сланцев Бёрджес встречается характерное «темное пятно», похожее на следы жидкости, которая вытекала из тела вскоре после гибели. Предполагается, что такие пятна — это и есть остатки «крови» (а скорее, гемолимфы, аналогичной жидкости членистоногих). На это указывает повышенное содержание в пятне меди — металла, который членистоногие используют для той же цели, для которой люди и другие млекопитающие — железо: переносить кислород.

Sedgwick Museum
Окаменелость Marrella splendens с темным пятном у задней части тела

До первой крови

Все началось с фотосинтеза. Первыми его освоили цианобактерии, причем менее миллиарда спустя после появления жизни. Сперва они научились использовать энергию солнечных фотонов, чтобы отнимать электроны у молекул сероводорода (окислять их) и в конечном итоге производить органику, а в качестве отходов создавали отложения серы. Однако сероводород доступен далеко не везде, тем более там где достаточно света. Поэтому новая революция была связана с заменой сероводорода на аналогичное соединение кислорода — воду, которой на Земле предостаточно.

Этот шаг изменил все и позволил фотосинтезирующим микробам процветать. Но он же привел к тому, что в окружающую среду стали поступать все большие количества свободного кислорода. Его появление оказалось серьезной проблемой для организмов, неприспособленных к присутствию этого мощного и опасного окислителя. Простейший способ обезвредить его — позволить кислороду атаковать не важные для жизни молекулы, а что-нибудь ненужное, например, ион металла.

Живые организмы уже неплохо освоились в использовании металлов для проведения различных окислительно-восстановительных реакций. Они уже имели молекулы порфиринов — сложные органические комплексы, похожие на бублики и великолепно приспособленные для удержания различных металлов в своей центральной «дырке». Такие порфирины содержатся в активных центрах фотосинтетических пигментов, у растений они несут марганец. А в составе других белков порфирины могли участвовать в нейтрализации кислорода у древних организмов.

Хранители и переносчики

Однако кислород оказался не только угрозой, но и новой потенциальной возможностью: благодаря ему органику, полученную при фотосинтезе, можно использовать намного эффективнее. При обычном бескислородном брожении «сжигание» одной молекулы глюкозы дает две молекулы АТФ (главного носителя энергии в живых организмах), а при кислородном окислении (дыхании) — до 32 молекул! Разница весьма ощутима. Использовать кислород для получения энергии позволяет процесс клеточного дыхания, для которого были приспособлены белки-цитохромы. Они также содержат порфириновое кольцо, но уже определенного типа — гем.

Так большинство живых организмов «подсело» на кислород окончательно. Со временем это привело к проблеме его хранения и доставки ко всем уголкам сложного многоклеточного тела. Разные группы животных, уже возникшие к тому моменту, решали эти задачи по‑разному, хотя все полагались на древнюю и великолепно отработанную схему: кислород связывается атомом металла, «подвешенным» в порфириновом кольце, которое, в свою очередь, помещено в белковую оболочку, чтобы лучше управлять его работой.

Самыми распространенными из таких молекул стали гемоглобины и гемоцианины — пигменты крови, которые встречаются у большинства позвоночных, членистоногих и моллюсков. В отличие от гемоглобинов, несущих атомы железа, гемоцианины связывают медь, что придает крови не красный, а сине-зеленый цвет, словно у покрытых патиной древних статуй. Считается, что гемоцианины не так эффективны для переноски кислорода, как гемоглобины, но, возможно, они лучше работают при низких температурах. При этом гемоцианины моллюсков и членистоногих так непохожи, что, по‑видимому, имеют совершенно разное и независимое происхождение.

Все цвета крови

Красная кровь людей и большинства других беспозвоночных содержит гемоглобин, связывающий кислород с помощью атома железа. Древнейший образец гемоглобина обнаружен в пищеварительном тракте комара, погибшего 46 млн лет назад, накануне Мел-палеогенового вымирания, — хотя сказать, из кого он высосал эту кровь, трудно. Некоторые беспозвоночные также используют гемоглобин, причем не для транспортировки кислорода, а для накопления запасов его в тех тканях, которые время от времени нуждаются в усиленном дыхании. В мускулах нашего тела такую роль играет миоглобин.

Голубой цвет крови паукообразных, ракообразных, многих насекомых и головоногих моллюсков обусловлен присутствием меди, посредством которой гемоцианины их крови (гемолимфы) разносят кислород по телу. Порфириновое кольцо гема присутствует и в зеленой крови, характерной для некоторых кольчатых червей — многощетинковых и пиявок. У них гем содержится в составе пигмента хлорокруорина, окраска которого в норме зеленая, хотя при больших концентрациях становится ярко-красной.

Самые необычные и редкие варианты окраски демонстрируют некоторые примитивные хордовые — такие как асцидии и морские огурцы (оболочники) с их желтой кровью. Для транспортировки кислорода они используют также очень примитивные молекулы, лишенные гема и вообще порфиринов, — ванабины, которые связаны не с железом или медью, а с редким металлом ванадием. Примитивны и переносящие кислород пигменты гемэритрины, которые встречаются у морских брахиопод и крошечных червеобразных сипункулид, — зато благодаря им их кровь становится густо-фиолетовой.

Compound Interest, Creative Commons
Химия разных цветов крови

Исключения из правил

Лишь в некоторых случаях окраска крови не связана с металлами переносящих кислород пигментов. Например, зеленая кровь экзотических ящериц-сцинков содержит вполне обычный гемоглобин, а цвет ей придает аномально высокое содержание биливердина. Это — пигмент желчи, который образуется при распаде гемоглобина и у зеленокровных сцинков играет, по‑видимому, защитную функцию.

А в ледяных водах Антарктики и Субантарктики обитают крошечные рыбки Channichthyidae с бесцветной кровью. Эти необычные животные утратили и эритроциты, и гемоглобин вообще. Уникальный случай: их метаболизм нетороплив, размеры невелики, а кислорода в холодном океане так много, так «белокровным» рыбам оказалось достаточно и простой диффузии кислорода, — почти как примитивным предкам, вовсе не имевшим крови.