Опишите процессы происходящие с гемоглобином при
Ответ Тема 5. Внутренняя среда организма
69. Сформулируйте несколько вопросов, ответы на которые вы хотите получить при изучении этой темы.
Ответ: Из чего состоит кровь? Какую функцию выполняют форменные тела крови? Функция жидкостей внутренней среды?
70. Назовите три жидкости, составляющие внутреннюю среду организма.
Ответ: Кровь, лимфа, тканевая жидкость.
71. Ответьте, работа каких регулирующих систем поддерживает относительное постоянство внутренней среды организма.
Ответ: Нервная и эндокринная система.
72. Укажите, где располагаются структуры, сигнализирующие регулирующим системам об отклонении концентрации определённого вещества в жидкостях внутренней среды организма от нормального диапазона.
Ответ: В стенках кровеносных сосудов.
74. Зарисуйте и опишите строение и функции форменных элементов крови, используя следующую таблицу.
Ответ:
Клетки крови
Характеристика
Эритроциты
Лейкоциты
Тромбоциты
Рисунок и описание строения
Красные кровяные тельца двояковогнутой формы. Ядра нет.
Округлые прозрачные кровяные тельца с выраженным ядром.
Мелкие клетки.
Функция
Транспорт веществ.
Защитная (фагоцитоз).
Свертывание крови.
Количество (в 1 )
4-5 млн.
4-8 тыс.
200-400 тыс.
74. Прочитайте статью «Состав крови» (§17). Ответьте на вопросы.
1) Почему артериальная кровь ярко — алая, а венозная – тёмно — вишнёвая? (Опишите процессы, происходящие с гемоглобином при превращении венозной крови в артериальную и артериальной крови в венозную.)
Ответ: Гемоглобин в артериальной несёт кислород от сердца к органам, а потому кровь имеет светлый цвет. В венозной крови гемоглобин несет углекислый газ от органов к сердцу, а потому кровь имеет темный цвет.
2) Следователь, изучая подозрительные капли крови, обнаружил, что её эритроциты имеют ядро. Могли ли такая кровь принадлежать человеку?
Ответ: Нет, у млекопитающих зрелые эритроциты ядер не имеют.
А курице?
Ответ: Да, курица – это птица.
3) Фагоциты уничтожают чужеродные клетки – антигены путём их захвата. А как действуют лимфоциты?
Ответ: Они выделяют антитела, которые нейтрализуют антигены.
75.Прочитайте материал о тромбоцитах(§17). Дополните схему, отражающую порядок событий, происходящих при свёртывании крови.
Ответ:
76. Прочитайте дополнительный материал и ответьте на вопросы.
Гемофилия – наследственное заболевание, связанное с нарушением процесса свертывания крови. Врождённое изменение структуры ДНК (определённого гена) приводит к тому, что у человека не образуются необходимые белки – факторы свёртывания. В результате резко взрастает опасность гибели человека, даже при незначительной травме. Обычно болезнью страдают мужчины, женщины же являются носительницами гена гемофилии и могут родить больных сыновей или дочерей – носительниц. Самой известной в истории носительницей гена гемофилии была английская королева Виктория, которая передала этот патологический ген своим потомкам – представителям царских семей Европы. Царевич Алексей – сын последнего российского императора Николая II – страдал гемофилией. Ген гемофилии он получил от матери — императрицы Александры, которая была внучатой племянницей королевы Виктории. Наиболее распространённое заблуждение о гемофилии – это то, что больной гемофилией может истечь кровью от малейшей царапины. На самом деле, кровотечение из мелких ссадин и порезов у гемофиликов прекращается почти так же быстро, как и у здоровых людей. Опасны крупные ранения, хирургические операции, удаление зубов. А также внутренние кровоизлияния в мышцы и суставы.
Как вы считает, в каком направлении должна развиваться помощь людям, живущим с диагнозом «гемофилия»? какие лекарственные препараты необходимы для компенсации этого заболевания?
Ответ: Необходимо искусственно стимулировать синтез фактора свертывания крови таких больных, либо вводить в качестве инъекции.
77. Прочитайте дополнительный материал и сформулируйте к нему вопрос.
При повреждении сосуда вся кровь не сворачивается благодаря наличию системы противосвёртывания. Специальные белки плазмы препятствуют распространению реакции далеко от места повреждения сосуда. Они присоединяются к факторам свёртывания и блокируют их. Если этих белков недостаточно, то сгусток крови вырастает очень большой и возникает опасность тромбоза (закупорки) сосудов. Это заболевание получило название тромбофилия. В 70% случаев тромбофилия имеет наследственную природу.
Ответ: Как передается тромбофилия? Опасна ли для жизни тромбофилия?
78. Прочитайте статью «Защитные барьеры организма» (§18). Заполните таблицу.
Ответ:
Защитные барьеры организма
Тип защиты
Барьер: кожа и слизистые оболочки
Физическая
Химическая
Экологическая
Преграда на пути к внутренней среде.
Выделения потовых и сальных желез губительны для многих бактерий и вирусов.
На коже человека находятся организмы, которые уничтожают других микробов.
Барьер: кровь, тканевая жидкость, лимфа (т.е. внутренняя среда организма)
Неспецифический иммунитет
Специфический иммунитет
Осуществляется лейкоцитами путем фагоцитоза.
Антигены уничтожаются антителами.
79. Дайте определение понятия иммунитет.
Ответ: Это способность организма избавляться от чужеродных тел и соединений и сохранять постоянство внутренней системы.
80. Дополните схему иммунной системы организма человека.
Ответ:
81. Заполните таблицу.
Ответ:
Функция T-лимфоцитов
Функция B — лимфоцитов
Распознают антигены и расшифровывают их химическую структуру. Информацию о химической структуре антигены передают в B — лимфоциты
Получит информацию от T – лимфоцитов, начинают выделять антитела.
82. Прочитав статью «Воспаление» (§18), напишите в правом столбце таблицы процессы, происходящие в поражённых тканях.
Ответ:
Внешние признаки
Процессы, происходящие в поражённых тканях
Воспалённое место краснее, на этом участке повышается температура.
Расширяются капилляры, усиливается приток крови.
Возникает боль и опухоль. Ограничивается участок воспаления.
Раздражаются рецепторы, вызывающие боль к воспаленному участку прибывают лейкоциты и макрофаги. Начинается фагоцитоз. Вокруг микробов образуется защитный вал, внутри которого происходит уничтожение возбудителей.
Появляется гной.
Смесь погибших микробов и фагоцитов, вышедшая на поверхность.
83. Допишите приведённые утверждения.
Ответ: Заразные болезни, вызываемые вирусами, микробами, грибками, называют инфекционными. Заразные болезни, вызываемые простейшими, червями, паразитами, клещами, называются паразитами. Инфекционные заболевания протекают поэтапно. Время от момента заражения до появления первых симптомов называется скрытым периодом. Далее следует острый период, после которого наступает выздоровление.
84. Напишите, какие процессы в организме имеют место в скрытый, острый периоды болезни и при выздоровлении.
Ответ:
Период болезни
Процессы, происходящие в организме
Скрытый
Размножение возбудителя и иммунная реакция.
Острый
Интенсивное накопление возбудителя и токсинов антител.
Период выздоровления
Антитела нейтрализуют яды сдерживают размножение.
85. Прочитайте статью «Инфекционные болезни» (§18). Ответьте на вопросы.
1) Можно ли заразиться, выпив из стакана, которым пользовался больной гриппом? Почему?
Ответ: Да. На горлышке стакана могут оставаться вредоносные организмы.
2) Можно ли избавиться от микробов с помощью кипячения воды?
Ответ: Можно избавиться от большинства микробов, но не от всех.
3) Вчём состоит опасность бацилло- и вирусоносительства?
Ответ: После перенесенного заболевания бациллы и вирусы могут долгое время без симптомов находится в организме человека, заражая других людей.
86. Прочитайте статьи «История изобретения вакцин» и «Лечебные сыворотки» (§19) и запишите в табличной форме разницу между вакцинами и лечебными сыворотками.
Ответ:
Критерии сравнения
Вакцины
Лечебные сыворотки
Состав препарата.
Ослабленные микробы или их токсины.
Готовые антитела.
Механизм действия
Организм сам вырабатывает антитела. Иммунитет развивается в течение месяца
Организм получает готовые антитела, ему не нужно вырабатывать их самостоятельно.
Продолжительность действия
Длительное
Короткое
87. Изучите рисунок 60 на с. 122 учебника. Заполните пропуски в тексте об изготовлении и применении антидифтерийной сыворотки, приведённое ниже.
Ответ: Для приготовления антидифтерийного антитоксина лошади вводят возбудителя инфекции или токсин. Процедуру повторяют несколько раз, увеличивая дозу препарата. В организме лошади вырабатывается антитела. Из взятой у лошади крови берут антитела путём выделения сыворотки. Ампулы антидифтерийного антитоксина применяют в лечении больных и профилактике здоровых. Сыворотка специфична, т.е. обладает строгой направленностью действия.
88. Прочитайте статью «Аллергию» (§19). Впишите в текст о развитии аллергического процесса необходимые термины.
Ответ: I стадия аллергии протекает безболезненно и без внешних проявлений. Аллерген вызывает иммунную реакцию. Образующиеся антитела выходят из стенок сосудов и адсорбируются на слизистых оболочках. II стадия аллергии вызывает конъюнктивит, насморк, кашель, крапивницу, расстройство желудка и пр. Попавший в организм аллерген улавливается антителами, осевшими на слизистых. Образуется комплекс антиген – антитела. При этом выделяются вещества, которые поражают клетки слизистых. Происходит аллергическая реакция.
89. Прочитайте статью «Переливание крови» (§19). Укажите стрелками теоретические пути переливания крови.
Ответ:
90. Повторите информацию о факторах, по которым различаются группы крови у человека.
По содержанию антигенов в эритроцитах и антител плазмы людей можно разделить на четыре группы. Антигены эритроцитов обозначаются буквами А и В, антитела плазмы – греческими буквами α и β. Иммунный конфликт происходит тогда, когда антиген А встречается с антителом α, а антиген В – с антителом β. В крови любого человека эти антигены и антитела никогда не встречаются вместе.
I группа крови
II группа крови
III группа крови
VI группа крови
Антигены эритроцитов
Отсутствуют
A
B
AB
Антитела плазмы
αβ
β
α
Отсутствуют
Переливание совместимой крови, но другой группы крови проводится капельным способом и в небольших объёмах, поэтому несовместимые антитела донорской крови разбавляются плазмой реципиента и не могут склеить эритроциты, содержащие несовместимые антигены.
При переливании несовместимой крови антигены донорских эритроцитов попадают сразу в плазму реципиента с высокой концентрацией антител, и донорские эритроциты склеиваются.
Однако в настоящее время пациенту стараются переливать кровь столько своей группы.
Знаете ли вы свою группу крови? Если нет, спросите у родителей и запишите её в тетрадь.
Ответ: Да, знаю. Первая положительная.
91. Прочитайте статью «Резус — фактор» (§19). Ответьте на вопросы.
1) Что происходит в организме резус – отрицательной женщины, если она вынашивает резус – положительного ребёнка в первую беременность?
Ответ: Возникает резус – конфликт. В организме начинают вырабатываться антитела, которые уничтожают этот белок. Но их так много.
2) Что происходит при повторной беременности, если плод снова резус – положительный?
Ответ: Тогда антител накапливается достаточно, и они разрушают эритроциты ребенка, что приводит к гемолитической болезни.
3) С наследственным или приобретённым иммунитетом связаны: а) несовместимость групп крови по системе АВ0;
Ответ: Наследственным
б) резус-конфликт?
Ответ: приобретённым.
92. Оцените, что нового вы узнали при изучении этой темы. Предположите, как могут пригодиться вам эти знания в повседневной жизни.
Ответ: Знание своего резус-фактора и группы крови может спасти жить. Также знания о совместимости групп крови пригодятся в будущем, если мы решим стать донором крови для кого-то из близких или для всех. Зная, что у меня первая группа, то я являюсь универсальным донором.
93. Решите кроссворд № 5.
Ответ:
По горизонтали:
2. Культура ослабленных микробов или их ядов, применяемые для предохранительных прививок.
5. Клетка крови, участвующая в образовании антител.
7. Человек, дающий кровь для переливания.
9. Способность организма уничтожать чужеродные клетки и вещества.
10. Вещество, присоединяющее кислород и находящееся в эритроцитах.
11. Химические вещества, поступающие в кровь и уничтожающие определённый вид антигенов.По вертикали:
1. Клетка крови, транспортирующая кислород и углекислый газ.
3. Чужеродное вещество.
4. Сгусток крови, возникающий в процессе свёртывания.
6. Кровяные пластинки, участвующие в свёртывании крови.
8. Человек, получающий кровь при переливании.
Источник
Гемоглобин: роль в газообмене и процессе дыхания
Одним из самых сложных процессов, что происходят в организме человека, несомненно, является дыхание. И сложность эта не только в танце легких, благодаря которому человек получает кислород, но и в процессах, с помощью которых этот кислород проникает дальше, в ткани, где превращается в углекислый газ, что отправляется в обратное путешествие. О данных процессах и пойдет речь далее.
Итак, приступим. Человек делает вдох, иии… Далеко не весь кислород поступает в легкие, а затем и в кровь. Часть вдыхаемого воздуха остается в так называемом мертвом пространстве. Мертвое пространство, в свою очередь, делится на анатомическое (дыхательные пути), в котором остается около 30 % вдыхаемого воздуха, и функциональное (вентилируемые, но по каким-то причинам не перфузируемые альвеолы).
Ухудшение альвеолярного газообмена может происходить при неглубоком и частом дыхании (причиной может стать перелом ребер, паралич дыхательной мускулатуры различного генеза и др.), а также при увеличении мертвого пространства, вызванном разнообразными причинами (нарушение перфузии альвеол в результате воспалительных заболеваний легких, удаление доли или целого легкого и др.), при снижении скорости кровотока по альвеолярным капиллярам (ТЭЛА, инфаркт легкого), при наличии диффузионного барьера (отек легких) и в результате ослабления альвеолярной вентиляции при обтурации просвета бронха. Газообмен между легкими и кровью происходит путем диффузии в соответствии с законом Фика. В легочных капиллярах она происходит за счет разности парциальных давлений в альвеолах и эритроцитах.
В альвеолах парциальное давление кислорода значительно превышает таковое для углекислого газа и составляет примерно 13,3 кПа (100 мм рт. ст.) и 5,3 кПа (40 мм рт. ст.) соответственно. Альвеолы омываются приносимой легочными артериями венозной кровью, в которой соотношение парциальных давлений этих двух газов обратно пропорционально и составляет приблизительно 5,3 кПа (40 мм рт. ст.) для кислорода и 6,1 кПа (46 мм рт. ст.) для углекислого газа. В среднем разница парциальных давлений составляет около 8 кПа (60 мм рт. ст.) для кислорода и около 0,8 кПа для углекислого газа.
Как уже было сказано выше, кислород путем диффузии проникает в кровь легочных капилляров. Диффузионное расстояние для кислорода при этом составляет 1–2 мкм, то есть именно на такое расстояние он проникает внутрь капилляра. Обмен крови в легочном капилляре происходит примерно за 0,75 секунды, но этого времени хватает на то, чтобы парциальные давления в альвеолах и в крови пришли в равновесие.
Кровь, в которой показатели парциального давления для кислорода и углекислого газа примерно равны таковым в альвеолах, называется артериализированной. Однако за счет наличия в легких артериовенозных шунтов и притока венозной крови из бронхиальных вен такой она остается недолго. В результате парциальное давление кислорода в аорте составляет примерно 12,0 кПа (как уже было сказано выше, парциальное давление в артериализированной крови равно таковому в альвеолах и составляет 13,3 кПа), а давление углекислого газа меняется незначительно и не приводит к затруднению его диффузии из крови в альвеолы.
Но кислород непосредственно в ткани попадает лишь в крайне незначительных количествах: для свободного перемещения по организму ему необходим транспортер. Эту функцию выполняет содержащийся в эритроцитах белок — гемоглобин. Гемоглобин существует в оксигенированной и неоксигенированной формах. В дезокси-гемоглобине железо находится на уровне порфиринового кольца и стабилизируется электростатическими силами, что обеспечивает поддержание всей структуры. Появившись, кислород начинает «тянуть» за железо, которое переносится на проксимальный гистидин на другом конце полипептидной цепи и меняет структуру всего протеина.
В результате гемоглобин переходит в оксигенированную форму, альфа- и бета-цепи при этом поворачиваются относительно друг друга на 15 градусов, облегчая присоединение остальных молекул кислорода. В итоге каждый из четырех содержащихся в нем атомов двухвалентного железа обратимо связывается с молекулой кислорода, что превращает молекулу гемоглобина в оксигемоглобин. По сравнению с миоглобином гемоглобин имеет низкое сродство к кислороду, однако оно не статично. Так, миоглобин может связывать кислород только одним участком, поэтому кривая его связывания — гипербола. Кривая связывания гемоглобина с кислородом имеет S-образную форму, демонстрируя, что при его связывании с первой молекулой кислорода гемоглобин имеет очень низкое сродство к кислороду, но при связывании последующих молекул кислорода сродство остальных его субъединиц к нему значительно увеличивается и в конечном счете повышается примерно в 500 раз.
При этом альфа-цепи связывают кислород легче, чем бета-цепи. Этот процесс назван кооперативным взаимодействием. По мере снижения парциального давления кислорода в крови происходит его высвобождение из гемоглобина и поступление в ткани. Например, парциальное давление кислорода в работающих мышцах составляет всего 26 мм рт. ст, и при прохождении эритроцитов через капилляры, кровоснабжающие мышцы, происходит высвобождение и поступление в мышечные клетки примерно ⅓ всего переносимого гемоглобином кислорода. При повышении температуры тела также возрастает потребность в кислороде, что, в свою очередь, стимулирует высвобождение и поступление его в ткани. При снижении температуры, напротив, развивается гипоксия тканей, способствующая компенсаторному увеличению сродства гемоглобина к кислороду.
Гемоглобин также осуществляет перенос от тканей к легким продуктов тканевого дыхания — углекислого газа и ионов водорода. В ходе окислительных процессов в клетке выделяется углекислый газ, в результате гидратации которого образуются ионы водорода, что, в свою очередь, приводит к снижению рН. Давно известно, что снижение рН и повышение концентрации углекислого газа в крови оказывает сильное влияние на способность гемоглобина связывать кислород.
В периферических сосудах показатели рН низкие, и по мере связывания гемоглобина с ионами водорода и углекислым газом происходит снижение его сродства к кислороду. Это влияние величины рН и концентрации углекислого газа на способность гемоглобина связывать кислород называют эффектом Бора.
Обратная ситуация имеет место в альвеолярных капиллярах, где присоединение кислорода к гемоглобину превращает тот в более сильную кислоту.
При этом сродство гемоглобина к углекислому газу снижается, а повышение кислотности гемоглобина приводит к высвобождению излишка ионов водорода и образованию в крови из бикарбоната угольной кислоты, которая затем распадается на воду и углекислый газ. В обоих случаях углекислый газ из крови поступает в альвеолы, а затем в атмосферу. Данный процесс назван эффектом Холдейна. Стоит отметить, что важную роль в образовании углекислого газа в эритроцитах играет ион хлора, поступающий в плазму крови в обмен на бикарбонат при участии белка-переносчика АЕ1. Данный процесс в англоязычной литературе получил название «Chloride shift» или «перенос Хамбургера».
На сродство гемоглобина к кислороду оказывает влияние и присутствующее в эритроцитах вещество, получившее название 2,3-бисфосфоглицерат (БФГ). Его образование — своего рода побочная реакция анаэробного гликолиза, происходящего в эритроцитах в ходе ферментативного превращения глюкозы в пируват под действием фермента бифосфоглицератмутазы. БФГ способен самостоятельно связываться с неоксигенированной формой гемоглобина, образуя солевой мостик между двумя его бета-субъединицами и снижая сродство к кислороду.
При этом гемоглобин способен связать только одну молекулу БФГ, а при присоединении кислорода БФГ вытесняется из полости. В обычных условиях в эритроцитах крови содержится достаточно большое количество БФГ, которое может увеличиваться в условиях гипоксии (например, у дайверов при погружении на глубину), а также при восхождении на большую высоту. В первые часы подъема концентрация БФГ в эритроцитах будет возрастать, а сродство кислороду снижаться. Но на большой высоте парциальное давление будет значительно ниже такового на уровне моря, а значит, оно снизится и в тканях. При этом БФГ будет облегчать передачу кислорода от гемоглобина к тканям.
Некоторые вещества способны прочно связываться с гемоглобином или же вовсе менять его структуру. Одним из них является угарный газ, чье сродство к гемоглобину в 200 раз превышает таковое для кислорода. Отравления угарным газом часто происходят в помещениях с печным отоплением, при пожарах и авариях на производстве. Со временем кислород вытесняет угарный газ из гемоглобина, и в легких случаях пациенты помещаются под наблюдение и получают ингаляции с увлажненным кислородом. Необходимой мерой при тяжелых отравлениях угарным газом является переливание эритроцитарной массы.
К веществам, способным изменять структуру гемоглобина, относятся метгемоглобинобразователи — соединения, способные окислять двухвалентное железо в геме до трехвалентного. К ним относятся нитриты, нитраты, некоторые местные анестетики, аминофенолы, хлораты, примахин и некоторые сульфаниламиды. Состояние, характеризующееся появлением в крови окисленного гемоглобина, называют метгемоглобинемией. При высокой метгемоглобинемии капля крови, помещенная на фильтровальную бумагу, имеет характерный коричневый цвет, а при пропускании кислорода через пробирку с такой кровью ее цвет не меняется. Метгемоглобинемия выше 70 % от общего содержания гемоглобина часто приводит к гибели пациента еще до момента постановки диагноза.
Источники:
- Harrison’s hematology and oncology Longo, Dan L (Dan Louis), Third edition. New York : McGraw-Hill Education Medical, 2017.
- Наглядная физиология, С. Зильбернагль, А. Деспопулос, 2013.
- Ленинджер А. Основы биохимии: В 3-х т. Т. 1. /Д. Нельсон, М. Кокс ; Пер. с англ.-М.: БИНОМ: Лаборатория знаний, 2011.- 694 с.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Источник