Форменные элементы крови

Количество эритроцитов в крови у различных видов животных различно. Отличаются они по содержанию ядра: у птиц и земноводных эритроциты ядерные, а у млекопитающих безъядерные. Основная функция эритроцитов дыхательная, она связана с гемоглобином. Количество эритроцитов составляет у лошади (в млн/мм³) 6-10, коровы – 5,5-10, свиньи – 5,5-9, овцы – 8-16. Содержание гемоглобина составляет 10-15%. Кроме гемоглобина, в эритроцитах содержатся ферменты каталаза, карбоангидраза. Каталаза обеспечивает расщепление перекиси водорода на воду и молекулярный кислород, а карбоангидраза – синтез угольной кислоты из CO₂ и H₂O в тканевых капиллярах и распад H₂CO₃ в легочных альвеолах на CO₂ и H₂O. Таким образом, этот фермент обеспечивает связывание CO₂ в тканях и удаление его из крови в альвеолах легких.

Выполнение дыхательной функции эритроцитов связано с гемоглобином. Молекула гемоглобина состоит из четырех субъединиц, в том числе два пептида α-цепи из 141 аминокислотного остатка и два пептида β-цепи из 146 аминокислотных остатка. Эти 4 пептида соединены между собой водородными связями (рис.2.8.). В каждом пептиде содержится гем, связанный с двухвалентным железом (рис.2.11.).

Строение гемоглобина обеспечивает кооперативное связывание 4-х молекул кислорода (O₂): каждый гем присоединяет кислород не самостоятельно, а совместно, кооперативно. Кооперативность состоит в том, что каждую молекулу кислорода гемоглобин присоединяет (и отдает) легче, чем предыдущую.

Оксигемоглобин – основное производное гемоглобина, легко диссоциирует на гемоглобин и O₂. Скорость прямой и обратной реакций при взаимодействии гемоглобина и O₂ зависит от величины парциального давления кислорода в воздухе, с которым контактирует кровь, находясь в капиллярах легочных альвеол.

Количество кислорода, связываемого гемоглобином, содержащимся в 100 мл крови, называется кислородной емкостью крови. Для разных животных она составляет 10,1-19,5 мл.

Оксигенация гемоглобина (Hb) происходит быстрее, чем распад оксигемоглобина:

Hb+ O₂ → HbO₂ за 0,001 с

Hb₂ → Hb + O₂ за 0,05 с

В артериальной крови весь гемоглобин находится в виде оксигемоглобина. Это обеспечивается высоким парциальным давлением кислорода в легких, через которые проходит кровь. Во вдыхаемом воздухе содерится 20,9% кислорода, 0,03% CO₂. В выдыхаемом – 15,5-16,3% кислорода и 4,1% CO₂, или CO₂ в 136 раз больше, чем в атмосфере. В легких создаются условия для диффузии O₂ в кровь, CO₂ – в воздух. В процессе дыхания организм использует около 5% кислорода, содержащегося в воздухе.

Присоединение молекулярного кислорода к гемоглобину не ведет к изменению валентности железа, поэтому этот процесс называется оксигенация, а не окисление. Образуется при оксигенации оксигемоглобин, который в тканях распадается на гемоглобин и O₂, после чего O₂ усваивается тканями.

При уменьшении парциального давления O₂ в воздухе количество HbO₂ снижается (гипоксемия), что ведет к гипоксии.

Гемоглобин участвует в переносе CO₂. В межтканевых жидкостях парциальное давление CO₂ около 8 кПа (60 мм рт.ст.), в венозной крови – около 6 (47 мм рт ст). Эта разница обеспечивает диффузию CO₂ из тканей в венозные сосуды. В крови около 20% CO₂ соединяется с гемоглобином, около 80% превращается в гидрокарбонат калия КНСО₃. B легких гидрокарбонаты разрушаются до H₂CO₃ с последующим распадом до H₂O и CO₂, которые удаляются из организма с выдыхаемым воздухом. Эти процессы катализируются ферментом карбоангидразой.

Метгемоглобин Hb-OH образуется под действием различных окислителей, когда Fe⁺⁺ окисляется до Fe⁺⁺⁺ и прочно соединяется с группой ОН. Метгемоглобин не присоединяет кислород. Окислители: метиленовая синь, бензол, нитробензол, анилин. Образование метгемоглобина может привести к смерти.

Карбоксигемоглобин – Hb-CO – соединение с угарным газом. Окись углерода СО имеет сродство к Hb в 300 раз больше, чем кислород. Поэтому даже небольшое количество (0,1%) окиси углерода связывает гемоглобин, превращая его в карбоксигемоглобин и приводит к гибели. В карбоксигемоглобине железо остается 2-х валентным.

Циангемоглобин – Hb-CN – образуется при попадании в кровь синильной кислоты или ее солей. Это ведет к потере способности гемоглобина связывать кислород.

Распад гемоглобина происходит в селезенке, печени, костном мозге. Глобин распадается до аминокислот, а гем превращается в желчные пигменты: биливердин, билирубин, которые далее удаляются из организма с калом (стеркобилин) или с мочей (уробилин).

Лейкоциты – белые клетки крови, выполняют защитные функции, являются продуцентами иммуноглобулинов. Они могут захватывать и переваривать чужеродные тела, попавшие в организм (фагоцитоз).

Тромбоциты – кровяные пластинки, участвуют в процессе свертывания крови. На их поверхности адсорбируются факторы свертывания крови. В первой фазе свертывания крови с участием тромбокиназы и ионов кальция из протромбина образуется тромбин, а во второй фазе под действием фермента тромбина, фибриногена превращается в фибрин.

Лимфа – прозрачная жидкость, содержится в лимфатических сосудах и межклеточном пространстве. По химическому составу близок к плазме крови, отличается лишь более низким содержанием белков.