Эритроцит, строение и функции которого мы рассмотрим в нашей статье, является важнейшей составляющей крови. Именно эти клетки осуществляют газообмен, обеспечивая дыхание на клеточном и тканевом уровне.
Эритроцит: строение и функции
Кровеносная система человека и млекопитающих животных характеризуется наиболее совершенным строением по сравнению с другими организмами. Она состоит из четырехкамерного сердца и замкнутой системы сосудов, по которым непрерывно циркулирует кровь. Эта ткань состоит из жидкой составляющей - плазмы, и ряда клеток: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Каждая клетка играет свою роль. Строение эритроцита человека обусловлено выполняемыми функциями. Это касается размера, формы и количества данных клеток крови.
Особенности строения эритроцитов
Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска. Они не способны самостоятельно передвигаться в кровяном русле, подобно лейкоцитам. К тканям и внутренним органам они поступают благодаря работе сердца. Эритроциты - прокариотические клетки. Это означает, что они не содержат оформленного ядра. Иначе они не могли бы переносить кислород и углекислый газ. Эта функция выполняется благодаря наличию внутри клеток особого вещества - гемоглобина, который также определяет красный цвет крови человека.
Строение гемоглобина
Строение и функции эритроцитов во многом обусловлены особенностями именно этого вещества. В гемоглобин входят две составляющие. Это железосодержащий компонент, который называется гем, и белок глобин. Впервые расшифровать пространственную структуру этого химического соединения удалось английскому биохимику Максу Фердинанду Перуцу. За это открытие в 1962 году он был удостоен Нобелевской премии. Гемоглобин является представителем группы хромопротеинов. К ним относятся сложные белки, состоящие из простого биополимера и простетической группы. Для гемоглобина этой группой является гем. К данной группе относится и хлорофилл растений, который обеспечивает протекание процесса фотосинтеза.
Как происходит газообмен
У человека и других хордовых животных гемоглобин находится внутри эритроцитов, а у беспозвоночных растворен прямо в плазме крови. В любом случае химический состав этого сложного белка позволяет образовывать нестойкие соединения с кислородом и углекислым газом. Кровь, насыщенная кислородом, называется артериальной. Она обогащается данным газом в легких.
Из аорты она направляется в артерии, а потом - в капилляры. Эти самые мелкие сосуды подходят к каждой клетке организма. Здесь эритроциты отдают кислород и присоединяют основной продукт дыхания - углекислый газ. С током крови, которая уже является венозной, они поступают снова в легкие. В этих органах газообмен происходит в мельчайших пузырьках - альвеолах. Здесь гемоглобин отсоединяет углекислый газ, который удаляется из организма посредством выдоха, и кровь снова насыщается кислородом.
Такие химические реакции обусловлены наличием двухвалентного железа в геме. В результате соединения и разложения последовательно формируется окси- и карбгемоглобин. Но сложный белок эритроцитов может образовывать и стойкие соединения. К примеру, при неполном сгорании топлива выделяется угарный газ, который формирует с гемоглобином карбоксигемоглобин. Этот процесс ведет к гибели эритроцитов и отравлению организма, которое может привести к летальному исходу.
Что такое малокровие
Одышка, ощутимая слабость, шум в ушах, заметная бледность кожных покровов и слизистых оболочек может свидетельствовать о недостаточном количестве гемоглобина крови. Норма его содержания колеблется в зависимости от пола. У женщин этот показатель составляет 120 - 140 г на 1000 мл крови, а у мужчин достигает 180 г/л. Содержание гемоглобина в крови новорожденных детей самое большое. Оно превышает эту цифру у взрослых людей, достигая 210 г/л.
Недостаток гемоглобина является серьезным заболеванием, которое называется малокровием или анемией. Оно может быть вызвано недостатком в продуктах питания витаминов и солей железа, пристрастием к употреблению алкоголя, влиянием на организм радиационного загрязнения и других негативных экологических факторов.
Снижение количества гемоглобина может быть обусловлено и естественными факторами. К примеру, у женщин причиной анемии могут быть менструальный цикл или беременность. Впоследствии количество гемоглобина нормализируется. Временное снижение данного показателя наблюдается и у активных доноров, которые часто сдают кровь. Но повышенное количество эритроцитов также достаточно опасно и нежелательно для организма. Оно приводит к увеличению густоты крови и образованию тромбов. Часто повышение этого показателя наблюдается у людей, проживающих в высокогорных районах.
Нормализовать уровень гемоглобина возможно употребляя продукты питания, содержащие железо. К ним относятся печень, язык, мясо крупного рогатого скота, кролика, рыба, черная и красная икра. Продукты растительного происхождения также содержат необходимый микроэлемент, однако находящееся в них железо усваивается гораздо сложнее. К ним относятся плоды бобовых, гречневая крупа, яблоки, патока, красный перец и зелень.
Форма и размер
Строение эритроцитов крови характеризуется прежде всего их формой, которая достаточно необычна. Она действительно напоминает диск, вогнутый с двух сторон. Такая форма красных кровяных клеток не случайна. Она увеличивает поверхность эритроцитов и обеспечивает наиболее эффективное проникновение в них кислорода. Такая необычная форма способствует и увеличению количества данных клеток. Так, в норме в 1 кубическом мм крови человека содержится около 5 млн. эритроцитов, что также способствует наилучшему газообмену.
Строение эритроцитов лягушки
Ученые давно установили, что красные кровяные клетки человека обладают чертами строения, которые обеспечивают наиболее эффективный газообмен. Это касается и формы, и количества, и внутреннего содержимого. Это особенно очевидно, когда сравнивают строение эритроцитов крови человека и лягушки. У последних красные кровяные клетки имеют овальную форму и содержат ядро. Это значительно уменьшает содержание дыхательных пигментов. Эритроциты лягушки значительно крупнее человеческих, поэтому и концентрация их не так высока. Для сравнения: если у человека в кубическом мм их более 5 млн., то у земноводных эта цифра достигает 0,38.
Эволюция эритроцитов
Строение эритроцитов человека и лягушки позволяет сделать выводы об эволюционных преобразованиях подобных структур. Дыхательные пигменты встречаются еще у простейших инфузорий. В крови беспозвоночных они содержатся прямо в плазме. Но это значительно увеличивает густоту крови, что может привести к формированию тромбов внутри сосудов. Поэтому с течением времени эволюционные преобразования шли в сторону появления специализированных клеток, формирования их двояковогнутой формы, исчезновения ядра, уменьшения их размера и повышения концентрации.
Онтогенез красных кровяных клеток
Эритроцит, строение которого имеет ряд характерных особенностей, сохраняет жизнеспособность в течение 120 дней. В дальнейшем следует их разрушение в печени и селезенке. Главным кроветворным органом человека является красный костный мозг. В нем непрерывно происходит формирование новых эритроцитов из стволовых клеток. Первоначально они содержат ядро, которое по мере созревания разрушается и заменяется гемоглобином.
Особенности переливания крови
В жизни человека часто возникают ситуации, при которых требуется переливание крови. Долгое время такие операции приводили к смерти больных, а настоящие причины этого оставались загадкой. Только в начале 20 века было установлено, что виной всему - эритроцит. Строение этих клеток обусловливает группы крови человека. Всего их четыре, а различают их по системе АВ0.
Каждая из них отличается особым типом белковых веществ, содержащихся в эритроцитах. Называются они агглютиногены. У людей с первой группой крови они отсутствуют. Со второй - имеют агглютиногены А, с третьей - В, с четвертой - АВ. Одновременно в плазме крови содержатся белки агглютинины: альфа, бетта или одновременно оба. Сочетание этих веществ определяет совместимость групп крови. Это значит, что невозможно одновременное присутствие в крови аггглютиногена А и агглютинина альфа. В этом случае эритроциты склеиваются, что может привести к гибели организма.
Что такое резус-фактор
Строение эритроцита человека обусловливает выполнение еще одной функции - определение резус-фактора. Этот признак также обязательно учитывается во время переливания крови. У резус-положительных людей на мембране эритроцита расположен особый белок. Таких людей в мире большинство - более 80 %. У резус - отрицательных людей такого белка нет.
В чем опасность смешивания крови с эритроцитами разных типов? Во время беременности резус-отрицательной женщины в ее кровь могут проникнуть белки плода. В ответ на это организм матери начнет вырабатывать защитные антитела, которые нейтрализуют их. В ходе этого процесса разрушаются эритроциты резус-положительного плода. Современная медицина создала специальные препараты, предотвращающие данный конфликт.
Эритроциты являются красными клетками крови, основной функцией которой является перенос кислорода от легких к клеткам и тканям и углекислого газа в обратном направлении. Выполнение этой роли возможно благодаря двояковогнутой форме, маленьким размерам, высокой концентрации и наличию гемоглобина в клетке.
Кровь – это жидкость, циркулирующая во внутренней среде организмов. Сравнив ее у человека и животных, можно увидеть некоторую разницу. Рассмотрим, к примеру, чем отличается кровь лягушки и человека.
Общие сведения
Кровь необходима для поддержания жизни, и напротив, от ее значительной потери организм гибнет. Основная функция этой субстанции, в чьем бы теле она ни находилась, транспортная. Кровь распределяет в организме поступающий извне кислород. Она же разносит и питательные вещества, которые мы получаем с едой. Кровь выполняет и обратную функцию – она забирает продукты обмена и способствует их выведению.
Микроскопическое исследование столь важной жидкости дает представление о ее составе. Так, в крови условно можно выделить две части: текучую плазму и совокупность взвешенных в ней элементов. В числе последних присутствуют эритроциты. В основном благодаря этим особым клеткам и происходит газообмен. Каждая из них содержит гемоглобин, который активно притягивает к себе кислород, а на обратном пути – выводимые вещества.
Сравнение
Именно в эритроцитах наиболее заметно отличие крови лягушки и человека. Так выглядят эти частицы у животного:
Эритроциты в крови лягушки
А здесь изображены человеческие эритроциты:
Эритроциты в крови человека Сравним названные кровяные тельца по нескольким критериям:
- Форма. Клетки подобного рода у лягушки овальные. У человека они имеют компактную круглую форму.
- Ядро. Оно есть только в частицах крови животного. Отсутствие этого компонента в эритроцитах человека способствует освобождению дополнительного места для гемоглобина, переносящего кислород.
- Размер. В реальности у животного эти тельца сравнительно крупные. У человека эритроциты характеризуются маленькими размерами. В определенном пространстве мелкие частицы размещаются в большем количестве и плотней, тем самым увеличивается дыхательная емкость крови.
- Поверхность. Очертания у эритроцитов лягушки простые. Между тем у человека эти клетки имеют вогнутости. Благодаря данной особенности газ поглощается максимально эффективно.
Выяснив, в чем разница между кровью лягушки и человека, сделаем вывод. Так, наша кровь справляется с поглощением и транспортировкой кислорода гораздо лучше. А это, наряду с другими преимуществами (четырехкамерным сердцем, разделением содержимого артерий и вен и прочим), объясняет теплокровность млекопитающих, к которым с позиции биологии относится и человек.
ХОД ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ 1. Изучите микропрепарат крови человека. Найдите эритроциты, обратите внимание на их окраску, форму, размеры. 2. Изучите микропрепарат крови лягушки, обратите внимание на их размеры и форму. 3. Сравните эритроциты лягушки и человека. 4. Сделайте вывод: Каково значение выявленных различий в строении эритроцитов лягушки и человека?
Задание 2 В интерактивном режиме изучите строение эритроцитов крови человека, щёлкнув по всем активным зонам. Обратите внимание на форму, относительную величину и количество эритроцитов в препарате, на отсутствие ядра. Эритроциты клеточная мембрана цитоплазма
Эритроциты (от греч. ρυθρός красный и κύτος вместилище, клетка) - красные кровяные клетки крови. Имеют форму двояковогнутых дисков и напоминают сплющенный шаровидный предмет или круг с уплощенными краями. У млекопитающих эритроциты не имеют ядра. Переносят кислород от органов дыхания к тканям и диоксид углерода от тканей к органам дыхания. Содержимое эритроцитов представлено главным образом дыхательным пигментом – гемоглобином, обуславливающим красный цвет крови. Количество эритроцитов в крови в норме поддерживается на постоянном уровне (у человека в 1 мм³ крови 4,5 – 5 млн. эритроцитов). Продолжительность жизни эритроцитов до 130 дней, после чего они разрушаются в печени и селезенке.
Задание 5 Наличие ядра Форма вогнутого диска Функция – перенос кислорода Форма выпуклого диска Наличие гемоглобина Большое количество Наличие клеточной мембраны Клетки крупные Клетки мелкие Характерные для лягушки Общие для двух организмов Характерные для человека Распределите признаки эритроцитов в три колонки
ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ Эритроциты человека, в отличие от эритроцитов лягушки, не имеют ядра и приобрели двояковогнутую форму. Двояковогнутая форма эритроцита человека увеличивает поверхность клетки, а место ядра в них заполняется гемоглобином, поэтому каждый эритроцит человека может захватывать больше кислорода, чем эритроциты лягушки. Эритроциты человека меньше по размерам, чем эритроциты лягушки, поэтому в крови человека в единице объема количество эритроцитов больше (в 1 мм 3 5 млн.), чем в крови у лягушки. Исходя из особенностей строения эритроцитов и большого их количества в крови человека, следует, что кровь человека содержит больше кислорода, чем кровь лягушки. Дыхательная функция крови человека значительно эффективнее, чем у земноводных животных.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ За верное выполнение каждого из заданий 1, 4 выставляется 1 балл. За верное выполнение каждого из заданий 5, 6 выставляется 2 балла. За выполнение задания 5 выставляется 1 балл, если при выполнении задания допущена одна ошибка. За выполнение задания 6 выставляется 1 балл, если нет полного ответа на вопрос задания. «5» – 6 баллов, «4» – 5 баллов, «3» балла
ИСТОЧНИКИ Микроскоп – st.com%2Fui%2F13%2F25%2F99%2F _ _1----.jpg&ed=1&text=%20%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D 0%BE%D0%BF%D0%BE%D0%BC%20%D1%81%20%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D1%82% D0%BA%D0%B0%D0%BC%D0%B8%20%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%20 %D1%84%D0%BE%D1%82%D0%BE&p=15%B8%20 %D1%84%D0%BE%D1%82%D0%BE&p=15 Микроскопическое строение крови человека – D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B8%D1%82%D1%8B%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%20% D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%BE %D0%BC&p=288&img_url= Микроскопическое строение крови лягушки – cheloveka-s-krovju-ljagushki.html cheloveka-s-krovju-ljagushki.html Эритроцит – Кровеносный сосуд с клетками крови – %D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D1%81%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D 1%81%D0%BE%D1%81%D1%83%D0%B4%20%D1%81%20%D0%BA%D0%BB%D0%B5% D1%82%D0%BA%D0%B0%D0%BC%D0%B8%20%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0 %B8%20%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%83%D0%BD%D0%BE%D0%BA&p=321&img_ur l=medinfo.ua%2Ffile.php%3F00014e19108d4d2da49ff94b1a25bae7&rpt=simage80%D0%B8%D1%81%D1%83%D0%BD%D0%BE%D0%BA&p=321&img_ur l=medinfo.ua%2Ffile.php%3F00014e19108d4d2da49ff94b1a25bae7&rpt=simage
Научиться различать на мазках крови человека форменные элементы.
Оборудование и материалы: лабораторный микроскоп, гистологические препараты:
Мазок крови взрослого человека
Мазок крови лягушки
Мазок красного костного мозга
Лабораторная работа рассчитана на 2 аудиторных часа.
Ход работы:
1. Рассмотреть препарат 1.
Мазок крови человека (рис. 2.4, 2.5).
Окрашивание азуром П и эозином.
При малом увеличении обратить внимание на различную окраску эритроцитов и
лейкоцитов. Эритроциты – самые многочисленные клетки крови и на мазке они
составляют большинство.
При большом увеличении микроскопа найти эритроциты (рис. 2.4), окрашенные
эозином в розовый цвет. Обратите внимание, у эритроцитов более интенсивно
окрашена периферическая часть, а центральная область бледная. Связано это с тем,
что эритроцит имеет форму двояковогнутого диска.
Найти в поле зрения нейтрофильный сегментоядерный лейкоцит (рис. 2.4).
Цитоплазма нейтрофила имеет бледно сиреневую или голубую окраску, зернистая,
содержит темные азурофильные гранулы, которые представляют собой первичные
лизосомы. Ядро дольчатое (от 3 до 5 сегментов, соединенных тонкими «мостиками»),
окрашено в фиолетовый цвет.
Найти на мазке эозинофильный лейкоцит (рис. 2.4). Ядро клетки обычно
двудольчатое, а цитоплазма заполнена большими эозинофильными (темно-розовыми)
специфическими гранулами одинакового размера.
Базофильные гранулоциты встречаются редко. Для них характерна крупная
зернистость фиолетового цвета (рис. 2.4). Ядро базофила обычно почковидное,
двудольчатое, часто его не заметно из-за обилия гранул и слабого окрашивания.
Найти в поле зрения лимфоцит и моноцит. Лимфоциты имеют округлое плотное ядро с
узким ободком цитоплазмы (рис. 2.5). Моноциты легче найти на периферии мазка.
Это крупные клетки с обширной цитоплазмой голубого цвета (рис. 2.6). Форма ядра
подковообразная или двудольковая, окрашивается слабее, чем у лимфоцитов, поэтому
в нем хорошо заметны ядрышки.
Кровяные пластинки небольшого размера (в 3 раза меньше эритроцитов), расположены
небольшими группами между клетками и имеют слабо-фиолетовую окраску.
2. Зарисовать и обозначить:
1) эритроциты; 2) нейтрофильный
сегментоядерный лейкоцит; 3) эозинофильный лейкоцит; 4) базофильный лейкоцит; 5)
лимфоцит; 6) моноцит. Выделить в гранулоцитах ядро, цитоплазму, гранулы. В
агранулоцитах обозначить ядро, цитоплазму.
3. Рассмотреть препарат 2.
Мазок крови лягушки (рис.
2.7). Окрашивание азуром П и эозином.
В поле зрения видны ядерные эритроциты, характерные для всех классов
позвоночных, исключая млекопитающих. Вместо кровяных пластинок в мазке крови
лягушки видны тромбоциты – мелкие клетки, располагающиеся небольшими группами
между другими клетками крови. Эритроциты имеют овальную форму. Цитоплазма их
розового цвета. В центре клетки располагается овальное ядро темно-синего цвета.
Нейтрофилы мельче эритроцитов, гранулы в их цитоплазме палочковидной формы. Ядра
сегментированные. Лимфоциты и моноциты существенных особенностей не имеют.
4. Зарисовать и обозначить:
1) эритроциты (выделить в них ядро,
цитоплазму, плазмолемму); 2) нейтрофилы; 3) эозинофилы; 4) тромбоциты; 5)
лимфоциты; 6) моноциты.
5. Рассмотреть препарат 3.
Мазок красного костного мозга.
Окраска по методу Романовского-Гимзы.
Мазок красного костного мозга (рис. 2.8. - 2.12) позволяет изучать в световом
микроскопе различные стадии и виды гемопоэза, поскольку клетки после обработки
антикоагулянтами и окраски располагаются не группами, а поодиночке и хорошо
различимы.
6. Зарисовать и обозначить:
1) эритробласты (базофильные,
полихроматофильные, оксифильные); 2) ретикулоциты; 3) эритроциты; 4)
промиелоциты; 5) метамиелоциты; 6) палочкоядерные; 7) сегментоядерные
гранулоциты (базофильные, нейтрофильные и эозинофильные); 8) промоноциты; 9)
моноциты; 10) промегакариоциты; 11) мегакариоциты; 12) лимфоциты (большие,
средние, малые).
Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы
1. Охарактеризуйте кровь как ткань. 2. Состав и функции крови. 3. Дайте
морфофункциональную характеристику эритроцитов и кровяных пластинок. 4.
Лейкоциты – особенности классификации. 5. Дайте морфофункциональную
характеристику гранулярным и агранулярным лейкоцитам. 6. Что обозначает понятие
«лейкоцитарная формула»? 7. Из каких компонентов состоит лимфа? 8. Чем
отличается эмбриональный гемоцитопоэз от постэмбрионального? 9. Объяснить
эмбриональное кроветворение. 10. Охарактеризовать основные этапы
постэмбрионального кроветворения. 11. Что такое стволовые, полустволовые и
унипотентные клетки? 12. Объяснить этапы формирования эритроцита. 13. В чем
заключаются основные процессы дифференцировки клеток гранулоцитарного ряда? 14.
В каких органах и как происходит формирование Т- и В-лимфоцитов? 15. Где
формируются моноциты? Какие стадии они проходят? 16. Как происходит образование
тромбоцитов?
Оборудование: таблица «Кровь», микроскопы, микропрепараты «Кровь лягушки» и «Кровь человека».
ХОД УРОКА
1. Постановка проблемы
(текст записан на доске )
В 5 л крови человека может раствориться около 10 мл кислорода, а для удовлетворения потребности организма его нужно около 200 мл в 1 мин. Как организм человека получает нужное количество кислорода?
Ожидаемый ответ
Если кровь не обеспечивает потребностей организма человека в кислороде, связывая его физически, т.е. растворяя в себе, значит, в крови должны быть вещества, способные химически связывать кислород и в виде соединений транспортировать его к тканям.
Комментарий учителя
Действительно, такие химические вещества в крови есть, и они называются дыхательными пигментами.
2. Дыхательные пигменты и их значение
Дыхательные пигменты – это вещества
крови и гемолимфы, обратимо связывающие
молекулярный кислород. При высоких
концентрациях кислорода пигмент легко его
присоединяет, а при низких – быстро отдает.
По своей природе дыхательные пигменты – сложные
белки, в состав которых, помимо собственно
белковой части, входит еще и металл. Такие
сложные белки называются металлопротеидами. В
крови животных разных систематических групп
присутствуют разные дыхательные пигменты.
Например, у некоторых улиток и ракообразных
гемолимфа содержит гемоцианин (медьсодержащий
белок, окисленная форма которого имеет синий
цвет, восстановленная – бесцветная), y
головоногих моллюсков и некоторых кольчатых
червей – гемоэритрин, а кровь некоторых червей
содержит хлорокруонин (железосодержащий белок,
окисленная форма которого имеет красный, а
восстановленная – зеленый цвет). Ну а самым
распространенным дыхательным пигментом у
животных является гемоглобин.
Вопрос
Почему среди всех дыхательных пигментов наибольшее распространение получил гемоглобин?
Ожидаемый ответ
Наверное, по сравнению с другими пигментами гемоглобин может связывать больше кислорода.
Комментарий учителя
Действительно, гемоглобин способен
присоединять больше кислорода, чем другие
дыхательные пигменты. Гемоглобин относится к
железосодержащим пигментам. Он присутствует в
крови некоторых моллюсков, кольчатых червей и
всех позвоночных животных. Окисленная форма
гемоглобина имеет оранжево-красный (алый) цвет
(артериальная кровь), а восстановленная форма –
пурпурно-красный цвет (венозная кровь).
Связывающая способность некоторых пигментов по
отношению к кислороду приведена в таблице.
Таблица. Связывание кислорода пигментами, содержащимися в 100 мл крови
Таким образом гемоглобин по сравнению с другими дыхательными пигментами может обратимо связать больше кислорода, т.е. он обладает большей кислородной емкостью (кислородная емкость крови, или КЕК, – это максимальное количество кислорода, обратимо связываемое дыхательными пигментами). Поэтому в ходе эволюции выбор был сделан в пользу гемоглобина.
3. Кислородная емкость крови у разных животных
Кислородная емкость крови у разных форм животных зависит от условий их обитания и образа жизни. Усложнение организмов в ходе эволюции, выход животных из воды на сушу, появление терморегуляции, возрастание интенсивности окисления были бы невозможны без повышения КЕК.
Вопрос
Каким образом в ходе эволюции животных была повышена кислородная емкость крови?
Ожидаемый ответ
КЕК можно повысить, увеличивая концентрацию гемоглобина в крови.
Комментарий учителя
Действительно, повышая концентрацию гемоглобина в крови, можно увеличить КЕК. У большинства беспозвоночных животных (моллюски, некоторые кольчатые черви) гемоглобин растворен в плазме крови. По мере роста активности животных потребность в кислороде все возрастала, но дальнейшее увеличение концентрации дыхательного пигмента в плазме приводило к повышению вязкости крови и затрудняло ее передвижение по капиллярам, т.е. ухудшало снабжение тканей кислородом.
Вопрос
Как же можно увеличить содержание гемоглобина в крови, не увеличивая ее вязкости?
Ожидаемый ответ
Пигмент может быть изолирован от плазмы путем «упаковки» в особые клетки.
Комментарий учителя
Действительно, локализация пигмента в клетках дает возможность увеличить его содержание в крови без одновременного увеличения числа частиц в растворе, т.е. без увеличения вязкости. У позвоночных животных гемоглобин находится в специальных клетках крови – эритроцитах.
4. Выполнение лабораторной работы
В ходе выполнения лабораторной работы нам предстоит выяснить, что представляют собой эритроциты, как они приспособлены к выполнению газовой (дыхательной) функции.
Инструктивная карточка
Тема: «Изучение постоянных препаратов крови лягушки и человека, выявление особенностей строения эритроцитов человека в связи с выполняемыми функциями».
Оборудование: микроскопы, микропрепараты «Кровь лягушки» и «Кровь человека».
Ход работы
1. Исследуйте микропрепарат «Кровь
лягушки» под микроскопом.
2. Опишите форму и строение эритроцитов лягушки,
сделайте рисунок.
3. Рассмотрите микропрепарат «Кровь человека»
под микроскопом. Найдите эритроциты и зарисуйте
их в тетради.
4. Сравните эритроциты лягушки и человека,
заполните таблицу.
Таблица. Эритроциты лягушки и человека
5. Сделайте вывод о том, каково значение выявленных различий в организации эритроцитов лягушки и человека.
5. Обсуждение результатов лабораторной работы
В ходе лабораторной работы учащиеся должны выявить следующие особенности эритроцитов человека по сравнению с лягушкой.
1. Очень малые размеры – их диаметр составляет 7–8 мкм и приблизительно равен диаметру кровеносных капилляров. Эритроциты же лягушки очень велики – до 22,8 мкм в диаметре, но их количество невелико – 0,38 млн в 1 мм 3 крови.
2. Большая концентрация эритроцитов в крови человека и большая суммарная площадь поверхности (в 1 мм 3 крови содержится около 5 млн эритроцитов, суммарная площадь их поверхности составляет около 3 тыс. м 2).
3. Эритроциты всех млекопитающих, кроме верблюдов, имеют необычную форму двояковогнутого диска. Это увеличивает площадь поверхности эритроцита.
4. Отсутствие ядер в зрелых эритроцитах человека (молодые эритроциты ядра имеют, но они в дальнейшем исчезают) позволяет разместить больше молекул гемоглобина в эритроците (в зрелом эритроците их около 265ґ106).
Таким образом, строение эритроцитов человека идеально подходит для выполнения ими газовой функции. Благодаря особенностям строения эритроцитов кровь быстро и в больших количествах насыщается кислородом и доставляет его в химически связанном виде в ткани. А это одна из причин (наряду с четырехкамерным сердцем, полным разделением венозного и артериального кровотоков, прогрессивными изменениями в строении легких и т.д.) гомойотермности (теплокровности) млекопитающих, в том числе и человека.
6. Образование и гибель эритроцитов. Малокровие
Процесс образования эритроцитов носит название эритропоэза (а процесс кроветворения называется гемопоэзом), ткань, в которой он происходит, называют кроветворной (гемопоэтической).
Вопрос
Где расположена кроветворная ткань?
Ожидаемый ответ (на основе ранее изученного материала)
У младенцев кроветворная ткань
содержится во всех костях, а у взрослых людей в
так называемых плоских костях (кости черепа,
ребра, грудина, позвонки, ключицы, лопатки).
Продолжительность жизни эритроцитов у взрослых
людей составляет около 3 месяцев, после чего они
разрушаются в печени или селезенке. Белковые
компоненты эритроцита расщепляются на
составляющие их аминокислоты, а железо
удерживается печенью и хранится в ней в составе
белка ферритина. Железо может в дальнейшем
использоваться при образовании новых
эритроцитов.
Каждую секунду в организме человека разрушается
от 2 до 10 млн эритроцитов. Скорость paспада
эритроцитов и замещения их новыми зависит от
содержания в атмосфере кислорода, доступного для
переноса кровью. Низкое содержание кислорода
стимулирует эритропоэз. Благодаря этому
оказывается возможной адаптация человека,
например, к пониженному содержанию кислорода в
горах.
Состояние организма, при котором в крови
уменьшается либо количество эритроцитов, либо
coдержание гемоглобина, в каждом из них
называется малокровием, или анемией. Причины
малокровия могут быть следующими:
– большие кровопотери;
– перенесение заболевания, например малярии;
– отравление ядами некоторых животных,
например змей;
– нарушение образования эритроцитов в
кроветворной ткани;
– нарушение процессов всасывания железа в
тонком кишечнике;
– недостаток некоторых витаминов, например
В12;
– недостаточное питание;
– переутомление, отсутствие полноценного
отдыха.
Во всех случаях при анемии в крови уменьшается количество гемоглобина, в результате чего ткани испытывают недостаток кислорода. Малокровие лечат различными лекарственными препаратами, а также переливанием крови. Усиленное питание, свежий воздух также нередко помогают восстановить нормальное содержание гемоглобина в крови.