Курс лекций по биологии

  Гем является комплексным соединением порфирина с железом. Это соединение довольно неустойчивое и легко превращается либо в гематин, либо в гемин. Строение гема идентично для гемоглобина всех видов животных. Отличия связаны со свойствами белкового компонента, который представлен двумя парами полипептидных цепей. Различают HbA, HbF, HbP формы гемоглобина.

  В крови взрослого человека содержится до 95–98 % гемоглобина HbA. Его молекула включает в себя 2 α– и 2 β-полипептидные цепи. Фетальный гемоглобин в норме встречается только у новорожденных. Кроме нормальных типов гемоглобина, существуют и аномальные, которые вырабатываются под влиянием генных мутаций на уровне структурных и регуляторных генов.

  Внутри  эритроцита молекулы гемоглобина распространяются по-разному. Вблизи мембраны они лежат  к ней перпендикулярно, что улучшает взаимодействие гемоглобина с кислородом. В центре клетки они лежат более  хаотично. У мужчин в норме содержание гемоглобина примерно 130–160 г/л, а у женщин – 120–140 г/л.

  Выделяют  четыре формы гемоглобина:

  1) оксигемоглобин;

  2) метгемоглобин;

  3) карбоксигемоглобин;

  4) миоглобин.

  Оксигемоглобин  содержит двухвалентное железо и  способен связывать кислород. Он переносит  газ к тканям и органам. При  воздействии окислителей (перекисей, нитритов и т. д.) происходит переход железа из двухвалентного в трехвалентное состояние, за счет чего образуется метгемоглобин, который не вступает в обратимую реакцию с кислородом и обеспечивает его транспорт. Карбоксигемоглобин образует соединение с угарным газом. Он обладает высоким сродством с окисью углерода, поэтому комплекс распадается медленно. Это обусловливает высокую ядовитость угарного газа. Миоглобин по структуре близок к гемоглобину и находится в мышцах, особенно в сердечной. Он связывает кислород, образуя депо, которое используется организмом при снижении кислородной емкости крови. За счет миоглобина происходит обеспечение кислородом работающих мышц.

  Гемоглобин  выполняет дыхательную и буферную функции. 1 моль гемоглобина способен связать 4 моля кислорода, а 1 г – 1,345 мл газа. Кислородная емкость крови – максимальное количество кислорода, которое может находиться в 100 мл крови. При выполнении дыхательной функции молекула гемоглобина изменяется в размерах. Соотношение между гемоглобином и оксигемоглобином зависит от степени парциального давления в крови. Буферная функция связана с регуляцией pH крови.

4. Физиология лейкоцитов

  Лейкоциты – ядросодержащие клетки крови, размеры которых от 4 до 20 мкм. Продолжительность их жизни сильно варьируется и составляет от 4–5 до 20 дней для гранулоцитов и до 100 дней для лимфоцитов. Количество лейкоцитов в норме у мужчин и женщин одинаково и составляет 4–9 × 10⁹/л. Однако уровень клеток в крови непостоянен и подвержен суточными и сезонным колебаниям в соответствии с изменением интенсивности обменных процессов.

  Лейкоциты делятся на две группы: гранулоциты (зернистые) и агранулоциты.

  Среди гранулоцитов в периферической крови  встречаются:

  1) нейтрофилы – 46–76 %;

  2) эозинофилы – 1–5 %;

  3) базофилы – 0–1 %.

  В группе незернистых клеток выделяют:

  1) моноциты – 2—10 %;

  2) лимфоциты – 18–40 %.

  Процентное  содержание лейкоцитов в периферической крови называется лейкоцитарной  формулой, сдвиги которой в разные стороны свидетельствуют о патологических процессах, протекающих в организме. Различают сдвиг вправо – понижение  функции красного костного мозга, сопровождающееся увеличением количества старых форм нейтрофильных лейкоцитов. Сдвиг влево является следствием усиления функций красного костного мозга, в крови увеличивается количество молодых форм лейкоцитов. В норме соотношение между молодыми и старыми формами лейкоцитов составляет 0,065 и называется индексом регенерации. За счет наличия ряда физиологических особенностей лейкоциты способны выполнять множество функций. Важнейшими из свойств являются амебовидная подвижность, миграция (способность проникать через стенку неповрежденных сосудов), фагоцитоз.

  Лейкоциты выполняют в организме защитную, деструктивную, регенеративную, ферментативную функции.

  Защитное  свойство связано с бактерицидным  и антитоксическим действием  агранулоцитов, участием в процессах  свертывания крови и фибринолиза.

  Деструктивное действие заключается в фагоцитозе отмирающих клеток.

  Регенеративная  активность способствует заживлению ран.

  Ферментативная  роль связана с наличием ряда ферментов.

  Иммунитет – способность организма защищаться от генетически чужеродных веществ и тел. В зависимости от происхождения может быть наследственным и приобретенным. Он основан на выработке антител на действие антигенов. Выделяют клеточное и гуморальное звенья иммунитета. Клеточный иммунитет обеспечивается активностью Т-лимфоцитов, а гуморальный – В-лимфоцитов.

5. Физиология тромбоцитов

  Тромбоциты – безъядерные клетки крови, диаметром 1,5–3,5 мкм. Они имеют уплощенную форму, и их количество у мужчин и женщин одинаково и составляет 180–320 × 10⁹/л. Эти клетки образуются в красном костном мозге путем отшнуровывания от мегакариоцитов.

  Тромбоцит содержит две зоны: гранулу (центр, в  котором находятся гликоген, факторы  свертывания крови и т. д.) и гиаломер (периферическую часть, состоящую из эндоплазматического ретикулума и ионов Ca).

  Мембрана  построена из бислоя и богата рецепторами. Рецепторы по функции делятся на специфические и интегрированные. Специфические способны взаимодействовать с различными веществами, за счет чего запускаются механизмы, аналогичные действию гормонов. Интегрированные обеспечивают взаимодействие между тромбоцитами и эндотелиоцитами.

  Для тромбоцитов характерны следующие свойства:

  1) амебовидная подвижность;

  2) быстрая разрушаемость;

  3) способность к фагоцитозу;

  4) способность к адгезии;

  5) способность к агрегации.

  Тромбоциты  выполняют трофическую и динамическую функции и осуществляют регуляцию  сосудистого тонуса и принимают  участие в процессах свертывания  крови.

  Трофическая функция заключается в обеспечении  сосудистой стенки питательными веществами, за счет которых сосуды становятся более упругими.

  Регуляция сосудистого тонуса достигается  благодаря наличию биологического вещества – серотонина, вызывающего сокращения гладкомышечных клеток. Трамбоксан А2 (производный арахидоновой кислоты) обеспечивает наступление сосудосуживающего эффекта за счет снижения сосудистого тонуса.

  Тромбоцит принимает активное участие в  процессах свертывания крови  за счет содержания в гранулах тромбоцитарных факторов, которые образуются либо в тромбоцитах, либо адсорбируются в плазме крови.

  Динамическая  функция заключается в процессах  адгезии и агрегации тромбов. Адгезия – процесс пассивный, протекающий без затраты энергии. Тромб начинает прилипать к поверхности сосудов за счет интергиновых рецепторов к коллагену и при повреждении выделяется на поверхность к фибронектину. Агрегация происходит параллельно адгезии и протекает с затратой энергии. Поэтому главным фактором является наличие АДФ. При взаимодействии АДФ с рецепторами начинается активация J-белка на внутренней мембране, что вызывает активацию фосфолипаз А и С. Фосфолипаза а способствует образованию из арахидоновой кислоты тромбоксана А2 (агреганта). Фосфолипаза с способствует образованию иназитолтрифосфата и диацилглецерола. В результате активируется протеинкиназа С, повышается проницаемость для ионов Ca. В результате из эндоплазматического ретикулума они поступают в цитоплазму, где Ca активирует кальмодулин, который активирует кальцийзависимую протеинкиназу.

ЛЕКЦИЯ  № 17. Физиология крови. Иммунология крови

1. Иммунологические основы определения группы крови

  Карл  Ландштайнер обнаружил, что эритроциты одних людей склеиваются плазмой крови других людей. Ученый установил существование в эритроцитах особых антигенов – агглютиногенов и предположил наличие в сыворотке крови соответствующих им антител – агглютининов. Он описал три группы крови по системе АВ0. IV группа крови была открыта Яном Янским. Групповую принадлежность крови определяют изоантигены, у человека их около 200. Они объединяются в групповые антигенные системы, их носителем являются эритроциты. Изоантигены передаются по наследству, постоянны на протяжении жизни, не изменяются под воздействием экзо– и эндогенных факторов.

  Антигены – высокомолекулярные полимеры естественного или искусственного происхождения, которые несут признаки генетически чужеродной информации. Организм реагирует на антигены образованием специфических антител.

  Антитела – иммуноглобулины образуются при введении антигена в организм. Они способны взаимодействовать с одноименными антигенами и вызывать ряд реакций. Различают нормальные (полные) и неполные антитела. Нормальные антитела (α– и β– агглютинины) находятся в сыворотке крови людей, не иммунизированных антигенами. Неполные антитела (антирезус-агглютинины) образуются в ответ на введение антигена. В антигенной системе АВ0 четыре группы крови. Антигены (агглютиногены А, В) – полисахариды, они находятся в мембране эритроцитов и связаны с белками и липидами. В эритроцитах может содержаться антиген 0, у него слабовыраженные антигенные свойства, поэтому в крови нет одноименных ему агглютининов.

  Антитела (агглютинины α и β) находятся  в плазме крови. Одноименные агглютиногены и агглютинины не встречаются в крови одного и того же человека, так как в этом случае произошла бы реакция агглютинации.

  Она сопровождается склеиванием и разрушением (гемолизом) эритроцитов.

  Деление по группам крови системы АВ0 основано на комбинациях агглютиногенов эритроцитов и агглютининов плазмы.

  I (0) – в мембране эритроцитов нет агглютиногенов, в плазме крови присутствуют α– и β-агглютинины.

  II (A) – в мембране эритроцитов присутствует агглютиноген.

  A, в плазме крови – α-агглютинин.

  III (B) – в мембране эритроцитов присутствует агглютиноген.

  B, в плазме крови – β-агглютинин.

  IV (AB) – в мембране эритроцитов присутствует агглютиноген А и агглютиноген В, в плазме нет агглютининов.

  Для определения группы крови используют стандартные гемагглютинирующие сыворотки I, II, III, IV групп двух серий с разным титром антител.

  При смешивании крови с сыворотками  происходит реакция агглютинации или  она отсутствует. Наличие агглютинации эритроцитов указывает на наличие  в эритроцитах агглютиногена, одноименного агглютинину в данной сыворотке. Отсутствие агглютинации эритроцитов указывает на отсутствие в эритроцитах агглютиногена, одноименного агглютинину данной сыворотки.

  Тщательное  определение групп крови донора и реципиента по антигенной системе АВ0 необходимо для успешной гемотрансфузии.

2. Антигенная система эритроцитов, иммунный конфликт

  Антигены  – высокомолекулярные полимеры естественного  или искусственного происхождения, которые несут признаки генетически  чужеродной информации.

  Антитела  – это иммуноглобулины, образующиеся при введении антигена в организм.

  Изоантигены (внутривидовые антигены) – антигены, происходящие от одного вида организмов, но генетически чужеродные для каждого индивидуума. Наибольшее значение имеют эритроцитарные антигены, особенно антигены системы АВ0 и системы Rh-hr.

  Иммунологический  конфликт в системе АВ0 происходит при встрече одноименных антигенов и антител, вызывает агглютинацию эритроцитов и их гемолиз. Иммунологический конфликт наблюдается: