Состав крови. Физико-химические свойства крови. Буферные системы.

Кровь — основная транспортная система организма. Она представляет собой ткань, состоящую из жидкой части — плазмы — и взвешенных в ней клеток (форменных элементов). Ее главной функцией является перенос различных веществ, посредством которых осуществляется защита от воздей­ствий внешней среды или регуляция деятельности отдельных органов и систем. В зависимости от характера переносимых веществ и их природы кровь выпол­няет следующие функции: 1) дыхательную, 2) питательную, 3) экскреторную, 4)гомеостатическую, 5) регуляторную, 6) креаторных связей, 7) терморегуля­ционную, 8) защитную. Кровь у высших животных и человека состоит из жидкой части— плаз­мы — и взвешенных в ней форменных элементов. Между плазмой и формен­ными элементами существуют определенные соотношения — гематокритное число (гематокрит), согласно которому объем клеток составляет у человека 40-45% объема крови, остальной объем (55-60%) приходится на плазму. Показатель дает представление об общем объеме эритроцитов, характеризует степень гемоконцентрации или гидремий (повышенное содержание воды в кро­ви). Различают красные кровяные тельца — эритроциты, белые кровяные тельца — лейкоциты и кровяные пластинки — тромбоциты. В норме в 1 мкл крови человека содержится примерно 4-5 млн. эритроцитов, 4-9 тыс. лейко­цитов и 180-320 тыс. тромбоцитов. У человека количество крови составляет приблизи­тельно 6-8% массы тела (4-6 л). Количество крови в организме — величина довольно постоянная и тщательно регулируемая. Имеющаяся в организме кровь в обычных условиях циркулирует по сосудам не вся. Часть ее находится в так называемых депо: в печени — до 20%, селезенке — до 16%, в коже — пример­но 10% от общего количества крови. Кровь представляет собой коллоидно-полимерный раствор, растворителем в котором является вода, растворимыми веществами — соли и низкомолекулярные органические соединения, коллоидным компонентом — белки и их комплексы. Плотность крови колеблется в узких пределах и зависит в основном от содержания в ней форменных элементов, белков и липидов. Плот­ность крови у человека составляет 1,050-1,060 г/мл. Плотность лейкоцитов и кровяных пластинок ниже, чем эритроцитов. Вязкость — еще один физический показатель крови. Она в 3-6 раз больше вязкости воды и находится в прямой зависимости от содержа­ния в крови эритроцитов и белков. Вязкость возрастает при сгущении крови, наблюдаемом, например, при обильном потении. Клетки крови, а также клетки органов и тканей имеют полупроницаемые мембраны, способные пропускать воду и не пропус­кать различные растворенные в ней соединения. Таких соединений в плазме крови много. Это, прежде всего, соли, находящиеся в диссоциированном состоя­нии. Концентрация солей в крови у млекопитающих составляет около 0,9%.От их содержания главным образом и зависит осмотическое давление крови. Осмо­тическое давление — сила движения растворителя через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный. Осмотическое давление играет значительную роль в поддержании концент­рации различных веществ, растворенных в жидкостях организма, на физиоло­гически необходимом уровне. Осмотическое давление крови млекопитающих всегда находится на относи­тельно постоянном оптимальном для обмена веществ уровне и составляет 7,3 атм (5600 мм рт. ст., или 745 кПа, что соответствует температуре замерзания — 0,54 С). Для его поддержания существует совокупность специальных осморегуляторных механизмов, но, прежде всего способностью к нормализации осмоти­ческого давления обладает сама кровь. Она может выполнять роль осмотичес­кого буфера при различных сдвигах либо в сторону осмотической гипертонии, либо гипотонии. Эта функция связана с перераспределением ионов между плазмой и эритроцитами, а также со способностью белков плазмы крови связы­вать и отдавать ионы. Помимо этого, в стенках кровеносных сосудов, тканях, гипоталамусе нахо­дятся специальные осморецепторы, реагирующие на изменение осмотического давления. Их раздражение сопровождается рефлекторным изменением дея­тельности выделительных органов, приводящих к удалению избытка воды или поступивших в кровь солей. Такими органами являются почки и потовые железы. Помимо солей в плазме крови содержится много белков (7-8%). Белки также создают осмотическое давление, которое принято называть онкотическим. Это давление гораздо меньше создаваемого солями осмотического и составляет в среднем 30 мм рт. ст. Онкотическое давление является фактором, способствующим переходу воды из тканей в кровяное русло. Онкотическому давлению противодействует давле­ние, под которым находится кровь в капиллярах, т. е. гидростатическое дав­ление крови. В артериальной части капилляров оно достигает 35 мм рт. ст. и, следовательно, превышает величину онкотического давления плазмы. Поэтому здесь жидкость переходит из крови в окружающую капилляры ткань. Наоборот, у венозного конца капилляра гидростатическое давление крови уже меньше онкотического и вода из тканей переходит обратно в кровь. Благодаря такому механизму, основанному на разности между онкотическим и гидростатическим давлениями, кровь находится в непрерывном обмене с тканевой жидкостью. Важнейшим показателем постоянства внутренней среды организма является ее активная реакция, определяемая концентрацией водородных (Н⁺) и гидроксильных (ОН") ионов. Для оценки активной реакции крови применяют водородный показатель — рН, являю­щийся отрицательным десятичным логарифмом концентрации водородных ионов. Активная реакция имеет исключительное значение, поскольку абсолют­ное большинство обменных реакций может нормально протекать только при определенных величинах рН. Кровь млекопитающих и человека имеет слабощелочную реакцию: рН артериальной крови составляет 7,35-7,47, венозной — на 0,02 единицы ниже. Содержимое эритроцитов обычно на 0,1-0,2 единицы рН более кислое, чем плазма. Несмотря на непрерывное поступление в кровь кислых и щелочных продук­тов обмена, рН крови сохраняется на относительно постоянном уровне. Поддержа­ние этого постоянства обеспечивается многочисленными физико-химическими, биохимическими и физиологическими механизмами. В крови существует до­вольно постоянное отношение между кислыми и щелочными компонентами, его принято обозначать термином кислотно-щелочное равновесие (баланс). Известны три главных пути поддержания рН на постоянном уровне: 1 -буферные системы жидкой внутренней среды организма и тканей; 2 — выделе­ние СО2 легкими; 3 — выделение кислых или удержание щелочных продуктов почками. В крови существуют следующие буферные системы: гемоглобиновая, карбонатная, фосфатная, белков плазмы крови. Гемоглобиновая буферная система составляет примерно 75% всех буферов крови. Гемоглобин в восстановленном состоянии является очень слабой кисло­той, в окисленном — его кислотные свойства усиливаются. Карбонатная буферная система состоит из угольной кислоты (Н₂С0₃), гидрокарбонатов натрия и калия (NaHC0₃, KHC0₃). При поступлении в плазму крови более сильной кислоты, чем угольная, анионы сильной кисло­ты взаимодействуют с катионами натрия и образуют нейтральную соль. В то же время ионы водорода соединяются с анионами НСО₃. При этом возникает малодиссоциированная угольная кислота. В легких под действием содержащего­ся в эритроцитах фермента карбоангидразы угольная кислота распадается на СО2 и Н2О. Углекислый газ выделяется легкими, и изменения реакции крови не происходит. Фосфатная буферная система складывается из смеси однозамещенного и двузамещенного фосфорнокислого натрия (NaH₂P0₄ и Na₂HP0₄). Первый слабо диссоциирует и обладает свойствами слабой кислоты, второй имеет свойства слабой щелочи. Поступившие в кровь кислоты и щелочи взаимодействуют с одним из компонентов системы, в результате рН крови сохраняется. Белки плазмы крови осуществляют роль нейтрализации кислот и щелочей вследствие присущих им амфотерных свойств: с кислотами они вступают в ре­акцию как основания, с основаниями — как кислоты. В результате рН крови поддерживается на постоянном уровне.