Умблик
9 класс · углублённый
Биология · 9 класс · углублённый уровень
Биология · углублённый уровень · 9 класс · Урок 64

Внутренняя среда и кровь: плазма, клетки, перенос газов и гемостаз

Кровь переносит вещества и участвует в защите, но её функции распределены между плазмой, эритроцитами, лейкоцитами и тромбоцитами. Покажем последовательность остановки кровотечения и её ограничения.

Кровеносная и лимфатическая системы

Федеральная программа · углублённый уровень · 9 класс

Кровеносная и лимфатическая системы

Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:

  • Кровь, тканевая жидкость и лимфа
  • Плазма и её белки, электролиты и буферная функция
  • Красный костный мозг и кроветворение
  • Эритроциты и гемоглобин
  • Оксигемоглобин, дезоксигемоглобин, карбаминогемоглобин и карбоксигемоглобин
  • Фетальный гемоглобин и возрастная смена форм
  • Перенос кислорода и углекислого газа
  • Сродство гемоглобина к кислороду
  • Лейкоциты и лейкоцитарная формула
  • Обновление эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов в разных тканях
  • Тромбоциты, свёртывание и фибрин
  • Противосвёртывающие системы и фибринолиз
  • Ограничения мазка крови и анализа без врача
Кровь: жидкая плазма и разные форменные элементыПлазмаЭритроцитыЛейкоцитыТромбоцитывода и веществаперенос газовиммунная защитаучастие в гемостазеТромбоциты человека — фрагменты клеток; количества и размеры элементов не показаны.
Эритроциты, лейкоциты и тромбоциты различаются строением и задачами; капля крови содержит также плазму и множество растворённых веществ.
Похожие названия — разные газы и связиO₂ · кислородГемОксигемоглобинCO₂ · углекислыйГлобинКарбаминогемоглобинCO · угарныйГемКарбоксигемоглобинCO₂ участвует в обычном обмене; связывание CO опасно для переноса кислорода.
Кислород O₂ связывается с гемом обратимо; часть углекислого газа CO₂ — с белковой частью гемоглобина; угарный газ CO связывается с гемом опасным для транспорта кислорода образом. HbF — отдельный возрастной вариант самого белка и на этой схеме не показан.

Как это устроено

Кровь — жидкая ткань: плазма переносит растворённые вещества, а форменные элементы выполняют специализированные задачи. Тканевая жидкость образует непосредственную среду вокруг клеток; часть её возвращается в кровь, часть поступает в лимфатические сосуды. Гомеостаз означает регулируемое удержание параметров в рабочих пределах, а не неподвижность каждой цифры. Объём воды, соли, белки плазмы и состояние капилляров влияют на движение жидкости; простая стрелка «кровь → ткань → лимфа» не описывает всех обменных процессов.

Эритроциты содержат гемоглобин, связывающий кислород в лёгких и отдающий его в тканях в зависимости от местных условий. Значительная часть углекислого газа перевозится не как молекулы, прикреплённые к гемоглобину, а в виде бикарбоната после превращений в крови; часть переносится другими способами. Сродство гемоглобина к кислороду меняется с кислотностью, углекислым газом, температурой и формой белка. Поэтому выражение «гемоглобин всегда держит кислород одинаково крепко» мешает понять его транспортную функцию.

Лейкоциты — неоднородная группа: нейтрофилы, лимфоциты, моноциты, эозинофилы и базофилы имеют разные функции. Лейкоцитарная формула показывает соотношение этих групп, но без клинического контекста не называет конкретную болезнь. Кроветворение в красном костном мозге создаёт новые клетки из предшественников; зрелые клетки имеют разную продолжительность жизни и удаляются разными органами и тканевыми системами. Эритроциты не делятся в циркулирующей крови, поэтому их обновление связано с костным мозгом.

Гемостаз включает местную реакцию сосуда, прикрепление и активацию тромбоцитов и белковый каскад, ведущий к фибрину. В дальнейшем действуют противосвёртывающие механизмы и фибринолиз, чтобы реакция не распространялась бесконтрольно. Недостаточное свёртывание может усилить кровотечение, а чрезмерное образование сгустков опасно для сосудов. Нельзя проверять «скорость свёртывания» проколом кожи ради школьной работы или делать вывод о заболевании по одной фотографии мазка. На опубликованном гистопрепарате можно учиться отличать основные форменные элементы, но не ставить диагноз.

Слово «формы гемоглобина» имеет два смысла, которые важно не смешивать. Одна и та же молекула может быть оксигемоглобином после связывания O₂ или дезоксигемоглобином после его отдачи; связывание части CO₂ с белковой частью даёт карбаминогемоглобин. Карбоксигемоглобин образуется при связывании угарного газа CO и опасен, это не нормальный способ перевозки углекислого газа CO₂. Отдельно существуют варианты самого белка: у плода преобладает HbF, после рождения обычно растёт доля взрослого гемоглобина. Сходство названий не означает одинаковую функцию или безопасность; опыты с угарным газом недопустимы.

ФРП спрашивает, где заканчивается жизнь разных форменных элементов. Старые эритроциты захватываются макрофагами прежде всего селезёнки, печени и костного мозга, а часть железа повторно используется. Тромбоциты образуются из мегакариоцитов костного мозга, живут ограниченное время и удаляются клетками печени и селезёнки; часть временно находится в селезёнке. Лейкоциты неодинаковы: многие выходят из крови в ткани и там завершают работу, тогда как клетки памяти могут сохраняться долго в лимфоидных тканях и других местах. Поэтому фраза «все клетки крови гибнут в селезёнке» неверна, как и идея одного срока жизни для каждого лейкоцита.

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Внутренняя среда организма

Совокупность жидкостей, непосредственно участвующих в обмене между клетками и органами, прежде всего крови, тканевой жидкости и лимфы.

Пример: Клетка мышцы получает кислород через тканевую жидкость из капиллярной крови.

Гомеостаз

Поддержание значимых параметров внутренней среды в совместимых с жизнью диапазонах благодаря регулирующим механизмам, а не абсолютная неизменность.

Пример: После еды концентрация глюкозы меняется, но система регуляции ограничивает её колебания.

Плазма крови

Жидкая часть крови с водой, растворёнными ионами, белками, питательными веществами, гормонами и продуктами обмена.

Пример: Растворённые вещества в плазме транспортируются между органами, но их количество зависит от состояния человека.

Альбумин

Один из основных белков плазмы крови, участвующий в поддержании распределения жидкости и переносе ряда веществ.

Пример: Белки плазмы влияют на движение воды между кровью и тканями, но не являются единственным фактором.

Буферная система

Совокупность веществ и реакций, уменьшающих изменение кислотности раствора при добавлении умеренного количества кислоты или основания.

Пример: Бикарбонатная система крови помогает поддерживать кислотно-основное состояние вместе с лёгкими и почками.

Кроветворение

Образование и созревание клеток крови из кроветворных стволовых клеток, происходящее у человека в основном в красном костном мозге.

Пример: Новые эритроциты постоянно заменяют старые, а не появляются только после кровопотери.

Эритроцит

Форменный элемент крови человека без ядра в зрелом состоянии, содержащий гемоглобин и участвующий прежде всего в переносе газов.

Пример: Эритроцит проходит через узкие капилляры, доставляя кислород к тканям.

Гемоглобин

Белок эритроцитов с гемовыми группами, обратимо связывающий кислород и участвующий в переносе части углекислого газа и регуляции среды.

Пример: В лёгких гемоглобин обычно связывает кислород, а в тканях может отдавать его при подходящих условиях.

Оксигемоглобин

Гемоглобин, обратимо связавший кислород; эта форма особенно важна для переноса кислорода из лёгких к тканям.

Пример: В лёгочных капиллярах доля оксигемоглобина обычно увеличивается при поступлении кислорода.

Дезоксигемоглобин

Форма гемоглобина, не содержащая связанного кислорода после его отдачи тканям; это состояние белка, а не отдельный вид клетки крови.

Пример: В тканевых капиллярах после отдачи части кислорода доля дезоксигемоглобина возрастает.

Карбаминогемоглобин

Форма гемоглобина со связанным углекислым газом на белковой части молекулы; она переносит лишь часть CO₂, тогда как значительная доля идёт в виде бикарбоната.

Пример: Углекислый газ из тканей может связываться с глобином, не занимая то же место, где кислород связывается с гемом.

Карбоксигемоглобин

Форма гемоглобина, образующаяся при связывании угарного газа CO с гемом и мешающая нормальному переносу кислорода; её нельзя путать с переносом CO₂.

Пример: При отравлении угарным газом образование карбоксигемоглобина опасно и требует экстренной медицинской помощи.

Фетальный гемоглобин

Преобладающая у плода форма гемоглобина HbF, строение которой отличается от основной взрослой формы и помогает переносу кислорода через плацентарный обмен.

Пример: После рождения доля HbF обычно постепенно уменьшается, а доля взрослого гемоглобина растёт.

Сродство к кислороду

Характеристика склонности гемоглобина связывать кислород при определённых условиях; она меняется под влиянием среды и формы белка.

Пример: Изменения кислотности и концентрации углекислого газа в ткани помогают изменять отдачу кислорода.

Удаление старых эритроцитов

Захват и разбор изношенных эритроцитов клетками-макрофагами, особенно в селезёнке, печени и костном мозге, с переработкой части компонентов гемоглобина.

Пример: Железо из разрушенного гемоглобина может снова использоваться при образовании новых эритроцитов.

Обновление тромбоцитов

Непрерывная замена короткоживущих тромбоцитов новыми фрагментами мегакариоцитов костного мозга с последующим удалением старых тромбоцитов главным образом тканевыми клетками печени и селезёнки.

Пример: Селезёнка может временно удерживать часть тромбоцитов, а старые фрагменты постепенно удаляются из кровотока.

Завершение жизни лейкоцитов

Удаление отработавших клеток разных линий иммунной системы после неодинаковых сроков жизни, часто в тканях и лимфоидных органах; универсального одного места для всех лейкоцитов нет.

Пример: Нейтрофил может завершить работу в воспалённой ткани, а часть лимфоцитов памяти сохраняется намного дольше.

Лейкоцит

Ядросодержащая клетка крови нескольких разных типов, участвующих в защите организма и регуляции иммунных реакций.

Пример: Нейтрофилы и лимфоциты относятся к лейкоцитам, но выполняют разные функции.

Лейкоцитарная формула

Соотношение основных разновидностей лейкоцитов в исследуемом образце крови, оцениваемое с учётом возраста и состояния пациента.

Пример: По одной учебной картинке мазка нельзя надёжно диагностировать инфекцию конкретному человеку.

Тромбоцит

Безъядерный фрагмент клетки крови человека, участвующий в первичной остановке кровотечения и взаимодействующий с системой свёртывания.

Пример: При повреждении мелкого сосуда тромбоциты прикрепляются к области повреждения и взаимодействуют друг с другом.

Гемостаз

Система процессов, ограничивающих кровопотерю при повреждении сосуда при сохранении текучести крови в неповреждённом русле.

Пример: При небольшой ране сосудистые изменения, тромбоциты и белки свёртывания вместе помогают остановить кровь.

Фибрин

Нерастворимые белковые нити, образующиеся из фибриногена при свёртывании и укрепляющие тромбоцитарный сгусток.

Пример: Фибриновая сеть задерживает клетки крови в месте повреждения и стабилизирует сгусток.

Фибринолиз

Физиологический процесс расщепления фибринового сгустка после выполнения его задачи или при регуляции системы свёртывания.

Пример: После восстановления повреждённого участка избыточный фибрин постепенно удаляется.

Противосвёртывающая система

Набор механизмов, ограничивающих образование сгустков в неповреждённых сосудах и уравновешивающих процессы гемостаза.

Пример: Нормальная текучесть крови требует не отсутствия свёртывания, а согласования нескольких механизмов.

Пример по шагам

В схеме кислород в лёгких и тканях показан как одинаково крепко прикреплённый к гемоглобину. Почему это мешает объяснить перенос?

  1. В лёгких кислород должен связываться с гемоглобином при местных условиях.
  2. В тканях часть кислорода должна отделяться, чтобы переходить к клеткам.
  3. Изменения среды, включая углекислый газ и кислотность, помогают регулировать сродство и отдачу.

Вывод: Обратимое связывание и изменение сродства — условия, благодаря которым гемоглобин работает как переносчик.

Практическая работа

Сравнение готовых препаратов и модели сгустка

  1. На готовом микроснимке мазка найдите эритроциты, разные лейкоциты и тромбоциты по учебным подписям; не используйте кровь одноклассников.
  2. Из ниток и бумажных кругов постройте модель тромбоцитарного сгустка, затем добавьте фибриновую сеть и покажите её последующее удаление.
  3. Для плазмы составьте схему «вода — ионы — белки — переносимые вещества» и отметьте роль бикарбонатного буфера.

Что можно заключить: Разные компоненты крови решают разные задачи; учебная модель не измеряет показатели организма.

Безопасность: Не берите кровь для урока и не делайте проколов; лабораторные медицинские исследования проводят только специалисты по назначению.

Практическая работа

Изучение гистологических препаратов крови и органов кроветворения

  1. На готовом окрашенном мазке крови и микрофотографии красного костного мозга запишите масштаб, окраску и источник материала без персональных данных.
  2. В мазке найдите эритроциты, лейкоциты и мелкие фрагменты-тромбоциты; в костном мозге отметьте разнообразие клеток-предшественников, не называя стадию только по размеру.
  3. По проверенной схеме кроветворения свяжите стволовую клетку с различными линиями, затем объясните, почему один видимый участок мазка не даёт надёжной лейкоцитарной формулы или медицинского заключения.

Что можно заключить: Кровь содержит разные форменные элементы, а костный мозг обеспечивает их образование; типирование и количественная оценка требуют стандартизированного анализа.

Безопасность: Используйте только готовые фиксированные препараты и опубликованные изображения; не делайте проколов и не берите кровь у учащихся.

Попробуйте сами

Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.

Открываем задания…

Сверка содержания

Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.