какая кровь лучше переносит кислород и почему
Практическая работа № 6 Тема: Сравнение микроскопического строения крови человека и лягушки
Практическая работа № 6
Тема: Сравнение микроскопического строения крови человека и лягушки
Цель работы: сравнить эритроциты крови человека и лягушки и определить, чья кровь способна переносить больше кислорода.
Оборудование: фото крови человека и лягушки, презентация «Состав крови. Форменные элементы крови».
1. Рассмотрите кровь человека и лягушки, обратите внимание на форму, относительную величину, количество эритроцитов.
2. Прочитайте необходимую информацию к лабораторной работе:
Потребность в кислороде в процессе эволюции животных возрастала, так как увеличивалась интенсивность обмена веществ. У животных менялись форма, размер и количество эритроцитов.
Большая поверхность эритроцитов обеспечивает их бóльшую способность к транспортировке кислорода.
У холоднокровных животных при небольшой потребности кислорода очень большие эритроциты, к примеру, у угревидной саламандры они видны простым глазом. Эритроциты человека в 3 раза меньше эритроцитов лягушки, но зато число их в 1 мм 3 в 13 раз больше.
Замечено, что чем меньше млекопитающее, тем меньше и многочисленнее его эритроциты.
Очень малые эритроциты у высокогорных животных, где воздух разрежен и беден кислородом. При переселении человека в горы число эритроцитов постепенно увеличивается и сравнивается с числом эритроцитов в крови людей, которые живут в горах. В разреженной атмосфере скорость образования эритроцитов значительно увеличивается.
Немаловажное значение имеет форма эритроцитов для поглощения кислорода. У разных животных она различна – круглые, овальные, веретенообразные, а иногда дискообразные с отростками. У высших животных и человека зрелые эритроциты не имеют ядра.
Все организмы, начиная с низших растений и кончая человеком, способны связывать газы с помощью органических соединений, которые имеют атомы металлов. Только у растений эти соединения мягкие, а почти у всех животных – соединения железа. В состав молекулы гемоглобина входит железо. В среднем в 100 см 3 крови содержится 50 мг железа, а во всей крови человека – 3 г. В одном эритроците 265 молекул гемоглобина. Отсутствие ядер в зрелых эритроцитах человека (молодые эритроциты ядра имеют, но они в дальнейшем исчезают) позволяет разместить больше молекул гемоглобина в эритроците.
Гемоглобин обладает способностью связывать большое количество кислорода. В легочных капиллярах кровь насыщается кислородом, а тканевых капиллярах происходит обратный процесс – отдача кислорода.
Ответьте на вопросы: ОТВЕТЫ:
1) Почему потребность в кислороде в процессе эволюции животных возрастала? _______________________________________________________________________________________
2) Во сколько раз количество эритроцитов у человека больше, чем у лягушки?
3) Какой белок обладает способностью связывать большое количество кислорода? _______________________________________________________________________________________
3. Зарисуйте эритроциты человека. ЭРИТРОЦИТЫ ЧЕЛОВЕКА
4. Зарисуйте эритроциты лягушки. ЭРИТРОЦИТЫ ЛЯГУШКИ.
5. Найдите различия в строении эритроцитов крови человека и лягушки.
Сравнительная характеристика эритроцитов крови человека с эритроцитами лягушки
Как посмотреть сколько кислорода в крови и стоит ли это делать?
Определение уровня кислорода в крови широко используется, для того чтобы понять нужно ли пациенту давать кислород, определить тяжесть его состояния и решить нужна ли ему ИВЛ. Для этого используется простой прибор — пульсоксиметр. Внешне он похож на прищепку и выглядит вот так:
Что такое пульсоксиметр и стоит ли его иметь дома во время коронавирусной инфекции?
По новому приказу Департамента Здравоохранения Москвы, при положительном тесте на коронавирус одним из параметров определяющих необходимость госпитализации будут показатели пульсоксиметрии ниже 93%.
Пульсоксиметр — это прибор, который определяет насыщение артериальной крови кислородом и частоту пульса. Часть приборов могут также показывать пульсовую волну, позволяющую косвенно судить о кровоснабжении органов. Пульсоксиметр – это самый часто используемый прибор для контроля за состоянием пациента в отделениях реанимации. Многие врачи используют его на приеме для оценки состояния больного. Некоторым пациентам с заболеваниями сердца и легких врачи рекомендуют иметь пульсоксиметр дома для определения необходимости в дыхании кислородом и контроле за собственным состоянием
Что такое насыщение крови кислородом?
Основной параметр, который определяет пульсоксиметр – это насыщение (или сатурация) крови кислородом. Помните школьный курс биологии? Кровь переносит кислород.
На самом деле, его переносит гемоглобин, белок, находящийся в эритроцитах (красных кровяных клетках). Количество гемоглобина, насыщенного кислородом, в венах и артериях разное, именно из-за этого артериальная кровь более яркая, а венозная более темная.
Пульсоксиметр, упрощенно, определяет именно яркость крови и позволяет судить сколько гемоглобина в артериальной крови связано с кислородом. Эта цифра выражается в процентах и именно она и называется насыщением крови (а точнее гемоглобина) кислородом. Если пульсоксиметр показывает цифру 96%, эти значит, что 96% гемоглобина связано с кислородом, а 4% не связано.
Нормальные показатели насыщения крови кислородом и о чем они говорят?
Как таковой очень четкой нормы нет. Но у большинства здоровых людей уровень насыщения колеблется от 94 до 98 %
В большинстве случаев это говорит о том, что ткани организма не страдают от нехватки кислорода и наши лёгкие достаточно эффективно «передают» кислород в кровь.
Всегда ли это справедливо? В большинстве случаев, но не всегда. Например, если у человека анемия, низкий уровень гемоглобина, он может быть насыщен кислородом на 98%, но общее количество переносимого кислорода будет недостаточным. Несмотря на это и некоторые другие исключения пульсоксиметр позволяет судить о «кислородной» работе легких и отсутствии опасности «кислородного голодания».
Какие бывают и как использовать пульсоксиметры?
Большинство пульсоксиметров являются медицинскими приборами. Однако уже появилось несколько разновидностей спортивных часов, в которые встроен пульсоксиметр. Такие часы используют спортсмены (например, альпинисты).
Прелесть пульскоксиметра в том, что он очень прост в использовании — датчик похож на прищепку, которая одевается на палец и через 10-20 секунд показывает уровень кислорода и пульс. Рекомендуется определять насыщение в спокойном состоянии, сидя, в течение 3-4 минут (самые ранние показатели бывают неустойчивыми), обычно определяется примерное среднее значение насыщения за это время.
Что может влиять на правильность показателей пульсоксиметра?
Холодный палец. Не всегда с помощью пульсоксиметра можно определить пульсовую волну и насыщение в случае плохого кровоснабжения пальца, что, собственно, и случается на холоде. Что делать? Согреть палец под теплой водой
Лак, особенно темный/черный лак на ногте или накладные ногти. Что делать подождать немного, иногда лак просто замедляет и чуть занижает показатели. Ну или снять лак.
Батарейки. Садящиеся батарейки, иногда, занижают показатели сатурации. Сомневаемся, меняем.
Зачем определять насыщение кислорода при коронавирусной инфекции?
Коронавирус поражает легкие, эпителий легочных альвеол. При развитии тяжелой пневмонии нарушается «легочное» дыхание — переход кислорода из воздуха в кровь, которое происходит в легких. Уровень насыщения кислорода является одним из основных показателей, по которому судят нужно ли дать пациенту кислород через маску и нужна ли ему искусственная вентиляция легких. Именно поэтому уровень насыщения крови кислородом является одним из важных параметров, чтобы определиться нужна ли больному госпитализации в соответствии с приказом департамента здравоохранения Москвы.
Обычно мы даем кислород пациенту, у которого насыщения кислорода ниже 90%. Уровень насыщения выше 93% говорит о том, что в момент измерения тяжелого пневмонического повреждения легких у больного нет.
Всегда ли насыщение ниже 90-92% это страшно?
Нет. Во-первых, сначала стоит убедиться, что пульсоксиметр исправен и палец не холодный. Во-вторых, если вы чувствуете себя хорошо, то скорее всего все у вас хорошо, несмотря ни на какие показания прибора. Также у людей с хроническими заболеваниями легких, у курильщиков бывают низкие цифры насыщения, к которым пациент адаптирован, он не нуждается в кислороде и относительно низкие цифры сатурации 87-89% не ограничивают его физической активности.
Что рекомендуют врачи? Стоит ли иметь пульсоксиметр дома?
Здесь мнение моих коллег разделились.
Иметь пульсоксиметр дома обычно рекомендуют пациентам с сердечной недостаточностью и хроническими заболеваниями легких, находящихся на домашней кислородотерапии.
Нужен ли он на время коронавирусной эпидемии вопрос дискутабельный. В следующей карточке изложу свое мнение.
Зачем может пригодиться пульсоксиметр при короне. Мое личное мнение.
Для самостоятельной более детальной оценки своего состояния. Ощущение «заложенности» в грудной клетке и одышки совсем не обязательно связаны с тяжелым поражением легких. В ряде случаев температура, кашель, волнение могут приводить к тем же ощущениям. Если показатели пульсоксиметрии 94-96%, можно не волноваться, скорее всего срочной госпитализации вам не требуется. Подчеркну, что несомненно должно оцениваться общее состояние комплексно, а не только показания прибора.
Контроль динамики своего состояния. Предположим, вы все-таки заболели и все протекает, как обычное ОРВИ, в этом случае контроль насыщения может помочь достаточно рано отметить ухудшение состояния и сообщить об этом врачу. Также подчеркну здесь идет об устойчивом снижении сатурации ниже 92-93% в бодрствующем состоянии (во сне она может быть ниже)
Коммуникация с врачом: если вы сообщите доктору свои жалобы, температуру, пульс и насыщение крови кислородом, ему легче будет определить дальнейшую тактику лечения, даже при дистанционной консультации.
Источник
Кровь человека: жидкость, дарующая жизнь
Человеческий организм
Кровь человека – это жидкость, которая создана, чтобы дарить нашим телам жизнь. Непрестанно циркулируя в нашем организме, она согревает, охлаждает, питает и обеспечивает ему защиту с помощью очищения организма от отравляющих веществ. Кровь человека отвечает за связь и общение внутри нашего организма. Более того, ею производится немедленное восстановление стенок вен после любых повреждений и, таким образом происходит процесс регенерации. (Кровь: армия внутри человека).
Кровь: переносчик кислорода
Вдыхаемый нами воздух является самым важным веществом для нашей жизни. Кислород настолько необходим клеткам для сжигания сахаров в процессе производства энергии, как, к примеру, полено необходимо для разведения огня. Именно поэтому кислород должен поступать из лёгких в клетки. Система циркуляции крови, которая по своей структуре напоминает сложную сеть трубопровода, предназначена именно для того, чтобы выполнять эту функцию. (См. также Кровь человека: жидкость, дарующая жизнь)
Молекулы гемоглобина, которые находятся внутри красных кровяных клеток, переносят кислород. Каждая красная кровяная клетка, по форме напоминающая диск, переносит приблизительно триста миллионов молекул гемоглобина. Красные клетки крови демонстрируют безупречно работающий порядок.
Эти клетки не только переносят кислород, но также и выделяют его, где это необходимо, например, в рабочей мышечной клетке. Красные кровяные клетки поставляют кислород в ткани, переносят углекислый газ, который является продуктом сжигания сахаров, обратно в лёгкие, а затем оставляют его там. После этого, они снова связываются с кислородом и переносят его в ткани.
На схеме показан газовый обмен в альвеоле (сверху) и перенос кислорода с помощью гемоглобина (сверху)
Кровь: жидкость с уравновешенным давлением
Вместе с кислородом молекулы гемоглобина также переносят газ окиси азота (NO). Если бы этого газа не было в крови, её давление постоянно бы изменялось. Гемоглобин также регулирует, какое количество кислорода должно поставляться в ткани с помощью окиси азота. Удивительно, но именно эта молекула является источником подобного “регулирования”, хотя сама по себе она есть не более чем скопление атомов, лишенных мозга, глаз или сознательного разума. Регулирование наших тел с помощью скопления атомов, конечно же, является свидетельством бесконечной мудрости Бога, который сотворил наши тела без единого недостатка.
Большая часть состава крови человка – это красные кровяные клетки. В крови взрослого мужчины содержится тридцать миллиардов красных клеток, которыми можно было бы покрыть почти половину площади футбольного поля. Именно эти клетки окрашивают кровь человека, а, следовательно, и нашу кожу. Красные клетки крови имеют форму дисков.
Благодаря своей невероятной эластичности, они могут сжиматься и проходить через капилляры и мельчайшие отверстия. Если бы они не обладали такой эластичностью, то непременно застревали бы в разных частях нашего организма. Размер капилляра обычно составляет от четырёх до пяти микрометров в диаметре, тогда как размер красной клетки равен приблизительно 7.5 микрометров (один микрометр равен одной тысячной части миллиметра).
Что если бы эти красные клетки не обладали такой эластичностью? Учёные, которые занимаются исследованием диабета, знают ответ на этот вопрос. У людей, страдающих диабетом, эластичность красных клеток крови ослаблена. Очень часто это приводит к закупориванию красными клетками мягких тканей глаз пациента, в результате чего может наступить потеря зрения.
Читайте также: Анатомия человека фото
Кровь: автоматическая аварийная система
Продолжительность жизни красных кровяных клеток составляет приблизительно 120 дней, после чего они выводятся через селезёнку. Эта потеря восполняется постоянным образованием новых клеток. При нормальных условиях каждую секунду образуется 2,5 миллиона красных кровяных клеток, и при необходимости это количество может увеличиваться. Гормон, называемый “эритропоетин”, регулирует, сколько клеток необходимо образовать. Например, в результате кровотечения из носа или сильного кровотечения, наступившего вследствие несчастного случая, утрата клеток немедленно восполняется. Кроме того, если содержание кислорода в воздухе снижено, то скорость образования клеток увеличивается. К примеру, когда мы поднимаемся высоко над уровнем моря, уровень содержания кислорода в воздухе постепенного снижается. И наш организм в этих условиях автоматически начинает ускорять образование красных кровяных клеток с целью наиболее эффективного обеспечения себя доступным кислородом.
Кровь: идеальная транспортная система
Кроме кровяных клеток в состав крови человека входит жидкая часть, называемая плазмой, которая переносит множество других веществ. Плазма представляет собой прозрачную желтоватую жидкость, которая составляет 5% нормальной массы тела. В этой жидкости, которая на 90% состоит из воды, находятся в растворенном состоянии соли, минералы, углеводы, жиры и сотни различных видов белка. Некоторыми из них являются транспортные белки, которые связывают липиды и переносят их в ткани. И если бы белки не переносили липиды именно таким образом, то они просто беспорядочно плавали бы где угодно, что приводило бы к смертельным болезням.
Гормоны в плазме выполняют функцию специальных курьеров. Они при помощи химических сообщений обеспечивают взаимосвязь между органами и клетками. Альбумин является наиболее преобладающим гормоном плазмы, который является в некотором смысле переносчиком. Он связывает липиды, такие как холестерин, гормоны, билирубин, токсический желчный пигмент желтого цвета, а так же лекарственные средства, к примеру, пенициллин. Альбумин оставляет ядовитые вещества в печени и переносит питательные вещества и гормоны в те места, где они необходимы.
Когда думаешь обо всех этих вещах, то становится очевидным, что наше тело разработано чрезвычайно хорошо. Способность отдельного белка проводить различия между липидом, гормоном и лекарственным средством, а также определять не только место, где в них возникает потребность, но и количество этих веществ, которое необходимо поставить в данные места, – всё это является признаками безупречного дизайна. Более того, приведенные выше удивительные примеры являются лишь малой частью множества различных биохимических процессов, происходящих в нашем организме. Каждая из триллиона молекул в нашем теле работает в изумительной гармонии. И ведь все эти молекулы происходят в результате деления одной единственной клетки, которая образуется в утробе матери. Совершенно ясно, что данная чудесная система человеческого тела является изумительным результатом мастерства Бога, Который сотворил человека.
Кровь: специальные механизмы контроля
Для того чтобы иметь возможность проникать в необходимые ткани, питательные вещества должны проходить из артерий через артериальные стенки. Из-за очень маленьких отверстий артериальных стенок вещества не могут проникать через них самостоятельно. Этому способствует кровяное давление. Однако большое количество питательных веществ, проходящих через стенку в ткани, вызывает воспаление в тканях. Поэтому, существует специальный механизм, предназначенный для уравновешивания кровяного давления и выведения жидкости обратно в кровь. За это и отвечает альбумин. Размер его превышает отверстия в артериальной стенке, и в крови находится достаточное содержание этого вещества, что позволяет ему всасывать воду, как губка. Если бы в нашем теле не было альбумина, то оно надувалось бы как фасоль, оставленная в воде.
Что же касается тканей головного мозга, то вещества в крови не должны бесконтрольно проникать в ткани мозга, так как нежелательное вещество может серьёзно повредить нервные клетки (нейроны). Поэтому, мозг защищен от всевозможных повреждений. Плотные клеточные оболочки блокируют отверстия. Все вещества должны проходить через эти оболочки, как будто через контрольный пункт безопасности, что позволяет уравновешенному потоку питательных веществ проникать в самый чувствительный орган всего организма.
Кровь: термостат нашего тела
Кроме токсинов, красных кровяных клеток, витаминов и других веществ, кровь также переносит тепло, которое представляет собой побочный продукт образования энергии в клетках. Распределение и уравновешивание тепла нашего тела в соответствии с внешней температурой является очень важным. Если бы наш организм был лишен такой системы распределения тепла, то работающие мышцы, к примеру, рук оставались бы горячими, в то время как всё тело было бы холодным, что оказалось бы губительным для метаболизма. Поэтому тепло равномерно распределяется по всему телу, и в этом ему помогает система циркуляции крови. Для понижения температуры в результате распределения тепла по телу активизируется система потоотделения. Кроме того, кровяные сосуды расширяются под кожей, что даёт возможность избытку теплоты в крови передаваться в окружающий воздух. Вот почему когда мы бежим или занимаемся другими видами деятельности, которые сопровождаются затратой энергии, наше лицо краснеет. Система циркуляции крови ответственна как за выделение тепла, так и за охлаждение нашего организма. При более низкой температуре кровяные сосуды под кожей сжимаются, в результате чего количество крови в области, где теряется тепло, снижается. И таким образом организм охлаждается до минимума. Например, когда на морозе наше лицо становится белым – это означает, что наш организм автоматически принимает меры предосторожности.
Все процессы, происходящие в нашей системе крови, чрезвычайно сложны, неоднородны и до малейших деталей безупречно созданы. Фактически, в системе кровообращения человека существует такой замечательно сложный баланс, что даже очень незначительная неполадка потенциально может вызвать весьма серьёзные осложнения. Кровь была создана со всеми её необходимыми свойствами Создателем в один момент. Этим Создателем, Который владеет всеми знаниями и силой, является Бог.
Какая кровь лучше переносит кислород и почему
Кровообращение выполняет одну из важнейших функций переноса кислорода от легких к тканям, а углекислого газа — от тканей к легким. Потребление кислорода клетками тканей может изменяться в значительных пределах, например при переходе от состояния покоя к физической нагрузке и наоборот. В связи с этим кровь должна обладать большими резервами, необходимыми для увеличения ее способности переносить кислород от легких к тканям, а углекислый газ в обратном направлении.
Транспорт кислорода.
При 37 С растворимость 02 в жидкости составляет 0,225 мл • л-1 • кПа-1 (0,03 мл/л/мм рт. ст.). В условиях нормального парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе, т. е. 13,3 кПа или 100 мм рт.ст., 1 л плазмы крови может переносить только 3 мл 02, что недостаточно для жизнедеятельности организма в целом. В покое в организме человека за минуту потребляется примерно 250 мл кислорода. Чтобы тканям получить такое количество кислорода в физически растворенном состоянии, сердце должно перекачивать за минуту огромное количество крови. В эволюции живых существ проблема транспорта кислорода была более эффективно решена за счет обратимой химической реакции с гемоглобином эритроцитов. Кислород переносится кровью от легких к тканям организма молекулами гемоглобина, которые содержатся в эритроцитах.
Гемоглобин способен захватывать кислород из альвеолярного воздуха (соединение называется ок-сигемоглобином) и освобождать необходимое количество кислорода в тканях. Особенностью химической реакции кислорода с гемоглобином является то, что количество связанного кислорода ограничено количеством молекул гемоглобина в эритроцитах крови. Молекула гемоглобина имеет 4 места связывания с кислородом, которые взаимодействуют таким образом, что зависимость между парциальным давлением кислорода и количеством переносимого кислорода с кровью имеет S-образную форму, которая носит название кривой насыщения или диссоциации оксигемоглобина (рис. 10.18). При парциальном давлении кислорода 10 мм рт. ст. насыщение гемоглобина кислородом составляет примерно 10 %, а при Р02 30 мм рт. ст. — 50—60 %. При дальнейшем увеличении парциального давления кислорода от 40 мм рт. ст. до 60 мм рт. ст. происходит уменьшение крутизны кривой диссоциации оксигемоглобина и процент его насыщения кислородом возрастает в диапазоне от 70—75 до 90 % соответственно. Затем кривая диссоциации оксигемоглобина начинает занимать практически горизонтальное положение, поскольку увеличение парциального давления кислорода с 60 до 80 мм рт. ст. вызывает прирост насыщения гемоглобина кислородом на 6 %. В диапазоне от 80 до 100 мм рт. ст. процент образования оксигемоглобина составляет порядка 2. В результате кривая диссоциации оксигемоглобина переходит в горизонтальную линию и процент насыщения гемоглобина кислородом достигает предела, т. е. 100. Насыщение гемоглобина кислородом под влиянием Р02 характеризует своеобразный молекулярный «аппетит» этого соединения к кислороду.
Значительная крутизна кривой насыщения гемоглобина кислородом в диапазоне парциального давления от 20 до 40 мм рт. ст. способствует тому, что в ткани организма значительное количество кислорода может диффундировать из крови в условиях фадиента его парциального давления между кровью и клетками тканей (не менее 20 мм рт. ст.). Незначительный процент насыщения гемоглобина кислородом в диапазоне его парциального давления от 80 до 100 мм рт. ст. способствует тому, что человек без риска снижения насыщения артериальной крови кислородом может перемещаться в диапазоне высот над уровнем моря до 2000 м.
Рис. 10.18. Кривая диссоциации оксигемоглобина. Пределы колебания кривой при РС02 = 40 мм рт. ст. (артериальная кровь) и РС02 = 46 мм рт. ст. (венозная кровь) показывают изменение сродства гемоглобина к кислороду (эффект Ходена).
Общие запасы кислорода в организме обусловлены его количеством, находящимся в связанном состоянии с ионами Fe2+ в составе органических молекул гемоглобина эритроцитов и миоглобина мышечных клеток.
Один грамм гемоглобина связывает 1,34 мл 02. Поэтому в норме при концентрации гемоглобина 150 г/л каждые 100 мл крови могут переносить 20,0 мл 02.
Количество 02, которое может связаться с гемоглобином эритроцитов крови при насыщении 100 % его количества, называется кислородной емкостью гемоглобина. Другим показателем дыхательной функции крови является содержание 02 в крови (кислородная емкость крови), которое отражает его истинное количество, как связанного с гемоглобином, так и физически растворенного в плазме. Поскольку в норме артериальная кровь насыщена кислородом на 97 %, то в 100 мл артериальной крови содержится примерно 19,4 мл 02.