Фізико-хімічні властивості плазми крові. Фізико-хімічні властивості крові: в'язкість, питома вага, осмотичний та онкотичний тиск. Фізико-хімічні властивості крові та плазми

Кров є суспензію, в якій рідка фаза - плазма, а частинки - формові елементи. Як і всі інші клітини організму, мембрани еритроцитів, лейкоцитів та тромбоцитів поляризовані, причому зовнішня поверхня мембран заряджена позитивно по відношенню до внутрішньої. Навколо клітин крові, як і ендотеліальних клітин, формується хмара негативних зарядів. Завдяки однойменним зарядам клітини крові відштовхуються одна від одної та від стінок кровоносних судин. При втраті зарядів формені елементи крові можуть склеюватись та злипатися.

Кров має такі фізико-хімічні властивості: щільність, в'язкість, поверхневий натяг, кислотно-лужна рівновага (рН), колоїдно-осмотичний тиск і згортання.

Щільність та в'язкість крові.Щільність (питома маса) крові – це маса одиниці об'єму. Щільність цільної крові дорівнює 1,045...1,055. Це означає, що 1 мл крові має масу 1,045...1,055 г, а 1 л крові - 1,045.„1,055 кг. Тому концентрацію речовин у крові виражають у грамах, міліграмах або молях, що містяться в 1 л крові. Наприклад, вираз 8 г/л означає, що в 1 л крові міститься 8 г якоїсь речовини. Допускається також розрахунок концентрації не так на 1 л, але в 100 мл крові (г/100 мл чи г/%).

Щільність плазми дорівнює 1,025... 1,034, а еритроцитів - 1,090. Велика щільність еритроцитів проти плазмою пояснюється наявністю у яких заліза. Завдяки різній щільності еритроцити та плазму можна розділити при центрифугуванні або обстоюванні.

Щільність крові залежить від кількості в ній еритроцитів, гемоглобіну, білків та солей у плазмі. Велика кількість ліпідів у плазмі знижує її щільність.

В'язкість крові – це сила внутрішнього тертя, або зчеплення, частинок рідини. Вона в 4...5 разів більша за в'язкість дистильованої води, це величина відносної в'язкості крові. Чим більше еритроцитів у крові, тим більша в'язкість крові. Збільшують в'язкість крові глобулярні білки, особливо фібриноген. Альбуміни меншою мірою впливають на в'язкість.

Цікаво, що в'язкість крові, що рухається кровоносними судинами (in vivo), відрізняється від в'язкості крові, взятої для дослідження (in vitro). In vivo в'язкість крові залежить від довжини та діаметра судини, від швидкості кровотоку. Наприклад, у великих судинах, де більша швидкість руху крові, формені елементи переміщуються ближче до осі судини, а поблизу стінок тече плазма з меншою в'язкістю. У капілярах в'язкість крові зменшується, тому що формені елементи можуть проходити лише по одному, а між ними розташовується стовпчик плазми. При різкому уповільненні струму крові еритроцити можуть злипатися та утворювати великі скупчення – конгломерати. І тут в'язкість крові збільшується.

Чим більше в'язкість, тим більше серцю доводиться працювати, щоб проштовхувати кров судинами. Тому в'язкість крові значно впливає на гемодинаміку та формування кров'яного тиску.

Поверхневий натяг крові.Поверхневе натяг крові - це сила зчеплення або взаємодії молекул поверхневого шару рідини, спрямована від поверхні всередину. Поверхневе натяг крові нижче, ніж у води, за рахунок присутності в ній поверхнево-активних речовин (ПАР): низькомолекулярних жирних кислот, жовчних кислот, різних ароматичних речовин.

При збільшенні крові ПАР поверхневе натяг спочатку зменшується, але потім швидко - протягом кількох хвилин - відновлюється до початкового рівня. Вважають, що в цих реакціях беруть участь катіони кальцію, які беруть в облогу різні органічні кислоти, що впливають на поверхневий натяг.

Підтримка сталості поверхневого натягу крові важлива для нормального транспортування речовин між кров'ю та тканинами та для руху крові судинами.

Кислотно-лужна рівновага (КЩР) крові. Укрові є кислотні та лужні іони. Сумарний заряд лужних іонів більше, ніж кислотних, та його співвідношення називається кислотно-лужним рівновагою крові. Тому реакція крові слабощепкова та рН становить 7,35. Показник концентрації водневих іонів (рН) одна із найжорсткіших констант організму. Це пов'язано з тим, що будь-яка хімічна реакція протікає при оптимальному для неї рівні рН. Будь-яка зміна рН крові веде до порушення серцевої діяльності, дихання, робо-

ти мозку, печінки та інших органів. Зрушення рН крові на кілька десятих, особливо в кислу сторону, несумісне з життям.

Тим часом кров постійно надходять різні речовини, здатні порушити рН крові. Вони всмоктуються із травного тракту, реабсорбуються з канальців нирок, утворюються у тканинах. Серед метаболітів переважають кислі речовини - вугільна та молочна кислоти, кислі фосфати та сульфати, жовчні кислоти та ін. Але, незважаючи на безперервну зміну складу крові, її рН залишається на постійному рівні. Як це відбувається? Регуляція кислотно-лужної рівноваги здійснюється як хімічними, і фізіологічними механізмами.

Хімічні механізми регуляції протікають молекулярному рівні. До них відносяться буферні системи крові та лужний резерв. Фізіологічне регулювання включає складні нейрогуморальні механізми, що зачіпають функції різних систем органів.

Буферні системи крові- це речовини, які можуть взаємодіяти або з кислотними, або з лужними іонами, що надходять у кров, та нейтралізувати їх. Внаслідок хімічних реакцій рН крові не змінюється, а зменшується буферна ємність крові. При цьому самі компоненти буферних систем впливають на активну реакцію крові. Три буферні системи - бікарбонатна, фосфатна та білкова - знаходяться в плазмі крові і одна - гемоглобінова - в еритроцитах.

Бікарбонатна буферна система складається з вугільної кислоти (Na 2 C0 3) та бікарбонатів натрію та калію (NaHC0 3 та КНС0 3). При попаданні в кров будь-якої кислоти, сильнішої за вугільну, вона взаємодіє з бікарбонатами. В результаті утворюються нейтральна сіль та вугільна кислота. Вугільна кислота нестійка, вона розкладається на воду та діоксид вуглецю; останній виводиться через легені. З появою в крові надлишку лужних іонів вони взаємодіють із вугільною кислотою і реакція крові не змінюється.

Фосфатна буферна система утворена первинним (NaHjPO^ і вторинним (Na 2 HP04) фосфатом натрію. Первинний фосфат має властивості слабкої кислоти, вторинний - слабкої лугу. Ємність цієї системи невелика, але вона має важливе значення в регуляції виділення фосфорних солей нирками.

Білкова буферна система плазми виконує свою функцію завдяки тому, що білки є амфотерними сполуками і можуть нейтралізувати як кислоти, так і луги.

Гемоглобінова буферна система знаходиться в еритроцитах. Якщо буферні властивості крові прийняти за 100%, то 75% посідає гемоглобінову. Вона складається з оксигемоглобіну, тобто з'єднання гемоглобіну з киснем, і відновленого гемоглобіну, тобто звільненого від кисню. Механізм роботи гемоглобінової буферної системи ось у чому.

У тканинних капілярах оксигемоглобін, віддаючи кисень, перетворюється на відновлений гемоглобін. Ця речовина є дуже слабкою кислотою та суттєво не впливає на рН крові. У легеневих капілярах діоксид вуглецю виводиться з крові, і реакція крові могла б змінитись у лужну сторону. Однак цього не відбувається, оскільки оксигемоглобін, що утворюється, має кислотні властивості і запобігає залужування крові.

Таким чином, значення буферних систем полягає в тому, що рН крові може довго залишатися на рівні 7,35, незважаючи на надходження в кров кислотних або лужних компонентів.

Лужний резерв крові- це сума всіх лужних речовин крові, головним чином бікарбонатів натрію та калію. Величину лужного резерву крові визначають за кількістю діоксиду вуглецю, який може виділитися з бікарбонатів при взаємодії з кислотою. У середньому лужний резерв крові становить 55...60 см 3 . Чим більший лужний резерв крові, тим краще вона захищена від кислих метаболітів. Тому у високопродуктивних молочних корів, у спортивних коней з інтенсивнішим обміном речовин лужний резерв крові перебуває в верхній межі норми. Для підвищення лужного резерву в деяких випадках як підживлення жуйним тваринам дають питну соду - бікарбонат натрію, особливо це ефективно при згодовуванні кислого силосу.

Поряд із лужним резервом у крові є і кислотний резерв,чи кислотна ємність крові. Кислотна ємність крові має менше фізіологічні значення, але вона необхідна для нейтралізації надлишку лужних іонів.

Таким чином, при збільшенні вмісту в крові кислотних або лужних компонентів насамперед КЩР крові відновлюється на молекулярному рівні за рахунок буферних систем або лужного резерву, що не вимагає активної участі нейрогуморальних механізмів.

Якщо ж молекулярні механізми не здатні зберегти КЩР, то настають активні зміни в роботі систем виділення організму - нирок, потових залоз, легенів і травного тракту.

Нирки нейтралізують або видаляють із крові надлишок або кислотних, або лужних солей. Тому реакція сечі може коливатися у межах - від 5,7 до 8,7. Потові залози виконують ту ж саму функцію, видаляючи з організму головним чином кислі іони. Через легені виводиться з крові діоксид вуглецю, тому за підвищеної концентрації вуглекислоти в крові настає задишка, що має компенсаторне значення.

Велике значення в регуляції рН крові мають залози їжеварного тракту. У печінці відбувається нейтралізація сірчанокислих сполук, аміаку. Зі слиною, підшлунковим і ки-

Шичним соками виділяється багато бікарбонатів. Наприклад, зі слиною у великої рогатої худоби за добу видаляється до 300 г бікарбонатів. Енергійним способом видалення з крові водневих іонів є переведення їх до складу шлункового соку. Обкладкові залози шлунка синтезують з водневих іонів і іонів хлору соляну кислоту, що надходять з кров'ю, а також переводять в шлунковий сік органічні кислоти. Цим, до речі, пояснюється добре відомий факт: після напруженої роботи м'язів втома проходить після їжі. І справа не у відновленні витрачених калорій, бо з їжі поживні речовини так швидко не всмоктуються, а у виділенні з крові до шлунка молочної кислоти та інших метаболітів, що накопичилися в результаті м'язової діяльності.

Фізіологічні механізми, що беруть участь у регуляції КЩР і рН крові, включають рецептори, що вловлюють концентрацію водневих іонів, аферентні нервові шляхи, нервові центри, еферентні нерви і органи-ефектори.

Отже, рН крові має постійну величину, що досягається молекулярними, так і фізіологічними регуляторними механізмами. Проте кислотно-лужний баланс може змінюватись. При деяких фізіологічних та патологічних реакціях можливе збільшення у крові кислих чи лужних продуктів. Зсув КЩР у кислу сторону називається ацидозом,а в лужну - алкалоз.

За величиною зсуву КЩР ацидози та алкалози бувають компенсованими та некомпенсованими. Спочатку при вступі до крові надлишку кислот чи лугів рН крові не змінюється, але зменшується запас буферної ємності. Такий ацидоз або алкалоз – без зсуву рН – називається компенсованим,тому що він компенсований за рахунок запасу лужного або кислотного резерву, що був у крові. Компенсовані ацидози та алкалози спостерігаються часто у здорових тварин та відрізняються короткочасністю.

Коли буферна ємність крові виявиться вичерпаною, тоді реакція крові, звісно, змінюється. Такий ацидоз чи алкалоз, коли змінюється рН крові, називається некомпенсованим.

За механізмами виникнення ацидози та алкалози можуть бути газовими та негазовими. Газовийацидоз спостерігається при утрудненні дихання, при утриманні тварин у задушливих приміщеннях, що погано вентилюються. У крові тоді накопичується діоксид вуглецю, що перетворюється на вугільну кислоту. Негазовий,або метаболічний, ацидоз виникає при накопиченні в крові не вугільної кислоти, а інших кислот - молочної, фосфорної та ін. Це можливо, наприклад, при важкій роботі м'язів або при згодовуванні великої кількості кислого силосу.

Алкалози трапляються рідше, ніж ацидози. Газовий алкалоз можливий при посиленій вентиляції легень, коли кров містить

менше діоксиду вуглецю і залужується. Негазовий алкалоз зазвичай пов'язані з надходженням у організм великої кількості лужних солей, у разі збільшується резервна лужність крові.

Колоїдно-осмотичний тиск крові.Осмотичний тиск - це сила, яка викликає переміщення води або розчинених у ній речовин через напівпроникні мембрани. В організмі всі мембрани – судинні стінки, оболонки клітин або поверхні внутрішньоклітинних утворень – напівпроникні. Вони добре пропускають воду, але вибірково – розчинені речовини. Переміщення речовин між клітинами, тканинною рідиною та кров'ю залежить від їхньої концентрації. Чим більша концентрація розчинених речовин, тим більший осмотичний тиск цієї рідини.

В основному осмотичний тиск крові визначається концентрацією мінеральних солей. Їхня сумарна кількість у плазмі крові становить близько 0,9 г у 100 мл, це відповідає осмотичному тиску в 7,6 ати, або 5776 мм рт. ст. Органічні речовини (наприклад, глюкоза) мало впливають величину осмотичного тиску. Пояснюється це тим, що молекули органічних речовин набагато більші за неорганічні іони, тому в одиниці обсягу кількість їх частинок (молекул) менша; осмотичний тиск залежить саме від числа молекул розчиненої речовини.

Речовини, розчинені в плазмі крові, переходять через мембрани з більш концентрованого розчину менш концентрований, а вода, навпаки, з середовища з меншою концентрацією у велику. Постійність осмотичного тиску крові має значення для обміну речовинами між кров'ю, тканинною рідиною і клітинами і є так само необхідною умовою для життя, як і інші показники гомеостазу - рН, температура.

Розглянемо з прикладу еритроцитів, як змінюються властивості клітин у розчинах з різним осмотичним тиском. Усередині еритроцитів (у цитоплазмі) така сама концентрація солей, як і в плазмі крові, тобто внутрішнє середовище еритроцитів ізотонічна плазмі крові. Якщо еритроцити відокремити від плазми крові і помістити їх у розчин солі з більш високою концентрацією (гіпертонічний), ніж усередині еритроцитів, вода буде переходити з еритроцитів в розчин до вирівнювання осмотичного тиску по обидва боки мембрани. Еритроцити зневоднюватимуться, зморщуватимуться, зменшуватимуться у розмірі. Спочатку цей процес є оборотним, і якщо еритроцити повернути в ізотонічний розчин, то вони відновлять і свою форму, і функції. У разі, коли градієнт концентрації солей з обох боків мембрани великий, а еритроцити тривалий час перебувають у яких, вони гинуть.

У розчинах з нижчою концентрацією солей (гіпотонічний), ніж усередині еритроцитів, вода під впливом осмотичного тиску перетворюється на еритроцити. Еритроцити вбі-

Рають у собі воду, з двояковогнутих стають сферичними (кулястими), збільшуються обсягом і розриваються. Таке явище – руйнування еритроцитів та вихід з них гемоглобіну – називається гемолізом(буквально – розчинення крові). Гемоліз, що стався у гіпотонічному розчині, називається осмотичним.

Виходячи з викладеного, слід пам'ятати, що внутрішньовенно можна вводити лише ті розчини, які ізотонічні крові, тобто мають такий самий осмотичний тиск, як і плазма крові. Такі розчини називаються фізіологічними.Найпростіший фізіологічний розчин - це розчин хлориду натрію концентрацією 0,85 % для ссавців та птиці та 0,65 % - для холоднокровних тварин.

Оскільки плазма крові містить колоїди (білки), то кров має також і колоїдним тиском.Колоїдний тиск називається також онкотичним(грец. onkos - припухання, здутість). Воно становить 15...35 мм рт. ст., тобто менше 1% від осмотичного. Однак значення онкотичного тиску велике: це сила, яка утримує воду всередині судин і сприяє переходу її з тканинної рідини в кров. Це з гідрофільними властивостями білків плазми крові. Онкотичним цей тиск називається тому, що при зменшенні його (наприклад, при голодуванні, коли знижується вміст білків у крові) вода не утримується в кровоносних судинах і переходить у тканини, з'являються «голодні» набряки. Зовнішній вигляд створюється такий, ніби тканини опухають.

Колоїдно-осмотичний тиск складається з осмотичного та онкотичного. При необхідності введення в кров великої кількості рідин або для перфузії органів та штучного кровообігу, а також для вирощування культури тканин слід враховувати не тільки осмотичний та онкотичний тиск, але й оптимальний набір мінеральних речовин. Тому фізіологічні розчини можуть містити крім хлориду натрію та інші речовини. Так, у розчині Рінгера містяться хлориди натрію, калію, кальцію та бікарбонат натрію. У розчин Локка крім перелічених компонентів входить глюкоза, а розчин Тироде - хлорид магнію і однозамещенный фосфат натрію. Більш складні розчини у своєму складі мають білки (альбуміни) і тому називаються плазмозамінними розчинами. Такі розчини більшою мірою відповідають плазмі крові, оскільки мають оптимальний колоїдно-осмотичний тиск, реакцію, відповідну крові, і співвідношення різних компонентів.

У колишньому. СРСР була розроблена штучна кров, що містить крім певних катіонів та аніонів та інших властивих плазмі крові компонентів фторвуглецевих сполук, здатних зв'язувати і переносити кисень. Цю рідину, а її

назвали "блакитною кров'ю", можна використовувати для заміщення крові замість донорської.

Регулювання колоїдно-осмотичного тиску. Колоїдний тиск крові залежить від вмісту білків і, отже, зумовлений регуляцією білкового обміну. Осмотичний тиск крові схильний до більш частих коливань, які зазвичай не виходять з фізіологічних кордонів завдяки складним регуляторним взаємодіям між кров'ю та органами.

Розглянемо наступний досвід: коні ввели у вену 7 л 5% розчину сульфату натрію. За розрахунком це має підвищити осмотичний тиск крові вдвічі, проте вже через 10 хв він відновився. Як відбувається відновлення осмотичного тиску?

Процес починається з перерозподілу води між кров'ю та тканинною рідиною. Якщо цього недостатньо і осмотичний тиск не відновлюється, набувають чинності більш складні регуляторні механізми.

У стінках кровоносних судин є рецепторні клітини, чутливі зміну осмотичного тиску крові. Ці клітини називаються осморецепторами.Крім кровоносних судин, вони знаходяться також у певних структурах мозку, наприклад, у гіпоталамусі (проміжний мозок). При зміні осмотичного тиску крові в осморецепторах виникає потенціал дії, який по доцентрових нервових волокнах передається в гіпоталамус і в кору великих півкуль. Відцентрові нервові шляхи йдуть до органів виділення. За участю нирок, потових залоз, шлунково-кишкового тракту з організму зменшується або збільшується виділення води та солей. Одночасно регулюється активність центру спраги, що спричиняє зміну споживання тваринам води та солей.

В еферентну частину рефлекторної дуги часто залучаються як самостійні ланки залози внутрішньої секреції - гіпофіз, надниркові залози, щитовидна та паращитовидні залози, та їх гормони впливають на виділення води та окремих мінеральних речовин з організму.

Таким чином, при зміні колоїдно-осмотичного тиску крові включаються нейрогуморальні механізми, які швидко відновлюють нормальні параметри крові.

Визначення поняття системи крові

Система крові(за Г.Ф. Лангом, 1939) - сукупність власне крові, органів кровотворення, кроворуйнування (червоний кістковий мозок, тимус, селезінка, лімфатичні вузли) та нейрогуморальних механізмів регуляції, завдяки яким зберігаються сталість складу та функції крові.

В даний час систему крові функціонально доповнюють органами синтезу білків плазми (печінка), доставки в кровотік та виведення води та електролітів (кишечник, нічки). Найважливішими особливостями крові як функціональної системи є такі:

вона може виконувати свої функції, тільки перебуваючи в рідкому агрегатному стані та в постійному русі (по кровоносних судинах і порожнинах серця);
всі її складові утворюються поза судинного русла;
вона поєднує роботу багатьох фізіологічних систем організму.

Склад та кількість крові в організмі

Кров - це рідка сполучна тканина, яка складається з рідкої частини - і зважених у ній клітин. : (червоних клітин крові), (білих клітин крові), (кров'яних платівок). У дорослої людини формені елементи крові становлять близько 40-48%, а плазма – 52-60%. Це співвідношення отримало назву гематокритного числа (від грец. haima- кров, kritos- показник). Склад крові наведено на рис. 1.

Рис. 1. Склад крові

Загальна кількість крові (скільки крові) в організмі дорослої людини в нормі становить 6-8% маси тіла, тобто. приблизно 5-6 л.

Фізико-хімічні властивості крові та плазми

Скільки крові в організмі людини?

Перед крові у дорослої людини припадає 6-8% маси тіла, що приблизно 4,5-6,0 л (при середній масі 70 кг). У дітей та у спортсменів об'єм крові в 1,5-2,0 рази більший. У новонароджених він становить 15% маси тіла, у дітей 1-го року життя — 11%. У людини в умовах фізіологічного спокою не вся кров активно циркулює за серцево-судинною системою. Частина її знаходиться в кров'яних депо - венулах і венах печінки, селезінки, легенів, шкіри, швидкість кровотоку в яких значно знижена. Загальна кількість крові в організмі зберігається на відносно незмінному рівні. Швидка втрата 30-50% крові може призвести до загибелі організму. У цих випадках необхідне термінове переливання препаратів крові або кровозамінних розчинів.

В'язкість кровіобумовлена наявністю у ній формених елементів, насамперед еритроцитів, білків та ліпопротеїнів. Якщо в'язкість води прийняти за 1, то в'язкість цільної крові здорової людини становитиме близько 4,5 (3,5-5,4), а плазми – близько 2,2 (1,9-2,6). Відносна щільність (питома вага) крові залежить в основному від кількості еритроцитів та вмісту білків у плазмі. У здорової дорослої людини відносна щільність цільної крові становить 1,050-1,060 кг/л, еритроцитарної маси - 1,080-1,090 кг/л, плазми крові - 1,029-1,034 кг/л. У чоловіків вона дещо більша, ніж у жінок. Найвища відносна щільність цільної крові (1060-1080 кг/л) відзначається у новонароджених. Ці відмінності пояснюються різницею у кількості еритроцитів у крові людей різної статі та віку.

Показник гематокриту- Частина об'єму крові, що припадає на частку формених елементів (перш за все, еритроцитів). У нормі показник гематокриту циркулюючої крові дорослої людини становить у середньому 40-45% (у чоловіків - 40-49%, у жінок - 36-42%). У новонароджених він приблизно на 10% вищий, а у маленьких дітей — приблизно на стільки ж нижчий, ніж у дорослої людини.

Плазма крові: склад та властивості

Осмотичний тиск крові, лімфи та тканинної рідини визначає обмін води між кров'ю та тканинами. Зміна осмотичного тиску рідини, що оточує клітини, веде до порушення в них водного обміну. Це видно на прикладі еритроцитів, які в гіпертонічному розчині NaCl (багато солі) втрачають воду та зморщуються. У гіпотонічному розчині NaCl (мало солі) еритроцити, навпаки, набухають, збільшуються обсягом і можуть луснути.

Осмотичний тиск крові залежить від розчинених у ній солей. Близько 60% цього тиску утворюється NaCl. Осмотичний тиск крові, лімфи та тканинної рідини приблизно однаковий (приблизно 290-300 мосм/л, або 7,6 атм) та відрізняється сталістю. Навіть у випадках, коли в кров надходить значна кількість води або солі, осмотичний тиск не зазнає значних змін. При надмірному надходженні у кров вода швидко виводиться нирками і переходить у тканини, що відновлює вихідну величину осмотичного тиску. Якщо ж у крові підвищується концентрація солей, то судинне русло переходить вода з тканинної рідини, а нирки починають посилено виводити сіль. Продукти перетравлення білків, жирів та вуглеводів, що всмоктуються в кров та лімфу, а також низькомолекулярні продукти клітинного метаболізму можуть змінювати осмотичний тиск у невеликих межах.

Підтримка сталості осмотичного тиску відіграє дуже важливу роль у життєдіяльності клітин.

Концентрація водневих іонів та регуляція рН крові

Кров має слаболужне середовище: рН артеріальної крові дорівнює 7,4; рН венозної крові внаслідок великого вмісту у ній вуглекислоти становить 7,35. Усередині клітин рН дещо нижче (7,0-7,2), що зумовлено утворенням у них при метаболізмі кислих продуктів. Крайніми межами змін рН, сумісними із життям, є величини від 7,2 до 7,6. Зміщення рН за межі викликає тяжкі порушення і може призвести до смерті. У здорових людей коливається не більше 7,35-7,40. Тривале усунення рН в людини навіть на 0,1 -0,2 може виявитися згубним.

Так, при рН 6,95 настає втрата свідомості, і якщо ці зрушення в найкоротший термін не ліквідуються, то неминучий смерть. Якщо рН стає рівний 7,7, то наступають найважчі судоми (тетанія), що також може призвести до смерті.

У процесі обміну речовин тканини виділяють у тканинну рідину, а отже, і в кров «кислі» продукти обміну, що має призводити до зсуву рН у кислу сторону. Так, внаслідок інтенсивної м'язової діяльності в кров людини може надходити протягом кількох хвилин до 90 г молочної кислоти. Якщо цю кількість молочної кислоти додати до обсягу дистильованої води, що дорівнює обсягу циркулюючої крові, то концентрація іонів зросте в ній у 40 000 разів. Реакція крові за цих умов практично не змінюється, що пояснюється наявністю буферних систем крові. Крім того, в організмі рН зберігається за рахунок роботи нирок і легень, що видаляють із крові вуглекислий газ, надлишок солей, кислот та лугів.

Постійність рН крові підтримується буферними системами:гемоглобінової, карбонатної, фосфатної та білками плазми.

Буферна система гемоглобінунайпотужніша. На її частку припадає 75% буферної ємності крові. Ця система складається з відновленого гемоглобіну (ННb) та його калієвої солі (КНb). Буферні властивості її обумовлені тим, що при надлишку Н+КНb віддає іони К+, а сам приєднує Н+ і стає дуже слабкою дисоціюючою кислотою. У тканинах система гемоглобіну крові виконує функцію лугу, запобігаючи закисленню крові внаслідок надходження до неї вуглекислого газу та Н+-іонів. У легенях гемоглобін поводиться як кислота, запобігаючи залуженню крові після виділення з неї вуглекислоти.

Карбонатна буферна система(Н 2 3 і NaHC0 3) за своєю потужністю займає друге місце після системи гемоглобіну. Вона функціонує так: NaHCO 3 дисоціює на іони Na + і НС0 3 - . При надходженні в кров сильнішої кислоти, ніж вугільна, відбувається реакція обміну іонами Na+ з утворенням слабо дисоціюючої та легко розчинної Н 2 3 Таким чином, запобігається підвищення концентрації Н + -іонів у крові. Збільшення в крові вмісту вугільної кислоти призводить до її розпаду (під впливом особливого ферменту, що знаходиться в еритроцитах, – карбоангідрази) на воду та вуглекислий газ. Останній надходить у легені та виділяється у навколишнє середовище. Внаслідок цих процесів надходження кислоти в кров призводить лише до невеликого тимчасового підвищення вмісту нейтральної солі без зсуву рН. У разі надходження в кров лугу вона реагує з вугільною кислотою, утворюючи гідрокарбонат (NaHC0 3 ) і воду. Дефіцит вугільної кислоти, що виникає при цьому, негайно компенсується зменшенням виділення вуглекислого газу легкими.

Фосфатна буферна системаутворена дигідрофосфатом (NaH 2 P0 4) та гідрофосфатом (Na 2 HP0 4) натрію. Перша сполука слабо дисоціює і поводиться як слабка кислота. Друга сполука має лужні властивості. При введенні в кров сильнішої кислоти вона реагуєте Na,HP0 4 утворюючи нейтральну сіль і збільшуючи кількість мало дисоціуючого дигідрофосфату натрію. У разі введення в кров сильного лугу вона взаємодіє з ді гідрофосфатом натрію, утворюючи слаболужний гідрофосфат натрію; рН крові у своїй змінюється незначно. В обох випадках надлишок ді гідрофосфату та гідрофосфату натрію виділяється із сечею.

Білки плазмиграють роль буферної системи завдяки своїм амфотерним властивостям. У кислому середовищі вони поводяться як луги, пов'язуючи кислоти. У лужному середовищі білки реагують як кислоти, що зв'язують луги.

Важлива роль підтримки рН крові відводиться нервової регуляції. При цьому переважно подразнюються хеморецептори судинних рефлексогенних зон, імпульси від яких надходять у довгастий мозок та інші відділи ЦНС, що рефлекторно включає в реакцію периферичні органи – нирки, легені, потові залози, шлунково-кишковий тракт, діяльність яких спрямована на відновлення вихідних величин рН. Так, при зрушенні рН в кислу сторону нирки посилено виділяють із сечею аніон Н2Р04-. При здигу рН в лужну сторону збільшується виділення нирками аніонів НР04-2 і НС03-. Потові залози людини здатні виводити надлишок молочної кислоти, а легені – СО2.

При різних патологічних станах може спостерігатися зсув рН як у кисле, так і в лужне середовище. Перший з них має назву ацидоз,другий - алкалоз.

Фізико-хімічні властивості крові

Гіперволемія поліцитемічна

Гіперволемія олігоцитемічна

Збільшення об'єму крові за рахунок плазми (зменшення гематокриту).

Розвивається при затримці води в організмі через захворювання нирок, при введенні кровозамінників. Її можна моделювати в експерименті шляхом внутрішньовенного введення тварин ізотонічного розчину хлориду натрію.

Збільшення обсягу крові за рахунок збільшення кількості еритроцитів (збільшення гематокриту).

Спостерігається за тривалої інтенсивної фізичної роботі.

Спостерігається також при зниженні атмосферного тиску, а також за різних захворювань, пов'язаних з кисневим голодуванням (порок серця, емфізема) і розглядається як компенсаторне явище.

Проте за істинної еритреміі (хвороби Вакеза) поліцитемічна гіперволемія є наслідком розростання клітин еритроцитарного ряду кісткового мозку.

Може спостерігатися в час м'язової роботи[++ 736 + C.138-139]. Частина плазми через стінки капілярів йде з судинного русла в міжклітинний простір м'язів, що працюють [++736+ C.138-139] (м'язовий, тканинний робочий набряк [ПД55]). В результаті обсяг циркулюючої крові зменшується [736 + C.138-139]. Оскільки формені елементи залишаються в судинному руслі гематокрит підвищується [736 + C.138-139]. Це явище називається робочою гемоконцентрацією (Докладніше див [++736+ C.138-139]. 11 [++736+ C.138-139].2 [++736+ C.138-139].3) [++736+ C. 138-139].

Розглянемо випадок (завдання) [++736+ C.138-139].

Як зміниться гематокрит при фізичній роботі, якщо об'єм крові у спокої дорівнює 5,5 л [++736+ C.138-139], об'єм плазми – 2,9 л, який змінюється на 500 мл?

Об'єм крові у спокої дорівнює 5,5 л [++736 + C.138-139]. З них 2,9 л складає плазма і 2,6 л - формені елементи крові, що відповідає гематокриту 47% (2,6/5,5) [++736+ C.138-139]. Якщо під час роботи з судин йде 500 мл плазми, об'єм циркулюючої крові знижується до 5 л [736 + C.138-139]. Оскільки обсяг формених елементів крові при цьому не змінюється, гематокрит збільшується – до 52 % (2,6/5,0) [++736+ C.138-139].

Детальнiше Покровський I том С.280-284.

До фізико-хімічних властивостей крові відносять:

Щільність (абсолютну та відносну)

В'язкість (абсолютну та відносну)

Осмотичний тиск, що включає онкотичний (колоїдно-осмотичний) тиск

Температуру

Концентрація водневих іонів (pH)

Суспензійна стійкість крові, що характеризується ШОЕ

Колір крові

Колір кровівизначається вмістом гемоглобіну, яскраво-червоне забарвлення артеріальної крові. оксигемоглобіном , темно-червоне з синюватим відтінком забарвлення венозної крові відновленим гемоглобіном.

Щільність – об'ємна маса

Відносна щільність кровістановить 1,058 – 1,062 і залежить переважно від вмісту еритроцитів.

Відносна щільність плазми в основному визначається концентрацією білків і становить 1,029-1,032.

Щільність води (абсолютна) = 1000 кг · м -3.

В'язкість крові

Детальніше Ремізів ++636+ С.148

В'язкість – внутрішнє тертя.

В'язкість води (при 20ºС) 0,001 Па×с або 1 мПа×с.

В'язкість крові людини (при 37ºС) у нормі 4-5 мПа×с, при патології коливається 1,7 22,9 мПа×с.

Відносна в'язкість кровіу 4,5-5,0 разів більше в'язкості води. В'язкість плазми вбирається у 1,8-2,2.

Відношення в'язкості крові та в'язкості води при тій же температурі називають відносною в'язкістю крові.

Зміни в'язкості крові як неньютонівської рідини

Кров – неньютонівська рідина – в'язкість анормальна, тобто. Візькість крові величина непостійна.

В'язкість крові в судинах

Чим менша швидкість руху крові, тим більша в'язкість крові. Це з оборотною агрегацією еритроцитів (утворення монетних стовпчиків), прилипанням еритроцитів до стінок судин.

Феномен Фареуса-Ліндквіста

У судинах діаметром менше 500 мкм в'язкість різко зменшується та наближається до в'язкості плазми. Це з орієнтацією еритроцитів вздовж осі судини та утворенням «безклітинної крайової зоною».

В'язкість крові та гематокрит

В'язкість крові залежить головним чином від вмісту еритроцитів та меншою мірою від білків плазми.

Збільшення Ht супроводжується більш швидким зростанням в'язкості крові, ніж при лінійній залежності

В'язкість венозної крові дещо більша, ніж артеріальної [Б56].

В'язкість крові зростає при випорожненні депо крові, що містить більшу кількість еритроцитів.

Венозна кров має дещо більшу в'язкість, ніж артеріальна. При тяжкій фізичній роботі збільшується в'язкість крові.

Деякі інфекційні захворювання збільшують в'язкість, інші ж, наприклад, черевний тиф і туберкульоз, - зменшують.

В'язкість крові впливає на швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ).

Методи визначення в'язкості крові

Сукупність методів вимірювання в'язкості називають віскозиметрією, а прилади, які використовуються для таких цілей, - віскозиметрами.

Найбільш поширені методи віскозиметрії:

падаючої кульки

капілярні

ротаційні.

Капілярний методзаснований на формулі Пуазейля і полягає у вимірі часу протікання через капіляр рідини відомої маси під дією сили тяжіння за певного перепаду тисків.

Метод падаючої кульки використовують у віскозиметрах, заснованих на законі Стокса.

Має велике значення у обмінних процесах організму людини. Вона включає плазму і зважені в ній формені елементи: еритроцити, тромбоцити і лейкоцити, які займають близько 40-45%, на елементи, що входять до складу плазми, припадає 55-60%.

Що таке плазма?

Плазма крові є рідиною з однотипною в'язкою структурою світло-жовтого кольору. Якщо розглядати її як завись, можна виявити кров'яні клітини. Плазма зазвичай прозора, але вживання жирних продуктів може зробити її каламутною.

Які основні властивості плазми? Про це далі.

Склад плазми та функції її частин

Більшість складу плазми (92 %) зайнята водою. Крім цього вона містить такі речовини, як амінокислоти, глюкоза, білки, ферменти, мінерали, гормони, жир, а також жироподібні речовини. Головним білком є альбумін. Він має невисоку молекулярну масу і займає понад 50% у всьому обсязі білків.

Склад та властивості плазми цікавлять багатьох студентів-медиків, і наступна інформація буде для них корисною.

Білки беруть участь в обміні речовин та синтезі, регулюють онкотичний тиск, відповідають за збереження амінокислот, переносять різноманітні речовини.

Також у складі плазми виділяють великомолекулярні глобуліни, які виробляються органами печінки та імунної системи. Розрізняються альфа-, бета-і гамма-глобуліни.

Фібриноген - білок, який утворюється в печінці, має властивість розчинності. Через вплив тромбіну може втратити цю ознаку і стати нерозчинною, внаслідок чого з'являється кров'яний потік там, де була пошкоджена судина.

Плазма крові, крім вищепереліченого, містить білки: протромбін, трансферин, гаптоглобін, комплемент, тіроксинзв'язуючий глобулін і С-реактивний білок.

Функції плазми

Вона виконує дуже багато функцій, серед яких виділяються:

Транспортна - перенесення продуктів обміну речовин та кров'яних клітин;

Зв'язування рідких середовищ, розташованих поза кровоносної системи;

Контактна – забезпечує зв'язок із тканинами в організмі за допомогою позасудинних рідин, що дозволяє плазмі здійснювати саморегуляцію.

Фізико-хімічні властивості плазми

Вона застосовується в медицині як стимулятор регенерації та загоєння тканин організму. Білками, що входять до складу плазми, забезпечується згортання крові, здійснення транспортування поживних речовин.

Також завдяки їм відбувається функціонування кислотно-основного гемостазу, підтримується агрегатний стан крові. Альбумінами виконується синтез у печінці. Живляться клітини та тканини, здійснюється транспортування жовчних речовин, а також резерв амінокислот. Виділимо основні хімічні властивості плазми:

Альбумінами доставляють лікарські компоненти.
α-глобулінами активізується вироблення білків, здійснюється транспортування гормонів, мікроелементів, ліпідів.
β-глобулінами виконується транспортування катіонів таких елементів, як залізо, цинк, фосфоліпіди, стероїдні гормони та жовчні стерини.
G-глобуліни містять антитіла.
Від фібриногену залежить згортання крові.

Найбільш значущими властивостями крові фізико-хімічного характеру, і навіть її компонентів (зокрема і властивостями плазми) є:

Осмотичний та онкотичний тиск;

Суспензійна стійкість;

Колоїдна стабільність;

В'язкість та питома вага.

Осмотичний тиск

Осмотичний тиск безпосередньо пов'язане з концентрацією в плазмі молекул розчинених речовин, сумою осмотичних тисків різних інгредієнтів у її складі. Такий тиск є жорсткою гомеостатичну константу, яка у здорової людини дорівнює приблизно 7,6 атм. Воно здійснює перехід розчинника від менш концентрованого до більш насиченого за допомогою напівнепроникної мембрани. Відіграє значну роль розосередженні води між клітинами і внутрішнім середовищем організму. Основні властивості плазми розглянемо нижче.

Онкотичний тиск

Онкотичний тиск - це тиск осмотичного типу, що створюється в білках (інша назва - колоїдно-осмотична). Оскільки білки плазми мають погану прохідність у тканинне середовище через стінки капілярів, онкотичний тиск, який ними створюється, утримує воду в крові. При цьому осмотичний тиск однаковий у тканинній рідині та плазмі, а онкотичний набагато вищий у крові. Крім того, зменшена концентрація білків у тканинній рідині пов'язана з тим, що вони вимиваються лімфою із позаклітинного середовища; між тканинною рідиною та кров'ю є перепад насиченості білка та онкотичного тиску. Так як у складі плазми найбільш високий вміст альбумінів, онкотичний тиск в ній створюється переважно даним видом білків. Зменшення їх у плазмі призводить до втрати води, набряків тканин, а підвищення – до затримки у крові води.

Суспензійні властивості

Суспензійні властивості плазми взаємопов'язані з колоїдною стабільністю білків у її складі, тобто із збереженням клітинних елементів у стані суспензії. Показник даних властивостей крові оцінюється за швидкістю осідання еритроцитів (ШОЕ) у нерухомому кров'яному обсязі. Спостерігається таке співвідношення: що більше альбумінів міститься проти менш стійкими тим вище суспензійні властивості крові. Якщо ж підвищується рівень фібриногену, глобулінів та інших нестабільних білків, ШОЕ зростає та суспензійна здатність знижується.

Колоїдна стабільність

Колоїдна стабільність плазми детермінована властивостями гідратації білкових молекул і присутності на їх поверхні подвійного шару іонів, що створюють фі-потенціал (поверхневий), до якого включений дзета-потенціал (електрокінетичний), що знаходиться на стику між колоїдною частиною. Він зумовлює можливість ковзання частинок у колоїдному розчині. Чим вище дзета-потенціал, тим сильніше білкові частинки відштовхують один одного, і на цій підставі визначається стійкість колоїдного розчину. Величина його значно більша у альбумінів у складі плазми, і її стабільність найчастіше визначається цими білками.

В'язкість

В'язкість крові - здатність її чинити опір перебігу рідини під час переміщення частинок за допомогою внутрішнього тертя. З одного боку, це складні взаємини між макромолекулами колоїдів та водою, з іншого - між форменими елементами та плазмою. В'язкість плазми вища, ніж у води. Чим більше вона містить великомолекулярних білків (ліпопротеїнів, фібриногену), тим сильніша в'язкість плазми. Загалом дана властивість крові відбивається на загальному периферичному судинному опорі кровотоку, тобто зумовлює функціонування серця та судин.

Питома вага

Питома вага крові пов'язана з кількістю еритроцитом та вмістом у них гемоглобіну, структури плазми. У дорослої людини середніх років коливається від 1,052 до 1,064. За рахунок різного змісту еритроцитів у чоловіків такий показник вищий. Крім того, питома вага зростає через втрату рідини, рясне потіння в процесі фізичної трудової діяльності та високу температуру повітря.

Ми розглянули властивості плазми та крові.

Частина крові знаходиться в кров'яному депо – селезінка, легкі та глибокі судини шкіри.

При втраті 1 літра крові у дорослої людини стан не сумісний з життям.

В'язкість кровіобумовлена наявністю в ній білків та червоних кров'яних тілець – еритроцитів. Якщо в'язкість води прийняти за 1, то в'язкість плазми дорівнюватиме 1,7-2,2, а в'язкість цільної крові близько 5,1.

Відносна густина крові залежить від формених елементів крові. Відносна щільність крові дорослої людини дорівнює 1,050-1,060, плазми – 1,029-1,034.

Гематокрит. При відстоюванні, а ще краще при центрифугуванні кров поділяється на два шари. Верхній шар - трохи жовтувата рідина, звана плазмою; нижній шар – осад темно-червоного кольору, утворений еритроцитами. На межі між плазмою та еритроцитами є тонка світла плівка, що складається з лейкоцитів та тромбоцитів.

Відсоткове співвідношення між плазмою та форменими елементами крові називають гематокритом. У здорових людей приблизно 55% обсягу крові посідає плазму і 45% - частку формених елементів. При деяких захворюваннях, наприклад, анемії (малокровії), збільшується обсяг плазми, при інших захворюваннях - формених елементів. Тому величина гематокриту може бути одним із показників при встановленні діагнозу того чи іншого захворювання.

Осмотичний тисккрові дорівнює 7,6 атм. Воно створюється сумарним числом молекул та іонів. Незважаючи на те, що білків у плазмі 7-8%, а солей близько 1%, на частку білків припадає всього 0,03-0,04 атм (онкотичний тиск). В основному осмотичний тиск крові створюється солями, 60% його припадає на частку NaCl. Це тим, що молекули білків мають величезні розміри, а величина осмотичного тиску залежить від кількості молекул і іонів. Постійність осмотичного тиску дуже важлива, тому що гарантує одну з умов, необхідних для правильного перебігу фізіологічних процесів, - постійний вміст води в клітинах і, отже, сталість їхнього обсягу. Під мікроскопом це можна спостерігати з прикладу еритроцитів. Якщо помістити еритроцити в розчин з вищим, ніж у крові, осмотичним тиском, то вони втрачають воду і зморщуються, а в розчині з меншим осмотичним тиском набухають, збільшуються в об'ємі і можуть зруйнуватися. Те ж саме відбувається з усіма іншими клітинами при зміні осмотичного тиску в рідині, що їх оточує.

Ізотонічний розчин- це розчин, осмотичний тиск якого дорівнює тиску крові. Фізрозчин містить 0,9% NaCl.

Гіпертонічний розчин(Підвищений тиск) - це розчин, осмотичний тиск якого вище тиску крові. Він призводить до плазмозу клітин. Еритроцити віддають воду та гинуть.

Гіпотонічний розчин(знижений тиск) – при введенні призводить до гемолізу (руйнування еритроцитів, що супроводжується виходом з них гемоглобіну).

Гемоліз в організмі буває:

осмотичний (від зниженої концентрації солі);
механічний (синці, сильні струси);
хімічний (кислоти, луги, наркотики, алкоголь);
фізичний (при підвищеній або зниженій температурі).

Водневий показник. У крові підтримується сталість реакції. Реакція середовища визначається концентрацією водневих іонів, яку виражають водневим показником – рН. У нейтральному середовищі pH 7,0, у кислому середовищі менше 7,0, а в лужному - більше 7,0. Кров має pH 7,36, тобто її реакція слаболужна. Життя можливе у вузьких межах зміщення pH - від 7,0 до 7,8. Це тим, що каталізаторами всіх біохімічних реакцій є ферменти, які можуть працювати лише за певної реакції середовища. Незважаючи на надходження в кров продуктів клітинного розпаду – кислих та лужних речовин, навіть при напруженій м'язовій роботі pH крові зменшується не більше ніж на 0,2-0,3. Це досягається за рахунок буферних систем крові (бікарбонатний, білковий, фосфатний та гемоглобіновий буфери), які можуть пов'язувати гідроксильні (ОН-) та водневі (Н+) іони і тим самим підтримувати реакцію крові постійною. Виводяться з організму кислі і лужні продукти, що утворилися, нирками, із сечею. Через легені видаляється вуглекислий газ.

Плазма кровіє складною сумішшю білків, амінокислот, вуглеводів, жирів, солей, гормонів, ферментів, антитіл, розчинених газів і продуктів розпаду білка (сечовина, сечова кислота, креатинін, аміак), що підлягають виведенню з організму. Вона має слаболужну реакцію (рН 7,36). Основними компонентами плазми є вода (90-92%), білки (7-8%), глюкоза (0,1%), солі (0,9%). Склад плазми характеризується сталістю.

Білки плазми діляться на глобуліни (альфа, бета та гамма), альбуміни та ліпопротеїди. Значення білків плазми різноманітне.

Дуже важливу роль відіграє глобулін, званий фібриноген: він бере участь у процесі згортання крові.
Гамма-глобулін містить антитіла, які забезпечують імунітет. В даний час очищений γ-глобулін використовують для лікування та підвищення несприйнятливості до деяких хвороб.
Наявність білків у плазмі підвищує її в'язкість, що має значення у підтримці тиску крові в судинах.
Білки мають велику молекулярну масу, тому вони не проникають через стінки капілярів та утримують у судинній системі певну кількість води. Таким шляхом вони беруть участь у розподілі води між кров'ю та тканинною рідиною.
Будучи буферами, білки беруть участь у підтримці сталості реакції крові.

Вміст глюкози у крові становить 4,44-6,66 ммоль/л. Глюкоза є основним джерелом енергії клітин організму. Якщо кількість глюкози знижується до 2,22 ммоль/л, різко підвищується збудливість клітин мозку, у людини з'являються судоми. При подальшому зменшенні вмісту глюкози людина впадає в коматозний стан (порушуються свідомість, кровообіг, дихання) та вмирає.

Неорганічні речовини плазми. До складу мінеральних речовин плазми входять солі NaCl, CaCl 2 , KCl, NaHCO3, NaH 2 PO 4 та ін. . Порушення цієї сталості, головним чином при захворюваннях залоз внутрішньої секреції, є небезпечним для життя.

катіони в плазмі: Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+,..;
аніони в плазмі: Cl - , HCO 3 - ,.

Значення:

забезпечення осмотичного тиску крові (на 60% забезпечується NaCl);
забезпечення pH крові;
забезпечення певного рівня чутливості клітин, що у формуванні мембранного потенціалу.