Река жизни - кровь - КАК ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ ЦЕЛОСТНОСТЬ ОРГАНИЗМА - ТЕЛО ЧЕЛОВЕКА КАК САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ ОРГАНИЗМ

Изучая эту главу, вы научитесь:

объяснять с точки зрения биологии, какова роль кровеносной, нервной и эндокринной систем в координации функций организма.

Для этого вы должны овладеть следующими умениями:

- характеризовать, как кровеносная, нервная и эндокринная системы органов выполняют координирующую функцию в организме.

Использовать в быту элементарные знания основ физиологии человека и медицины, зная симптомы нарушений нормальных функций организма (болезней).

Для этого вы должны овладеть следующими умениями:

- объяснять некоторые наблюдаемые процессы, проходящие в собственном организме (связь отклонения пульса, артериального давления, температуры тела, ритма сердечного цикла и состава крови от нормы как свидетельство нездоровья).

Оценивать поведение человека с точки зрения здорового образа жизни.

Для этого вы должны овладеть следующими умениями:

- называть симптомы некоторых распространённых болезней;

- оказывать первую помощь при кровотечениях и травмах;

- называть факторы, благотворно и негативно влияющие на кровеносную систему.

Проверьте себя:

• Какую роль в организме животного играют кровеносная и нервная системы? Почему элементы этих систем проникают во все части организма?

Контроль, управление и постоянство внутренней среды

Специализированные клетки многоклеточных организмов утеряли способность жить самостоятельно. Более того, для выполнения своих функций они нуждаются в определённых условиях. Им необходимы питательные вещества и кислород, избавление от отходов, поддержание постоянной температуры. Они не могут переносить значительных изменений давления, кислотности, присутствия соединений, обладающих высокой химической активностью. Но внешние условия меняются непрерывно. Как создать клеткам режим наибольшего благоприятствования?

С воздушной средой граничит лишь сухая поверхность кожи, образованная ороговевшим веществом умерших клеток, а жизнедеятельность остальных обеспечивается “внутренним морем” — водным раствором различных веществ. Он циркулирует по межклеточным пространствам

и двум системам со судов — кровеносной и лимфатической. При переходе из одной системы в другую раствор меняет свой состав и называется уже иначе.

Клетки непосредственно омываются тканевой жидкостью. Из неё они получают питательные вещества, в неё выделяют продукты обмена. Сама тканевая жидкость постоянно пополняется и обновляется за счёт жидкой части — плазмы, которая поступает из тончайших кровеносных сосудов. Избыток тканевой жидкости откачивается в специальную систему лимфатических сосудов и называется лимфой. Проделав довольно сложный путь по лимфатическим сосудам, эта жидкость вновь попадает в кровь. Таким образом, тканевая жидкость, лимфа и кровь составляют единую внутреннюю среду для клеток организма.

Постоянство состава внутренней среды организма — одно из самых жёстких условий для нормальной жизнедеятельности клеток. Даже небольшие изменения в ней могут оказаться трагическими, поэтому в организме есть “служба контроля и поддержания постоянства внутренней среды”. Главные “работники” этой службы — нервная и эндокринная системы. Благодаря их деятельности состав внутренней среды колеблется незначительно, несмотря на существенные изменения в

поглощении и выделении различных веществ клетками. Постоянство внутренней среды называется гомеостазом.

Единая контролируемая внутренняя среда для существования многоклеточного организма — условие обязательное, но не достаточное. Необходимо учитывать и изменения во внешней среде. Информацию о её состоянии собирают органы чувств. Используя эту информацию, нервная и эндокринная системы настраивают работу органов, тканей и клеток так, чтобы сохранить постоянство внутренней среды.

Механизм сохранения подвижного равновесия внутренней среды

§ 8. “Река жизни” - кровь

Постановка проблемы урока

Факт 1. Кровь - жидкая соединительная ткань.

Факт2. Производство и потребление веществ в организме часто происходит в разных его частях.

• Сравните два факта. Какая связь между ними? Предложите свой вариант основного вопроса урока и сравните с формулировкой авторов (с. 332).

Повторение необходимых знаний

• Что такое ткань? (§ 3)

• Какова функция крови в организме? (7 класс)

• Как кровь обеспечивает целостность организма? (7 класс, жизненный опыт)

• У кого из животных есть кровь? (7 класс)

Решение проблемы

С помощью текста и рисунков ответьте на вопросы.

• Как устроены и функционируют эритроциты?

• Где происходит кроветворение?

Кровеносная система напоминает реку в глухом таёжном крае, где нет дорог. Река — единственное, что связывает таёжных жителей с внешним миром. По ней доставляют самое необходимое: продукты, топливо, книги, газеты — и отправляют на продажу всё, чем богат таёжный край. Кровь — самая подвижная часть внутренней среды организма. Двигаясь по “руслам” - сосудам, она играет для клеток организма примерно такую же роль, как река для таёжных жителей.

“В наших жилах кровь, а не водица...”

Какую бы часть тела мы ни поранили, из ранки, даже самой незначительной, непременно пойдёт кровь. Она присутствует повсюду — придаёт розовый цвет нашей коже и слизистым оболочкам, кровеносные сосуды видны на склере глаза, пронизывают внутренние органы.

Вряд ли есть на свете люди, которые никогда не видели крови. Это непрозрачная, красная, вязкая жидкость. Основу крови, как и всех тканевых жидкостей, составляет вода. Что же придаёт крови вязкость?

Возьмём пробирку с кровью и добавим туда вещество, останавливающее процесс её свертывания. Когда кровь отстоится, мы увидим, что она теперь окрашена неравномерно. Образовались три слоя.

Сверху — прозрачная желтоватая жидкость. Это плазма крови. Нижняя часть пробирки будет красной. Это осели красные кровяные клетки — эритроциты. Тонкая белая полоска между плазмой и эритроцитами образована более лёгкими белыми кровяными клетками — лейкоцитами.

Именно большое количество клеток, взвешенных в плазме, придаёт крови вязкость. Все клетки крови имеют одинаковое происхождение, так что кровь по праву считают тканью, а так как межклеточного вещества в ней очень много, её относят к соединительным тканям.

Плазмой называют межклеточное вещество крови — кровь, лишённую клеток (рис. 8.1). Это водный раствор сложной смеси множества веществ: белков, липидов, углеводов, продуктов обмена и минеральных солей. Молекулы этих веществ очень важны для поддержания постоянства внутренней среды организма (гомеостаза) и для обеспечения функций самой крови. Они присутствуют в крови всегда в строго определённых соотношениях (например, концентрация хлорида Nа составляет 0,9%). Для других веществ плазма - просто транспортное средство, они мало влияют на её свойства, и их количество в крови постоянно меняется.

8.1. Клетки составляют 40 - 45% крови, а плазма - 55 - 60%

Клетки крови называются форменными элементами. Существует три группы форменных элементов: эритроциты, лейкоциты и тромбоциты, или кровяные пластинки (рис. 8.2). Клетки крови выполняют разнообразную работу - от транспорта кислорода до защиты организма от различных чужеродных вторжений.

Кровь бесперебойно снабжает клетки и ткани всем необходимым. Она доставляет не только питательные вещества, кислород, но и тепло и различные сигнальные молекулы, которые управляют работой клеток. Многие вещества транспортируются плазмой - растворяются в ней и доставляются с её током к месту назначения. Для других созданы специальные “транспортные контейнеры”.

8.2. Лейкоциты обычно движутся ближе к стенке капилляра, в то время как эритроциты заполняют весь его просвет. Самые маленькие форменные элементы - тромбоциты

“Транспортный контейнер”

Организм тратит очень много энергии. Для её получения клеткам нужно доставлять большое количество кислорода. Кислород растворим в воде, следовательно, может растворяться и в плазме крови, но в количестве, недостаточном для получения нужной энергии. К примеру, в 100 мл воды, если ждать достаточно долго, может раствориться примерно 3 мл кислорода. В 100 мл крови за считаные секунды “загружается” 19 - 20 мл. Транспорт газов - “профессия” эритроцитов.

Эритроциты — самые многочисленные клетки крови. У них нет ядра, вся цитоплазма этих клеток плотно заполнена молекулами белка гемоглобина. Эти молекулы состоят из двух частей: белковой части — глобина и железосодержащего пигмента — гема. Гем присоединяет кислород в сотни раз быстрее, чем газ растворяется в воде плазмы. В каждом эритроците находится около 300 млн молекул гемоглобина. Благодаря большой “кислородной вместимости” эритроцитов, их числу и быстрому передвижению с током крови ткани получают достаточное количество этого важного для жизни газа. Гемоглобин придаёт крови красную окраску, поэтому его называют дыхательным пигментом.

Строение молекулы гемоглобина немного меняется, когда к нему присоединяется кислород. Такую молекулу называют оксигемоглобином. Это вещество имеет ярко - алую окраску, поэтому кровь, насыщенная кислородом, такого же цвета. В тканях, где концентрация кислорода невелика, его молекулы отделяются от гемоглобина. Он становится более тёмным, поэтому бедная кислородом кровь имеет красный цвет с синеватым оттенком.

Все особенности строения эритроцита связаны с его “профессией”. В эритроцитах млекопитающих нет даже ядра. Это уменьшает их размер и увеличивает их концентрацию в единице объёма крови, а, следовательно, и общую поверхность взаимодействия с кислородом.

Кислород поглощается всей поверхностью эритроцита. Чем она больше, тем быстрее это происходит. Поэтому у здоровых людей эритроциты имеют форму двояковогнутого диска, что, с одной стороны, значительно увеличивает площадь их поверхности, а с другой — укорачивает путь кислорода внутрь клетки — от мембраны к гемоглобину (рис. 8.3). Такая форма также помогает эритроцитам передвигаться в лабиринте самых мелких кровеносных сосудов. Просвет сосудов часто бывает меньше диаметра эритроцитов, но они легко изгибаются и сворачиваются.

8.3. Эритроциты разной формы

• Объясните, почему эритроцит в форме диска поглощает кислород значительно быстрее, чем эритроцит в форме шара.

Конечный продукт обменных процессов — углекислый газ — также может присоединяться к гемоглобину и транспортироваться эритроцитами, однако большая его часть растворяется в плазме.

Иногда в организме образуются эритроциты шаровидной или серповидной формы. У таких клеток пониженная пластичность, они плохо проходят через мелкие сосуды и мешают другим, “здоровым” эритроцитам, поэтому клетки “неправильной” формы и “состарившиеся” эритроциты задерживаются и уничтожаются в селезёнке.

Недостаточное количество эритроцитов или гемоглобина в них приводит к снижению транспорта кислорода и тем самым к нарушению биологических процессов в тканях.

8.4. Эритроцит в капилляре

• Как форма эритроцита помогает ему передвигаться в сосудах?

Иногда вследствие болезни или ранений у людей развивается малокровие, или анемия. Анемия - это снижение способности крови переносить кислород в связи с недостатком гемоглобина. Анемия может быть обусловлена снижением числа эритроцитов или содержания гемоглобина в них. Причины возникновения анемии могут быть различными: наследственные заболевания, кровопотеря, инфекционные заболевания (малярия и др.), радиация и т.д. Гемоглобин - железосодержащий белок, поэтому недостаток железа в пище или нарушение всасывания этого элемента в пищеварительном тракте также приводят к анемии.

Опасность! Угарный газ

Гемоглобин может соединяться и с другими газами. Например, его соединение с угарным газом (СО - оксидом углерода) в сотни раз прочнее соединения с кислородом. Даже при небольшом количестве угарного газа во вдыхаемом воздухе значительная часть гемоглобина связывается с его молекулами и теряет способность присоединять кислород. Это смертельно опасно! Угарный газ образуется при неполном сгорании различных видов топлива — бытового газа, бензина, дров. Его много в выхлопных газах автомобильных двигателей, в помещениях, где работают плохо отрегулированные газовые плиты. Если закрыть заслонку печки до того, как дрова окончательно прогорят, большое количество угарного газа скапливается в помещении. Коварство угарного газа в том, что его трудно распознать, так как он бесцветен и не имеет запаха. У человека, надышавшегося угарным газом, возникает головная боль, головокружение, слабость, затем он теряет сознание.

Если вы обнаружили человека в бессознательном состоянии в гараже, где находится автомобиль с включённым двигателем, или в доме, где топилась печь, необходимо как можно быстрее вынести пострадавшего на свежий воздух. Слабое отравление угарным газом обратимо. На свежем воздухе оксид углерода постепенно отщепляется от гемоглобина и выделяется с выдыхаемым воздухом.

“Колыбель крови” - красный костный мозг

Срок жизни клеток крови невелик — от нескольких дней до нескольких недель. Они всё время возобновляются. Все типы клеток крови ведут своё происхождение от стволовых клеток, расположенных в специальной соединительной кроветворной ткани. Она заполняет внутренние полости некоторых костей, например, рёбер, и называется красным костным мозгом.Стволовые клетки так усиленно делятся, что вся ткань костного мозга заполнена созревающими клетками крови. В кровяное русло поступают зрелые клетки, способные выполнять свои функции.

8.5. Стволовые клетки - прародительницы клеток крови

• Почему клетки крови не могут делиться?

Формулирование вывода

Кровь - жидкая соединительная ткань. Она состоит из плазмы и форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Главная функция крови - транспортная. Плазма переносит органические и минеральные вещества. Эритроциты переносят кислород и углекислый газ. Клетки крови живут недолго, новые клетки постоянно образуются в красном костном мозге.

Плазма, форменные элементы, эритроциты

Применение знаний

1. Что и как транспортирует кровь?

2. Чего надо опасаться, когда топишь печь?

3. Какова роль крови в поддержании постоянства внутренней среды?

4. Одинаково ли количество эритроцитов в крови у жителей высокогорий и равнин?

5. Могут ли эритроциты человека размножаться?

6. Поработайте в паре: пусть один называет особенность эритроцитов, а второй - её связь с выполняемой функцией.

Мои биологические исследования

Изучение препарата мазка крови

Рассмотрите препарат мазка крови под микроскопом. Какие клетки вы видите? Каковы особенности каждого типа клеток? Сколько клеток каждого типа находится в поле зрения? Зарисуйте препарат. Сделайте выводы.