Текст книги "Биология многообразие живых организмов. 7 класс"

Автор книги: В. Захаров

Соавторы: Н. Сонин
сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 8 страниц]

Работа мышц

Мышцы, сокращаясь или напрягаясь, производят работу. Она может выражаться в перемещении тела или его частей. Такая работа совершается при поднятии тяжестей, ходьбе, беге. Это динамическая работа. При удерживании частей тела в определённом положении, удерживании груза, стоянии, сохранении позы совершается статическая работа. Одни и те же мышцы могут выполнять и динамическую, и статическую работу.

Сокращаясь, мышцы приводят в движение кости, действуя на них, как на рычаги. Кости начинают двигаться вокруг точки опоры под влиянием приложенной к ним силы.

Движение в любом суставе обеспечивается как минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях. Их называют мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели. Например, при сгибании руки двуглавая мышца плеча сокращается, а трёхглавая мышца расслабляется. Это происходит потому, что возбуждение двуглавой мышцы через центральную нервную систему одновременно вызывает расслабление трёхглавой мышцы.

Работой мышц управляет нервная система, она обеспечивает согласованность их действий, приспосабливает их работу к реальной обстановке, делает её экономичной. Учёные установили, что деятельность скелетной мускулатуры человека имеет рефлекторный характер. Непроизвольное отдёргивание руки от горячего предмета, дыхательные движения, ходьба, различные трудовые движения – все это двигательные рефлексы различной сложности.

Без работы мышцы со временем атрофируются. Однако если мышцы работают без отдыха, наступает их утомление. Это нормальное физиологическое явление. После отдыха работоспособность мышц восстанавливается.

Развитие утомления мышц связано прежде всего с процессами, происходящими в центральной нервной системе. Утомлению способствует и накопление в мышце в процессе работы продуктов обмена веществ. Во время отдыха кровь уносит эти вещества, и работоспособность мышечных волокон восстанавливается.

Скорость развития утомления зависит от состояния нервной системы, ритма работы, величины нагрузки, тренированности мышц.

Постоянные занятия спортом, физическим трудом способствуют увеличению объёма мышц, возрастанию их силы и работоспособности.

ГЛАДКИЕ МЫШЦЫ: СТРОЕНИЕ И РАБОТА. Гладкие мышцы входят в состав стенок внутренних органов: желудка, кишечника, матки, мочевого пузыря и других, а также большинства кровеносных сосудов. Гладкие мышцы сокращаются медленно и непроизвольно. Они состоят из одноядерных веретеновидных клеток небольшого размера.

Основой сократимости гладких мышц, так же как и поперечнополосатых, является взаимодействие белков актина и миозина. Однако нити актина и миозина расположены в клетках гладких мышц не так упорядоченно, как в поперечно-полосатых. Скорость скольжения актина относительно миозина мала: в 100 раз меньше, чем в поперечно-полосатых мышцах. Поэтому гладкие мышцы и сокращаются так медленно – в течение десятков секунд. Но благодаря этому они могут оставаться в сокращённом состоянии очень долго.

При кратковременном прекращении работы, т. е. за время отдыха, работоспособность мышц быстро восстанавливается, так как кровь удаляет из них вредные продукты обмена. У тренированных людей это происходит очень быстро. У людей, не напрягающих свой организм физическими упражнениями, кровоток в мышцах слабее, поэтому продукты обмена выносятся медленно, и после физических нагрузок люди долго ощущают боль в мышцах.

• Мышцы тренированных людей способны развивать фантастические усилия. Например, атлет-супертяжеловес смог выжать на спине штангу весом 2844 кг. Это без малого три тонны! Если же человек находится в состоянии сильного возбуждения, то его физические возможности достигают порой невероятного уровня. Во время землетрясения в Японии мать вытащила ребёнка из-под завала, подняв голыми руками бетонную плиту, которую потом смогли сдвинуть лишь краном.

Как усилить свои мышцы? Во-первых, под влиянием постоянных тренировок мышечные клетки постепенно увеличиваются в размерах. Это происходит за счёт активного синтеза новых молекул сократительных белков – актина и миозина. Чем крупнее мышечная клетка, тем большее усилие она способна развивать, а значит, мышцы становятся сильнее. Во-вторых, необходимо тренировать нервные центры, управляющие мышцами, для того чтобы эти центры смогли одновременно вовлекать в работу большее число мышечных клеток. Этот процесс называется синхронной активацией мышц.

• Даже самые простые движения требуют участия большого числа мышц. Например, для того чтобы сделать один шаг, человеку необходимо сократить и расслабить около 300 мышц.

• Коэффициент полезного действия мышц не очень высок, и значительная часть затраченной ими энергии уходит на выработку тепла. И это вовсе не плохо. Ведь нам надо поддерживать постоянную температуру тела. А где взять тепло? Вот мышцы нас теплом и обеспечивают. Вспомните, когда нам холодно, мы начинаем подпрыгивать, хлопать руками и т. п. Таким образом мы заставляем мышцы интенсивнее сокращаться, а значит, вырабатывать больше тепла.

Проверьте свои знания

1. Сформулируйте определения понятий «динамическая работа», «статическая работа». Приведите примеры динамической и статической работы мышц.

2. Вспомните из курса физики, что такое рычаг. Используя рисунок, объясните, как мышца приводит в движение кости скелета, действуя на них, как на рычаги.

3. Приведите примеры мышц-сгибателей и мышц-разгибателей локтевого сустава; коленного сустава.

4. Почему длительное стояние утомительнее ходьбы?

5. В чём причина развития утомления мышц? От чего зависит скорость утомления мышцы и скорость восстановления её работоспособности?

6. Верно ли утверждение, что вся мышечная деятельность носит рефлекторный характер? Обоснуйте свой ответ.

7. Где располагаются гладкие мышцы в организме человека? Каковы особенности их функционирования по сравнению с поперечно-полосатыми? Чем это объясняется?

Лабораторные и практические работы

Выполните работу № 8 «Выявление влияния статической и динамической работы на утомление мышц» (Тетрадь для лабораторных и практических работ).

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.

Интернет-ссылка.

http://www.medicinform.net/human/anatomy/anatomy3_2.htm (Мышцы и их функции. Работа мышц)

Сокращаясь или напрягаясь, мышцы совершают работу. Различают динамическую и статическую работу. Движения в суставах обеспечиваются как минимум двумя мышцами, действующими противоположно друг другу. Работой мышц управляет нервная система, эта работа носит рефлекторный характер.

Внутренняя среда организма

Для нормальной жизни организма его тканям, клеткам необходимо постоянное поступление кислорода, питательных веществ, а также бесперебойное удаление продуктов обмена. Все эти вещества могут проходить через клеточные мембраны только в виде растворов, поэтому клетки существуют лишь в жидкой среде. Через неё осуществляется связь живых клеток, тканей с внешней средой.

Внутренней средой организма человека являются тканевая жидкость, кровь и лимфа.

Вы уже знаете, что между клетками в тканях находится тканевая жидкость, которая, будучи в постоянном движении, как бы омывает клетки. Именно из тканевой жидкости клетки организма получают питательные вещества и кислород, выделяя в неё продукты обмена веществ. Тканевая жидкость образуется из плазмы крови, проникающей сквозь стенки капилляров – мельчайших кровеносных сосудов.

Тканевая жидкость, поступившая в лимфатические сосуды, называется лимфой. В лимфе, в отличие от крови, нет эритроцитов и тромбоцитов и меньше белков, но зато очень много лимфоцитов. Лимфатические сосуды пронизывают все органы и ткани, по ходу сосудов располагаются лимфатические узлы. Лимфа выносит из тканей чужеродные вещества, фрагменты погибших клеток и микроорганизмов, которые уничтожаются в лимфатических узлах.

Кровь, находясь в сосудах, непосредственно не соприкасается с клетками, но именно кровь поддерживает постоянство состава тканевой жидкости.

Кровь

ЗНАЧЕНИЕ КРОВИ. Кровь – удивительная жидкость. С древних времён ей приписывали могучую силу. Древние жрецы приносили её в жертву своим богам, люди кровью скрепляли свои клятвы…

Каждый орган нашего тела пронизан густой сетью кровеносных сосудов, по которым безостановочно течёт кровь. Она выполняет многие важные функции. Основная из них – транспортная: обогатившись в лёгких кислородом, а в стенках тонкой кишки – питательными веществами, она доставляет их ко всем органам. От органов же кровь уносит углекислый газ к лёгким, а продукты обмена веществ – к коже, почкам.

Кровь осуществляет связь между органами нашего тела, а также принимает участие в регуляции работы организма благодаря тому что железы внутренней секреции выделяют в кровь гормоны.

Кровь защищает организм от ядовитых веществ, болезнетворных микроорганизмов: в крови ядовитые вещества нейтрализуются, а микробы уничтожаются лейкоцитами или обезвреживаются особыми защитными веществами. Участвует кровь и в регуляции температуры тела, перенося тепло от органов, его вырабатывающих, к быстро охлаждающимся органам, например к коже.

СОСТАВ КРОВИ. Кровь – жидкость красного цвета – представляет собой особый вид соединительной ткани. У взрослого человека количество крови составляет 5–6 л (около 7 % массы тела). Кровь состоит из межклеточного вещества – плазмы, клеток крови (эритроцитов и лейкоцитов) и кровяных пластинок (тромбоцитов).

Плазма крови – это межклеточное вещество, оно составляет около 60 % её объёма и на 90–92 % состоит из воды. В состав плазмы входят минеральные вещества (соли натрия, кальция и многие другие) и органические вещества (белки, глюкоза и др.). Плазма принимает участие в транспорте веществ и в свёртывании крови.

Эритроциты, или красные клетки крови, хорошо видны под микроскопом в капле свежей крови. Их много, поэтому они хорошо заметны: в 1 мм³ – 4,5–5,5 млн эритроцитов. Это мелкие безъядерные клетки двояковогнутой формы. Такая форма значительно увеличивает поверхность эритроцитов. Форма эритроцитов позволяет им легко проходить по узким капиллярам.

Кровь

Образование клеток крови в красном костном мозге

Красноватую окраску придаёт эритроцитам особый белок – гемоглобин. Благодаря ему эритроциты выполняют дыхательную функцию крови: гемоглобин легко соединяется с кислородом и также легко его отдаёт. Принимают участие эритроциты и в удалении углекислого газа из тканей.

Образуются эритроциты в красном костном мозге. Их век недолог – 100–120 суток. Ежедневно вместо погибших образуется до 300 млрд новых эритроцитов.

Кровь под микроскопом

Лейкоциты гораздо труднее найти под микроскопом, так как в поле зрения могут попасть всего 2–3 клетки. Они бесцветны, их форма может быть различной. Выделяют несколько видов лейкоцитов, отличающихся друг от друга строением ядра и размерами. В 1 мм³ крови здорового человека содержится 6–8 тыс. лейкоцитов. Лейкоциты активны, они могут самостоятельно передвигаться, проникать сквозь стенки кровеносных сосудов, перемещаться между клетками различных тканей.

Лейкоцит «заглатывает» бактерию (фагоцитоз)

Красный костный мозг

Лейкоциты играют в организме важную роль: они защищают его от болезнетворных микробов. Повстречавшись с микробами или другими посторонними частицами, лейкоциты обволакивают их ложноножками, втягивают внутрь, а затем переваривают. Переваривание длится около одного часа. Процесс поглощения и переваривания лейкоцитами микробов и других чужеродных веществ называется фагоцитозом, а сами такие клетки – фагоцитами. Явление фагоцитоза было открыто и изучено русским учёным И. И. Мечниковым (1845–1916). Существует несколько видов лейкоцитов, отличающихся по строению, функциям и продолжительности жизни. Около 40 % от общего числа лейкоцитов составляют лимфоциты – клетки иммунной системы, выполняющие защитную (обезвреживающую) функцию.

Образуются лейкоциты в красном костном мозге. Созревание лимфоцитов завершается в селезёнке, лимфатических узлах и в других органах иммунной системы.

Кровяные пластинки (тромбоциты) – небольшие безъядерные фрагменты клеток, в 1 мм³ крови их содержится до 400 тыс. Продолжительность их жизни 5–7 дней. Образуются они в красном костном мозге. Основная функция связана с процессом свёртывания крови.

Свёртывание крови – это защитная реакция организма, препятствующая потере крови и проникновению в организм болезнетворных организмов. Вы, наверное, обращали внимание на то, что при мелких ранениях через 3–4 мин кровотечение останавливается, а в ранке видна сгустившаяся кровь. Что же произошло с кровью? Оказывается, при повреждении кровеносных сосудов нежные, нестойкие кровяные пластинки – тромбоциты – разрушаются, при этом в плазму выделяется особый фермент. Под его влиянием происходит целая цепь химических реакций, в результате которых растворимый белок плазмы – фибриноген – превращается в нерастворимый – фибрин. Именно его нити образуют густую сеть – сгусток крови (тромб), который закрывает рану. При уплотнении сгустка из него выдавливается желтоватая жидкость – сыворотка, это часть плазмы, лишённая фибриногена.

Образование сгустка крови

Свёртывание крови

• У новорождённого ребёнка объём крови равен примерно 250 мл. У взрослого человека масса крови составляет приблизительно 6–8 % от массы тела и равняется 5,0–5,5 л. Часть крови циркулирует по сосудам, а около 40 % находится в так называемых депо: сосудах кожи, селезёнки и печени. При необходимости, например при высоких физических нагрузках или при кровопотерях, кровь из депо включается в циркуляцию по сосудам и начинает активно выполнять свои функции.

• В плазме крови всегда содержится 0,9 % хлорида натрия (NaCl). Если поместить красные кровяные тельца (эритроциты) в среду с более низким содержанием NaCl, то они начнут поглощать воду до тех пор, пока не лопнут. При этом образуется очень красивая и яркая «лаковая» кровь, не способная выполнять функции нормальной крови. Вот почему при кровопотерях нельзя вводить в сосуды воду. Если же эритроциты поместить в раствор, содержащий более 0,9 % NaCl, то вода будет выходить из эритроцитов и они сморщатся.

• Если эритроциты разрушаются в результате какого-либо повреждения, например при травме сосудов, вызванной ушибом, гемоглобин, выходя в окружающие ткани, постепенно распадается, меняя окраску. Из красных продукты его распада становятся фиолетовыми, бурыми, жёлтыми и, наконец, зелёными. Вот почему места ушибов переливаются всеми цветами радуги.

История открытия фагоцитоза

Илья Ильич Мечников – один из выдающихся учёных конца XIX – начала XX в., лауреат Нобелевской премии в области биологии за 1908 г., которую он получил за создание фагоцитарной теории иммунитета.

Родился Илья Ильич в 1845 г. в деревне Ивановке Харьковской губернии. После окончания гимназии он поступил на факультет естествознания Харьковского университета. В 1863 г. Мечников опубликовал свою первую самостоятельную работу. Звание кандидата естествознания он получил в возрасте двадцати лет за исследование многощетинкового червя, обитающего в Северном море. С 1870 г. Мечников – профессор Новороссийского университета в Одессе. Здесь он организует первую в России бактериологическую лабораторию.

Мечников не только учёный, но и прогрессивный общественный деятель, активно борющийся с политической реакцией. Именно поэтому учёному не разрешают создать собственную лабораторию, не утверждают на должность профессора Медицинской академии в Санкт-Петербурге.

И. И. Мечников

В 1882 г. в знак протеста Мечников подаёт в отставку с должности профессора Новороссийского университета и уезжает за границу. Недалеко от Мессины, на берегу Средиземного моря, он начинает изучать внутриклеточный обмен веществ. Объектом его научных экспериментов стали губки, медузы и морские звёзды. Однажды, наблюдая в микроскоп подвижные клетки прозрачной личинки морской звезды, которые захватывали и переваривали частички пищи, учёному пришла в голову идея, что похожие клетки могут выполнять в организме защитные функции. Свою гипотезу он решил проверить. Мечников сорвал с куста розы несколько игл, ввёл их под кожу прозрачных, как вода, личинок морской звезды и стал ждать результата. Учёный увидел, как занозу окружают подвижные клетки, которые как будто пытаются уничтожить этот шип. Ещё более важное открытие сделал И. И. Мечников в опытах над пресноводными рачками – дафниями. Он установил, что, если в организм дафнии поместить спору микроскопического грибка, к ней устремятся подвижные клетки, которые захватывают её и быстро переваривают. При этом дафния не заболевает. Если же в её организм попадает много спор, то подвижные клетки не успевают их все переварить, споры прорастают, и животное погибает.

Лейкоцит (макрофаг), уничтожающий болезнетворную бактерию

Макрофаги, уничтожающие паразитического червя – микрофилярию

Эти наблюдения Мечников положил в основу теории фагоцитоза, которой посвятил последующие двадцать пять лет своей жизни.

В 1887 г. учёный окончательно покидает Россию и уезжает в Париж, где работает в Пастеровском институте. Вместе с Александром Ковалевским Мечников установил общие закономерности в развитии позвоночных и беспозвоночных, заложив тем самым основы эволюционной эмбриологии.

В 1908 г. Илья Ильич Мечников совместно с немецким бактериологом П. Эрлихом был удостоен Нобелевской премии.

Проверьте свои знания

1. Каков состав внутренней среды? В чем её значение для организма?

2. Предложите схему, показывающую взаимосвязь тканевой жидкости, крови и лимфы.

3. Перечислите функции крови.

4. Вспомните, к какому типу тканей относится кровь. Как называется межклеточное вещество крови? Из чего оно состоит?

5. Составьте обобщающую таблицу «Форменные элементы крови», указав для каждых из них название, особенности строения, количество в 1 мм³ крови, функцию и продолжительность жизни.

6. Как происходит свёртывание крови?

7. Где образуются клетки крови?

8. Что такое фагоцитоз? Кто открыл явление фагоцитоза?

9. Зачем больному делают анализ крови?

10. Объясните, почему так называемый «физиологический раствор», который можно вводить в кровь, должен содержать 0,9 % NaCl (не больше и не меньше). Каковы могут быть последствия несоблюдения точности этой концентрации?

Лабораторные и практические работы

Выполните лабораторную работу № 2 «Изучение микроскопического строения крови» (Тетрадь для лабораторных и практических работ).

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.

Интернет-ссылка.

http://school-collection.edu.ru/catalog (Анатомо-физиологический атлас человека / Внутренняя среда организма)

Внутреннюю среду организма человека образуют кровь, лимфа, тканевая жидкость. Непосредственно с клетками контактирует тканевая жидкость. Кровь состоит из эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и плазмы крови. Кровь связывает все части тела организма, разносит питательные вещества, кислород, гормоны, выносит из тканей продукты обмена веществ.

Иммунитет и группы крови

ИММУНИТЕТ. Человек постоянно встречается с многочисленными вирусами и болезнетворными микроорганизмами – бактериями. Они всюду: в воде, почве, воздухе, на листьях растений, шерсти животных. С пылью, капельками влаги при дыхании, с пищей, водой они легко могут попасть в наш организм. Но человек при этом не обязательно заболевает. Почему?

В нашем организме есть особые механизмы, препятствующие проникновению в него микробов и развитию инфекции. Так, слизистые оболочки выполняют роль барьера, через который способны проникать не все микробы. Микроорганизмы распознаются и уничтожаются лимфоцитами, а также лейкоцитами и макрофагами (клетками соединительной ткани). Большую роль в борьбе с инфекциями играют антитела. Это особые белковые соединения (иммуноглобулины), образующиеся в организме при попадании в него чужеродных веществ. Антитела выделяют лимфоциты. Антитела обезвреживают, нейтрализуют болезнетворные бактерии и вирусы.

В отличие от фагоцитов, действие антител специфично, т. е. они действуют только на те чужеродные вещества, которые послужили причиной их образования.

Иммунитет – это невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям. Он бывает нескольких видов. Естественный иммунитет вырабатывается в результате перенесённых болезней или передаётся детям от родителей по наследству (такой иммунитет называют врождённым). Искусственный (приобретённый) иммунитет возникает в результате введения в организм готовых антител. Это происходит, когда заболевшему человеку вводят сыворотку крови переболевших людей или животных. Можно получить искусственный иммунитет и при введении вакцин – культур ослабленных микробов. В этом случае организм активно участвует в выработке собственных антител. Такой иммунитет остаётся на долгие годы.

Э. Дженнер за работой

Английский сельский врач Э. Дженнер (1749–1823) обратил внимание на опасное заболевание – оспу, эпидемии которой в те времена опустошали целые города. Он заметил, что доярки болеют оспой значительно реже, а если и болеют, то в лёгкой форме. Он решил выяснить, почему это происходит. Оказалось, что многие доярки во время работы заражаются и болеют коровьей оспой, которую люди переносят легко. И Дженнер решился на смелый опыт: он втёр в ранку восьмилетнему мальчику жидкость из гнойника на коровьем вымени, т. е. сделал первую в мире прививку – привил ему коровью оспу. Через полтора месяца он заразил ребёнка натуральной оспой, и мальчик не заболел: у него выработался иммунитет к оспе.

Постепенно оспопрививание стало применяться в большинстве стран мира, и страшная болезнь была побеждена.

НАРУШЕНИЯ РАБОТЫ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ. Иногда иммунная система человека начинает работать неправильно: или она недостаточно активна, и тогда говорят о возникновении иммунодефицита, либо, напротив, работает слишком интенсивно, что приводит к повреждению организма (аутоиммунные и аллергические реакции).

Иммунодефициты, как правило, возникают в результате общего ослабления здоровья человека (неправильный образ жизни, переутомление, стресс, старение). Гораздо более тяжёлую форму имеют врождённые и инфекционные иммунодефициты. Среди последних особенно опасен СПИД (синдром приобретённого иммунодефицита), вызванный вирусом, поражающим лимфоциты (ВИЧ).

При аутоиммунных заболеваниях организм реагирует на собственные молекулы, как на чужеродные вещества. При этом может происходить повреждение суставов, нервной системы, различных эндокринных желёз. Для лечения используют препараты, подавляющие иммунитет. Сходная проблема возникает и при пересадке органов, клетки которых иммунная система нередко принимает за чужеродные. Для предотвращения отторжения стараются подбирать донора, на молекулярном уровне максимально сходного с пациентом.

Аллергия – это повышенная чувствительность организма к некоторым веществам. Обычно иммунная система безошибочно отличает безобидные вещества от опасных белков, вызывающих какие-либо заболевания, и не реагирует на них. Однако у аллергиков на безвредный чужеродный белок начинают вырабатываться антитела, и развивается аллергическая реакция. Возникают покраснение кожи, зуд, насморк, кашель, повышенная слезоточивость. Иногда реакция столь сильна, что может представлять опасность для жизни. Приступ бронхиальной астмы, анафилактический шок, отёк Квинке могут привести к гибели.

Аллергенами – веществами, вызывающими аллергические реакции, могут быть шерсть животных, лекарства, домашняя пыль, яды насекомых, некоторые продукты питания, цветочная пыльца. Людям, склонным к аллергии, следует избегать контактов с возможными аллергенами. При пищевой аллергии следует соблюдать строгую диету.

ПЕРЕЛИВАНИЕ КРОВИ. Учение о переливании крови ведёт своё начало от работ У. Гарвея, открывшего законы кровообращения. Опыты по переливанию крови животным начались ещё в 1638 г., а в 1667 г. было проведено первое успешное переливание крови животного – ягнёнка – юноше, который погибал от многократных кровопусканий – модного тогда метода лечения. Естественно, у человека возникли тяжёлые осложнения, но, что самое удивительное, пациент их перенёс и выздоровел. Но первое переливание случайно оказалось удачным. В результате следующих попыток переливания крови больные погибали. После этого опыты по переливанию крови человеку прекратились почти на целое столетие.

Неудачи наводили на мысль о том, что человеку можно переливать только кровь человека. Впервые переливание крови от человека к человеку осуществил в 1819 г. английский акушер Дж. Бланделл. В России первое успешное переливание крови от человека к человеку произвёл Г. Вольф (1832). Он спас женщину, умиравшую после родов от маточного кровотечения. Научно обоснованное переливание крови стало возможным лишь после создания учения об иммунитете (И. И. Мечников, П. Эрлих) и открытия групп крови австрийским учёным К. Ландштейнером, за что в 1930 г. он был удостоен Нобелевской премии.

ГРУППЫ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА. Представление о группах крови сформировалось на рубеже XIX–XX вв. В 1901 г. австрийский исследователь К. Ландштейнер исследовал проблему совместимости крови при переливании. Смешивая в опыте эритроциты с сывороткой крови, он обнаружил, что при одних сочетаниях сыворотки и эритроцитов наблюдается агглютинация (склеивание) эритроцитов, при других – нет. Процесс агглютинации возникает в результате взаимодействия определённых белков: присутствующих в эритроцитах антигенов – агглютиногенов и содержащихся в плазме антител – агглютининов. При дальнейшем изучении крови выяснилось, что главными агглютиногенами эритроцитов оказались два агглютиногена, которые были названы А и В, а в плазме крови – агглютинины α и β. В зависимости от сочетания в крови тех и других различают четыре группы крови.

Попытка переливания крови животного человеку в Средние века

Переливание крови от человека к человеку в XIX в.

Современная станция переливания крови

Как было установлено К. Ландштейнером и Я. Янским, в эритроцитах крови одних людей совсем нет агглютиногенов, но в плазме имеются агглютинины α и β (группа I), в крови других содержатся только агглютиноген А и агглютинин β (группа II), у третьих – только агглютиноген В и агглютинин α (группа III), эритроциты четвёртых содержат агглютиногены А и В, не имеют агглютининов (группа IV).

Если при переливании группы крови донора и больного (реципиента) подобраны неправильно, то для реципиента создаётся угроза. Попав в организм больного, эритроциты склеиваются, что приводит к свёртыванию крови, закупорке сосудов и гибели человека.

РЕЗУС-ФАКТОР. Резус-фактор – особый белок – агглютиноген, содержащийся в крови людей и обезьян – макак-резусов (отсюда и название), обнаружен в 1940 г. Оказалось, что у 85 % людей в крови содержится этот агглютиноген, их называют резус-положительными (Rh+), а у 15 % людей в крови нет этого белка, их называют резус-отрицательными (Rh-). После переливания резус-положительной крови резус-отрицательному человеку в крови у последнего на чужеродный белок вырабатываются специфические антитела. Поэтому повторное введение этому же человеку резус-положительной крови может вызвать у него агглютинацию эритроцитов и тяжёлое шоковое состояние.

Распределение групп крови у населения России

• Проблема переливания крови возникла очень давно. Ещё древние греки пытались спасти истекающих кровью раненых воинов, давая им пить тёплую кровь животных. Но большой пользы это принести не могло.

• Особые проблемы, связанные с резус-фактором, возникают при беременности. Как и все факторы, определяющие группы крови, резус-фактор передаётся по наследству. Если у жены резус-фактор отрицательный, а у мужа положительный, то ребёнок может унаследовать от отца положительный резус-фактор. И довольно часто случается так, что резус-отрицательная женщина вынашивает резус-положительный плод. Если эритроциты эмбриона с чужеродным для матери резус-белком попадут в кровь матери, то её иммунная система будет вырабатывать антитела к резус-белку и уничтожать эритроциты плода. Это может привести к целому ряду неблагоприятных последствий.

• Свёртывание крови – важнейшая защитная реакция организма, предохраняющая его от кровопотери. Кровотечение возникает чаще всего при механическом разрушении кровеносных сосудов. Для взрослого мужчины условно-смертельной считается кровопотеря приблизительно 1,5–2,0 л. Женщины же могут переносить потерю даже 2,5 л крови.

• Одно из самых распространённых заболеваний крови – малокровие, или анемия. Причина анемии – нарушение системы доставки кислорода в органы и ткани. Оно может быть результатом нехватки эритроцитов или их аномалии. Ещё одна причина анемии – сниженное количество гемоглобина – переносчика кислорода. Анемичный человек выглядит бледным, усталым, ему трудно выполнять даже элементарную работу. Оно и понятно, ведь подавляющая часть энергии, используемой человеком, выделяется в процессе окисления органических веществ с участием кислорода. При анемии ткани получают слишком мало этого окислителя, а если нет кислорода – нет и энергии.

Кровь здорового человека

Кровь человека, больного анемией

Чаще всего анемия возникает из-за нехватки в организме железа, являющегося важнейшим компонентом гемоглобина. Если железа мало, то в красном костном мозге вырабатывается меньше, чем нужно, эритроцитов. Такая анемия называется железодефицитной. В печени есть небольшой запас железа, но тем не менее этот элемент необходимо постоянно получать с пищей.

Железа много в морепродуктах, мясных продуктах, гречке, фасоли, яблоках, капусте. Так что здоровому человеку вполне достаточно того железа, которое он получает с обычной пищей.

• Гемофилия – тяжёлое наследственное заболевание, вызванное мутацией в Х-хромосоме. У женщин этих хромосом две, и вероятность заболевания практически сводится к нулю. А вот у мужчин – только одна Х-хромосома, а вторая половая хромосома – Y – неидентична Х-хромосоме и не может компенсировать дефект в Х-хромосоме. Таким образом, носительницами гемофилии являются женщины, а болеют ею мужчины, получая дефектную Х-хромосому от матери.

При гемофилии в сложной цепочке реакций образования сгустка крови отсутствует одно из важных белковых веществ, поэтому кровь при повреждении сосудов не свёртывается.

• Самое известное заболевание, непосредственно связанное с кровью, – это СПИД. В начале 80-х гг. XX в. было отмечено быстрое увеличение числа людей с новым загадочным заболеванием.

Больные теряли способность сопротивляться инфекциям, их иммунитет стремительно ослабевал, они погибали от различных болезней, чаще всего от особой формы воспаления лёгких или редкой разновидности рака. Заболевание явно не передавалось по наследству и чаще всего встречалось или у наркоманов, или у мужчин-гомосексуалистов. Реже это страшное заболевание развивалось у людей, которым переливали чужую кровь.

Через некоторое время выяснилось, что возбудителем этого недуга является вирус, который уже был известен учёным и носил название вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Размножаясь в лимфоцитах крови, вирусы проникают в здоровые клетки, и процесс распространяется дальше. В результате иммунитет больного неуклонно снижается. Через несколько недель, а иногда и несколько лет после заражения начинают появляться симптомы ВИЧ-инфекции, т. е. у человека развивается СПИД. Больной быстро худеет, у него увеличиваются лимфатические узлы, появляется сильная утомляемость, колеблется температура тела. Затем его начинают преследовать различные инфекции и онкологические заболевания.

К счастью для людей, вне организма человека ВИЧ практически мгновенно погибает. Этот вирус не распространяется при чихании, кашле и поцелуях, через воду, при рукопожатии, пользовании одной тарелкой и ложкой. Неизвестны случаи передачи вируса от человека к человеку при укусе комара или блохи. Считается, что для заражения ВИЧ необходим контакт с кровью, спермой, спинномозговой жидкостью или грудным молоком больного, причём этот контакт должен происходить в теле инфицируемого. В основном ВИЧ передаётся при инъекции иглой, в которой осталась инфицированная ВИЧ кровь, при переливании такой крови, от инфицированной матери младенцу через кровь или молоко, при любых половых контактах. В последнем случае вероятность заражения, естественно, возрастает в тех случаях, когда слизистая или кожа в месте контакта повреждена.

Вирус иммунодефицита человека на поверхности поражённой клетки