Еритроцити - як вони працюють?

Кілька цікавих фактів про еритроцитах
Яке будова еритроцита?

Сайт надає довідкову інформацію виключно для ознайомлення. Діагностику та лікування захворювань потрібно проходити під наглядом фахівця. У всіх препаратів є протипоказання. Консультація фахівця обов'язкова!

еритроцити - червоні кров'яні тільця. Саме завдяки цим клітинам наша кров має такий насичений червоний колір. Відтінки крові так само залежать від стану еритроцитів. Темна, венозна кров є результатом зниження концентрації кисню, червона кров говорить про те, що еритроцити збагачені киснем і знову здатні його нести кожній клітині нашого організму. Напевно цікаво дізнатися, як на молекулярному рівні відбувається процес перенесення кисню. Тому почнемо предметно обговорювати основну функцію еритроцитів - перенесення кисню органам і тканинам.

Кілька цікавих фактів про еритроцитах

В одному кубічному мілілітрі крові в середньому міститься 4,5 мільйона еритроцитів.
Площа поверхні всіх червоних кров'яних тілець дорівнює 3000 квадратних метрів.
Еритроцити, це не багато хто з самостійних клітинних структур організму, які позбавлені ядра.
Тривалість життя кожного еритроцита становить в середньому 120 днів.
Колір еритроцита змінюється під впливом кисню. При приєднанні молекул кисню до гемоглобіну колір еритроцита набуває яскраво-червоний відтінок, при відсутності або зниженні кількості приєднаного до гемоглобіну кисню колір набуває бордовий відтінок.

Яке будова еритроцита?

Еритроцити має форму двояковогнутого диска. Цю форму при дозріванні еритроцит приймає неспроста. Так максимально збільшується площа поверхні клітини, підвищується її пластичність при проходженні дрібних судин. Саме ці властивості максимально підвищують ефективність газового транспорту еритроцитів. Однак при пошкодженнях і деяких генетичних захворюваннях еритроцити можуть набувати іншу форму - кулясту, серповидную, овальну.

Стінка еритроцита представлена ліпідної мембраною, що містить в товщі пронизують її білкові молекули.
Мембрана має низку дуже важливих функцій:

Володіє виборчої проникністю для електролітів, рідини, газів, органічних речовин.
На поверхні мембрани є структури, до яких прикріплюються антитіла для подальшого курирування по кровоносній системі.
У складі мембрани є спеціальні білкові структури, які забезпечують електролітний баланс - позбавляючи клітку від зайвого натрію і підвищуючи внутрішньоклітинну концентрацію калію і хлору.
Висока пропускна здатність для молекул кисню, вуглекислого газу та вугільної кислоти сприяє здійсненню основної функції еритроцита - газообміну.
Завдяки відмінностям в концентрації електролітів всередині і поза клітиною еритроцита, створюється поляризація клітинної мембрани, що перешкоджає склеюванню еритроцитів між собою і сприяє відштовхуванню клітини від внутрішньої стінки судини.

У процесі дозрівання в червоному кістковому мозку попередники еритроцитів проходять кілька етапів, в результаті еритроцит втрачає ядро і практично всі внутрішньоклітинні структури: мітохондрії, апарат Гольджі, рибосоми і т.д.
Зате велика частина внутрішнього простору еритроцита заповнюється гемоглобіном. Ця складна білкова структура забезпечує основну функцію - приєднання кисню при проходженні еритроцитом легеневої тканини, утримування кисню при транспортуванні по кровоносному руслу і віддачу кисню в тканинах організму.
Внутрішній простір еритроцита заповнене так званої цитоплазмой (рідинної частиною кліті). У цитоплазмі розчинені електроліти (Na, K, Ca, Cl, Mg), є у великій кількості білкові молекули, що забезпечують деякі хімічні реакції, ферменти, розчиненої органічної речовини. Внутрішня частина еритроцита має міцним каркасом, який надає клітині характерну геометричну форму.

Детальніше про гемоглобіні

Гемоглобін - цей термін ми часто чуємо, коли забираємо результати аналізу крові , Коли проводиться планова діагностика протікання вагітності або при проведенні планового обстеження або лікування в стаціонарі.
Чому цей показник цікавить лікарів?
Справа в тому, що єдина структура, яка може забезпечити наш організм в достатній кількості киснем - це гемоглобін. На жаль, в крові у вільному стані кисень розчиняється в мізерно малих кількостях 0,03% від загальної кисневої ємності крові. Тому за умови відсутності гемоглобіну наше життя неможливе.

Гемоглобін має досить складну стриктуру умовно його можна представити як конструкцію, зібрану воєдино з трьох видів деталей - 4 молекули Гема, дві альфа ланцюга глобіну і дві бета-ланцюга глобіну. Детальніше про ці структури:

Гем - це складна органічна сполука, що включає в сою структуру атом заліза двовалентного з'єднаного з циклічними органічними сполуками.

Глобине - це білкова молекула, утворена за допомогою об'єднання 4 білкових ланцюжків (дві альфа ланцюга і дві бета). Дані амінокислотні ланцюжки відрізняються послідовністю амінокислот і їх кількістю (альфа ланцюжок складаються з 141 амінокислоти, бета-ланцюг - з 146).

Структура і склад амінокислотних ланцюжків визначають їх просторову структуру і біохімічні властивості.
Кожна аминокислотная ланцюг глобіну (альфа і бета) з'єднується в процесі формування гемоглобіну з молекулою гема. Гемоглобін формується завдяки злиттю двох альфа ланцюгів (з приєднаними двома молекулами гема) і двох бета-ланцюгів (з приєднаними молекулами гема).

Отже, молекула гемоглобіну складається з чотирьох ланцюжків амінокислот складових глобин з приєднаними (по одній до кожної ланцюжку глобина) чотирма молекулами гема.
Будова гемоглобіну досить складне, тому синтез окремих його частин (ланцюжки глобіну, гем) відбувається окремо, потім відбувається складання окремих частин в єдине ціле.

У виробництві гемоглобіну не буває дрібниць. Наприклад - помилка в одну амінокислоту - якщо шоста амінокислота в бета-ланцюжку глобина буде замінена - (глутамінова кислота замінить валін) це призведе до такого природженого захворювання як серповидно клітинна анемія . А наявність у складі гемоглобіну НЕ двовалентного, а тривалентного заліза позбавляє дану структуру можливості приєднання кисню.

Як відбувається передача кисню?

Приєднання кисню до гемоглобіну
Кожна молекула гемоглобіну містить 4 молекули гема. Кожна молекула гема в стані приєднати по одній молекулі кисню.
Важливе значення в цьому процесі має такі поняття як концентрація кисню в повітрі легкого і в крові. Чим вище різниця в даних концентраціях, тим легше гемоглобін приєднує кисень.

Так само важливим є те, який за рахунком атом кисню приєднується до молекули гемоглобіну. Як ми знаємо, молекула гемоглобіну містить 4 гема, до кожного з яких може бути приєднано по одній молекулі кисню. Так ось, найбільші складності при приєднанні до молекули гемоглобіну відчуває перша молекула кисню, наступні приєднання відбуваються набагато легше. Це пов'язано з тим, що приєднання кожної наступної молекули кисню супроводжується просторовими змінами самої молекули гемоглобіну. Ця обставина відбивається на швидкості кисневого насичення при проходженні кров'ю мікроциркуляторного русла тканини легені.
Повітроносні шляхи легкого закінчуються так званими альвеолами представляють вид заповнених повітрям тонкостінних мішечків. Альвеоли огортаються розгалуженою мережею капілярів. Завдяки чисельності капілярів, в рази збільшується ємність судинного русла, що значно знижує швидкість проходження еритроцитами легеневої тканини. Стінки альвеол одноклеточни і досить тонкі, що не створює перешкод для проникнення кисню в капіляри. Важливим є діаметр капіляра - він такий, що еритроцити в черзі по одному з працею пробираються крізь нього.
Загалом, легеневу тканину можна порівняти з конвеєром зі збагачення еритроцитів киснем.
Віддача гемоглобіном кисню

По досягненню мікроциркуляторного русла тканин організму відбувається зворотний ефект - віддача кисню тканинам для заповнення їх дихальних потреб. Основна причина, по якій відбувається віддача кисню в тканинах і органах, є різниця в концентраціях кисню безпосередньо в самому еритроциті і в тканинах. Підкоряючись законам фізики, кисень залишає молекулу гемоглобіну, еритроцит і проникає крізь стінку капіляра в клітини організму. Далі молекула кисню втягується у внутрішньоклітинний процес аеробного дихання - в мітохондріях використовується для розщеплення органічних речовин з метою отримання енергії, необхідної для роботи клітини.

Еритроцит і вуглекислий газ

В процесі розщеплення органічних речовин усередині клітини утворюються основні продукти - вуглекислий газ і вода. Зрозуміло, що вода в організмі зайвою не буває, і вона може виводитися з організму в складі рідкої частини крові або лімфи.

А ось що відбувається з величезною кількістю вуглекислого газу?
Природно, що в вигляді газу циркулювати по організму ця речовина не може, хоча його розчинність в крові досить висока. Частково вуглекислий газ приєднується до гемоглобіну. У такій формі транспортується близько 15% всього утвореного вуглекислого газу організму. Інша частина вуглекислого газу піддається хімічній реакції перетворення вуглекислого газу в вугільну кислоту.
Всередині еритроцита міститься дуже важливий фермент - карбоангидраза. За допомогою даного ферменту відбувається хімічна реакція: вуглекислий газ об'єднується з молекулою води, в результаті цієї нехитрої реакції утворюється вугільна кислота, яка розпадаючись на іон водню і бікарбонат іон, легко розчиняється у воді і може в складі плазми крові транспортуватися до легким.
По досягненню еритроцитом легеневої тканини (на рівні мікроциркуляторного русла) з вугільною кислотою відбувається зворотний процес - її розпад на воду і вуглекислий газ. Ця реакція знову здійснюється за допомогою ферменту карбоангідрази. Вода залишається в організмі, а вуглекислий газ охоче, підкоряючись законам фізики, залишає кров і переходить в газоподібний стан. Після вуглекислий газ з кожним видихом виводиться в зовнішнє середовище.
Аналогічні справи і з двоокисом вуглецю приєднаної до гемоглобіну - вона від'єднується і залишає кровоносне русло.
Насправді в організмі при диханні відбуваються набагато складніші процеси, ніж представлені в даній статті. Вся представлена інформація є лише «верхівкою айсберга». Але і цей рівень вивчення даного процесу приводить у захват від того наскільки тонкий і витончено налаштований такий складний процес газообміну в нашому організмі.
Яке будова еритроцита?
Чому цей показник цікавить лікарів?
Як відбувається передача кисню?
А ось що відбувається з величезною кількістю вуглекислого газу?