Химический состав эритроцитов; Студопедия

Какой белок входит в состав эритроцитов

Эритроциты — высокоспециализированные клетки, функцией которых является перенос кислорода из лёгких к тканям тела и транспорт диоксида углерода (CO2) в обратном направлении. У позвоночных, кроме млекопитающих, эритроциты имеют ядро, у эритроцитов млекопитающих ядро отсутствует.

Наиболее специализированы эритроциты млекопитающих, лишённые в зрелом состоянии ядра и органелл и имеющие форму двояковогнутого диска, обуславливающую высокое отношение площади к объёму, что облегчает газообмен. Особенности цитоскелета и клеточной мембраны позволяют эритроцитам претерпевать значительные деформации и восстанавливать форму (эритроциты человека диаметром 8 мкм проходят через капилляры диаметром 2—3 мкм).

Транспорт кислорода обеспечивается гемоглобином (Hb), на долю которого приходится ≈98 % массы белков цитоплазмы эритроцитов (в отсутствии других структурных компонентов). Гемоглобин является тетрамером, в котором каждая белковая цепь несёт гем — комплекс протопорфирина IX с ионом двухвалентного железа, кислород обратимо кординируется с ионом Fe 2+ гемоглобина, образуя оксигемоглобин HbO2:

Hb + O2 HbO2

Особенностью связывания кислорода гемоглобином является его аллостерическое регулирование — стабильность оксигемоглобина падает в присутствии 2,3-дифосфоглицериновой кислоты — промежуточного продукта гликолиза и, в меньшей степени, углекислого газа, что способствует высвобождению кислорода в тканях, в нём нуждающихся.

Транспорт углекислого газа эритроцитами происходит с участием карбоангидразы, содержащейся в их цитоплазме. Этот фермент катализирует обратимое образование бикарбоната из воды и углекислого газа, диффундирующего в эритроциты:

H2O + CO2 H + + HCO3

В результате в цитоплазме накапливаются ионы водорода, однако снижение pH при этом незначительно из-за высокой буферной ёмкости гемоглобина. Вследствие накопления в цитоплазме ионов бикарбоната возникает градиент концентрации, однако ионы бикарбоната могут покидать клетку только при условии сохранения равновесного распределения зарядов между внутренней и внешней средой, разделённых цитоплазматической мембраной, то есть выход из эритроцита иона бикарбоната должен сопровождаться либо выходом катиона, либо входом аниона. Мембрана эритроцита практически непроницаема для катионов, но содержит хлоридные ионые каналы, в результате выход бикарбоната из эритроцита сопровождается входом в него хлорида (хлоридный сдвиг).

Формирование эритроцитов

Формирование эритроцитов (эритропоэз) происходит в костном мозге черепа, рёбер и позвоночника, а у детей — ещё и в костном мозге в окончаниях длинных костей рук и ног. Продолжительность жизни — 3—4 месяца, разрушение (гемолиз) происходит в печени и селезёнке. Прежде чем выйти в кровь, эритроциты последовательно проходят несколько стадий пролиферации и дифференцировки в составе эритрона — красного ростка кроветворения.

Полипотентная стволовая клетка крови (СКК) даёт клетку-предшественницу миелопоэза (КОЕ-ГЭММ), которая в случае эритропоэза даёт клетку-родоначальницу миелопоэза (КОЕ-ГЭ), которая уже даёт унипотентную клетку, чувствительную к эритропоэтину (БОЕ-Э).

Бурстобразующая единица эритроцитов (БОЕ-Э) даёт начало эритробласту, который через образование пронормобластов уже дают морфологически различимые клетки-потомки нормобласты (последовательно переходящие стадии):

  • базофильные нормобласты (имеют базофильное ядро и цитоплазму, начинает синтезироваться гемоглобин),
  • полихроматофильные нормобласты (ядро становится меньше, участки с гемоглобином приобретают оксифильность),
  • оксифильные нормобласты (их ядро расположено на одном конце уже овальной клетки, не способны к делению, содержат много гемоглобина),
  • ретикулоциты (безъядерные, содержат остатки органелл, главным образом шероховатой эндоплазматической сети). Ретикулоциты далее становятся эритроцитами.

Гемопоэз (в данном случае эритропоэз) исследуется по методу селезёночных колоний.

Большая клетка с ядром, не обладающая характерным красным цветом, — мегалобласт; затем она окрашивается в красный цвет — теперь это эритробласт. Нормоцит (нормобласт) уменьшается в размере в процессе развития. После утраты ядра нормоцит превращается в ретикулоцит.

У птиц, пресмыкающихся, земноводных и рыб ядро просто теряет активность, но сохраняет способность реактивации. Одновременно с исчезновением ядра по мере взросления эритроцита из его цитоплазмы исчезают рибосомы и другие компоненты, участвующие в синтезе белка. Ретикулоциты попадают в кровеносную систему и через несколько часов становятся полноценными эритроцитами.

Структура и состав

У большинства групп позвоночных эритроциты имеют ядро и другие органоиды.

У млекопитающих зрелые эритроциты лишены ядер, внутренних мембран и большинства органоидов. Ядра выбрасываются из клеток-предшественников в ходе эритропоэза. Обычно эритроциты млекопитающих имеют форму двояковогнутого диска и содержат в основном дыхательный пигмент гемоглобин. У некоторых животных (например, верблюда) эритроциты имеют овальную форму.

Содержимое эритроцита представлено главным образом дыхательным пигментом гемоглобином, обусловливающим красный цвет крови. Однако на ранних стадиях количество гемоглобина в них мало, и на стадии эритробластов цвет клетки синий; позже клетка становится серой и, лишь полностью созрев, приобретает красную окраску.

Важную роль в эритроците выполняет клеточная (плазматическая) мембрана, пропускающая газы (кислород, углекислый газ), ионы (Na, K) и воду. Плазмолемму пронизывают трансмембранные белки — гликофорины, которые, благодаря большому количеству остатков сиаловой кислоты, ответственны примерно за 60 % отрицательного заряда на поверхности эритроцитов.

Читайте также:  Как вывести татуаж бровей, как убрать перманентный макияж бровей — Medicalaser

На поверхности липопротеидной мембраны находятся специфические антигены гликопротеидной природы — агглютиногены — факторы систем групп крови (на данный момент изучено более 15 систем групп крови: AB0, резус фактор, антиген Даффи (англ.) русск. , антиген Келл, антиген Кидд (англ.) русск. ), обусловливающие агглютинацию эритроцитов при действии специфических агглютининов.

Эффективность функционирования гемоглобина зависит от величины поверхности соприкосновения эритроцита со средой. Суммарная поверхность всех эритроцитов крови в организме тем больше, чем меньше их размеры. У низших позвоночных эритроциты крупные (например, у хвостатого земноводного амфиумы — 70 мкм в диаметре), эритроциты высших позвоночных мельче (например, у козы — 4 мкм в диаметре). У человека диаметр эритроцита составляет 7,2—7,5 мкм, толщина — 2 мкм, объём — 76-110 мкм³ [источник не указан 1292 дня] .

В одном литре крови содержится эритроцитов:

  • у мужчин 4,5·10 12 /л—5,5·10 12 /л (4,5—5,5 млн в 1 мм³ крови),
  • у женщин — 3,7·10 12 /л—4,7·10 12 /л (3,7—4,7 млн в 1 мм³),
  • у новорождённых — до 6,0·10 12 /л (до 6 млн в 1 мм³),
  • у пожилых людей — 4,0·10 12 /л (меньше 4 млн в 1 мм³).

Переливание крови

При переливании крови от донора к реципиенту возможна агглютинация (склеивание) и гемолиз (разрушение) эритроцитов. Чтобы этого не происходило, необходимо учитывать группы крови, открытые К. Ландштейнером и Я. Янским в 1900 году. Агглютинацию вызывают белки, находящиеся на поверхности эритроцита — антигены (агглютиногены) и находящиеся в плазме антитела (агглютинины). Существуют 4 группы крови, для каждой характерны различные антигены и антитела. Переливание обычно проводится лишь между обладателями одной группы крови.

I — 0 II — A III — B IV — AB
αβ β α

Место в организме

Форма двояковогнутого диска обеспечивает прохождение эритроцитов через узкие просветы капилляров. В капиллярах они движутся со скоростью 2 сантиметра в минуту, что даёт им время передать кислород от гемоглобина к миоглобину. Миоглобин действует как посредник, принимая кислород у гемоглобина в крови и передавая его цитохромам в мышечных клетках.

Количество эритроцитов в крови в норме поддерживается на постоянном уровне (у человека в 1 мм³ крови 4,5—5 млн эритроцитов, у некоторых копытных 15,4 млн (лама) и 13 млн (коза) эритроцитов, у пресмыкающихся — от 500 тыс. до 1,65 млн, у хрящевых рыб — 90—130 тыс.) Общее число эритроцитов снижается при анемиях, повышается при полицитемии.

Продолжительность жизни эритроцита человека в среднем 125 суток (ежесекундно образуется около 2,5 млн эритроцитов и такое же их количество разрушается), у собак — 107 дней, у кроликов и кошек — 68.

Патология

При различных заболеваниях крови возможно изменение цвета эритроцитов, их размеров, количества, а также формы; они могут принимать, например, серповидную, овальную, сферическую или мишеневидную форму.

Изменение формы эритроцитов называется пойкилоцитозом (англ.) русск. . Сфероцитоз (сферическая форма эритроцитов) наблюдается при некоторых формах наследственной анемии. Эллиптоциты (эритроциты овальной формы) встречаются при мегалобластной и железодефицитной анемии, талассемиях и других заболеваниях. Акантоциты и эхиноциты (эритроциты шиповатой формы) встречаются при поражениях печени, наследственных дефектах пируваткиназы и др. Мишеневидные эритроциты (кодоциты) — это клетки с бледной тонкой периферией и центральным утолщением, содержащем скопление гемоглобина. Встречаются при талассемиях и других гемоглобинопатиях, интоксикации свинцом и др. Серповидные эритроциты — признак серповидноклеточной анемии. Встречаются и другие формы эритроцитов [2] .

При изменении кислотно-щелочного баланса крови в сторону закисления (от 7,43 до 7,33) происходит склеивание эритроцитов в виде монетных столбиков, либо их агрегация.

Среднее содержание гемоглобина для мужчин 13,3—18 г% (или 4,0—5,0·10 12 единиц), для женщин 11,7—15,8 г% (или 3,9—4,7·10 12 единиц). Единица измерения уровня гемоглобина представляет собой процент содержания гемоглобина в 1 грамме эритроцитарной массы.

Какие функции выполняют эритроциты, сколько живут и где разрушаются

Эритроциты – одни из очень важных элементов крови. Наполнение органов кислородом (О2) и удаление из них углекислого газа (СО2) – основная функция форменных элементов кровяной жидкости.

Значительны и другие свойства кровяных клеток. Знание того, что такое эритроциты, сколько живут, где разрушаются и других данных, позволяет человеку следить за здоровьем и вовремя его корректировать.

Общее определение эритроцитов

Если рассматривать кровь под сканирующим электронным микроскопом, то можно увидеть, какую форму и размер имеют эритроциты.

Кровь человека под микроскопом

Здоровые (неповрежденные) клетки – это маленькие диски (7-8 мкм), вогнутые с двух сторон. Их еще называют красными кровяными тельцами.

Количество эритроцитов в кровяной жидкости превышает уровень лейкоцитов и тромбоцитов. В одной капле крови человека имеется около 100 млн. этих клеток.

Зрелый эритроцит покрыт оболочкой. Он не имеет ядра и органелл, кроме цитоскелета. Внутренность клетки заполнена концентрированной жидкостью (цитоплазмой). Она насыщена пигментом гемоглобином.

В химический состав клетки, кроме гемоглобина, входят:

  • Вода,
  • Липиды,
  • Белки,
  • Углеводы,
  • Соли,
  • Ферменты.
Читайте также:  Повышенное давление мифы и реальность - статьи о кардиологии

Гемоглобин – это белок, состоящий из гема и глобина. Гем содержит атомы железа. Железо в гемоглобине, связывая в легких кислород, окрашивает кровь в светло-красный цвет. Она становится темной, когда кислород высвобождается в тканях.

Кровяные тельца имеют большую поверхность за счет своей формы. Повышенная плоскость клеток улучшает обмен газов.

Красная кровяная клетка эластична. Очень маленький размер эритроцита и гибкость позволяют ему легко проходить через мельчайшие сосуды – капилляры (2-3 мкм).

Сколько живут эритроциты

Продолжительность жизни эритроцитов – 120 дней. За это время они выполняют все свои функции. Затем разрушаются. Место отмирания – печень, селезенка.

Красные кровяные тельца разлагаются быстрее, если меняется их форма. При появлении у них выпуклостей образуются эхиноциты, углублений – стоматоциты. Пойкилоцитоз (изменение формы) приводит клетки к гибели. Патология формы диска возникает от повреждения цитоскелета.

Видео функции крови. Эритроциты

Где и как образуются

Жизненный путь эритроциты начинают в красном костном мозге всех костей человека (до пятилетнего возраста).

У взрослого, после 20 лет, красные кровяные клетки вырабатываются в:

  • Позвоночнике,
  • Грудине,
  • Ребрах,
  • Подвздошной кости.

Где образуются эритроциты

Их образование проходит под влиянием эритропоэтина – почечного гормона.

С возрастом эритропоэз, то есть процесс образования эритроцитов, снижается.

Образование кровяной клетки начинается с проэритробласта. В результате многократного деления создаются зрелые клетки.

От единицы, образующей колонию, эритроцит проходит следующие этапы:

  • Эритробласт.
  • Пронормоцит.
  • Нормобласты разных видов.
  • Ретикулоцит.
  • Нормоцит.

Первородная клетка имеет ядро, которое сначала становится меньше, а затем вообще покидает клетку. Цитоплазма ее постепенно наполняется гемоглобином.

Если в крови наряду со зрелыми эритроцитами находятся ретикулоциты, это нормальное явление. Более ранние виды эритроцитов в крови указывают на патологию.

Функции эритроцитов

Эритроциты реализуют в организме свое главное предназначение – являются переносчиками дыхательных газов – кислорода и углекислого газа.

Этот процесс осуществляется в определенном порядке:

  • Безъядерные диски, в составе движущейся по сосудам крови, попадают в легкие.
  • В легких гемоглобин эритроцитов, в частности атомы его железа, поглощает кислород, превращаясь в оксигемоглобин.
  • Насыщенная кислородом кровь под действием сердца и артерий через капилляры проникает во все органы.
  • Кислород, перенесенный железом, отсоединяется от оксигемоглобина, поступает в клетки, испытывающие кислородное голодание.
  • Опустошенный гемоглобин (дезоксигемоглобин) заполняется углекислым газом, преобразуется в карбогемоглобин.
  • Соединенный с диоксидом углерода гемоглобин несет СО2 в легкие. В сосудах легких углекислый газ отщепляется, затем выводится наружу.

Кроме газообмена, форменные элементы выполняют и другие функции:

  • Поглощают, переносят антитела, аминокислоты, ферменты,

  • Эритроциты крови человека
  • Транспортируют вредоносные вещества (токсины), некоторые лекарственные средства,
  • Рядом эритроцитарных факторов принимают участие в стимуляции и препятствии свертыванию крови (гемокоагуляции),
  • Несут основную ответственность за вязкость крови – она увеличивается при повышении числа эритроцитов и уменьшается при его понижении,
  • Участвуют в поддержании кислотно-щелочного баланса через гемоглобиновую буферную систему.

Эритроциты и группы крови

В норме каждый эритроцит в кровотоке – свободная в движении клетка. При увеличении показателя кислотности крови рН и других негативных факторах возникает склеивание красных кровяных клеток. Их склеивание называется агглютинацией.

Такая реакция возможна и очень опасна при переливании крови от одного человека к другому. Чтобы в этом случае предупредить слипание эритроцитов, нужно знать группу крови пациента и его донора.

Реакция агглютинации послужила основой для деления крови людей на четыре группы. Они отличаются друг от друга сочетанием агглютиногенов и агглютининов.

С особенностями каждой группы крови познакомит следующая таблица:

Группа крови Наличие
агглютиногенов агглютининов в плазме
I αβ
II A β
III B α
IV AB

Переливание

При определении группы крови ошибаться ни в коем случае нельзя. Знать групповую принадлежность крови особенно важно при ее переливании. Не каждая подходит определенному человеку.

Чрезвычайно важно! Перед переливанием крови обязательно нужно определить ее совместимость. Вливать человеку несовместимую кровь нельзя. Это опасно для жизни.

При введении несовместимой крови возникает агглютинация эритроцитов. Это происходит при таком сочетании агглютиногенов и агглютининов: Аα, Вβ. При этом у больного появляются признаки гемотрансфузионного шока.

Они могут быть такими:

  • Головная боль,
  • Беспокойство,
  • Покрасневшее лицо,
  • Пониженное артериальное давление,
  • Учащенный пульс,
  • Стеснение в груди.

Агглютинация завершается гемолизом, то есть в организме происходит разрушение эритроцитов.

Небольшое количество крови или эритроцитарной массы можно переливать таким образом:

  • I группы – в кровь II, III, IV,
  • II группы – в IV,
  • III группы – в IV.

Важно! Если возникает необходимость в переливании большого количества жидкости, вливают кровь только той же группы.

Анализ крови и патологии

Количество эритроцитов в крови определяется во время лабораторного анализа и подсчитывается в 1 мм3 крови.

Справка. При любом заболевании назначается клинический анализ крови. Он дает представление о содержании гемоглобина, уровне эритроцитов и скорости их оседания (СОЭ). Кровь сдается утром, на голодный желудок.

Нормальная величина гемоглобина:

  • У мужчин – 130-160 единиц,
  • У женщин – 120-140.
Читайте также:  Белый налет на половом члене и крайней плоти что это такое, причины выделений

Наличие красного пигмента сверх нормы может говорить о:

  • Большой физической активности,
  • Повышение вязкости крови,
  • Потери влаги.

У жителей высокогорья, любителей частого курения гемоглобин также повышен. Низкий уровень гемоглобина возникает при малокровии (анемии).

Количество безъядерных дисков:

  • У мужчин (4,4 х 5,0 х 1012/л) выше, чем у женщин,
  • У женщин (3,8 – 4,5 х 1012/л.),
  • У детей свои нормы, которые определяются возрастом.

На уровень кровяных клеток влияют многие факторы:

  • Возраст,
  • Пол,
  • Особенности питания,
  • Способ жизни,
  • Климатические условия и др.

Уменьшение количества красных телец или его увеличение (эритроцитоз) показывают, что в деятельности организма возможны нарушения.

Так при анемии, потери крови, понижении скорости формирования красных телец в костном мозге, быстрой их гибели, увеличенном содержании воды уровень эритроцитов понижается.

Увеличенная цифра красных телец может обнаружиться во время приема некоторых лекарств, например кортикостероидов, мочегонных средств. Следствием незначительного эритроцитоза является ожог, диарея.

Эритроцитоз также происходит при таких состояниях, как:

  • Синдром Иценко-Кушинга (гиперкортицизм),
  • Раковые образования,
  • Поликистоз почек,
  • Водянка почечных лоханок (гидронефроз) и др.

Важно! У беременных женщин нормальные показатели кровяных клеток меняются. Это чаще всего связано с зарождением плода, появлением у ребенка собственной кровеносной системы, а не с болезнью.

Показателем сбоя в работе организма является и скорость оседания эритроцитов (СОЭ).

Не рекомендуется на основании анализов ставить себе диагнозы. Только специалист после тщательного обследования с применением различных методик может сделать правильные выводы и назначить эффективное лечение.

Какой белок входит в состав эритроцитов

274-275

Ткани и органы. Кровь

Главная функция эритроцитов (см. с. 268) — транспорт кислорода от легких в ткани и СО 2 от тканей обратно в легкие. Высшие организмы нуждаются для этого в специальной транспортной системе, так как молекулярный кислород плохо растворим в воде: в 1 л плазмы крови растворимо только около 3,2 мл О 2 . Содержащийся в эритроцитах белок гемоглобин ( Hb ) способен связать в 70 раз больше — 220 мл О 2 /л. Содержание Hb в крови составляет 140-180 г/л у мужчин и 120-160 г/л у женщин, т. е. вдвое выше по сравнению с белками плазмы (50-80 г/л). Поэтому Hb вносит наибольший вклад в образование рН-буферной емкости крови (см. с. 280).

А. Структура гемоглобина

Гемоглобин взрослого организма ( HbA , см. ниже) является тетрамером , состоящим из двух α- и двух β-субьединиц с молекулярными массами примерно 16 кДа. α- и β-цепи отличаются аминокислотной последовательностью, но имеют сходную конформацию. Примерно 80% аминокислотных остатков глобина образуют α-спирали , обозначенные буквами А-Н (см. схему). Каждая субъединица несет группу гема (формулу см. на рис. 197) с ионом двухвалентного железа в центре. При связывании O 2 с атомом железа в геме ( оксигенация Hb) и отщеплении O 2 ( дезоксигенация ) степень окисления атома железа не меняется. Окисление Fe 2+ до Fe 3+ в геме носит случайный характер. Окисленная форма гемоглобина, метгемоглобин, не способна переносить O 2 . Доля метгемоглобина поддерживается ферментами на низком уровне и составляет поэтому обычно только 1-2%.

Четыре из шести координационных связей атома железа в гемоглобине заняты атомами азота пиррольных колец, пятая — остатком гистидина глобина (проксимальный остаток гистидина), а шестая — молекулой кислорода в оксигемоглобине и, соответственно, Н 2 О в дезоксигемоглобине.

Б. Аллостерические эффекты в гемоглобине

Аналогично аспартат-карбамоилтрансферазе (см. с. 118) Hb может находиться в двух состояниях (конформациях): обозначаемых как Т- и R-формы соответственно. Т-Форма (напряженная от англ. tense) обладает существенно более низким сродством к O 2 по сравнению с R-формой (на схеме справа). Связывание O 2 с одной из субъединиц Т-формы приводит к локальным конформационным изменениям, которые ослабляют связь между субъединицами. С возрастанием парциального давления O 2 увеличивается доля молекул Hb в высокоаффинной R-форме (от англ. relaxed). Благодаря кооперативным взаимодействиям между субъединицами с ростом концентрации кислорода повышается сродство Hb к O 2 , в результате чего кривая насыщения имеет сигмоидальный вид (см. с 276).

На равновесие между Т- и R-формами влияют различные аллостерические эффекторы , регулирующие связывание O 2 гемоглобином (желтые стрелки). К наиболее важным эффекторам относятся CO 2 , Н + и 2,3-дифосфоглицерат [ДФГ (BPG)] (см. с. 276).

Hb взрослого организма состоит, как упомянуто выше, из двух α- и двух β-цепей (α 2 β 2 ). Наряду с этой основной формой ( HbA 1 ) в крови присутствуют незначительные количества второй формы с более высоким сродством к O 2 , у второй β-цепи заменены δ-цепя-ми ( HbA 2 , α 2 δ 2 ). Две другие формы Hb встречаются только в эмбриональном периоде развития. В первые три месяца образуются эмбриональные гемоглобины состава ξ 2 ε 2 и α 2 γ 2 . Затем вплоть до рождения доминирует фетальный гемоглобин (HbF, α 2 δ 2 ), который постепенно заменяется на первом месяце жизни на HbА. Эмбриональный и фетальный гемоглобины обладают более высоким сродством к О 2 по сравнению с HbА, так как они должны переносить кислород из системы материнского кровообращения.

Ссылка на основную публикацию
ХГЧ на ранних сроках беременности
ХГЧ при ЭКО Проверка уровня гормона «хорионический гонадотропин» является одним из наиболее надежных способов определения беременности. Поскольку ХГЧ вырабатывается в...
Фурункул в ухе лечение чирия в слуховом проходе и на мочке
Лечение фурункула уха у детей Если в ушной полости ребёнка образовался фурункул, это доставляет ему дискомфорт. Но помимо неприятных ощущений...
Фурункул на глазу — почему появляется и как вылечить хирургически, медикаментами или народными спосо
Лечение внутреннего ячменя на нижнем веке внутри глаза Многочисленные глазные болезни могут носить инфекционный или воспалительный характер, возникать вследствие повреждения...
Хейлетиеллез у кошек и собак симптомы, причины возникновения и способы лечения
Хейлетиелл Всё о ваших питомцах Уход и содержание Кастрация и стерилизация Для начинающих собаководов Уход и содержание Анализы и диагностика...
Adblock detector