Значение состав и свойства крови. Состав и функции крови. Концентрация водородных ионов и регуляция рН крови

Атмосферные явления смерч и торнадо (разница между которыми известна не всем) - . Как и грозы, они возникают в весеннее и летнее время и могут сопровождаться большими разрушениями.

Отличие двух бурь

Главное различие между смерчем и торнадо – причины возникновения:

Смерч образуется, когда холодный воздух вторгается на теплую поверхность воды или земли.
Торнадо образуется в результате вращения воздуха в супер ячейках – самых крупных из грозовых облаков.

Особенность смерча – вихрь поднимается от земли, принимая форму столба. В отличие от торнадо, смерч может быть не связан с расширением грозового фронта. В XX веке для обозначения самых крупных торнадо использовался термин «тромб». Так называли торнадо и смерчи, диаметр которых вырастал до сотен метров.

Вихревое движение внутри грозового облака приводит к образованию торнадо. Его развитие идет от верхних слоев тучи к нижним. Торнадо спускается из облака вниз, напоминая гигантский хобот.

Торнадо имеет свою структуру:

периферия, где находятся самые мощные вихревые токи;
сердцевина, где давление ниже.

Сила торнадо способна поглощать мелкие предметы, мусор, а также живых существ и даже автомобили. В зоне урагана скорость ветра может вырастать до ста метров в секунду. Проход «хобота» торнадо через здание сопровождается разрушением дверей и окон, а иногда – даже стен. Из-за перепадов давления стены при проходе торнадо лопаются.

Например, в апреле 2015 года от торнадо пострадал небольшой городок Фэйрдейл (Иллинойс). Почти все из пятидесяти строений поселения пострадали от урагана, и многие из них были разрушены.

Обычно скорость торнадо не превышает 180 километров в час. Размер торнадо в поперечнике составляет около 80 метров, и смертоносный вихрь проходит до рассеивания расстояние в несколько километров. Самые опасные вихри разгоняются до 500 километров в час, вырастают до диаметра 3 километров и способны преодолевать десятки километров.

Торнадо делятся на несколько видов. Особенность одного из них – наличие нескольких «хоботов». Дополнительные, меньшие по диаметру и силе вихри вращаются вокруг главного. Они входят в структуру большинства торнадо, но не всегда их можно увидеть. Дополнительные вихри образуются, когда основной столб достигает земли, в результате переплетающихся восходящих и нисходящих движений воздуха.

Облака-супер ячейки способны создавать циклы торнадо. Тучи либо выпускают одновременно несколько вихревых столбов, либо – один за другим. Также у вихря может появиться торнадо-спутник, который существует за пределами главного торнадо и образуется в результате действия других механизмов.

Примером торнадо с несколькими вихрями может быть ураган, который обрушился в мае 2011 года на город Джоплин (штат Миссури). Несколько связанных между собой вихрей прошли сквозь город с запада на восток. Меньше чем за полчаса чудовищные вихри убили 158 человек и разрушили значительную часть города.

Над водоемами могут образовываться водяные торнадо. Как правило, они уступают своим «сухопутным» коллегам. Такие атмосферные явления характерны, прежде всего, для тропических регионов. Но есть примеры водяных торнадо в Европе, на Великих озерах США и Большом Соленом озере.

Водяной торнадо переживает пятиэтапный жизненный цикл:

возникновение темного пятна на поверхности воды;
возникновение водяной спирали над поверхностью;
формирование распылительного кольца;
развитие воронки вихря;
распад водяного торнадо.

Как и в случае с обычными вихрями, водяные торнадо возникают в результате появления над водоемом грозовых облаков. Обычный торнадо, пересекая поверхность озера, тоже может превратиться в водяной.

В особых случаях в холодные месяцы над водоемом может возникнуть снежный торнадо. Его возникновение – большая редкость, и в распоряжении ученых есть только шесть фотографий этого необычного явления. Четыре из их относятся к канадской провинции Онтарио. Для возникновения снежного вихря нужны холодный воздух, относительно теплая вода озера, туман и сильный ветер, сосредотачивающийся на оси водоема.

Пар горячих источников и дым предприятий могут послужить материалом для «парового торнадо». В жаркие дни в пустынных районах могут образовываться пылевые вихри. По своей форме они напоминают торнадо, а по силе – сравнимы со слабейшими из них. Поскольку пылевые вихри образуются в ясную погоду и не связаны с облаками, их не относят к классу «торнадо».

Традиционно, смерч и торнадо, разница между которыми не принципиальна для разрушительной силы, чаще всего возникают в Северной Америке. Есть немало примеров, когда от этих явлений страдали города, а неоднократно нападение торнадо на города заканчивалось катастрофой с гибелью людей. Территория Европы и Европейской части тоже подвержены этому атмосферному явлению.

Смерчи, даже если они небольшие - самые мощные в природе ураганы. Крутясь и извиваясь, как змеи, выползают они из туч и, спускаясь к земле, причиняют огромные опустошения, разрушая дома, разбрасывая, как мячики, автомобили и вырывая с корнями деревья. Те, кто пережил встречу со смерчем, рассказывают, что на месте происшествия находили соломинки, вбитые в стволы деревьев, как гвозди. Звук приближающегося смерча подобен грохоту гигантского по длине товарного состава.

Соединенные Штаты Америки (США) - чемпион по количеству смерчей. В год в США в среднем бывает до 700 смерчей (в одних штатах смерчи бывают чаще, чем в других). В 1953 году на Аляске был один – единственный смерч, в то время как в Канзасе - больше 1200. На втором месте после США идет Австралия со своими жалкими 15 смерчами в год.

Материалы по теме:

Загрязнение атмосферного воздуха

Как образуется смерч или торнадо?

К большой грозовой туче добавляется ветер, дующий в противоположном направлении. Когда этот встречный ветер достигнет тучи, он направляется резко вверх. Если вы посмотрите на вершину грозовой тучи, то увидите, как она вихрем закручивается вверх, а затем опадает вниз, в то время как мощные потоки восходящего воздуха пробуравливают тучу в направлении снизу вверх. Иногда этот восходящий поток, встречаясь с противоположно направленным потоком воздуха в туче, начинает закручиваться.

Почему смерчи чаще всего бывают в США?

В США смерчи называют торнадо. Высоко над Скалистыми горами дуют мощные западные ветры. Вырываясь на равнину, они встречают низкие теплые влажные ветры с Мексиканского залива. Эти воздушные массы сталкиваются над центральными штатами, формируя сильные ураганы и торнадо.

Природа смерча и торнадо

Крутящийся столб поднимающегося воздуха называется мезоциклоном. Эта масса крутящегося воздуха и облако, как горловина слива в ванне, наполненной водой, называется вортексом (водоворотом). В центре вортекса атмосферное давление падает, и в горловину водоворота засасывается все больше воздуха. Никто не знает точно, насколько снижается давление в центре смерча, но некоторые ученые считают, что до половины нормального атмосферного давления.

Определение понятия системы крови

Система крови (по Г.Ф. Лангу, 1939) — совокупность собственно крови, органов кроветворения, кроверазрушения (красный костный мозг, тимус, селезенка, лимфатические узлы) и нейрогуморальных механизмов регуляции, благодаря которым сохраняются постоянство состава и функции крови.

В настоящее время систему крови функционально дополняют органами синтеза белков плазмы (печень), доставки в кровоток и выведения воды и электролитов (кишечник, ночки). Важнейшими особенностями крови как функциональной системы являются следующие:

она может выполнять свои функции, только находясь в жидком агрегатном состоянии и в постоянном движении (по кровеносным сосудам и полостям сердца);
все ее составные части образуются за пределами сосудистого русла;
она объединяет работу многих физиологических систем организма.

Состав и количество крови в организме

Кровь — это жидкая соединительная ткань, которая состоит из жидкой части - и взвешенных в ней клеток - : (красных клеток крови), (белых клеток крови), (кровяных пластинок). У взрослого человека форменные элементы крови составляют около 40-48%, а плазма — 52-60%. Это соотношение получило название гематокритного числа (от греч.haima - кровь,kritos - показатель). Состав крови приведен на рис. 1.

Рис. 1. Состав крови

Общее количество крови (сколько крови) в организме взрослого человека в норме составляет 6-8% массы тела, т.е. примерно 5-6 л.

Физико-химические свойства крови и плазмы

Сколько крови в организме человека?

На долю крови у взрослого человека приходится 6-8% массы тела, что соответствует приблизительно 4,5-6,0 л (при средней массе 70 кг). У детей и у спортсменов объем крови в 1,5-2,0 раза больше. У новорожденных он составляет 15% от массы тела, у детей 1-го года жизни — 11%. У человека в условиях физиологического покоя не вся кровь активно циркулирует по сердечно-сосудистой системе. Часть ее находится в кровяных депо — венулах и венах печени, селезенки, легких, кожи, скорость кровотока в которых значительно снижена. Общее количество крови в организме сохраняется на относительно постоянном уровне. Быстрая потеря 30-50% крови может привести организм к гибели. В этих случаях необходимо срочное переливание препаратов крови или кровезамещающих растворов.

Вязкость крови обусловлена наличием в ней форменных элементов, прежде всего эритроцитов, белков и липопротеинов. Если вязкость воды принять за 1, то вязкость цельной крови здорового человека составит около 4,5 (3,5-5,4), а плазмы — около 2,2 (1,9-2,6). Относительная плотность (удельный вес) крови зависит в основном от количества эритроцитов и содержания белков в плазме. У здорового взрослого человека относительная плотность цельной крови составляет 1,050- 1,060 кг/л, эритроцитарной массы — 1,080-1,090 кг/л, плазмы крови — 1,029-1,034 кг/л. У мужчин она несколько больше, чем у женщин. Самая высокая относительная плотность цельной крови (1,060-1,080 кг/л) отмечается у новорожденных. Эти различия объясняются разницей в количестве эритроцитов в крови людей разного пола и возраста.

Показатель гематокрита — часть объема крови, приходящаяся на долю форменных элементов (прежде всего, эритроцитов). В норме показатель гематокрита циркулирующей крови взрослого человека составляет в среднем 40-45% (у муж- чип — 40-49%, у женщин — 36-42%). У новорожденных он приблизительно на 10% выше, а у маленьких детей — примерно на столько же ниже, чем у взрослого человека.

Плазма крови: состав и свойства

Осмотическое давление крови, лимфы и тканевой жидкости определяет обмен воды между кровью и тканями. Изменение осмотического давления жидкости, окружающей клетки, ведет к нарушению в них водного обмена. Это видно на примере эритроцитов, которые в гипертоническом растворе NaCl (много соли) теряют воду и сморщиваются. В гипотоническом растворе NaCl (мало соли) эритроциты, наоборот, набухают, увеличиваются в объеме и могут лопнуть.

Осмотическое давление крови зависит от растворенных в ней солей. Около 60% этого давления создается NaCl. Осмотическое давление крови, лимфы и тканевой жидкости приблизительно одинаково (примерно 290-300 мосм/л, или 7,6 атм) и отличается постоянством. Даже в случаях, когда в кровь поступает значительное количество воды или соли, осмотическое давление не претерпевает значительных изменений. При избыточном поступлении в кровь вода быстро выводится почками и переходит в ткани, что восстанавливает исходную величину осмотического давления. Если же в крови повышается концентрация солей, то в сосудистое русло переходит вода из тканевой жидкости, а почки начинают усиленно выводить соль. Продукты переваривания белков, жиров и углеводов, всасывающиеся в кровь и лимфу, а также низкомолекулярные продукты клеточного метаболизма могут изменять осмотическое давление в небольших пределах.

Поддержание постоянства осмотического давления играет очень важную роль в жизнедеятельности клеток.

Концентрация водородных ионов и регуляция рН крови

Кровь имеет слабощелочную среду: рН артериальной крови равен 7,4; рН венозной крови вследствие большого содержания в ней углекислоты составляет 7,35. Внутри клеток рН несколько ниже (7,0-7,2), что обусловлено образованием в них при метаболизме кислых продуктов. Крайними пределами изменений рН, совместимыми с жизнью, являются величины от 7,2 до 7,6. Смещение рН за эти пределы вызывает тяжелые нарушения и может привести к смерти. У здоровых людей колеблется в пределах 7,35-7,40. Длительное смещение рН у человека даже на 0,1 -0,2 может оказаться гибельным.

Так, при рН 6,95 наступает потеря сознания, и если эти сдвиги в кратчайший срок не ликвидируются, то неминуем летальный исход. Если рН становится равен 7,7, то наступают тяжелейшие судороги (тетания), что также может привести к смерти.

В процессе обмена веществ ткани выделяют в тканевую жидкость, а следовательно, и в кровь «кислые» продукты обмена, что должно приводить к сдвигу рН в кислую сторону. Так, в результате интенсивной мышечной деятельности в кровь человека может поступать в течение нескольких минут до 90 г молочной кислоты. Если это количество молочной кислоты прибавить к объему дистиллированной воды, равному объему циркулирующей крови, то концентрация ионов возрастет в ней в 40 000 раз. Реакция же крови при этих условиях практически не изменяется, что объясняется наличием буферных систем крови. Кроме того, в организме рН сохраняется за счет работы почек и легких, удаляющих из крови углекислый газ, избыток солей, кислот и щелочей.

Постоянство рН крови поддерживается буферными системами: гемоглобиновой, карбонатной, фосфатной и белками плазмы.

Буферная система гемоглобина самая мощная. На ее долю приходится 75% буферной емкости крови. Эта система состоит из восстановленного гемоглобина (ННb) и его калиевой соли (КНb). Буферные свойства ее обусловлены тем, что при избытке Н + КНb отдает ионы К+, а сам присоединяет Н+ и становится очень слабо диссоциирующей кислотой. В тканях система гемоглобина крови выполняет функцию щелочи, предотвращая закисление крови вследствие поступления в нее углекислого газа и Н+ -ионов. В легких гемоглобин ведет себя как кислота, предотвращая защелачивание крови после выделения из нее углекислоты.

Карбонатная буферная система (Н 2 СО 3 и NaHC0 3) по своей мощности занимает второе место после системы гемоглобина. Она функционирует следующим образом: NaHCO 3 диссоциирует на ионы Na + и НС0 3 - . При поступлении в кровь более сильной кислоты, чем угольная, происходит реакция обмена ионами Na+ с образованием слабо диссоциирующей и легко растворимой Н 2 СО 3 Таким образом, предотвращается повышение концентрации Н + -ионов в крови. Увеличение в крови содержания угольной кислоты приводит к ее распаду (под влиянием особого фермента, находящегося в эритроцитах, — карбоангидразы) на воду и углекислый газ. Последний поступает в легкие и выделяется в окружающую среду. В результате этих процессов поступление кислоты в кровь приводит лишь к небольшому временному повышению содержания нейтральной соли без сдвига рН. В случае поступления в кровь щелочи, она реагирует с угольной кислотой, образуя гидрокарбонат (NaHC0 3) и воду. Возникающий при этом дефицит угольной кислоты немедленно компенсируется уменьшением выделения углекислого газа легкими.

Фосфатная буферная система образована дигидрофосфатом (NaH 2 P0 4) и гидрофосфатом (Na 2 HP0 4) натрия. Первое соединение слабо диссоциирует и ведет себя как слабая кислота. Второе соединение обладает щелочными свойствами. При введении в кровь более сильной кислоты она реагируете Na,HP0 4 , образуя нейтральную соль и увеличивая количество мало диссоциирующего дигидрофосфата натрия. В случае введения в кровь сильной щелочи она взаимодействует с ди гидрофосфатом натрия, образуя слабощелочной гидрофосфат натрия; рН крови при этом изменяется незначительно. В обоих случаях избыток ди гидрофосфата и гидрофосфата натрия выделяется с мочой.

Белки плазмы играют роль буферной системы благодаря своим амфотерным свойствам. В кислой среде они ведут себя как щелочи, связывая кислоты. В щелочной среде белки реагируют как кислоты, связывающие щелочи.

Важная роль в поддержании рН крови отводится нервной регуляции. При этом преимущественно раздражаются хеморецепторы сосудистых рефлексогенных зон, импульсы от которых поступают в продолговатый мозг и другие отделы ЦНС, что рефлекторно включает в реакцию периферические органы — почки, легкие, потовые железы, желудочно-кишечный тракт, деятельность которых направлена на восстановление исходных величин рН. Так, при сдвиге рН в кислую сторону почки усиленно выделяют с мочой анион Н 2 Р0 4 -. При сдиге рН в щелочную сторону увеличивается выделение почками анионов НР0 4 -2 и НС0 3 -. Потовые железы человека способны выводить избыток молочной кислоты, а легкие — СО2.

При различных патологических состояниях может наблюдаться сдвиг рН как в кислую, так и в щелочную среду. Первый из них носит название ацидоз, второй - алкалоз.

Кровь - это жидкая субстанция в организме человека, которая выполняет транспортные функции для кислорода и питательных веществ от кишечника ко всем органам и системам организма. Также через кровь выводятся токсичные вещества и продукты обмена. Кровь обеспечивает человеку нормальную жизнедеятельность и жизнь в целом.

Состав крови и краткое описание составных элементов

Кровь достаточно хорошо изучена. Сегодня по ее составу врачи легко определяют состояние здоровья человека и возможные заболевания.

Кровь состоит из плазмы (жидкой части) и трех плотных групп элементов: эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Нормальный состав крови содержит примерно 40-45% плотных элементов. Повышение этого показателя приводит к загущению крови, а уменьшение - к разжижению. Повышение плотности/густоты крови происходит из-за большой потери жидкости организмом, например, из-за поноса, при обильном потоотделении и так далее. Разжижение происходит, наоборот, из-за задержки жидкости в организме и при обильном питье (в случае, когда почки не успевают выводить лишнюю воду).

Из чего состоит плазма крови

В плазме крови присутствует до 92% воды, остальное - это жиры, белки, углеводы, минералы и витамины.

Белки в составе плазмы обеспечивают крови нормальную свертываемость, переносят различные вещества от одних органов к другим, поддерживают различные биохимические реакции организма.

Какие белки входят в состав плазмы крови:

альбумины (являются основным строительным материалом для аминокислот, сохраняют кровь внутри сосудов, переносят некоторые вещества);
глобулины (делятся на три группы, две из них переносят различные вещества, третья участвует в формировании группы крови);
фибриногены (принимают участие в процессе свертываемости крови).

Кроме белков в плазме крови еще могут присутствовать аминокислотные остатки в виде азотистых соединений, цепочки . Также в плазме присутствуют еще некоторые вещества, которые не должны превышать определенных показателей. В противном случае, при увеличении показателей, диагностируют нарушение выделительных функций почек.

Прочие органические соединения в плазме - это глюкоза, ферменты и липиды.

Плотные элементы крови человека

Эритроциты - это клетки без ядра. Описание было дано в предыдущей статье.

Лейкоциты отвечают за . Задача лейкоцитов - захват и обезвреживание инфекционных элементов, а также создание базы данных, которая передается последующим поколениям. Таким образом от родителей к детям передаются либо недуги, либо иммунитет.

Тромбоциты обеспечивают крови нахождение в кровяном русле. Особенность этих клеток в том, что у них нет ядра, как и у эритроцитов, и они способны прилипать куда угодно. Именно они обеспечивают свертываемость крови при повреждениях сосудов и кожи, создавая тромбозные уплотнения и не позволяя крови вытечь наружу.

Состав крови – это совокупность всех включенных в нее составных частей , а также органов и отделов человеческого организма, в которых происходит образование ее структурных элементов.

В последнее время, ученые относят к системе крови также и органы, ответственные за выведение продуктов жизнедеятельности организма из кровотока, а также места, в которых распадаются отжившие свой срок клетки крови.

Кровь составляет около 6-8% от общей массы тела взрослого человека. В среднем ОЦК (объем циркулирующей крови) составляет 5 – 6 литров. Для детей общий процент кровотока в 1,5 – 2,0 раза больше, чем для взрослых.

У новорожденных ОЦК равен 15% от массы тела, а у детей до года – 11%. Это объясняется особенностями их физиологического развития .

Главные составляющие

Свойства крови полностью определяются ее составом .

Кровь – это соединительная ткань организма, находящаяся в жидком агрегатном состоянии и осуществляющая поддержание гомеостаза (постоянства внутренней среды организма) в теле человека.

Она выполняет ряд жизненно важных функций, и состоит из двух основных элементов:

Форменные элементы крови (кровяные клетки, которые образуют твердую фракцию кровяного русла);
Плазма (жидкая часть кровотока, представляет собой воду с растворенными или диспергированными в ней органическими и неорганическими веществами).

Соотношение твердых тел к жидкой фракции в крови человека строго контролируется. Показатель отношения между этими величинами называется гематокрит. Гематокрит – это процент форменных элементов в кровотоке по отношению к его жидкой фазе. В норме он примерно равен 40 – 45%.

Задайте свой вопрос врачу клинической лабораторной диагностики

Анна Поняева. Закончила нижегородскую медицинскую академию (2007-2014) и Ординатуру по клинико-лабораторной диагностике (2014-2016).

Любые отклонения будут говорить о нарушениях, которые могут уходить, как в сторону увеличения числа (сгущению крови), так и в сторону снижения (избыточному разжижению).

Гематокрит

Гематокрит постоянно поддерживается на одном и том же уровне .

Это происходит за счет моментальной адаптации организма к любым изменяющимся условиям.

Например, при избыточном объеме воды в плазме, включается ряд приспособительных механизмов, таких как:

Диффузия воды из кровеносного русла в межклеточное пространство (этот процесс осуществляется за счет разницы осмотического давления, о котором поговорим позже);
Активация работы почек по выведению лишнего количества жидкости;
Если имеет место кровотечение (потеря значительного числа эритроцитов и других клеток крови), то в этом случае костный мозг начнет усиленно продуцировать форменные элементы, чтобы выровнять соотношение – гематокрит;

Таким образом, при помощи резервных механизмов, гематокрит постоянно поддерживается на необходимом уровне.

Процессы, позволяющие восполнить количество воды в плазме (при повышении числа гематокрита):

Отдача воды из межклеточного пространства в кровяное русло (обратная диффузия);
Снижение потоотделения (за счет подачи сигнала из продолговатого мозга);
Снижение выделительной активности почек;
Жажда (человек начинает хотеть пить).

При нормальном включении в работу всех звеньев приспособительного аппарата, проблем с временным колебанием гематокритного числа не возникает.

Если какое – то звено нарушено или сдвиги слишком существенны, срочно требуется медицинское вмешательство. Может быть произведено переливание крови, введение внутривенно капельно плазмозамещающих растворов или простое разбавление густой крови натрия хлоридом (физиологическим раствором). При необходимости вывода из кровяного русла лишней жидкости будут применены сильные диуретики, вызывающие обильное мочеиспускание.

Общая структура элементов

Итак, кровь состоит из твердой и жидкой фракции – плазмы и форменных элементов. Каждое из составляющих включает в себя отдельные виды клеток и веществ, рассмотрим их в отдельности.

Плазма крови представляет собой водный раствор химических соединений разной природы.

Она состоит из воды и так называемого сухого остатка, в котором все они и будут представлены.

Сухой остаток состоит из:

Белков (альбуминов, глобулинов, фибриногена и др.);
Органических соединений (мочевина, билирубин и др.);
Неорганических соединений (электролитов);
Витаминов;
Гормонов;
Биологически активных веществ и др.

Все питательные вещества, которые переносит кровь по организму, находятся именно там, в растворенном виде. Сюда же можно отнести и продукты распада пищи, трансформирующиеся в простые молекулы питательных веществ.

Они поставляются к клеткам всего организма как энергетический субстрат.

Форменные элементы крови входят в состав твердой фазы. К ним относятся: