Клетки крови и особенности их метаболизма Состав крови, ее физико-химические особенности

Кровь состоит из жидкой части - плазмы - и взвешенных в ней клеточных элементов (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты). Объем крови в норме составляет, в среднем, у мужчин - 5,2 л, у женщин - 3,9 л.

Кровь представляет собой коллоидно-полимерный раствор, в котором вода является растворителем, соли и низкомолекулярные органические вещества плазмы - растворенными веществами, а белки и их комплексы - коллоидным компонентом.

Кровь представляет собой функциональную систему, конечным результатом деятельности которой является своевременная доставка О₂ и питательных веществ клеткам тканей и органов, удаление продуктов обмена веществ из органов и межклеточных пространств. Конечный результат работы этой функциональной системы определяют с помощью приборов лаб. анализа, т.е. определяют "метаболический потенциал" - это насыщенность тканей кислородом, кислотно-основное соотношение, белковый состав плазмы.

Особенности метаболизма эритроцитов.

Эритроциты - красные клетки крови, имеющие только клеточную мембрану и цитоплазму. Зрелые эритроциты не имеют ядер, рибосом, митохондрий, лизосом.

По форме эритроциты - это двояковогнутые диски, что позволяет проходить через капилляры. Имеют строму и оболочку. В строме содержаться сократительные белки, поддерживающие форму эритроцита. Мембрана четырехслойная. Наружный слой содержит набор антигенов, двойной средний слой представлен разными классами липидов, в состав липидов входят 25% холестерина, 60% фосфолипидов, представленных: сфингомиелинами - 15%, ФХ-15%, ФС – 8%, 5-10% приходится на гликолипиды, немного эфиров холестерина и свободных жирных кислот), внутренний слой - белковый. Около 60% массы мембранных белков приходится на спектрин, гликофорин и белок полосы - 3.

Нормальное содержание эритроцитов в крови 4.0-5.0 на 10¹²/л у женщин и 4.5-5.5 на 10¹²/л у мужчин.

Главная функция - транспорт газов: перенос О₂ и СО₂. Он возможен благодаря большому, содержанию гемоглобина и высокой активности фермента карбоангидразы. При этом эритроцит не расходуется и не потребляет О₂.

Характерной особенностью эритроцитов является большое содержание 2,3 - дифосфоглицериновой кислоты, имеющей большое значение:

1. В регуляции сродства гемоглобина к кислороду (снижая его)

2. Накопление 2,3-ДФГ - резервный путь аккумуляции АТФ.

Эритроциты не имеют ДНК и не синтезируют РНК. В зрелых эритроцитах, из-за отсутствия рибосом, не происходят процессы белкового синтеза, по причине отсутствия митохондрий не протекают реакции цикла Кребса. Основные метаболические пути и анаэробный гликолиз и ПФП.

Образование энергии идет только путем анаэробного гликолиза, основной субстрат - глюкоза, которая поступает в эритроциты путем облегченной диффузии с помощью ГЛЮТ.

Ферментные системы эритроцита в процессе анаэробного гликолиза расщепляют глюкозу до молочной кислоты, при этом накапливается энергия в макроэргичных связях АТФ и образуется НАДН, который в эритроцитах восстанавливает метгемоглобин в гемоглобин.

Наряду с глюкозой могут использоваться и другие моносахара - фруктоза, манноза, галактоза, а также триозы и пентозы. Утилизация галактозы имеет значение для эритроцитов новорожденных.

Окисление глюкозы в ПФП приводит к образованию НАДФН, необходимого для поддержания восстановленной формы глутаниона, который защищает эритроцит от перекисного гемолиза. Рибозо-5-фосфат, образующийся в неокислительной ветви ПФП, используется для синтеза нуклеотидов.

Парагликолиз - из ДГАФ и диосиацетона (которые поставляет ПФП и гликолиз), при участии фермента метилглиоксальсинтаза образуется метилглиоксаль, который под влиянием фермента глиоксилазы превращается в лактат.

+Н⁺

СН₃СОСОН------------------->СН₃СНСООН

+Н₂О

Важным фактором регуляции гликолиза является внутриэритроцитарный рН, при увеличении от 7 до 8,2 гликолиз усиливается.

Большое содержание кислорода в эритроцитах определяет высокую активность образования активных форм кислорода - супероксидазного анион-радикала, пероксида водорода, гидроксил-радикала.

В эритроцитах существуют механизмы предохранения гемоглобина от окисления:

1. В цитоплазме активно протекает ПФ - путь распада глюкозы, дающий НАДФН для работы антиоксидантных ферментов - глутатионредуктазы (это специфичный для эритроцитов фермент).

2. Высока концентрация глютатиона - пептида, содержащего SH - группы, он синтезируется в эритроцитах de novo! Биосинтез GSH осуществляется в 2 стадии при участии ферментов: глуатионцистеиназы и глутатионсинтетазы.

3. Специфический механизм защиты гемоглобина от окисления - фермент метгемоглобин редуктаза, которая катализирует процесс восстановления метгемоглобина от 0.6 до 2% в гемоглобин.

4. Сохраняется способность к восстановлению АТФ из предшественников (нуклеотидов).