Плазма крови. Эритроциты

Если удалось достать натуральную кровь, учебный материал стоит спланировать так, чтобы кровь использовалась на одном уроке. С этой целью на уроке, где намечается эта демонстрация, можно рассмотреть плазму крови и эритроциты, на втором уроке - свертывание и переливание крови, на третьем - лейкоциты, а на четвертом - разобрать проблемы иммунитета. Такая планировка позволит на одном занятии провести опыты с кровью, на втором лабораторную работу с использованием микроскопа, а на последнем просмотреть кинофрагмент "Клетки крови", который позволит закрепить пройденный материал. Эти работы могут быть дополнены короткими самонаблюдениями, часть из которых целесообразно использовать при проверке выполнения домашнего задания.

Цель урока "Состав крови, плазма крови, эритроциты" - выяснить значение солевого постоянства крови и функцию эритроцитов; дать понятие об общих правилах постановки биологического эксперимента и ведения экспериментального доказательства.

Опыты с натуральной кровью начинают с демонстрации отстоявшейся крови. Учащиеся находят плазму, слой осевших эритроцитов и лейкоцитов (последний заметен не всегда). Затем сосуд с кровью встряхивают. Учащиеся отмечают, что натуральная кровь непрозрачная, так как представляет взвесь форменных элементов в плазме. Эти предварительные наблюдения необходимы для рассмотрения значения постоянства солевого состава плазмы крови.

Задание 1. Доказать, что нарушение постоянства солевого состава плазмы крови разбавлением ее дистиллированной водой приводит к гибели эритроцитов.

Опыт можно поставить демонстрационно. В две пробирки наливают одинаковое количество крови. К одной пробе приливают дистиллированную воду, к другой - физиологический раствор (0,9%-ный раствор NaCl). Учащиеся должны заметить, что пробирка, в которой к крови прилит физиологический раствор, осталась непрозрачной. Следовательно, форменные элементы крови сохранились, остались в виде взвеси. В пробирке, где к крови была прилита дистиллированная вода, жидкость стала прозрачной. Содержимое пробирки более не является взвесью, а стало раствором. Значит, форменные элементы

здесь, прежде всего эритроциты, разрушились, а гемоглобин перешел в раствор.

Запись опыта можно оформить в виде таблицы.

Таблица 4. Значение постоянства солевого состава плазмы крови

Причины разрушения эритроцитов при добавлении к крови воды можно объяснить так. Эритроциты имеют полупроницаемую мембрану, она пропускает молекулы воды, но плохо пропускает ионы солей и другие вещества. В эритроцитах и плазме крови процент воды приблизительно равен, поэтому за определенную единицу времени в эритроцит из плазмы попадает примерно столько же молекул воды, сколько уходит из эритроцита в плазму. При разбавлении крови водой молекул воды вне эритроцитов становится больше, чем внутри. Вследствие этого увеличивается и число молекул воды, проникающих в эритроцит. Он разбухает, мембрана его растягивается, клетка теряет гемоглобин. Он переходит в плазму. Разрушение эритроцитов крови в организме человека может произойти под влиянием разных веществ, например яда гадюки. Оказавшись в плазме, гемоглобин быстро теряется: он легко проходит через стенки сосудов, выводится из организма почками, разрушается тканями печени.

Нарушение состава плазмы, как и любое другое нарушение постоянства состава внутренней среды, возможно лишь в относительно небольших пределах. Благодаря нервной и гуморальной саморегуляции отклонение от нормы вызывает в организме изменения, восстанавливающие норму. Значительные изменения постоянства состава внутренней среды приводят к заболеванию, а иногда даже являются причиной смерти.

Задание 2. Известно, что гемоглобин эритроцитов принимает участие в переносе кислорода. Можно ли доказать, что он взаимодействует с ним химически? (Венозная кровь темно-вишневая, артериальная - ярко-алая. Изменение цвета указывает на химическую реакцию. С этим признаком химических реакций школьников знакомят еще в VII классе.)

Учитель средней школы № 543 Москвы И. Д. Смиренская ставит этот опыт так. Кровь разливают в две пробирки. Одну оставляют для контроля, вторую используют для получения артериальной крови. Обратив внимание на цвет крови, учитель обращается к классу с вопросом: "Что в пробирке?" Обычно учащиеся забывают, что, кроме крови, в ней содержится воздух. Затем учитель предлагает взять шариковую ручку и посмотреть на ее кончик. Это дает возможность наглядно представить 1 мм³, в котором находится около 4 500 000 - 5 000 000 эритроцитов, содержащих гемоглобин. После этой беседы опыт продолжают. Пробирку закрывают пробкой и многократно переворачивают. После каждого переворачивания пробку открывают, чтобы вошла свежая порция воздуха. Резко встряхивать пробирку не стоит из-за вспенивания белков, которое учащиеся часто принимают за выделение углекислого газа.

Запись опыта можно оформить так:

Таблица 5. Получение артериальной крови вне организма

Необходимо еще раз напомнить, что гемоглобин (Hb), лишенный кислорода, обладает темно-вишневым цветом (цвет венозной крови); оксигемоглобин (HbO₂) имеет ярко-алую окраску (цвет артериальной крови).

После этого можно перейти к следующей работе:

Задание 3. Доказать, что артериальная кровь способна отдавать кислород тканям. (Используется опыт, предложенный В. М. Чистяковым.)

Для проведения опыта нужны клетки, которые могли бы моделировать клетки человеческой ткани. Такими клетками являются клетки дрожжей.

Дрожжи разводят в теплой воде. За 1 ч 30 мин до урока их помещают в теплый сахарный раствор (на полстакана воды 2 чайные ложки сахара и 5 г дрожжей).

Перед демонстрацией опыта учащимся нужно сообщить, что дрожжи - это живые грибки, которые при дыхании могут потреблять кислород. Если кровь способна отдавать запасы кислорода тканям, то в присутствии дрожжей оксигемоглобин будет распадаться на гемоглобин и кислород. Это можно заметить по потемнению цвета жидкости.

Опыт проводят так. Порцию крови насыщают кислородом путем смешивания ее с воздухом. Затем кровь разливают поровну в две пробирки. В одну пробирку добавляют дрожжевую взвесь, в другую - такое же количество физиологического раствора. Обычно результат становится заметным спустя 3-4 мин. После опыта пробирки надо очистить, потому что при длительном стоянии в присутствии дрожжей эритроциты склеиваются и оседают на дно.

Обсуждение опыта лучше проводить поэтапно. В соответствии с наблюдаемыми изменениями ставят следующие вопросы:

1. Почему после того, как к крови прилили взвесь дрожжей, содержимое пробирки стало несколько светлее? (Учащиеся должны отметить, что то же самое произошло, когда к крови был прилит физиологический раствор. Объем жидкости увеличился, количество эритроцитов осталось прежним. В результате разбавления жидкость стала более прозрачной, а цвет - более ярким.)

2. Почему жидкость, в которой содержались дрожжи, постепенно темнеет? (Вначале дрожжи используют растворенный кислород, затем кислород, выделяющийся при распаде оксигемоглобина. Изменение цвета становится заметным после того, как гемоглобина, лишенного кислорода, окажется много.)

3. Зачем необходим контрольный опыт? (Во вторую пробирку с кровью был прилит физиологический раствор для того, чтобы можно было убедиться в следующем. Распад соединения гемоглобина с кислородом происходит лишь в присутствии клеток, которые - в кислороде нуждаются. Содержимое этой пробирки использовали для того, чтобы заметить изменение цвета в опытной пробирке.)

В заключение следует остановиться на различиях между явлениями, происходящими в пробирке и в тканях человеческого тела. Система кровеносных сосудов замкнута. Поэтому в тканях механизм освобождения кислорода несколько другой. Тканевые ферменты вызывают распад соединения гемоглобина с кислородом. После этого кислород переходит в тканевую жидкость, а уже затем поступает в клетки. Углекислый газ перемещается в обратном порядке: из клеток в тканевую жидкость, а из тканевой жидкости в кровь.

Результаты опыта можно зафиксировать в таблице.

Таблица 6. Биологическое восстановление гемоглобина клетками дрожжей