书城科普读物探究式科普丛书-神奇的人体结构
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第10章 红色河流——人体的血液(2)

血浆相当于结缔组织的细胞间质,是血液的重要组成分,呈淡黄色(因含有胆红素)。血浆的化学成分中,水分占90%~92%,溶质以血浆蛋白为主。血浆蛋白是多种蛋白质的总称,用盐析法可将其分为白蛋白、球蛋白和纤维蛋白原三类。

血浆蛋白质的功能有:维持血浆胶体渗透压;组成血液缓冲体系,参与维持血液酸碱平衡;运输营养和代谢物质,血浆蛋白质为亲水胶体,许多难溶于水的物质与其结合可变为易溶于水的物质;营养功能,血浆蛋白分解产生的氨基酸,可用于合成组织蛋白质或氧化分解供应能量;参与凝血和免疫作用。血浆的无机盐主要以离子状态存在,正负离子总量相等,保持电中性。这些离子在维持血浆晶体渗透压、酸碱平衡、以及神经肌肉的正常兴奋性等方面起着重要作用。血浆的各种化学成分常在一定范围内不断地变动,其中以葡萄糖、蛋白质、脂肪和激素等的浓度最易受营养状况和肌体活动情况的影响,而无机盐浓度的变动范围较小。血浆的理化特性相对恒定,这是内环境稳态的首要表现。

血浆总渗透压约为313毫渗量/升,相当于7个大气压(5330毫米汞柱,1毫米汞柱=0.133千帕),其中胶体渗透压不超过1.5毫渗量/升(约25毫米汞柱),其余为晶体渗透压。血浆的pH为7.35~7.47,与水相比相对黏滞性为1.6~2.4。

血浆和血清是两种不同的物质。

血浆是从抗凝的血液中分离出来的液体,其中含有纤维蛋白原,若向血浆中加入钙离子,血浆会发生再凝固,因此血浆中不含游离的钙离子。血清是由凝固的血中分离出来的液体,其中已无纤维蛋白原,但含有游离的钙离子,若向其中再加入钙离子,血清也不会再凝固。此外,血浆与血清的另一个区别是:血清中少了很多的凝血因子,多了很多的凝血产物。

第二节统筹全体——血液的功能

我们已经知道了血液是我们身体内的生命河流,它与我们的身体及生命有着密切的关系,但是对于这个关键的“家伙”你到底有了解多少呢?它究竟是怎么在体内发挥重要作用的呢?其实,血液对我们的身体有四个主要的功能,即运输、参与体液调节、保持体内环境稳定以及防御功能。

1.运输功能

血液的运输过程就是“红色河流”中的血液借助体内心脏的节律性搏动,经动脉、毛细血管、静脉,最后返回心脏完成整个循环过程,这一过程被称为血液循环。血液循环是在密闭的心血管系统中进行的。心脏和血管组成循环系统,其中流淌血液的血管好像是人体内四通八达的交通线,人们常把它形容成人体内的“红色运输线”。

我们每天吃喝的各种营养物质,经过消化系统吸收后,随着血液循环运送给躯体内的亿万个细胞;我们呼吸,吸入的氧气也经过肺进入到毛细血管中,经血液循环送达各个细胞,再由细胞分解营养物质释放出生命活动的能量。同时,血液循环又及时地把身体里各个角落中的二氧化碳和细胞代谢产生的废物运到肺、肾和皮肤,最终排出体外。

根据血液循环路径的不同,整个血液运输可分为三部分。首先是环绕全身的体运输,又称血液的大循环。含氧丰富的动脉血由左心房流入左心室,从左心室搏出,经主动脉、中动脉、小动脉,不断分支流到全身的毛细血管(肺泡毛细血管除外),把养料和氧气交给身体的“基层组织”,并收回废物和二氧化碳,使动脉血变成静脉血。静脉血再汇入小静脉、中静脉、大静脉,最后经过上腔静脉、下腔静脉流回到右心房。

这种围绕身体进行的大循环,又叫做体循环。一个红细胞在体循环里周游一圈儿,仅需20~25秒。

其次是环绕肺脏的肺循环,又称小循环。全身循环返回心脏后,含二氧化碳较多的静脉血,由右心房流入右心室,从右心室搏出,经肺动脉及其分支流到肺泡毛细血管,并在此“放出”二氧化碳,吸进新鲜的氧气,这时暗红色的静脉血就变为了含氧较多的、颜色鲜红的动脉血,再经肺静脉流回右心房。

这种围绕肺脏进行的路途较短的小循环,又称为肺循环。一个红细胞在肺循环里周游一圈仅需4~5秒。

最后是连结小动脉和小静脉之间的微循环。微循环主要是由毛细血管组成。因为毛细血管是完成运输任务的“目的地”,所以它又叫“末梢循环”。人体中的毛细血管几乎是遍布全身,这些毛细血管可以保证人体中的细胞生活在一个既不“旱”也不“涝”、既不太酸也不太碱,而且具有适当营养的环境中,对人体健康有重要作用。

血液循环不仅能运输养分、氧气、二氧化碳和废物,还能把人体重要的激素等物质送到各自的目的地。

这里要说明的是,血液只能从大静脉流向心脏,再经过心脏流入大动脉,也就是说血液绝不会倒流。防止倒流的结构是左心房与左心室之间、右心房与右心室之间的心瓣膜。这两个瓣膜(左心房与左心室之间的瓣膜叫二尖瓣,右心房与右心室之间的瓣膜叫三尖瓣)的职能是只许血液由心房流向心室,而不允许反流。如果血液要反流,瓣膜便立即关闭,隔断心房与心室间的通道。由此可见,血液是朝单一方面流动的,并且流动在左心房和左心室的血液是动脉血,流动在右心房和右心室的血液是静脉血。

心脏可以称得上劳苦功高,为了输送血液,它的肌肉不断收缩和舒张,一刻也不停止搏动。平常心脏每天要向全身输出15吨重的血液。人即使在安静的时候,心脏每分钟也要搏出血液5千克。血液在体内运行一周需时10~26秒,照此平均数计算,每天要在体内绕行约5000周。倘若心脏停止搏动,不言而喻,人的生命也就结束了。

2.体液调节功能

人体内有各种各样的系统,能够分泌出各种的激素,这些激素原本是不能够被人吸收和利用的,有些还是一些危害人体的激素,并且这些激素之间不能单独地相互作用。因此,激素的分泌必须在血液的调节下才能被人体吸收利用。激素分泌直接进入血液,依靠血液输送到达相应的靶器官,使其发挥一定的生理作用。

前面我们介绍血液运输功能时,提到了血液能把各种激素分别输送到各自目的地。什么血管负责输送什么激素也都是自然规定好的。因此,在这样的环境下,无论身体内有多少种激素,只要能通过血液进行调节就不会发生混乱或出现其他的失衡情况。

通过上面的学习我们可以知道,血液是体液性调节的联系媒介。

在血液的调节下,我们的身体才能维持体液的各方面平衡。此外,如酶、维生素等物质也是依靠血液传递才能发挥对代谢的调节作用。

3.保持体内环境稳定的功能

血液中的细胞有的是喜酸性的,有的是喜碱性的,这暗示我们体内的环境有酸性和碱性之分。那为什么我们不能感受到身体内的酸碱性呢?为什么我们流出的眼泪和排出的汗液不是酸的却具有碱性的呢?其实,这些都要归功于我们的血液。因为血液总在不断地循环,同时也与各部分体液之间广泛沟通,因此才能保持体内水和电解质的平衡、酸碱度平衡以及体温的恒定等。

4.防御功能

我们的身体本身就具有防御或消除伤害性刺激的能力,并且涉及多方面。血液的防御功能主要是指免疫和止血。

血液中有一种白细胞,又叫白血球。白血球能够吞吃进入体内的细菌,就像卫士一样保护着身体。另外,血液中的白细胞还具有吞噬并分解外来微生物和体内衰老、死亡的组织细胞,有的组织细胞则为免疫细胞。它们一起共同来实现血液的免疫功能。

血浆中含有的抗体,例如抗毒素、溶菌素等均能防御或消灭入侵肌体的细菌和毒素。它们也能起到免疫的功能。另外,在血液中还有一种叫血小板的物质,它具有凝固血液的作用,血液凝固对血管损伤也起防御作用。

第三节特别关注——血液的类型

我们每个人都有自己的血型,我们对它一点也不陌生,那你知道血型和遗传的关系吗?

在现实生活中,我们常常根据父母的血型就能推断自己的血型。所以从某种意义上说,血型和遗传有一定的关系。

广义地讲,血型是根据血液抗原形式表现出来的一种遗传性状。

狭义地讲,血型专指红细胞抗原在个体间的差异,但现已知道除红细胞外,在白细胞、血小板乃至某些血浆蛋白个体之间也存在着抗原差异。因此,广义的血型应包括血液各成分的抗原在个体间出现的差异。通常人们对血型的了解往往局限于A、B、O血型以及输血问题等方面。实际上,血型在人类学、遗传学、法医学、临床医学等学科都有广泛的实用价值,因此具有重要的理论和实践意义,常常成为人们的“特别关注”对象。

红细胞血型是1900年由奥地利的兰德施泰纳发现的。

他把每个人的红细胞分别与别人的血清交叉混合后,发现有的血液之间发生凝集反应,有的则不发生。他认为凡是凝集者,红细胞上有一种抗原,血清中有一种抗体。如抗原与抗体有相对应的特异关系,便发生凝集反应。如红细胞上有A抗原,血清中有抗A抗体,便会发生凝集。如果红细胞缺乏某一种抗原,或血清中缺乏与之对应的抗体,就不发生凝集。根据这个原理他发现了人的A、B、O血型。

后来他又把不同人的红细胞分别注射到家兔体内,在家兔血清中产生了三种免疫性抗体,分别叫做M抗体、N抗体及P抗体。用这三种抗体,又可确定红细胞上三种新的抗原。这些新的抗原与A、B、O血型无关,是独立遗传的,是另外的血型系统,并且M、N与P也不是一个系统。

控制不同血型系统的血型基因在不同的染色体上,即使在一个染色体上,两个系统的基因位点也相距甚远,不是连锁关系,因此是独立遗传的。

后来,兰德施泰纳又从自己和五位同事身上取得血液样本,合成30个样本,进行观察研究。他发现有的样本成功混合,有的却发生凝结(黏在一起)。他于是总结出:每个样本的情况并不完全相同。有两人的样本,红血球上有一种称为“Anti-gen”(抗原)的物质,他于是以“A”作标记;另外两人的样本,有另一种“抗原”,他依字母顺序,以“B”作标记;只有一人的样本,“A”抗原和“B”抗原都没有,但血清中却有两种抗体,他自己的血液也是如此,他于是以“O”(表示无抗原)作标记。后来,他发现有一群人的血液,既有“A”抗原,也有“B”抗原,他便以“AB”作标记。

从此,人体的血液便有了A型、B型、AB型和O型之分。但是有的科学家预计在未来会有C型血出现。人类最早的血型是O型,然后才出现了A型,之后是B型,最后是AB型。

从O型血到AB型血之间经历了上百万年之久。所以随着人类的不断进化和发展或许在若干年以后会有C型血的出现。

1.A、B、O血型

在上面我们提到了A、B、O血型,但是你知道A、B、O血型的结构和功能吗?A、B、O血型可分为A、B、AB和O型4种血型。

红细胞含A抗原和H抗原的叫做A型,A型的人血清中含有抗B抗体;红细胞含B抗原和H抗原的叫做B型,B型的人血清中含有抗A抗体;红细胞含A抗原、B抗原和H抗原,叫做AB型,这种血型的人血清中没有抗A抗体和抗B抗体;红细胞只有H抗原,叫做O型,O型的人血清中含有抗A抗体和抗B抗体。

血型物质除了存在于红细胞膜上外,还出现于唾液、胃液、精液等分泌液中。中国60%汉族人唾液中有A、B、O血型物质。血型物质的化学本质是指构成血型抗原的糖蛋白或糖脂,血型的特异性主要取决于血型抗原糖链的组成(即血型抗原的决定簇在糖链上)。

A、B、H三种血型抗原化学结构的差异,仅在于糖链末端的1个单糖。A抗原糖链末端为N-乙酰半乳糖,而B抗原糖链末端为半乳糖,H抗原和A、B抗原相比则糖链末端少1个半乳糖或N-乙酰半乳糖。

1981年已有人用绿咖啡豆酶(半乳糖苷酶)作用于B型红细胞,切去B抗原上的半乳糖,从而使B型转变成O型获得成功。

那么,在生活中,如果我们想要去验证一个人到底是什么样的血型,我们应该怎么做呢?首先让我们先来做一个试验:准备好A型和B型标准血清。鉴定时,取一张洁净的载玻片,在载玻片的左半边加一滴A型血清,在载玻片右半边加一滴B型血清。然后在每侧的血清上各加一滴受检者的红细胞血悬液(一滴血液与1毫升生理盐水相混合而成),轻轻摇动玻片,使血清与血悬液混合均匀,静置5分钟后,观察红细胞的凝集反应。

如果受检者的红细胞与A型血清发生凝集反应而与B型血清不发生凝集反应,则此受检者为B型血;如果受检者的红细胞与B型血清发生凝集反应,而与A型血清不发生凝集反应,则为A型血;如果受检者的红细胞与两种血清都发生凝集反应,则为AB型血;如果受检者的红细胞与两种血清都不发生凝集则为O型血。

原来,人的红细胞表面有两种抗原,分别叫A凝集原和B凝集原。

在人的血清中还有与抗原相对应的两种抗体,分别叫抗A凝集素和抗B凝集素。如果A凝集原与抗A凝集素相遇,或者,B凝集原与抗B凝集素相遇,红细胞就会凝集成团,不久这些红细胞又破坏解体,发生溶血。所以,红细胞上所含有的特殊的凝集原就是它的“身份证”。