ов г) слюнных желез Протоки печени открываются в: а) двенадцатиперстную кишку б) тонкую кишку в) желудок г) пищевод 3. Протоки поджелудочной железы открываются в: а) желудок б) пищевод в) двенадцатиперстную кишку г) тонкую кишку 4. Всасывание питательных веществ происходит в основном в: а) желудке б) пищеводе в) тонком кишечнике г) печени 5.Не переваренные остатки пищи накапливаются в: а) толстой кишке б) желудке в) тонкой кишке г) поджелудочной железе 6. Расщепление питательных веществ происходит под влиянием: а) витаминов б) воды в) ферментов г) гормонов 7. В желудке среда: а) слабощелочная б) нейтральная в) щелочная г) кислая 8. Желчь: а) расщепляет углеводы б) расщепляет жиры в) облегчает переваривание жиров г) расщепляет белки 9. Ферменты поджелудочной железы расщепляет: а) только жиры б) только крахмал в) белки, жиры, крахмал г) только белки 10. Барьерная роль печени состоит в том, что в ней: а) образуется гликоген б) обезвреживаются ядовитые вещества в) образуется витамин А г) происходит лимфообразование 11.
агодаря ворсинкам кишечника: а) увеличивается его поверхность б) удаляются органические вещества в) обеззараживаются пищевые вещества г) пищевые вещества могут передвигаться 12. В лимфу ворсинок кишечника всасываются: а) аминокислоты б) глицерин и жирные кислоты в) глюкоза г) вода. Часть В. В задании В1 – В2 выбери три ответа из шести. Запиши выбранные цифры в порядке возрастания. В1. Пища — источник… 1. Строительного материала 2. Витаминов 3. Энергии 4. Кислорода 5. Углекислого газа 6. Эритроцитов Ответ: ________________ В2. Для пищеварительной системы человека характерно наличие: Однокамерного желудка 2. Зоба 3. Печени в районе толстого кишечника 4. Тех пар слюнных желез 5. Тонкого кишечника после толстого 6. Поджелудочной железы в районе тонкого кишечника Ответ: ________________ В3. Установите правильную последовательность процесса пищеварения, начиная с начального этапа. В ответе запишите соответствующую последовательность букв. А) Расщепление углеводов, белков, и жиров ферментами пищеварительных соков до элементарных органических соединений; Б) Механическая обработка пищи в ротовой полости и желудке, ее размельчение и смешиванию; В) удаление непереваренных остатков из организма; Г) всасывание органических соединений в кровь и лимфу. Ответ: В4. Установите соответствие между внутренним органом и его характеристикой. Для этого каждому элементу первого столбца подберите позицию второго столбца.
ишите в таблицу цифры выбранных ответов. Характеристика Орган А) Располагается под диафрагмой в левой части живота 1. Тонкий кишечник Б) извилистая трубка длиной 5-6 м 2. Желудок В) Содержит кислотную среду Г) в начальный отдел поступают протоки поджелудочной железы, печени. Д) состоит из трех слоев, средний из которых образован гладкой мускулатурой Е) происходит основное переваривание пищи и всасывание питательных веществ 1 2 Ответ: В5. Вставьте в текст «Органы пищеварения» пропущенные слова из предложенного перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем получившуюся последовательность цифр (по тексту) впишите в приведенную ниже таблицу. Органы пищеварения. Органы пищеварения разделяются на _______(А) группы. Ротовая полость, глотка, _____(Б), желудок и кишечник относят к _______(В). Ну а к пищеварительным железам относят ______ (Г), железы внутренних стенок пищеварительного канала, печень и _____ (Д) железу. Перечень терминов: 1. Три 2. Две 3. Пищевод. 4. Трахея 5. Пищеварительной системе 6. Пищеварительному каналу. 7. Селезенку 8. Слюнные железы 9. Желчный пузырь. 10 поджелудочная железа. А Б В Г Д Ответ:
Источник: znanija.com
Как всё происходит?
Итак, обозначенный процесс отвечает за остановку кровотечения, произошедшего из-за повреждения той или иной составляющей сосудистой системы организма.
Если говорить простым языком, то можно выделить три фазы. Первая – активация. После повреждения сосуда начинают происходить последовательные реакции, которые в итоге приводят к образованию так называемой протромбиназы. Это – сложный комплекс, состоящий из V и X факторов свёртывания. Он образуется на фосфолипидной поверхности мембран тромбоцитов.
Вторая фаза – коагуляция. На этом этапе из фибриногена образуется фибрин – высокомолекулярный белок, который является основой тромбов, возникновение которых и подразумевает свертывание крови. Схема, предоставленная ниже, данную фазу наглядно демонстрирует.
И, наконец, третий этап. Он подразумевает образование фибринового сгустка, отличающегося плотной структурой. К слову, именно путём его промывания и высушивания удаётся получить «материал», который потом используется для приготовления стерильных плёнок и губок для остановки кровотечения, вызванного разрывом мелких сосудов при хирургических операциях.
О реакциях
Выше было кратко описано свертывание крови. Схема, кстати, была разработана в далёком 1905 году учёным-коагулологом по имени Пауль Оскар Моравиц. И она не теряет своей актуальности до сих пор.
Но с 1905 года в области понимания свёртывания крови как сложного процесса изменилось многое. Благодаря прогрессу, конечно же. Учёные смогли открыть десятки новых реакций и белков, которые участвуют в данном процессе. И теперь более распространена каскадная схема свертывания крови. Благодаря ей восприятие и понимание такого сложного процесса становится немного более понятным.
Как можно видеть на предоставленном ниже изображении, происходящее буквально «разобрано на кирпичики». Принимается во внимание внутренняя и внешняя система – кровяная и тканевая. Для каждой характерна определённая деформация, наступающая вследствие повреждения. В кровяной системе вред наносится сосудистым стенкам, коллагену, протеазам (расщепляющие ферменты) и катехоламинам (молекулы-медиаторы). В тканевой же наблюдается повреждение клеток, вследствие которого из них выходит тромбопластин. Который является важнейшим стимулятором процесса свёртывания (иначе называемом коагуляцией). Он выходит непосредственно в кровь. Таков его «путь», но имеет он защитный характер. Ведь именно тромбопластин запускает процесс свёртывания. После его выхода в кровь начинается осуществление вышеперечисленных трёх фаз.
Время
Итак, что примерно представляет собой свертывание крови, схема понять помогла. Теперь хотелось бы немного поговорить о времени.
Весь процесс занимает как максимум 7 минут. Первая фаза длится от пяти до семи. В течение этого времени образуется протромбин. Данное вещество является сложной разновидностью белковой структуры, отвечающей за протекание процесса свёртывания и способность крови к сгущению. Которая используется нашим организмом в целях образования тромба. Он закупоривает повреждённое место, благодаря чему кровотечение останавливается. Всё это занимает 5-7 минут. Вторая и третья стадии происходят намного быстрее. За 2-5 секунд. Потому что эти фазы свертывания крови (схема предоставлена выше) затрагивают процессы, которые происходят повсеместно. А значит и у места повреждения непосредственно.
Протромбин, в свою очередь, образуется в печени. И на его синтез необходимо время. Насколько быстро выработается достаточное количество протромбина, зависит от количества витамина К, содержащегося в организме. Если его не хватает, кровотечение будет остановить сложно. И это является серьёзной проблемой. Поскольку нехватка витамина К указывает на нарушение синтеза протромбина. А это – недуг, который необходимо лечить.
Стабилизация синтеза
Что ж, общая схема свертывания крови понятна – теперь следует уделить немного внимания теме, касающейся того, что необходимо делать для восстановления необходимого количества витамина К в организме.
Для начала – правильно питаться. Самое большое количество витамина К содержится в зелёном чае – 959 мкг в 100 г! В три раза больше, кстати, чем в чёрном. Потому стоит его активно пить. Не стоит пренебрегать и овощами – шпинатом, белокочанной капустой, томатами, зелёным горошком, репчатым луком.
В мясе витамин К тоже содержится, но не во всём – только в телятине, говяжьей печени, баранине. Но меньше всего его находится в составе чеснока, изюма, молока, яблок и винограда.
Впрочем, если ситуация серьёзная, то одним разнообразием меню помочь будет сложно.
ычно врачи настоятельно рекомендуют комбинировать свой рацион с препаратами, ими прописанными. С лечением не стоит затягивать. Необходимо как можно скорее к нему приступить, чтобы нормализовать механизм свертывания крови. Схема лечения прописывается непосредственно врачом, и он также обязан предупредить, что может случиться, если рекомендациями пренебречь. А последствиями может стать дисфункция печени, тромбогеморрагический синдром, пернициозная анемия, опухолевые заболевания и поражение стволовых клеток костного мозга.
Схема Шмидта
В конец XIX века жил известный физиолог и доктор медицинских наук. Звали его Александр Александрович Шмидт. Он прожил 63 года, и бóльшую часть времени посвятил исследованию проблем гематологии. Но особенно тщательно он изучал тему свёртывания крови. У него удалось установить ферментативный характер данного процесса, вследствие чего учёный предложил теоретическое ему объяснение. Которое наглядно изображает предоставленная ниже схема свертывания крови.
В первую очередь происходит сокращение повреждённого сосуда. Затем на месте дефекта образуется рыхлая, первичная тромбоцитарная пробка. Затем она укрепляется. Вследствие чего образуется красный тромб (иначе именуемый кровяным сгустком). После чего он частично или полностью растворяется.
В ходе данного процесса проявляются определённые факторы свертывания крови. Схема, в своём развёрнутом варианте, также их отображает. Обозначаются они арабскими цифрами. И всего их насчитывается 13. И о каждом необходимо рассказать.
Факторы
Полноценная схема свертывания крови невозможна без их перечисления. Что ж, начать стоит с первого.
Фактор I – это бесцветный белок фибриноген. Синтезируемый в печени, растворённый в плазе. Фактор II – протромбин, о котором уже говорилось выше. Его уникальная способность заключается в связывании ионов кальция. И именно впоследствии расщепления этого вещества формируется фермент свёртывания.
Фактор III – это сложный белок липопротеин, тканевый тромбопластин. Его принято называть транспортом фосфолипидов, холестерина, а ещё триацилглицеридов.
Следующим фактором, IV, являются ионы Са2+. Те самые, которые связываются под воздействием бесцветного белка. Они задействованы во многих сложных процессах, помимо свёртывания, в секреции нейромедиаторов, например.
Фактор V – это глобулин. Который тоже образуется в печени. Он необходим для связывания кортикостероидов (гормональных веществ) и их транспортировки. Фактор VI определённое время существовал, но потом его было решено изъять из классификации. Поскольку учёные выяснили – его включает в себя фактор V.
Но классификацию менять не стали. Потому следом за V идёт фактор VII. Включающий в себя проконвертин, с участием которого образуется тканевая протромбиназа (первая фаза).
Фактор VIII – это белок, выраженной в одной цепочке. Известен, как антигемофильный глобулин А. Именно из-за его нехватки развивается такое редкое наследственное заболевание, как гемофилия. Фактор IX является «родственным» ранее упомянутому. Так как это антигемофильный глобулин В. Фактор X – непосредственно глобулин, синтезируемый в печени.
И, наконец, последние три пункта. Это фактор Розенталя, Хагемана и стабилизация фибрина. Они, в совокупности, влияют на образование межмолекулярных связей и нормальное функционирование такого процесса, как свертывание крови.
Схема Шмидта включает все эти факторы. И достаточно бегло с ними ознакомиться, чтобы понять, насколько описываемый процесс сложен и многозначен.
Противосвёртывающая система
Данное понятие также необходимо отметить внимание. Выше была описана система свертывания крови – схема также наглядно демонстрирует протекание этого процесса. Но так называемое «противосвёртывание» тоже имеет место быть.
Для начала хотелось бы отметить, что в ходе эволюции ученые решали две совершенно противоположные задачи. Они пытались выяснить – как организму удаётся предотвратить вытекание крови из повреждённых сосудов, и при этом сохранить её в жидком состоянии в целых? Что ж, решением второй задачи стало обнаружение противосвертывающей системы.
Она представляет собой определённый набор плазменных белков, которые способны снижать скорость химических реакций. То есть ингибировать.
И в данном процессе участвует антитромбин III. Его главная функция заключается в контролировании работы некоторых факторов, которые включает схема процесса свертывания крови. Важно уточнить: он не регулирует образование тромба, а устраняет ненужные ферменты, попавшие в кровоток из места, где тот формируется. Для чего это необходимо? Для предотвращения распространения свёртывания на участки кровеносного русла, которые оказались повреждёнными.
Препятствующий элемент
Рассказывая о том, что представляет собой система свертывания крови (схема которой представлена выше), нельзя не отметить вниманием такое вещество, как гепарин. Он представляет собой серосодержащий кислый гликозаминогликан (один из видов полисахаридов).
Это – прямой антикоагулянт. Вещество, способствующее угнетению активности свёртывающей системы. Именно гепарин препятствует процессу образования тромбов. Как это происходит? Гепарин просто снижает активность тромбина в крови. Однако это – естественное вещество. И оно несёт пользу. Если ввести данный антикоагулянт в организм, то можно поспособствовать активированию антитромбина III и липопротеинлипазы (ферменты, расщепляющие триглицериды – главные источники энергии для клеток).
Так вот, гепарин часто используется ля лечения тромботических состояний. Лишь одна его молекула может активировать большое количество антитромбина III. Соответственно, гепарин можно считать катализатором – поскольку действие в данном случае действительно схоже с эффектом, вызываемом ими.
Есть и другие вещества с таким же действием, содержащиеся в плазме крови. Взять, к примеру, α2- макроглобулин. Он способствует расщеплению тромба, оказывает влияние на процесс фибринолиза, выполняет функцию транспорта для 2-валентных ионов и некоторых белков. А ещё ингибирует вещества, участвующие в процессе свёртывания.
Наблюдаемые изменения
Есть ещё один нюанс, который не демонстрирует традиционная схема свертывания крови. Физиология нашего организма такова, что многие процессы подразумевают не только химические изменения. Но ещё и физические. Если бы мы могли наблюдать за свёртыванием невооруженным взглядом, то увидели бы, что форма тромбоцитов в его процессе меняется. Они превращаются в округлые клетки с характерными шиповидными отростками, которые необходимы для интенсивного осуществления агрегации – объединения элементов в единое целое.
Но это ещё не всё. Из тромбоцитов в процессе свёртывания выделяются различные вещества – катехоламины, серотонин и т.д. По причине этого просвет сосудов, которые оказались повреждёнными, сужается. За счёт чего происходит функциональная ишемия. Кровоснабжение в повреждённом месте снижается. И, соответственно, излияние постепенно тоже сводится к минимуму. Это даёт тромбоцитам возможность перекрыть повреждённые места. Они, за счёт своих шиповидных отростков, будто бы «крепятся» к краям коллагеновых волокон, которые находятся у краёв раны. На этом заканчивается первая, самая долгая фаза активации. Завершается она образованием тромбина. После чего следует ещё несколько секунд фазы коагуляции и ретракции. А последний этап – восстановление нормального кровообращения. И оно имеет большое значение. Поскольку полноценное заживление раны невозможно без хорошего кровоснабжения.
Полезно знать
Что ж, примерно так на словах и выглядит упрощенная схема свертывания крови. Впрочем, есть ещё несколько нюансов, которые хотелось бы отметить вниманием.
Гемофилия. О ней уже упоминалось выше. Это очень опасное заболевание. Любое кровоизлияние человеком, им страдающим, переживается тяжело. Заболевание наследственное, развивается из-за дефектов белков, принимающих участие в процессе свёртывание. Обнаружить его можно достаточно просто – при малейшем порезе человек потеряет много крови. И потратит немало времени на её остановку. А при особо тяжелых формах кровоизлияние может начаться без причин. Люди, страдающие гемофилией, могут рано подвергнуться инвалидизации . Поскольку частые кровоизлияния в мышечные ткани (обычные гематомы) и в суставы – это не редкость. Лечится ли это? С трудом. Человек должен в прямом смысле слова относиться к своему телу, как к хрупкому сосуду, и всегда быть аккуратным. Если случается кровотечение – нужно срочно ввести донорскую свежую кровь, в которой содержится фактор XVIII.
Обычно данным заболеванием страдают мужчины. А женщины выступают в роли носительниц гена гемофилии. Интересно, что британская королева Виктория была таковой. Одному из её сыновей заболевание передалось. Насчёт остальных двух неизвестно. С тех пор гемофилию, кстати, нередко называют королевской болезнью.
Но бывают и обратные случаи. Имеется в виду повышенная свертываемость крови. Если она наблюдается, то человеку тоже нужно быть не менее аккуратным. Повышенная свертываемость говорит о высоком риске образования внутрисосудистых тромбов. Которые закупоривают целые сосуды. Нередко последствием может стать тромбофлебит, сопровождающийся воспалением венозных стенок. Но этот дефект лечится проще. Часто, кстати, он является приобретённым.
Удивительно, сколько всего происходит в организме человека, когда тот элементарно порезался листком бумаги. Можно ещё долго рассказывать об особенностях крови, её свёртывании и процессах, которые его сопровождают. Но вся наиболее интересная информация, как и наглядно демонстрирующие её схемы, предоставлена выше. С остальным, при желании, можно ознакомиться в индивидуальном порядке.
Источник: FB.ru
Как устроено свертывание крови
Остановка кровотечения основана на той же идее, что используют домохозяйки для приготовления холодца — превращении жидкости в гель (коллоидную систему, где формируется сеть молекул, способная удержать в своих ячейках тысячекратно превосходящую ее по весу жидкость за счет водородных связей с молекулами воды). Кстати, та же идея используется в одноразовых детских подгузниках, в которые помещается разбухающий при смачивании материал. С физической точки зрения, там нужно решать ту же самую задачу, что и в свертывании — борьбу с протечками при минимальном приложении усилий.
Свертывание крови является центральным звеном гемостаза (остановки кровотечения). Вторым звеном гемостаза являются особые клетки — тромбоциты, — способные прикрепляться друг к другу и к месту повреждения, чтобы создать останавливающую кровь пробку.
Общее представление о биохимии свертывания можно получить из рисунка 1, внизу которого показана реакция превращения растворимого белка фибриногена в фибрин, который затем полимеризуется в сетку. Эта реакция представляет собой единственную часть каскада, имеющую непосредственный физический смысл и решающую четкую физическую задачу. Роль остальных реакций — исключительно регуляторная: обеспечить превращение фибриногена в фибрин только в нужном месте и в нужное время.
Фибриноген напоминает стержень длиной 50 нм и толщиной 5 нм (рис. 2а). Активация позволяет его молекулам склеиваться в фибриновую нить (рис 2б), а затем в волокно, способное ветвиться и образовывать трехмерную сеть (рис. 2в).
Активатор фибриногена тромбин (рис. 3) принадлежит к семейству сериновых протеиназ — ферментов, способных осуществлять расщепление пептидных связей в белках. Он является родственником пищеварительных ферментов трипсина и химотрипсина. Протеиназы синтезируются в неактивной форме, называемой зимогеном. Чтобы их активировать, необходимо расщепить пептидную связь, удерживающую часть белка, которая закрывает активный сайт. Так, тромбин синтезируется в виде протромбина, который может быть активирован. Как видно из рис. 1 (где протромбин обозначен как фактор II), это катализируется фактором Xa.
Вообще, белки свертывания называют факторами и нумеруют римскими цифрами в порядке официального открытия. Индекс «а» означает активную форму, а его отсутствие — неактивный предшественник. Для давно открытых белков, таких как фибрин и тромбин, используют и собственные имена. Некоторые номера (III, IV, VI) по историческим причинам не используются.
Активатором свертывания служит белок, называемый тканевым фактором, присутствующий в мембранах клеток всех тканей, за исключением эндотелия и крови. Таким образом, кровь остается жидкой только благодаря тому, что в норме она защищена тонкой защитной оболочкой эндотелия. При любом нарушении целостности сосуда тканевой фактор связывает из плазмы фактор VIIa, а их комплекс — называемый внешней теназой (tenase, или Xase, от слова ten — десять, т.е. номер активируемого фактора) — активирует фактор X.
Тромбин также активирует факторы V, VIII, XI, что ведет к ускорению его собственного производства: фактор XIa активирует фактор IX, а факторы VIIIa и Va связывают факторы IXa и Xa, соответственно, увеличивая их активность на порядки (комплекс факторов IXa и VIIIa называется внутренней теназой). Дефицит этих белков ведет к тяжелым нарушениям: так, отсутствие факторов VIII, IX или XI вызывает тяжелейшую болезнь гемофилию (знаменитую «царскую болезнь», которой болел царевич Алексей Романов); а дефицит факторов X, VII, V или протромбина несовместим с жизнью.
Такое устройство системы называется положительной обратной связью: тромбин активирует белки, которые ускоряют его собственное производство. И здесь возникает интересный вопрос, а зачем они нужны? Почему нельзя сразу сделать реакцию быстрой, почему природа делает ее исходно медленной, а потом придумывает способ ее дополнительного ускорения? Зачем в системе свертывания дублирование? Например, фактор X может активироваться как комплексом VIIa—TF (внешняя теназа), так и комплексом IXa—VIIIa (внутренняя теназа); это выглядит совершенно бессмысленным.
В крови также присутствуют ингибиторы протеиназ свертывания. Основными являются антитромбин III и ингибитор пути тканевого фактора. Кроме этого, тромбин способен активировать сериновую протеиназу протеин С, которая расщепляет факторы свертывания Va и VIIIa, заставляя их полностью терять свою активность.
Протеин С — предшественник сериновой протеиназы, очень похожей на факторы IX, X, VII и протромбин. Он активируется тромбином, как и фактор XI. Однако при активации получившаяся сериновая протеиназа использует свою ферментативную активность не для того, чтобы активировать другие белки, а для того, чтобы их инактивировать. Активированный протеин С производит несколько протеолитических расщеплений в факторах свертывания Va и VIIIa, заставляя их полностью терять свою кофакторную активность. Таким образом, тромбин — продукт каскада свертывания — ингибирует свое собственное производство: это называется отрицательной обратной связью. И опять у нас регуляторный вопрос: зачем тромбин одновременно ускоряет и замедляет собственную активацию?
Подводя итог, система свертывания изучена очень хорошо. В ней уже пятнадцать лет не открывали новых белков или реакций, что для современной биохимии составляет вечность. Конечно, нельзя совсем исключить вероятность такого открытия, но пока что не существует ни одного явления, которое мы не могли бы объяснить при помощи имеющихся сведений. Скорее наоборот, система выглядит гораздо сложнее, чем нужно: мы напомним, что из всего этого (довольно громоздкого!) каскада собственно желированием занимается только одна реакция, а все остальные нужны для какой-то непонятной регуляции.
Именно поэтому сейчас исследователи-коагулологи, работающие в самых разных областях — от клинической гемостазиологии до математической биофизики, — активно переходят от вопроса «Как устроено свертывание?» к вопросам «Почему свертывание устроено именно так?», «Как оно работает?» и, наконец, «Как нам нужно воздействовать на свертывание, чтобы добиться желаемого эффекта?». Первое, что необходимо сделать для ответа — научиться исследовать свертывание целиком, а не только отдельные реакции.
Как исследовать свертывание?
Для изучения свертывания создаются различные модели — экспериментальные и математические. Что именно они позволяют получить?
С одной стороны, кажется, что самым лучшим приближением для изучения объекта является сам объект. В данном случае — человек или животное. Это позволяет учитывать все факторы, включая ток крови по сосудам, взаимодействия со стенками сосудов и многое другое. Однако в этом случае сложность задачи превосходит разумные границы. Модели свертывания позволяют упростить объект исследования, не упуская его существенных особенностей.
Попытаемся составить представление о том, каким требованиям должны отвечать эти модели, чтобы корректно отражать процесс свертывания in vivo.
В экспериментальной модели должны присутствовать те же биохимические реакции, что и в организме. Должны присутствовать не только белки системы свертывания, но и прочие участники процесса свертывания — клетки крови, эндотелия и субэндотелия. Система должна учитывать пространственную неоднородность свертывания in vivo: активацию от поврежденного участка эндотелия, распространение активных факторов, присутствие тока крови.
Рассмотрение моделей свертывания естественно начать с методов исследования свертывания in vivo. Основа практически всех используемых подходов такого рода заключается в нанесении подопытному животному контролируемого повреждения с тем, чтобы вызвать гемостатическую или тромботическую реакцию. Данная реакция исследуется различными методами:
- наблюдение за временем кровотечения;
- анализ плазмы, взятой у животного;
- вскрытие умерщвленного животного и гистологическое исследование;
- наблюдение за тромбом в реальном времени с использованием микроскопии или ядерного магнитного резонанса (рис. 4).
Классическая постановка эксперимента по свертыванию in vitro заключается в том, что плазма крови (или цельная кровь) смешивается в некоторой емкости с активатором, после чего производится наблюдение за процессом свертывания. По методу наблюдения экспериментальные методики можно разделить на следующие типы:
- наблюдение за самим процессом свертывания;
- наблюдение за изменением концентраций факторов свертывания от времени.
Второй подход дает несравненно больше информации. Теоретически, зная концентрации всех факторов в произвольный момент времени, можно получить полную информацию о системе. На практике исследование даже двух белков одновременно дорого и связано с большими техническими трудностями.
Наконец, свертывание в организме протекает неоднородно. Формирование сгустка запускается на поврежденной стенке, распространяется с участием активированных тромбоцитов в объеме плазмы, останавливается с помощью эндотелия сосудов. Адекватно изучить эти процессы с помощью классических методов невозможно. Вторым важным фактором является наличие потока крови в сосудах.
Осознание этих проблем привело к появлению, начиная с 1970-х годов, разнообразных проточных экспериментальных систем in vitro. Несколько больше времени потребовалось на осознание пространственных аспектов проблемы. Только в 1990-е годы стали появляться методы, учитывающие пространственную неоднородность и диффузию факторов свертывания, и только в последнее десятилетие они стали активно использоваться в научных лабораториях (рис. 5).
Наряду с экспериментальными подходами для исследований гемостаза и тромбоза также используются математические модели (этот метод исследований часто называется in silico [8]). Математическое моделирование в биологии позволяет устанавливать глубокие и сложные взаимосвязи между биологической теорией и опытом. Проведение эксперимента имеет определенные границы и сопряжено с рядом трудностей. Кроме того, некоторые теоретически возможные эксперименты неосуществимы или запредельно дороги вследствие ограничений экспериментальной техники. Моделирование упрощает проведение экспериментов, так как можно заранее подобрать необходимые условия для экспериментов in vitro и in vivo, при которых интересующий эффект будет наблюдаем.
Регуляция системы свертывания
Сделаем следующий логический шаг и попробуем ответить на вопрос — а как описанная выше система работает?
Каскадное устройство системы свертывания
Начнем с каскада — цепочки активирующих друг друга ферментов. Один фермент, работающий с постоянной скоростью, дает линейную зависимость концентрации продукта от времени. У каскада из N ферментов эта зависимость будет иметь вид tN, где t — время. Для эффективной работы системы важно, чтобы ответ носил именно такой, «взрывной» характер, поскольку это сводит к минимуму тот период, когда сгусток фибрина еще непрочен.
Запуск свертывания и роль положительных обратных связей
Как упоминалось в первой части статьи, многие реакции свертывания медленны. Так, факторы IXa и Xa сами по себе являются очень плохими ферментами и для эффективного функционирования нуждаются в кофакторах (факторах VIIIa и Va, соответственно). Эти кофакторы активируются тромбином: такое устройство, когда фермент активирует собственное производство, называется петлей положительной обратной связи.
Как было показано нами экспериментально и теоретически, положительная обратная связь активации фактора V тромбином формирует порог по активации — свойство системы не реагировать на малую активацию, но быстро срабатывать при появлении большой. Подобное умение переключаться представляется весьма ценным для свертывания: это позволяет предотвратить «ложное срабатывание» системы.
Роль внутреннего пути в пространственной динамике свертывания
Одной из интригующих загадок, преследовавших биохимиков на протяжении многих лет после открытия основных белков свертывания, была роль фактора XII в гемостазе. Его дефицит обнаруживался в простейших тестах свертывания, увеличивая время, необходимое для образования сгустка, однако, в отличие от дефицита фактора XI, не сопровождался нарушениями свертывания.
Один из наиболее правдоподобных вариантов разгадки роли внутреннего пути был предложен нами с помощью пространственно неоднородных экспериментальных систем. Было обнаружено, что положительные обратные связи имеют большое значение именно для распространения свертывания. Эффективная активация фактора X внешней теназой на активаторе не поможет сформировать сгусток вдали от активатора, так как фактор Xa быстро ингибируется в плазме и не может далеко отойти от активатора. Зато фактор IXa, который ингибируется на порядок медленнее, вполне на это способен (и ему помогает фактор VIIIa, который активируется тромбином). А там, куда сложно дойти и ему, начинает работать фактор XI, также активируемый тромбином. Таким образом, наличие петель положительных обратных связей помогает создать трехмерную структуру сгустка.
Путь протеина С как возможный механизм локализации тромбообразования
Активация протеина С тромбином сама по себе медленна, но резко ускоряется при связывании тромбина с трансмембранным белком тромбомодулином, синтезируемым клетками эндотелия. Активированный протеин С способен разрушать факторы Va и VIIIa, на порядки замедляя работу системы свертывания. Ключом к пониманию роли данной реакции стали пространственно-неоднородные экспериментальные подходы. Наши эксперименты позволили предположить, что она останавливает пространственный рост тромба, ограничивая его размер.
Подведение итогов
В последние годы сложность системы свертывания постепенно становится менее загадочной. Открытие всех существенных компонентов системы, разработка математических моделей и использование новых экспериментальных подходов позволили приоткрыть завесу тайны. Структура каскада свертывания расшифровывается, и сейчас, как мы видели выше, практически для каждой существенной части системы выявлена или предложена роль, которую она играет в регуляции всего процесса.
На рисунке 7 представлена наиболее современная попытка пересмотреть структуру системы свертывания. Это та же схема, что и на рис. 1, где разноцветным затенением выделены части системы, отвечающие за разные задачи, как обсуждалось выше. Не все в этой схеме является надежно установленным. Например, наше теоретическое предсказание, что активация фактора VII фактором Xa позволяет свертыванию пороговым образом отвечать на скорость потока, остается пока еще непроверенным в эксперименте.
Вполне возможно, что эта картина еще не вполне полна. Тем не менее, прогресс в этой области в последние годы вселяет надежду, что в обозримом будущем оставшиеся неразгаданные участки на схеме свертывания обретут осмысленную физиологическую функцию. И тогда можно будет говорить о рождении новой концепции свертывания крови, пришедшей на смену старинной каскадной модели, которая верно служила медицине на протяжении многих десятилетий.
Статья написана при участии А.Н. Баландиной и Ф.И. Атауллаханова и была в первоначальном варианте опубликована в «Природе» [10].
Источник: biomolecula.ru
Цель урока:
- изучить процесс свертывания крови, его механизм и этапы;
- познакомиться с заболеваниями, возникающими при нарушении этого процесса.
Оборудование: медиапроектор, интерактивная доска, компьютер.
Ход урока
Мы продолжаем знакомство с кровью и сегодня на уроке нам предстоит познакомиться с уникальным защитным механизмом – свертываемостью крови, а также рассмотреть заболевания, возникающие при нарушениях этого механизма.
(В тетрадях записываем число и тему урока. Одновременно на интерактивной доске демонстрируется страница 1).
Необходимыми условиями жизнедеятельности организма являются: жидкое состояние крови и замкнутость кровяного русла. (Рассказ по странице 2 , схема 1).
Знакомясь с форменными элементами крови, мы говорили, какие из них участвуют в процессе свертывания крови. Назовите их. (Тромбоциты).
Задание 1. Выберите из предложенных признаков те, которые характерны для тромбоцитов (страница 3). Ученики выбирают и перетаскивают термины в таблицу.
Что такое свертываемость крови? (На доске открывается страница 4). Ученики записывают определение в биологический словарь.
Какие фазы выделяют в этом механизме? (Страница 5). Учитель дополняет схему стрелками и необходимыми записями. Учащиеся записывают ее в тетрадь.
Обязательными элементами крови, которые должны присутствовать в плазме, кроме ионов кальция и витамина К, являются факторы свертывания крови – ферменты. Сейчас известно 13 факторов, которые работают на определенных стадиях механизма свертывания. Учитель на доске, а ученики в тетради дописывают факторы свертываемости крови.
В качестве иллюстрации рассмотренного процесса посмотрим анимацию, показывающую образование тромба. (Демонстрация цифрового образовательного ресурса “Свертывание крови” [1]).
Нарушение механизма свертываемости крови происходит при недостаточном синтезе факторов. Причиной этому могут послужить заболевания печени, перенесенный гепатит (желтуха), лекарственный дизбактериоз, наступивший вследствие передозировки антибиотиков. Организм дает сбой… Но – немного истории. (Демонстрация фрагмента из документального телефильма “Цесаревич Алексей: история жизни и смерти” [2]).
Чего же так боялась Аликс Гессенская, будущая Александра Федоровна – жена российского императора Николая II? Давайте пройдемся по истории одной из королевских семей. (Страница 6).
1837 год. 18-летняя Александрина Виктория становится королевой Англии. Счастливое замужество рождение семерых детей. Что еще надо молодой женщине? Как гром среди ясного неба прозвучало сообщение врачей – через несколько месяцев после рождения восьмого ребенка – сына Леопольда – мальчик болен неизлечимой болезнью – гемофилией. Виктория удивлена. В 17-ти поколениях ее предков этой болезни не было.
В настоящее время установлено, что ген гемофилии появился у королевы в результате спонтанной мутации, причину которой никто не может объяснить.
Кроме сына Леопольда, умершего в результате несчастного случая – он повредил колено, и внутреннее кровотечение не смогли остановить, злополучный ген получили две из четырех дочерей Виктории – Алиса и Беатрикс, одна из которых стала матерью будущей российской императрицы. Аликс Гессенская боялась родить больного наследника.
Чем же опасна гемофилия? Можно ли ее вылечить? Рассказ учителя о заболевании и его встречаемости в России, Воронежской области, Воронеже. О некоторых методах лечения. (С использованием страниц 7 – 10 интерактивной доски).
Давайте еще раз вспомним механизм свертывания крови.
(Используется цифровой образовательный ресурс – интерактивная схема “Этапы свертывания крови” [1], с помощью которой ученики последовательно расставляют стадии свертывания крови).
Противоположностью гемофилии является повышенная свертываемость крови, известная как тромбофлебит. Причин развития этого заболевания много (страница 11). Опасность появления тромбов заключается в том, что тромб, образовавшись в сосудах головного мозга, может привести к инсульту, в сосудах сердца – к инфаркту (страница 12).
(Прежде чем переключиться на следующую страницу, учитель включает функцию доски “Шторка” — кнопка “Непрозрачный экран” — и переходит к странице 13).
Можно ли узнать, есть ли у вас предрасположенность к образованию тромбов. Ответьте на некоторые вопросы. (Учитель открывает шторку на половину страницы 13).
Если вы ответили “да” хотя бы на два вопроса, значит опасность образования тромбов у вас велика. К счастью, можно предупредить развитие заболевания. Как вы думаете, как? (Учитель открывает всю страницу 13 и рассказывает о профилактике тромбозов).
Организм тоже помогает нам справиться со спонтанным образованием тромбов в сосудах. Для этого в крови действует противосвертывающий механизм. (Страница 14). Возвращаемся к схеме 1 и дописываем вещества антикоагулянты.
Противосвертывающие вещества широко применяются в медицине: для консервации крови, при лечении варикозов, геморроя, для профилактики тромбозов.
Самым древним и самым известным антикоагулянтом является гирудин, выделяемый шейными железами медицинской пиявки. (Стр. 15).
Родоначальником гирудотерапии считают грека Никандра из Колофона (200-130 гг. до н.э.). Труды по гирудотерапии (науки о лечении пиявками) писали Гиппократ, Авиценна, Гален. Великий русский хирург Пирогов писал, что “использовал не менее 100 пиявок для лечениях раненых”.
Любой врач в России 18-19 веков всегда носил при себе баночку с пиявками. Кровопускание считалось одним из самых эффективных способов лечения.
Какое же действие оказывает гирудин на организм? (Страница 16. После рассказа учителя с использованием страницы 16, включить функцию “Шторка”).
Сегодня на уроке мы разобрали действие защитного механизма свертывания крови, поговорили о значении антикоагулянтов в нашем организме, познакомились с заболеваниями, связанными со сбоем в системе свертывания крови.
Давайте проведем небольшую проверку ваших знаний, и оценим их. Выполните тест, выбрав один правильный ответ. (Страница 17. Шторка постепенно открывает вопросы. Страница 18 — проверка выполнения задания).
Страница 19. Дифференцированное домашнее задание, исходя из полученной оценки по тесту.
Литература
- Любимова З.В., Маринова К.В. Биология. Человек и его здоровье: Учеб. для учащихся 8 кл. общеобразовательных учреждений. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003.
- Источники информации, использованные при подготовке и проведении урока: www.school-collection.edu.ru – Единая коллекция Цифровых Образовательных Ресурсов.
- www.1tv.ru – Первый канал. (Документальное кино. Архив).
- www.russtv.ru – Русское Православное ТВ.
- www.kultura-portal.ru – Электронная газета “Культура-Портал”.
- www.ru.wikipedia.org – Википедия. (Гемофилия. Свертывание крови).
- www.medkurs.ru — Факторы свертывания крови.
- www.epochtimes.ru – Великая эпоха – международный информационный проект.
- www.med-service.ru – Медицинский портал.
- www.hemophilia.ru – Общество больных гемофилией. Всероссийское общество гемофилии.
- www.clinlab.info – Плазменные факторы свертывания крови.
- www.krugosvet.ru – Энциклопедия “Кругосвет”.
- www.dic.academic.ru – Словари и энциклопедии на “Академике”.
Источник: urok.1sept.ru