ЭРИТРОЦИТ ГЛАЗАМИ ИНЖЕНЕРА
(напечатано в журнале "Инженер" №11, 2005 г.)
Пожалуй, нигде учёный и инженер не встретит такого богатства и разнообразия идей как в живой природе. И хотя Природа изобретательствует бессознательно и эмпирически, за необозримый срок эволюции биосферы она смогла создать такие совершенные творения, найти столь изящные, простые и оптимальные решения, что иной раз им позавидует и человек. С набором таких решений, воплощённых в одной из клеток нашего тела, и познакомим читателя.
Красные клетки крови — эритроциты, как известно, нужны для переноса кислорода от лёгких к тканям нашего тела (а также для обратного транспорта углекислоты, чтоб не идти назад порожняком). Сразу возникает вопрос: зачем клетки? Разве сама кровь, подобно всем жидкостям, не может поглощать и переносить газы? Но Природа ничего не делает зря. Кислород, конечно, растворяется и в жидкой плазме крови, но слишком уж медленно, в малых количествах. Вот и “изобрела” Природа эритроциты, содержащие красный дыхательный пигмент гемоглобин, хорошо (почти в 500 раз лучше, чем плазма) связывающий кислород своими железными атомами (от них и красный, как у ржавчины, цвет крови).
Лишь некоторые животные не имеют дыхательного пигмента, например, прозрачные ледяные рыбы, кровь которых бесцветна. Живут эти рыбы в холодных полярных водах, обильно насыщенных кислородом, (вспомним, сколько газа в холодном лимонаде), где надобность в гемоглобине, эритроцитах отпадает. Не имеет эритроцитов и большинство беспозвоночных (насекомые, моллюски и т.д). У них дыхательные пигменты, своими металлами (Mn, Cu, V, Fe) окрашивающие кровь во все цвета радуги (от фиолетово-голубого и зелёного до жёлто-оранжевого и красного), помещаются не в клетках, а непосредственно в крови.
У человека же свободный, внеэритроцитарный гемоглобин в крови не удерживается – его молекулы просачиваются сквозь поры почек и уходят вместе с мочой (недаром укус змей, яд которых разрушает эритроциты, делает мочу укушенного красной). Потому и понадобились клетки, в которых надёжно запертый гемоглобин транспортируется, как в контейнерах, по кровеносным магистралям.
К тому же гемоглобин, расфасованный по эритроцитам, не теряется при “списании их в утиль”: прямо в “упаковке” он поглощается клетками-санитарами — фагоцитами и перерабатывается. При этом из молекулы гемоглобина не только извлекается дефицитное железо, идущее в “переплавку” на гемоглобин для новых эритроцитов, но используется и остаток молекулы. Он перерабатывается в особое вещество билирубин, помогающее разлагать и переваривать пищу, входя в состав жёлчи (её зеленовато-жёлтый цвет, как и цвет кожи на местах ушибов, обусловлен именно жёлтым билирубином). Здесь мы имеем наглядный пример безотходного производства и утилизации мусора в организме.
Но рассмотрим эритроцит поближе (рис. 1). Чем объяснить его нетипичную колесовидную форму (уже саму по себе наводящую на мысль о транспортной функции этой клетки)? Ответ находим, анализируя эритроциты разных существ. Оказывается, так выглядят лишь красные клетки млекопитающих — у всех других животных (птиц, амфибий, пресмыкающихся и рыб) эритроциты имеют обычную для клеток форму шарика и содержат ядра. В эритроцитах же млекопитающих ядро, этот мозговой центр клетки, отсутствует, да и не к чему он клеткам-контейнерам. Вот и избавляются они от этого ненужного балласта, исторгая ядро.
Именно тогда они и превращаются из шариков в колесики (ту же метаморфозу претерпевает и абрикос, становящийся при потере ядра курагой). Понять, почему так происходит, можно, сжимая меж двух дисков из оргстекла резиновую грушу: её сферический баллон уплощается, образуя вмятины с двух сторон. То же происходит и с эритроцитом: потеря ядра (рис. 2.а) уменьшает его объём, и внешнее давление сжимает клеточную мембрану эритроцита, не изменившую своей площади. В итоге сферическая оболочка теряет устойчивость и, прогибаясь, образует две нарастающие вмятины в точках А и В, где жёсткость её минимальна (б–в). Так эритроциты млекопитающих и приобретают форму диска, колёсика (г).
Самодиагностика на коленке при среднем образовании..
http://www.semizdat.narod.ru/eritz.html
yaplakal.com