Айзек Азимов - Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий
Если бы белки плазмы были полностью расщеплены на аминокислоты, все питательные элементы плазмы сохранялись, и мы могли бы даже предположить, что клетки в состоянии сами забирать из плазмы необходимые аминокислоты в нужных пропорциях. Однако осмотический эффект тогда бы пропал. Аминокислоты легко просачивались бы сквозь стенки капилляров в обоих направлениях. Осмотическое давление на стенки капилляра отсутствовало бы. У кровяного давления в капиллярах не существовало бы противовеса, более крупные кровеносные сосуды медленно бы спались, как проколотая шина. Опять мы видим, что большой размер молекул имеет важное значение для кровеносной системы.
Это содружество осмотического и кровяного давления, возможно, не очень легко представить. Однако тем, кому удалось побывать в метро в часы пик или в других перегруженных средствах общественного транспорта, знают, с чем сравнить эту ситуацию. В вагон метро протиснуться довольно легко, поскольку все люди лезут в одном направлении и одновременно. Однако выйти из вагона уже труднее, поскольку некоторые пассажиры не выходят на этой станции и крепко держатся за поручни.
Если бы ситуация была предоставлена самой себе, тогда бы люди, желающие попасть в вагон, набивались бы внутрь, а те, кому нужно выйти, этого сделать бы не могли. Это движение пассажиров внутрь вагона мы можем назвать подземным «осмотическим давлением».
Для уравновешивания ситуации выходящие призывают на помощь голос: «Пропустите, пожалуйста!» — и люди на платформе отходят в сторону, чтобы дать выйти другим пассажирам. Поток выходящих из вагона людей — это подземное «кровяное давление». Оба давления способствуют эффективному наполнению и опустошению вагонов.
Сбой этой системы создаст в подземных вагонах хаос. Такой же хаос может воцариться и в организме. Избыток воды в тканях приведет к развитию отеков. Иногда отеки наблюдаются на ограниченных участках тела: вокруг укуса комара или пчелы, более широкие зоны отеков наблюдаются при аллергических реакциях.
Как мы знаем, кровотечение может быть опасно для жизни. Потеря какого компонента крови может вызвать летальный исход? На самом деле потеря плазмы намного опаснее потери эритроцитов. В организме имеется избыток красных кровяных телец и гемоглобина на чрезвычайный случай. Для излечения временной слабости в результате кровотечения требуется лишь небольшой отдых и, возможно, таблетки с железом.
Опасность потери плазмы состоит в потере содержащихся в ней белков. Нельзя сказать, что в организме нет механизма, способного быстро восстановить их дефицит. Физиологи проводили следующие эксперименты с животными: у собаки несколько раз брали кровь и каждый раз отделяли красные клетки. Их смешивали с солевым раствором в такой концентрации, чтобы не пострадали ни сами клетки, ни собака, и смесь вводилась в кровеносные сосуды животного. Таким образом объем крови и количество эритроцитов в ней восстанавливались. Не восстанавливалось лишь количество белков плазмы. Когда количество белков в крови собаки снижалось ниже нормы (это называется плазмаферезом), исследовали скорость их восстановления. Выяснилось, что примерно одна четверть всех плазменных белков могла восстановиться в течение одного дня.
Нет причин предполагать, что человек не способен восстанавливать уровень белков так же, как собака. Если он потеряет четверть запасов плазменных белков, то восстановит потерю за день и, естественно, его клетки смогут прожить этот короткий срок на ограниченной «белковой диете».
Однако опасность заключается не в недостатке питательных веществ. Когда при кровотечении организм покидают плазменные белки, нарушается механизм осмотического давления. Кровеносные сосуды не могут восстанавливать жидкость, уходящую в ткани, и не могут извлекать ее из тканей. Если этот процесс затягивается надолго, больной может погибнуть.
Именно по этой причине раненным на поле боя часто переливают плазму, когда цельная кровь недоступна. Плазма не вызывает трудностей при переливании, поскольку в ней нет красных клеток, которые могут вызвать агглютинацию (см. главу 6), и она предоставляет необходимые в данный момент плазменные белки для поддержания осмотического давления в организме. Восстановление красных клеток после кровотечения может происходить более медленно в процессе выздоровления пациента.
Но если осмотический эффект поддерживается именно благодаря большому размеру белковых молекул и организм может короткое время обходиться без плазменных белков, то почему белки в плазме не могут заменить другие большие молекулы? В конце концов, плазменные белки долгое время восстанавливаются в крови, к тому же в организме нет их запаса. Бесценной оказалась бы другая крупная молекула из более легкодоступного источника.
Конечно, подойдет не всякая большая молекула. Она не должна принести вреда организму при попадании в кровь и оставаться там длительный промежуток времени, не выделяясь почками. Молекула также не должна быть слишком большой, иначе осмотический эффект опять будет нарушен.
Такие молекулы-заменители вызывают увеличение объема плазмы в результате деятельности осмотического давления. Они называются «заменителями плазмы». Однако пока не найдено заменителей плазмы, которые бы полностью удовлетворяли все требования, но большую пользу приносят препараты, созданные на основе декстрана (крахмалоподобный материал, создаваемый некоторыми микроорганизмами) и поливинилпиролидона (производимое в промышленности синтетическое вещество, состоящее из крупных молекул).
Организм никогда не дает возможности веществу выполнять одну функцию, если оно способно выполнить десяток. Плазменные белки выполняют питательную функцию и контролируют объем крови, изменяя вязкость и осмотическое давление. Если бы это были единственные их функции, эти белки все равно были бы важны. Однако у них еще много и других обязанностей. Например, передвигаясь в организме, они что-то на себе переносят.
Плазменные белки выполняют транспортную функцию. Различные гормоны, увлекаемые током крови, движутся от вырабатывающей их железы к нужному органу на плазменных белках.
Однако самым интересным объектом транспортировки являются вещества, которые без белков не могут передвигаться в крови. Чтобы рассказать о них, потребуется новая глава.
Глава 12
Двуфазная система
Растения самостоятельно вырабатывают углеводы из углекислого газа и воды, как я уже вскользь упоминал в начале книги. Этот процесс требует больших затрат энергии, поэтому растения должны ее где-то черпать.
Сложный химический механизм, ключевым компонентом которого является хлорофилл, использует солнечный свет и его энергию. Поскольку хлорофилл поглощает красный и желтый свет лучше других, он в основном отражает зеленую и синюю области спектра солнечных лучей, которые представляют собой смесь цветов. По этой причине растения имеют зеленую окраску.
Процесс производства углеводов из углекислого газа и воды называется фотосинтезом (в переводе с греческого «соединение воедино с помощью света»). В результате фотосинтеза от каждой молекулы углекислого газа и воды остается пара атомов кислорода. Эти атомы образуют молекулу кислорода, попадающую в атмосферу.
Таким образом, жизнь протекает в двух противоположных направлениях. С одной стороны, животные и растения получают энергию, соединяя углеводы и другие органические вещества, получаемые из пищи, с кислородом, при этом помимо энергии образуются углекислый газ и вода. С другой стороны, зеленые растения в присутствии солнечного света совершают нечто совершенно противоположное. Они соединяют углекислый газ, воду и энергию, получая углеводы и другие органические вещества и высвобождая кислород.
Эти два противоположных процесса находятся в равновесии. Кислород из атмосферы никогда не используется, не используется также и углекислый газ. В итоге благодаря зеленым растениям энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию, управляющую живыми тканями.
Растения могли бы создавать только необходимый для себя запас углеводов, как, например, человек, который зарабатывает деньги для удовлетворения своих самых насущных запросов. Однако это рискованный процесс.
Растения должны создавать больший запас углеводов, чтобы пережить ночь, когда из-за отсутствия солнечного света они должны использовать углеводы для поддержания всех процессов. Поэтому в тканях растений откладываются запасы углеводов сверх необходимого количества. Так и человек может копить деньги на банковском счете на случай непредвиденных обстоятельств.
При определенных условиях растению необходимо запасать значительное количество питательных веществ. Семена могут развиваться довольно долго, прежде чем появятся молодые зеленые листья и хлорофилл начнет свою работу. Чтобы выжить в это время, растение должно пользоваться энергией, создаваемой в процессе расщепления углеводов, хранящихся в семенах, почках или клубнях.
