40.2 Efnisþættir blóðsins

Hæfniviðmið

Í lok þessa hluta munt þú geta:

• talið upp helstu efnisþætti blóðs
• borið saman rauð og hvít blóðkorn
• lýst blóðvökva og sermi

Blóðrauði ber súrefni, og að nokkru leyti koltvíoxíð, um blóðrásarkerfi manna, annarra hryggdýra og margra hryggleysingja. Blóð er þó meira en prótein. Það er vökvinn sem hreyfist um æðar og inniheldur blóðvökva, það er vökvahlutann með vatni, próteinum, söltum, lípíðum og glúkósa, ásamt frumum, rauðum og hvítum blóðkornum, og frumubrotum sem kallast blóðflögur. Blóðvökvi er stærsti efnisþáttur blóðs og inniheldur vatn, prótein, rafvaka, lípíð og glúkósa. Frumurnar flytja lofttegundir, ef um rauð blóðkorn er að ræða, og taka þátt í ónæmissvörun, ef um hvít blóðkorn er að ræða. Blóðflögur taka þátt í blóðstorknun. Vökvinn millifrumuvökvi er milli frumna; hann er aðskilinn frá blóði, en í hemolymfu blandast þessir vökvar. Hjá mönnum eru frumuhlutar um 45 prósent af blóðinu og fljótandi blóðvökvi um 55 prósent. Blóð er um 20 prósent af utanfrumuvökva einstaklings og um átta prósent af líkamsþyngd.

Hlutverk blóðs í líkamanum

Blóð, eins og mannsblóðið á mynd 40.5, er mikilvægt fyrir stjórnun líkamskerfa og samvægi. Blóð hjálpar til við að viðhalda samvægi með því að halda stöðugu pH-gildi, hitastigi og osmósuþrýstingi og með því að losa líkamann við umframhita. Blóð styður vöxt með því að dreifa næringarefnum og hormónum og fjarlægja úrgangsefni. Það gegnir einnig verndandi hlutverki með því að flytja storkuþætti og blóðflögur sem koma í veg fyrir blóðtap og með því að flytja sjúkdómsvarnarfrumur, hvít blóðkorn, til sýkingarstaða.

Rauð blóðkorn

• Rauð blóðkorn, eða rauðkorn, eru sérhæfðar frumur sem berast um líkamann og flytja súrefni til frumna. Þau myndast úr stofnfrumum í beinmerg. Hjá spendýrum eru rauð blóðkorn litlar tvíhvolfar frumur sem hafa hvorki kjarna né hvatbera þegar þær eru fullþroskaðar og eru aðeins 7-8 µm að stærð. Hjá fuglum og skriðdýrum öðrum en fuglum er kjarni enn til staðar í rauðum blóðkornum.

• Rauði litur blóðsins stafar af járninnihaldandi próteininu blóðrauða, sem sést á mynd 40.6a. Meginhlutverk þessa próteins er að bera súrefni, en það flytur einnig koltvíoxíð. Um 250 milljónum blóðrauðasameinda er pakkað í hvert rautt blóðkorn. Hver blóðrauðasameind bindur fjórar súrefnissameindir og því getur hvert rautt blóðkorn borið um einn milljarð súrefnissameinda. Í þeim fimm lítrum af blóði sem eru í mannslíkamanum eru um 25 billjónir rauðra blóðkorna og þau gætu borið allt að 25 sextilljónir, eða 25 x 10²¹, súrefnissameinda í líkamanum á hverjum tíma. Hjá spendýrum skilur skortur á frumulíffærum í rauðkornum eftir meira rými fyrir blóðrauðasameindir. Skortur á hvatberum kemur einnig í veg fyrir að rauðkornin noti súrefnið í frumuöndun. Aðeins spendýr hafa kjarnalaus rauð blóðkorn, en sum spendýr, til dæmis úlfaldar, hafa jafnvel rauð blóðkorn með kjarna. Kosturinn við rauð blóðkorn með kjarna er að slíkar frumur geta gengist undir mítósu. Kjarnalaus rauð blóðkorn stunda loftfirrt efnaskipti og nota frumstæðan efnaskiptaferil til að framleiða ATP og auka skilvirkni súrefnisflutnings.

• Ekki allar lífverur nota blóðrauða til súrefnisflutnings. Hryggleysingjar sem nota hemolymfu í stað blóðs nota mismunandi litarefni til að binda súrefni. Þessi litarefni nota kopar eða járn til súrefnisbindingar. Hryggleysingjar hafa ýmis önnur öndunarlitarefni. Hemósýanín, blágrænt koparinnihaldandi prótein, sést á mynd 40.6b og finnst í lindýrum, krabbadýrum og sumum liðdýrum. Græna járninnihaldandi litarefnið klórókrúorín finnst í fjórum ættum burstaorma. Hemerýtrín, rautt járninnihaldandi prótein, finnst í sumum burstaormum og liðormum og sést á mynd 40.6c. Þrátt fyrir nafnið inniheldur hemerýtrín ekki hemhóp og súrefnisflutningsgeta þess er lítil miðað við blóðrauða.

  

• Smæð og stórt yfirborðsflatarmál rauðra blóðkorna gerir súrefni og koltvíoxíði kleift að flæða hratt yfir frumuhimnuna. Í lungunum losnar koltvíoxíð og súrefni er tekið upp í blóðið. Í vefjum losnar súrefni úr blóðinu og koltvíoxíð binst til flutnings aftur til lungna. Rannsóknir hafa sýnt að blóðrauði bindur einnig nituroxíð (NO). NO er æðavíkkandi efni sem slakar á æðum og háræðum og getur stuðlað að loftskiptum og för rauðra blóðkorna um þröngar æðar. Nítróglýserín, hjartalyf við hjartaöng og hjartaáfalli, breytist í NO og hjálpar þannig til við að slaka á æðum og auka súrefnisflæði um líkamann.

• Eitt einkenni rauðra blóðkorna er húð úr glýkólípíðum og glýkópróteinum, það er lípíðum og próteinum sem kolvetnasameindir tengjast. Hjá mönnum eru yfirborðsglýkóprótein og glýkólípíð á rauðum blóðkornum breytileg milli einstaklinga og valda mismunandi blóðflokkum, svo sem A, B og O. Rauð blóðkorn lifa að meðaltali í 120 daga. Að þeim tíma liðnum eru þau brotin niður og endurunnin í lifur og milta af átfrumum, sem eru tegund hvítra blóðkorna.

Hvít blóðkorn

• Hvít blóðkorn, einnig kölluð hvítfrumur, eru um eitt prósent af rúmmáli blóðfrumna. Hlutverk þeirra er mjög ólíkt hlutverki rauðra blóðkorna: þau taka fyrst og fremst þátt í ónæmissvörun með því að bera kennsl á og ráðast gegn sýklum, svo sem bakteríum, veirum og öðrum framandi lífverum. Hvít blóðkorn myndast stöðugt; sum lifa aðeins í nokkrar klukkustundir eða daga en önnur lifa í mörg ár.

• Formgerð hvítra blóðkorna er mjög frábrugðin formgerð rauðra blóðkorna. Þau hafa kjarna og innihalda ekki blóðrauða. Mismunandi tegundir hvítra blóðkorna eru greindar eftir útliti í smásjá eftir vefjalitun og hver tegund hefur sérhæft hlutverk. Tveir meginhóparnir, sem báðir sjást á mynd 40.7, eru kornfrumur, þar á meðal daufkyrningar, sýrukyrningar og basakyrningar, og kornleysingjar, þar á meðal einkyrningar og eitilfrumur.

  

• Kornfrumur innihalda korn í umfrymi sínu; kornleysingjar heita svo vegna þess að þær skortir korn í umfryminu. Sumar hvítfrumur verða að átfrumum sem annaðhvort dvelja á sama stað eða ferðast með blóðrásinni og safnast á sýkingar- eða bólgustaði, þar sem efnaboð frá framandi ögnum og skemmdum frumum laða þær að. Eitilfrumur eru meginfrumur ónæmiskerfisins og skiptast meðal annars í B-frumur, T-frumur og náttúrulegar drápsfrumur. B-frumur eyða bakteríum, gera eiturefni þeirra óvirk og framleiða mótefni. T-frumur ráðast á veirur, sveppi, sumar bakteríur, ígræddar frumur og krabbameinsfrumur. Þær ráðast á veirur með því að losa eiturefni sem drepa sýktar frumur. Náttúrulegar drápsfrumur ráðast á ýmsar smitandi örverur og tilteknar æxlisfrumur.

• Ein ástæða þess að HIV er erfitt að meðhöndla er að veiran ræðst beint á T-frumur með því að komast inn um viðtaka. Þegar HIV er komið inn í frumuna fjölgar veiran sér með erfðakerfi T-frumunnar. Eftir eftirmyndun berst HIV beint frá sýktu T-frumunni til átfrumna. HIV-sýking getur verið ógreind í langan tíma áður en full sjúkdómseinkenni koma fram.

Blóðflögur og storkuþættir

Blóð þarf að storkna til að sár grói og til að koma í veg fyrir of mikið blóðtap. Lítil frumubrot sem kallast blóðflögur dragast að sárstað, festast þar með því að teygja út marga anga og losa innihald sitt. Innihaldið virkjar aðrar blóðflögur og verkar einnig með öðrum storkuþáttum. Þeir breyta fíbrínógeni, vatnsleysanlegu próteini í blóðsermi, í fíbrín, óvatnsleysanlegt prótein, og þannig storknar blóðið. Margir storkuþættir þurfa K-vítamín til að virka og K-vítamínskortur getur valdið vandamálum í blóðstorknun. Margar blóðflögur safnast saman og loða hver við aðra á sárstaðnum og mynda blóðflögutappa, einnig kallaðan fíbrínkökk, eins og sést á mynd 40.8b. Tappinn eða kökkurinn endist í nokkra daga og stöðvar blóðtap. Blóðflögur myndast þegar stærri frumur, risakjarnafrumur, brotna niður, eins og fruman á mynd 40.8a. Úr hverri risakjarnafrumu myndast 2.000-3.000 blóðflögur og í hverjum rúmmillimetra blóðs eru 150.000-400.000 blóðflögur. Hver blóðflaga er diskulaga og 2-4 µm í þvermál. Blóðflögur innihalda margar litlar bólur en engan kjarna.

Blóðvökvi og sermi

• Vökvahluti blóðs kallast blóðvökvi. Hann er aðskilinn með því að snúa eða skilvinda blóð á miklum hraða, 3.000 snúningum á mínútu eða meira. Blóðfrumur og blóðflögur færast vegna miðflóttaafls niður á botn sýnaglassins. Efra vökvalagið, blóðvökvinn, er 90 prósent vatn ásamt ýmsum efnum sem þarf til að viðhalda pH-gildi líkamans, osmósuálagi og vörnum líkamans. Blóðvökvi inniheldur einnig storkuþætti og mótefni.

• Blóðvökvi án storkuþátta kallast sermi. Sermi líkist millifrumuvökva að því leyti að rétt samsetning lykiljóna, sem virka sem rafvakar, er nauðsynleg fyrir eðlilega starfsemi vöðva og tauga. Önnur efni í sermi eru prótein sem hjálpa til við að viðhalda pH-gildi og osmósujafnvægi og gefa blóðinu seigju. Sermið inniheldur einnig mótefni, sérhæfð prótein sem eru mikilvæg í vörnum gegn veirum og bakteríum. Lípíð, þar á meðal kólesteról, eru einnig flutt í sermi ásamt ýmsum öðrum efnum, svo sem næringarefnum, hormónum, efnaskiptaúrgangi og utanaðkomandi efnum á borð við lyf, veirur og bakteríur.

• Próteinið mannalbúmín í sermi er algengasta próteinið í blóðvökva manna og er myndað í lifur. Albúmín, sem er um helmingur próteina í blóðsermi, flytur hormón og fitusýrur, jafnar pH-gildi og viðheldur osmósuþrýstingi. Prótein af gerðinni immúnóglóbúlín eru mótefniprótein sem myndast í slímhúð og gegna mikilvægu hlutverki í mótefnamiðluðu ónæmi.

Tenging við þróunarfræði

Blóðflokkar og prótein á yfirborði rauðra blóðkorna

Rauð blóðkorn eru þakin mótefnavökum úr glýkólípíðum og glýkópróteinum. Samsetning þessara sameinda ræðst af erfðum sem hafa þróast með tímanum. Hjá mönnum eru mismunandi yfirborðsmótefnavakar flokkaðir í 24 blóðflokkakerfi með meira en 100 mismunandi mótefnavökum á hverju rauðu blóðkorni. Tvö þekktustu blóðflokkakerfin eru ABO-kerfið, sem sést á mynd 40.9, og Rh-kerfið. Yfirborðsmótefnavakar ABO-kerfisins eru glýkólípíð sem kallast A-mótefnavaki og B-mótefnavaki. Fólk með blóðflokk A hefur A-mótefnavaka, fólk með blóðflokk B hefur B-mótefnavaka, fólk með blóðflokk AB hefur báða mótefnavakana og fólk með blóðflokk O hefur hvorugan. Mótefni í blóðvökva bregðast við A- eða B-mótefnavökum ef ósamrýmanlegu blóði er blandað saman. Þegar blóði úr flokki A og flokki B er blandað saman verður kekkjun vegna mótefna í blóðvökvanum sem bindast mótstæðum mótefnavaka; það veldur blóðkekkjum sem geta storknað í nýrum og valdið nýrnabilun. Blóðflokkur O hefur hvorki A- né B-mótefnavaka og því er hægt að gefa O-blóð fólki með alla ABO-blóðflokka. O-neikvætt blóð er alhliða blóðgjafi. AB-jákvætt blóð er alhliða blóðþegi vegna þess að það hefur bæði A- og B-mótefnavaka. Karl Landsteiner við Háskólann í Vínarborg uppgötvaði ABO-blóðflokkana árin 1900 og 1901.

Rh-blóðflokkakerfið fannst fyrst í resusöpum. Flest fólk hefur Rh-mótefnavakann (Rh⁺) og hefur ekki anti-Rh-mótefni í blóði. Þeir fáu einstaklingar sem hafa ekki Rh-mótefnavakann og eru Rh⁻ geta myndað anti-Rh-mótefni ef þeir komast í snertingu við Rh⁺ blóð. Þetta getur gerst eftir blóðgjöf eða þegar Rh⁻ einstaklingur gengur með Rh⁺ barn. Fyrsta snerting veldur yfirleitt ekki viðbragði, en við aðra snertingu geta nægileg mótefni hafa safnast upp í blóðinu til að framkalla viðbragð sem veldur kekkjun og niðurbroti rauðra blóðkorna. Sprauta getur komið í veg fyrir þetta viðbragð.

Tengill í námsefni

Spilaðu blóðflokkaleik á vefsíðu Nóbelsverðlaunanna til að styrkja skilning þinn á blóðflokkum: https://openstax.org/l/blood_typing