Научная работа по теме "Кровь: тайны реки жизни"

Автор научного исследования : Веселко Денис , ученик 4 класса «Б» МАОУ Восточная гимназия г. Южно -Сахалинска

Тема:  «Кровь: тайны реки жизни»

Цель: доказать, что  кровь – это ткань организма, в которой  присутствуют  разные типы клеток с определенными функциями; кровеносная система человека  самодостаточна.

Задачи:

- выяснить что такое кровь;

- изучить состав, свойства  крови;

- выполнить  эксперименты;

- провести анкетирование учащихся 4 Б класса;

- сформулировать результаты исследования.

В своей гипотезе предполагаю, что кровь состоит из разных типов клеток, которые выполняют свою «работу», обеспечивая функционирование организма. Изучение свойств и особенностей  крови  необходимо для дальнейшего развития многих отраслей медицины.

Кровь часто считают жидкостью, наравне с водой, но воды в ней всего 50 %, на самом деле кровь - это соединительная ткань, такая же как кожа, кости, хрящи. Ее особенностью является то, что кровь – это жидкая подвижная соединительная ткань внутренней среды организма, которая циркулирует по замкнутой системе сосудов под действием силы ритмически сокращающегося сердца и не сообщается непосредственно с другими тканями тела человека.

Кровь состоит из двух основных компонентов: плазмы и взвешенных в ней форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов). Отстоявшаяся в пробирке кровь состоит из трёх слоёв: верхний слой образован желтоватой плазмой крови, средний, сравнительно тонкий серый слой составляют лейкоциты, нижний красный слой образуют эритроциты. У взрослого здорового человека объём плазмы достигает 50—60 % цельной крови, а форменных элементов крови составляют около 40—50 %.

Эритроциты (красные кровяные тельца) — самые многочисленные из форменных элементов. Зрелые эритроциты не содержат ядра и имеют форму двояковогнутых дисков. Циркулируют 120 дней и разрушаются в печени и селезенке. Большую часть цитоплазмы эритроцита занимает гемоглобин, состоящий из белка и гемового железа, которое придает крови красный цвет. Кровь насекомых, например, зеленая, потому что в ней нет гемоглобина. Человеческий организм без него обойтись не может. Именно благодаря гемоглобину эритроцит способен переносить кислород и выводить углекислый газ.

Клетки крови постоянно разрушаются в организме. Особенно быстрой смене подвергаются эритроциты. Они разрушаются путем разделения на все более мелкие и мелкие участки - фрагментации, гемолиза и путем эритрофагоцитоза, суть которого заключается в захватывании и переваривании эритроцитов особыми клетками - эритрофагоцитами.

Лейкоциты (белые клетки крови) являются частью иммунной системы организма. Они способны к выходу за пределы кровяного русла в ткани.

Главная функция лейкоцитов — защита от чужеродных тел и соединений. Они участвуют в иммунных реакциях, выделяя при этом Т-клетки, распознающие вирусы и всевозможные вредные вещества; В-клетки, вырабатывающие антитела, макрофаги, которые уничтожают эти вещества.

 Гной, который образуется в тканях при воспалении, — это скопление погибших лейкоцитов.

Тромбоциты (кровяные пластинки) представляют собой ограниченные клеточной мембраной фрагменты цитоплазмы гигантских клеток костного мозга (мегакариоцитов). Совместно с белками плазмы крови (например, фибриногеном) они обеспечивают свёртывание крови, вытекающей из повреждённого сосуда, приводя к остановке кровотечения и тем самым защищая организм от кровопотери.

Неоднородный  состав крови придает ей необычные свойства. С точки зрения химии, кровь представляет собой суспензию форменных элементов в плазме.

Кровь не является ньютоновской жидкостью, однако плазму можно назвать ньютоновской жидкостью. Это свойство позволяет крови регулировать самостоятельно скорость передвижения по сосудам. Когда кровь попадает в тонкие сосуды, ее вязкость увеличивается, а скорость уменьшается, что позволяет не повредить стенку сосуда от высокого давления кровотока.

Кровеносную систему можно сравнить с водопроводом, малейшее повреждение стенки и вся жидкость вытечет.

Поэтому кровь должна постоянно «проверять» стенки сосудов. Как только тромбоциты встречают место повреждения, они «склеиваются» с стенкой сосуда и друг другом, образуя решетку, и посылают сигнал плазме и из растворенного в ней белка фибриногена образуется нерастворимый фибрин, который выпадает в осадок на решетку из тромбоцитов, образуя тромб. Это уникальное свойство крови.

Но кровь обладает и еще одним уникальным свойством – она самостоятельно останавливает процесс свертывания крови.

Группу крови человека определяют антигены, находящиеся на его красных кровяных тельцах. В 1901 г. К. Ландштейнер обнаружил в эритроцитах людей антигены А и В,  а в плазме крови антитела a и  b. В зависимости от наличия или отсутствия в крови антигенов и антител различают 4 группы крови.

К.Ландштейнером и А.Винером в 1940 г. в эритроцитах обезьяны макаки-резуса был обнаружен антиген, который они назвали резус-фактором. Этот антиген находится и в крови 85% людей белой расы. У некоторых народов, например, эвенов резус-фактор встречается в 100%. Кровь, содержащая резус-фактор, называется резус-положительной (Rh+). Кровь, в которой резус-фактор отсутствует, называется резус-отрицательной (Rh-). Резус-фактор передается по наследству.   Если в крови человека встретится антиген с соответствующим антителом, то произойдет агглютинация с последующим гемолизом и развитием тяжелого состояния – гемотрансфузионного шока, которое может привести к смерти. Таким образом переливать можно только одногруппную кровь.

Проведем эксперименты и докажем, что кровь -  это ткань.

Ньютоновские жидкости

К ньютоновским (просто жидкость) относятся однородные жидкости. Ньютоновская жидкость – это вода, масло, спирт, бензин, нефтепродукты и большая часть привычных нам в ежедневном использовании текучих веществ, то есть таких, которые сохраняют свою текучесть, что бы вы с ними не делали (если речь не идет об испарении или замораживании, конечно).

Неньютоновские жидкости

Когда жидкость неоднородна, состоит из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры, то при её течении вязкость зависит от скорости. При различных градиентах скорости, ее вязкость может изменяться. У неньютоновской жидкости такие свойства потому что связи между молекулами закрученные как пружины. При быстром и сильном воздействии они очень упругие, но при медленном и слабом воздействии связи распутываются.

Для нашего эксперимента воспользуемся суспензией, аналогичной крови.
Это картофельный крахмал. Рассмотрим суспензию крахмала под микроскопом и каплю крови. Сравним.  Кровь человека представляет собой суспензию форменных элементов  в плазме.

Получим неньютоновскую жидкость и проведем с ней эксперименты.

Я смешал 3 части крахмала и 2 части воды и получил неньютоновскую жидкость.

Опыт № 1. «Скорость и сила воздействия”

Я перелил неньютоновскую жидкость в плоскую ёмкость. Резко ударил по ней, но рука осталась сухой. Потом я медленно опустил пальцы, и неньютоновская жидкость вела себя как обычная жидкость – медленно стекала. Я опустил пальцы в неё и резко дёрнул, и ёмкость приподнялась!

Опыт № 2 “Опыт с яйцом” 

Как вы думаете, что будет, если сбросить яйцо с небольшой высоты? Я решил проверить. Налил в пакетик неньютоновскую жидкость и положил туда яйцо. Сбросил пакет с высоты на стол. Яйцо не разбилось! Потому что неньютоновская жидкость при быстрых и сильных воздействиях ведёт себя как твёрдое вещество, и яйцо оказалось в надежной “броне”. Проделал тот же опыт с водой. В результате яйцо разбилось.

Итак, кровь в целом это неньютоновская жидкость или жидкая ткань, единственная в организме. При уменьшении диаметра сосуда скорость кровотока уменьшается, вязкость увеличивается, что позволяет улучшить обмен веществами между кровью и тканями и сохранить целостность стенки сосуда. Докажем это в следующем эксперименте.

Измерение скорости кровотока в мелких сосудах.

Сосуды ногтевого ложа включают мельчайшие артерии, называемые артериолами. Для определения скорости кровотока в этих сосудах надо узнать длину пути —S, которую пройдет кровь от корня ногтя до его вершины, и время — t, которое ей для этого потребуется.

1.Измерим длину ногтя от основания до верхушки, исключив прозрачную часть ногтя: под ней нет сосудов. Большим пальцем нажмем на пластинку ногтя мизинца так, чтобы он побелел. При этом кровь будет вытеснена из сосудов ногтевого ложа. Теперь освободим сжатый ноготь и измерим время, за которое он покраснеет. Этот момент и укажет нам время, за которое кровь проделала свой путь. 2. По формуле V = S/t рассчитаем скорость кровотока. Полученные данные сравним со скоростью кровотока в аорте. 7 мм:5 сек=1,4 мм/сек.

V движения крови в аорте 500 мм/сек.

500 мм/сек:1,4мм/сек= 357 раз

Вывод: скорость крови в артериолах меньше скорости крови в аорте в 357 раза.

Изучим клетки крови под микроскопом.

Итак, мы изучили клетки крови и убедились, что  кровь состоит из клеток: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.  Больше всего красных кровяных телец – эритроцитов, функцией которых является перенос к тканям и органам кислорода и транспорт к легким углекислого газа.

Лейкоциты – борцы с инфекцией.

Проведем эксперимент:

Приготовим мазок отделяемого гнойной раны.

Исследуем под микроскопом:

видим большое количество разрушенных лейкоцитов,

обилие бактерий,

и устремившийся на борьбу с инфекцией лейкоцит – макрофаг.

В результате эксперимента  мы доказали, что основная функция лейкоцитов -  это борьба с инфекцией.

Свертывание крови

Проведем эксперимент по свертыванию крови.

Отметим, что все работы с кровью следует выполнять с соблюдением мер предосторожности, так как через кровь могут передаваться опасные заболевания, такие например, как гепатит.

1. Каплю крови поместим на дно чашки Петри – она растекается, как обычная жидкость.
2. Наблюдаем за каплей крови, приподнимая чашечку, замечаем, что через 1 минуту 17 секунд капля перестает растекаться.
3. Иголкой попробуем «перемешать» каплю – видим, что кровь «тянется» за иглой. Это образовавшиеся нити фибрина.

Рассмотрим тромб под микроскопом, мы видим окрасившийся в розовый цвет фибрин, количество которого постепенно увеличивается.

Определим группу крови и резус-фактор

Для этого я посетил кабинет трансфузиологии городской больницы.

Для определения группы крови возьмем стандартный набор антител к антигенам А, В,  D.

В данном образце имеется антиген А и D (произошла агглютинация), таким образом это кровь II группы (А), резус- фактор (Rh) положительный.

Образец № 6- на эритроцитах отсутствуют антигены А и В – первая группа крови (0), антиген D присутствует – резус фактор положительный.

Образец № 1- на эритроцитах присутствует  антиген А  – вторая  группа крови (А), антиген D присутствует – резус фактор положительный.

Образец № 2- на эритроцитах присутствует  антиген В  – третья  группа крови (В), антиген D присутствует – резус фактор положительный.

Образец № 4- на эритроцитах присутствует  антиген А  – вторая  группа крови (А), антиген D  отсутствует – резус фактор отрицательный.

Вспомним, что антигены находятся на эритроцитах, в то время как в плазме есть антитела, которые также влияют на группу крови, основные из них a и b.

Используем стандартный набор из 12 антител и проведем полное исследование в одном из образцов крови.

В своем классе я провел опрос. Мои одноклассники отвечали на вопросы о своей группе крови и резус-факторе.

Таким образом, моя гипотеза о том, что кровь состоит из разных типов клеток, которые выполняют свою «работу», обеспечивая функционирование организма, подтвердилась. Мы доказали, что кровь – ткань организма, без которой жизнь невозможна. Выполняемые ею функции:

транспортная — передвижение крови:

-дыхательная — перенос кислорода и углекислого газа;

-питательная — доставляет питательные вещества к клеткам тканей;

-выделительная — транспорт ненужных продуктов обмена веществ к лёгким и почкам для их выведения из организма;

защитная — обеспечение защиты от чужеродных агентов;

гомеостатическая — поддержание постоянства внутренней среды организма; 

механическая — придание напряжения органам за счет прилива к ним крови,

позволяют нашему организму функционировать.

Сегодня анализ крови – это по сути фундамент комплексного исследования состояния организма. По анализу крови можно определить, на что у человека аллергия, какие вирусы и бактерии проникли в его организм, и даже…кто его мать и отец. Благодаря современным технологиям, через анализ крови мы имеем возможность оценить риски возникновения тяжелых заболеваний, например таких как рак.