血液是一种结缔组织。它的细胞间质是液体——血浆。血浆包含(“漂浮”)其细胞成分:红细胞、白细胞和血小板。一个体重70公斤的人平均有5.0-5.5升血液(占体重的5-9%)。血液发挥以下功能:将氧气和营养物质输送到器官和组织,并清除其中的代谢产物。
血液由血浆组成,血浆是血液中去除有形成分(细胞)后剩余的液体。血浆含有90-93%的水分、7-8%的各种蛋白质(白蛋白、球蛋白、脂蛋白、纤维蛋白原)、0.9%的盐分和0.1%的葡萄糖。血浆还含有酶、激素、维生素和其他人体必需的物质。血浆蛋白参与血液凝固过程,确保血液反应的稳定性(pH 7.36),维持血管压力,使血液更粘稠,并防止红细胞沉淀。血浆中还含有参与人体防御反应的免疫球蛋白(抗体)。
健康人体内葡萄糖含量为80-120毫克%(4.44-6.66毫摩尔/升)。葡萄糖含量急剧下降(至2.22毫摩尔/升)会导致脑细胞兴奋性急剧升高。血糖含量进一步下降会导致呼吸、循环和意识障碍,甚至可能致命。
血液还含有矿物质,例如:NaCI、KCI、CaCl2、NaHCO2、NaH2PO等盐类,以及Na+、Ca2+、K+离子。血液离子组成的恒定性确保了渗透压的稳定以及血液和体细胞中液体量的保存。
血液也由有形成分(细胞)组成:红细胞、白细胞、血小板。
红细胞(red blood cells)是没有细胞核的细胞,无法分裂。成年男性每微升血液中含有390万至550万个红细胞(平均5.0x1012/升),女性每微升血液中含有370万至490万个红细胞(平均4.5x1012/升),具体数量取决于年龄、身体(肌肉)压力或情绪压力以及进入血液的激素。严重失血(以及某些疾病)会导致红细胞含量下降,血红蛋白水平也会下降。这种情况称为贫血。
每个红细胞呈双凹盘状,直径7-8μm,中心厚度约1μm,边缘区厚度可达2-2.5μm。单个红细胞的表面积约为125μm2。如果血液为5.5升,所有红细胞的总表面积可达3500-3700μm2。红细胞外部覆盖着一层半透膜(壳)——细胞膜,水、气体和其他元素可以选择性地透过它。细胞质中没有细胞器:其体积的34%是血红蛋白,其功能是输送氧气(O2)和二氧化碳(CO2)。
血红蛋白由蛋白质珠蛋白和非蛋白质基团——血红素(含铁)组成。一个红细胞含有多达4亿个血红蛋白分子。血红蛋白将氧气从肺部输送到器官和组织,并将二氧化碳从器官和组织输送到肺部。由于肺部氧分压较高,氧分子会附着在血红蛋白上。附着氧气的血红蛋白呈鲜红色,被称为氧合血红蛋白。当组织内氧分压较低时,氧气会从血红蛋白中分离出来,离开毛细血管进入周围的细胞和组织。血液释放氧气后,会充满二氧化碳,而组织内的二氧化碳分压高于血液。与二氧化碳结合的血红蛋白被称为碳血红蛋白。在肺部,二氧化碳离开血液,而血液中的血红蛋白又会充满氧气。
血红蛋白很容易与一氧化碳 (CO) 结合,形成碳氧血红蛋白。一氧化碳与血红蛋白的结合速度比氧气的结合速度快 300 倍。因此,即使空气中含有少量的一氧化碳,也足以使其与血红蛋白结合,阻碍氧气进入血液。由于体内缺氧,会导致缺氧(一氧化碳中毒),并引发头痛、呕吐、头晕、昏迷甚至死亡。
白细胞(white blood cells)流动性强,但形态特征各异。成人每升血液中含有3.8-109到9.0-109个白细胞。根据过时的观念,这个数字也包括淋巴细胞,它们与白细胞有共同的来源(来自骨髓干细胞),但与免疫系统相关。淋巴细胞占血液中“白细胞”(不包括红细胞)总数的20-35%。
组织中的白细胞主动向各种化学因子移动,其中代谢产物起着重要作用。当白细胞移动时,细胞和细胞核的形状会发生变化。
根据细胞质中是否存在颗粒,所有白细胞可分为两类:颗粒白细胞和非颗粒白细胞。较大的一类是颗粒白细胞(粒细胞),其细胞质中含有小颗粒,且细胞核或多或少有分节。第二类细胞的细胞质中没有颗粒,其细胞核无分节。这类细胞被称为非颗粒白细胞(无粒细胞)。
颗粒白细胞在酸性和碱性染料染色时均呈现颗粒状。这些是中性粒细胞(中性粒细胞)。其他粒细胞对酸性染料具有亲和力,被称为嗜酸性粒细胞(嗜酸性粒细胞)。其他粒细胞可用碱性染料染色,被称为嗜碱性粒细胞(嗜碱性粒细胞)。所有粒细胞都包含两种类型的颗粒:原发性颗粒和次级特异性颗粒。
中性粒细胞呈圆形,直径为7-9微米。中性粒细胞占“白细胞”(包括淋巴细胞)总数的65-75%。中性粒细胞的细胞核分节,由2-3个或更多叶组成,叶间有细桥连接。一些中性粒细胞的细胞核呈弯曲的杆状(带状中性粒细胞)。幼年(成年)中性粒细胞的细胞核呈豆状。此类中性粒细胞数量较少,约为0.5%。
中性粒细胞的胞质呈颗粒状,大小为0.1至0.8微米。一些初级颗粒(大的嗜天青颗粒)含有溶酶体特有的水解酶:酸性蛋白酶和磷酸酶、β-透明质酸酶等。其他较小的中性粒细胞颗粒(次级颗粒)直径为0.1至0.4微米,含有碱性磷酸酶、吞噬素、氨基肽酶和阳离子蛋白。中性粒细胞的胞质含有糖原和脂质。
中性粒细胞是可移动的细胞,具有极强的吞噬活性。它们能够捕获细菌和其他颗粒,并被水解酶分解(消化)。中性粒细胞的寿命最长可达8天。它们在血液中停留8-12小时,然后进入结缔组织并在那里发挥作用。
嗜酸性粒细胞因其颗粒可被酸性染料染色而被称为腹水性白细胞。嗜酸性粒细胞的直径约为9-10微米(最大可达14微米)。1升血液中含有1-5%的“白细胞”。嗜酸性粒细胞的细胞核通常由两个或较少情况下由三个小核组成,核之间由一个细桥连接。嗜酸性粒细胞还有带状核和幼年核两种类型。嗜酸性粒细胞的胞质中有两种类型的颗粒:小颗粒,大小为0.1-0.5微米,含有水解酶;大颗粒(特异)大小为0.5-1.5微米,含有过氧化物酶、酸性磷酸酶、组胺酶等。嗜酸性粒细胞的移动性不如中性粒细胞,但它们也会将血液排出,前往炎症灶附近的组织。嗜酸性粒细胞进入血液并停留3-8小时。嗜酸性粒细胞的数量取决于糖皮质激素的分泌水平。嗜酸性粒细胞能够通过组胺酶灭活组胺,并抑制肥大细胞释放组胺。
进入血液的嗜碱性粒细胞直径为9微米,数量占血液总量的0.5-1%。嗜碱性粒细胞的细胞核呈分叶状或球形。胞质内含有0.5至1.2微米大小的颗粒,其中含有肝素、组胺、酸性磷酸酶、过氧化物酶和血清素。嗜碱性粒细胞参与肝素和组胺的代谢,影响毛细血管的通透性,使血液粘稠。
无颗粒白细胞(或称无粒细胞)包括单核细胞和白细胞。单核细胞进入血液,占血液中白细胞和淋巴细胞总数的6-8%。单核细胞的直径为9-12 µm(在含血涂片中为18-20 µm)。单核细胞的细胞核形状各异,从豆形到叶形不等。细胞质呈弱嗜碱性,含有小溶酶体和胞饮小泡。源自骨髓干细胞的单核细胞属于所谓的单核吞噬系统(MPS)。单核细胞进入血液并循环36至104小时,然后进入组织并转化为巨噬细胞。
进入血液的血栓细胞(血小板)呈无色圆形或梭形,直径为2-3微米。血栓细胞由巨核细胞(骨髓巨细胞)分离而成。每升血液(1升)含有200-109到300-109个血小板。每个血小板内含有一个透明质球和一个颗粒,颗粒大小约为0.2微米。透明质球内含有细丝,颗粒中堆积着线粒体和糖原颗粒。由于血小板具有分解和黏附的能力,它使血液更加粘稠。血小板的寿命为5-8天。
血液中还含有淋巴细胞,它们是免疫系统的结构元素。然而,在科学和教育文献中,这些细胞仍然被认为是非颗粒白细胞,这显然是不正确的。
血液中含有大量的淋巴细胞(1立方毫米中有1000-4000个),它们主要存在于淋巴液中并负责免疫。在成年人体内,淋巴细胞的数量达到6-1012个。大多数淋巴细胞不断循环并进入血液和组织,这有助于它们发挥身体的免疫防御功能。所有淋巴细胞都是球形的,但大小各不相同。大多数淋巴细胞的直径约为8微米(小淋巴细胞)。约10%的细胞直径约为12微米(中淋巴细胞)。在免疫系统器官中,也存在直径约为18微米的大淋巴细胞(淋巴母细胞)。后者通常不会进入循环血液。这些是存在于免疫系统器官中的年轻细胞。淋巴细胞的细胞膜形成短的微绒毛。圆形细胞核占据了细胞的大部分,主要充满浓缩的染色质。嗜碱性细胞质的窄边周围含有许多游离核糖体,10%的细胞含有少量嗜天青颗粒——溶酶体。颗粒状内质网和线粒体数量稀少,高尔基复合体发育不良,中心粒较小。
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