普通生物学（陈阅增）第八章 ：血液与循环 知识点

8.1 人和动物体内含有大量的水

各种动物体内都含有大量的水。

• 成年男人体内含水量为体重的60%左右,成年女人体内含水量为体重的50%左右。出生一天的新生儿含水量为体重的79%。其他各种动物体内的含水量也很高。水对人和动物体至关重要,没有水就没有生命。因为生命活动的许多反应都是在水溶液中进行的。

体内的水主要通过尿排出,但出汗与呼气也是排出的途径。在正常情况下,人体水的摄入量与排出量是相等的。

体内以水作为基础的液体称为体液( body fluid )。体液内含有各种对身体不可缺少的离子和化合物以及代谢产物。

体液按所在的位置分为细胞内液( intracel-lular fluid)和细胞外液( extracellular fluid)。

• 细胞内液是指细胞内的体液,约占体重的40%(男)和30%(女)。
• 细胞外液包括存在于组织间隙中的组织液和存在于血管、淋巴管等管内的管内液即血浆和淋巴等。组织液约占体重的16% ,管内液约占体重的4%。

简单的多细胞动物(如水螅)的细胞能直接与外部环境接触,所需的食物和氧直接取自外部环境,代谢产生的废物也直接排到外部环境中去。

复杂的多细胞动物的绝大多数细胞并不能直接与外部环境接触,它们周围的环境就是细胞外液，首先是组织液。组织液充满了细胞与细胞之间的间隙,又称细胞间液。细胞通过细胞膜直接与组织液进行物质交换；而另一方面组织液又通过毛细血管壁与血浆进行物质交换。血浆在全身血管中不断流动,再通过胃、肠、肾、肺和皮肤等器官与外界进行物质交换。

8.2 血液的结构与功能

1、血液是由血细胞悬浮在血浆中构成的

血液是由血浆混悬着血细胞构成的,它起着多方面的重要作用。

人和高等动物的血液存在于心血管系统中,被心脏的搏动所推动,不断地在体内血管系统中循环流动，以细胞间隙中的组织液为中介与细胞进行物质交换。通过离心分离,细胞较重沉到下部，血液分成血浆和细胞成分两部分。

（1）血浆

人的血浆是淡黄色的液体,约占血液体积的53%(男)或58%(女),其中水分约占92% ,还有溶于水的晶体物质,胶体物质等。

血浆中的晶体物质主要是盐类,包括氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠等。

• 血浆渗透压的绝大部分来自溶解于其中的晶体物质,特别是电解质。
• 由血浆中晶体物质形成的渗透压称为晶体渗透压。
• 晶体物质比较容易通过毛细血管壁,因此血浆和组织液之间的晶体渗透压保持动态平衡。

血浆中的胶体物质是血浆蛋白,含量为6%~8% 。每100 mL血液中约含血浆蛋白4 g。

• 这些血浆蛋白形成的渗透压很小,只占血浆渗透压的很小一部分 ,称为胶体渗透压。
• 胶体渗透压虽然很小,但由于血浆蛋白不能通过毛细血管壁,因此对于血管内外的水平衡有重要的作用。
• 如果血浆蛋白量低于正常值,血管内的渗透压低于血管外的渗透压,水分便会向血管外转移,组织间隙充水,形成水肿。长期营养不良,蛋白质摄入量不足,便会出现水肿。

血浆蛋白中主要有3种蛋白质:

• ①清蛋白,血浆中约含4%左右。清蛋白在3种蛋白质中相对分子质量较小,但分子数目多,而且含量大，80%的血浆胶体渗透压是由它产生的。
• ②球蛋白,血浆中含2%左右,又分α1球蛋白、β球蛋白与y球蛋白。球蛋白与某些物质的运输及机体的免疫功能有关。
• ③纤维蛋白原,血浆中仅含0.2%~0.4%。纤维蛋白原主要在血液凝固中起作用。

此外,血浆中还有一些其他物质,如葡萄糖﹑氨基酸、少量的脂肪、酶、激素以及尿素、尿酸等。在空腹时,每100 mL人的全血中葡萄糖的含量为100 mg。

（2）血液的细胞成分

细胞成分可分为上层的白细胞和血小板，以及下层的红细胞。

红细胞：

• 低等脊椎动物的红细胞是有细胞核的,但人和哺乳动物的红细胞在成熟的过程中失去了细胞核、高尔基体中心粒、内质网和大部分线粒体。
• 人的红细胞像一个双凹形的圆饼,周边厚而中间薄。
• 红细胞的特点是含有血红蛋白(Hb),占细胞全重的1/3。血红蛋白中含有铁,可与氧结合。
• 红细胞中另一种重要物质是碳酸酐酶,它有助于二氧化碳的运输。
• 红细胞的主要功能是运输氧和二氧化碳。
• 它的形状和大小有利于氧和二氧化碳迅速穿越细胞。

白细胞：

• 白细胞可以根据细胞质内有无颗粒分为颗粒细胞和无颗粒细胞。
• 颗粒细胞中按照颗粒对染料的反应,又可分为中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。
• 无颗粒细胞可分为淋巴细胞和单核细胞。
• 白细胞的主要功能是保护机体,抵抗外来微生物的侵袭。

血小板

• 血小板比红细胞小,碟形,内含许多颗粒。
• 血小板起源于骨髓内的巨核细胞。当一个巨核细胞成熟时,它的细胞质分裂成几千个近似圆盘形的血小板。因此血小板没有细胞核,实际上不是完整的细胞,而是巨核细胞细胞质的碎片。但它具有独立进行代谢活动的必要结构,所以它有活细胞的特性。
• 血小板主要在凝血中发生作用。

2、血液有运载物质和联系机体各部分的作用

3、一次献血200 ~300 mL不会影响身体健康

人体的血量是很稳定的,占体重的7% ~8% ,一个60 kg体重的男子的血量为4 200 ~ 4 800 mL。

如果失血10% ,即 400 ~500 mL,

• 首先引起心脏活动加快加强,血管普遍收缩，肝、肺、腹腔静脉和皮下静脉丛中的大量血液加速回流,因此对循环中的血量没有明显的影响。
• 在失血后1 ~2 h内,血浆中的水分和电解质由组织液渗入血管中来补充,血量得以恢复。
• 经过一天左右,血浆中的蛋白质可以恢复,这是肝在失血后加速合成蛋白质的结果。
• 而血液中的红细胞约需一个月左右才能恢复。

实际调查发现,一个50 ~ 60 kg体重的成人，一次抽血200 ~ 300 mL，血液中的红细胞在一个月内可以完全恢复,甚至还可超过抽血前的水平。

• 这是由于失血造成缺氧，引起肾产生的促红细胞生成素增多,加速红细胞生成的缘故。
• 由于人体能及时补充所损失的血液,所以健康的成年人一次献血200 ~ 300 mL不会影响身体健康。

至于大失血,失血量超过全血量20%以上,已不能由机体内部的调节和代偿功能来维持正常的血压水平,将会出现一系列的临床症状,必须采取治疗措施,包括输血等。

4、管破损时血液凝固可以堵塞漏洞

当组织受到损伤,血液从血管流出后几分钟就由液体变成凝胶状体,这便是血液凝固。

这种由血液凝成的血块,大约在30 min后开始回缩, 18 ~24 h完成回缩。回缩时从血块中挤出的液体称为血清( serum)。

血清和血浆的区别是血清中除去了纤维蛋白原和少量的参与凝血的血浆蛋白,增加了血小板释放的物质。

血液的凝固是一个复杂的过程,许多因素与凝血有关。凝血过程可概括如下:

• 纤维蛋白原是一种可溶性的杆状蛋白质,由肝产生,经常存在于血浆中。
• 在凝血酶的作用下,纤维蛋白原被切掉两端的带负电的小分子多肽,成为纤维蛋白单体。许多纤维蛋白单体连接成纤维蛋白,纤维蛋白形成网状,使血液从液体变成凝胶。
• 由于纤维蛋白原经常存在于血液中,在正常情况下,血液中只含有由肝所产生的凝血酶原，不能含有具有活性的凝血酶。
• 凝血酶原在凝血酶原激活物的作用下变成凝血酶。

凝血酶原激活物又是怎样形成的?

• 凝血酶原激活物是由原来没有活性的凝血酶原激活物被另一种因素所激活的。如此上推,有一连串的这种反应。

那是什么原因诱发这一连串的连锁反应中的第一个反应呢?

• 这是由于有关的凝血因子与损伤的血管内皮接触,很可能是与损伤的内皮下的胶原纤维接触,就被激活成有活性的凝血因子,引起了凝血的连锁反应。

促使血液凝固的各种凝血因子都存在于血液之中,且含量很高,血液具有很大的凝血潜力。

• 然而血液却只在组织破损或血管内皮损伤的局限部位凝固,在血管中一般是不凝固的。
• 这是由于在血浆中还存在着多种对抗凝血因子的抑制因素在发挥作用,使这种巨大的凝血潜力受到有效的控制。

5、输血时必须血型相符

在正常情况下红细胞是均匀分布在血液中的。当加入同种其他个体的血清时,有时可使均匀悬浮在血液中的红细胞聚集成团,这便是凝集。这种红细胞的凝集也是一种免疫反应。

• 在人类的红细胞上有凝集原(抗原),这是由镶嵌在红细胞膜上的糖蛋白和糖脂形成的。
• 在血清中有凝集素(抗体)。
• 兰德施泰纳按照红细胞和血清中凝集原与凝集素的不同,将血液分为4种主要类型。

• 同血型的人之间由于血液中的凝集原与凝集素相同,可以互相输血。
• О型血中没有凝集原,可以给其他3种血型的人输血。
• AB型血液中没有凝集素，可以接受其他3种血型血的输血。
• 由于O、A、B 3种血型的血清中含有凝集素(抗体)以对抗本身红细胞所没有的凝集原(抗原),如果将О型以外的非本血型的血输入,就会使输入血液中的红细胞凝集,产生严重的反应。

检查血型的方法是将受检者的血液分别滴入抗A和抗B的鉴定血清中,混合后在显微镜下观察是否出现凝集现象。

6、Rh因子是输血和妊娠中的重要因素

在人体内，除了有4种血型，称为ABO血型系统；还有另一种血型系统：Rh血型系统。

Rh血型系统是红细胞上是否含有Rh因子凝集原，

• 大多数人的红细胞上含有Rh因子，血清中没有抗Rh凝集素，与抗Rh血清混合则发生凝集反应，是Rh阳性；
• 小部分人的红细胞上不含Rh因子，与抗Rh 血清混合不发生凝集反应，是Rh阴性；
• Rh阴性者如果通过输血输入Rh因子,血清中就会产生抗Rh凝集素。
• 如果这个人再一次输入Rh阳性者的血液时,就会发生凝集反应,造成危害。
• 所以在临床上给患者重复输血，即使是同一供血者也应重作交叉配血试验,以免由于Rh 血型不配合发生意外事故。

Rh阴性妇女与Rh阳性男子结婚

• 如果 Rh 阴性的妇女与Rh 阳性的男子结婚,由于 Rh因子是显性遗传,胎儿将是Rh 阳性。
• Rh 阳性胎儿的红细胞上的Rh因子如果由于某些原因进入母体血液，会使母体产生抗 Rh 凝集素。
• 抗 Rh 凝集素又经过胎盘进入胎儿循环,使胎儿的红细胞凝集、破坏，这可以导致胎儿严重贫血,甚至死亡。
• 这种严重的胎儿贫血症往往发生在第二胎,因为在第一胎分娩时胎盘从子宫分离,引起流血,一部分胎儿的血液进入母体循环,使母体产生抗 Rh凝集素再作用于第二胎产生严重的后果。
• 这位妇女由于血液中已具有抗Rh 凝集素,如果再输入Rh 阳性者的血液也会使红细胞凝集,发生严重的反应。

现在已经知道在人的红细胞内还存在着几十种抗原,每种抗原都能引起抗原–抗体反应。不过除了OAB抗原系统和Rh系统以外,其他的因子很少引起输血反应。

8.3哺乳动物的心脏血管系统

1、血液在人的心脏血管系统中循环流动

在脊椎动物体内,血液循环是在封闭的心血管系统中进行的。这个系统包括一套输血的管道(血管)和一个推动血液流动的泵(心脏)。人和哺乳动物有两个循环(体循环和肺循环),都是起源于心脏,又回到心脏。

人和哺乳动物的心脏是一个中空的肌肉器官,被纵中隔和横中隔分为四部分。

• 纵中隔将心脏分为左心、右心,
• 而横中隔又将这两部分分为心房和心室。

血液循环：

• 心脏有节奏地收缩把血液挤出去,血液从右心室流出经过肺回到左心房,这是肺循环( 又称小循环)。血液由左心房进入左心室,再由左心室流出,经过各种器官组织回到右心房,这是体循环( 又称大循环)。血液从右心房进入右心室再流出,又开始了另一次的循环。

在这两个循环中,从心脏输送血液出去的管道称为动脉,从肺或其他组织输送血液回心脏的管道称为静脉。

• 在体循环中,从心脏发出的大动脉称为主动脉,从主动脉再分出动脉到各器官和组织。动脉再分出微动脉。

• 肺循环也是如此,血液从右心室出发,经过肺动脉,再流经两侧肺中的微动脉、毛细血管,再汇合到肺静脉,最后通到左心房。左心室和右心室在一定时间内泵出的血量相等。

为什么血液在血管系统中只向一个方向流动,而不倒流呢?

• 这是因为心血管系统中有一套瓣膜,对于保证血液不倒流起着重要的作用。
• 在右心房与右心室之间有右房室瓣(三尖瓣),在左心房与左心室之间有左房室瓣(二尖瓣),统称房室瓣。在右心室与肺动脉之间有肺动脉瓣,在左心室与主动脉之间有主动脉瓣，统称半月瓣。这些瓣膜随着心室的收缩或舒张而启开或关闭,阻止血液倒流。有些患者的心脏瓣膜闭锁不全,会有部分血液倒流。外周静脉中也有瓣膜,也可阻止血液倒流。

2、血液循环的动力来自心脏的搏动

血液循环的动力来自心脏的收缩。由心脏收缩产生的压力推动血液流过全身各部分,心脏起着肌肉性泵的作用。

心脏和静脉管中的瓣膜则决定血液流动的方向。

每次心脏搏动,由收缩到舒张的过程称为心动周期( cardiac cycle)。

首先两个心房同时收缩,接着心房舒张;然后两个心室同时收缩,接着心室舒张。心脏每分钟大约收缩70次,每次大约0.85 s。一个正常成年人的心率在每分钟60 ~100次的范围内变动。

在心动周期中,心脏中的压力和血流都在发生变化。

• 当心房收缩时,心房内压力升高,将血液注入心室。
• 接着心房舒张,心室收缩,心室内压力升高,血液向心房方向回流,推动房室瓣关闭。
• 心室内压力继续升高,直到心室内压力超过主动脉(或肺动脉)的压力,血液冲开主动脉瓣(或肺动脉瓣),射入主动脉(或肺动脉)。
• 接着心室舒张,室内压降低,主动脉瓣(或肺动脉瓣)关闭。
• 当心室内压力低于心房内压力时，房室瓣开放,血液从心房流入心室。
• 如此周而复始,循环不已。

3、 起搏点决定心脏搏动的节奏

人的心脏每分钟大约搏动70 次,终生不停。心脏能维持长久的有节奏的搏动是由于心脏所具有的结构上与功能上的特性。

心脏由心肌构成。

• 心肌也是横纹肌,它的基本结构与骨骼肌相似。
• 不过骨骼肌的肌纤维呈柱状,细长,多细胞核;而心肌细胞较短,单核,细胞与细胞之间有多种形式的密切联系,心室肌细胞有分支。
• 心肌区别于骨骼肌的最明显的特征就是心肌收缩的自动节律性,即心肌细胞能通过自身内在的变化而有节律地兴奋并引起有节律的收缩。
• 心脏的自动性节律起源于心脏的一定部位,这个部位称为起搏点( pacemaker)。

心脏有充足的血液供给。最先从主动脉分支出来的动脉就是供给心脏血液的两条冠状动脉,它们给心脏细胞送来氧和营养素。如果冠状动脉阻塞会给心脏的功能带来严重的影响。

哺乳动物的心肌分化出一类心肌细胞,构成特殊传导系统。

• 这类细胞大多具有自动产生节律性兴奋的能力,主要功能是产生和传导兴奋。
• 特殊传导系统包括窦房结( SA node)、房室结（AV node)、房室束和浦肯野纤维。

心脏兴奋的传导过程：

• 兴奋由右心房壁上的窦房结开始,一方面向四周的心房肌传播,引起心房肌收缩,同时传到房室之间的房室结,引起房室结兴奋。
• 兴奋从心房到心室只能通过房室结、房室束这一传导系统,因为心房与心室之间的结缔组织不能传导兴奋。
• 兴奋在房室结延搁约0.07 s,使整个心房可完全收缩把全部血液送入心室。
• 然后兴奋通过房室束及其左束支、右束支以及浦肯野纤维迅速传播到两个心室的全部细胞,引起心室收缩。

当窦房结由于疾病遭受损伤不能正常起搏时,房室结就取而代之，成为起搏点。房室结最大的节律为每分钟40 ~50次,虽然比窦房结的节律慢一些,但仍可驱动整个心脏。

如果两个起搏点都受到损害不能工作时,现在仍然可以在体内安装起搏器人工起搏。起搏器发出有节律的电脉冲使心脏产生有节律的搏动。

4、血管的结构与它们的功能相适应

心脏每次收缩时将心室中的血液射入与它相连接的动脉。这些动脉有两方面的功能。

• 一是把血液从心脏引导到机体的各部分。动脉的管径较粗,对血流的阻力很小。
• 另一方面的功能是作为有弹性的血库调节血量和血压。

在心室收缩期，一定量的血液突然射入主动脉和主要的动脉,如果主动脉和大动脉没有弹性,不能膨胀,则这种突然的输入会使整个动脉系统的血压和血量大为增加。由于这些动脉有一厚层弹性组织,当血液射人时可以扩张,容纳心脏射入的血液,使血压不致过高,血液不致突然涌入较小的动脉。

在心舒期,射血停止,主动脉瓣关闭,被扩张的动脉由于弹性而回缩,把在心缩期贮存的位能释放出来,维持血压相对的稳定,推动血液继续流向外周。由于主动脉和其他一些主要动脉的弹性血库的作用,使心脏的间断性射血转变成动脉中持续不断的血流。

动脉管壁的弹性随年龄的增长而减小。

微动脉位于动脉与毛细血管之间。微动脉的管壁内肌纤维成分相对比较多,大多是环行平滑肌纤维。环行平滑肌纤维长度的变化可以迅速改变这些血管的口径。

• 它的口径的变化一方面可以调节血液从动脉流出的速度,从而调节动脉内的血量和血压；
• 另一方面又可调节控制进入器官组织的血量,调整血液的分布。在整个血管系统中,在主动脉、动脉等部分压力下降很少, 而微静脉与右心房之间的压力下降也很少,大部分压力下降发生在微动脉和毛细血管的两端,由此可以推论这一部分血管的阻力必然很大。

静脉首要的功能是从身体各部分的毛细血管将血液引导回心脏。

• 静脉的管壁比动脉的薄得多,弹性也较低。
• 静脉中的血量约为血液总量的一半,而且血压较低。
• 因此,静脉系统还起着贮血库的作用。

5、毛细血管网是物质交换的场所

微循环( microcirculation)是指在封闭式血液循环系统中介于微动脉与微静脉之间的一套微细的血管系统(包括微动脉、毛细血管、微静脉等)中的血液循环。血液和组织液之间的物质交换是通过微循环中的毛细血管来进行的。

毛细血管直径为7 ~9 um,刚刚可使红细胞通过。它遍布全身,伸入每个器官和组织,形成一个非常庞大的毛细血管网。

毛细血管的结构很适应于在血液和组织液之间交换液体、溶解的气体和小分子的溶质。

• 这些血管的管径很小,因而形成了最大的扩散表面。
• 由于毛细血管数量很大,其总的横切面积也大,使毛细血管中的血流速度变慢,大约平均为0.07 cm/s。血液流经毛细血管的时间在1.5 ~2.0 s之间,给物质交换提供了足够的时间。
• 此外,毛细血管壁具有很大的通透性。脊椎动物的血浆和组织液除蛋白质含量外其他的成分相同。人的血浆蛋白含量约为6.8% ,而组织液约含蛋白质2.6%。所以组织液是血液的超滤液。

毛细血管中的血液与细胞间隙中的组织液之间的物质交换绝大部分是通过扩散进行的。通过毛细血管壁的交换是很迅速的,这是由于细胞之间存在裂隙,细胞上有孔道,细胞膜的通透性很大和扩散距离很短。通过扩散,循环的血液向细胞供给营养物质,清除新陈代谢所产生的废物。

6、怎样测量人体的血压

血压是指血液对血管壁的压力。一般测定的人体血压是肱动脉的血压。在人体上一般用间接法测量血压。

将血压计的橡皮袖带缠在手臂上部,打气入带,使带内压力升高到200 mmHg( 26.66 kPa)左右,完全阻断血流。

• 将听诊器放在袖带外端手臂下部的肱动脉上,逐渐放出带内空气,
• 当袖带压刚低于心脏收缩压,即动脉压的高峰大于袖带压时,血液以很高的速度穿过部分阻塞的动脉,高速的血流产生湍流和振动,可以听到第一声,这时血压计上的压力读数相当于收缩压。
• 继续降低带内的压力,血液流过袖带阻滞区的时间延长,产生的声音增大。
• 当袖带内压力相当于舒张压时,听到的声音低沉,持续时间更长。
• 袖带内压力下降到刚低于舒张压，则声音全部消失。这是由于血液不断地平静地流过完全开放的血管,没有湍流,也没有噪声。

7、高血压和动脉粥样硬化是危害人类健康的重要疾病

人体血压超过140/90 mmHg 就算是高血压( hypertension)。高血压既普遍又具有潜在的危险。

• 高血压起源于微动脉的过度收缩。
• 小部分高血压(器质性高血压)是由于肾上腺肿瘤或肾疾患等引起的。
• 大多数情况是起因不明,被称为原发性高血压。
• 原发性高血压可能与以下因素有关:高血压病家族史、肥胖﹑高盐饮食、吸烟、情绪障碍和精神压力等。精神高度紧张和情绪障碍在原发性高血压的发病机制中占有重要位置。
• 高血压如果不治疗会引起心脏的劳损,因为心脏要加强收缩才能把血液泵过狭窄的血管,长期下去,常引起心脏肥大,有可能引起衰竭。
• 此外,持续的高血压会损害微动脉,使肝、肾,脑和心脏等重要器官的血液供应发生障碍。
• 高血压最主要的病损器官是心、肾、脑。心力衰竭、肾衰竭和脑出血是晚期高血压病的三大并发症。因为早期高血压可以多年内无明显症状,故有“冷静杀手”之称。
• 原发性高血压的早期可以采取低盐饮食﹑减肥,戒烟、保证睡眠,适度运动及学会控制情绪等措施来降低血压。
• 如果这些措施不能有效地降低血压就需服用降压药如利尿剂、交感神经阻滞剂等来治疗，一旦开始服用这些降压药就必须持续服用,切不可任意停药。

动脉粥样硬化是动脉内膜中沉积含胆固醇的脂肪,形成粥样斑块。随着斑块的扩大和增多,造成动脉管径变窄,使血流受阻,甚至堵塞;血管壁弹性降低而使血压升高;内膜破坏,因而引发血栓形成。

• 在冠状动脉中的粥样斑块可使管腔变窄,心肌供血不足,因而引发心绞痛。
• 更为严重的是粥样斑块或由其引发的血栓将冠状动脉完全堵塞,就会造成局部心肌梗死。
• 冠状动脉粥样硬化的现代治疗技术有冠状动脉搭桥手术和动脉气囊成形术。
• 动脉粥样硬化也可在脑中造成脑梗死,即中风。中风的症状是出现偏瘫、失语、意识障碍等。

对付动脉粥样硬化的关键在于预防,包括积极治疗高血压,降低血液黏度、降低血液中过高的低密度胆固醇含量,抑制血小板的功能,防止血栓形成等。