Как кровь может быть красной, если вены на запястье кажутся синими?

Коротко

Гемоглобин содержится в эритроцитах и переносит кислород в крови
Цвет крови создаёт гем, а не железо как металл
Гем избирательно поглощает часть видимого света, отражая преобладающий красный
Кислород меняет спектр поглощения, но кровь остаётся красной в обоих случаях
Синеватый вид вены возникает из-за рассеяния света через кожу и ткани

На запястье под кожей проступает почти синяя вена. Почему она кажется синей, если кровь красная?

Вы сможете объяснить ребёнку, почему видимый цвет вены отличается от цвета крови.

Кажется, дело в том, что кровь в венах уже отдала кислород. Но тогда почему в пробирке при анализе та же венозная кровь тёмно-красная?

Что окрашивает кровь

Главный пигмент крови человека — гемоглобин. Этот белок находится в эритроцитах и переносит кислород. Цвет создаёт его железосодержащая часть — гем, плоская молекула с атомом железа в центре. Именно с ней связан красный оттенок крови, который мы видим в пробирке.

Но одного железа недостаточно.

Цвет задаёт вся молекулярная конструкция гема, а не железо как металл. Поэтому ржавчина и железный порошок не дают такого же оттенка: нужной структуры в них нет. Чтобы понять, откуда берётся красный, нужно проследить за светом, который отражается от крови или проходит через неё и попадает в глаз.

Почему поглощение света даёт красный

Гем избирательно поглощает часть видимого света. Непоглощённый свет, достигающий глаза, содержит преобладающую красную составляющую. Так что привычный цвет крови связан с тем, какие части света её молекулы поглотили, а какие дошли до нас.

Представьте цветной светофильтр: он задерживает одни цвета и пропускает другие. Эта аналогия помогает представить результат, но у неё есть предел. Гем не пассивное окрашенное стекло. Его спектр поглощения — то, какие части света он поглощает, — определяется электронным устройством молекулы. При присоединении кислорода этот спектр меняется, и глаз замечает перемену оттенка.

Кислород меняет оттенок, но не делает кровь синей

Насыщенная кислородом артериальная кровь выглядит ярко-красной. Отдавшая кислород венозная кровь становится тёмно-красной — именно такой она выглядит в пробирке при анализе. Оба варианта остаются красными: кислород меняет спектр поглощения, но не превращает человеческую кровь из синей в красную.

Оттенок меняется, загадка с веной остаётся.

Разницу спектров использует пульсоксиметр. Прибор просвечивает ткань светом разных длин волн и по соотношению поглощения оценивает насыщение крови кислородом. За разницей между ярко-красным и тёмно-красным стоит изменение взаимодействия гемоглобина со светом.

Почему вены кажутся синими

Когда мы смотрим на вену, между ней и глазом есть кожа и подкожные ткани. Свет проходит через них, рассеивается и возвращается к глазу уже изменённым. Это взаимодействие и создаёт синеватый вид сосуда. Интуиция пропускает промежуточное звено: мы видим вену сквозь кожу, а вывод делаем о цвете крови внутри неё.

Кожа меняет то, что мы видим.

Проверить, как условия наблюдения влияют на впечатление, можно на собственном запястье:

Сравните вену при дневном свете и при тёплом жёлтом освещении. Видимый оттенок меняется.
Вспомните пробирку: кровь там остаётся тёмно-красной даже тонким слоем. На вид вены под кожей влияют также толщина кожи и глубина залегания сосуда.

Такое сравнение помогает разделить два наблюдения: цвет самой крови и вид сосуда через ткани. Освещение тоже участвует в том, какой оттенок мы в итоге замечаем.

Где объяснение не работает

Всё сказанное относится к крови с гемоглобином при освещении видимым светом. Под ультрафиолетом или инфракрасным излучением условия другие, и слово «красный» уже не описывает всю картину. Цвет на фото, экране или под яркой лампой тоже может отличаться от привычного.

И ещё одна неожиданность: красная кровь — не общее правило для всех животных. У некоторых она бывает синей, зелёной, фиолетовой или бесцветной из-за других дыхательных пигментов. Объяснение через гемоглобин относится к человеку и большинству позвоночных.

Вена на запястье кажется синей из-за взаимодействия света с кожей и подкожными тканями, хотя кровь внутри неё тёмно-красная. Красный цвет самой крови задаёт гем в гемоглобине, избирательно поглощающий видимый свет.

Как думаете, изменится ли вид крови под ультрафиолетовой лампой, и что об этом подскажет устройство гема?