Легеневий і тканиний газообмін. Транспорт газів кровю.

Більша частина кисню і вуглекислого газу переноситься у хімічно зв'язаному стані. Вам уже відомо, що основний транспортер кисню - гемоглобін еритроцитів (1г гемоглобіну зв'язує 1,34 мл кисню). Кров постачає до тканин кисень у вигляді оксигемоглобіну (НbО2) - нестійкої сполуки, яка легко розпадається і вивільняє кисень. Як це відбувається? В артеріальній крові капілярів вміст кисню більший, ніж у клітинах. І згідно із законами дифузії кисень через стінки капілярів легко переходить у тканинну рідину, з якої проникає в клітини й одразу вступає в реакції окиснення органічних речовин (білків, жирів, вуглеводів).

Унаслідок окиснення органічних речовин у клітинах збільшується вміст вуглекислого газу. Він так само завдяки дифузії з клітин через тканинну рідину надходить у капіляри, в яких частина (близько 25%) вуглекислого газу зв'язується з гемоглобіном, утворюючи нестійку сполуку - карбгемоглобін. Так артеріальна кров перетворюється на венозну, яка по венах великого кола кровообігу (верхня і нижня порожниста) надходить до правого передсердя, потім - до правого шлуночка серця, звідти - до легенів. У легенях карбгемоглобін розпадається, вуглекислий газ вивільняється і виводиться з організму.

Решта (близько 75%) вуглекислого газу зв'язується з водою плазми крові, утворюючи карбонатну кислоту (Н2СО3), що розпадається на гідрогенкарбонат-іони, які з'єднуються з йонами калію і натрію, утворюючи відповідні солі (КНСО3) і (NаНСОз). Ці солі в розчиненому вигляді містяться в плазмі крові та через органи виділення виводяться з організму.

Під час вдиху атмосферне повітря надходить до легенів і в альвеолах змішується з повітрям, яке залишилося в них після видиху (залишковий об’єм повітря). Залишковий об'єм повітря не дає легеням спадатися навіть за найінтенсивнішого видиху.

По артеріях малого кола кровообігу в легені надходить венозна кров, у якій міститься значний відсоток вуглекислого газу. У повітрі, яке вдихає людина, кисню більше, ніж у венозній крові. Тому кисень у результаті дифузії вільно проходить через стінки альвеол і капілярів у кров. Тут кисень сполучається з гемоглобіном еритроцитів, утворюючи оксигемоглобін, і кров стає артеріальною. По легеневих венах вона надходить до лівого передсердя, потім - до лівого шлуночка, звідти - до великого кола кровообігу, яким переноситься до тканин.

Водночас вуглекислий газ проникає в альвеоли і під час видиху виводиться з організму. Завдяки інтенсивному обміну газів у легенях, тобто безперервному надходженню кисню та видаленню вуглекислого газу, склад альвеолярного повітря сталий, що має велике значення для підтримання гомеостазу.

Зміст газу в рідині в фізично розчиненому вигляді залежить від його напруги і коефіцієнта розчинності, що відображає здатність даного газу поглинатися даної рідиною.

В артеріальній крові вміст фізично розчиненого кисню складає 0,003 мл кисню на 1 мл крові, а вміст вуглекислого газу в артеріальній крові – 0,026 мл на 1 мл крові.

Хоча вміст в крові кисню і вуглекислого газу в фізично розчиненому стані відносно невелике, цей стан відіграє величезну роль в життєдіяльності організму. Для того, щоб зв’язатися з тими чи іншими речовинами, дихальні гази спочатку повинні бути доставлені до них у фізично розчиненому вигляді. Таким чином, при дифузії в тканини або кров кожна молекула кисню або вуглекислого газу певний час перебуває в стані фізичного розчинення.

Більша частина кисню переноситься кров’ю у вигляді хімічної сполуки з гемоглобіном, один моль якого може зв’язати до 4 молей кисню. Тобто 1 г гемоглобіну може зв’язати 1,39 мл кисню. При аналізі газового складу крові отримують дещо меншу величину – 1,34 – 1,36 мл кисню на 1 г гемоглобіну, оскільки деяка частина гемоглобіну знаходиться в неактивному вигляді. Знаючи вміст гемоглобіну, можна вирахувати кисневу ємність крові. Максимальна її величина складає 0,20 л кисню на 1 л крові. Однак такий зміст кисню в крові може досягатися тільки в тому випадку, якщо кров контактує з газовою сумішшю з високим вмістом кисню, а в природних умовах гемоглобін оксігеніруется не повністю.

Відношення між кількістю гемоглобіну і оксигемоглобіну залежить від змісту фізично розчиненого кисню в крові, яке пропорційно напрузі кисню. Процентне відношення оксигемоглобіну до загального вмісту гемоглобіну в крові називається насиченням гемоглобіну киснем. Насичення гемоглобіну киснем залежить від напруги кисню. Графічно цю залежність відбиває так звана крива дисоціації оксигемоглобіну, яка має S-подібну форму.

Кінцевий продукт окислювальних обмінних процесів – двоокис вуглецю – переноситься кров’ю до легких і видаляється через них у зовнішню середу. Так само як і кисень, двоокис вуглецю може переноситися як у фізично розчиненому вигляді, так і у складі хімічних сполук. Хімічні реакції зв’язування двоокису вуглецю складніше, ніж реакції приєднання кисню, так як механізми, що відповідають за транспорт двоокису вуглецю, повинні одночасно забезпечувати підтримання сталості кислотно-лужної рівноваги крові і тим самим внутрішнього середовища організму в цілому.

Напруга вуглекислого газу в артеріальній крові, що надходить в тканинні капіляри, становить 40 мм рт. ст. У клітинах, розташованих біля цих капілярів, його напруга значно вище, так як вуглекислий газ постійно утворюється в процесі метаболізму. У зв’язку з цим фізично розчинений вуглекислий газ переноситься по градієнту напруги з тканин в капіляри. Тут деяка кількість вуглекислого газу залишається в стані фізичного розчинення, але більша частина його зазнає ряд хімічних перетворень.

Перш за все відбувається гідратація молекули двоокису вуглецю з утворенням вугільної кислоти. У плазмі крові ця реакція протікає дуже повільно, в еритроциті вона прискорюється приблизно в 10 тис. разів. Це пов’язано з дією ферменту вугільної ангідрази (карбоангідрази). Оскільки цей фермент є лише в клітинах, практично всі молекули двоокису вуглецю, що беруть участь у реакції гідратації, повинні спочатку вступити в еритроцити.

Наступна реакція полягає в дисоціації слабкої вугільної кислоти на іони бікарбонату і іони водню. Накопичення іонів бікарбонату в еритроциті призводить до того, що між його внутрішнім середовищем і плазмою крові створюється дифузійний градієнт. Іони бікарбонату можуть пересуватися по цьому градієнту лише в тому випадку, якщо при цьому не буде порушуватися рівноважний розподіл електричних зарядів. Тому з виходом кожного бікарбонатного іона повинен відбуватися або вихід з еритроцита одного катіона, або вхід одного аніона. Оскільки мембрана еритроцита практично непроникна для катіонів, але порівняно легко пропускає невеликі аніони, натомість бікарбонатного іона в еритроцит надходять іони хлору. Цей обмінний процес називається хлоридно зрушенням.

По мірі надходження вуглекислого газу в еритроцит, там постійно утворюються не тільки двокарбонатний іони, але також іони водню, однак це не супроводжується значними зрушеннями рН, що обумовлено особливими властивостями гемоглобіну, який володіє значною буферною ємністю.

Вуглекислий газ може зв’язуватися також шляхом безпосереднього приєднання до аміногрупи білкового компонента гемоглобіну. При цьому утворюється так звана карбамінової зв’язок.

У легких напрямок всіх описаних реакцій змінюється на протилежне, внаслідок чого відбувається виділення вуглекислого газу.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: