Газ имеет наибольшее сродство к гемоглобину
Оглавление темы “Вентиляция легких. Перфузия легких кровью.”: Сродство гемоглобина к кислороду. Изменение сродства гемоглобина к кислороду. Эффект Бора.Молекула гемоглобина может находиться в двух формах — напряженной и расслабленной. Расслабленная форма гемоглобина имеет свойство насыщаться кислородом в 70 раз быстрее, чем напряженная. Изменение фракций напряженной и расслабленной формы в общем количестве гемоглобина в крови обусловливает S-образный вид кривой диссоциации оксигемоглобина, а следовательно, так называемое сродство гемоглобина к кислороду. Если вероятность перехода от напряженной формы гемоглобина к расслабленной больше, то возрастает сродство гемоглобина к кислороду, и наоборот. Вероятность образования указанных фракций гемоглобина изменяется в большую или меньшую сторону под влиянием нескольких факторов. Основной фактор — это связывание кислорода с геминовой фуппой молекулы гемоглобина. При этом чем больше геминовых фупп гемоглобина связывают кислород в эритроцитах, тем более легким становится переход молекулы гемоглобина к расслабленной форме и тем выше их сродство к кислороду. Поэтому при низком Р02, что имеет место в метаболически активных тканях, сродство гемоглобина к кислороду ниже, а при высоком Р02 — выше. Как только гемоглобин захватывает кислород, повышается его сродство к кислороду и молекула гемоглобина становится насыщенной при связывании с четырьмя молекулами кислорода.
Когда эритроциты, содержащие гемоглобин, достигают тканей, то кислород из эритроцитов диффундирует в клетки. В мышцах он поступает в своеобразного депо кислорода — в молекулы миоглобина, из которого кислород используется в биологическом окислении мышц. Диффузия кислорода из гемоглобина эритроцитов в ткани обусловлена низким Р02 в тканях — 35 мм рт. ст. Внутри клеток тканей напряжение кислорода, необходимое для поддержания нормального метаболизма, составляет еще меньшую величину — не более 1 кПа. Поэтому кислород путем диффузии из капилляров достигает метаболически активных клеток. Некоторые ткани приспособлены к низкому содержанию Р02 в капиллярах крови, что компенсируется высокой плотностью капилляров на единицу объема тканей. Например, в скелетной и сердечной мышцах Р02 в капиллярах может снизиться чрезвычайно быстро во время сокращения. В мышечных клетках содержится белок миоглобин, который имеет более высокое сродство к кислороду, чем гемоглобин. Миоглобин интенсивно насыщается кислородом и способствует его диффузии из крови в скелетную и сердечную мышцы, где он обусловливает процессы биологического окисления. Эти ткани способны экстрагировать до 70 % кислорода из крови, проходящей через них, что обусловлено снижением сродства гемоглобина к кислороду под влиянием температуры тканей и рН. Эффект рН и температуры на сродство гемоглобина к кислороду. Молекулы гемоглобина способны реагировать с ионами водорода, в результате этой реакции происходит снижение сродства гемоглобина к кислороду. При насыщении гемоглобина менее 100 % низкое рН понижает связывание кислорода с гемоглобином — кривая диссоциации оксигемоглобина смещается вправо по оси х. Это изменение свойства гемоглобина под влиянием ионов водорода называется эффектом Бора. Метаболически активные ткани продуцируют кислоты, такую как молочная, и С02. Если рН плазмы крови снижается от 7,4 в норме до 7,2, что имеет место при сокращении мыщц, то концентрация кислорода в ней будет возрастать вследствие эффекта Бора. Например, при постоянном рН 7,4 кровь отдавала бы порядка 45 % кислорода, т. е. насыщение гемоглобина кислородом снижалось до 55 %. Однако когда рН снижается до 7,2, кривая диссоциации смещается по оси х вправо. В результате насыщение гемоглобина кислородом падает до 40 %, т. е. кровь может отдавать в тканях до 60 % кислорода, что на 1/з больше, чем при постоянном рН.
Метаболически активные ткани повышают продукцию тепла. Повышение температуры тканей при физической работе изменяет соотношение фракций гемоглобина в эритроцитах и вызывает смещение кривой диссоциации оксигемоглобина вправо вдоль оси х. В результате большее количество кислорода будет освобождаться из гемоглобина эритроцитов и поступать в ткани. Эффект 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) на сродство гемоглобина к кислороду. При некоторых физиологических состояниях, например при понижении Р02 в крови ниже нормы (гипоксия) в результате пребывания человека на большой высоте над уровнем моря, снабжение тканей кислородом становится недостаточным. При гипоксии может понижаться сродство гемоглобина к кислороду вследствие увеличения содержания в эритроцитах 2,3-ДФГ. В отличие от эффекта Бора, уменьшение сродства гемоглобина к кислороду под влиянием 2,3-ДФГ не является обратимым в капиллярах легких. Однако при движении крови через капилляры легких эффект 2,3-ДФГ на снижение образования оксигемоглобина в эритроцитах (плоская часть кривой диссоциации оксигемоглобина) выражен в меньшей степени, чем отдача кислорода под влиянием 2,3-ДФГ в тканях (наклонная часть кривой), что обусловливает нормальное кислородное снабжение тканей. – Также рекомендуем “Углекислый газ. Транспорт углекислого газа.” |
1.Угарный газ имеет высокое сродство к гемоглобину. Попадая через воздушно-кровяной барьер в кровь, он вступает в прочное соединение с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин, в результате чего не образуется соединение НВ с О2 (оксигемоглобин) и нарушается дыхательная функция крови. Ткани не получают кислород, развивается состояние гипоксии с вытекающими отсюда симптомами, прежде всего со стороны ЦНС (головная боль, головокружение, тошнота и т.д.).
2.Количество гемоглобина снижено. В данном случае это может быть связано с недостатком витаминов «С» и «В» в пищевых продуктах, что характерно для весеннего периода. Витамины С и В являются неспецифическими факторами эритропоэза, в частности, они необходимы для синтеза гемоглобина. Поэтому весной необходим дополнительный прием витаминов (в виде драже, соков и т.д.).
3.Появление мелкоточечных кровоизлияний связано с пониженной функцией свертывающей системы, что может быть связано, во-первых, с нарушением всасывания жирорастворимого антигеморрагического витамина К (участвующего в синтезе факторов свертывания) из-за отсутствия поступления с пищей жиров, во-вторых, избыток щавелевой кислоты связывает ионы Са++, являющегося одним из факторов свертывания.
4.Длительное кровотечение связано с замедлением процессов свертывания, что, в свою очередь, может быть связано с нарушением синтеза витамина «К» микрофлорой кишечника. Витамин «К» является антигеморрагическим витамином, участвующим в синтезе факторов свертывания крови.
5.В данном случае можно ожидать понижение осмотического давления в результате уменьшения поступления солей с водой и пищей. Механизмы саморегуляции обеспечивают на какое-то время поддержание осмотического давления, главным образом, за счет сокращения выделения солей с мочой (т.к. увеличивается выработка альдостерона), потом и ЖКТ, а также за счет поступления воды в окружающие ткани (в результате возникают отеки) и клетки (в частности, эритроциты). Главное звено данной функциональной системы – это внешнее звено, т.е. поступление воды и солей из внешней среды. В противном случае наступают функциональные изменения со стороны ЦНС и других органов.
6.У здорового человека сдача 300-500 мл крови на состояние здоровья не отразится, т.к. в организме существуют механизмы, обеспечивающие поддержание постоянства форменных элементов крови. В ответ на уменьшение количества крови усиливается выработка эритропоэтинов, стимулирующих эритропоэз. Неспецифическими факторами, участвующими в синтезе гемоглобина, являются, прежде всего витамины «С» и группы «В», поэтому в рацион питания доноров необходимо вводить продукты, богатые этими витаминами, а также содержащие железо (яблоки и др. фрукты).
7.Врач должен перелить кровь II группы, резус-отрицательной, при соблюдении всех правил переливания крови.
8.Радиоактивное излучение оказывает угнетающее действие на функцию красного костного мозга, в результате чего возникают нарушения со стороны кроветворной системы. В данном случае наблюдается угнетение как красного, так и белого ростка костного мозга. Анемия ведет к нарушению дыхательной функции крови, гипоксии. Лейкопения свидетельствует о снижении защитных сил организма, в результате чего больные могут не справиться даже с незначительной инфекцией. В периферической крови можно ожидать появление незрелых форм эритроцитов и лейкоцитов. Так как кровь не сможет выполнить свои основные функции, прогноз для здоровья неблагоприятный.
9.В данном случае необходимо прекратить употребление большого количества кислых продуктов, т.к. при кровотечениях снижаются буферные свойства крови (за счет гемоглобинового буфера). Если в это время употреблять пищу, содержащую большое количество кислот, щелочей, РН крови может измениться.
10.Морская вода гипертонична по сравнению с плазмой крови. Поступая в организм, она повышает осмотическое давление в плазме. Это вызывает раздражение осморецепторов, что субъективно воспринимается как жажда. Нарушение кислотно-основного состояния (постоянства рН), минерального состава (изотонии) служит причиной нарушений, прежде всего, в нервной системе, которые и ведут к указанным расстройствам. Концентрационные возможности почек ограничены. Для поддержания нормального осмотического давления приходится выводить не только шлаки, но и полученные с питьем соли. При этом потеря воды организмом возрастает.
11.Из-за уменьшенного количества белков пищи, из которых синтезируются белки плазмы, онкотическое давление, удерживающее воду в кровеносном русле и способствующее оттоку жидкости из тканей, оказывается пониженным.
12.При физической работе всегда имеется угроза повреждения сосудов, необходима готовность прекратить кровотечение.
13.В данном случае в крови появляется патологическое стойкое соединение гемоглобина с кислородом- метгемоглобин. Кислород в ткани не поступает, в результате – симптомы тканевой гипоксии.
14.Данные симптомы свидетельствуют об отравлении угарным газом; в крови образуется стойкое патологическое соединение гемоглобина с СО – карбоксигемоглобин, в результате чего кислород в ткани не поступает и появляются признаки тканевой гипоксии.
15.Большая потеря веса у рабочих связана с обильным потоотделением. В результате большой потери воды увеличивается вязкость крови и гематокрит; интенсивные обменные процессы при физической работе могут вызвать ацидоз. Для профилактики подобных явлений и поддержания гомеостаза необходимо обеспечить обильное питье, лучше минеральную воду.
16.При повышении температуры усиливается диссоциация оксигемоглобина, кривая диссоциации смещается вправо.
17.В связи с работой в крови повышается количество эритропоэтинов и гормонов, способствующих увеличению количества эритроцитов в циркулирующей крови, количество гемоглобина увеличивается и возрастает кислородная ёмкость.
18.Больному необходима кровь группы А(II)Rh+. В исключительных случаях возможно переливание крови группы А(II)Rh- и в чрезвычайно исключительных обстоятельствах по жизненным показаниям возможно переливание крови 0(I)Rh- после обязательного проведения индивидуальной пробы на совместимость и биологической пробы.
19.Женщине необходимо прервать беременность, т.к. с первыми двумя беременностями у нее в организме возрос титр резус-антител и все последующие беременности будут заканчиваться выкидышами.
20.Возможно прямое переливание крови от врача (донора) больному, в небольшом количестве, после обязательного проведения пробы на индивидуальную совместимость, т.к. врач является универсальным донором. В случае индивидуальной несовместимости – отказ от переливания крови и применение кровезаменителей – полиглюкин, реополиглюкин, солевые растворы. Солевые растворы можно использовать в крайних случаях, чтобы «выиграть время».
21.Больному необходимо переливать полиглюкин, реополиглюкин, физ. р-р (если нет др).
22.Больному необходима реинфузия с использованием крови из брюшной полости.
23.Больной необходима дезинтоксикационная терапия. Выраженными дезинотоксикационными свойствами обладают гемодез, полидез, солевые растворы.
24.Больной необходимы солевые растворы, содержащие гидрокарбонат натрия (соду) для купирования ацидоза.
25.Больному необходимы кровезаменители для парентерального питания: белковые гидрализаты, глюкоза и др.
26.Для парентерального питания: гидролизин, полиамин и др.
27.Полиглюкин, реополиглюкин: для того чтобы выиграть время, можно солевые растворы.
Дарья Марьевская · 31 января 2019
3,7 K
Эксперт в области популяризации науки.
Действительно это, так, гемоглобин HB связывается с угарным газом CO надолго, время высвобождения составляет 4-5 часов. По сравнению с связью с кислородом О, где высвобождение кислорода гемоглобином происходит быстро. И тут на самом деле все просто, существует теория жестких и мягких кислот, называемая Иоргансовским симбиозом, где мягкие кислоты, имеют устойчивые соейдинения с мягкими основаниями, а жесткие с жёсткими. Гемоглобин образует более стабильное соейдинение с угарным газом CO, называемое карбоксигемоглобин, где именно основание О2 и СО выступают основанием, а атом железа в гемоглобине «комплексообразователе» приобретает знак «-«, вместо «+». Следовательно жёсткая связь с СО оказывается более устойчивой в этом нестабильном соединении, целю которого является именно нестабильные связи с кислородом, для возможности его переноса и высвобождения в организме.
P.S. В природе факт устойчивого соединения гемоглобина с угарным газом можно считать в некоторой мере «ошибкой природы», для живых организмов. Но гемоглобин по своему строению похож на хлорофилл растений, где СО играет совершенно другую роль.
Как увеличить уровень гемоглобина,если не очень любишь мясо?
Здесь, чтобы ответить на интересные вопросы.
У меня тоже была эта проблема, из-за нехватки гемоглобина в крови очень плохо себя чувствовала, голова зачастую кружилась, в транспорте и 20 минут спокойно ездить не могла, так как начинало укачивать и сразу возникали боли в голове. Сходила к врачу, она прописала мне месячный курс Сорбифер Дурулеса (сульфат железа) для повышения уровня гемоглобина, и уже после первого месяца я начала чувствовать себя гораздо лучше, но и сейчас с перерывами в несколько месяцев принимаю Сорбифер Дурулес. Поэтому советую вам именно этот метод, помогает 🙂
Прочитать ещё 2 ответа
Какие симптомы кислородного голодания мозга?
К симптомам кислородного голодания относятся:
– резкая смена настроения: от возбуждения до апатии, вялости. Может участиться сердцебеение, выступить холодный пот;
– чувство растерянности, забывчивость;
– могут не слушаться руки или ноги;
– бессоница, нервозность;
– усталость, раздражительность;
– человек не может связать несколько слов.
Прочитать ещё 1 ответ
Какую функцию гемоглобин выполняет в нашем организме?
Гемоглобин связывает газы, находящиеся в крови и тем самым переносит их.
Это может быть кислород, который попадает в кровь с вдыхаемым воздухом, также как и ядовитый для человека – угарный газ.
От клеток к органам дыхания гемоглобин переносит углекислый газ, он является конечным продуктом обмена, который нужно вывести из организма посредством дыхательной системы.
Гемоглобин это пигмент эритроцитов, благодаря ему кровь имеет красный цвет.
Прочитать ещё 2 ответа
Снижается содержание кислорода в крови при коронавирусе?
Всё про здоровье и качество жизни с научной точки зрения. Дружим с врачами и…
Одним из осложнений коронавирусной инфекции является пневмония, при котором уровень кислорода, циркулирующего в крови, может упасть. Это связано с тем, что новый коронавирус поражает ткань, выстилающую легочные альвеолы, и кислород не поступает в кровь в нужном объеме.
Уровень насыщения крови кислородом (сатурация) является очень важным показателем, который учитывается при диагностике COVID-19. Исходя из содержания в крови кислорода принимается решение: нужна человеку искусственная вентиляция легких (и, соответственно, госпитализация) или нет.
Прочитать ещё 3 ответа
В предыдущей статье мы подробно рассмотрели как воздух попадает в легкие. Теперь посмотрим, что с ним происходит дальше.
Система кровообращения
Мы остановились на том, что кислород в составе атмосферного воздуха поступает в альвеолы, откуда через их тонкую стенку посредством диффузии переходит в капилляры, опутывающие альвеолы густой сетью. Капилляры соединяются в легочные вены, которые несут кровь, насыщенную кислородом, в сердце, а точнее в левое его предсердие. Сердце работает как насос, прокачивая кровь по всему организму. Из левого предсердия обогащенная кислородом кровь отправится в левый желудочек, а оттуда — в путешествие по большому кругу кровообращения, к органам и тканям. Обменявшись в капиллярах тела с тканями питательными веществами, отдав кислород и забрав углекислый газ, кровь собирается в вены и поступает в правое предсердие сердца, и большой круг кровообращения замыкается. Оттуда начинается малый круг.
Малый круг начинается в правом желудочке, откуда легочная артерия несет кровь на «зарядку» кислородом в легкие, разветвляясь и опутывая альвеолы капиллярной сетью. Отсюда снова — по легочным венам в левое предсердие и так до бесконечности. Чтобы представить себе эффективность этого процесса, вообразите себе, что время полного оборота крови составляет всего 20-23 секунды. За это время объем крови успевает полностью «обежать» и большой и малый круг кровообращения.
Чтобы насытить кислородом столь активно меняющуюся среду, как кровь, необходимо учитывать следующие факторы:
– количество кислорода и углекислого газа во вдыхаемом воздухе (состав воздуха)
– эффективность вентиляции альвеол (площадь соприкосновения, на которой происходит обмен газами между кровью и воздухом)
– эффективность альвеолярного газообмена (эффективность веществ и структур, обеспечивающих соприкосновение крови и газообмен)
Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха
В обычных условиях человек дышит атмосферным воздухом, имеющим относительно постоянный состав. В выдыхаемом воздухе всегда меньше кислорода и больше углекислого газа. Меньше всего кислорода и больше всего углекислого газа в альвеолярном воздухе. Различие в составе альвеолярного и выдыхаемого воздуха объясняется тем, что последний является смесью воздуха мертвого пространства и альвеолярного воздуха.
| Воздух | Кислород | Углекислый газ | Азот и др. газы |
| Вдыхаемый | 20,93% | 0.03% | 79,04% |
| Выдыхаемый | 16% | 4,5% | 79,5% |
| Альвеолярный | 14% | 5,5% | 80,5% |
Альвеолярный воздух является внутренней газовой средой организма. От его состава зависит газовый состав артериальной крови. Регуляторные механизмы поддерживают постоянство состава альвеолярного воздуха, который при спокойном дыхании мало зависит от фаз вдоха и выдоха. Например, содержание С02 в конце вдоха всего на 0,2-0,3% меньше, чем в конце выдоха, так как при каждом вдохе обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха.
Кроме того, газообмен в легких протекает непрерывно, независимо от фаз вдоха или при выдоха, что способствует выравниванию состава альвеолярного воздуха. При глубоком дыхании, из-за нарастания скорости вентиляции легких, зависимость состава альвеолярного воздуха от вдоха и выдоха увеличивается. При этом надо помнить, что концентрация газов «на оси» воздушного потока и на его «обочине» тоже будет различаться: движение воздуха «по оси» будет быстрее и состав будет больше приближаться к составу атмосферного воздуха. В области верхушек легких альвеолы вентилируются менее эффективно, чем в нижних отделах легких, прилежащих к диафрагме.
Вентиляция альвеол
Газообмен между воздухом и кровью осуществляется в альвеолах. Все остальные составные части легких служат только для доставки воздуха к этому месту. Поэтому важна не общая величина вентиляции легких, а величина вентиляции именно альвеол. Она меньше вентиляции легких на величину вентиляции мертвого пространства. Так, при минутном объеме дыхания, равном 8000 мл и частоте дыхания 16 в минуту вентиляция мертвого пространства составит 150 мл х 16 = 2400 мл. Вентиляция альвеол будет равна 8000 мл — 2400 мл = 5600 мл. При том же самом минутном объеме дыхания 8000 мл и частоте дыхания 32 в минуту вентиляция мертвого пространства составит 150 мл х 32 = 4800 мл, а вентиляция альвеол 8000 мл — 4800 мл = 3200 мл, т.е. будет вдвое меньшей, чем в первом случае. Отсюда следует первый практический вывод, эффективность вентиляции альвеол зависит от глубины и частоты дыхания.
Величина вентиляции легких регулируется организмом таким образом, чтобы обеспечить постоянный газовый состав альвеолярного воздуха. Так, при повышении концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе минутный объем дыхания увеличивается, при снижении — уменьшается. Однако регуляторные механизмы этого процесса находятся не в альвеолах. Глубина и частота дыхания регулируются дыхательным центром на основании информации о количестве кислорода и углекислого газа в крови.
Обмен газов в альвеолах
Газообмен в легких осуществляется в результате диффузии кислорода из альвеолярного воздуха в кровь (около 500 л в сутки) и углекислого газа из крови в альвеолярный воздух (около 430 л в сутки). Диффузия происходит вследствие разности давления этих газов в альвеолярном воздухе и в крови.
Диффузия — взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие теплового движения частиц вещества. Диффузия происходит в направлении снижения концентрации вещества и ведет к равномерному распределению вещества по всему занимаемому им объему. Так, пониженная концентрация кислорода в крови ведет к его проникновению через мембрану воздушно-кровяного (аэрогематичеекого) барьера, избыточная концентрация углекислого газа в крови ведет к его выделению в альвеолярный воздух. Анатомически воздушно-кровяной барьер представлен легочной мембраной, которая, в свою очередь, состоит из эндотелиальных клеток капилляров, двух основных мембран, плоского альвеолярного эпителия, слоя сурфактанта. Толщина легочной мембраны всего 0,4—1,5 мкм.
Сурфактант — поверхностно-активное вещество, которое облегчает диффузию газов. Нарушение синтеза сурфактанта клетками легочного эпителия делает процесс дыхания практически невозможным из-за резкого замедления уровня диффузии газов.
Поступивший в кровь кислород и принесенный кровью углекислый газ могут находиться как в растворенном виде, так и в химически связанном. В обычных условиях в свободном (растворенном) состоянии переносится настолько малое количество этих газов, что им смело можно пренебречь при оценке потребностей организма. Для простоты будем считать, что основное количество кислорода и углекислого газа транспортируется в связанном состоянии.
Транспорт кислорода
Кислород транспортируется в виде оксигемоглобина. Оксигемоглобин — это комплекс гемоглобина и молекулярного кислорода.
Гемоглобин содержится в красных кровяных тельцах — эритроцитах. Эритроциты под микроскопом похожи на слегка приплюснутый бублик. Такая необычная форма позволяет эритроцитам взаимодействовать с окружающей кровью большей площадью, чем шарообразным клеткам (из тел, имеющих равный объем, шар имеет минимальную площадь). А кроме того, эритроцит способен сворачиваться в трубочку, протискиваясь в узкий капилляр и добираясь в самые отдаленные уголки организма.
В 100 мл крови при температуре тела растворяется лишь 0,3 мл кислорода. Кислород, растворяющийся в плазме крови капилляров малого круга кровообращения, диффундирует в эритроциты, сразу же связывается гемоглобином, образуя оксигемоглобин, в котором кислорода 190 мл/л. Скорость связывания кислорода велика — время поглощения диффундировавшего кислорода измеряется тысячными долями секунды. В капиллярах альвеол с соответствующими вентиляцией и кровоснабжением практически весь гемоглобин притекающей крови превращается в оксигемоглобин. А вот сама скорость диффузии газов «туда и обратно» значительно медленнее скорости связывания газов.
Отсюда следует второй практический вывод: чтобы газообмен шел успешно, воздух должен «получать паузы», за время которых успевает выровняться концентрация газов в альвеолярном воздухе и притекающей крови, то есть обязательно должна присутствовать пауза между вдохом и выдохом.
Превращение восстановленного (бескислородного) гемоглобина (дезоксигемоглобина) в окисленный (содержащий кислород) гемоглобин (оксигемоглобин) зависит от содержания растворенного кислорода в жидкой части плазмы крови. Причем механизмы усвоения растворенного кислорода весьма эффективны.
Например, подъем на высоту 2 км над уровнем моря сопровождается снижением атмосферного давления с 760 до 600 мм рт. ст., парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе со 105 до 70 мм рт. ст., а содержание оксигемоглобина снижается лишь на 3%. И, несмотря на снижение атмосферного давления, ткани продолжают успешно снабжаться кислородом.
В тканях, требующих для нормальной жизнедеятельности много кислорода (работающие мышцы, печень, почки, железистые ткани), оксигемоглобин «отдает» кислород очень активно, иногда почти полностью. В тканях, в которых интенсивность окислительных процессов мала (например, в жировой ткани), большая часть оксигемоглобина не «отдает» молекулярный кислород — уровеньдиссоциации оксигемоглобина низкий. Переход тканей из состояния покоя в деятельное состояние (сокращение мышц, секреция желез) автоматически создает условия для увеличения диссоциации оксигемоглобина и увеличения снабжения тканей кислородом.
Способность гемоглобина «удерживать» кислород (сродство гемоглобина к кислороду) снижается при увеличении концентрации углекислого газа (эффект Бора) и ионов водорода. Подобным же образом действует на диссоциацию оксигемоглобина повышение температуры.
Отсюда становится легко понятным, как взаимосвязаны и сбалансированы относительно друг друга природные процессы. Изменения способности оксигемоглобина удерживать кислород имеет громадное значение для обеспечения снабжения им тканей. В тканях, в которых процессы обмена веществ протекают интенсивно, концентрация углекислого газа и ионов водорода увеличивается, а температура повышается. Это ускоряет и облегчает «отдачу» гемоглобином кислорода и облегчает течение обменных процессов.
В волокнах скелетных мышц содержится близкий к гемоглобину миоглобин. Он обладает очень высоким сродством к кислороду. «Ухватившись» за молекулу кислорода, он уже не отдаст ее в кровь.
Количество кислорода в крови
Максимальное количество кислорода, которое может связать кровь при полном насыщении гемоглобина кислородом, называется кислородной емкостью крови. Кислородная емкость крови зависит от содержания в ней гемоглобина.
В артериальной крови содержание кислорода лишь немного (на 3-4%) ниже кислородной емкости крови. В обычных условиях в 1 л артериальной крови содержится 180-200 мл кислорода. Даже в тех случаях, когда в экспериментальных условиях человек дышит чистым кислородом, его количество в артериальной крови практически соответствует кислородной емкости. По сравнению с дыханием атмосферным воздухом количество переносимого кислорода увеличивается мало (на 3-4%).
Венозная кровь в состоянии покоя содержит около 120 мл/л кислорода. Таким образом, протекая по тканевым капиллярам, кровь отдает не весь кислород.
Часть кислорода, поглощаемая тканями из артериальной крови, называется коэффициентом утилизации кислорода. Для его вычисления делят разность содержания кислорода в артериальной и венозной крови на содержание кислорода в артериальной крови и умножают на 100.
Например:
(200-120): 200 х 100 = 40%.
В покое коэффициент утилизации кислорода организмом колеблется от 30 до 40%. При интенсивной мышечной работе он повышается до 50-60%.
Транспорт углекислого газа
Углекислый газ транспортируется кровью в трех формах. В венозной крови можно выявить около 58 об. % (580 мл/л) С02, причем из них лишь около 2,5 объемных % находятся в растворенном состоянии. Некоторая часть молекул С02 соединяется в эритроцитах с гемоглобином, образуя карбогемоглобин (приблизительно 4,5 об.%). Остальное количество С02 химически связано и содержится в виде солей угольной кислоты (приблизительно 51 об. %).
Углекислый газ является одним из самых частых продуктов химических реакций обмена веществ. Он непрерывно образуется в живых клетках и оттуда диффундирует в кровь тканевых капилляров. В эритроцитах он соединяется с водой и образует угольную кислоту (С02 + Н20 = Н2С03).
Этот процесс катализируется (ускоряется в двадцать тысяч раз) ферментом карбоангидразой. Карбоангидраза содержится в эритроцитах, в плазме крови ее нет. Т.о, процесс соединения углекислого газа с водой происходит практически только в эритроцитах. Но это процесс обратимый, который может изменять свое направление. В зависимости от концентрации углекислого газа карбоангидраза катализирует как образование угольной кислоты, так и расщепление ее на углекислый газ и воду (в капиллярах легких).
Благодаря указанным процессам связывания концентрация С02 в эритроцитах оказывается невысокой. Поэтому все новые количества С02 продолжают диффундировать внутрь эритроцитов. Накопление ионов внутри эритроцитов сопровождается повышением в них осмотического давления, в результате во внутренней среде эритроцитов увеличивается количество воды. Поэтому объем эритроцитов в капиллярах большого круга кровообращения несколько увеличивается.
Гемоглобин имеет большее сродство к кислороду, чем к углекислому газу, поэтому в условиях повышения парциального давления кислорода карбогемоглобин превращается сначала в дезоксигемоглобин, а затем в оксигемоглобин.
Кроме того, при превращении оксигемоглобина в гемоглобин происходит увеличением способности крови связывать двуокись углерода. Это явление носит название эффекта Холдейна. Гемоглобин служит источником катионов калия (К+), необходимых для связывания угольной кислоты в форме углекислых солей — бикарбонатов.
Итак, в эритроцитах тканевых капилляров образуется дополнительное количество бикарбоната калия, а также карбогемоглобин. В таком виде двуокись углерода переносится к легким.
В капиллярах малого круга кровообращения концентрация двуокиси углерода снижается. От карбогемоглобина отщепляется С02. Одновременно происходит образование оксигемоглобина, увеличивается его диссоциация. Оксигемоглобин вытесняет калий из бикарбонатов. Угольная кислота в эритроцитах (в присутствии карбоангидразы) быстро разлагается на Н20 и С02. Круг завершен.
Осталось сделать еще одно примечание. Угарный газ (СО) обладает большим сродством к гемоглобину, чем углекислый газ (С02) и чем кислород. Поэтому отравления угарным газом столь опасны: вступая с устойчивую связь с гемоглобином, угарный газ блокирует возможность нормального транспорта газов и фактически «душит» организм. Жители больших городов постоянно вдыхают повышенные концентрации угарного газа. Это приводит к тому, что даже достаточное количество полноценных эритроцитов в условиях нормального кровообращения оказывается неспособным выполнить транспортные функции. Отсюда обмороки и сердечные приступы относительно здоровых людей в условиях автомобильных пробок.