Где оксигемоглобин распадается на гемоглобин и кислород

Где оксигемоглобин распадается на гемоглобин и кислород thumbnail

Vilmir

Ученик

(122),
закрыт

11 лет назад

Condorita

Высший разум

(631759)

11 лет назад

Тканевое дыхание происходит в капиллярах большого круга кровообращения, где кровь отдает кислород и получает углекислый газ. В тканях мало кислорода, и поэтому происходит распад оксигемоглобина на гемоглобин и кислород. Кислород переходит в тканевую жидкость и там используется клетками для биологического окисления органических веществ. Выделяющаяся при этом энергия используется для процессов жизнедеятельности клеток и тканей. Углекислого газа в тканях скапливается много. Он поступает в тканевую жидкость, а из нее в кровь. Здесь углекислый газ частично захватывается гемоглобином, а частично растворяется или химически связывается солями плазмы крови. Венозная кровь уносит его в правое предсердие, оттуда он поступает в правый желудочек, который по легочной артерии выталкивает венозную кровь в легкие – круг замыкается. В легких кровь снова делается артериальной и, вернувшись в левое предсердие, попадает в левый желудочек, а из него в большой круг кровообращения.

Чем больше расходуется кислорода в тканях, тем больше требуется кислорода из воздуха для компенсации затрат. Вот почему при физической работе одновременно усиливается и сердечная деятельность, и легочное дыхание.

Mia

Мыслитель

(5206)

11 лет назад

ГЕМОГЛОБИН (от греч. haima— кровь и лат. globus— шар) — дыхательный пигмент (красящее вещество) крови. Г. — сложное белковое соедине-вие, обладающее способностью образовывать несрочные, легко распадающиеся соединения с кислородом и нек-рыми другими газами. Г. обеспечивает перенос кислорода из легких к тканям организма я участвует в переносе углекислоты из тканей в легкие. Г. человека, позвоночных и нек-рых беспозвоночных животных находится в красных кровяных тельцах — эритроцитах и придает им красный цвет. Содержание Г. в эритроцитах характеризуется т. наз. явстным показателем, колеблющимся в норме от 0,7 до 1,0 и получаемым делением количества Г. на удвоенное число сотен тысяч красных кровяных телец. Т. обр. , при 85% Г. и 5 000 000 эритроцитов цветной показатель будет равен 0,85. В легких, где содержание кислорода высокое, происходит присоединение его к Г. с образованием оксигемогло-оша; последний имеет свойство легко отдавать кислород: кровь, насыщенная кислородом, имеет характерный для оксигемоглобина ярко-алый цвет (артериальная кровь) . При прохождении ее по сосудистым капиллярам, где напряжение кислорода более низкое, происходит распад оксигемоглобина на Г. и кислород и поглощение кислорода тканями. Кровь при этом приобретает томный цвет (венозная кровь) . Около 20% углекислоты, к-рая выделяется тканями, соединяется с Г. и образует карбогемогло-бин, распадающийся в легких с выделением углекислоты. Г. легко связывается также с угарным газом (окисью углерода) , образуя стойкое соединение — карбоксигемоглобин (распадается в 300 раз медленнее, чем оксигемоглобин) ; Г. при этом теряет способность присоединять кислород, вследствие чего нарушается процесс дыхания.

Источник

© Автор: З. Нелли Владимировна, врач лабораторной диагностики НИИ трансфузиологии и медицинских биотехнологий, специально для СосудИнфо.ру (об авторах)

Красный пигмент крови человека, сложный железосодержащий белок (хромопротеин, состоящий из глобина и четырех гемов с двухвалентным железом в центре каждого) – гемоглобин (Hb), соединяясь с молекулярным кислородом (O2) в легких, образует оксигенированную форму – оксигемоглобин (HHbO2). Оксигемоглобин, приобретая уникальные свойства и обеспечивая дыхание, как одно из элементарных проявлений жизни, продолжает саму жизнь организма. Например, достаточно ввести окись углерода вместо кислорода или нарушить потребление О2 клетками при попадании цианидов (солей синильной кислоты), которые ингибируют ферментные системы тканевого дыхания, как тут же наступает гибель организма.

Дыхание, на первый взгляд, кажется совсем простым процессом. Между тем, оно основано на взаимодействии многих компонентов, составляющих гигантскую молекулу красного пигмента крови – хромопротеина гемоглобина, который, в свою очередь, отличается многообразием производных, где из их числа несомненный интерес вызывает оксигемоглобин. Итак, оксигемоглобин образуется в легких путем соединения сложного железосодержащего белка гемоглобина с кислородом, поступающим с вдыхаемым воздухом.

Образование и распад оксигемоглобина

В спокойном состоянии тканям человеческого тела достаточно около 0,2 л кислорода в одну минуту, но все меняется при физической нагрузке и чем она интенсивнее, тем больше необходимого для дыхания газа запрашивают ткани. Для удовлетворения их нужд потребность в кислороде может увеличиваться в 10 – 15 раз и составлять до 2, а то и 3 литров О2 в одну минуту. Однако газообразный кислород в данном количестве никак не сможет пробраться в ткани, поскольку он почти не растворим и в воде, и в плазме, то есть, этот элемент в ткани должен доставить какой-то белок, способный соединиться с ним и решить задачу транспорта.

Кровь, как биологическая среда, реализует свои функциональные обязанности по обеспечению дыхания за счет присутствия в ней сложного содержащего железо протеина – гемоглобина, физиологическая роль которого, как транспортного средства кислорода, базируется на способности Hb связывать и отдавать О2 в корреляции с концентрацией (парциальным давлением – P) данного газа в крови. Образование оксигемоглобина осуществляется в паренхиме легких, куда кислород прибывает при дыхании из воздуха окружающей среды.

Процесс образования HHbO2 происходит в доли секунды (0,01 с), поскольку кровь в легких задерживается всего-то на полсекунды. Схематично и коротко образование оксигемоглобина можно представить в следующем виде:

  • Попадая в капиллярные сосуды легких, кровь обогащается кислородом, то есть, красный кровяной пигмент к своим 4 гемам присоединяет кислород – идет реакция окисления (оксигенации);
  • Кислород связывается с гемами хромопротеина при помощи координационных связей феррума (железо – Fe) и, не изменяя в данном случае валентности последнего (в геме валентность железа всегда – II), переводит его (Hb) в несколько иное состояние;
  • Гем железосодержащего протеина представляет собой активный центр, с его помощью хромопротеин в результате вышеуказанной реакции переходит в непрочный комплекс – оксигенированный гемоглобин (HHbO2), который, находясь в красных кровяных тельцах – эритроцитах, с током крови доставляется к клеткам тканей, чтобы через распад оксигемоглобина и выделения в процессе диссоциации кислорода, обеспечить их дыхание.

Таким образом, результатом реакции оксигенации становится образование оксигемоглобина, подкисление биологической жидкости, снижение ее щелочного резерва, то есть, ее умения связывать углекислоту (СО2), которое, разумеется, на тот момент снижается.

Железосодержащий протеин, насытившись в легочной паренхиме кислородом и приобретя оксигенированную форму, уносит О2 к тканям, в капиллярных сосудах которых его концентрация в крови резко понижена. Там происходит распад оксигемоглобина (диссоциация), кислород уходит на тканевое дыхание, гемоглобин забирает отработанный углекислый газ, превращаясь в другую физиологическую модель – карбогемоглобин (HHbCO2), и в этом качестве отправляется в главный орган дыхания, чтобы обменять CO2 на очередную порцию необходимого организму газа.

Кривая образования и распада (диссоциации) оксигемоглобина

Агентом, гарантирующим быстрое насыщение железосодержащего белка кислородом (образование оксигемоглобина), выступает высокое напряжение (парциальное давление) О2 в легочных альвеолах (порядка 100 мм рт. ст.).

Корреляцию между степенью насыщения красного кровяного пигмента кислородом и парциальным давлением O2 (PO2) выражают в виде S-образной кривой (сигмоиды), которую называют кривой диссоциации оксигемоглобина.

Свойственная красному кровяному пигменту S-образная (сигмоида) кривая диссоциации оксигемоглобина свидетельствует о том, что контактирование первой молекулы О2 с одним из гемов Hb открывает путь присоединению других  молекул элемента остальными тремя гемами. Кривой насыщения железосодержащего белка кислородом принадлежит немалая физиологическая значимость – S-образная конфигурация позволяет крови обогатиться данным газом при изменениях концентрации кислорода в биологической жидкости в довольно обширных интервалах. К примеру, не следует ожидать таких особенных расстройств дыхательной функции крови, как выраженное кислородное голодание (гипоксия), при подъеме на высоту до 3,5 км над уровнем моря или во время перелета на самолете. Хотя PO2 во вдыхаемом воздухе сильно понизится, концентрация кислорода в крови будет находиться на достаточно высоком уровне, чтобы обеспечить насыщение Hb данным газом. На это указывает и отлогий график формирования и распада оксигемоглобина на верхнем его отрезке (верхний отрезок кривой свидетельствует о течении процесса насыщения О2 красного пигмента крови в легочной паренхиме и находится в пределах 75 – 98%).

Кривая диссоциации оксигемоглобина может быть разделена на 4 отрезка, каждому их которых соответствует определенный период образования оксигемоглобина (зависимость скорости насыщения хромопротеина кислородом от парциального давления газа в крови):

  • 0 – 10 мм рт. ст. – гемоглобин не спешит насыщаться;
  • 10 – 40 мм рт. ст. – оксигенация резко ускоряется (стремительный подъем кривой), доходя до 75%;
  • 40 – 60 мм рт. ст. – оксигенация заметно замедляется, потихоньку добираясь до 90%;
  • Значения PO2 пересекают отметку 60 мм рт. ст. – насыщение идет слабо (линия лениво ползет вверх). Однако кривая медленно продолжает стремиться к отметке 100%, но, так и не достигнув ее, останавливается на уровне 96 – 98%. Кстати, и такие показатели насыщения Hb кислородом отмечаются только у молодых и здоровых людей (PO2 артериальной крови ≈ 95 мм рт. ст., легочных капилляров – ≈ 100 мм рт. ст.). С возрастом дыхательные способности крови снижаются.

Несовпадение парциального давления кислорода артериальной крови и смеси газов в альвеолах легких трактуется:

  1. Некоторыми разногласиями между интенсивностью тока крови и вентилированием разных отделов главного органа дыхания – легких;
  2. Притоком незначительного объема крови из бронхиальных вен в венозные сосуды легких (шунтирование), где, как известно, течет артериальная кровь;
  3. Прибытием доли крови из коронарных вен в левый желудочек сердца посредством тебезиевых вен (вены Тебезия-Вьессена), в которых проходимость возможна в обоих направлениях.

Между тем, причины, вследствие которых кривая образования и диссоциации оксигемоглобина приобрела сигмоидную форму, пока остаются не до конца выясненными.

Смещение кривой диссоциации оксигемоглобина

Но кривая диссоциации оксигемоглобина, о которой идет речь выше, справедлива, если в организме все нормально. В других ситуациях график может сдвигаться в ту или иную сторону.

В числовом выражении сродство гемоглобина к кислороду обозначается величиной P50 – напряжение полунасыщения красного пигмента крови кислородом или иными словами: парциальное напряжение О2, при котором 50% Hb пребывает в форме оксигемоглобина (оптимальные условия: рН – 7,4, tº – 37ºC). Нормальные значения этого показателя в артериальной крови приближаются к величине 34,67 гПа (26 мм рт. ст.). Смещение графика вправо указывает на то, что способность красного кровяного пигмента соединяться с кислородом снижается, что, естественно, увеличивает значения P50. И, наоборот – смещение кривой влево говорит об увеличении сродства этого хромопротеина к кислороду (↓P50.).

Ходу сигмоиды помогают некоторые факторы, повышающие обогащение крови кислородом и таким образом участвующие в тканевом дыхании, поэтому названные вспомогательными:

  • Повышение водородного показателя (pH) крови (эффект Бора), поскольку способность гемоглобина присоединять кислород связана с водородным показателем (pH) данной биологической среды (гемоглобин представляет одну из четырех буферных систем и влияет на регуляцию кислотно-основного баланса, поддерживая pH на нужном уровне: 7,36 – 7,4). Следовательно, чем выше водородный показатель, тем активнее ведет себя гемоглобин в отношении кислорода и наоборот – снижение pH отнимает возможности хромопротеина присоединять кислород, например: ↓pH до 7,2 заставит график отклоняться вправо (≈ на 15%), ↑pH до 7,6 передвинет кривую диссоциации оксигемоглобина влево (≈ на 15%);
  • Отделение углекислого газа от карбогемоглобина в легких и выход СО2 с выдыхаемым воздухом (эффект Бора-Вериго) на фоне повышения водородного показателя создает условия для жадного насыщения гемоглобина кислородом (образование оксигемоглобина в легких);
  • Возрастание уровня значимого для обмена фосфата – 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ), содержание которого в крови меняется в зависимости от условий протекания обменных процессов;
  • Снижение температуры в легких (в тканях она выше, нежели в легких) и чем ниже упадет tº, тем больше способностей присоединять кислород появляется у железосодержащего белка (при повышении температуры идет обратный эффект).

Уровень красного пигмента в крови, а также его способность присоединять кислород (кривая диссоциации оксигемоглобина) в некоторой степени подвержены возрастным колебаниям. Так, у младенцев, только-только известившим мир о своем появлении первым криком, количество гемоглобина заметно выше, что объясняется присутствием фетального гемоглобина, который, как известно, обладает повышенным сродством к кислороду. Красный пигмент крови стариков, напротив, постепенно снижает способности связывать кислород.

В заключение хочется заметить, что гемоглобин не только имеет сродство к кислороду и довольно легко соединяется с углекислым газом. Кроме физиологических соединений красного кровяного пигмента при определенных условиях возникают связи с другими газами, в частности – с угарным газом (CO) и оксидом азота (NO), причем соединение происходит также непринужденно

Высокое сродство Hb к угарному газу влечет образование карбоксигемоглобина (HHbCO), который препятствует соединению хромопротеина с кислородом, а в результате этого ткани остаются без O2. К чему это может привести – всем известно: при отравлении угарным газом высок риск смертельного исхода, если вовремя не помочь человеку.

При отравлении оксидом азота или парами нитробензола гемоглобин переходит в метгемоглобин (HHbOH) с изменением валентности железа (II → III). Метгемоглобин также не позволяет кислороду соединиться с гемоглобином, в итоге – наступает кислородное голодание тканей, создается угроза жизни организма.

Видео: о транспорте кислорода и углекислого газа гемоглобином

Рекомендации читателям СосудИнфо дают профессиональные медики с высшим образованием и опытом профильной работы.

На ваш вопрос в форму ниже ответит один из ведущих авторов сайта.

В данный момент на вопросы отвечает: А. Олеся Валерьевна, к.м.н., преподаватель медицинского вуза

Поблагодарить специалиста за помощь или поддержать проект СосудИнфо можно произвольным платежом по ссылке.

Источник

    

    Оксигемоглобин

            оксигенированный гемоглобин HbO2, продукт обратимого присоединения кислорода к «восстановленному» Гемоглобину (Hb); переносит О2 от органов дыхания к тканям и определяет ярко-красный цвет артериальной крови. В Hb молекула O2 связывается атомом железа Гема (Fe2+); при этом валентность железа не меняется, т. е. истинного окисления не происходит. Присоединение O2 к одному из 4 гемов изменяеттрёхмерную структуру Hb и сродство др. гемов к O2. На образование и диссоциацию HbO2 в организме влияют концентрация CO2, pH и др факторы. У разный видов животных Hb имеет одинаковый гем, но различаются белковой частью — Глобином (его размером, аминокислотным составом, физич. свойствами), который и влияет на сродство Hb к O2. Эти различия связаны с экологией вида: обычно чем доступнее O2 для животного, тем меньше сродство его Hb к O2, т. е тем выше парциальное давление O2, при котором происходит насыщение им Hb и образование HbO2. Так, у наземных животныхсродство Hb к O2 меньше, чем у водных;у рыб, обитающих в проточных водах оно меньше, чем у рыб стоячих вод, и т.д. Даже у организмов одного вида (например, у человека) может быть несколько Hb, которые сменяют друг друга в процессе онтогенеза (у плода HbO2 образуется легче, чем у взрослого).

             Лит.: Проссер Л., Браун Ф., Сравнительная физиология животных, пер. с англ., М., 1967, с. 238—79; Коржуев П. А., Проблема оксигенации гемоглобина, «Успехи физиологических наук», 1973, т. 4, № 3.

    Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия.
    1969—1978.

    Синонимы:

    Смотреть что такое “Оксигемоглобин” в других словарях:

    • оксигемоглобин — оксигемоглобин …   Орфографический словарь-справочник

    • ОКСИГЕМОГЛОБИН — ОКСИГЕМОГЛОБИН, соединение ГЕМОГЛОБИНА из ЭРИТРОЦИТОВ (красных кровяных клеток) с кислородом, поступающим из легких. В этой форме кислород в крови переносится ко всем клеткам организма. Когда оксигемоглобин передает кислород клеткам, происходит… …   Научно-технический энциклопедический словарь

    • ОКСИГЕМОГЛОБИН — гемоглобин, соединенный с кислородом; переносит кислород от органов дыхания к тканям, определяет ярко красный цвет артериальной крови …   Большой Энциклопедический словарь

    • ОКСИГЕМОГЛОБИН — оксигенированный гемоглобин, соединение гемоглобина (Нb) с мол. кислородом; переносит О2 от органов дыхания к тканям и определяет ярко красный цвет артериальной крови. О2 связывается с Нb через Fe2+ гема. Относит, содержание О. в крови зависит от …   Биологический энциклопедический словарь

    • оксигемоглобин — сущ., кол во синонимов: 2 • гематоглобулин (1) • гемоглобин (6) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

    • ОКСИГЕМОГЛОБИН — (оксигенированный гемоглобин HbO2) соединение гемоглобина с кислородом. Переносит О2 от органов дыхания к тканям, определяет ярко красный цвет артериальной крови. Относительное содержание О. в крови зависит от парциального давления кислорода. При …   Российская энциклопедия по охране труда

    • оксигемоглобин — Форма гемоглобина hemoglobin, образующаяся при оксигенации, т.е. присоединение к одному из гемов молекулы кислорода; такая способность (например, у высших позвоночных) обусловлена присутствием двухвалентного иона железа в геме; образование О.… …   Справочник технического переводчика

    • оксигемоглобин — гемоглобин, связанный с кислородом; переносит кислород от органов дыхания к тканям, определяет ярко красный цвет артериальной крови. * * * ОКСИГЕМОГЛОБИН ОКСИГЕМОГЛОБИН, гемоглобин, соединенный с кислородом; переносит кислород от органов дыхания… …   Энциклопедический словарь

    • Оксигемоглобин — Молекула гемоглобина: 4 субъединицы глобина окрашены в разные цвета Гем группа Гемоглобин (от др. греч. αἷμα  кровь и лат. globus  шар)  сложный железосодержащий белок …   Википедия

    • оксигемоглобин — (см. окси…) соединение гемоглобина с кислородом, образующееся при прохождении крови по капиллярам органов дыхания и легко распадающееся в тканях тела, благодаря чему осуществляется перенос кислорода из органов дыхания к тканям. Новый словарь… …   Словарь иностранных слов русского языка

    • оксигемоглобин — oxyhemoglobin оксигемоглобин. Форма гемоглобина <hemoglobin>, образующаяся при оксигенации, т.е. присоединение к одному из гемов молекулы кислорода; такая способность (например, у высших позвоночных) обусловлена присутствием двухвалентного… …   Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

    Источник