Воздействие углекислого газа на гемоглобин
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.” |
Воздействие углекислого газа на организм человека, участие в процессах жизнедеятельности
Вступление
Из курса биологии (анатомии) школьной программы известно, что наш организм дышит кислородом (O2). Однако на уроках не рассматривается вопрос о том, какое значение имеет углекислый газ в крови для нашего здоровья? Многие не знают, что CO2 влияет на здоровье всех органов человека и регулирует биохимические процессы, протекающие в организме.
Дыхание
При изучении дыхания и образования диоксида углерода в теле человека иногда путают углекислый и угарный газы между собой. Угарный газ имеет химическую формулу CO и совершенно другие свойства.
Оксид углерода (CO), это ядовитое вещество, которое при попадании через легкие в кровь даже в минимальном количестве опасно для жизни и здоровья.
Дыхание происходит следующим образом — человек сначала выдыхает углекислоту, а потом вдыхает кислород:
- В результате биохимических процессов при расщеплении жиров и белков в клетках происходит процесс образования углекислого газа в организме человека. Этот газ выделяется из клеток в капилляры, а затем поступает в кровь. При накоплении крови газом нервная система подает сигнал в мозг о выделении излишков двуокиси углерода за пределы нашего тела. Красные кровяные тельца (эритроциты) транспортируют молекулы углекислоты в виде химических соединений бикарбонатов и связанных с гемоглобином к альвеолам легких.
- В альвеолах происходит обмен молекул углекислого газа на молекулы O2, которые распространяются по всему организму. Эритроциты переносят молекулы кислорода к органам и тканям, связывая его с гемоглобином, а взамен опять забирают продукт жизнедеятельности этих клеток – CO2.
Доказанным фактом считается то, что углекислота, это основатель дыхательных процессов, а не кислород, как считалось ранее. Двуокись углерода является необходимым газом для дыхания человека наравне с O2.
При выдохе человек выдыхает не только CO2, из легких уходит также избыточный O2. Рефлекс дыхания разделяется в 2 этапа:
- При выдыхании происходит снижение давления в легких, купол диафрагмы поднимается, легкие сжимаются, концентрация CO2 в крови повышается. Кровь движется по венам и окрашивается темный, почти черный цвет.
- За выдохом идет вдох. При вдохе грудная клетка расширяется, диафрагма опускается. Осуществляется отдача от гемоглобина через альвеолы в легкие и выброс в атмосферу диоксида углерода. Там же в альвеолах происходит прием гемоглобином молекулы O2. Кровь переходит на следующий круг и движется по артериям. Она окрашивается в ярко-розовый цвет.
Нормальный здоровый человек дышит ровно и регулярно. Учащенное дыхание или с задержкой, если это не вызвано большими физическими или психологическими нагрузками, считается сигналом о серьезных заболеваниях организма.
Транспорт кровью и связь с кислородом.
Существует два круга кровообращения в организме: большой артериальный и малый венозный. По большому кругу транспортируется артериальная кровь, насыщенная кислородом. По малому кругу движется венозная кровь, насыщенная CO2.
Раньше существовало мнение, что с выдохом углекислый газ в организме человека не остается. Однако как показывают исследования, в артериальной крови всегда присутствует определенное количество углекислоты. Концентрация ее небольшая, в пределах 6,0-7,0%, но если она превышает или наоборот, меньше этого количества, то для организма это плохо. Появляется либо переизбыток O2 в крови (Гипероксия), либо его недостаток (Гипоксемия). Это происходит потому, что обмен этими газами взаимосвязан. Чтобы эритроцит мог поглотить молекулу кислорода и связать ее с гемоглобином, он должен удалить в атмосферу молекулу диоксида углерода.
При физических нагрузках обменные процессы в клетках ускоряются, чтобы вывести большее количество углекислоты, человеку необходимо чаще и глубже дышать. Процесс происходит рефлекторно. В таких случаях опасно находится в помещении с высокой концентрацией CO2, так как вместе с O2 человек вдыхает двуокись углерода. Это приводит к повышению ее концентрации в крови, а дальше к приступам удушья. Появляются головокружение, тошнота, вялость, учащается сердцебиение и дыхание (Гиперкапния).
Изучая процессы дыхания и газообмена в организме человека, ученые пришли к выводу, что опасен для здоровья не столько недостаток кислорода, сколько избыток диоксида углерода в воздухе.
Газ CO2 не является сильнодействующим отравляющим веществом, но так как гемоглобин занятый углекислым газом не принимает кислород, то происходит эффект удушения, вплоть до летального исхода.
Высокая концентрация этого вещества в крови приводит к гибели эритроцитов и воспалению стенок кровеносных сосудов. Так происходит если наличие углекислого газа в воздухе более 3 %. При таком уровне человек чувствует себя слабым, его тянет на сон. При концентрации 5% проявляется удушающий эффект, головные боли, головокружение.
Желудочно-кишечный тракт
Углекислый газ в организм попадает не только при дыхании, но и вместе с пищей. Углерод содержится практически во всех органических веществах, наибольшая концентрация содержится в продуктах растительного происхождения. Больше всего его образуется при расщеплении легкоусвояемых углеводов.
В результате пищеварения, пища расщепляется на два компонента: CO2 и воду. Далее происходит восстановление диоксида углерода до глюкозы. Процесс этот называется гликолиз и происходит он в печени. Глюкоза, это питательный элемент для клеток организма.
Углекислота влияет на химический состав жидкости в теле человека, хотя и не так значительно, но при сильном понижении или превышении может оказывать губительное воздействие. В организме почти все процессы жизнедеятельности клеток происходят при определенном уровне кислотно-щелочного баланса, который скорее близок к нейтральной воде, чем к кислоте. Наличие повышенной концентрации CO2 в употребляемых продуктах сильно меняет состав жидкости в теле человека. Это также влияет на протекание биохимических процессов. Происходит нарушение обмена веществ, гибель клеток или неправильный процесс их деления, что очень опасно.
Поэтому продукты, содержащие CO2 в свободном состоянии (газировка) во многих странах запрещены к продаже.
Наибольший вред они наносят организму:
- При любых заболеваниях желудочно-кишечного тракта, в том числе хронических. Так как при приеме в пищу таких продуктов, происходит раздражение слизистой желудка. Они стимулируют выработку ферментов и повышают кислотность желудочного сока, что приводит к обострению имеющихся воспалительных процессов, образованию или углублению язвочек.
- Детям, до трех лет не стоит давать такие продукты, потому что их организм еще не совсем сформировался. Поэтому углекислота может привести к нарушению обмена веществ в организме и в будущем стать причиной высокой хрупкости костей.
- Диоксид углерода может вызвать аллергическую реакцию у человека.
- При наличии лишнего веса нельзя употреблять такие продукты, так как полнота, это следствие нарушения обмена веществ. А употребление продуктов с высоким содержанием CO2 приведет только к усугублению ситуации.
Во многих западных странах принят закон, в соответствии с которым наличие углекислого газа в продуктах не должно превышать 0,4%. Исключение дается только простой минеральной воде с газом, но только в том случае, если она содержит незначительное количество диоксида углерода. Но и это допустимо только по разрешению или рекомендации врача, особенно при болезнях желудка.
Красота и здоровье
Однако CO2 имеет и положительно действие на организм человека. Так диоксид углерода является очень мощным обеззараживающим средством. Его используют в медицине и косметологии. Применяют углекислый газ совместно с другими компонентами, наружно, а также производят инъекции (Карбокси-терапия). Крем или гель, содержащий углекислоту, хорошо обеззараживает и очищает кожу, а непосредственное введение его во внутренние ткани тела помогает бороться с целлюлитом.
Вдыхание воздуха с высоким содержанием углекислоты в определенных пределах или задержка дыхания также приводят к омоложению и задержке процесса старения на клеточном уровне. Увеличенное содержание CO2 в артериальной крови способствует расширению сосудов и как следствие наилучшему и полному снабжению клеток организма кислородом.
Заключение
Очень жаль, что система образования в наших странах не уделяет столь важного внимания для пересмотра учебников в школах и институтах. Полученные знания об углекислоте необходимо доводить со школьной скамьи до учащихся образовательных учреждений. Знания многих процессов, протекающих в организме с участием диоксида углерода, могли бы научить нас правильному питанию и ведению здорового образа жизни. Продление жизни нашего организма тесно связано с наличием углекислого газа в нем, поэтому применяя на практике полученные знания, мы бы могли обеспечить себе здоровую и долгую жизнь.
источник
Отравление угарным газом. Подробный разбор. Токсикология. Часть 2.
Можно много рассказывать про гемоглобин (далее Hb), кислород (далее O2) и всякие интересные вещи (например, как организовано присоединение O2 к Hb у женщин во время беременности*2 и т.д.), но сегодня конкретные, более поверхностные вещи, чтобы основные вещи не забывались.
Думаю начать с элементарных вещей:
Кровь — главный переносчик кислорода. А если быть совсем точным, то эту функцию выполняет Hb.
Присоединив к себе O2, Hb становится HbO2 (оксигемоглобин)
Присоединив к себе CO2, Hb становится HbCO2 (карбогемоглобин)
Присоединив к себе CO, Hb становится HbCO (карбоксигемоглобин)
Чтобы понять патологию, нужно разобраться с нормой. (Не так элементарно)
1. Что такое гемоглобин?
2. Нахрена он нам нужен
3. Что конкретно делает CO?
4. Откуда он вообще взялся? Этот Ваш ЦэО?
1. Гемоглобин (Hb) — это такая молекула белковой природы, которая входит в состав эритроцитов. Hb специально устроен таким образом, чтобы заниматься транспортировкой кислорода и углекислого газа (O2/CO2). Природа создала её именно так и никак иначе: 4 субъединицы — 4 извивающиеся цепи аминокислот (до 200 аминокислот альфа и бета цепей в случае фетального Hb*2), а внутри каждого сидит один гем. В геме же нас интересует только железо (ходят слухи, что именно из-за этого железа кровь красного цвета). Отсюда становится понятно название гемоглобина — гем+глобин (глобулярная форма аминокислотных цепей). Именно железо в геме является «присоединятором», «связальщиком», «инициатором» (можете предлагать Ваши варианты) кислорода, образуя с ним НЕпрочное (!) соединение гемоглобина и кислорода — оксигемоглобин (HbO2)
Надеюсь, не нужно объяснять, зачем нужен кислород тканям?*1 Если все-таки нужно читайте сноски (Да, в моих постах есть сноски)
3. Помните, в пункте номер один я выделил «НЕ» в слове «непрочную»?
Главная мысль, идея отравления угарным газом лежит в это «НЕ«. Попадая в организм, углекислый газ узнает в Hb очень близкого друга. Как дальние родственники, которых вы не видели всю жизнь CO садится на гемоглобин и прочно обосновывается на нем. CO ОБРАЗУЕТ ПРОЧНУЮ (в 50-200 раз прочнее HbO2) связь с гемоглобином.
«И чо?» спросите Вы. Ну не знаю, с назойливыми родственниками трудно вести нормальный образ жизни. И друзей не пригласить и с девушкой не погулять. Так и с Гемоглобином. Как только CO садится на Hb, его оттуда просто так не снять. Он будет сидеть там, мешая присоединиться O2, продолжая циркулировать в крови и выполняя роль «поживу пару минут». В конечном итоге выяснится, что он приехал на 8-10 часов минимум.
«И чо?» спросите Вы. Сноска номер один, отвечу Вам я.
Знаю-знаю, мало картинок. Ловите вот
4. Основная опасность отравлением угарного газа заключается в её «латентности». Угарный газ невидим, его нельзя определить на запах и вы не чувствуете, как Ваш мозг медленно умирает от недостатка кислорода. Но, по крайней мере мы можем принять меры предупреждения CO.
Откуда он берется?
Стоит понимать, что если человек отравлен углекислым газом это не значит, что он им надышался. Да-да, в некоторых случаях CO способен синтезироваться внутри нашего организма, выделяясь из умирающих клеток. Не сложно догадаться, что такой путь возможен при различных обширных некрозах (омертвение)
Но, конечно, наибольшее количество людей отравляются угарным газом путем его вдыхания. Сам по себе CO в быту — это продукт сгорания чего угодно в условиях недостатка кислорода. То-есть это и Ваши двигъатели и гъазовые плиты и то и сё. С вами всё будет в порядке, если при горении присутствует достаточный объем кислорода. В таком случае образуется нужный нашему организму CO2. В противном случае — CO. Всё логично, всё по науке.
Сильно многословить на эту тему не буду, потому что в основном, эти вещи Вам известны (если нет, чтож, буду объяснять в комментах).
Как я заеб Перейдем к предупреждению и профилактике.
Если порыскать по китайским магазинам (магазину), можно найти кучу индикаторов угарного газа.
Если долго рыскать по китайским магазинам (магазину), можно в конечном итоге понять, что нахер этот индикатор за какие-то 1000 рублей не нужен. И вообще, нормально жил 30 лет ещё проживу. Согласен, можно просто соблюдать простые правила и уберечь себя от пустой траты денег на какую-то фентишлюшку, которая возможно спасет жизнь не приносит никакой пользы, а просто лежит/висит без дела на балконе/кухне.
Также, настоятельно рекомендую колонку (та херня, которая загорается, когда вы включаете горячую воду) не обустраивать шкафчиами. Я понимаю, чо она будет выпирать и некрасиво ваще? Лучше ж обустроить её, чтоб у неё отдельный шкафчик был. Нет.
Ну и все эти советы, которые «проветривать комнату, следить за исправностью всего, что хоть как-то относится к огню»
Нужно переходить к самому важному — симптомы и доврачебная помощь
Первое, что вы сможете заметить у себя — головокружение. Но не всегда люди задумываются о том, что возможно в данный момент они умирают. Ведь и раньше, бывало, кружилась голова. Стоит серьезно относиться к такому симптому где-нибудь в помещении. Желательно при любом (почти) головокружении выйти подышать свежим воздухом.
Если вы заметили, что у нескольких людей в помещении кружится голова, обратите внимание на их цвет кожи или слизистую глаз. (Этот способ Вам никогда не поможет, но я обязан его вписать на всякий случай). В процессе отравления угарным газом Hb превращается в HbCO, меняя цвет крови на более темный. Это и отражается на цвете кожи. Она становится более красноватого цвета, как румяна (но не румяна. Серьезно, это очень трудно определить по цвету кожи)
Собственно то, что делает отравление угарным газом таким опасным — эйфория.
Это странное состояние, когда ты не понимаешь, что происходит и всё как будто во сне.Такое состояние трудно не заметить у себя. Трудно не заметить у себя, когда ты вспоминаешь это состояние. Но довольно-таки трудно понять, что всё, что сейчас происходит реальность. Что ты неспособен контролировать свои движения и мышление. Что ты вытворяешь непонятную херню.
Упал? Бывает. Не могу встать? Наверное давление в квартире поднялось и давит. Я смеюсь просто так? Ну так встать не могу же, ахахахх
Вам становиться трудно дышать, Вас тошнит, Вы не можете сконцентрироваться, нарушается речь и зрение. Всё это симптомы отравления угарным газом.
К сожалению, в большинстве случаев люди, даже знающие об этих сиптомах, отравляются угарным газом. Это факт и с этим придется смириться и лишь надеяться, что в таких условиях именно Вы поведете себя иначе. Спасете всю квартиру или даже дом.
Но что, собственно, делать коли Вы заметили, что что-то идет не так? Конечно бежать (если вы твердо уверены, что это отравление угарным газом, а не 12 часов монитора с открытым пикабу). Если Вы один, то с этим проблем не возникнет. Если Вас много, Вам придется убедить толпу в своей правоте. Если Вы интроверт — скажите себе спасибо, ибо все эти жалкие людишки Вас не стоят. Бегите на улицу, дышите, радуйтесь жизни, вызывайте аварийку (и скорую если Вы не интроверт), гуляйте и наслаждайтесь часами, проведенными на улице (часами, а не минутами). Всё остальное за Вас сделают гос.служащие. Они свою работу знаю, уж поверьте.
На этом, в принципе, я хочу закончить свой пост. Надеюсь, знания, которые вы получили (если вы их получили) Вам никогда не пригодятся. Спасибо за терпение и интерес, с любовью — какашкакакашкамальчик
А теперь начинается веселье для Вас, мои любопытные :3.
1. Зачем кислород в организме и почему именно кислород?
Ну, организму нужно питаться, а растворимость кислорода как в жирах, так и в воде (но в жирах всё-таки легче) прекрасно способствует его прохождению в любые ткани (клетки). Почему кислород? Хмм.
Во первых, у него достаточно свободных электронов, что дает ему высокую реакционную способность (превосходный окислитель). Именно это свойство определяет его как источника (косвенного) энергии. Окисляя БЖУ (белки, жиры,углеводы). Я не буду описывать каждый процесс выделения энергии. Их много и они вряд ли будут Вам интересны. Если будут, начните с Кребса. Если так случится, что вы поймете цикл Кребса, то не останавливайтесь и продолжайте следить за жизнью БЖУ после их попадания в ротовую полость (благо, материала предостаточно. Если уж на то пошло, то и отдельным постом не лень будет запилить)
Во вторых, его предостаточно (пока что) на земле и мы им пользуемся, не жалея. (так себе причина, в основном — причина номер один)
2. Что там про беременность и женщин? Сиськи будут?
Начнем с основных понятий гемоглобина. Всё в нашей жизни сложно, так и с гемоглобином. Он бывает разных видов: HbA, HbF, HbS, HbOH и т.д. Нас интересует только HbA и HbF.
HbA — гемоглобин, встречающийся у взрослых
HbF — фетальный гемоглобин, встречающийся у детей во внутриутробном периоде и где-то первый год жизни. (Примерно 1-2% фетального гемоглобина, все же остается у взрослого человека. Я хз зачем, может, знающие люди подскажут. )
А теперь то, зачем нужно это различие.
Как считаете, достаточно ли поступает кислорода в Вас, когда вы находитесь внутри другого человека. А если я скажу, что вы отделены от этого человека «ниче-так» оболочкой?. Конечно нет. Эту проблему решила мать-природа. Решила очень тонко и точечно.
Вспомним строение гемоглобина: 4 цепочки по 120-200 аминокислот. Альфа цепь и Бета цепь. Да. Именно. НО, если вы услышали определение гемоглобина, содержащее слова «альфа и бета цепи», будьте уверены — вам рассказывают про HbA — взрослый гемоглобин.
HbF — Детский гемоглобин, устроен иначе. В нём присутствует Гамма цепь. Которая несколько отличается от цепи в HbA. Она содержит в себе большее количество азотсодержащих аминокислот. Такое строение обеспечивает большее сродство к кислороду, чем у HbA. Фактически, проходя через плаценту, кислород у HbA воруется гемоглобином фетальным (детским). Именно поэтому всем беременным советуют чаще бывать на свежем воздухе.
Прошу заранее простить за возможные ошибки и неточности. Ночь сказывается.
источник