Як кров переносить кисень
Червоні кров'яні клітини »
Кисень необхідний для функціонування всіх клітин. Гемоглобін, железосодержащий білок еритроцитів, використовується, щоб пов'язувати кисень, доставляти його в тканини і потім вивільняти за потребою.
Кожна клітина людського організму для нормальної життєдіяльності потребує постійного постачання енергією. У переважній більшості клітин ця енергія виходить в процесі окислення цукрів, перш за все глюкози. Фактично можна сказати, що організм спалює цукру, так само як автомобіль спалює пальне; цей процес називається клітинним диханням.
Глюкоза і кисень доставляються в тканини кров'ю. Коли два цих речовини вступають в хімічну реакцію, вони перетворюються в двоокис вуглецю (вуглекислий газ) і воду, які переносяться кров'ю до спеціалізованих органів (перш за все легким і нирках) для виведення.
еритроцити
У кожному кубічному міліметрі крові дорослої людини міститься близько 5 млн еритроцитів (червоних кров'яних клітин).
Ці клітини мають тільки одну функцію: транспортують по організму дихальні гази (кисень і вуглекислий газ).
Еритроцити виробляються в кістковому мозку. У процесі розвитку вони втрачають ядро (частина клітини, яка містить ДНК) та інші системи, що відповідають за синтез білка. Еритроцити людини мають форму двояковогнутой лінзи, яка забезпечує одночасно досить великий обсяг клітини, щоб переносити необхідну кількість кисню, і досить велику поверхню, щоб забезпечити високу швидкість газообміну.
Анемія і її причини
Патологічні еритроцити поруч з нормальними клітинами »
У здорової людини близько 40-45% обсягу крові становлять червоні кров'яні клітини (це співвідношення відоме як гематокрит). Якщо гематокрит падає нижче нормального рівня, розвивається анемія. Оскільки середня тривалість життя еритроцита складає близько 120 днів, причинами анемії можуть стати, наприклад, занадто швидке руйнування або, навпаки, занадто повільне виробництво червоних кров'яних клітин.
Так, при сильній кровотечі кишечник хворого може виявитися не в змозі засвоїти достатню кількість заліза, щоб компенсувати втрату гемоглобіну.
Ще одна причина зниження транспортної функції гемоглобіну - генетичні захворювання. Наприклад, при серповидноклеточной анемії порушується структура гемоглобіну частини еритроцитів. Патологічні клітини гірше, ніж нормальні, переносять кисень, легше руйнуються, а характерна серповидная форма ускладнює їх проходження через капіляри. Всі ці фактори разом призводять до розвитку анемії.
роль гемоглобіну
Гемоглобін складається з чотирьох поліпептидних ланцюгів »
Головна складова еритроцита, що відповідає за транспорт кисню, - гемоглобін, складний білок, розділений на чотири субодиниці (Глобине). Кожна з них складається з великої поліпептидного білкової молекули і порфириновой групи, що містить атом заліза, -гема. Таким чином, кожна молекула гемоглобіну здатна зупинити зв'язати чотири молекули кисню. Приблизно 98% кисню в крові знаходиться в зв'язаному стані. Решта 2% розчинені в плазмі.
Вивільнення кисню з еритроцитів
Еритроцити вивільняють кисень в плазму крові »
Вивільнення кисню з гемоглобіну запускається наростанням вмісту в крові продукту обміну - двоокису вуглецю. Потреба в кисні залежить від рівня його споживання тканинами.
Кисень, пов'язаний гемоглобіном в легких, вивільняється в безпосередній близькості від споживаючих його тканин.
В процесі клітинного дихання виробляється велика кількість вуглекислого газу, який дифундує через клітинну мембрану і капілярну стінку в плазму крові, а потім всередину еритроцита. Наростання концентрації двоокису вуглецю всередині клітини запускає процес вивільнення кисню, який дифундує в плазму, а потім в клітини тканини. Таким чином, кисень потрапляє саме туди, де він в даний момент необхідний, а надлишок двоокису вуглецю несеться з тканин для виведення легкими. Тільки 23% утворився в процесі обміну речовин вуглекислого газу переноситься еритроцитами. Решта транспортується в формі іонів бікарбонату (70%) або розчиненим у плазмі (7%).
фетальний гемоглобін
Плід отримує кисень через кровоносні судини плаценти »
Оскільки концентрація кисню в крові матері набагато вище, ніж в крові плоду, кисень проходить через плаценту в кровоносну систему, що розвивається дитини в результаті простого процесу дифузії. Фетальний гемоглобін (гемоглобін плода) структурно відрізняється від гемоглобіну матері і набагато активніше взаємодіє з киснем. Крім того, в мілілітрі крові плоду міститься на 50% більше молекул гемоглобіну, ніж у матері. Комбінація цих двох факторів гарантує, що, незважаючи на низький рівень кисню в крові плода, його тканини, тим не менше, отримують достатнє постачання для зростання і розвитку.
Регулювання вивільнення кисню
про час фізичних вправ організму для нормального функціонування потрібно більше кисню »
Більш того, залежність між зміною рівня кисню в тканинах і швидкістю його вивільнення з гемоглобіну носить нелінійний характер (див. Графік). Тому навіть невелике зниження концентрації може викликати значне зростання кількості вивільняється кисню. До того ж при фізичних навантаженнях збільшується кислотність крові і зростає температура тіла. Ці чинники викликають зміну просторової структури гемоглобіну, яке призводить до посилення зв'язку з киснем. Цей механізм дозволяє в першу чергу забезпечувати киснем ті тканини, які в ньому найбільше потребують. Наприклад, при бігу найбільш навантажені м'язи стегна отримають найбільше кисню.