перенесення кисню
Для виживання людина повинна бути здатний поглинати кисень з атмосфери і транспортувати його клітинам, де він використовується в метаболізмі. Деякі клітини можуть короткий час виробляти невелику кількість енергії без участі кисню (анаеробний метаболізм). Інші органи (наприклад, головний мозок) складаються з клітин, які можуть існувати тільки при наявності постійного постачання киснем (аеробний метаболізм). Різні тканини мають різну ступінь толерантності до аноксії (відсутності кисню). Мозок і серце - найбільш вразливі органи. На початку недолік кисню вражає функцію органу, а з плином часу викликає і незворотні морфологічні зміни (у випадку з мозком це відбувається протягом лічених хвилин), коли відновлення функції неможливо.
У спокої клітини нашого тіла споживають близько 300 л кисню на добу, або 250 мл у хвилину. При фізичних вправах іліработе потреба в ньому може зрости в 10-15 разів. Якби кисень, принесений кров'ю тканин, був просто розчинений в плазмі, крові потрібно було б циркулювати в організмі, навіть знаходиться в стані спокою, зі швидкістю 180 л в хвилину, щоб доставити достатню кількість цього газу клітинам, так як кисень не особливо добре розчинний в плазмі. Насправді, коли людина відпочиває, кров циркулює в його судинах зі швидкістю близько 5 л в хвилину і переносить весь кисень, необхідний клітинам. Різниця між 180 і 5 л в хвилину обумовлена функцією гемоглобіну.
Гемоглобін - це пігмент червоних кров'яних клітин, що здійснює перенесення майже всього кисню і здебільшого вуглекислоти. Кров, яка перебуває в рівновазі з альвеолярним повітрям, що знаходиться в легенях, може містити в розчині тільки 0,25 мл кисню і 2,7 дл вуглекислоти на 100 мл, але завдяки гемоглобіну 100 мл крові можуть нести близько 20 мл кисню і 50-60 мл вуглекислоти.
Приблизно 2% кисню крові розчинено в плазмі, а решту кількість знаходиться в з'єднанні з гемоглобіном. Після того як кисень входить в кров легеневих капілярів, він дифундує з плазми в еритроцити і з'єднується з гемоглобіном - одна молекула кисню приєднується до однієї молекулі гемоглобіну з утворенням молекули оксигемоглобина.
ГЕМОГЛОБІН <-> оксигемоглобіном
Стрілки показують, що ця реакція оборотна, т. Е. Вона може йти в будь-якому напрямку в залежності від умов. Гемоглобін, зрозуміло, приносив би організму мало користі, якби він міг тільки приймати кисень, але не віддавав би його там, де це необхідно. У легких реакція йде зліва направо, з утворенням оксигемоглобіну, а в тканинах - справа наліво, зі звільненням кисню. Різний колір артеріальної і венозної крові обумовлений тим, що оксигемоглобін має яскраво-червоне забарвлення, а гемоглобін - пурпурову. З'єднання кисню з гемоглобіном і розщеплення оксигемоглобіну регулюється двома факторами: насамперед кількістю присутнього кисню і в меншій мірі - кількістю вуглекислоти. У легких концентрація кисню відносно висока, і там утворюється оксигемоглобін. Вийшовши з легких, кров проходить через серце і артерії, де концентрація кисню майже не змінюється, до тканин, які бідні киснем. Тут оксигемоглобін розщеплюється, звільняючи кисень, який дифундує в тканинні клітини.
Вуглекислота, з'єднуючись з водою, утворює вугільну кислоту Н2С03; тому при підвищенні концентрації С02 кислотність крові зростає. Здатність гемоглобіну переносити кисень при цьому зменшується; таким чином, з'єднання гемоглобіну з киснем частково регулюється кількістю С02. Це створює надзвичайно ефективну систему перенесення. У капілярах тканин концентрація вуглекислоти висока; дію низької напруги 02 в поєднанні з дією високої напруги С02 веде до звільнення кисню гемоглобіном. У капілярах легенів (або зябер у риб) напруга С02 нижче, і під дією високої напруги 02 і низької напруги С02 гемоглобін приєднує до себе кисень. Важливо пам'ятати, що чим більше в крові вуглекислоти, тим більше кислу реакцію має кров, а в кислому розчині здатність гемоглобіну переносити кисень знижена.
Напрямок та швидкість дифузії фактично визначаються парціальним тиском, або напругою, даного газу. У газовій суміші кожен газ виробляє незалежно від інших газів те ж саме тиск, який він створював би один. На рівні моря, де загальний тиск повітря дорівнює 760 мм рт. ст. кисень створює тиск 150 мм рт. ст. Іншими словами, парціальний тиск (напруга) кисню в атмосфері дорівнює 150 мм рт. ст. Так як в альвеолярному повітрі кисню менше, ніж в атмосферному, то парціальний тиск кіслородав альвеолах становить близько 105 мм рт. ст. Кров проходить через легеневі капіляри занадто швидко, щоб прийти в повну рівновагу з альвеолярним повітрям, так що тиск кіслородав артеріальної крові трохи нижче -близько 100 мм рт. ст.Парціальное тиск кисню в тканинах коливається від 0 до 40 мм рт ст. тому кисень дифундує з капілярів в тканини .Однак з крові виходить не весь кисень, кров протікає через капіляри занадто швидко, щоб могло бути досягнуто повне рівновагу, і крім того тканини зазвичай містять залишковий кисень. У венозної крові, що повертається до легким, тиск кисню дорівнює близько 40 мм рт. ст. У артеріальної крові, де парціальний тиск кисню одно зазвичай 100 мм рт.ст. на кожні 100 мл крові припадає близько 19 мл кисню. При напрузі 02, властивому венозної крові (40 мм рт. Ст.), В кожних 100 мл крові міститься 12 мл кисню. Різниця в 7 мл представляє кількість кисню, віддане тканинам кожними 100 мл крові. Таким чином, 5 л крові нашого тіла за кожен кругообіг по організму можуть передавати тканинам 350 мл кисню.
Поділіться на сторінці