Транспорт газів кров'ю
Транспорт газів кров'ю. Перенесення кров'ю кисню
Відношення між кількістю гемоглобіну і оксигемоглобіну залежить від змісту фізично розчиненого кисню в крові, яке пропорційно напрузі кисню. Відсоткове співвідношення оксигемоглобина до загального вмісту гемоглобіну в крові називається насиченням гемоглобіну киснем. Насичення гемоглобіну киснем залежить від напруги кисню. Графічно цю залежність відбиває так звана крива дисоціації оксигемоглобіну, яка має S-подібну форму.
Кінцевий продукт окисних обмінних процесів - двоокис вуглецю - переноситься кров'ю до легким і видаляється через них в зовнішнє середовище. Так само як і кисень, двоокис вуглецю може переноситися як в фізично розчиненому вигляді, так і в складі хімічних сполук. Хімічні реакції зв'язування двоокису вуглецю складніше, ніж реакції приєднання кисню, так як механізми, що відповідають за транспорт двоокису вуглецю, повинні одночасно забезпечувати підтримання сталості кислотно-лужної рівноваги крові і тим самим внутрішнього середовища організму в цілому.
Напруга вуглекислого газу в артеріальній крові, що надходить в тканинні капіляри, становить 40 мм рт. ст. У клітинах, розташованих біля цих капілярів, його напруга значно вище, так як вуглекислий газ постійно утворюється в процесі метаболізму. У зв'язку з цим фізично розчинений вуглекислий газ переноситься по градієнту напруги з тканин в капіляри. Тут кілька вуглекислого газу залишається в стані фізичного розчинення, але більша частина його зазнає ряд хімічних перетворень.
Перш за все відбувається гідратація молекули двоокису вуглецю з утворенням вугільної кислоти. У плазмі крові ця реакція протікає дуже повільно, в еритроциті вона прискорюється приблизно в 10 тис. Разів. Це пов'язано з дією ферменту вугільної ангідрази (карбоангідрази). Оскільки цей фермент присутній тільки в клітинах, практично всі молекули двоокису вуглецю, які беруть участь в реакції гідратації, повинні спочатку вступити в еритроцити.
Наступна реакція полягає в дисоціації слабкої вугільної кислоти на іони бікарбонату і іони водню. Накопичення іонів бікарбонату в еритроциті призводить до того, що між його внутрішнім середовищем і плазмою крові створюється дифузійний градієнт. Іони бікарбонату можуть пересуватися по цьому градієнту лише в тому випадку, якщо при цьому не буде порушуватися рівноважний розподіл електричних зарядів. Тому з виходом кожного бикарбонатного іона повинен відбуватися або вихід з еритроцита одного катіона, або вхід одного аніона. Оскільки мембрана еритроцита практично непроникна для катіонів, але порівняно легко пропускає невеликі аніони, натомість бикарбонатного іона в еритроцит надходять іони хлору. Цей обмінний процес називається хлоридним зрушенням.
У міру надходження вуглекислого газу в еритроцит, там постійно утворюються не тільки бікарбонатні іони, але також іони водню, проте це не супроводжується значними зрушеннями рН, що обумовлено особливими властивостями гемоглобіну, який має значну буферною ємністю.
Вуглекислий газ може зв'язуватися також шляхом безпосереднього приєднання до аминогруппам білкового компонента гемоглобіну. При цьому утворюється так звана карбамінової зв'язок. У легких напрямок всіх описаних реакцій змінюється на протилежне, в результаті чого відбувається виділення вуглекислого газу.