Кислород в крови находится в растворенном виде и в соединении с гемоглобином. В плазме растворено очень небольшое количество кислорода. Поскольку растворимость кислорода при 37 °С составляет 0.225 мл * л-1 * кПа-1 (0.03 мл-л-1мм рт.ст.-1), то каждые 100 мл плазмы крови при напряжении кислорода 13.3 кПа (100 мм рг.ст.) могут переносить в растворенном состоянии лишь 0.3 мл кислорода. Это явно недостаточно для жизнедеятельности организма. При таком содержании кислорода в крови и условии его полного потребления тканями минутный объем крови в покое должен был бы составлять более 150 л/мин.
Каждый грамм гемоглобина способен связать 1.39 мл кислорода и, следовательно, при содержании гемоглобина 150 г/л каждые 100 мл крови могут переносить 20.8 мл кислорода.
Показатели дыхательной функции крови:
1. Кислородная емкость гемоглобина.
3. Степень насыщения гемоглобина кислородом.
Кислородная ёмкость крови - количество кислорода, которое может быть связано кровью при её полном насыщении; выражается в объёмных процентах (% об.); зависит от концентрации в крови гемоглобина. Кислородная ёмкость крови человека - около 18-20 % об.
43. Транспорт СО 2 кровью.
С02 образуется в тканях при окислительных процессах. С02 растворяется в жидкостях активнее, чем 02.
Кровь, проходящая через легкие, отдает далеко не весь С02. Большая часть его остается в артериальной крови, поскольку соединения, которые образуются на основе С02, участвуют в поддержании кислотно-основного равновесия крови - одного из параметров гомеостаза.
Химически связанный С02 находится в крови в одной из трех форм:
1) угольная кислота (Н2С03):
2) бикарбонатный ион (НСОИ)
3) карбогемоглобин (ННЬС02).
Эта реакция в плазме крови происходит медленно. В эритроците, куда С02 проникает по градиенту концентрации, благодаря специальному ферменту - карбоангидразы - этот процесс ускоряется примерно в 10 000 раз. Поэтому эта реакция происходит в основном в эритроцитах. Взаимосвязь транспорта кислорода и диоксида углерода. Выше указывалось, что форма кривой диссоциации оксигемоглобина влияет на содержание С02 в крови.
44. Обмен газов между кровью и тканями. Диффузия О 2 и СО 2. Роль миоглобина. Артерио-венозная разность (АВР) по кислороду в покое и при мышечной работе разной мощности.
Газообмен между кровью и тканями осуществляется путем диффузии. Между кровью в капиллярах и межтканевой жидкостью существует градиент напряжения кислорода который составляет 30-80 мм рт. ст., а напряжение СО2, в интерстициальной жидкости на 20-40 мм рт. ст. выше, чем в крови.
Артериальная кровь отдаст тканям не весь О2. Разность между об.% О2 в притекающей к тканям артериальной крови (около 20 об.%) и оттекающей от них венозной кровью (примерно 13об.%) называется артерио-венозной разностью по кислороду (7об.%). Эта величина служит важной характеристикой дыхательной функции крови, показывая, какое количество
О2., доставляют тканям каждые 100 мл крови. Для того чтобы установить, какая часть приносимого кровью О2 переходит в ткани, вычисляют коэффициент использования кислорода. Его определяют путем деления величины артерио-венозной разности на содержание О2 в артериальной крови и умножения на 100. При тяжелых физических нагрузках коэффициент утилизации кислорода работающими скелетными мышцами и миокардом достигает 80-90%. В снабжении мышц 02 при тяжелой работе имеет определенное значение внутримышечный пигмент миоглобин, который связывает дополнительно 1,0-1,5 л О Связь 02 с миоглобином более прочная, чем с гемоглобином.
Это количество кислорода, которое может связать 100г крови. Известно, что один г. гемоглобина связывает 1,34 мл О 2 . КЕК = Hb∙1,34 . Для артериальной крови КЕК = 18 – 20 об% или 180 – 200 мл/л крови.
Кислородная емкость зависит от:
1) количества гемоглобина.
2) температуры крови (при нагревании крови снижается)
3) рН (при закислении снижается)
3.Рефлекторные влияния на дыхание с рецепторов легких, воздухоностных путей и дыхательных мышц. Хеморецепторы и их роль в регуляции дыхания(артериальные и центральные хеморецепторы).
Для нормальной работы дыхательных нейронов, правильного чередования вдоха – выдоха необходима импульсация:
1) с хеморецепторов центральных и периферических;
2) с механорецепторов:
а) ирритантных воздухоносных путей;
б) рецепторного растяжения легких.
3) с проприорецепторов дыхательных мышц.
Рефлексы с хеморецепторов.
Деятельность дыхательного центра, его инспираторных нейронов зависит в значительной степени от содержания в крови СО 2 , Н + , в меньшей степени от содержания О 2 . Эти факторы усиливают деятельность дыхательного центра, воздействуя на центральные и периферические хеморецепторы.
Периферические или артериальные – в дуге аорты и каротидных синусах возбуждаются через 3 – 5с.
Аортальные при снижении РО 2 до 80 – 20мм рт ст., вызывают учащение сердцебиений, гипоксический стимул.
Каротидные – при повышении СО 2 (гиперкапнический стимул) и Н + (ацидотический стимул) – обеспечивают увеличение частоты дыхания.
Центральные (медуллярные) рецепторы обнаружены в продолговатом мозге. Реагируют на Н + и концентрацию СО 2 во внеклеточной жидкости. Возбуждаются позже периферических, оказывают более сильное и длительное влияние на ДЦ, чем периферические каротидные.
> СО 2 , > Н 2 увеличивают легочную вентиляцию за счет увеличения ЧД и ДО.
Рефлексы с механорецепторов .
Механорецепторы дыхательной системы выполняют 2 функции:
1) регуляция глубины и длительности вдоха, смена его выдохом;
2) обеспечивают защитные дыхательные рефлексы.
Роль рецепторов растяжения легких.
Они локализованы в гладкомышечном слое стенок трахеобронхиального дерева. Возбуждаются при растяжении дыхательных путей и легких при вдохе.
Афферентные сигналы идут по волокнам блуждающего нерва.
Итог возбуждения – торможение вдоха и его смена выдохом (рефлекс Геринга – Брейера).
Выключение информации с рецепторов растяжения приводит к углубленным, затянутым вдохам, как и при нарушении связей с пневмотоксическим центром. Если прекратить связь с рецепторами растяжения и ПТЦ, то дыхание останавливается на вдохе, иногда прерываясь короткими экспирациями – апнейзис.
Ирритантные рецепторы (механо и хемочувствительные) расположены в эпителиальном и субэпителиальном слоях стенок воздухоносных путей.
Ирритационные рецепторы возбуждаются:
1) резким изменением объема легких. Участвуют в формировании рефлекса на спадение бронхов – бронхокострикцию ;
2) возбуждаются при неравномерной вентиляции легких – обеспечивает «вздохи» 3 раза в час для улучшения вентиляции и расправления легких;
3) возбуждаются при снижении растяжимости легочной ткани при бронхиальной астме, отеке легких, пневмотораксе, застое крови в малом круге кровообращения, вызывая характерную одышку и чувство жжения, першения в горле.
4) возбуждаются пылевыми частицами и накапливающейся слизью – защитные рефлексы. Если ирритантные рецепторы трахеи – кашель; бронхов увеличивается частота дыхания.
5) возбуждаются хеморецепторы при действии паров едких веществ (аммиак, эфир, табачный дым и т. д.).
6) есть J – рецепторы в интерстиции легких, реагируют на гистамин, простагландин – в ответ частое, поверхностное дыхание (тахипное).
Рефлексы с проприорецепторов дыхательных мышц .
В диафрагме их мало. Большое значение имеют проприорецепторы межреберных мышц и вспомогательные дыхательные мышцы:
1) возбуждаются если вдох или выдох затруднен, мышцы растянуты, в результате этого сокращение мышцы увеличивается (проприоцептивный рефлекс). Таким образом, автоматически регулируется сила сокращения дыхательных мышц при сужении бронхов, спазме голосовой щели, набухании слизистой дыхательных путей.
2) проприорецепторы дыхательных мышц возбуждаются при возбуждении γ – мотонейрона – например, произвольная регуляция дыхания.
Кислородная емкость крови - количество кислорода, одномоментно находящегося в связанном виде с гемоглобином в артериальной крови.
легкие снабжаются кровью от обоих кругов кровообращения. Но газообмен происходит только в капиллярах малого круга, в то время как сосуды большого круга кровообращения обеспечивают питание легочной ткани. В области капиллярного русла сосуды разных кругов могут анастомозировать между собой, обеспечивая необходимое перераспределение крови между кругами кровообращения. Сопротивляемость току крови в сосудах легких и давление в них меньше, чем в сосудах большого круга кровообращения, диаметр легочных сосудов больший, а длина их меньшая. Во время вдоха увеличивается приток крови в сосуды легких и вследствие их растяжимости они способны вмещать до 20-25% крови. Поэтому легкие при определенных условиях могут выполнять функцию депо крови. Стенки капилляров легких тонкие, что создает благоприятные условия для газообмена, но при патологии это может привести к их разрыву и легочному кровотечению. Резерв крови в легких имеет большое значение в случаях когда необходима срочная мобилизация дополнительного количества крови для поддержания необходимой величины сердечного выброса, например в начале интенсивной физической работы, когда другие механизмы регуляции кровообращения еще не включились.
Газообмен - это транскапиллярный обмен дыхательных газов (СО2 и О2). Осуществляется между венозной кровью и воздухом альвеол, в малом кругу кровообращения, и между артериальной кровью и тканями в большом кругу кровообращения.
Газообмен в капиллярах малого круга.
Значение рО2 и рСО2 в
В легких: Тканях:
рО2 = 103 mmHgpO2 = 40 mmHg
pCO2 = 40 mm Hg pCO2 = 46 mmHg
1. Разрушить соединения, в виде которых СО2 транспортируется в кровь и вывести их.
2. Оксигенировать кровь
1) HHbCO2 – диссоциирует по градиенту давления:
HHbCO2 àHHb + CO2
2) Чем больше Hb сбрасывает СО2, тем легче он связывается с О2 по градиенту давления:
HHb + O2 = HHbO2
В эритроците сейчас находятся следующие вещества:
KHCO3 иHHbO2, которые взаимодействуют друг с другом:
KHCO3 + HHbO2-àKHbO2 + H2CO3
Под действием карбоангидразы:
H2CO3 -àCO2 + H2O
К этому времени мы освободились от двух соединений, транспортируемых СО2 (HHbCO2 иKHCO3)
Нам осталось освободится от NaHCO3 находящийся в плазме крови.
В МКК Н2СО3 ферментативно расщепляется на H2OиCO2, а не спонтанно диссоциирует на Н+ и НСО3-
В малом кругу в крови практически нет иона бикарбоната, поэтому НСО3- дифундирует из плазмы крови в эритроците. В эритроците НСО3- связывается с протоном Н+ чуть –чуть подкисливая кровь образуется Н2СО3 – расщепляется на Н2О и СО2:
HCO3- + H+ àH2CO3 àH2O + CO2
Итак, все три соединения в виде которых СО2 транспортируется в МКК. Это:
KHCO3 – в эритроците
NaHCO3 – в плазме
HHbCO3 – в эритроците
Кислородная емкость крови _ это количество мл О2 транспортируется кровью
КЕК ограниченна содержанием Нb
Hb – 14,2% - количество грНb 100 ml
1 грHb может связываться с 1,34 мл О2 – коэффициент Хюффнера
КЕК = 1,34 * 14=19 об.%
Объемный % - количество мл газов, содержащихся в 100 мл крови.
Кислород переносится кровью от легких к тканям организма молекулами гемоглобина, которые содержатся в эритроцитах. Гемоглобин способен захватывать кислород из альвеолярного воздуха (оксигемоглобин) и освобождать необходимое кол-во кислорода в тканях. Кол-во связанного О2 ограничено кол-ом молекул гемоглобина в эритроцитах. Молекула гемоглобина имеет 4 места связывания с О2, которые взаимодействуют таким образом, что зависимость между парциальным давлением О2 и кол-ом переносимого О2 с кровью имеет S-образную форму, которая называется Кривая диссоциации оксигемоглобина. При парциальном давлении О2 10 мм.рт.ст. Насыщение гемоглобина О2 составляет 10%. При дальнейшем повышении 40-60 происходит уменьшение крутизны кривой диссоциации оксигемоглобина (КДО) и % его насыщения О2 возрастает 75-90% Далее КДО занимает горизонтальное положение, т. к. увеличение Парц.Р с 60 до 80 вызывает прирост насыщения гемоглобина О2 на 6%. Насыщение гемоглобином О2 под влиянием РО2 характеризует молекулярный аппетит этого соединения к О2. Крутизна кривой насыщения гемоглобина О2 в диапазоне Парц.Р 20-40 способствует тому, что в ткани организма значительное кол-во О2 может диффундировать из крови в условиях градиента его Парц.Р между кровью и клетками тканей. Незначительный % насыщения гемоглобина О2 в диапазоне его Парц.Р 80-100 мм.рт.ст. Способствует тому, что человек без риска снижения насыщения артериальной крови О2 может перемещаться в диапазоне высот над уровнем моря до 2000м. Общие запасы О2 в организме обусловлены его кол-вом, находящимся в связанном состоянии с ионами Fe2+ в составе органических молекул гемоглобина эритроцитов и миоглобинов мышечных клеток.
Кислородная емкость гемоглобина - кол-во О2, которое может связаться с гемоглобином
эритроцитов крови пр насыщении 100% его кол-ва. Еще показатель дыхательной функции крови является содержание О2 в крови - Кислородная емкость крови. Она отражает его истинное кол-во, как связанного с гемоглобином, так и физически растворенного в плазме.
Молекула гемоглобина находится в двух формах:
- Расслабленной - насыщается в 70 раз быстрее, чем Напряженная форма.
Изменение фракций этих двух форм в общем кол-ве гемоглобина в крови обуславливают S-образный вид КДО, а следовательно Сродство гемоглобина к О2.
1) Если вероятность перехода от напряженной формы гемоглобина к расслабленной больше, то возрастает сродство гемоглобина к О2.
2)Образование указанных фракций гемоглобина изменяется в большую или меньшую сторону под влиянием связывание О2 с геминовой группой молекулы гемоглобина. При этом чем больше геминовых групп связывают О2 в эритроцитах, тем более легким становится переход молекулы гемоглобина к расслабленной форме и тем выше сродство к О2.
3)При низком РО2 сродство гемоглобина к О2 ниже и наоборот.
4)Как только гемоглобин захватывает О2, повышается сродство к О2
5)В мышечных клетках содержится белок миоглобин, имеющий высокое сродство к О2. Он интенсивно насыщается О2 и способствует его диффузии из крови в скелетную и сердечную мышцы, где он обуславливает процессы биологического окисления. Эти ткани способны эстрагировать до 70% О2 из крови, проходящей через них, что обусловлено снижением сродства гемоглобина к О2 под влияниемтемпературы тканей и рН.
Эффект Бора - при насыщении гемоглобина менее 100% низкое рН понижает связывание О2 с гемоглобином - КДО смещаетсяВправо по оси х. Метаболически активные ткани продуцируют кислоты: молочная, СО2. Если рН плазмы крови снижается от 7,4 в норме до 7,2, что имеет место при сокращении мышц, то концентрация О2 в ней будет возрастать вследствие эффекта Бора. Метаболически активные ткани повышают продукцию тепла. Повышение температуры тканей при физической работе изменяет соотношение фракций гемоглобина в эритроцитах и вызывает смещение КДО Вправо вдоль оси х. В результате большое кол-во О2 будет освобождаться из гемоглобина эритроцитов и поступать в ткани.
140.Транспорт углекислого газа
. Углекислый газ является конечным продуктом клеточного метаболизма.
C02 образуется в тканях, диффундирует в кровь и переносится кровью к легким в трех формах: растворенной в плазме, в составе бикарбоната и в виде карбаминовых соединений эритроцитов.
Количество СО2, растворимого в плазме, как и для О2, определяется законом Генри, однако его растворимость в 20 раз выше, поэтому количество растворенного СО2 довольно значительно и составляет до 5-10 % от общего количества СО2 крови.
Реакция образования бикарбоната описывается следующей формулой:
СО2 + Н2О <-> Н2СО3 <->Н+ + НСО3-.
Первая реакция протекает медленно в плазме и быстро - в эритроцитах, что связано с содержанием в клетках фермента карбоангидразы. Вторая реакция- диссоциация угольной кислоты - протекает быстро, без участия ферментов. При повышении в эритроците ионов НСО3- происходит их даффузия в кровь через клеточную мембрану, в то время как для ионов Н+ мембрана эритроцита относительно непроницаема и они остаются внутри клетки. Поэтому для обеспечения электронейьральности клетки в нее из плазмы входят ионы Сl-(так называемый хлоридный сдвиг).
Высвобождающиеся ионы Н+ связываются с гемоглобином:
H+ + Нb02 <->Н+ Hb + O2.
Восстановленный гемоглобин является более слабой кислотой, чем оксигемоглобин. Таким образом, наличие восстановленного Нb в венозной крови способствует связыванию СО2, тогда как окисление Нb в сосудах легких облегчает его высвобождение. Такое повышение сродства С02 к гемоглобину называется эффектом Холдейна. На долю бикарбоната приходится до 90 % всего СОз, транспортируемого кровью.
Карбаминовые соединения образуются в результате связывания СОз с концевыми группами аминокислот белков крови, важнейшим из которых является гемоглобин (его глобиновая часть):
Hb NN2 + CO2 <->Hb NH COOH.
В ходе этой реакции образуется карбаминогемоглобин. Реакция протекает быстро и не требует участия ферментов. Как и в случае с ионами Н+, восстановленный Нb обладает большим сродством к СО2, чем оксигемоглобин.
Поэтому деоксигенированный гемоглобин облегчает связывание СО2 в тканях, а соединение НЬ с O2 способствует высвобождению СО2. В виде карбаминовых соединений содержится до 5 % общего количества СО2 крови.
Кривая диссоциации СО2 - гемоглобин значительно отличается от
кривой диссоциации оксигемоглобина - она более линейна.
Концентрация СО2 при любой величине РСО2 зависит от степени насыщения гемоглобина кислородом: чем выше насыщение, тем меньше концентрация СО2 (эффект Холдена).
Определений парциального напряжения О2 и СО2 крови проводится
при помощи автоматических газоанализаторов, использующих для каждого из измеряемых газов специальный электрод.
Кислородная ёмкость крови - количество кислорода, которое может быть связано кровью при её полном насыщении; выражается в объёмных процентах (% об.) ; зависит от концентрации в крови гемоглобина . Определение Кислородной ёмкости крови важно для характеристики дыхательной функции крови . Кислородная ёмкость крови человека - около 18-20 % об.
Смотри также
Напишите отзыв о статье "Кислородная ёмкость крови"
Ссылки
| Альфа-спираль | Это заготовка статьи по биохимии . Вы можете помочь проекту, дополнив её. |
|
||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Кислородная ёмкость крови
– Где же находится этот Великий Храм, Радомир? – удивлённо спросила Магдалина.– В дивной далёкой стране... На самой «вершине» мира... (имеется в виду Северный Полюс, бывшая страна Гиперборея – Даария), – тихо, будто уйдя в бесконечно далёкое прошлое, прошептал Радомир. – Там стоит святая гора рукотворная, которую не в силах разрушить ни природа, ни время, ни люди. Ибо гора эта – вечна... Это и есть Храм Вечного Знания. Храм наших старых Богов, Мария...
Когда-то, давным-давно, сверкал на вершине святой горы их Ключ – этот зелёный кристалл, дававший Земле защиту, открывавший души, и учивший достойных. Только вот ушли наши Боги. И с тех пор Земля погрузилась во мрак, который пока что не в силах разрушить сам человек. Слишком много в нём пока ещё зависти и злобы. Да и лени тоже...