2.Транспортування газів кров’ю. Транспортування кисню.
Кисень транспортується кров’ю завдяки гемоглобіну еритроцитів, з яким він утворює сполуку – оксигемоглобін: Hb + O2 →HbO2; 1 г Hb приєднує 1,34 мл O2, якщо у крові 150 г Hb, то киснева ємність крові (КЄК) становитиме: 1,34 мл O2 х 150 = 201 мл O2 /л. Кількість розчиненого у крові кисню становить 0,03 мл на 1 л крові/ мм рт.ст.; у артеріальній крові РО2 = 100 мм рт.ст., тому в 1 л артеріальної крові транспортується розчиненого кисню тільки 3 мл O2.
Крива дисоціації оксигемоглобіну показує залежність насичення гемоглобіну O2 у % від РО2 крові. Вона має S-подібну форму. Комбінація першого гему в молекулі Hb з O2 посилює спорідненість другого гему для O2, а оксигенація другого посилює спорідненість третього і так далі, отже, спорідненість Hb для четвертої молекули O2 у декілька разів більша, ніж для першої.
Чинники, що впливають на спорідненість гемоглобіну до кисню: рН, рСО2, температура, концентрація 2,3-дифосфогліцерату (2,3-ДФГ).
Зміщення кривої дисоціації оксигемоглобіну праворуч. Зменшення рН, збільшення рСО2, підвищення температури крові, збільшення концентрації в еритроцитах 2,3-ДФГ зміщує криву праворуч – це означає, що при тому самому рО2 дисоціація оксигемоглобіну збільшується: Hb + O2 ←HbO2. Це має місце в капілярах, які приносять кров до м’язів під час фізичної роботи, бо знижується рН, підвищується рСО2, підвищується температура крові.
Еритроцити багаті на 2,3-ДФГ, який є продуктом гліколізу. Це високо обмінний аніон, який приєднується до β-ланцюгів дезоксигемоглобіну. Один моль дезоксигемоглобіну зв’язує 1 моль 2,3-ДФГ: HbO2 + 2,3-ДФГ → Hb-2,3-ДФГ + O2.
До чинників, які впливають на концентрацію 2,3-ДФГ в еритроцитах, належить рН. Оскільки ацидоз інгібує гліколіз в еритроцитах, то при знижені рН концентрація 2,3-ДФГ зменшується. При гіпоксії збільшується інтенсивність гліколізу і відповідно – концентрація 2,3-ДФГ, що сприяє збільшенні дисоціації оксигемоглобіну. Такі зміни мають місце при адаптації людини до гіпоксії в умовах високогірної місцевості.
Гемоглобін плоду – фетальний гемоглобін (HbF) має більшу спорідненість до кисню, ніж гемоглобін дорослих - HbA, що полегшує надходження кисню від матері до плоду.
Зміщення кривої дисоціації оксигемоглобіну ліворуч При зменшенні рН, рСО2, температури, концентрації 2,3-ДФГ крива дисоціації оксигемоглобіну зміщується ліворуч, це означає, що менше кисню дифундує до клітин організму. Гемоглобін дорослої людини – HbA має меншу спорідненність до кисню, ніж HbF.
Транспортування СО2. Вуглекислий газ транспортується кров’ю у вигляді: 1) бікарбонатних іонів – 70%; 2) карбогемоглобіну(НнbCO2) – 23%; 3) СО2, розчиненого у плазмі – 7%.
В процесі метаболізму в клітинах утворюється СО2, який завдяки градієнту напруги СО2 дифундує в плазму крові і в еритроцити.
В еритроцитах під впливом ферменту карбоангідрази утворюється вугільна кислота: СО2 + Н2О = Н2СО3 .
Н2СО3 → Н+ + НСО3-, іон водню зв’язується з Hb, утворюючи слабку кислоту HHb, а іон НСО3- переходить у плазму в обмін на аніон хлору (хлорідне зрушення).
В той же час кисень дифундує до клітин організму, що сприяє дифузії СО2 у кров , бо дезоксигемоглобін є слабшою кислотою за оксигемоглобін і може приєднувати більше іонів водню, внаслідок чого збільшується ступінь дисоціації Н2СО3- →Н+ + НСО3- , збільшується транспортування СО2 кров’ю (ефект Холдейна).
У плазмі НСО3- взаємодіє з катіонами і створює солі вугільної кислоти (NaНСО3), які транспортуються до легеневих капілярів.
На схемі показані реакції утворення бікарбонатів (1), карбогемоглобіну (2), транспортування розчиненого у плазмі СО2 (3):
СО2 в еритроцитах утворює сполуку з кінцевими аміногрупами глобінової частини молекули гемоглобіну, утворюючи карбогемоглобін: ННbCO2, окрім цього карбамінові сполуки утворюються з білками плазми крові.
СО2 добре розчиняється у плазмі. Кількість розчиненого у плазмі вуглекислого газу визначається парціальним тиском газу і коефіцієнтом розчинності.
У легенях всі реакції йдуть навпаки. НСО3- входить в еритроцити в обмін на іони Сl-. Іони Н+ разом з іонами НСО3- утворюють Н2СО3 , яка розпадається під впливом карбоангідрази на СО2 та Н2О. Вуглекисли газ дифундує в альвеоли і видихається.
3) Обмін газів між кровью системних капілярів і тканинами здійснюєься завдяки дифузії. Напруга СО2 в клітинах, який єпродуктом метаболізму, становить близько 60 мм рт.ст, в міжклітинній рідині – 46 мм рт.ст, а в артеріальній крові капілярів – 40 мм рт.ст, такий градієнт тисків забезпечує дифузію газів у капіляри. Напруга кисню в артеріальній крові становить близько 100 мм рт. ст., у міжелітинній рідині – 40 мм рт.ст., у клітинах – близько 0, такий градієнт тисків забезпечує дифузію кисню до клитин, де він бере участь у метаболізмі