Перенос газов в организме PDF Печать E-mail

Из легочных альвеол кислород проникает в плазму крови. Однако потребности организма в кислороде настолько велики, что плазма, если бы она была единственным переносчиком кислорода, никогда не справилась бы с такой нагрузкой. Способность крови переносить кислород значительно увеличивается за счет эритроцитов. Эритроциты составляют почти половину объема крови; они содержат красный пигмент, гемоглобин, обладающий высоким сродством к кислороду. По своей природе гемоглобин представляет собой высокомолекулярный белок, содержащий железо.

Молекула гемоглобина состоит из четырех цепей с атомом железа в каждой цепи. Кислород связывается с атомами железа, и при этом темно-красный гемоглобин превращается в светло-красный оксигемоглобин. При взаимодействии гемоглобина с кислородом концентрация свободного кислорода в плазме понижается, что способствует диффузии новых порций кислорода из легких. Этот процесс продолжается до тех пор, пока весь гемоглобин крови не перейдет в оксигемоглобин. Благодаря гемоглобину способность крови переносить кислород увеличивается в 60 раз.

Совершенно иные условия возникают при прохождении крови через капиллярную сеть тканей. Некоторые капилляры настолько узки, что через них может одновременно пройти только один эритроцит. Поскольку клетки тканей постоянно расходуют кислород, концентрация этого газа в них очень низка. Вследствие этого кислород диффундирует из плазмы в ткань. По мере снижения содержания кислорода в плазме больше всего кислорода отщепляется от оксигемоглобина и последний превращается в гемоглобин. Освободившийся кислород проникает в ткани. Гемоглобин связывает кислород только при высокой концентрации последнего.

При снижении концентрации кислорода в плазме он освобождается из соединения с гемоглобином. Такое свойство гемоглобина затрудняет существование человека в условиях пониженного атмосферного давления (на больших высотах); при низкой концентрации кислорода в разреженном воздухе может прекратиться связывание его гемоглобином. Ткани организма начинают страдать от кислородной недостаточности. В этих условиях организм компенсирует недостаток кислорода увеличением количества эритроцитов в крови и повышением содержания гемоглобина в эритроцитах. В результате за короткий период времени способность крови связывать кислород полностью восстанавливается.

Однако отщепление окиси углерода от гемоглобина происходит довольно медленно, и поэтому гемоглобин, связавший большое количество окиси углерода, теряет способность реагировать с кислородом. Именно такой механизм лежит в основе отравления угарным газом (окисью углерода).

Концентрация углекислого газа, образующегося в процессе обмена веществ, в клетках значительно выше, чем в плазме крови. Вследствие этого он диффундирует из тканей в плазму. В условиях покоя клетки организма человека продуцируют около 20 мл углекислого газа в 1 минуту. Плазма же, содержащаяся в 1 л крови, может обеспечить поглощение и удаление всего 4,3 мл углекислого газа. Из этих рассуждений следует, что для удаления всего углекислого газа из организма при помощи только плазмы кровь должна была бы циркулировать со скоростью 47 л в 1 минуту, т. е. в 10 раз быстрее, чем в действительности. На самом деле плазма переносит лишь незначительную часть углекислого газа в растворенном виде. Примерно 10% углекислого газа объединяется с гемоглобином и транспортируется в виде комплекса НЬСО2. Основная же часть углекислого газа вступает в химическое взаимодействие с водой и образует ионы бикарбоната и водорода, причем промежуточным продуктом реакции является угольная кислота:
СО2 + Н2О = Н2СО3 = Н+ и НСО3
Эта реакция обратима; в легких, где концентрация углекислого газа низка, реакция сдвигается влево и освободившийся углекислый газ переходит в альвеолы.

Интересные статьи по биологии:

1) Появление фотосинтеза

2) Как микротрубочки генерируют движение?