Транспорт на респираторни газове в кръвта. Транспорт на газове в тялото. Характеристики на човешката дихателна система. Фактори, определящи дифузията на газовете в белите дробове

06.03.2021 | Мускули

- Това е физиологичен процес, който осигурява навлизането на кислород в тялото и отстраняването на въглеродния диоксид. Дишането протича на няколко етапа:

външно дишане (вентилация);
(между алвеоларния въздух и кръвта на капилярите на белодробната циркулация);
пренос на газове по кръвен път;
обмен на газове в тъканите (между кръвта на капилярите на системното кръвообращение и тъканните клетки);
вътрешно дишане (биологично окисление в клетъчните митохондрии).

Изследва първите четири процеса. Вътрешното дишане се разглежда в курса по биохимия.

2.4.1. Пренос на кислород чрез кръв

Функционална система за пренос на кислород- съвкупност от структури на сърдечно-съдовия апарат, кръвта и техните регулаторни механизми, образуващи динамична саморегулираща се организация, дейността на всички нейни съставни елементи създава дифузионни нули и градиенти на pO2 между кръвта и тъканните клетки и осигурява адекватно снабдяване с кислород към тялото.

Целта на работата му е да се сведе до минимум разликата между потреблението и потреблението на кислород. Оксидазен път за използване на кислород, свързан с окисляването и фосфорилирането в митохондриите на веригата на тъканното дишане, е най-обемният в здраво тяло (използва се около 96-98% от консумирания кислород). Осигуряват го и процесите на пренос на кислород в организма антиоксидантна защита.

Хипероксия- повишено съдържание на кислород в организма.
хипоксия -намалено съдържание на кислород в тялото.
Хиперкапния- повишено съдържание на въглероден диоксид в организма.
Хиперкапнемия- повишени нива на въглероден диоксид в кръвта.
Хипокапния- намалено съдържание на въглероден диоксид в организма.
хипокапемия -ниски нива на въглероден диоксид в кръвта.

Ориз. 1. Схема на дихателните процеси

Консумация на кислород- количеството кислород, усвоено от тялото за единица време (в покой 200-400 ml/min).

Степен на насищане на кръвта с кислород- съотношението на съдържанието на кислород в кръвта към нейния кислороден капацитет.

Обемът на газовете в кръвта обикновено се изразява като обемен процент (об.%). Този индикатор отразява количеството газ в милилитри, открити в 100 ml кръв.

Кислородът се транспортира от кръвта в две форми:

физическо разтваряне (0.3 vol%);
поради хемоглобина (15-21 об.%).

Молекула на хемоглобин, която не е свързана с кислород, се обозначава със символа Hb, а тази, която има прикрепен кислород (оксихемоглобин), се обозначава с HbO 2. Добавянето на кислород към хемоглобина се нарича оксигенация (насищане), а освобождаването на кислород се нарича деоксигениране или редукция (десатурация). Хемоглобинът играе основна роля в свързването и транспортирането на кислород. Една молекула хемоглобин, когато е напълно наситена с кислород, свързва четири молекули кислород. Един грам хемоглобин свързва и транспортира 1,34 ml кислород. Познавайки съдържанието на хемоглобин в кръвта, е лесно да се изчисли кислородният капацитет на кръвта.

Капацитет на кислород в кръвта- това е количеството кислород, свързано с хемоглобина, намиращо се в 100 ml кръв, когато тя е напълно наситена с кислород. Ако кръвта съдържа 15 g% хемоглобин, тогава кислородният капацитет на кръвта ще бъде 15. 1,34 = 20,1 ml кислород.

При нормални условия хемоглобинът свързва кислорода в белодробните капиляри и го освобождава в тъканите поради специални свойства, които зависят от редица фактори. Основният фактор, влияещ върху свързването и освобождаването на кислород от хемоглобина, е количеството кислородно напрежение в кръвта, което зависи от количеството разтворен в нея кислород. Зависимостта на свързването на кислорода от хемоглобина от неговия волтаж се описва от крива, наречена крива на дисоциация на оксихемоглобина (фиг. 2.7). На графиката вертикалната линия показва процента на хемоглобиновите молекули, свързани с кислорода (%HbO 2), а хоризонталната линия показва напрежението на кислорода (pO 2). Кривата отразява изменението на %HbO 2 в зависимост от напрежението на кислорода в кръвната плазма. Има S-образна форма с прегъвания в диапазона на напрежението от 10 и 60 mm Hg. Изкуство. Ако pO 2 в плазмата стане по-висок, тогава оксигенацията на хемоглобина започва да нараства почти линейно с увеличаването на напрежението на кислорода.

Ориз. 2. Криви на дисоциация: а - при същата температура (T = 37 °C) и различни pCO 2: I-оксимиоглобин при нормални условия (pCO 2 = 40 mm Hg); 2 - окенхемоглобин при нормални условия (pCO 2 = 40 mm Hg); 3 - окенхемоглобин (pCO 2 = 60 mm Hg); b - при същото рС0 2 (40 mm Hg) и различни температури

Реакцията на свързване на хемоглобина с кислорода е обратима и зависи от афинитета на хемоглобина към кислорода, който от своя страна зависи от напрежението на кислорода в кръвта:

При обичайното парциално налягане на кислорода в алвеоларния въздух, което е около 100 mm Hg. Чл., този газ дифундира в кръвта на капилярите на алвеолите, създавайки напрежение, близко до парциалното налягане на кислорода в алвеолите. Афинитетът на хемоглобина към кислорода се увеличава при тези условия. От горното уравнение става ясно, че реакцията се измества към образуването на окенхемоглобин. Оксигенацията на хемоглобина в артериалната кръв, изтичаща от алвеолите, достига 96-98%. Поради шунтирането на кръвта между малките и големите кръгове, оксигенацията на хемоглобина в артериите на системното кръвообращение е леко намалена, възлизаща на 94-98%.

Афинитетът на хемоглобина към кислорода се характеризира с напрежението на кислорода, при което 50% от молекулите на хемоглобина са окислени. Наричат го напрежение на полунасищанеи са обозначени със символа P50. Увеличаването на P50 показва намаляване на афинитета на хемоглобина към кислорода, а намаляването му показва увеличение. Нивото на P50 се влияе от много фактори: температура, киселинност на околната среда, напрежение на CO 2 и съдържание на 2,3-дифосфоглицерат в еритроцита. За венозна кръв P50 е близо до 27 mm Hg. чл., а за артериалните - до 26 mm Hg. Изкуство.

От кръвта на микроциркулаторните кръвоносни съдове кислородът непрекъснато дифундира в тъканта чрез градиента на напрежението и напрежението му в кръвта намалява. В същото време напрежението на въглеродния диоксид, киселинността и температурата на кръвта на тъканните капиляри се увеличават. Това е придружено от намаляване на афинитета на хемоглобина към кислорода и ускорена дисоциация на оксихемоглобина с освобождаване на свободен кислород, който се разтваря и дифундира в тъканта. Скоростта на освобождаване на кислород от връзката с хемоглобина и неговата дифузия задоволява нуждите на тъканите (включително силно чувствителните към недостиг на кислород), като съдържанието на HbO 2 в артериалната кръв е над 94%. Когато съдържанието на HbO 2 намалее под 94%, се препоръчва да се предприемат мерки за подобряване на насищането на хемоглобина, а когато съдържанието е 90%, тъканите изпитват кислороден глад и е необходимо да се предприемат спешни мерки за подобряване на доставката на кислород на тях.

Състояние, при което оксигенацията на хемоглобина намалява до по-малко от 90% и рО2 в кръвта става под 60 mmHg. чл., наречена хипоксемия.

Показано на фиг. 2.7 показатели за афинитета на Hb към O 2 се появяват при нормална, нормална телесна температура и напрежение на въглероден диоксид в артериалната кръв от 40 mm Hg. Изкуство. Тъй като напрежението на въглеродния диоксид в кръвта или концентрацията на H+ протони се увеличава, афинитетът на хемоглобина към кислорода намалява и кривата на дисоциация на HbO 2 се измества надясно. Това явление се нарича ефект на Бор. В тялото се наблюдава повишаване на pCO 2 в тъканните капиляри, което увеличава деоксигенирането на хемоглобина и доставянето на кислород до тъканите. Намаляването на афинитета на хемоглобина към кислорода също възниква при натрупването на 2,3-дифосфоглицерат в еритроцитите. Чрез синтеза на 2,3-дифосфоглицерат, тялото може да повлияе на скоростта на дисоциация на HbO 2. При възрастните хора съдържанието на това вещество в червените кръвни клетки се увеличава, което предотвратява развитието на тъканна хипоксия.

Повишаването на телесната температура намалява афинитета на хемоглобина към кислорода. Ако телесната температура се понижи, тогава кривата на дисоциация на HbO 2 се измества наляво. Хемоглобинът по-активно улавя кислорода, но го освобождава в тъканите в по-малка степен. Това е една от причините, поради която при влизане в студена (4-12 °C) вода дори добрите плувци бързо изпитват необяснима мускулна слабост. Хипотермията и хипоксията на мускулите на крайниците се развиват както поради намаляване на кръвния поток в тях, така и поради намалена дисоциация на HbO 2.

От анализа на хода на кривата на дисоциация на HbO 2 става ясно, че pO 2 в алвеоларния въздух може да бъде намален от обичайните 100 mm Hg. Изкуство. до 90 mm Hg чл., а оксигенацията на хемоглобина ще остане на ниво, съвместимо с жизнената активност (ще намалее само с 1-2%). Тази характеристика на афинитета на хемоглобина към кислорода позволява на тялото да се адаптира към намалена вентилация и понижено атмосферно налягане (например живот в планината). Но в областта на ниското кислородно напрежение в кръвта на тъканните капиляри (10-50 mm Hg), ходът на кривата се променя рязко. За всяка единица намаляване на напрежението на кислорода голям брой молекули оксихемоглобин се деоксигенират, дифузията на кислород от червените кръвни клетки в кръвната плазма се увеличава и чрез увеличаване на напрежението му в кръвта се създават условия за надеждно снабдяване с кислород до носни кърпи.

Други фактори също влияят на връзката между хемоглобина и кислорода. На практика е важно да се има предвид, че хемоглобинът има много висок (240-300 пъти по-голям от кислорода) афинитет към въглеродния окис (CO). Комбинацията от хемоглобин с CO се нарича карбоксихелуглобин.В случай на отравяне с CO кожата на жертвата в областите на хиперемия може да придобие черешово-червен цвят. Молекулата на CO се свързва с атома на желязото хем и по този начин блокира възможността хемоглобинът да се свърже с кислорода. Освен това, в присъствието на CO, дори тези молекули на хемоглобина, които са свързани с кислорода, го освобождават в тъканите в по-малка степен. Кривата на дисоциация на HbO 2 се измества наляво. Когато във въздуха има 0,1% CO, повече от 50% от молекулите на хемоглобина се превръщат в карбоксихемоглобин и дори когато кръвта съдържа 20-25% HbCO, човек се нуждае от медицинска помощ. В случай на отравяне с въглероден окис е важно да се гарантира, че жертвата вдишва чист кислород. Това увеличава скоростта на дисоциация на HbCO с 20 пъти. При нормални условия на живот съдържанието на HbCO в кръвта е 0-2%, след пушене на цигара може да се увеличи до 5% или повече.

Под въздействието на силни окислители, кислородът е в състояние да образува силна химична връзка с хем желязо, при което железният атом става тривалентен. Тази комбинация от хемоглобин с кислород се нарича метхемоглобин.Не може да доставя кислород на тъканите. Метхемоглобинът измества кривата на дисоциация на оксихемоглобина наляво, като по този начин влошава условията за освобождаване на кислород в тъканните капиляри. При здрави хора при нормални условия, поради постоянния прием на окислители (пероксиди, нитросъдържащи органични вещества и др.) В кръвта, до 3% от кръвния хемоглобин може да бъде под формата на метхемоглобин.

Ниското ниво на това съединение се поддържа благодарение на функционирането на антиоксидантни ензимни системи. Образуването на метхемоглобин се ограничава от наличните в еритроцитите антиоксиданти (глутатион и аскорбинова киселина), а възстановяването му до хемоглобин става чрез ензимни реакции, включващи ензими дехидрогеназа на еритроците. Ако тези системи са недостатъчни или ако вещества (например фенацетин, антималарийни лекарства и др.) С високи окислителни свойства навлизат в кръвния поток прекомерно, се развива msgmoglobinsmia.

Хемоглобинът лесно взаимодейства с много други вещества, разтворени в кръвта. По-специално, при взаимодействие с лекарства, съдържащи сяра, може да се образува сулфхемоглобин, измествайки кривата на дисоциация на оксихемоглобина надясно.

Феталният хемоглобин (HbF) преобладава в кръвта на плода, който има по-голям афинитет към кислорода от хемоглобина на възрастните. При новородено червените кръвни клетки съдържат до 70% хемоглобин. Хемоглобин F се заменя с HbA през първите шест месеца от живота.

В първите часове след раждането pO2 в артериалната кръв е около 50 mm Hg. чл., и НbО 2 - 75-90%.

При възрастните хора напрежението на кислорода в артериалната кръв и насищането на хемоглобина с кислород постепенно намаляват. Стойността на този показател се изчислява по формулата

рОг = 103,5-0,42. възраст в години.

Поради наличието на тясна връзка между насищането на хемоглобина с кислород в кръвта и напрежението на кислорода в нея, е разработен метод пулсова оксиметрия, който се използва широко в клиниката. Този метод определя насищането на хемоглобина в артериалната кръв с кислород и неговите критични нива, при които напрежението на кислорода в кръвта става недостатъчно за ефективната му дифузия в тъканите и те започват да изпитват кислороден глад (фиг. 3).

Модерният пулсов оксиметър се състои от сензор, включващ LED източник на светлина, фотодетектор, микропроцесор и дисплей. Светлината от светодиода се насочва през тъканта на пръста (крака), ушната мида и се абсорбира от оксихемоглобина. Неабсорбираната част от светлинния поток се оценява от фотодетектор. Сигналът на фотодетектора се обработва от микропроцесор и се изпраща на екрана на дисплея. Екранът показва процентното насищане на хемоглобина с кислород, сърдечната честота и кривата на пулса.

Кривата на зависимостта на насищането на хемоглобина с кислород показва, че хемоглобинът на артериалната кръв, който тече от алвеоларните капиляри (фиг. 3), е напълно наситен с кислород (SaO2 = 100%), напрежението на кислорода в него е 100 mm Hg . Изкуство. (pO2 = 100 mm Hg). След дисоциацията на оксимоглобина в тъканите, кръвта става деоксигенирана и в смесената венозна кръв, връщаща се в дясното предсърдие, в условия на покой, хемоглобинът остава наситен с кислород със 75% (Sv0 2 = 75%), а напрежението на кислорода е 40 mm Hg. Изкуство. (pvO2 = 40 mmHg). По този начин, при условия на покой, тъканите абсорбират около 25% (≈250 ml) от кислорода, освободен от оксимоглобина след неговата дисоциация.

Ориз. 3. Зависимостта на кислородното насищане на хемоглобина в артериалната кръв от напрежението на кислорода в него

С намаляване само с 10% на насищането на хемоглобина в артериалната кръв с кислород (SaO 2,<90%), диссоциирующий в тканях оксигемоглобин не обеспечивает достаточного напряжения кислорода в артериальной крови для его эффективной диффузии в ткани и они начинают испытывать кислородное голодание.

Една от важните задачи, които се решават чрез постоянно измерване на кислородната сатурация на хемоглобина в артериалната кръв с пулсов оксиметър, е да се открие моментът, когато сатурацията спадне до критично ниво (90%) и пациентът се нуждае от спешна помощ, насочена към подобряване на доставянето на кислород към тъканите.

Транспорт на въглероден диоксид в кръвта и връзката му с киселинно-алкалното състояние на кръвта

Въглеродният диоксид се транспортира чрез кръвта под следните форми:

физическо разтваряне - 2,5-3 об.%;
карбоксихемоглобин (HbCO 2) - 5 vol%;
бикарбонати (NaHCO 3 и KHCO 3) - около 50 об.%.

Изтичащата от тъканите кръв съдържа 56-58 об.% CO 2, а артериалната кръв съдържа 50-52 об.%. Когато преминава през тъканните капиляри, кръвта улавя около 6 об.% CO 2, а в белодробните капиляри този газ дифундира в алвеоларния въздух и се отстранява от тялото. Обменът на CO 2, свързан с хемоглобина, се извършва особено бързо. Въглеродният диоксид се свързва с аминогрупите в молекулата на хемоглобина, поради което карбоксихемоглобинът се нарича още карбаминохемоглобин.По-голямата част от въглеродния диоксид се транспортира под формата на натриеви и калиеви соли на въглеродната киселина. Ускореното разграждане на въглената киселина в еритроцитите при преминаването им през белодробните капиляри се улеснява от ензима карбоанхидраза. Когато pCO2 е под 40 mm Hg. Изкуство. този ензим катализира разграждането на H 2 CO 3 до H 2 O и CO 2, като помага за отстраняването на въглеродния диоксид от кръвта в алвеоларния въздух.

Натрупването на въглероден диоксид в кръвта над нормата се нарича хиперкапния, и намалението хипокапния.Хиперкапията е придружена от промяна на рН на кръвта към киселата страна. Това се дължи на факта, че въглеродният диоксид се свързва с вода, за да образува въглеродна киселина:

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3

Въглеродната киселина се дисоциира според закона за масовото действие:

H 2 CO 3<->H++ HCO3-.

По този начин външното дишане, чрез влиянието си върху съдържанието на въглероден диоксид в кръвта, участва пряко в поддържането на киселинно-алкалното състояние в тялото. През деня около 15 000 mmol въглена киселина се отстраняват от човешкото тяло чрез издишания въздух. Бъбреците отстраняват приблизително 100 пъти по-малко киселина.

където рН е отрицателният логаритъм от концентрацията на протони; pK 1 е отрицателният логаритъм на константата на дисоциация (K 1) на въглеродната киселина. За йонната среда, присъстваща в плазмата, pK 1 = 6,1.

Концентрацията [СО2] може да бъде заменена с напрежение [рС0 2 ]:

[С0 2 ] = 0,03 рС0 2 .

Тогава pH = 6,1 + log / 0,03 pCO 2.

Заменяйки тези стойности, получаваме:

pH = 6,1 + log24 / (0,03,40) = 6,1 + log20 = 6,1 + 1,3 = 7,4.

Така, докато съотношението / 0,03 pCO 2 е 20, pH на кръвта ще бъде 7,4. Промяна в това съотношение възниква при ацидоза или алкалоза, причините за които могат да бъдат нарушения в дихателната система.

Има промени в киселинно-алкалното състояние, причинени от респираторни и метаболитни нарушения.

Респираторна алкалозасе развива с хипервентилация на белите дробове, например при престой на височина в планината. Липсата на кислород във вдишания въздух води до повишена вентилация, а хипервентилацията води до прекомерно извличане на въглероден диоксид от кръвта. Съотношението / рС0 2 се измества към преобладаването на аниони и рН на кръвта се повишава. Повишаването на рН е придружено от повишена екскреция на бикарбонати в урината от бъбреците. В този случай в кръвта ще се открие по-ниско от нормалното съдържание на HCO 3 аниони - или така нареченият „базов дефицит“.

Респираторна ацидозасе развива поради натрупване на въглероден диоксид в кръвта и тъканите поради недостатъчно външно дишане или кръвообращение. При хиперкапния съотношението / pCO 2 намалява. Следователно pH също намалява (вижте горните уравнения). Това подкисляване може бързо да се коригира чрез увеличаване на вентилацията.

При респираторна ацидоза бъбреците увеличават екскрецията на водородни протони в урината в състава на киселинни соли на фосфорна киселина и амоний (H 2 PO 4 - и NH 4 +). Заедно с повишената секреция на водородни протони в урината се увеличава образуването на аниони на въглеродна киселина и се увеличава тяхната реабсорбция в кръвта. Съдържанието на HCO 3 - в кръвта се повишава и pH се нормализира. Това състояние се нарича компенсирана респираторна ацидоза.Наличието му може да се прецени по стойността на рН и увеличаването на излишъка на основата (разликата между съдържанието в тестовата кръв и кръвта с нормално киселинно-алкално състояние.

Метаболитна ацидозапричинени от приема на излишни киселини в тялото от храна, метаболитни нарушения или прием на лекарства. Увеличаването на концентрацията на водородни йони в кръвта води до повишаване на активността на централните и периферните рецептори, които контролират рН на кръвта и цереброспиналната течност. Повишените импулси от тях навлизат в дихателния център и стимулират вентилацията на белите дробове. Развива се хипокапия. което донякъде компенсира метаболитната ацидоза. Нивото на кръвта намалява и това се нарича липса на основание.

Метаболитна алкалозаразвива се при прекомерно поглъщане на алкални продукти, разтвори, лекарствени вещества, когато тялото губи киселинни метаболитни продукти или прекомерно задържане на аниони от бъбреците. Дихателната система реагира на увеличаване на съотношението /pCO 2 чрез хиповентилация на белите дробове и повишаване на напрежението на въглероден диоксид в кръвта. Развитието на хиперкапния може до известна степен да компенсира алкалозата. Въпреки това, обемът на такава компенсация е ограничен от факта, че натрупването на въглероден диоксид в кръвта се случва не повече от до напрежение от 55 mm Hg. Изкуство. Признак за компенсирана метаболитна алкалоза е наличието излишни бази.

Връзката между транспорта на кислород и въглероден диоксид в кръвта

Има три важни начина за взаимно свързване на транспорта на кислород и въглероден диоксид в кръвта.

Връзка по тип Ефект на Бор(повишено pCO-, намалява афинитета на хемоглобина към кислорода).

Връзка по тип Холдън ефект. Проявява се във факта, че когато хемоглобинът е деоксигениран, неговият афинитет към въглеродния диоксид се увеличава. Освобождават се допълнителен брой аминогрупи на хемоглобина, способни да свързват въглеродния диоксид. Това се случва в тъканните капиляри и намаленият хемоглобин може да улови големи количества въглероден диоксид, освободен в кръвта от тъканите. В комбинация с хемоглобина се транспортират до 10% от целия въглероден диоксид, пренасян в кръвта. В кръвта на белодробните капиляри хемоглобинът се насища с кислород, неговият афинитет към въглеродния диоксид намалява и около половината от тази лесно обменима фракция въглероден диоксид се освобождава в алвеоларния въздух.

Друг начин на връзката се дължи на промяна в киселинните свойства на хемоглобина в зависимост от връзката му с кислорода. Константите на дисоциация на тези съединения в сравнение с въглеродната киселина имат следното съотношение: Hb0 2 > H 2 CO 3 > Hb. Следователно HbO2 има по-силни киселинни свойства. Следователно, след образуване в белодробните капиляри, той взема катиони (K +) от бикарбонати (KHCO3) в замяна на H + йони. В резултат на това се образува H 2 CO 3. Когато концентрацията на въглена киселина в еритроцита се увеличи, ензимът карбоанхидраза започва да го разрушава с образуването на CO 2 и H 2 0. Въглеродният диоксид дифундира в алвеоларния въздух. По този начин оксигенацията на хемоглобина в белите дробове насърчава разрушаването на бикарбонатите и отстраняването на натрупания в тях въглероден диоксид от кръвта.

Трансформациите, описани по-горе и протичащи в кръвта на белодробните капиляри, могат да бъдат записани под формата на последователни символни реакции:

Дезоксигенирането на Hb0 2 в тъканните капиляри го превръща в съединение с по-малко киселинни свойства от H 2 C0 3. След това горните реакции в еритроцита протичат в обратна посока. Хемоглобинът действа като доставчик на K йони за образуването на бикарбонати и свързването на въглероден диоксид.

Пренос на газове по кръвен път

Кръвта е преносител на кислород от белите дробове към тъканите и въглероден диоксид от тъканите към белите дробове. Само малко количество от тези газове се транспортира в свободно (разтворено) състояние. Основното количество кислород и въглероден диоксид се транспортират в свързано състояние.

Пренос на кислород

Кислородът, разтваряйки се в кръвната плазма на капилярите на белодробната циркулация, дифундира в червените кръвни клетки и веднага се свързва с хемоглобина, образувайки оксихемоглобин. Скоростта на свързване на кислорода е висока: времето на полунасищане на хемоглобина с кислород е около 3 ms. Един грам хемоглобин свързва 1,34 ml кислород, в 100 ml кръв има 16 g хемоглобин и следователно 19,0 ml кислород. Това количество се нарича кислороден капацитет на кръвта(KEK).

Превръщането на хемоглобина в оксихемоглобин се определя от напрежението на разтворения кислород. Графично тази зависимост се изразява чрез кривата на дисоциация на оксихемоглобина (фиг. 6.3).

Фигурата показва, че дори при ниско парциално налягане на кислорода (40 mm Hg), 75-80% от хемоглобина е свързан с него.

При налягане 80-90 mm Hg. Изкуство. хемоглобинът е почти напълно наситен с кислород.

Ориз. 4. Крива на дисоциация на оксихемоглобина

Кривата на дисоциация е S-образна и се състои от две части – стръмна и полегата. Наклонената част на кривата, съответстваща на високо (повече от 60 mm Hg) напрежение на кислорода, показва, че при тези условия съдържанието на оксихемоглобин слабо зависи от напрежението на кислорода и неговото парциално налягане във вдишания и алвеоларен въздух. Горната наклонена част на кривата на дисоциация отразява способността на хемоглобина да свързва големи количества кислород, въпреки умереното намаляване на неговото парциално налягане във вдишания въздух. При тези условия тъканите са достатъчно снабдени с кислород (точка на насищане).

Стръмната част от кривата на дисоциация съответства на напрежението на кислорода, нормално за телесните тъкани (35 mmHg и по-ниско). В тъканите, които абсорбират много кислород (работещи мускули, черен дроб, бъбреци), кислородът и хемоглобинът се дисоциират в по-голяма степен, понякога почти напълно. В тъканите, в които интензивността на окислителните процеси е ниска, по-голямата част от оксихемоглобина не се дисоциира.

Свойството на хемоглобина - той лесно се насища с кислород дори при ниско налягане и лесно го освобождава - е много важно. Благодарение на лесното освобождаване на кислород от хемоглобина с намаляване на парциалното му налягане се осигурява непрекъснато снабдяване с кислород на тъканите, в които поради постоянната консумация на кислород неговото парциално налягане е нула.

Разграждането на оксихемоглобина на хемоглобин и кислород се увеличава с повишаване на телесната температура (фиг. 5).

Ориз. 5. Криви на насищане на хемоглобина с кислород при различни условия:

А - в зависимост от реакцията на околната среда (рН); B - температура; B - върху съдържанието на сол; G - върху съдържанието на въглероден диоксид. Абсцисата е парциалното налягане на кислорода (в mmHg). по ординатата - степен на насищане (в%)

Дисоциацията на оксихемоглобина зависи от реакцията на средата на кръвната плазма. С повишаване на киселинността на кръвта се увеличава дисоциацията на оксихемоглобина (фиг. 5, А).

Свързването на хемоглобина с кислорода във водата става бързо, но не се постига пълното му насищане, както не се получава пълно освобождаване на кислород, когато частичната му концентрация намалява.
налягане. По-пълно насищане на хемоглобина с кислород и пълното му освобождаване с намаляване на напрежението на кислорода се случват в солеви разтвори и в кръвната плазма (виж фиг. 5, Б).

Съдържанието на въглероден диоксид в кръвта е от особено значение за свързването на хемоглобина с кислорода: колкото по-високо е съдържанието му в кръвта, толкова по-малко хемоглобин се свързва с кислорода и толкова по-бързо става дисоциацията на оксихемоглобина. На фиг. Фигура 5, D показва кривите на дисоциация на оксихемоглобина при различни нива на въглероден диоксид в кръвта. Способността на хемоглобина да се свързва с кислорода намалява особено рязко при налягане на въглеродния диоксид от 46 mm Hg. чл., т.е. при стойност, съответстваща на напрежението на въглеродния диоксид във венозната кръв. Ефектът на въглеродния диоксид върху дисоциацията на оксихемоглобина е много важен за транспортирането на газове в белите дробове и тъканите.

Тъканите съдържат големи количества въглероден диоксид и други киселинни разпадни продукти, образувани в резултат на метаболизма. Преминавайки в артериалната кръв на тъканните капиляри, те допринасят за по-бързото разграждане на оксихемоглобина и освобождаването на кислород в тъканите.

В белите дробове, тъй като въглеродният диоксид се освобождава от венозната кръв в алвеоларния въздух и съдържанието на въглероден диоксид в кръвта намалява, способността на хемоглобина да се свързва с кислорода се увеличава. Това осигурява превръщането на венозната кръв в артериална.

Пренос на въглероден диоксид

Известни са три форми на транспорт на въглероден диоксид:

физически разтворен газ - 5-10%, или 2,5 ml/100 ml кръв;
химически свързан в бикарбонати: в плазмата NaHC0 3, в еритроцитите KHCO - 80-90%, т.е. 51 ml/100 ml кръв;
химически свързан в карбаминови съединения на хемоглобина - 5-15%, или 4,5 ml/100 ml кръв.

Въглеродният диоксид непрекъснато се произвежда в клетките и дифундира в кръвта на тъканните капиляри. В червените кръвни клетки се свързва с вода, за да образува въглена киселина. Този процес се катализира (ускорява се 20 000 пъти) от ензима карбоанхидраза.Карбоанхидразата се намира в еритроцитите, не се среща в кръвната плазма. Следователно хидратацията на въглероден диоксид се извършва почти изключително в червените кръвни клетки. В зависимост от напрежението на въглеродния диоксид, карбоанхидразата се катализира с образуването на въглеродна киселина и нейното разделяне на въглероден диоксид и вода (в капилярите на белите дробове).

Някои молекули въглероден диоксид се свързват с хемоглобина в червените кръвни клетки, образувайки карбохемоглобин.

Благодарение на тези процеси на свързване напрежението на въглероден диоксид в еритроцитите е ниско. Поради това все повече и повече нови количества въглероден диоксид дифундират в червените кръвни клетки. Концентрацията на НС0 3 - йони, образувани по време на дисоциацията на соли на въглена киселина в еритроцитите, се увеличава. Еритроцитната мембрана е силно пропусклива за аниони. Поради това част от HCO 3 - йоните преминават в кръвната плазма. Вместо HCO 3 - йони, CI - йони влизат в червените кръвни клетки от плазмата, чиито отрицателни заряди се балансират от K + йони. В кръвната плазма се повишава количеството на натриевия бикарбонат (NaHCO3-).

Натрупването на йони в еритроцитите е придружено от повишаване на осмотичното налягане в тях. Поради това обемът на червените кръвни клетки в капилярите на системното кръвообращение леко се увеличава.

Свойствата на хемоглобина като киселина са изключително важни за свързването на по-голямата част от въглеродния диоксид. Оксихемоглобинът има константа на дисоциация 70 пъти по-голяма от деоксихемоглобина. Оксихемоглобинът е по-силна киселина от въглеродната киселина, докато дезоксихемоглобинът е по-слаба киселина. Следователно в артериалната кръв оксихемоглобинът, който е изместил K + йони от бикарбонати, се транспортира под формата на KHbO 2 сол. В тъканните капиляри KHbO 2 отделя кислород и се превръща в KHb. От него въглеродната киселина, като по-силна, измества K + йони:

KHb0 2 + H 2 CO 3 = KHb + 0 2 + KNSO 3

По този начин превръщането на оксихемоглобина в хемоглобин е придружено от повишаване на способността на кръвта да свързва въглероден диоксид. Това явление се нарича Ефект на Халдейн.Хемоглобинът служи като източник на катиони (К+), необходими за свързването на въглеродната киселина под формата на бикарбонати.

Така в червените кръвни клетки на тъканните капиляри се образува допълнително количество калиев бикарбонат, както и карбохемоглобин, а количеството на натриев бикарбонат се увеличава в кръвната плазма. В тази форма въглеродният диоксид се прехвърля в белите дробове.

В капилярите на белодробната циркулация напрежението на въглеродния диоксид намалява. CO2 се отделя от карбохемоглобина. В същото време се образува оксихемоглобин и се увеличава неговата дисоциация. Оксихемоглобинът измества калия от бикарбонатите. Въглеродната киселина в червените кръвни клетки (в присъствието на карбоанхидраза) бързо се разлага на вода и въглероден диоксид. HCOX йоните навлизат в еритроцитите, а CI йоните навлизат в кръвната плазма, където количеството на натриев бикарбонат намалява. Въглеродният диоксид дифундира в алвеоларния въздух. Всички тези процеси са показани схематично на фиг. 6.

Ориз. 6. Процеси, протичащи в червените кръвни клетки, когато кислородът и въглеродният диоксид се абсорбират или освобождават в кръвта

Пренос на кислород.Кислородът, разтваряйки се в кръвната плазма на капилярите на белодробната циркулация, дифундира в червените кръвни клетки и веднага се свързва с хемоглобина, образувайки оксихемоглобин. Скоростта на свързване на кислорода е висока: времето на полунасищане на хемоглобина с кислород е около 3 ms. Един грам хемоглобин свързва 1,34 ml кислород, в 100 ml кръв има 16 g хемоглобин и следователно 19,0 ml кислород. Тази стойност се нарича кислороден капацитет на кръвта (BOC).

При налягане 80-90 mm Hg. Изкуство. хемоглобинът е почти напълно наситен с кислород.

Ориз. 6.3.

Кривата на дисоциация има 5-образна форма и се състои от две части - стръмна и полегата. Наклонената част на кривата, съответстваща на високо (повече от 60 mm Hg) напрежение на кислорода, показва, че при тези условия съдържанието на оксихемоглобин слабо зависи от напрежението на кислорода и неговото парциално налягане във вдишания и алвеоларен въздух. Горната наклонена част на кривата на дисоциация отразява способността на хемоглобина да свързва големи количества кислород, въпреки умереното намаляване на неговото парциално налягане във вдишания въздух. При тези условия тъканите са достатъчно снабдени с кислород (точка на насищане).

Стръмната част от кривата на дисоциация съответства на напрежението на кислорода, нормално за телесните тъкани (35 mmHg и по-ниско). В тъканите, които абсорбират много кислород (работещи мускули, черен дроб, бъбреци), оксихемоглобинът се дисоциира в по-голяма степен, понякога почти напълно. В тъканите, в които интензивността на окислителните процеси е ниска, по-голямата част от оксихемоглобина не се дисоциира.

Разграждането на оксихемоглобина на хемоглобин и кислород се увеличава с повишаване на телесната температура (фиг. 6.4).

Ориз. 6.4.

А - в зависимост от реакцията на околната среда (рН); B - на температурата; B - върху съдържанието на сол; G - върху съдържанието на въглероден диоксид. По абсцисната ос е парциалното налягане на кислорода (в mmHg), по ординатната ос е степента на насищане (в%)

Свързването на хемоглобина с кислорода във водата става бързо, но не се постига пълното му насищане, както не се получава пълно освобождаване на кислород, когато парциалното му налягане намалява. По-пълното насищане на хемоглобина с кислород и пълното му освобождаване с намаляване на напрежението на кислорода се случват в солеви разтвори и в кръвната плазма (виж Фиг. 6.4, Б).

Съдържанието на въглероден диоксид в кръвта е от особено значение за свързването на хемоглобина с кислорода: колкото по-високо е съдържанието му в кръвта, толкова по-малко хемоглобин се свързва с кислорода и толкова по-бързо става дисоциацията на оксихемоглобина. На фиг. Фигура 6.4, D показва кривите на дисоциация на оксихемоглобина при различни нива на въглероден диоксид в кръвта. Способността на хемоглобина да се свързва с кислорода намалява особено рязко при налягане на въглеродния диоксид от 46 mm Hg. чл., т.е. при стойност, съответстваща на напрежението на въглеродния диоксид във венозната кръв. Ефектът на въглеродния диоксид върху дисоциацията на оксихемоглобина е много важен за транспортирането на газове в белите дробове и тъканите.

Пренос на въглероден диоксид.Известни са три форми на транспорт на въглероден диоксид:

физически разтворен газ - 5-10%, или 2,5 ml/100 ml кръв;
химически свързан в бикарбонати: в плазмата NaHC0 3, в еритроцитите KHC0 3 - 80-90%, т.е. 51 ml/100 ml кръв;
химически свързан в карбаминови съединения на хемоглобина - 5-15%, или 4,5 ml/100 ml кръв.

Въглеродният диоксид непрекъснато се произвежда в клетките и дифундира в кръвта на тъканните капиляри. В червените кръвни клетки се свързва с вода, за да образува въглена киселина. Този процес се катализира (ускорява се 20 000 пъти) от ензима карбоанхидраза.Карбоанхидразата се намира в еритроцитите, не се среща в кръвната плазма. Следователно хидратацията на въглероден диоксид се извършва почти изключително в червените кръвни клетки. В зависимост от напрежението на въглеродния диоксид, карбоанхидразата се катализира с образуването на въглеродна киселина и нейното разделяне на въглероден диоксид и вода (в капилярите на белите дробове).

Благодарение на тези процеси на свързване напрежението на въглероден диоксид в еритроцитите е ниско. Поради това все повече и повече нови количества въглероден диоксид дифундират в червените кръвни клетки. Концентрацията на НС0 3 - йони, образувани по време на дисоциацията на соли на въглена киселина в еритроцитите, се увеличава. Еритроцитната мембрана е силно пропусклива за аниони. Поради това част от HC0 3 - йоните преминават в кръвната плазма. Вместо HC0 3 - йони, C1 _ йони влизат в червените кръвни клетки от плазмата, чиито отрицателни заряди се балансират от K + йони. В кръвната плазма се увеличава количеството на натриев бикарбонат (NaHC0 3 -).

Свойствата на хемоглобина като киселина са изключително важни за свързването на по-голямата част от въглеродния диоксид. Оксихемоглобинът има константа на дисоциация 70 пъти по-голяма от деоксихемоглобина. Оксихемоглобинът е по-силна киселина от въглеродната киселина, а дезоксихемоглобинът е по-слаба киселина. Следователно в артериалната кръв оксихемоглобинът, който е изместил K + йони от бикарбонати, се транспортира под формата на KHbO 2 сол. В тъканните капиляри KH0 2 отделя кислород и се превръща в KHH. От него въглеродната киселина, като по-силна, измества K + йони:

По този начин превръщането на оксихемоглобина в хемоглобин е придружено от повишаване на способността на кръвта да свързва въглероден диоксид. Това явление се нарича Ефект на Халдейн.Хемоглобинът служи като източник на катиони (К +), необходими за свързването на въглеродната киселина под формата на бикарбонати.

В капилярите на белодробната циркулация напрежението на въглеродния диоксид намалява. C0 2 се отделя от карбохемоглобина. В същото време се образува оксихемоглобин и се увеличава неговата дисоциация. Оксихемоглобинът измества калия от бикарбонатите. Въглеродната киселина в червените кръвни клетки (в присъствието на карбоанхидраза) бързо се разлага на вода и въглероден диоксид. Йоните HC03 навлизат в еритроцитите, а йоните SG навлизат в кръвната плазма, където количеството на натриев бикарбонат намалява. Въглеродният диоксид дифундира в алвеоларния въздух. Всички тези процеси са показани схематично на фиг. 6.5.

Ориз. 6.5.

Виж: Човешка физиология / Изд. А. Косицки.
Виж: Леонтьева Н.Н., Маринова К.В. Указ. оп.

Дишането е най-важната функция на тялото, осигурява поддържането на оптимално ниво на редокс процесите в клетките, клетъчното дишане.

В осигуряването на дихателния процес участват специализирани органи (нос, бели дробове, диафрагма, сърце) и клетки (червени кръвни клетки, нервни клетки, хеморецептори на кръвоносните съдове и нервни клетки на мозъка, които образуват дихателния център).

Условно процесът на дишане може да бъде разделен на три основни етапа: външно дишане, транспорт на газове (кислород и въглероден диоксид) чрез кръвта (между белите дробове и клетките) и тъканно дишане (окисляване на различни вещества в клетките).

Външно дишане- газообмен между тялото и околния атмосферен въздух.

Пренос на газове по кръвен път. Основният носител на кислород е хемоглобинът, протеин, намиращ се в червените кръвни клетки. Освен това хемоглобинът транспортира до 20% въглероден диоксид.

Тъканно или вътрешно дишане. Този процес може да бъде разделен на две: обмен на газове между кръвта и тъканите, консумация на кислород от клетките и освобождаване на въглероден диоксид (вътреклетъчно, ендогенно дишане).

Очевидно е, че състоянието на здравето се определя от състоянието на дихателната функция, а резервните възможности на тялото, резервът на здравето, зависят от резервните възможности на дихателната система.

Пренос на газове по кръвен път

В тялото кислородът и въглеродният диоксид се транспортират с кръв. Кислородът, идващ от алвеоларния въздух в кръвта, се свързва с хемоглобина на червените кръвни клетки, образувайки така наречения оксихемоглобин и в тази форма се доставя до тъканите. В тъканните капиляри кислородът се отделя и преминава в тъканта, където се включва в окислителните процеси. Свободният хемоглобин свързва водорода и се превръща в така наречения редуциран хемоглобин. Въглеродният диоксид, произведен в тъканите, преминава в кръвта и навлиза в червените кръвни клетки. След това част от въглеродния диоксид се свързва с редуцирания хемоглобин, образувайки така наречения карбхемоглобин и в тази форма въглеродният диоксид се доставя в белите дробове. Но по-голямата част от въглеродния диоксид в червените кръвни клетки се превръща в бикарбонати с участието на ензима карбоанхидраза, който преминава в плазмата и се транспортира до белите дробове. В белодробните капиляри бикарбонатите се разграждат с помощта на специален ензим и се отделя въглероден диоксид. Въглеродният диоксид също се отделя от хемоглобина. Въглеродният диоксид преминава в алвеоларния въздух и се отстранява във външната среда с издишания въздух.

3….Характеристики на процеса на защита на растението от влиянието на външни и вътрешни фактори на околната среда. Вродени защитни механизми: безусловни защитни рефлекси, бариерни функции на кожата и лигавиците, адаптационен синдром

Кожата е тясно свързана с всички органи и системи на тялото. Изпълнява много важни функции, като основните са защитна, дихателна, абсорбционна, отделителна и пигментообразуваща. В допълнение, кожата участва в съдовите реакции, терморегулацията, метаболитните процеси и нервно-рефлексните реакции на тялото.

Защитна функциякожата е много разнообразна. Механичната защита от външни дразнители се осигурява от плътен рогов слой, особено на дланите и стъпалата. Благодарение на тези свойства, кожата е в състояние да устои на механични въздействия - натиск, натъртвания, разкъсвания и др.

Кожата до голяма степен предпазва тялото от излагане на радиация.Инфрачервените лъчи са почти изцяло блокирани от роговия слой, а ултравиолетовите лъчи са частично блокирани. Прониквайки дълбоко в епидермиса, UV лъчите стимулират производството на пигмент - меланин, абсорбиращи ултравиолетовите лъчи и по този начин предпазващи клетките от вредните ефекти на излишната радиация и слънчева светлина (излагане на слънчева радиация.

В защита от химически дразнителиКератинът на роговия слой играе важна роля. Основната бариера за проникването на електролити, неелектролити и вода в кожата е прозрачният слой и най-дълбоката част на роговия слой, богата на холестерол.

Защита срещу микроорганизмиосигурени от бактерицидните свойства на кожата. Броят на различните микроорганизми на повърхността на здравата човешка кожа варира от 115 хиляди до 32 милиона на 1 см2. Ненарушената кожа е непропусклива за микроорганизми.

Адаптивнасиндром - набор от защитни реакции на човешкото или животинското тяло (главно ендокринната система) при стрес. В адаптационния синдром има етапи на безпокойство (мобилизиране на защитните сили), резистентност (адаптиране към трудна ситуация), изтощение (при силен и продължителен стрес може да доведе до смърт). Концепциите за адаптационен синдром и стрес бяха представени от G. Selye.

Има три етапа в развитието на адаптационния синдром:

сцена безпокойство: продължава от няколко часа до два дни. Включва две фази - шокова и антишокова (по време на последната се мобилизират защитните реакции на организма).

На сцената съпротиваПовишава се устойчивостта на организма към различни влияния. Вторият етап или води до стабилизиране, или се заменя с крайния етап – изтощение.

сцена изтощение: защитните реакции са отслабени, тялото и самата психика са уморени.

Адаптационният синдром има и физиологични признаци: разширяване на надбъбречната кора, намаляване на тимусната жлеза, далака и лимфните възли, метаболитни нарушения с преобладаване на процесите на гниене.

БИЛЕТ 27

Сърдечен цикъл

Механичната работа на сърцето е свързана със съкращението на неговия миокард. Работата на дясната камера е три пъти по-малка от работата на лявата камера.

От механична гледна точка сърцето е помпа с ритмично действие, което се улеснява от клапния апарат. Ритмичните съкращения и отпускания на сърцето осигуряват непрекъснат приток на кръв. Съкращението на сърдечния мускул се нарича систола, неговата релаксация - диастола. С всяка камерна систола кръвта се изтласква от сърцето към аортата и белодробния ствол.

При нормални условия систолата и диастолата са ясно координирани във времето. Периодът, включващ едно свиване и последващо отпускане на сърцето, е сърдечен цикъл. Продължителността му при възрастен е 0,8 секунди с честота на контракция 70 - 75 пъти в минута. Началото на всеки цикъл е предсърдната систола. Продължава 0,1 сек. В края на предсърдната систола започва предсърдната диастола, както и камерната систола. Вентрикуларната систола продължава 0,3 секунди. В момента на систола кръвното налягане се повишава във вентрикулите. В края на вентрикуларната систола започва обща фаза на релаксация, която продължава 0,4 секунди. Като цяло периодът на релаксация на предсърдията е 0,7 секунди, а на вентрикулите - 0,5 секунди. Физиологичното значение на периода на релаксация е, че през това време в миокарда протичат метаболитни процеси между клетките и кръвта, т.е. възстановява се работата на сърдечния мускул.

2...Обща характеристика на дихателните органи: носна кухина

Основната функция на дишането е да осигури на човешките тъкани кислород и да ги освободи от въглероден диоксид. В дихателната система се разграничават органи, които изпълняват въздухопроводими (носна кухина, назофаринкс, ларинкс, трахея, бронхи) и дихателни или газообменни функции (бели дробове).

Носната кухина

Има разлика между външния нос и носната кухина. Благодарение на външния нос, обемът на носната кухина се увеличава. Носната кухина е разделена от вертикалната носна преграда на две симетрични половини, които се свързват отпред с външната атмосфера през външния нос с помощта на ноздрите, а отзад - с назофаринкса с помощта Джоан. На страничните стени на тази кухина има носни раковини, разделяйки всяка половина на носната кухина от носните проходи. Долният носов проход се отваря назолакримален канал, през който в носната кухина се отделя определено количество слъзна течност. Стените на носната кухина са облицовани с лигавица, образувана от ресничест епител.

Носната кухина е специализирана част от горните дихателни пътища, тъй като тук вдишаният въздух се подготвя за по-нататъшно движение през дихателните пътища и се подлага на специална обработка:

· затопля или охлажда до телесна температура;

· овлажнени от слуз, открита в носната лигавица;

· почистени и дезинфекцирани: слузът обгръща частиците прах, утаяващи се върху лигавицата; слузът съдържа бактерицидно вещество - лизозим, с помощта на които се унищожават патогенните бактерии;

· подлежи на химичен контрол: в лигавицата на горната част на носната кухина има обонятелни рецептори.

Носната кухина има допълнителни кухини параназалните синусиразположени във въздухоносните кости на черепа: в горната челюст максиларен синус, в челната кост - фронтален (челен) синус, а също така има допълнителни кухини в сфеноидната и етмоидната кост. Възпалението на лигавицата на тези синуси води до сериозни заболявания синузит и фронтален синузит.

Газообменът на 02 и CO2 през алвеоларно-капилярната мембрана се осъществява с помощта на дифузия,която се осъществява на два етапа. На първия етап се осъществява дифузионният пренос на газове през въздушно-хематичната бариера, на втория етап се осъществява свързването на газове в кръвта на белодробните капиляри, чийто обем остава 80-150 ml с дебелина на кръвен слой в капилярите от само 5-8 микрона. Кръвната плазма практически не пречи на дифузията на газовете, за разлика от мембраната на червените кръвни клетки.

Структурата на белите дробове създава благоприятни условия за обмен на газ: респираторната зона на всеки бял дроб съдържа около 300 милиона алвеоли и приблизително същия брой капиляри, има площ от 40-140 m2 с дебелина на въздушно-хематична бариера от само 0,3-1,2 микрона.

Характеристиките на газовата дифузия се характеризират количествено чрез дифузионен капацитет на белите дробове.За 02, дифузионният капацитет на белите дробове е обемът газ, прехвърлен от алвеолите в кръвта за 1 минута с алвеоларно-капилярен градиент на налягането на газа от 1 mm Hg.

Движението на газовете възниква в резултат на разликите в парциалните налягания. Парциалното налягане е тази част от налягането, която даден газ съставлява от обща смес от газове. Намаленото налягане 0„ в тъканта подпомага движението на кислород към нея. За CO2 градиентът на налягането е насочен в обратна посока и CO отива в околната среда с издишания въздух. Изследването на дихателната физиология по същество се свежда до изучаване на тези градиенти и как те се поддържат.

Градиентът на парциалното налягане на кислорода и въглеродния диоксид е силата, с която молекулите на тези газове се опитват да проникнат през алвеоларната мембрана в кръвта. Частичното напрежение на газ в кръвта или тъканите е силата, с която молекулите на разтворим газ се стремят да излязат в газовата среда.

На морското равнище атмосферното налягане е средно 760 mm Hg, а процентът на кислород е около 21%. В този случай p02 в атмосферата е: 760 x 21/100 = 159 mm Hg. При изчисляване на парциалното налягане на газовете в алвеоларния въздух трябва да се вземе предвид, че този въздух съдържа водна пара (47 mm Hg). Следователно това число се изважда от стойността

атмосферно налягане, а парциалното налягане на газовете е (760 - 47) == 713 mm Hg. Ако съдържанието на кислород в алвеоларния въздух е 14%, неговото парциално налягане ще бъде 100 mm Hg. Изкуство. При съдържание на въглероден диоксид от 5,5%, парциалното налягане ще бъде приблизително 40 mmHg.

В артериалната кръв парциалното напрежение на кислорода достига почти 100 mm Hg, във венозната кръв - около 40 mm Hg, а в тъканната течност, в клетките - 10 - 15 mm Hg. Напрежението на въглеродния диоксид в артериалната кръв е около 40 mm Hg, във венозната кръв - 46 mm Hg, а в тъканите - до 60 mm Hg.

Газовете в кръвта са в две състояния: физически разтворени и химически свързани. Разтварянето става в съответствие със закона на Хенри, според който количеството газ, разтворен в течност, е право пропорционално на парциалното налягане на този газ над течността. За всяка единица парциално налягане 0,003 ml 02 или 3 ml/l кръв се разтварят в 100 ml кръв.

Всеки газ има свой собствен коефициент на разтворимост. При телесна температура разтворимостта на CO2 е 25 пъти по-голяма от 02. Поради добрата разтворимост на въглеродния диоксид в кръвта и тъканите, CO2 се транспортира 20 пъти по-лесно от 02. Склонността на газа да преминава от течност към газовата фаза се нарича газово напрежение. При нормални условия в 100 ml кръв има само 0,3 ml O2 и 2,6 ml CO2 в разтворено състояние. Такива стойности не могат да задоволят нуждите на тялото при 02.

Обменът на кислороден газ между алвеоларния въздух и кръвта се осъществява поради наличието на градиент на концентрация 02 между тези среди. Преносът на кислород започва в капилярите на белите дробове, където по-голямата част от 02, влизащ в кръвта, влиза в химическа връзка с хемоглобина. Хемоглобинът е способен селективно да свързва О2 и да образува оксихемоглобин (HbO2). Един грам хемоглобин свързва 1,36 - 1,34 мл ОТНОСНО 2 и 1 литър кръв съдържа 140-150 g хемоглобин. За 1 грам хемоглобин има 1,39 ml кислород. Следователно във всеки литър кръв максималното възможно съдържание на кислород в химически свързана форма ще бъде 190 - 200 ml 02, или 19 vol% - това е кислороден капацитет на кръвта.Човешката кръв съдържа приблизително 700-800 g хемоглобин и може да свърже 1 литър кислород.

Кислородният капацитет на кръвта се отнася до количеството ОТНОСНО 2, който се свързва с кръвта, докато хемоглобинът се насити напълно. Промяната в концентрацията на хемоглобин в кръвта, например по време на анемия или отравяне, променя неговия кислороден капацитет. При раждането кръвта на човек има по-висок кислороден капацитет и концентрации на хемоглобин. Насищането на кръвта с кислород изразява отношението на количеството на свързания кислород към кислородния капацитет на кръвта, т.е. при насищане на кръвта 0^

се отнася до процента на оксихемоглобина спрямо хемоглобина, присъстващ в кръвта. При нормални условия насищането 0^ е 95-97%. При дишане на чист кислород насищането на кръвта 0^ достига 100%, а при дишане на газова смес с ниско съдържание на кислород процентът на насищане пада. При 60-65% настъпва загуба на съзнание.

Зависимостта на свързването на кислорода в кръвта от неговото парциално налягане може да бъде представена под формата на графика, където абсцисната ос показва p02 в кръвта, а ординатата показва насищането на хемоглобина с кислород. Тази диаграма е крива на дисоциация на оксихемоглобина,или крива на насищане, показва каква част от хемоглобина в дадена кръв е свързана с 02 при едно или друго парциално налягане и каква част е дисоциирана, т.е. без кислород. Кривата на дисоциация е S-образна. Платото на кривата е характерно за 02-наситена (наситена) артериална кръв, а стръмната низходяща част на кривата е характерна за венозната или десатурирана кръв в тъканите (фиг. 21).

Ориз. 21. Криви на дисоциация на оксихемоглобин в цяла кръв при различно рН на кръвта (L) и при температурни промени (Б)

Криви 1-6 съответстват на 0°, 10°, 20°, 30°, 38° и 43°С

Афинитетът на кислорода към хемоглобина и способността за освобождаване на 02 в тъканите зависи от метаболитните нужди на клетките на тялото и се регулира от най-важните фактори на тъканния метаболизъм, причинявайки изместване на кривата на дисоциация. Тези фактори включват: концентрацията на водородни йони, температура, частично напрежение на въглеродния диоксид и съединение, което се натрупва в червените кръвни клетки - това е 2,3-дифосфоглицерат фосфат (DPG).Намаляването на pH на кръвта причинява изместване на дисоциацията кривата надясно, а повишаването на рН на кръвта предизвиква изместване на кривата наляво.Поради повишеното съдържание на CO2 в тъканите, рН също е по-ниско, отколкото в кръвната плазма.Стойността на рН и съдържанието на CO2 в телесните тъкани променят афинитета на хемоглобина за ОТНОСНО 2 Тяхното влияние върху кривата на дисоциация на оксихемоглобина се нарича ефект на Бор (H. Bohr, 1904). С увеличаване на концентрацията на водородни йони и парциалното напрежение на CO2 в средата, афинитетът на хемоглобина към кислорода намалява. Този „ефект“ има важно адаптивно значение: CO2 в тъканите навлиза в капилярите, така че кръвта при същия p02 е в състояние да освободи повече кислород. Метаболитът 2,3-DPG, образуван по време на разграждането на глюкозата, също намалява афинитета на хемоглобина към кислорода.

Кривата на дисоциация на оксихемоглобина също се влияе от температурата. Повишаването на температурата значително увеличава скоростта на разграждане на оксихемоглобина и намалява афинитета на хемоглобина към ОТНОСНО 2 Повишаването на температурата в работещите мускули насърчава освобождаването ОТНОСНО 2 Свързването на 02 от хемоглобина намалява афинитета на неговите аминогрупи към CO2 (ефект на Holden). Дифузията на CO2 от кръвта в алвеолите се осигурява от навлизането на CO2, разтворен в кръвната плазма (5-10%), от бикарбонати (80-90%) и накрая от карбаминови съединения на еритроцитите (5-15%) ), които са способни да се дисоциират.

Въглеродният диоксид в кръвта се намира в три фракции: физически разтворен, химически свързан под формата на бикарбонати и химически свързан с хемоглобина под формата на карбохемоглобин. Венозната кръв съдържа само 580 ml въглероден диоксид. В този случай делът на физически разтворения газ е 25 ml, делът на карбохемоглобина - около 45 ml, делът на бикарбонатите - 510 ml (плазмени бикарбонати - 340 ml, еритроцити - 170 ml). Съдържанието на въглена киселина в артериалната кръв е по-ниско.

Процесът на свързване на CO2 в кръвта зависи от парциалното напрежение на физически разтворения въглероден диоксид. Въглеродният диоксид навлиза в червените кръвни клетки, където има ензим карбоанхидраза,което може да увеличи скоростта на образуване на въглена киселина с 10 000 пъти. След като премине през червените кръвни клетки, въглеродната киселина се превръща в бикарбонат и се транспортира до белите дробове.

Червените кръвни клетки пренасят 3 пъти повече CO2 от плазмата. Плазмените протеини съставляват 8 g на 100 cm 3 кръв, докато хемоглобинът се съдържа в кръвта 15 g на 100 cm 3. По-голямата част от CO2 се транспортира в тялото в свързано състояние под формата на бикарбонати и карбаминови съединения, което увеличава времето за обмен на CO2.

В допълнение към молекулярния CO2, физически разтворен в кръвната плазма, той дифундира от кръвта в алвеолите на белите дробове CO 2, който се освобождава от карбаминовите съединения на еритроцитите поради окислителната реакция на хемоглобина в капилярите на белия дроб, както и от бикарбонатите на кръвната плазма в резултат на бързото им

рояк на дисоциация с помощта на ензима карбоанхидраза, съдържащ се в еритроцитите. Този ензим отсъства в плазмата. За да освободят CO2, плазмените бикарбонати трябва първо да влязат в червените кръвни клетки, за да бъдат изложени на карбоанхидраза. Плазмата съдържа натриев бикарбонат, а червените кръвни клетки съдържат калиев бикарбонат. Мембраната на еритроцитите е силно пропусклива за CO2, така че част от CO2 бързо дифундира от плазмата в еритроцитите. Най-голямото количество бикарбонати в кръвната плазма се образува с участието на карбоанхидразата на еритроцитите.

Трябва да се отбележи, че процесът на отстраняване на CO2 от кръвта в алвеолите на белия дроб е по-малко ограничен от оксигенацията на кръвта, тъй като молекулярният CO2 прониква през биологичните мембрани по-лесно от 0^.

Различни отрови, които ограничават транспорта на 0^, като CO, нитрити, фероцианиди и много други, практически нямат ефект върху транспорта на CO2. Блокерите на карбоанхидраза също така никога не нарушават напълно образуването на молекулярния CO2. И накрая, тъканите имат голям буферен капацитет, но не са защитени от дефицит ОТНОСНО 2 Отстраняването на CO2 от белите дробове може да бъде нарушено, ако има значително намаляване на белодробната вентилация (хиповентилация) в резултат на белодробно заболяване, заболяване на дихателните пътища, интоксикация или нарушена дихателна регулация. Задържането на CO2 води до респираторна ацидоза - намаляване на концентрацията на бикарбонати, изместване на рН на кръвта към киселата страна. Прекомерното отделяне на CO2 по време на хипервентилация по време на интензивна мускулна работа, при изкачване на голяма надморска височина може да причини респираторна алкалоза, изместване на рН на кръвта към алкалната страна.

Разгледахме само едната страна на дихателния процес - външното дишане, т.е. обмяната на газове между тялото и околната среда.

Мястото на консумация на кислород и образуване на въглероден диоксид са всички клетки на тялото, където се извършва тъканно или вътрешно дишане. В резултат на това, когато става въпрос за дишането като цяло, е необходимо да се вземат предвид начините и условията на пренос на газ: кислород - от белите дробове към тъканите, въглероден диоксид - от тъканите към белите дробове. Посредникът между клетките и външната среда е кръвта. Той доставя кислород на тъканите и премахва въглеродния диоксид.

Движението на газовете от околната среда в течността и от течността в околната среда се осъществява поради разликата в тяхното парциално налягане. Газът винаги дифундира от среда с високо налягане към среда с по-ниско налягане. Това се случва, докато се установи динамично равновесие.

Нека проследим пътя на кислорода от околната среда в алвеоларния въздух, след това в капилярите на белодробното и системното кръвообращение и до клетките на тялото.

Парциалното налягане на кислорода в атмосферния въздух е 21,1 kPa (158 mm Hg), в алвеоларния въздух - 14,4-14,7 kPa (108-110 mm Hg), а във венозната кръв, течаща към белите дробове, -5,33 kPa (40 mm Hg). В артериалната кръв на капилярите на системното кръвообращение напрежението на кислорода е 13,6-13,9 kPa (102-104 mm Hg), в интерстициалната течност - 5,33 kPa (40 mm Hg), в тъканите - 2,67 kPa (20 mmHg) и по-малко в зависимост от функционалната активност на клетките. По този начин на всички етапи на движение на кислорода има разлика в парциалното му налягане, което насърчава дифузията на газа.

Движението на въглеродния диоксид се извършва в обратна посока. Напрежението на въглероден диоксид в тъканите, в местата на неговото образуване - 8,0 kPa или повече (60 или повече mm Hg), във венозна кръв - 6,13 kPa (46 mm Hg), в алвеоларен въздух - 0,04 kPa (0,3 mm Hg). Следователно разликата в напрежението на въглеродния диоксид по пътя му причинява дифузия на газ от тъканите в околната среда. Диаграмата на дифузия на газ през стената на алвеолите е показана на фиг. 3. Движението на газовете обаче не може да се обясни само с физичните закони. В живия организъм никога не се наблюдава равенство на парциалното налягане на кислорода и въглеродния диоксид на етапите на тяхното движение. В белите дробове има постоянен обмен на газове поради дихателните движения на гръдния кош, докато в тъканите разликата в газовото напрежение се поддържа от непрекъснат процес на окисление.

Ориз. 3. Схема на дифузия на газ през алвеоларната мембрана

Пренос на кислород чрез кръв.Кислородът в кръвта е в две състояния: физическо разтваряне и химическа връзка с хемоглобина. От 19 об.% кислород, извлечен от артериалната кръв, само 0,3 об.% се разтварят в плазмата, докато останалата част от кислорода е химически свързана с хемоглобина на червените кръвни клетки.

Хемоглобинът образува много крехко, лесно разпадащо се съединение с кислорода - оксихемоглобин: 1 g хемоглобин свързва 1,34 ml кислород. Съдържанието на хемоглобин в кръвта е средно 140 g/l (14 g%). 100 ml кръв може да свърже 14x1,34 = 18,76 ml кислород (или 19 об.%), което всъщност е така нареченият кислороден капацитет на кръвта. Следователно капацитетът за пренасяне на кислород на кръвта представлява максималното количество кислород, което може да бъде свързано от 100 ml кръв.

Насищането на хемоглобина с кислород варира от 96 до 98%. Степента на насищане на хемоглобина с кислород и дисоциацията на оксихемоглобина (образуването на редуциран хемоглобин) не са правопропорционални на напрежението на кислорода. Тези два процеса не са линейни, а протичат по крива, която се нарича крива на свързване или дисоциация на оксихемоглобина.

При нулево кислородно напрежение в кръвта няма оксихемоглобин. При ниско парциално налягане на кислорода скоростта на образуване на оксихемоглобин е ниска. Максималното количество хемоглобин (45-80%) се свързва с кислорода, когато напрежението му е 3,47-6,13 kPa (26-46 mm Hg). По-нататъшното увеличаване на кислородното напрежение води до намаляване на скоростта на образуване на оксихемоглобин.

Афинитетът на хемоглобина към кислорода намалява значително, когато реакцията на кръвта се измести към киселинната страна, което се наблюдава в тъканите и клетките на тялото поради образуването на въглероден диоксид. Това свойство на хемоглобина е важно за организма. В тъканните капиляри, където концентрацията на въглероден диоксид в кръвта е повишена, способността на хемоглобина да задържа кислород намалява, което улеснява освобождаването му в клетките. В алвеолите на белите дробове, където част от въглеродния диоксид преминава в алвеоларния въздух, способността на хемоглобина да свързва кислорода отново се увеличава.

Преминаването на хемоглобина в оксихемоглобин и от него в редуциран хемоглобин също зависи от температурата. При същото парциално налягане на кислорода в околната среда при температура 37-38 ° C най-голямото количество оксихемоглобин преминава в редуцирана форма.

По този начин транспортът на кислород се осигурява главно благодарение на химическата му връзка с хемоглобина на еритроцитите. Насищането на хемоглобина с кислород зависи преди всичко от парциалното налягане на газа в атмосферния и алвеоларния въздух. Една от основните причини, допринасящи за освобождаването на кислород от хемоглобина, е изместването на активната реакция на околната среда в тъканите към киселинната страна.

Транспорт на въглероден диоксид чрез кръвта.Разтворимостта на въглеродния диоксид в кръвта е по-висока от разтворимостта на кислорода. Въпреки това, само 2,5-3 обемни процента въглероден диоксид от общото му количество (55-58 обемни %) е в разтворено състояние. По-голямата част от въглеродния диоксид се съдържа в кръвта и червените кръвни клетки под формата на соли на въглеродна киселина (48-51 vol%), около 4-5 vol% - в комбинация с хемоглобин под формата на карбхемоглобин, около 2/3 от всички съединения на въглеродния диоксид са в плазмата и около 1/3 в еритроцитите.

Въглеродната киселина се образува в червените кръвни клетки от въглероден диоксид и вода. ТЯХ. Сеченов беше първият, който изрази идеята, че червените кръвни клетки трябва да съдържат някакъв фактор като катализатор, който ускорява процеса на синтез на въглеродна киселина. Въпреки това едва през 1935 г. предположението, направено от I.M. Сеченов, беше потвърдено. Сега е установено, че червените кръвни клетки съдържат карбоанхидраза (карбоанхидраза), биологичен катализатор, ензим, който значително (300 пъти) ускорява разграждането на въглеродната киселина в капилярите на белите дробове. В тъканните капиляри с участието на карбоанхидразата се синтезира въглеродна киселина в еритроцитите. Активността на карбоанхидразата в еритроцитите е толкова голяма, че синтезът на въглена киселина се ускорява десетки хиляди пъти.

Въглеродната киселина премахва основите от намаления хемоглобин, което води до образуването на соли на въглеродната киселина - натриеви бикарбонати в плазмата и калиеви бикарбонати в червените кръвни клетки. В допълнение, хемоглобинът образува химично съединение с въглероден диоксид - карбхемоглобин. Това съединение е открито за първи път от I.M. Сеченов. Ролята на карбхемоглобина в транспорта на въглероден диоксид е доста голяма. Около 25-30% от абсорбирания от кръвта въглероден диоксид в капилярите на системното кръвообращение се транспортира под формата на карбхемоглобин. В белите дробове хемоглобинът се свързва с кислорода и се превръща в оксихемохолбин. Хемоглобинът реагира с бикарбонатите и измества въглеродната киселина от тях. Свободната въглеродна киселина се разгражда от карбоанхидразата до въглероден диоксид и вода. Въглеродният диоксид дифундира през мембраната на белодробните капиляри и преминава в алвеоларния въздух. Намаляването на напрежението на въглеродния диоксид в капилярите на белите дробове насърчава разграждането на карбхемоглобина с освобождаването на въглероден диоксид.

По този начин въглеродният диоксид се пренася в белите дробове под формата на бикарбонати и в състояние на химическа връзка с хемоглобина (карбхемоглобин). Важна роля в сложните механизми на транспортиране на въглероден диоксид принадлежи на карбоанхидразата на еритроцитите.

Крайната цел на дишането е да снабди всички клетки с кислород и да премахне въглеродния диоксид от тялото. За да се постигне тази цел на дишането, са необходими редица условия:

1) нормална работа на външния дихателен апарат и достатъчна вентилация на белите дробове;

2) нормален транспорт на газове по кръвен път;

3) осигуряване на кръвоносната система с достатъчен кръвен поток;

4) способността на тъканите да "вземат" кислород от течащата кръв, да го използват и да отделят въглероден диоксид в кръвта.

По този начин тъканното дишане се осигурява от функционални връзки между дихателната, кръвоносната и кръвоносната системи.

2.4.1. Пренос на кислород чрез кръв

Транспорт на въглероден диоксид в кръвта и връзката му с киселинно-алкалното състояние на кръвта

Връзката между транспорта на кислород и въглероден диоксид в кръвта

Пренос на газове по кръвен път

Пренос на кислород

Пренос на въглероден диоксид

Макарони и сирене: рецепти със снимки Макарони с билки и сирене

Богата традиционна татарска супа с фиде

Тиква в лимонов карамел

Карамелизирана тиква на фурна Печена тиква в карамел

Категории