Дыхательная система: транспорт газов

Дыхательная система: Транспорт газов

Транспорт газов

• Кровь транспортирует кислород и углекислый газ между легкими и другими тканями организма.
• Газы переносятся в различной форме:
• Растворенные в плазме,
• Химически связанные с гемоглобином,
• Превращенные в другие молекулы.

цели

• Изучить как кислород транспортируется кровью,
• Изучить как углекислый газ транспортируется кровью,
• Понять влияние различных факторов на транспорт газов.
• Что нужно знать:
• Определение парциального давления,
• Процессы внешнего и внутреннего дыхания,
• Определение буфера.

Транспорт кислорода

• Как кислород диффундирует из альвеол:
• 98,5 % кислорода связывается с гемоглобином,
• 1,5 % кислорода растворяется в плазме.

гемоглобин

• Молекула гемоглобина может транспортировать 4 молекулы кислорода.
• Когда 4 молекулы кислорода связано с гемоглобином – это 100 % насыщение.
• Когда меньше кислорода связано с гемоглобином – это частичное насыщение.
• Кислород связывается с гемоглобином вследствие его высокого парциального давления в легких.
• Кооперативное связывание: аффинность гемоглобина к кислороду растет по мере его насыщения.

Окисгемоглобин и деоксигемоглобин

• Аффинность гемоглобина к кислороду снижается при снижении насыщения.

Кривая диссоциации оксигемоглобина

• Насыщение гемоглобина определяется парциальным давлением кислорода.
• Кривая диссоциации оксигемоглобина имеет S-образную форму.

• Плато при высоком парциальном давлении кислорода.
• Крутой спуск при низком парциальном давлении кислорода.

Насыщение гемоглобина при высоком Ро2

• Человек находится на уровне моря:
• рО2=100 мм рт ст – гнмоглобин насыщен на 98 %
• Человек на высокогорье:
• рО2=80 мм рт ст – гемоглобин насыщен на 95 %
• Даже когда уровень рО2 снижается на 20 мм рт ст почти нет разницы в насыщении гемоглобина кислородом.
• При снижении рО2, гемоглобин достаточно насыщается кислородом, вследствие высокой аффинности (связывающей способности) гемоглобина и кислорода.

Насыщение гемоглобина при низком ро2

• При рО2=40 мм рт ст, гемоглобин имеет низкую аффинность к кислороду и насыщается только на 75 %.
• При сильных мышечных сокращениях уровень рО2 в работающей мышцы ниже, чем в покое.
• Активно сокращающиеся мышцы:
• Потребляют кислорода больше,
• Имеют сниженный рО2 = 20 мм рт ст.
• Гемоглобин при этом насыщен кислородом только на 35 %.
• Так как рО2 ниже, гемоглобин отдает больше кислорода такням.

Факторы, влияющие на насыщение гемоглобина кислородом

• Кроме рО2, насыщение гемоглобина зависит от других факторов: рН, температура, рСО2, дифосфоглицерата.
• При физических упражнениях:
• Снижается рН
• Повышается температура
• Повышается рСО2
• Повышается концентрация дифосфоглицерата
• При физических упражнениях аффинность гемоглобина к кислороду снижается, освобождается больше кислорода в работающей мышце.

• Когда рН снижается, кривая сдвигается вправо (увеличивается отдача кислорода).
• Сходные изменения кривой диссоциации оксигемоглобина наблюдаются при:
• Повышается температура
• Повышается рСО2
• Повышается концентрация дифосфоглицерата

эффект снижения температуры

• При понижении температуры аффинность гемоглобина к кислороду повышается.
• Сходные изменения кривой диссоциации оксигемоглобина наблюдаются при:
• Повышении рН,
• Понижении рСО2,
• Понижении концентрации дифосфоглицерата.

Транспорт СО2

• СО2 диффундирует из клеток тканей.
• 7 % растворяется в плазме.
• 93% диффундирует в эритроциты. Из них:
• 23 % связывается с гемоглобином,
• 70% превращается в бикарбонаты.

Транспорт со2: карбаминогемоглобин (ткань)

• Из общего СО2 23% связывается с глобином молекулы гемоглобина и формируется карбаминогемоглобин.
• Карбаминогемоглобин образуется в местах с высокой концентрацией СО2.

Транспорт со2: карбаминогемоглобин (легкие)

• Реакция образования карбаминогемоглобина обратима.
• В легких, где низкий рСО2, СО2 диссоциирует от карбаминогемоглобина.

Транспорт Со2: бикарбонаты (ткань)

• Из общего СО2 крови 70 % превращается в бикарбонаты в эритроцитах.
• В местах с высоким рСО2, СО2 связывается с Н2О с формированием угольной кислоты. Эта реакция катализируется карбангидразой.
• Угольная кислота диссоциирует на ионы Н и бикарбонатный ион. Ион Н+ связывается с гемоглобином.
• В обмен на ион бикарбоната, выходящий из эритроцита, в эритроцит входит ион CL-, чтобы поддержать электрическое равновесие.
• В плазме ион бикарбоната действует как буфер, контролируя рН плазмы

Транспорт со2: бикарбонаты (легкие)

• В легких СО2 диффундирует из плазмы в альвеолы.
• Это снижение рСО2 плазмы вызывает инверсию химической реакции.
• Ион бикарбоната диффундирует обратно в эритроцит в обмен на ион CL-.
• Ион Н+ соединяется с бикарбонатным ионом, чтобы сформировать угольную кислоту.
• Угольная кислота распадается на СО2 и Н2О.
• Эта обратная реакция также катализируется карбангидразой.

Резюме: насыщение О2 и выделение со2 (в легких)

• Когда гемоглобин насыщается кислородом, его аффинность к СО2 падает.
• Насыщение гемоглобина кислородом усиливает выход СО2. Это называется эффектом Холдейна.

Резюме: насышщение о2 и выделение со2 (в тканях)

• Взаимодействие между связываением иона водорода и аффинность гемоглобина к кислороду называется эффектом Бора.
• При образовании ионов водорода, насыщение углекислым газом облегчает выход кислорода.

резюме

• Кислород транспортируется двумя способами:
• Растворяется в плазме,
• В связи с гемоглобином в виде оксигемоглобина.
• Насыщение гемоглобина кислородом зависит от:
• рО2
• рН
• Температуры
• рСО2
• Уровня дифосфоглицерата
• Транспорт СО2 происходит тремя способами:
• Растворенный в плазме
• В связи с гемоглобином в виде карбаминогемоглобина
• Превращенный в бикарбонат

резюме

• Присоединение кислорода облегчает выход углекислого газа из карбаминогемоглобина. Это называется эффектом Холдейна.
• Насыщение крови углекислым газом и увеличение при этом уровня ионов водорода облегчает выход кислорода из гемоглобина. Влияние снижения рН на выход кислорода из гемоглобина известен как эффект Бора.