Физиология кровообращения

Функции крови

Кровь млекопитающих выполняет множество важных функций. В приведенном ниже списке первые пять функций принадлежат только плазме.

1. Перенос растворимых органических веществ от тонкого кишечника к различным органам и тканям, где эти вещества откладываются в запас или участвуют в метаболизме, а также доставка питательных веществ из мест их хранения к местам использования.

2. Транспорт подлежащих экскреции растворимых отходов из тканей, где они образуются, к органам выделения.

3. Перенос побочных продуктов метаболизма из мест их образования к другим участкам тела.

4. Транспорт гормонов из желез, где они образуются, ко всем органам и тканям или к определенным органам - мишеням для передачи информации внутри организма.

5. Перенос тепла от глубоко расположенных органов, предупреждающий перегрев этих органов и поддерживающих равномерное распределение тепла в организме.

6. Доставка кислорода из легких ко всем тканям организма и перенос в обратном направлении углекислоты, образующейся в тканях.

7. Защита от болезней, в которой участвуют три механизма:

а) свертывание крови, предотвращающее излишнюю потерю крови и проникновение в организм болезнетворных агентов;

б) фагоцитоз, осуществляемый гранулоцитами, которые захватывают и переваривают попавших в кровяное русло бактерий;

в) иммунная защита, осуществляемая антителами и/или лимфоцитами.

8. Поддержание постоянного осмотического давления и рН с помощью белков плазмы.

Транспорт кислорода

Кислород переносят молекулы гемоглобина, содержащиеся в эритроцитах. Гемоглобин - это белок, состоящий из глобина и гема, содержащий двухвалентное железо, которое и придает крови характерный красный цвет. Присоединение кислорода к гемоглобину с образованием оксигемоглобина происходит в особых условиях (высокое давление кислорода в легких) , которые и создаются в альвеолярных капиллярах. При низком давлении кислорода ( в капиллярах тканей) связь между кислородом и гемоглобином становится непрочной, кислород освобождается и диффундирует в окружающие клетки.

Виды гемоглобинов:

Миоглобин широко распространен у животных, но наиболее он характерен для скелетных мышц млекопитающих. Он обладает высоким сродством к кислороду.

Сродство двухвалетного железа, входящего в состав гемоглобина, к окиси углерода (СО) в несколько сотен раз больше его сродства к кислороду. Поэтому в присутствии даже малого количества окиси углерода гемоглобин будет связывать именно ее, а не кислород, и в результате образуется относительно стабильное соединение карбоксигемоглобин. В этом случае кислород уже не может связываться с гемоглобином и перенос кислорода становится невозможным. После вдыхания окиси углерода у собаки быстро наступает коллапс, и если ее не вывести из отравленной атмосферы, она погибнет от удушья. После удаления из атмосферы, содержащей окись углерода, необходимо провести искусственное дыхание смесью чистого кислорода с углекислым газом, чтобы быстро вытеснить окись углерода из гемоглобина.

Транспорт углекислоты

Существует три способа переноса углекислого газа кровью

1. Перенос в растворенном виде (5%). Большая часть переносимой этим способом углекислоты транспортируется в физически растворенном виде, и лишь очень небольшая в виде угольной кислоты.

2. Перенос в соединении с белком (10-20%). СО2 присоединяется к аминогруппам гемоглобина с образованием карбаминогемоглобина. Количество СО2, способное связаться с гемоглобином, зависит от количества уже гемоглобином кислорода. Чем меньше кислорода связано с гемоглобином, тем больше СО2 может быть перенесено этим способом.

3. Перенос в виде карбоната (85%). Образующаяся в тканях углекислота проникает путем пассивной диффузии в кровеносное русло и поступает в эритроциты, где, соединяясь с водой, образует угольную кислоту. Этот процесс протекает менее чем за одну секунду и катализируется ферментом эритроцита. Угольная кислота распадается затем на ионы водорода и гидрокарбоната. Когда эритроциты покидают с кровью легкие, содержащийся в них оксигемоглобин связан с ионами калия. В участках с высокой концентрацией СО2 (в тканях) оксигемоглобин легко отдает кислород и теряет ионы калия и легко принимает от угольной кислоты ионы водорода, превращаясь в гемоглобиновую кислоту, а ионы калия связываются с ионами гидрокарбоната. Присоединяя ион водорода, гемоглобин действует как буферная система; поэтому большое количество угольной кислоты может переноситься к легким без значительного изменения рН крови.

Плазматическая мембрана эритроцитов относительно непроницаема для ионов натрия и калия, но имеется натриевый насос, который откачивает из эритроцитов в плазму большое количество ионов натрия. Основная масса ионов гидрокарбоната, образующихся в эритроцитах, выходит в плазму путем диффузии по градиенту концентрации и, соединяясь здесь с ионами натрия, образует гидрокарбонат натрия. Выход ионов гилрокарбоната из эритроцитов компенсируется поступлением туда хлорид-ионов, диффундирующих из плазмы. Таким образом, поддерживается электронейтральность.