5. Дихальна функція крові.

Основна функція еритроцитів – транспорт газів кров’ю: кисню і вуглекислого газу – здійснюється завдяки наявності в еритроцитах всіх хребетних дихального пігменту – гемоглобіну, який надає їм червоного забарвлення і складається з білка глобіну і небілкової групи – геми. До складу геми входять атоми заліза, 4 пирільних кільця, які носять назву залізопорфірину. В нормі залізо знаходиться в захисній формі.

Транспорт кисню. В основі функцій гемоглобіну (Нb) лежить зворотне приєднання молекул О₂ до закисного заліза. Цей процес називається оксигнація. Сполука гемоглобіну з киснем називається оксигемоглобіном (HbO₂). Вона нестійка, легко віддає кисень (відновлений або дезоксигемоглобін) і знову перетворюється на гемоглобін. Метгемоглобін на відміну від оксигемоглобіну не здатний віддавати кисень.

Гемоглобін у капілярах тканин утворює нетривку сполуку з вуглекислим газом, яка в капілярах води легко розпадається. При надходженні в кров з повітря чадного газу (СО) гемоглобін утворює з ним стійку сполуку – карбоксигемоглобін.

У скелетних м’язах і м’язі серця міститься м’язовий гемоглобін, який називається міоглобін. Його роль полягає в постачанні киснем тканин в умовах кисневого голодування.

Одна молекула гемоглобіну приєднує 4 молекули кисню, один грам гемоглобіну може приєднати 1,34 мл кисню. Цю величи­ну називають кисневою ємністю гемоглобіну. Приєднання кисню до гемоглобіну чи його відщеплення залежить насамперед від напруги кисню (рО₂) в крові.

Але, варто зауважити, що хід кривої дисоціації оксигемоглобіну залежить від багатьох чинників, зокрема від температури крові, її рН, напруги вуглекислого газу (рСО₂) у крові тощо. Проте більшість цих показників підтримується за нормальних умов на сталому рівні, і лише рСО₂ крові змінюється під час проходження її через капіляри. Датський фізіолог Н. Бор установив, що за підвищення рСО₂ в розчині з оксигемоглобіном крива дисоціації зміщується. Це явище дістало назву ефекту Бора. Отже, за однакового рівня СО₂, наприклад 5,3 кПа (40 мм рт. ст.), оксигемоглобін в артеріальній крові з низьким вмістом СО₂ дисоціює на 24 %, а в капілярах, де рСО₂ вища, дисоціація оксигемоглобіну і віддача кисню в 1,5 раза більші. Отже, вуглекислий газ, вміст якого у капілярній крові зростає, прискорює віддачу кисню оксигемоглобіном. Протилежний процес — інтенсивна оксигенація гемоглобіну за рахунок зниження рСО₂ — відбувається в легенях.

Транспорт вуглекислого газу. На відміну від кисню, який переноситься кров'ю переважно у зв'язаному з гемоглобіном стані, форми і способи транспорту вуглекислого газу (СО₂) є різноманітними і складними. Перш за все вуглекислий газ, що утворився в клітинах у процесі дихання, розчиняється в цитоплазмі клітин і звідти дифундує до тканинної рідини, плазми крові й еритроцитів. В еритроцитах відбувається гідратадія СО₂ з утворенням карбонатної (вугільної) кислоти Н₂СО₃. Цей процес ката­лізується ферментом еритроцитів вугільною ангідразою, яка прискорює процес у кілька тисяч разів.

Слід підкреслити, що вуглекислий газ на відміну від кисню та чадного газу ніколи не вступає в реакцію з атомом феруму в молекулі гема. Деяка частина вуглекислого газу зв'язується з аміногрупами глобіну, утворюючи карбгемоглобін який транспор­тує вуглекислий газ до легень.

Якщо не брати до уваги цієї форми перенесення вуглекислого газу, частка якого становить не більш як 10 % усього СО₂, то можна вважати, що гемоглобін не бере участі в його транспорті. Роль гемоглобіну полягає у перетворенні вуглекислого газу на транспортабельну форму гідроген-карбонатів. Таким чином, вуглекислий газ транспортується кров'ю від тканин тіла до легень у формі:

— розчиненого газу в плазмі крові — 10 %;

— калію гідрогенкарбонату еритроцитів — 35 %;

— натрію гідрогенкарбонату плазми крові — 45 %;

— карбгемоглобіну еритроцитів — 10%.

У легенях процеси віддачі вуглекислого газу відбуваються у зворотному порядку. Утворювана карбонатна кислота швидко гідролізується вугільною ангідразою, яка змінює напрямок каталізованої нею реакції залежно від рН середовища

Вуглекислий газ дифундує з еритроцитів у плазму крові, далі в альвеоли і виходить з легень.

Досі йшлося про фракцію вуглекислого газу, яка надходить у кров із тканин і віддається кров'ю в легенях. На неї припа­дає приблизно десята частка кількості вуглекислого газу, що міститься в крові. Більша його частина в крові є необхідною складовою, яка утворює гідроген-карбонатну буферну систему і забезпечує сталість рН крові, тобто є одним із потужних механізмів гомеостазу.

Вміст вуглекислого газу в крові залежить від його напруги в ній.

Зв'язування СО₂ виявляє ефект, аналогічний ефекту Бора, а саме: зменшення оксигенації крові зумовлює збільшення вмісту вуглекислого газу в ній переважно за рахунок зростання концентрації карбгемоглобіну. Біологічне значення цього явища полягає в тому, що віддача кисню артеріальною кров'ю в капілярах тканин сприяє повнішому захопленню і виведенню з них вуглекислого газу, так само як зростання напруги СО₂ крові в капілярах тканин прискорює дисоціацію оксигемоглобіну і віддачу їм кисню. У легенях цей процес відбувається у зворотному напрямку.