Перенос газов кровью

Человек в состоянии покоя в 1 мин потребляет в среднем 250 мл 0₂ и выделяет при этом 200 мл С0₂. Газы очень слабо растворяются в жидкости: 100 мл крови могут физически растворить 0,3 мл 0₂, 2,7 мл С0₂ и 1 мл N₂. Следовательно, чтобы транспортировать необходимое количество газов потребовалась бы или очень быстрая циркуляция крови, или содержание в ней веществ, способных химиче­ски их связывать. Эволюция пошла по второму пути. В крови появи­лось удивительное вещество — гемоглобин (НЬ), кбторое способно химически сйязывать и 0₂, и С0₂ и, кроме того, поддерживать по­стоянную реакцию крови.

В 100 мл артериальной крови находится 20 мл 0₂, 52 мл С0₂ и 1 мл N₂. Как сказано выше, очень небольшая часть газов находится в состоянии простого физического растворения. Основное их количе­ство образует в крови непрочное химическое соединение, т. е. такое, которое легко распадается, диссоциирует при понижении давления газа над жидкостью.

Перенос кислорода. В эритроцитах находится пигмент крови — гемоглобин, содержащий железо. Одна молекула гемоглобина при­соединяет четыре молекулы 0₂, при этом гемоглобин превращается в оксигемоглобин, а кровь из вишневой — венозной — становится ярко-алой — артериальной

Эта реакция обратима. В легких НЬ насыщается кислородом и пре­вращается в НЬ0₂, в тканях кислород освобождается. Ход реакции зависит от напряжения кислорода в среде, окружающей капилляры. На ход реакции влияет напряжение С0₂. Если в тканях увеличивается образование С0₂, то ускоряется расщепление оксигемоглобина. В капиллярах легких снижается напряжение С0₂, так как газ переходит в альвеолы. Это способствует превращению гемоглобина в оксиге- моглобин. Каждый грамм гемоглобина способен связать 1,34 мл 0₂. В 100 мл крови содержится в норме около 15 г гемоглобина. Следо­вательно, кислородная емкость крови, т. е. то максимальное коли­чество 0₂, которое может поглотить 100 мл крови, равна 20,1 мл 0₂.

Гемоглобин способен соединяться не только с 0₂, но и с другими газами. Особое значение имеет его способность химически связы­вать окись углерода, или угарный газ,— СО, продукт неполного сгорания угля или жидкого топлива. С ним гемоглобин образует соединение, в 150—300 раз более прочное, чем с 0₂. Оно способно диссоциировать, но крайне медленно. В результате даже при ничтож­ном содержании окиси углерода в воздухе гемоглобин вместо кисло­рода соединяется с ним и превращается в карбоксигемоглобин (НЬ СО). При этом транспорт 0₂ к клеткам прекращается, и если не будут своевременно приняты меры (вынос человека на свежий воз­дух, в тяжелом случае переливание крови), то человек погибает от удушья.

Перенос С0₂. С0₂, образовавшийся в тканях, из-за разности на­пряжения диффундирует в плазму крови, а из нее — в эритроциты. В эритроцитах примерно 10% С0₂ соединяется с гемоглобином и образует непрочное химическое соединение — карботемоглобин. Остальная часть соединяется с водой и превращается в угольную кислоту:

Эта реакция ускоряется в 20 000 раз особым ферментом, находя­щимся в эритроцитах, — угольной ангидразой. Реакция обратимая. В тканевых капиллярах, где напряжение С0₂ высокое, угольная ангидраза способствует синтезу угольной кислоты, химическому связыванию С0₂ и идет слева направо. В легочных капиллярах, где давление С0₂ сравнительно низкое, реакция идет справа налево, обра­зуется вода и С0₂, который диффундирует в альвеолярный воздух.

Угольная кислота в тканевых капиллярах реагирует с ионами нат­рия и калия и образует бикарбонаты (NaHC0₃ и КНС0₃). Детали этого химического процесса очень сложны.

Таким образом, С0₂ транспортируется к легким в физически рас­творенном виде и в непрочном химическом соединении, в виде кар- богемоглобина, угольной кислоты и бикарбонатов натрия и калия. Две трети его находятся в плазме и одна треть — в эритроцитах.