32.Диффузия газов.

Процесс переноса О2и СО2 через альвеолярно-капиллярную мембрану осуществляется путем его физической диффузии, т.е. из области высокого в область низкого парциального давления.

Диффузия газов описывается законом диффузии Фика, в соответствии с которым скорость переноса газов через мембрану прямо пропорциональна площади мембраны, разнице парциального давления по обе ее стороны, константе диффузии (диффузионной способности) и обратно пропорциональна толщине мембраны.

Vg = S x DM x ( P1 - P2 )/d,

где Vg — скорость переноса газов, S — площадь мембраны, DM — диффузионная способность мембраны, (P1 - Р2 ) — разница парциального давления газа по обе стороны мембраны, d — толщина мембраны.

Общая площадь альвеолярно-капиллярной мембраны у человека составляет50—100м2 , а ее толщина приблизительно равна 0,5 мкм. Растворимость СО2 значительно выше, чем О2 поэтому скорость переноса СО2 примерно в 23 раза выше по сравнению с О2.

Перенос газов через мембрану можно рассматривать как определенное препятствие для движения газов (диффузионное сопротивление). Перенос О2 из легких в кровь лимитируется также скоростью связывания кислорода гемоглобином. Диффузионная способность легких может быть разделена на два компонента: 1) диффузия через альвеолярно-капиллярную мембрану и мембрану эритроцита и 2) реакция с гемоглобином. Оба этих компонента обозначают как «сопротивление» для переноса 02. Общая сумма сопротивлений представлена уравнением Ругтона— Форстера:

1/DL = 1/DM + 1/QVc,

где DL — диффузионная способность легких, DM — диффузионная спо¬ собность мембраны, 0 — скорость реакции О2 с гемоглобином, Vc — объ¬ ем капиллярной крови.

Данное уравнение демонстрирует факторы, от которых зависит диффузионная способность легких. Так, диффузионная способность легких может быть уменьшена при снижении диффузионной способности альвеолярно-капиллярной мембраны (утолщение мембраны или уменьшение ее площади), при снижении скорости связывания О2 гемоглобином и пру уменьшении объема крови в капиллярах легких. ДиффузияO2 может также, быть снижена при уменьшении разницы парциального давления газа по обе стороны альвеолярно-капиллярной мембраны, например при снижении парциального напряжения О2 в альвеолярном воздухе (в условия) высокогорья) и при увеличении скорости прохождения эритроцитов через капилляры в легких.

33.Транспорт кислорода.

О2 переносится к тканям в двух формах: связанный с гемоглобином и растворенный в плазме.

В крови содержится лишь незначительное количество О2, растворимого в плазме. Согласно закону Генри, количество газа, растворенного в жидкости, прямо пропорционально его парциальному давлению и коэффициенту растворимости. Растворимость О2 в плазме крови низка: при РО2 = = 1 мм рт.ст. в 100 мл крови растворяется 0,0031 мл О2

При нормальных физиологических условиях в 100 мл крови растворяется 0,31 мл О2, т.е. 0,31 об.%. Такое количество О2 не обеспечивает потребности организма, поэтому основное значение имеет другой способ переноса — в виде связи с гемоглобином внутри эритроцита. Каждая молекула гемоглобина человека состоит из белка глобина и гема. Основной глобин взрослых — НЬА является тетрамером, состоящим из двух полипептидных цепей а и двух полипептидных цепей р. В спиральную структуру каждой полипептидной цепи глобина встроен гем, который является комплексным соединением двухвалентного иона железа Fe2 + и порфирина. Ион железа гема способен присоединять одну молекулу О2, т.е. одна молекула гемоглобина способна связать 4 молекулы О2. Следует особо подчеркнуть уникальные особенности иона Fe2 + тема обратимо связывать молекулу О2 НЬ + О2 <->НЬО2, в то время как обычно при реакции изолированного F e2 + и кислорода образуется Fe3 + . Окисленный ион Fe3 + не способен высвобождать О2, т.е. образуется необратимая связь, а связь иона Fe2 + тема с О2 происходит за счет конформационных изменений третичной и четвертичной структуры глобина, она обратима, т.е. в тканях происходит высвобождение О2. Гемоглобин, связанный с четырьмя молекулами О2, называется оксигемоглобином, а гемоглобин, не содержащий О2 или менее четырех молекул О2 , — деоксигенированным гемоглобином.

1 г гемоглобина способен максимально связать 1,34 мл О2 Учитывая, что нормальное содержание гемоглобина составляет 15 г/100 мл, можно рассчитать, что в 100 мл крови максимально может содержаться 20.1 мл О2 связанного с гемоглобином. Данная величина называется кислородной емкостью крови (КЕК):

КЕК = [НЬ] х 1,34 мл О2/гНЬ/100 мл крови.

Наиболее важным параметром, определяющим количество кислорода, связанного с гемоглобином, является насыщение гемоглобина кислородом — сатурация (SаО2 ), который рассчитывают по формуле:

При РаO2 , равном 100 мм рт.ст., насыщение гемоглобина кислородом артериальной крови составляет около 97 %. В венозной крови (РО2 = 40 мм рт.ст.) SaO2приблизительно равна 75 %.