138. Транспорт кислорода и диоксида углерода кровью. Гемоглобин плода (HbF) и его физиологическое значение.

Кровьосуществляет дыхательную функцию прежде всего благодаря наличию в нейгемоглобина. Физиологическая функциягемоглобинакак переносчикакислородаоснована на способности обратимо связыватькислород. Поэтому в легочных капиллярах происходит насыщениекровикислородом, а в тканевых капиллярах, где парциальноедавлениекислородарезко снижено, осуществляется отдачакислородатканям. Гемоглобинчеловека содержит 0,335%железа. Каждыйграмм-атомжелеза(55,84 г) в составегемоглобинапри полном насыщениикислородомсвязывает 1грамм-молекулукислорода(22400 мл). Таким образом, 100 ггемоглобинамогут связывать

а каждый грамм гемоглобина– 1,34 млкислорода. Содержаниегемоглобинавкровиздорового человека составляет 13–16%, т.е. в 100 млкрови13–16 ггемоглобина. При РО2 в артериальнойкрови107–120 гПагемоглобиннасыщенкислородомна 96%. Следовательно, в этих условиях 100 млкровисодержит 19–20 об. %кислорода:

В венозной кровив состоянии покоя РО2 = 53,3 гПа, и в этих условияхгемоглобиннасыщенкислородомлишь на 70–72%, т.е. содержаниекислородав 100 мл венознойкровине превышает

Артериовенозная разница по кислородубудет около 6 об. %. Таким образом, за 1 минтканив состоянии покоя получают 200–240 млкислорода(при условии, что минутный объем сердца в покое составляет 4 л). При взаимодействиимолекулыкислородас одним из четырехгемовгемоглобинакислородприсоединяется к одной из половинокмолекулыгемоглобина(допустим, к α-цепи этой половинки). Как только такое присоединение произойдет, α-полипептидная цепь претерпевает конформа-ционные изменения, которые передаются на тесно связанную с ней β-цепь; последняя также подвергается конформационным сдвигам. β-Цепь присоединяеткислород, имея уже большее сродство к нему. Таким путем связывание одноймолекулыкислородаблагоприятствует связыванию второймолекулы(так называемое кооперативное взаимодействие). После насыщениякислородомодной половинымолекулыгемоглобинавозникает новое, внутреннее, напряженное состояниемолекулыгемоглобина, которое вынуждает и вторую половинугемоглобинаизменить конфор-мацию. Теперь еще двемолекулыкислорода, по-видимому, по очереди связываются со второй половинкоймолекулыгемоглобина, образуяоксигемоглобин.

Организмрасполагает несколькими механизмами переноса СО₂оттканейк легким. Часть его переносится в физически растворенном виде.РастворимостьСО₂ вплазме кровив 40 раз превышаетрастворимостьв нейкислорода, тем не менее при небольшой артериовенозной разнице РСО₂(напряжение СО₂в венознойкрови, притекающей к легким по легочной артерии, равно 60 гПа, а в артериальнойкрови– 53,3 гПа) в физически растворенном виде может быть перенесено в покое 12–15 мл СО₂, что составляет 6–7% от всего количества переносимогоуглекислого газа. Некоторое количество СО₂может переноситься в виде карбаминовой формы. Оказалось, что СО2 может присоединяться кгемоглобинупосредством карбаминовой связи, образуя карбгемоглобин, или карбаминогемо-глобин

Карбгемоглобин – соединение очень нестойкое и чрезвычайно быстро диссоциирует в легочных капиллярах с отщеплением СО₂. Количество карбаминовой формы невелико: в артериальнойкровионо составляет 3 об. %, в венозной – 3,8 об. % . В виде карбаминовой формы изтканик легким переносится от 3 до 10% всегоуглекислого газа, поступающего изтканейвкровь. Основная масса СО₂транспортируется скровьюк легким в формебикарбоната, при этом важнейшую роль играетгемоглобинэритроцитов.

Гемоглобин F— этобелок-гетеротетрамер из двух α-цепей и двух γ-цепейглобина, или гемоглобин α₂γ₂. Этот вариант гемоглобина есть и в крови взрослого человека, но в норме он составляет менее 1 % от общего количества гемоглобина крови взрослого и определяется в 1-7 % от общего числа эритроцитов крови. Однако у плода эта форма гемоглобина является доминирующей, основной. Гемоглобин F обладает повышенным сродством ккислородуи позволяет сравнительно малому объёмукровиплода выполнять кислородоснабжающие функции более эффективно. Однако гемоглобин F обладает меньшей стойкостью к разрушению и меньшей стабильностью в физиологически широком интервалеpHи температур. В течение последнего триместра беременности и вскоре после рождения ребёнка гемоглобин F постепенно — в течение первых нескольких недель или месяцев жизни, параллельно увеличению объёма крови — замещается «взрослым»гемоглобином А (HbA), менее активным транспортёром кислорода, но более стойким к разрушению и более стабильным при различных значениях pH крови и температуры тела. Такое замещение происходит вследствие постепенного снижения продукции γ-цепей глобина и постепенного увеличения синтеза β-цепей созревающимиэритроцитами. Повышенное сродство к кислороду HbF определяется его первичной структурой: в γ-цепях вместолизина-143 (β-143 лизин у HbA находитсясерин-143, вносящий дополнительный отрицательный заряд. В связи с этим молекула HbA менее положительно заряжена и основной конкурент за связь гемоглобина с кислородом − 2,3ДФГ (2,3-дифосфоглицерат) — в меньшей степени связывается с гемоглобином, в этих условиях кислород получает приоритет и связывается с гемоглобином в большей степени