Transport ng oxygen sa pamamagitan ng hb ng dugo at mga compound nito.

Bahay

Bahay

text_fields

arrow_pataas Ang dami ng oxygen na pumapasok sa alveolar space mula sa inhaled air kada yunit ng oras sa ilalim ng nakatigil na mga kondisyon ng paghinga ay katumbas ng dami ng oxygen na dumadaan mula sa alveoli papunta sa dugo ng mga pulmonary capillaries sa panahong ito. Ito ang nagsisiguro ng patuloy na konsentrasyon (at bahagyang presyon ) oxygen sa alveolar space. Ang pangunahing pattern ng pulmonary gas exchange ay katangian din ng carbon dioxide

: ang dami ng gas na ito na pumapasok sa alveoli mula sa halo-halong venous na dugo na dumadaloy sa mga pulmonary capillaries ay katumbas ng dami ng carbon dioxide na inalis mula sa alveolar space patungo sa labas na may exhaled air. Sa isang taong nagpapahinga, ang pagkakaiba sa pagitan ng nilalaman ng oxygen sa arterial at mixed venous blood ay 45-55 ml O 2 bawat 1 litro ng dugo, at ang pagkakaiba sa pagitan ng nilalaman ng carbon dioxide sa venous at arterial na dugo ay 40-50 ml ng CO 2 bawat 1 litro ng dugo. Nangangahulugan ito na para sa bawat litro ng dugo na dumadaloy sa mga pulmonary capillaries, humigit-kumulang 50 ml ng O 2 ay nagmumula sa hangin ng alveolar, at 45 litro ng CO 2 mula sa dugo papunta sa alveoli. Konsentrasyon ng O 2 at CO 2 in hangin sa alveolar

nananatiling halos pare-pareho, salamat sa bentilasyon ng alveoli.

Bahay

Bahay

text_fields

Pagpapalitan ng mga gas sa pagitan ng alveolar air at dugo Ang hangin ng alveolar at ang dugo ng mga capillary ng baga ay pinaghihiwalay ng tinatawag na alveolar-capillary membrane, ang kapal nito ay nag-iiba mula 0.3 hanggang 2.0 microns. Ang batayan ng alveolar-capillary membrane ay alveolar epithelium At capillary endothelium, bawat isa ay matatagpuan sa sarili nitong basement membrane at bumubuo ng tuluy-tuloy na lining ng alveolar at intravascular surface, ayon sa pagkakabanggit. Sa pagitan ng epithelial at endothelial basement membranes ay ang interstitium. SA magkahiwalay na lugar

ang basement membranes ay halos magkatabi (Fig. 8.6).

Ang mga tuluy-tuloy na bahagi ng air-blood barrier: cell membrane (CM) at basement membrane (BM). Hindi tuloy-tuloy na mga bahagi: alveolar macrophage (P), vesicles at vacuoles (V), mitochondria (M), endoplasmic reticulum (ER), nuclei (N), lamellar complex (G), collagen (C) at elastic (EL) fibers ng connective tissue .

Surfactant

Bahay

Bahay

text_fields

Palitan mga gas sa paghinga Isinasagawa sa pamamagitan ng isang hanay ng mga submicroscopic na istruktura na naglalaman ng hemoglobin ng mga erythrocytes, plasma ng dugo, capillary endothelium at dalawang plasma membrane nito, isang kumplikadong connective tissue layer, alveolar epithelium na may dalawang plasma membranes, at sa wakas, ang panloob na lining ng alveoli - surfactant(surfactant). Ang huli ay may kapal na halos 50 nm, ay isang kumplikadong mga phospholipid, protina at polysaccharides at patuloy na ginawa ng mga alveolar epithelial cells, na sumasailalim sa pagkawasak na may kalahating buhay na 12-16 na oras. Ang layering ng surfactant sa epithelial lining ng alveoli ay lumilikha ng isang diffusion medium na dagdag sa alveolar-capillary membrane, na kung saan ang mga gas ay nagtagumpay sa kanilang mass transfer. Dahil sa surfactant, ang distansya para sa pagsasabog ng mga gas ay pinalawak, na humahantong sa isang bahagyang pagbaba sa gradient ng konsentrasyon sa alveolar-capillary membrane. Gayunpaman, kung walang surfactant, ang paghinga ay karaniwang imposible, dahil ang mga dingding ng alveoli ay magkakadikit sa ilalim ng impluwensya ng makabuluhang pag-igting sa ibabaw na likas sa alveolar epithelium.

Binabawasan ng surfactant ang pag-igting sa ibabaw ng mga pader ng alveolar sa mga halaga na malapit sa zero at sa gayon:

a) lumilikha ng posibilidad ng pagpapalawak ng baga sa unang hininga ng bagong panganak,
b) pinipigilan ang pagbuo ng atelectasis sa panahon ng pagbuga,
c) nagbibigay ng hanggang 2/3 ng elastic resistance ng tela may sapat na gulang sa baga tao at ang katatagan ng istraktura ng respiratory zone,
d) kinokontrol ang rate ng pagsipsip ng oxygen kasama ang gas-liquid interface at ang intensity ng pagsingaw ng tubig mula sa alveolar surface.

Nililinis din ng surfactant ang ibabaw ng alveoli mula sa mga dayuhang particle na nalalanghap at may aktibidad na bacteriostatic.

Ang paglipat ng mga gas sa pamamagitan ng alveolo-capillary membrane

Bahay

Bahay

text_fields

Ang paglipat ng mga gas sa pamamagitan ng alveolo-capillary membrane ay nangyayari ayon sa mga batas pagsasabog, ngunit kapag ang mga gas ay natunaw sa isang likido, ang proseso ng pagsasabog ay bumagal nang husto. Ang carbon dioxide, halimbawa, ay kumakalat sa isang likido na humigit-kumulang 13,000 beses, at oxygen - 300,000 beses na mas mabagal kaysa sa isang gas na kapaligiran. Ang dami ng gas na dumadaan sa pulmonary membrane sa bawat yunit ng oras, i.e. ang rate ng diffusion ay direktang proporsyonal sa pagkakaiba sa bahagyang presyon nito sa magkabilang panig ng lamad at inversely proportional sa diffusion resistance. Ang huli ay tinutukoy ng kapal ng lamad at ang laki ng ibabaw ng gas exchange, ang diffusion coefficient ng gas, depende sa molecular weight at temperatura nito, pati na rin ang solubility coefficient ng gas sa biological fluids ng lamad. .

Direksyon at intensity ng transition oxygen mula sa alveolar air papunta sa dugo ng pulmonary microvessels, at carbon dioxide sa tapat na direksyon ay tinutukoy ng pagkakaiba sa pagitan ng bahagyang presyon ng gas sa alveolar air at ang tensyon nito (partial pressure ng dissolved gas) sa dugo . Para sa oxygen, ang gradient ng presyon ay humigit-kumulang 60 mm Hg. (Ang bahagyang presyon sa alveoli ay 100 mm Hg, at ang pag-igting sa dugo na pumapasok sa mga baga ay 40 mm Hg), at para sa carbon dioxide ito ay humigit-kumulang 6 mm Hg. (Bahagyang presyon sa alveoli 40 mm Hg, pag-igting sa pag-agos baga ng dugo 46 mmHg).

Ang paglaban sa pagsasabog ng oxygen sa mga baga ay nilikha ng alveolar-capillary membrane, ang layer ng plasma sa mga capillary, ang erythrocyte membrane at ang layer ng protoplasm nito. kaya lang kabuuang pagtutol Ang pagsasabog ng oxygen sa mga baga ay binubuo ng mga bahagi ng lamad at intracapillary. Biophysical na katangian ng pagkamatagusin airborne barrier ng mga baga para sa mga gas sa paghinga ay ang tinatawag na kapasidad ng pagsasabog ng mga baga. Ito ang halaga ng ml ng gas na dumadaan sa pulmonary membrane sa 1 minuto kapag ang pagkakaiba sa bahagyang presyon ng gas sa magkabilang panig ng lamad ay 1 mm Hg. U malusog na tao sa pamamahinga, ang kapasidad ng pagsasabog ng mga baga para sa oxygen ay 20-25 ml min -1 mm Hg. -1.

Ang laki ng kapasidad ng pagsasabog ng mga baga ay depende sa kanilang dami at ang kaukulang gas exchange surface area. Ito ay higit na nagpapaliwanag sa katotohanan na ang kapasidad ng pagsasabog ng mga baga sa mga lalaki ay karaniwang mas malaki kaysa sa mga kababaihan, gayundin ang katotohanan na ang kapasidad ng pagsasabog ng mga baga kapag humahawak ng hininga para sa malalim na hininga lumalabas na mas malaki kaysa sa steady state sa antas ng functional na natitirang kapasidad. Dahil sa gravitational redistribution ng daloy ng dugo at dami ng dugo sa pulmonary capillaries, ang diffusion capacity ng mga baga sa isang nakahiga na posisyon ay mas malaki kaysa sa isang nakaupo na posisyon, at habang nakaupo ay mas malaki kaysa sa isang nakatayo na posisyon. Sa edad, bumababa ang kapasidad ng pagsasabog ng mga baga.

Transport ng oxygen sa pamamagitan ng dugo

Bahay

Bahay

text_fields

Ang oxygen sa dugo ay natutunaw at pinagsama sa hemoglobin. Napakakaunting oxygen na natutunaw sa plasma. Dahil ang solubility ng oxygen sa 37 °C ay 0.225 ml * l -1 * kPa -1 (0.03 ml-l -1 mm Hg -1), kung gayon ang bawat 100 ml ng plasma ng dugo sa oxygen tension na 13.3 kPa (100 mm). rg. Art.) ay maaari lamang magdala ng 0.3 ml ng oxygen sa isang dissolved state. Ito ay malinaw na hindi sapat para sa buhay ng katawan. Na may ganitong nilalaman ng oxygen sa dugo at kondisyon nito buong pagkonsumo tissue, ang minutong dami ng dugo sa pahinga ay dapat na higit sa 150 l/min. Nililinaw nito ang kahalagahan ng isa pang mekanismo ng paglipat ng oxygen sa pamamagitan nito kasamapagkakaisa sa hemoglobin.

Ang bawat gramo ng hemoglobin ay may kakayahang magbigkis ng 1.39 ml ng oxygen at, samakatuwid, na may nilalamang hemoglobin na 150 g/l, bawat 100 ml ng dugo ay maaaring magdala ng 20.8 ml ng oxygen.

Mga tagapagpahiwatig ng respiratory function ng dugo

1. Kapasidad ng oxygen ng hemoglobin Bina. Ang halaga na sumasalamin sa dami ng oxygen na maaaring makipag-ugnayan sa hemoglobin kapag ito ay ganap na puspos ay tinatawag kapasidad ng oxygen ng hemoglobinbin A.

2. Copagpapanatili ng oxygen sa dugo. Ang isa pang tagapagpahiwatig ng respiratory function ng dugo ay kasamapagpapanatili ng oxygen sa dugo, na sumasalamin sa tunay na dami ng oxygen, parehong nakatali sa hemoglobin at pisikal na natunaw sa plasma.

3. Degree ng hemoglobin saturation na may oxygen . Ang 100 ml ng arterial blood ay karaniwang naglalaman ng 19-20 ml ng oxygen, ang parehong dami ng venous blood ay naglalaman ng 13-15 ml ng oxygen, habang ang arterio-venous na pagkakaiba ay 5-6 ml. Ang ratio ng dami ng oxygen na nauugnay sa hemoglobin sa kapasidad ng oxygen ng huli ay isang tagapagpahiwatig ng antas ng saturation ng hemoglobin na may oxygen. Saturation ng hemoglobin sa arterial blood na may oxygen malusog na indibidwal ay 96%.

Edukasyon oxyhemoglobin sa baga at ang pagpapanumbalik nito sa mga tisyu ay nakasalalay sa bahagyang pag-igting ng oxygen ng dugo: kapag ito ay tumaas. Ang saturation ng hemoglobin na may oxygen ay tumataas, at kapag bumababa ito, bumababa ito. Ang relasyong ito ay nonlinear at ipinahayag ng oxyhemoglobin dissociation curve, na may hugis-S (Larawan 8.7).

Fig.8.7. Oxyhemoglobin dissociation curve.

Fig.8.7. Oxyhemoglobin dissociation curve.
1 - na may pagtaas sa pH, o pagbaba sa temperatura, o pagbaba sa 2,3-DPG;
2 - normal na curve sa pH 7.4 at 37°C;
3 - na may pagbaba sa pH o pagtaas ng temperatura o pagtaas sa 2,3-DPG.

Ang oxygenated arterial blood ay tumutugma sa isang talampas ng dissociation curve, at ang desaturated na dugo sa mga tisyu ay tumutugma sa isang matarik na pagbaba ng bahagi nito. Ang banayad na pagtaas ng curve sa itaas na seksyon nito (zone ng mataas na O2 tension) ay nagpapahiwatig na ang isang sapat na kumpletong saturation ng hemoglobin sa arterial blood na may oxygen ay natiyak kahit na ang boltahe ng O2 ay bumaba sa 9.3 kPa (70 mm Hg). Ang pagbawas sa pag-igting ng O, mula 13.3 kPa hanggang 2.0-2.7 kPa (mula 100 hanggang 15-20 mm Hg) ay halos walang epekto sa saturation ng hemoglobin na may oxygen (HbO 2 ay bumababa ng 2-3%). Sa mas mababang mga halaga ng boltahe ng O2, ang oxyhemoglobin ay mas madaling mag-dissociate (ang zone ng matarik na pagbaba sa curve). Kaya, kapag ang O 2 tensyon ay bumababa mula 8.0 hanggang 5.3 kPa (mula 60 hanggang 40 mm Hg), ang hemoglobin oxygen saturation ay bumaba ng humigit-kumulang 15%.

Ang posisyon ng oxyhemoglobin dissociation curve ay karaniwang ipinahayag sa dami ng bahagyang pag-igting ng oxygen kung saan ang saturation ng hemoglobin ay 50% (P 50). Ang normal na halaga ng P50 sa temperatura na 37°C at pH 7.40 ay humigit-kumulang 3.53 kPa (26.5 mm Hg).

Oxyhemoglobin dissociation curve sa ilang kundisyon maaaring lumipat sa isang direksyon o iba pa, na pinapanatili ang isang hugis-S, sa ilalim ng impluwensya ng mga pagbabago sa pH, CO 2 tensyon temperatura ng katawan, ang nilalaman ng 2,3-diaphosphoglycerate (2,3-DPG) sa mga erythrocytes, kung saan nakasalalay ang kakayahan ng hemoglobin na magbigkis ng oxygen. Sa gumaganang mga kalamnan, bilang resulta ng matinding metabolismo, ang pagbuo ng CO 2 at lactic acid ay tumataas, at ang produksyon ng init ay tumataas din. Ang lahat ng mga salik na ito ay nagbabawas sa pagkakaugnay ng hemoglobin para sa oxygen. Sa kasong ito, ang dissociation curve ay lumilipat sa kanan (Larawan 8.7), na humahantong sa mas madaling paglabas ng oxygen mula sa oxyhemoglobin, at ang posibilidad ng pagkonsumo ng oxygen ng mga tisyu ay tumataas. Sa pagbaba ng temperatura, 2,3-DPG, pagbaba ng tensyon ng CO, at pagtaas ng pH, lumilipat ang dissociation curve sa kaliwa, tumataas ang affinity ng hemoglobin para sa oxygen, na nagreresulta sa pagbaba ng paghahatid ng oxygen sa mga tisyu.

Transport ng carbon dioxide sa pamamagitan ng dugo

Bahay

Bahay

text_fields

Bilang panghuling produkto ng metabolismo, ang CO 2 ay matatagpuan sa katawan sa dissolved at estadong nakatali. Ang solubility coefficient ng CO 2 ay 0.231 mmoll -1 * kPa -1 (0.0308 mmoll -1 * mmHg -1.), na halos 20 beses na mas mataas kaysa sa oxygen. Gayunpaman, mas mababa sa 10% ng kabuuang halaga ng CO na dinadala sa dugo ay dinadala sa dissolved form. Karaniwan, ang CO ay dinadala sa isang estadong nakagapos ng kemikal, pangunahin sa anyo ng mga bikarbonate, at kasama rin ang mga protina (ang tinatawag na carbamine, o mga carbon compound).

Sa arterial blood, ang CO 2 tension ay 5.3 kPa (40 mm Hg), sa interstitial fluid ang tension nito ay 8.0-10.7 kPa (60-80 mm Hg). Salamat sa mga gradient na ito, ang CO 2 na nabuo sa mga tisyu ay pumasa mula sa interstitial fluid papunta sa plasma ng dugo, at mula dito sa erythrocytes. Ang pagtugon sa tubig, ang CO 2 ay bumubuo ng carbonic acid: CO 2 + H 2 O<>H 2 CO 3 . Ang reaksyong ito ay nababaligtad at sa mga tissue capillaries ay pangunahing napupunta sa pagbuo ng H 2 CO 3 (Larawan 8.8.A). Sa plasma, ang reaksyong ito ay nagpapatuloy nang dahan-dahan, ngunit sa mga erythrocytes, ang pagbuo ng carbonic acid sa ilalim ng impluwensya ng enzyme ay nagpapabilis sa reaksyon ng hydration ng CO 2 ng 15,000-20,000 beses. Ang carbonic acid ay naghihiwalay sa H + at HCO 3 ions. Kapag ang nilalaman ng HCO 3 ions ay tumaas, sila ay nagkakalat mula sa erythrocyte patungo sa plasma, at ang H + ions ay nananatili sa erythrocyte, dahil ang erythrocyte membrane ay medyo hindi natatagusan ng mga kasyon. Ang paglabas ng HCO 3 ions sa plasma ay balanse ng supply ng chlorine ions mula sa plasma. Kasabay nito, ang mga sodium ions ay pinakawalan sa plasma, na nakagapos ng HCO 3 ions na nagmumula sa erythrocyte, na bumubuo ng NaHCO 3. Ang mga protina ng Hemoglobin at plasma, na nagpapakita ng mga katangian ng mga mahinang acid, ay bumubuo ng mga asing-gamot sa mga pulang selula ng dugo na may potasa, at sa plasma na may sodium. Mas malakas ang carbonic acid acidic na katangian Samakatuwid, kapag nakikipag-ugnayan ito sa mga asing-gamot na protina, ang H + ion ay nagbubuklod sa protina anion, at ang HCO 3 ion na may kaukulang kation ay bumubuo ng bikarbonate (sa plasma NaHCO 3, sa erythrocyte KHCO 3).

Fig.8.8. Scheme ng mga prosesong nagaganap sa plasma at erythrocytes sa panahon ng pagpapalitan ng gas sa mga tisyu (A) at baga (B).

Sa dugo ng mga capillary ng tissue, kasabay ng pagpasok ng CO 2 sa erythrocyte at pagbuo ng carbonic acid sa loob nito, ang oxygen ay inilabas ng oxyhemoglobin. Ang pinababang hemoglobin ay isang mas mahinang acid (i.e., isang mas mahusay na proton acceptor) kaysa sa oxygenated hemoglobin. Samakatuwid, ito ay mas madaling nagbubuklod ng mga hydrogen ions na nabuo sa panahon ng paghihiwalay ng carbonic acid. Kaya, ang pagkakaroon ng pinababang hemoglobin sa venous blood ay nagtataguyod ng pagbubuklod ng CO 2, habang ang pagbuo ng oxyhemoglobin sa mga pulmonary capillaries ay nagpapadali sa pagpapalabas ng carbon dioxide.

Sa paglipat ng CO 2 sa pamamagitan ng dugo malaking halaga Ang CO 2 ay mayroon ding chemical bond sa mga terminal amino group ng mga protina ng dugo, ang pinakamahalaga sa mga ito ay globin sa komposisyon ng hemoglobin. Bilang resulta ng reaksyon sa globin, ang tinatawag na carbaminohaemoglobin. Ang pinababang hemoglobin ay may higit na kaugnayan sa CO 2 kaysa sa oxyhemoglobin. Kaya, ang dissociation ng oxyhemoglobin sa tissue capillaries ay nagpapadali sa pagbubuklod ng CO 2, at sa mga baga ang pagbuo ng oxyhemoglobin ay nagtataguyod ng pag-alis ng carbon dioxide.

Mula sa kabuuang bilang Ang CO, na maaaring makuha mula sa dugo, 8-10% lamang ng CO, ay pinagsama sa hemoglobin. Gayunpaman, ang papel ng tambalang ito sa transportasyon ng CO 2 sa dugo ay medyo makabuluhan. Humigit-kumulang 25-30% ng CO 2 na hinihigop ng dugo sa mga capillary ng systemic na bilog ay pinagsama sa hemoglobin, at sa mga baga ito ay inalis mula sa dugo.

Kapag ang venous blood ay pumasok sa mga capillary ng baga, ang CO 2 tensyon sa plasma ay bumababa at ang pisikal na dissolved CO 2 sa loob ng erythrocyte ay inilabas sa plasma. Habang nangyayari ito, ang H 2 CO 3 ay nagiging CO 2 at tubig (Larawan 8.8.B), at pinapagana ng carbonic anhydrase ang reaksyong papunta sa direksyong ito. Ang H 2 CO 3 para sa naturang reaksyon ay inihahatid bilang resulta ng kumbinasyon ng HCO 3 ions na may hydrogen ions na inilabas mula sa bono na may mga anion ng protina.

Sa pamamahinga, 230 ml ng CO 2 kada minuto o humigit-kumulang 15,000 mmol bawat araw ay inaalis sa katawan ng tao sa pamamagitan ng paghinga. Dahil ang CO 2 ay isang "volatile" carbonic anhydride, kapag ito ay inalis mula sa dugo, humigit-kumulang isang katumbas na halaga ng mga hydrogen ions ang nawawala. Kaya naglalaro ang hininga mahalagang papel sa pagpapanatili balanse ng acid-base sa panloob na kapaligiran ng katawan. Kung, bilang isang resulta ng mga proseso ng metabolic sa dugo, ang nilalaman ng mga hydrogen ions ay tumataas, kung gayon, salamat sa mga mekanismo ng humoral regulasyon ng paghinga, ito ay humahantong sa isang pagtaas pulmonary ventilation (hyperventilation). Sa kasong ito, ang CO 2 molecule na nabuo sa panahon ng reaksyon HCO 3 + H + -> H 2 CO 3 -> H 2 O + CO 2 ay inilabas sa higit pa at ang pH ay bumalik sa normal na antas.

Pagpapalitan ng mga gas sa pagitan ng dugo at mga tisyu

Bahay

Bahay

text_fields

Pagpapalitan ng gas ng O 2 at CO 2 sa pagitan ng capillary blood malaking bilog at ang mga selula ng tisyu ay isinasagawa sa pamamagitan ng simpleng pagsasabog. Ang paglipat ng mga gas sa paghinga (O 2 - mula sa dugo hanggang sa mga tisyu, CO 2 - sa kabaligtaran na direksyon) ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng gradient ng konsentrasyon ng mga gas na ito sa pagitan ng dugo sa mga capillary at interstitial fluid. Pagkakaiba ng boltahe O 2 sa magkabilang panig ng pader ng capillary ng dugo, na tinitiyak ang pagsasabog nito mula sa dugo papunta sa interstitial fluid, mula 30 hanggang 80 mm Hg. (4.0-10.7 kPa). Ang pag-igting ng CO 2 sa interstitial fluid sa dingding ng capillary ng dugo ay 20-40 mm Hg. (2.7-5.3 kPa) higit pa kaysa sa dugo. Dahil ang CO 2 ay nagkakalat ng halos 20 beses na mas mabilis kaysa sa oxygen, ang pag-alis ng CO 2 ay nangyayari nang mas madali kaysa sa pagbibigay ng oxygen.

Ang pagpapalitan ng gas sa mga tisyu ay apektado hindi lamang ng mga gradient ng respiratory gas tension sa pagitan ng dugo at interstitial fluid, kundi pati na rin ng exchange surface area, ang diffusion distance at ang diffusion coefficient ng media kung saan ang mga gas ay inililipat. Kung mas malaki ang density ng capillary network, mas maikli ang diffusion path ng mga gas. Bawat 1 mm 3 ang kabuuang ibabaw ng capillary bed ay umaabot, halimbawa, 60 m 2 sa skeletal muscle, at 100 m 2 sa myocardium. Tinutukoy din ng diffusion area ang bilang ng mga pulang selula ng dugo na dumadaloy sa mga capillary bawat yunit ng oras, depende sa pamamahagi ng daloy ng dugo sa microvasculature. Ang paglabas ng O2 mula sa dugo papunta sa tissue ay apektado ng convection ng plasma at interstitial fluid, pati na rin ang cytoplasm sa erythrocytes at tissue cells. Ang O2 diffusing sa tissue ay natupok ng mga cell sa panahon ng tissue respiration, samakatuwid ang pagkakaiba sa boltahe nito sa pagitan ng dugo, interstitial fluid at mga cell ay patuloy na umiiral, na tinitiyak ang diffusion sa direksyon na ito. Habang tumataas ang pagkonsumo ng oxygen ng tissue, bumababa ang tensyon nito sa dugo, na nagpapadali sa paghihiwalay ng oxyhemoglobin.

Ang dami ng oxygen na natupok ng mga tisyu, bilang isang porsyento ng kabuuang nilalaman sa arterial blood, ay tinatawag na oxygen utilization coefficient. Sa pahinga para sa buong katawan koepisyentkadahilanan ng paggamit ng oxygen katumbas ng humigit-kumulang 30-40%. Gayunpaman, ang pagkonsumo ng oxygen sa iba't ibang mga tisyu ay naiiba nang malaki, at ang koepisyent ng paggamit nito, halimbawa, sa myocardium, grey matter ng utak, at atay, ay 40-60%. Sa pamamahinga, ang kulay abong bagay ng utak (sa partikular, ang cerebral cortex) ay kumonsumo mula 0.08 hanggang 0.1 ml O 2 bawat 1 g ng tissue kada minuto, at sa puting bagay ng utak ito ay 8-10 beses na mas mababa. Sa renal cortex, ang average na pagkonsumo ng O 2 ay humigit-kumulang 20 beses na mas malaki kaysa sa mga panloob na lugar medulla bato Para grabe pisikal na aktibidad ang rate ng paggamit ng O2 sa pamamagitan ng pagtatrabaho ng skeletal muscles at myocardium ay umabot sa 90%.

Ang oxygen na pumapasok sa mga tisyu ay ginagamit sa mga cellular oxidative na proseso na nangyayari sa antas ng subcellular na may partisipasyon ng mga partikular na enzyme na matatagpuan sa mga grupo sa mahigpit na pagkakasunud-sunod sa sa loob mga lamad ng mitochondrial. Para sa normal na kurso ng mga proseso ng oxidative metabolic sa mga cell, kinakailangan na ang boltahe ng O2 sa lugar ng mitochondria ay hindi bababa sa 0.1-1 mm Hg. (13.3-133.3 kPa).
Ang dami na ito ay tinatawagkritikal na pag-igting ng oxygen sa mitochondria. Dahil ang tanging reserba ng O 2 sa karamihan ng mga tisyu ay ang pisikal na natunaw na bahagi nito, ang pagbaba sa suplay ng O 2 mula sa dugo ay humahantong sa katotohanan na ang mga pangangailangan ng tisyu para sa O 2 ay hindi na natutugunan at nabubuo. gutom sa oxygen at oxidative metabolic proseso ay bumabagal.

Ang tanging tissue kung saan mayroong O 2 depot ay kalamnan. Ang papel ng O2 depot sa tissue ng kalamnan ay nilalaro ng pigment myoglobin, malapit sa istraktura sa hemoglobin at may kakayahang baligtarin ang O2. Gayunpaman, ang nilalaman ng myoglobin sa mga kalamnan ng tao ay maliit, at samakatuwid ang dami ng nakaimbak na O ay hindi maaaring magbigay sa kanila normal na paggana sa loob ng mahabang panahon. Ang affinity ng myoglobin para sa oxygen ay mas mataas kaysa sa hemoglobin: nasa boltahe na ng O, 3-4 mm Hg. 50% ng myoglobin ay nagiging oxymyoglobin, at sa 40 mm Hg. Ang myoglobin ay puspos ng O 2 hanggang 95%. Sa panahon ng pag-urong ng kalamnan, sa isang banda, ang mga pangangailangan ng enerhiya ng mga cell ay tumaas at ang mga proseso ng oxidative ay tumindi, sa kabilang banda, ang mga kondisyon para sa paghahatid ng oxygen ay lumala nang husto, dahil sa panahon ng pag-urong ang kalamnan ay nag-compress sa mga capillary at ang pag-access ng dugo sa pamamagitan ng mga ito ay maaaring tumigil. Sa panahon ng pag-urong, ang O2 na nakaimbak sa myoglobin sa panahon ng pagpapahinga ng kalamnan ay natupok. Espesyal na kahalagahan Ito ay totoo para sa patuloy na aktibong gumaganang kalamnan ng puso, dahil ang supply nito ng oxygen mula sa dugo ay pana-panahon. Sa panahon ng systole, bilang isang resulta ng isang pagtaas sa intramural pressure, ang daloy ng dugo sa basin ng kaliwa coronary artery bumababa sa panloob na mga layer Ang kaliwang ventricular myocardium ay maaaring maikling panahon huminto ng tuluyan. Kapag ang boltahe ay tungkol sa 2V mga selula ng kalamnan bumaba sa ibaba 10-15 mm Hg. (1.3-2.0 kPa), ang myoglobin ay nagsisimulang maglabas ng O na nakaimbak sa anyo ng oxymyoglobin sa panahon ng diastole. Ang average na nilalaman ng myoglobin sa puso ay 4 mg/g. Dahil ang 1 g ng myoglobin ay maaaring magbigkis hanggang sa humigit-kumulang 1.34 ml ng oxygen, mga kondisyong pisyolohikal Ang mga reserbang oxygen sa myocardium ay humigit-kumulang 0.005 ml bawat 1 g ng tissue. Ang dami ng oxygen na ito ay sapat na upang mapanatili ang mga proseso ng oxidative sa myocardium sa loob lamang ng 3-4 na segundo, sa mga kondisyon ng kumpletong pagtigil ng suplay ng dugo nito. Gayunpaman, ang tagal ng systole ay mas maikli, samakatuwid ang myoglobin, na kumikilos bilang isang panandaliang depot ng O 2, ay nagpoprotekta sa myocardium mula sa gutom sa oxygen.

Isang maliit na bahagi lamang ng O 2 (mga 2%) na dala ng dugo ang natutunaw sa plasma. Ang pangunahing bahagi nito ay dinadala sa anyo ng isang mahina na koneksyon sa hemoglobin, na sa mga vertebrates ay nakapaloob sa mga pulang selula ng dugo. Ang mga molekula ng pigment sa paghinga na ito ay kinabibilangan ng isang protina na partikular sa species - globin at ang prosthetic group, pantay na itinayo sa lahat ng mga hayop, ay heme, naglalaman ng ferrous iron (Larawan 10.27).

Pagdaragdag ng oxygen sa hemoglobin (oxygenation ng hemoglobin) nangyayari nang walang pagbabago sa valence ng iron, ibig sabihin, walang paglipat ng elektron, na nagpapakilala sa tunay na oksihenasyon. Gayunpaman, ang hemoglobin na nakagapos sa oxygen ay karaniwang tinatawag na oxidized (mas tama - oxyhemoglobin), at ang taong nagbigay ng oxygen ay naibalik (mas tama - deoxyhemoglobin).

1 Ang g ng hemoglobin ay maaaring magbigkis ng 1.36 ml ng gas O 2 (sa normal presyon ng atmospera). Kung isasaalang-alang, halimbawa, na ang dugo ng tao ay naglalaman ng humigit-kumulang 150 g/l ng hemoglobin, 100 ml ng dugo ay maaaring magdala ng humigit-kumulang 21 ml ng O2. Ito ang tinatawag na kapasidad ng oxygen ng dugo. Ang oxygenation ng hemoglobin (sa madaling salita, ang porsyento kung saan ginagamit ang kapasidad ng oxygen ng dugo) ay nakasalalay sa bahagyang presyon ng 0 2 sa kapaligiran kung saan ang dugo ay nakikipag-ugnayan. Ang pag-asa na ito ay inilarawan curve ng dissociation ng oxyhemoglobin(Larawan 10.28). Mahirap S Ang hugis-hugis ng kurba na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng kooperatiba na epekto ng apat na polypeptide chain ng hemoglobin, ang mga katangian ng oxygen-binding (affinity para sa O2) na kung saan ay iba.

Salamat sa tampok na ito, ang venous blood, na dumadaan sa pulmonary capillaries (alveolar P O2 nahuhulog sa itaas na bahagi ng kurba), halos ganap na na-oxygenate, at ang arterial na dugo sa mga tissue capillaries (kung saan ang Po 2 ay tumutugma sa matarik na bahagi ng kurba) ay epektibong naglalabas ng O 2.

Nagtataguyod ng pagpapalabas ng oxygen Ang oxyhemoglobin dissociation curve ay lumilipat sa kanan sa pagtaas ng temperatura at sa pagtaas ng konsentrasyon ng mga hydrogen ions sa medium, na, sa turn, ay nakasalalay sa Pco 2(Epekto ng Verigo-Bohr). Samakatuwid, ang mga kondisyon ay nilikha para sa isang mas kumpletong paglabas ng oxygen sa pamamagitan ng oxyhemoglobin sa mga tisyu, lalo na kung saan ang metabolic rate ay mas mataas, halimbawa sa mga gumaganang kalamnan. Gayunpaman, sa venous blood, ang isang mas malaki o mas maliit na bahagi (mula 40 hanggang 70%) ng hemoglobin ay nananatili sa oxygenated form. Kaya, sa mga tao, bawat 100 ml ng dugo ay nagbibigay ng 5-6 ml ng O2 sa mga tisyu (ang tinatawag na pagkakaiba sa arteriovenous oxygen)

Ang affinity ng hemoglobin para sa oxygen ay sinusukat sa pamamagitan ng bahagyang presyon ng oxygen kung saan ang hemoglobin ay 50% saturated (P 50) sa mga tao ito ay karaniwang 26.5 mmHg. Art. para sa arterial blood. Parameter R 50 sumasalamin sa kakayahan ng respiratory pigment na magbigkis ng oxygen. Ang parameter na ito ay mas mataas para sa hemoglobin ng mga hayop na naninirahan sa isang kapaligiran na mahina ang oxygen, pati na rin para sa tinatawag na pangsanggol na hemoglobin, na nakapaloob sa dugo ng fetus, na tumatanggap ng oxygen mula sa dugo ng ina sa pamamagitan ng placental barrier.

Ang oxygen sa dugo ay natutunaw at pinagsama sa hemoglobin. Ang isang napakaliit na halaga ng oxygen ay natutunaw sa plasma; bawat 100 ml ng plasma ng dugo sa isang pag-igting ng oxygen (100 mm Hg) ay maaari lamang magdala ng 0.3 ml ng oxygen sa isang natunaw na estado. Ito ay malinaw na hindi sapat para sa buhay ng katawan. Sa ganitong nilalaman ng oxygen sa dugo at ang kondisyon ng kumpletong pagkonsumo nito ng mga tisyu, ang minutong dami ng dugo sa pahinga ay kailangang higit sa 150 l/min. Ang isa pang mekanismo ng paglipat ng oxygen ay mahalaga sa pamamagitan ng pagsasama nito sa hemoglobin.

Ang bawat gramo ng hemoglobin ay may kakayahang magbigkis ng 1.34 ml ng oxygen. Ang maximum na dami ng oxygen na maaaring itali ng 100 ml ng dugo ay ang kapasidad ng oxygen ng dugo (18.76 ml o 19 vol%). Ang kapasidad ng oxygen ng hemoglobin ay isang halaga na sumasalamin sa dami ng oxygen na maaaring makipag-ugnayan sa hemoglobin kapag ito ay ganap na puspos. Ang isa pang indicator ng respiratory function ng dugo ay ang oxygen content sa dugo, na sumasalamin sa tunay na dami ng oxygen, parehong nakatali sa hemoglobin at pisikal na natunaw sa plasma.

Ang 100 ml ng arterial blood ay karaniwang naglalaman ng 19-20 ml ng oxygen, ang parehong dami ng venous blood ay naglalaman ng 13-15 ml ng oxygen, habang ang arteriovenous na pagkakaiba ay 5-6 ml.

Ang isang tagapagpahiwatig ng antas ng oxygen saturation ng hemoglobin ay ang ratio ng dami ng oxygen na nauugnay sa hemoglobin sa kapasidad ng oxygen ng huli. Ang oxygen saturation ng hemoglobin sa arterial blood sa malusog na mga indibidwal ay 96%.

Ang pagbuo ng oxyhemoglobin sa mga baga at ang pagpapanumbalik nito sa mga tisyu ay nakasalalay sa bahagyang pag-igting ng oxygen ng dugo: kapag tumaas ito, ang saturation ng hemoglobin na may oxygen ay tumataas, at kapag bumababa ito, bumababa ito. Ang relasyong ito ay nonlinear at ipinapahayag ng isang hugis-S na oxyhemoglobin dissociation curve.

Ang oxygenated arterial blood ay tumutugma sa isang talampas ng dissociation curve, at ang desaturated na dugo sa mga tisyu ay tumutugma sa isang matarik na pagbaba ng bahagi nito. Ang banayad na pagtaas ng curve sa itaas na seksyon nito (zone ng mataas na boltahe ng O2) ay nagpapahiwatig na ang isang sapat na kumpletong saturation ng arterial blood hemoglobin na may oxygen ay natiyak kahit na ang boltahe ng O2 ay bumaba sa 70 mmHg.

Pagbaba ng boltahe ng O2 mula 100 hanggang 15-20 mm Hg. Art. halos hindi nakakaapekto sa saturation ng hemoglobin na may oxygen (HbO; bumababa ito ng 2-3%). Sa mas mababang mga halaga ng boltahe ng O2, ang oxyhemoglobin ay mas madaling mag-dissociate (ang zone ng matarik na pagbaba sa curve). Kaya, kapag ang boltahe 0 2 ay bumababa mula 60 hanggang 40 mm Hg. Art. Ang hemoglobin oxygen saturation ay bumababa ng humigit-kumulang 15%.

Ang posisyon ng oxyhemoglobin dissociation curve ay karaniwang ipinahayag sa dami ng bahagyang pag-igting ng oxygen kung saan ang saturation ng hemoglobin ay 50%. Ang normal na halaga ng P50 sa temperatura na 37°C at pH 7.40 ay humigit-kumulang 26.5 mm Hg. Sining..

Sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon, ang oxyhemoglobin dissociation curve ay maaaring lumipat sa isang direksyon o sa iba pa, na nagpapanatili ng isang S-shape, sa ilalim ng impluwensya ng mga pagbabago:

3. temperatura ng katawan,

Sa gumaganang mga kalamnan, bilang resulta ng matinding metabolismo, ang pagbuo ng CO 2 at lactic acid ay tumataas, at ang produksyon ng init ay tumataas din. Ang lahat ng mga salik na ito ay nagbabawas sa pagkakaugnay ng hemoglobin para sa oxygen. Sa kasong ito, ang dissociation curve ay lumilipat sa kanan, na humahantong sa mas madaling paglabas ng oxygen mula sa oxyhemoglobin, at ang kakayahan ng mga tisyu na kumonsumo ng oxygen ay tumataas.

Sa isang pagbawas sa temperatura, 2,3-DPG, isang pagbawas sa CO 2 tensyon at isang pagtaas sa pH, ang dissociation curve ay lumilipat sa kaliwa, ang affinity ng hemoglobin para sa oxygen ay tumataas, bilang isang resulta kung saan ang paghahatid ng oxygen sa bumababa ang mga tissue.

6. Transport ng carbon dioxide sa dugo. Ang carbon dioxide ay dinadala sa mga baga sa anyo ng mga bikarbonate at sa isang estado ng chemical bonding sa hemoglobin (carbohemoglobin).

Ang carbon dioxide ay isang metabolic na produkto ng mga selula ng tisyu at samakatuwid ay dinadala ng dugo mula sa mga tisyu patungo sa mga baga. Ang carbon dioxide ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagpapanatili ng antas ng pH sa mga panloob na kapaligiran ng katawan sa pamamagitan ng mga mekanismo ng balanse ng acid-base. Samakatuwid, ang transportasyon ng carbon dioxide sa dugo ay malapit na nauugnay sa mga mekanismong ito.

Sa plasma ng dugo, ang isang maliit na halaga ng carbon dioxide ay natutunaw; sa PC0 2 = 40 mm Hg. Art. Ang 2.5 ml/100 ml ng carbon dioxide sa dugo ay pinahihintulutan, o 5%. Ang dami ng carbon dioxide na natunaw sa plasma ay tumataas nang linear sa antas ng PC0 2. Sa plasma ng dugo, ang carbon dioxide ay tumutugon sa tubig upang bumuo ng H + at HCO 3 . Ang pagtaas ng tensyon ng carbon dioxide sa plasma ng dugo ay nagdudulot ng pagbaba sa halaga ng pH nito. Ang pag-igting ng carbon dioxide sa plasma ng dugo ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pag-andar ng panlabas na paghinga, at ang dami ng mga hydrogen ions o pH ay maaaring baguhin ng mga buffer system ng dugo at HCO 3, halimbawa, sa pamamagitan ng kanilang paglabas sa pamamagitan ng mga bato sa ang ihi. Ang halaga ng pH ng plasma ng dugo ay nakasalalay sa ratio ng konsentrasyon ng carbon dioxide na natunaw dito at mga bicarbonate ions. Sa anyo ng bikarbonate, ang plasma ng dugo, i.e. sa isang estado na nakagapos sa kemikal, ay nagdadala ng pangunahing halaga ng carbon dioxide - mga 45 ml/100 ml ng dugo, o hanggang 90%. Ang mga erythrocyte ay nagdadala ng humigit-kumulang 2.5 ml/100 ml ng carbon dioxide, o 5%, sa anyo ng isang carbamine compound na may mga protina ng hemoglobin. Ang transportasyon ng carbon dioxide sa dugo mula sa mga tisyu patungo sa mga baga sa ipinahiwatig na mga form ay hindi nauugnay sa hindi pangkaraniwang bagay ng saturation, tulad ng sa transportasyon ng oxygen, ibig sabihin, mas maraming carbon dioxide ang nabuo, mas malaki ang halaga nito ay dinadala mula sa tissue sa baga. Gayunpaman, mayroong isang curvilinear na relasyon sa pagitan ng bahagyang presyon ng carbon dioxide sa dugo at ang dami ng carbon dioxide na dinadala ng dugo: ang carbon dioxide dissociation curve.

Ang papel ng mga pulang selula ng dugo sa transportasyon ng carbon dioxide. Holden effect.

Sa dugo ng mga capillary ng mga tisyu ng katawan, ang pag-igting ng carbon dioxide ay 5.3 kPa (40 mm Hg), at sa mga tisyu mismo - 8.0-10.7 kPa (60-80 mm Hg). Bilang resulta, ang CO 2 ay kumakalat mula sa mga tisyu patungo sa plasma ng dugo, at mula dito sa mga erythrocytes kasama ang bahagyang pressure gradient ng CO 2. Sa erythrocytes, ang CO2 ay bumubuo ng carbonic acid na may tubig, na naghihiwalay sa H+ at HCO3. (C0 2 + H 2 0 = H 2 CO 3 = H + + HCO 3). Mabilis na nagpapatuloy ang reaksyong ito, dahil ang C0 2 + H 2 0 = H 2 CO 3 ay na-catalyzed ng enzyme carbonic anhydrase ng erythrocyte membrane, na nakapaloob sa kanila sa mataas na konsentrasyon.

Sa mga pulang selula ng dugo, ang dissociation ng carbon dioxide ay patuloy na nagpapatuloy habang ang mga produkto ng reaksyong ito ay nabuo, dahil ang mga molekula ng hemoglobin ay kumikilos bilang isang buffer compound, na nagbubuklod ng mga positibong sisingilin na mga hydrogen ions. Sa mga pulang selula ng dugo, habang ang oxygen ay inilabas mula sa hemoglobin, ang mga molekula nito ay magbubuklod sa mga hydrogen ions (C0 2 + H 2 0 = H 2 C0 3 = H + + HCO 3), na bubuo ng isang tambalan (Hb-H +). Sa pangkalahatan, ito ay tinatawag na Holden effect, na humahantong sa paglipat ng oxyhemoglobin dissociation curve sa kanan kasama ang x-axis, na binabawasan ang affinity ng hemoglobin para sa oxygen at nagtataguyod ng mas matinding paglabas nito mula sa mga pulang selula ng dugo patungo sa mga tisyu. . Sa kasong ito, bilang bahagi ng Hb-H + compound, humigit-kumulang 200 ml ng CO 2 ang dinadala sa isang litro ng dugo mula sa mga tisyu patungo sa mga baga. Ang dissociation ng carbon dioxide sa mga erythrocytes ay maaaring limitado lamang ng buffer capacity ng mga molekula ng hemoglobin. Ang mga HCO3 ions na nabuo sa loob ng erythrocytes bilang isang resulta ng dissociation ng CO2 ay inalis mula sa mga erythrocytes papunta sa plasma sa tulong ng isang espesyal na carrier protein ng erythrocyte membrane, at sa kanilang lugar ang mga Cl - ions ay pumped mula sa plasma ng dugo (ang " chlorine" shift phenomenon). Ang pangunahing papel ng reaksyon ng CO 2 sa loob ng erythrocytes ay ang pagpapalitan ng Cl - at HCO3 ions sa pagitan ng plasma at ng panloob na kapaligiran ng mga erythrocytes. Bilang resulta ng palitan na ito, ang mga produkto ng dissociation ng carbon dioxide H + at HCO3 ay dadalhin sa loob ng erythrocytes sa anyo ng isang compound (Hb-H +), at sa plasma ng dugo - sa anyo ng mga bicarbonates.

Ang mga pulang selula ng dugo ay kasangkot sa transportasyon ng carbon dioxide mula sa mga tisyu patungo sa mga baga, dahil ang C0 2 ay bumubuo ng isang direktang kumbinasyon sa - NH 2 - mga grupo ng mga subunit ng protina ng hemoglobin: C0 2 + Hb -> HbC0 2 o carbamine compound. Ang transportasyon ng CO2 sa dugo sa anyo ng isang carbamine compound at hydrogen ions ng hemoglobin ay nakasalalay sa mga katangian ng mga molekula ng huli; ang parehong mga reaksyon ay tinutukoy ng magnitude ng bahagyang presyon ng oxygen sa plasma ng dugo batay sa epekto ng Holden.

Sa dami, ang transportasyon ng carbon dioxide sa dissolved form at sa anyo ng isang carbamine compound ay hindi gaanong mahalaga kumpara sa transportasyon nito ng CO 2 sa dugo sa anyo ng mga bicarbonates. Gayunpaman, sa panahon ng pagpapalitan ng gas ng CO 2 sa mga baga sa pagitan ng dugo at hangin sa alveolar, ang dalawang anyo na ito ay nagiging pangunahing kahalagahan.

Kapag ang venous blood ay bumalik mula sa mga tisyu patungo sa baga, ang CO 2 ay kumakalat mula sa dugo papunta sa alveoli at ang PC0 2 sa dugo ay bumababa mula sa 46 mm Hg. Art. (venous blood) hanggang 40 mm Hg. (dugong arterya). Kasabay nito, sa kabuuang halaga ng CO 2 (6 ml/100 ml ng dugo) na nagkakalat mula sa dugo papunta sa alveoli, ang proporsyon ng dissolved form ng CO 2 at carbamic compound ay nagiging mas makabuluhan sa bikarbonate. Kaya, ang proporsyon ng dissolved form ay 0.6 ml/100 ml ng dugo, o 10%, carbamic compounds - 1.8 ml/100 ml ng dugo, o 30%, at bicarbonates - 3.6 ml/100 ml ng dugo, o 60% .

Sa mga erythrocytes ng mga capillary ng baga, habang ang mga molekula ng hemoglobin ay nagiging puspos ng oxygen, ang mga hydrogen ions ay nagsisimulang ilabas, ang mga carbamine compound ay naghihiwalay at ang HCO3 ay muling binago sa CO 2 (H+ + HCO3 = = H 2 CO 3 = CO 2 + H 2 0), na pinalabas sa pamamagitan ng pagsasabog sa pamamagitan ng mga baga kasama ang gradient ng bahagyang presyon nito sa pagitan ng venous blood at alveolar space. Kaya, ang hemoglobin sa mga erythrocytes ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa transportasyon ng oxygen mula sa mga baga patungo sa mga tisyu, at carbon dioxide sa kabaligtaran na direksyon, dahil ito ay may kakayahang magbigkis sa 0 2 at H +.

Sa pamamahinga, humigit-kumulang 300 ml ng CO2 ang inaalis sa katawan ng tao sa pamamagitan ng mga baga kada minuto: 6 ml/100 ml ng dugo x 5000 ml/min minutong dami ng sirkulasyon ng dugo.

7. Regulasyon ng paghinga. Respiratory center at mga departamento nito. Automation ng respiratory center.

Kilalang kilala na yan panlabas na paghinga patuloy na nagbabago iba't ibang kondisyon mahahalagang aktibidad ng katawan.

Pangangailangan sa paghinga. Ang aktibidad ng functional respiratory system ay palaging napapailalim sa pagbibigay-kasiyahan sa pangangailangan sa paghinga ng katawan, na higit na tinutukoy ng metabolismo ng tissue.

Kaya, sa panahon ng muscular work, kumpara sa pahinga, ang pangangailangan para sa oxygen at ang pag-alis ng carbon dioxide ay tumataas. Upang mabayaran ang tumaas na pangangailangan sa paghinga, ang intensity ng pulmonary ventilation ay tumataas, na ipinahayag sa isang pagtaas sa dalas at lalim ng paghinga. Ang papel ng carbon dioxide. Ipinakita ng mga eksperimento sa hayop na ang labis na carbon dioxide sa hangin at dugo (hypercapnia) ay nagpapasigla sa pulmonary ventilation sa pamamagitan ng pagtaas at pagpapalalim ng paghinga, na lumilikha ng mga kondisyon para sa pag-alis ng labis na carbon dioxide mula sa katawan. Sa kabaligtaran, ang pagbaba sa bahagyang presyon ng carbon dioxide sa dugo (hypocapnia) ay nagdudulot ng pagbaba sa pulmonary ventilation hanggang sa kumpletong paghinto ng paghinga (apnea). Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sinusunod pagkatapos ng boluntaryo o artipisyal na hyperventilation, kung saan ang carbon dioxide ay tinanggal mula sa katawan nang labis. Bilang resulta, kaagad pagkatapos ng matinding hyperventilation, huminto ang paghinga - posthyperventilation apnea.

Ang papel ng oxygen. Ang kakulangan ng oxygen sa atmospera, ang pagbaba sa bahagyang presyon nito kapag humihinga sa matataas na lugar sa isang bihirang kapaligiran (hypoxia) ay nagpapasigla din sa paghinga, na nagiging sanhi ng pagtaas ng lalim at lalo na ang dalas ng paghinga. Bilang resulta ng hyperventilation, ang kakulangan ng oxygen ay bahagyang nabayaran.

Ang labis na oxygen sa kapaligiran (hyperoxia), sa kabaligtaran, ay binabawasan ang dami ng bentilasyon ng baga.

Sa lahat ng kaso, nagbabago ang bentilasyon sa isang direksyon na nagtataguyod ng pagpapanumbalik ng nabago estado ng gas katawan. Ang isang proseso na tinatawag na regulasyon sa paghinga ay nagsasangkot ng pag-stabilize mga parameter ng paghinga sa mga tao.

Sa ilalim ng pangunahing sentro ng paghinga maunawaan ang hanay ng mga neuron ng partikular na respiratory nuclei ng medulla oblongata.

Kinokontrol ng respiratory center ang dalawang pangunahing pag-andar; motor, na nagpapakita ng sarili sa anyo ng pag-urong mga kalamnan sa paghinga, at homeostatic, na nauugnay sa pagpapanatili ng katatagan panloob na kapaligiran ng katawan sa panahon ng pagbabago sa nilalaman ng 0 2 at C0 2. Ang motor, o motor, function ng respiratory center ay upang makabuo ng ritmo ng paghinga at ang pattern nito. Salamat sa function na ito, ang paghinga ay isinama sa iba pang mga function. Sa pamamagitan ng pattern ng paghinga ay dapat na nangangahulugang ang tagal ng paglanghap at pagbuga, ang tidal volume, at ang minutong volume ng paghinga. Ang homeostatic function ng respiratory center ay nagpapanatili ng matatag na halaga ng mga respiratory gas sa dugo at extracellular fluid ng utak, umaangkop function ng paghinga sa mga kondisyon ng isang binagong kapaligiran ng gas at iba pang mga kadahilanan sa kapaligiran.

Mga ardilya (mga protina, polypeptides) ay ang pinakamarami, pinaka-magkakaibang at pinakamahalagang biopolymer. Ang mga molekula ng protina ay naglalaman ng mga atomo ng carbon, oxygen, hydrogen, nitrogen at kung minsan ay sulfur, phosphorus at iron.

Ang mga monomer ng protina ay mga amino acid, na (may mga carboxyl at amino group) ay may mga katangian ng acid at base (amphoternic).

Salamat dito, ang mga amino acid ay maaaring kumonekta sa isa't isa (ang kanilang numero sa isang molekula ay maaaring umabot ng ilang daan). Sa bagay na ito, ang mga molekula ng protina ay malaki ang laki at tinatawag macromolecules.

Istraktura ng isang molekula ng protina

Sa ilalim istraktura ng isang molekula ng protina intindihin mo siya komposisyon ng amino acid, ang pagkakasunud-sunod ng mga monomer at ang antas ng pag-twist ng molekula ng protina.

Sa mga molekula ng protina mayroon lamang 20 uri ng iba't ibang mga amino acid at malaking uri Ang mga protina ay nilikha sa pamamagitan ng kanilang iba't ibang mga kumbinasyon.

• Ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa isang polypeptide chain ay pangunahing istraktura ng protina(ito ay natatangi sa anumang protina at tinutukoy ang hugis, katangian at mga function nito). Ang pangunahing istraktura ng isang protina ay natatangi sa anumang uri ng protina at tinutukoy ang hugis ng molekula nito, ang mga katangian at pag-andar nito.
• Ang isang mahabang molekula ng protina ay natitiklop at unang nagkakaroon ng hitsura ng isang spiral bilang isang resulta ng pagbuo ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng -CO at -NH na mga grupo ng iba't ibang mga residu ng amino acid ng polypeptide chain (sa pagitan ng carbon ng carboxyl group ng isa amino acid at ang nitrogen ng amino group ng isa pang amino acid). Ang spiral na ito ay pangalawang istraktura ng protina.
• Ang istraktura ng tersiyaryo ng protina- three-dimensional spatial "packing" ng polypeptide chain sa anyo mga globule(bola). Ang lakas ng tertiary na istraktura ay sinisiguro ng iba't ibang mga bono na lumabas sa pagitan ng mga amino acid radical (hydrophobic, hydrogen, ionic at disulfide S-S bonds).
• Ang ilang mga protina (halimbawa, hemoglobin ng tao) ay mayroon istrukturang quaternary. Ito ay lumitaw bilang isang resulta ng kumbinasyon ng ilang mga macromolecule na may isang tersiyaryong istraktura sa isang kumplikadong kumplikado. Ang quaternary na istraktura ay pinagsama-sama ng mahinang ionic, hydrogen at hydrophobic bond.

Ang istraktura ng mga protina ay maaaring masira (napapailalim sa denaturation) kapag pinainit, ginagamot sa ilan mga kemikal, pag-iilaw, atbp. Na may mahinang epekto, ang quaternary na istraktura lamang ang nabubulok, na may mas malakas na isa - ang tersiyaryo, at pagkatapos ay ang pangalawa, at ang protina ay nananatili sa anyo ng isang polypeptide chain. Bilang resulta ng denaturation, nawawalan ng kakayahan ang protina na maisagawa ang function nito.

Ang pagkagambala ng quaternary, tertiary at pangalawang istruktura ay mababalik. Ang prosesong ito ay tinatawag renaturation.

Ang pagkasira ng pangunahing istraktura ay hindi maibabalik.

Bilang karagdagan sa mga simpleng protina na binubuo lamang ng mga amino acid, mayroon ding mga kumplikadong protina, na maaaring kabilang ang mga karbohidrat ( glycoproteins), taba ( lipoprotein), mga nucleic acid ( mga nucleoprotein), atbp.

Mga pag-andar ng mga protina

• Catalytic (enzymatic) function. Mga espesyal na protina - mga enzyme- may kakayahang pabilisin ang mga biochemical reaction sa mga cell nang sampu at daan-daang milyong beses. Ang bawat enzyme ay nagpapabilis ng isa at isang reaksyon lamang. Ang mga enzyme ay naglalaman ng mga bitamina.

• Pag-andar ng istruktura (konstruksyon).- isa sa mga pangunahing pag-andar ng mga protina (ang mga protina ay bahagi ng mga lamad ng cell; ang protina ng keratin ay bumubuo ng buhok at mga kuko; ang mga protina ng collagen at elastin ay bumubuo ng kartilago at tendon).

• Pag-andar ng transportasyon- Ang mga protina ay nagbibigay ng aktibong transportasyon ng mga ion sa pamamagitan ng mga lamad ng cell (transportasyon ng mga protina sa panlabas na lamad ng mga selula), transportasyon ng oxygen at carbon dioxide (hemoglobin ng dugo at myoglobin sa mga kalamnan), transportasyon mga fatty acid(Ang mga serum na protina ay nagtataguyod ng paglipat ng mga lipid at fatty acid, iba't ibang biologically active substances).

• Pag-andar ng signal. Ang pagtanggap ng mga signal mula sa panlabas na kapaligiran at paghahatid ng impormasyon sa cell ay nangyayari dahil sa mga protina na binuo sa lamad na may kakayahang baguhin ang kanilang tertiary na istraktura bilang tugon sa pagkilos ng mga kadahilanan sa kapaligiran.
• Contractile (motor) function- ibinibigay ng contractile proteins - actin at myosin (salamat sa contractile proteins, cilia at flagella move sa protozoa, chromosomes moves habang cell division, muscles contract in multicellular organisms, at iba pang mga uri ng paggalaw sa mga buhay na organismo ay napabuti).

• Pag-andar ng proteksyon- nagbibigay ng mga antibodies proteksyon sa immune katawan; pinoprotektahan ng fibrinogen at fibrin ang katawan mula sa pagkawala ng dugo sa pamamagitan ng pagbuo ng namuong dugo.

• Pag-andar ng regulasyon likas sa mga protina - mga hormone(hindi lahat ng hormones ay protina!). Pinapanatili nila ang patuloy na konsentrasyon ng mga sangkap sa dugo at mga selula, nakikilahok sa paglaki, pagpaparami at iba pang mahahalagang pag-andar. mahahalagang proseso(halimbawa, kinokontrol ng insulin ang asukal sa dugo).
• Pag-andar ng enerhiya- sa mahabang pag-aayuno ang mga protina ay maaaring gamitin bilang karagdagang pinagkukunan ng enerhiya pagkatapos maubos ang mga carbohydrate at taba (na may 1 g ng protina na ganap na pinaghiwa-hiwalay sa panghuling produkto 17.6 kJ ng enerhiya ang inilabas). Ang mga amino acid na inilabas kapag ang mga molekula ng protina ay nasira ay ginagamit upang bumuo ng mga bagong protina.

Ang transportasyon ng O2 ay isinasagawa sa pisikal na dissolved at chemically nakagapos na anyo. Mga prosesong pisikal, ibig sabihin, ang pagkatunaw ng gas, ay hindi maaaring matugunan ang pangangailangan ng katawan para sa O2. Tinatantya na ang pisikal na natunaw na O2 ay maaaring suportahan ang normal na pagkonsumo ng O2 sa katawan (250 ml*min-1) kung ang minutong dami ng sirkulasyon ng dugo ay humigit-kumulang 83 l*min-1 sa pamamahinga. Ang pinakamainam na mekanismo ay ang transportasyon ng O2 sa isang chemically bound form.

Ayon sa batas ni Fick, ang O2 gas exchange sa pagitan ng alveolar air at dugo ay nangyayari dahil sa pagkakaroon ng O2 concentration gradient sa pagitan ng mga media na ito. Sa alveoli ng baga, ang partial pressure ng O2 ay 13.3 kPa, o 100 mmHg, at sa venous blood na dumadaloy sa baga, ang bahagyang tensyon ng O2 ay humigit-kumulang 5.3 kPa, o 40 mmHg. Ang presyon ng mga gas sa tubig o sa mga tisyu ng katawan ay itinalaga ng terminong "pag-igting ng gas" at itinalaga ng mga simbolo na Po2, Pco2. Ang O2 gradient sa alveolar-capillary membrane, katumbas ng average na 60 mm Hg, ay isa sa pinakamahalaga, ngunit hindi lamang, ayon sa batas ni Fick, ang mga salik. paunang yugto pagsasabog ng gas na ito mula sa alveoli papunta sa dugo.

Ang transportasyon ng O2 ay nagsisimula sa mga capillary ng mga baga pagkatapos ng kemikal na pagbubuklod nito sa hemoglobin.

Ang Hemoglobin (Hb) ay may kakayahang piliing nagbubuklod ng O2 at bumubuo ng oxyhemoglobin (HbO2) sa isang lugar na may mataas na konsentrasyon ng O2 sa baga at naglalabas ng molekular na O2 sa isang lugar na may mababang nilalaman ng O2 sa mga tisyu. Sa kasong ito, ang mga katangian ng hemoglobin ay hindi nagbabago at maaari itong gumanap ng function nito sa loob ng mahabang panahon.

Ang Hemoglobin ay nagdadala ng O2 mula sa mga baga patungo sa mga tisyu. Ang function na ito ay nakasalalay sa dalawang katangian ng hemoglobin: 1) ang kakayahang magbago mula sa isang pinababang anyo, na tinatawag na deoxyhemoglobin, sa isang na-oxidized (Hb + O2 à HbO2) sa isang mataas na rate (half-life 0.01 s o mas mababa) sa normal na sungay sa alveolar air; 2) ang kakayahang maglabas ng O2 sa mga tisyu (HbO2 à Hb + O2) depende sa metabolic na pangangailangan ng mga selula ng katawan.

Ang pag-asa ng antas ng oxygenation ng hemoglobin sa bahagyang presyon ng O2 sa alveolar air ay graphically na ipinakita sa anyo ng isang oxyhemoglobin dissociation curve, o saturation curve (Fig. 8.7). Ang talampas ng dissociation curve ay katangian ng O2-saturated (saturated) arterial blood, at ang matarik na pababang bahagi ng curve ay katangian ng venous, o desaturated, tissue blood.

Ang pagkakaugnay ng oxygen para sa hemoglobin ay naiimpluwensyahan ng iba't ibang mga metabolic na kadahilanan, na ipinahayag bilang isang paglipat ng curve ng dissociation sa kaliwa o kanan. Ang affinity ng hemoglobin para sa oxygen ay kinokontrol ang pinakamahalagang salik tissue metabolismo: Po2 pH, temperatura at intracellular konsentrasyon ng 2,3-diphosphoglycerate. Ang halaga ng pH at nilalaman ng CO2 sa anumang bahagi ng katawan ay natural na nagbabago sa affinity ng hemoglobin para sa O2: ang pagbaba sa pH ng dugo ay nagdudulot ng paglipat ng dissociation curve nang naaayon sa kanan (bumababa ang affinity ng hemoglobin para sa O2), at isang pagtaas sa dugo pH ay nagdudulot ng paglilipat ng dissociation curve sa kaliwa (ang affinity ng hemoglobin para sa O2 ay tumataas) (tingnan ang Fig. 8.7, A). Halimbawa, ang pH sa mga pulang selula ng dugo ay 0.2 yunit na mas mababa kaysa sa plasma ng dugo. Sa tissue dahil sa mataas na nilalaman Ang CO2 pH ay mas mababa din kaysa sa plasma ng dugo. Ang epekto ng pH sa oxyhemoglobin dissociation curve ay tinatawag na "Bohr effect".

Ang pagtaas ng temperatura ay binabawasan ang affinity ng hemoglobin para sa O2. Sa gumaganang mga kalamnan, ang pagtaas ng temperatura ay nagtataguyod ng pagpapalabas ng O2. Ang pagbaba sa temperatura ng tissue o 2,3-diphosphoglycerate na nilalaman ay nagdudulot ng paglipat sa kaliwa sa oxyhemoglobin dissociation curve (tingnan ang Fig. 8.7, B).

Ang mga metabolic factor ay ang pangunahing regulators ng O2 na nagbubuklod sa hemoglobin sa mga pulmonary capillaries, kapag ang antas ng O2, pH at CO2 sa dugo ay nagpapataas ng affinity ng hemoglobin para sa O2 kasama ang pulmonary capillaries. Sa mga kondisyon ng mga tisyu ng katawan, ang parehong mga metabolic na kadahilanan ay binabawasan ang pagkakaugnay ng hemoglobin para sa O2 at itaguyod ang paglipat ng oxyhemoglobin sa pinababang anyo nito - deoxyhemoglobin. Bilang isang resulta, ang O2 ay dumadaloy kasama ang isang gradient ng konsentrasyon mula sa dugo ng mga capillary ng tissue patungo sa mga tisyu ng katawan.

Ang carbon monoxide (II) - CO, ay nakakapagsama sa iron atom ng hemoglobin, binabago ang mga katangian nito at reaksyon sa O2. Ang napakataas na affinity ng CO para sa Hb (200 beses na mas mataas kaysa sa O2) ay humaharang sa isa o higit pang mga iron atom sa molekula ng heme, na binabago ang affinity ng Hb para sa O2.

Ang kapasidad ng oxygen ng dugo ay nauunawaan bilang ang dami ng O2 na nakagapos ng dugo hanggang sa ganap na mabusog ang hemoglobin. Sa nilalaman ng hemoglobin sa dugo na 8.7 mmol*l-1, ang kapasidad ng oxygen ng dugo ay 0.19 ml O2 sa 1 ml ng dugo (temperatura 0oC at barometric na presyon 760 mmHg, o 101.3 kPa). Ang kapasidad ng oxygen ng dugo ay tinutukoy ng dami ng hemoglobin, 1 g nito ay nagbubuklod sa 1.36-1.34 ml ng O2. Ang dugo ng tao ay naglalaman ng mga 700-800 g ng hemoglobin at sa gayon ay maaaring magbigkis ng halos 1 litro ng O2. Napakakaunting O2 na pisikal na natutunaw sa 1 ml ng plasma ng dugo (mga 0.003 ml), na hindi makapagbibigay ng pangangailangan ng oxygen ng mga tisyu. Ang solubility ng O2 sa plasma ng dugo ay 0.225 ml*l-1*kPa-1

Ang pagpapalitan ng O2 sa pagitan ng capillary blood at tissue cells ay isinasagawa din sa pamamagitan ng diffusion. Ang gradient ng konsentrasyon ng O2 sa pagitan ng arterial blood (100 mm Hg, o 13.3 kPa) at mga tissue (mga 40 mm Hg, o 5.3 kPa) ay nasa average na 60 mm Hg. (8.0 kPa). Ang pagbabago sa gradient ay maaaring sanhi ng parehong O2 content sa arterial blood at ang O2 utilization coefficient, na may average na 30-40% para sa katawan. Ang koepisyent ng paggamit ng oxygen ay ang dami ng O2 na ibinigay kapag ang dugo ay dumaan sa mga tissue capillaries, na nauugnay sa kapasidad ng oxygen ng dugo.

Ticket 11

1. Ang lamad ay isang double lipid layer kung saan ang mga integral na protina ay inilulubog, na gumagana bilang mga ion pump at mga channel. Ang mga peripheral na protina ay bumubuo ng cytoskeleton ng cell, na nagbibigay ng lakas at sa parehong oras ng pagkalastiko sa cell. Ang mga lamad ay binubuo ng tatlong klase ng mga lipid: phospholipids, glycolipids at cholesterol. Ang Phospholipids at glycolipids (mga lipid na may nakakabit na carbohydrates) ay binubuo ng dalawang mahabang hydrophobic hydrocarbon tails na konektado sa isang naka-charge na hydrophilic head. Ang kolesterol ay nagbibigay sa lamad ng tigas sa pamamagitan ng pagsakop libreng espasyo sa pagitan ng mga hydrophobic tails ng mga lipid at pinipigilan ang mga ito mula sa baluktot. Samakatuwid, ang mga lamad na may mababang nilalaman ng kolesterol ay mas nababaluktot, at ang mga may mataas na nilalaman ng kolesterol ay mas matibay at marupok. Ang kolesterol ay nagsisilbi rin bilang isang "stopper" na pumipigil sa paggalaw ng mga polar molecule mula sa cell at papunta sa cell. Mahalagang bahagi ang mga lamad ay binubuo ng mga protina na tumatagos dito at may pananagutan sa iba't ibang katangian ng mga lamad. Ang kanilang komposisyon at oryentasyon ay naiiba sa iba't ibang mga lamad Ang cell lamad ay ang separation barrier sa pagitan ng cytoplasm at ng extracellular na kapaligiran. Ang transportasyon ng mga sangkap sa pamamagitan ng lamad ng cell papasok o palabas ng cell, na isinasagawa gamit ang iba't ibang mga mekanismo - simpleng pagsasabog, pinadali ang pagsasabog at aktibong transportasyon. Ang pinakamahalagang ari-arian biological na lamad Binubuo ito sa kakayahang magpasok ng iba't ibang mga sangkap sa loob at labas ng cell. Ito ay may malaking kahalagahan para sa self-regulation at pagpapanatili ng isang pare-parehong komposisyon ng cell. Ang function na ito lamad ng cell natupad salamat sa selective permeability, iyon ay, ang kakayahang ipasok ang ilang mga sangkap at hindi ang iba.

Mayroong 4 na pangunahing uri ng transportasyon sa cell: 1) Diffusion, 2) Osmosis, 3) Active transport, 4) endo at exocytosis. 1) Ang pagsasabog ay ang paggalaw ng mga sangkap sa isang nagkakalat na gradient, i.e. mula sa isang lugar na may mataas na konsentrasyon hanggang sa isang lugar na may mababang konsentrasyon. Ang mga ion, glucose, amino acid, lipid, atbp. ay dahan-dahang nagkakalat. Ang mga molekulang nalulusaw sa taba ay mabilis na nagkakalat. Ang facilitated diffusion ay isang pagbabago ng diffusion. Naobserbahan kung kailan isang tiyak na sangkap tumutulong sa anumang partikular na molekula na dumaan sa lamad, i.e. ang molekula na ito ay may sariling channel kung saan ito madaling dumaan (ang glucose ay pumapasok sa mga pulang selula ng dugo). 2) Ang Osmosis ay ang pagsasabog ng tubig sa pamamagitan ng mga semi-permeable na lamad. 3) Aktibo ay ang transportasyon ng mga molekula o ion sa isang lamad, laban sa isang gradient ng konsentrasyon at isang electrochemical gradient. Sa isang cell, pinananatili ang isang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang panig ng lamad ng plasma - ang potensyal ng lamad. Panlabas na kapaligiran positibong singil, at ang panloob ay negatibo. Samakatuwid, ang mga Na at K cation ay may posibilidad na pumasok sa cell, at ang mga chlorine anion ay maitaboy. Ang isang halimbawa ng aktibong transportasyon na matatagpuan sa karamihan ng mga cell ay ang sodium-potassium pump. 4) Endo at exocytosis. Plasma lamad nakikilahok sa pag-alis ng mga sangkap mula sa cell; ito ay nangyayari sa pamamagitan ng proseso ng exocytosis. Ito ay kung paano inaalis ang mga hormone, polysaccharides, protina, fat droplet at iba pang produkto ng cell. Ang mga ito ay nakapaloob sa mga bula na napapalibutan ng isang lamad at lumalapit sa lamad ng plasma. Ang parehong mga lamad ay nagsasama at ang mga nilalaman ng vesicle ay pinatalsik. Phagoctosis - pagkuha at pagsipsip ng isang cell malalaking particle. Ang Pinocytosis ay ang proseso ng pagkuha at pagsipsip ng mga likidong patak.

Potassium/sodium pump. Sa una, ang transporter na ito ay nakakabit ng tatlong ions sa panloob na bahagi ng lamad. Binabago ng mga ion na ito ang conformation ng aktibong site ng ATPase. Pagkatapos ng naturang pag-activate, ang ATPase ay nakapag-hydrolyze ng isa Molekyul ng ATP, at ang phosphate ion ay naayos sa ibabaw ng carrier mula sa loob ng lamad Ang inilabas na enerhiya ay ginugugol sa pagbabago ng conformation ng ATPase, pagkatapos kung saan ang tatlong ions at isang ion (phosphate) ay napupunta sa. sa labas mga lamad. Dito ang mga ion ay nahahati at pinalitan ng dalawang ion. Pagkatapos ay ang conformation ng carrier ay nagbabago sa orihinal nito, at ang mga ion ay napupunta sa panloob na bahagi ng lamad. Narito ang mga ion ay nahati, at ang carrier ay handa na para sa trabaho muli.