Будова і загальні закономірності функціонування органів дихання. Частина 4.

У цій частині йдеться про про обмін газів у легенях і тканинах: в легенях відбувається обмін газів між альвеолярним повітрям і кров`ю через стінки плоского епітелію альвеол і кровоносних судин- в тканинах в процесі обміну речовин постійно використовується кисень і його напруга в тканинної рідини утримується близько нуля і т.д.

Обмін газів у легенях і тканинах.

Обмін газів у легенях.

У легенях відбувається обмін газів між альвеолярним повітрям і кров`ю через стінки плоского епітелію альвеол і кровоносних судин. Цей процес залежить від парціального тиску газів в альвеолярному повітрі і їх напрузі в крові.

Оскільки парціальний тиск О₂ в альвеолярному повітрі велике, а в венозної крові його напруга значно менше, то Про₂ дифундує з альвеолярного повітря в кров, а вуглекислий газ, внаслідок його більшої напруги в венозної крові, переходить з неї в альвеолярне повітря. Дифузія газів здійснюється до настання рівності парціальних тисків. При цьому венозна кров перетворюється на артеріальну - вона отримує 7 об`ємних відсотків кисню і віддає 6 об`ємних відсотків вуглекислого газу.

Кожен газ, перш ніж перейти в зв`язаний стан, знаходиться в стані фізичного розчинення. Кисень, пройшовши цю фазу, надходить в еритроцит, де з`єднується з гемоглобіном і перетворюється в оксигемоглобін: ННВ + Про₂ ННвО₂.

Оскільки оксигемоглобін є сильнішою кислотою, ніж вугільна, то він в еритроцитах реагує з бікарбонатом калію, внаслідок чого утворюється калійна сіль оксигемоглобина - (КНВО₂) І вугільна кислота: КНСО₃ + ННвО₂ КНВО₂ + Н₂СО₃

Освічена вугільна кислота під впливом карбоангідрази піддається дегідратації: Н₂СО₃ Н₂Про + СО_{2 і утворюється вуглекислий газ виділяється в альвеолярне повітря.}

У міру зменшення вуглекислоти в еритроциті на зміну їй з плазми крові надходять іони НСО₃, утворюються внаслідок дисоціації бікарбонату натрію: NаНСО₃ Nа⁺ + НСО₃^-. Натомість іонів НСО₃ з еритроцитів в плазму надходять іони Cl.

Обмін газів в тканинах.

Артеріальна кров, що приходить до тканин, містить 19 об`ємних відсотків кисню, парціальний напруга якого дорівнює 100 мм рт.ст., і 52 об`ємних відсотка СО₂ з напругою 40 мм рт.ст.

Оскільки в тканинах в процесі обміну речовин кисень безперервно використовується, то його напруга в тканинної рідини утримується близько нуля. Тому Про₂ в силу різниці напруг дифундує з артеріальної крові в тканини.

В результаті обмінних процесів, що відбуваються в тканинах, утворюється СО₂ і його напруга в тканинної рідини дорівнює 60 мм рт.ст., а в артеріальній крові значно менше. Тому СО₂ дифундує з тканин в кров в сторону меншої напруги. Вуглекислий газ, вступаючи з тканинної рідини в плазму крові, приєднує воду і перетворюється в слабку, легко дисоціюють вугільну кислоту:

Н₂Про + СО₂Н₂СО₃. Н₂СО₃ дисоціює на іони Н⁺ і НСО₃^- : Н₂СО₃ Н⁺ + НСО₃^-, і її кількість зменшується, внаслідок чого посилюється утворення Н₂СО³ з СО₂ і Н₂О, що покращує зв`язування вуглекислого газу. В цілому при цьому зв`язується невелика кількість СО₂, так як константа дисоціації Н₂СО₃невелика. зв`язування СО₂ головним чином забезпечують білки плазми крові. Білки, володіючи амфотерними властивостями, в плазмі крові поводяться як слабкі кислоти і утворюють солі з лужними металами. Вступаючи в реакцію з вугільною кислотою, вони здійснюють буферний ефект: аніон білка пов`язує водневі іони, утворюючи недіссоціірованную молекулу (зменшує кислотність середовища), а в дисоційованому стані залишається аніон вугільної кислоти і катіон металу.

Н⁺ + НСО₃^- + В⁺ + Р^- НР + НСО₃^- + В⁺ (В⁺ - катіон металу, Р^- - білковий аніон). Катіон металу і аніон НСО₃^- утворюють дисоціюють бікарбонат: НСО₃^- + В⁺ ВНСО₃^-. Зв`язування водневих іонів і утворення бікарбонатів за допомогою білків забезпечує постійне перенесення вуглекислого газу від тканин до легень.

Провідну роль в перенесенні вуглекислого газу відіграє білок гемоглобін. Оболонка еритроцита проникна для вуглекислого газу, який, потрапляючи в еритроцит, під впливом карбоангідрази піддається гідратації і перетворюється в Н₂СО₃. У капілярах тканин калієва сіль оксигемоглобина (КНВО₂), Взаємодіючи з вугільною кислотою, утворює бікарбонат калію (КНСО_З), Відновлений гемоглобін (ННВ) і кисень, який віддається тканинам. Одночасно вугільна кислота дисоціює: Н₂СО₃ Н⁺ + НСО₃^-. Концентрація іонів НСО₃^- в еритроцитах стає більше, ніж в плазмі, і вони з еритроцита переходять в плазму. У плазмі аніон НСО₃^- зв`язується з катіоном натрію Na і утворюється бікарбонат натрію (NаНСО_З). З плазми крові замість аніонів НСО₃^- в еритроцити переходять аніони CL^-. Так відбувається зв`язування СО₂, що надходить у кров з тканин і перенесення його до легким. СО₂ переноситься в основному у вигляді бікарбонату натрію в плазмі і частково у вигляді бікарбонату калію в еритроцитах.