Увеличение кислородной емкости крови. Транспорт кислорода кровью. Кислородная емкость гемоглобина и кислородная емкость крови. Кривая диссоциации оксигемоглобина. Эффект Бора. "кислородная ёмкость крови" в книгах

Ёмкость Раньше краткость если и была сестрою таланту, то двоюродной. По делу разрешалось говорить долго. Например, «Критикой чистого разума» Канта можно больно ударить человека по голове. Прошло сто лет: собранием сочинений Ницше драться уже сложнее, всех периодов

Это количество кислорода, которое может связать 100г крови. Известно, что один г. гемоглобина связывает 1,34 мл О 2 . КЕК = Hb∙1,34 . Для артериальной крови КЕК = 18 – 20 об% или 180 – 200 мл/л крови.

Кислородная емкость зависит от:

1) количества гемоглобина.

2) температуры крови (при нагревании крови снижается)

3) рН (при закислении снижается)

3.Рефлекторные влияния на дыхание с рецепторов легких, воздухоностных путей и дыхательных мышц. Хеморецепторы и их роль в регуляции дыхания(артериальные и центральные хеморецепторы).

Для нормальной работы дыхательных нейронов, правильного чередования вдоха – выдоха необходима импульсация:

1) с хеморецепторов центральных и периферических;

2) с механорецепторов:

а) ирритантных воздухоносных путей;

б) рецепторного растяжения легких.

3) с проприорецепторов дыхательных мышц.

Рефлексы с хеморецепторов.

Деятельность дыхательного центра, его инспираторных нейронов зависит в значительной степени от содержания в крови СО 2 , Н + , в меньшей степени от содержания О 2 . Эти факторы усиливают деятельность дыхательного центра, воздействуя на центральные и периферические хеморецепторы.

Периферические или артериальные – в дуге аорты и каротидных синусах возбуждаются через 3 – 5с.

Аортальные при снижении РО 2 до 80 – 20мм рт ст., вызывают учащение сердцебиений, гипоксический стимул.

Каротидные – при повышении СО 2 (гиперкапнический стимул) и Н + (ацидотический стимул) – обеспечивают увеличение частоты дыхания.

Центральные (медуллярные) рецепторы обнаружены в продолговатом мозге. Реагируют на Н + и концентрацию СО 2 во внеклеточной жидкости. Возбуждаются позже периферических, оказывают более сильное и длительное влияние на ДЦ, чем периферические каротидные.

> СО 2 , > Н 2 увеличивают легочную вентиляцию за счет увеличения ЧД и ДО.

Рефлексы с механорецепторов .

Механорецепторы дыхательной системы выполняют 2 функции:

1) регуляция глубины и длительности вдоха, смена его выдохом;

2) обеспечивают защитные дыхательные рефлексы.

Роль рецепторов растяжения легких.

Они локализованы в гладкомышечном слое стенок трахеобронхиального дерева. Возбуждаются при растяжении дыхательных путей и легких при вдохе.

Афферентные сигналы идут по волокнам блуждающего нерва.

Итог возбуждения – торможение вдоха и его смена выдохом (рефлекс Геринга – Брейера).

Выключение информации с рецепторов растяжения приводит к углубленным, затянутым вдохам, как и при нарушении связей с пневмотоксическим центром. Если прекратить связь с рецепторами растяжения и ПТЦ, то дыхание останавливается на вдохе, иногда прерываясь короткими экспирациями – апнейзис.

Ирритантные рецепторы (механо и хемочувствительные) расположены в эпителиальном и субэпителиальном слоях стенок воздухоносных путей.

Ирритационные рецепторы возбуждаются:

1) резким изменением объема легких. Участвуют в формировании рефлекса на спадение бронхов – бронхокострикцию ;

2) возбуждаются при неравномерной вентиляции легких – обеспечивает «вздохи» 3 раза в час для улучшения вентиляции и расправления легких;

3) возбуждаются при снижении растяжимости легочной ткани при бронхиальной астме, отеке легких, пневмотораксе, застое крови в малом круге кровообращения, вызывая характерную одышку и чувство жжения, першения в горле.

4) возбуждаются пылевыми частицами и накапливающейся слизью – защитные рефлексы. Если ирритантные рецепторы трахеи – кашель; бронхов увеличивается частота дыхания.

5) возбуждаются хеморецепторы при действии паров едких веществ (аммиак, эфир, табачный дым и т. д.).

6) есть J – рецепторы в интерстиции легких, реагируют на гистамин, простагландин – в ответ частое, поверхностное дыхание (тахипное).

Рефлексы с проприорецепторов дыхательных мышц .

В диафрагме их мало. Большое значение имеют проприорецепторы межреберных мышц и вспомогательные дыхательные мышцы:

1) возбуждаются если вдох или выдох затруднен, мышцы растянуты, в результате этого сокращение мышцы увеличивается (проприоцептивный рефлекс). Таким образом, автоматически регулируется сила сокращения дыхательных мышц при сужении бронхов, спазме голосовой щели, набухании слизистой дыхательных путей.

2) проприорецепторы дыхательных мышц возбуждаются при возбуждении γ – мотонейрона – например, произвольная регуляция дыхания.

• Предыдущая
• 1 of 3
• Следующая

В этой части речь идет о переносе газов кровью: о значении физических факторов для переноса газов кровью, о роли давления газов в их переносе кровью, о кислородной емкости крови, о содержании газов в крови, о связывании кислорода кровью, о связывании углекислого газа кровью.

Перенос газов кровью.

Значение физических факторов для переноса газов кровью.

Растворение газов в жидкостях зависит от ряда факторов: от свойств самого газа, от свойств жидкости (концентрации в ней солей, ее температуры), от объема и давления газа над жидкостью.

Показателем растворимости газов служит коэффициент растворимости (или абсорбционный коэффициент). Его величина показывает тот объем газа, который растворяется в 1 см 3 жидкости при температуре 0 градусов Цельсия и давлении 760 мм рт.ст.

Коэффициент растворимости газа тем больше, чем ниже температура; он уменьшается с повышением температуры и при температуре кипения равен нулю (газ из раствора весь испаряется). Коэффициент растворимости в крови для кислорода равен 0,022, для азота - 0,011, для углекислоты - 0,511.

В состоянии растворения в артериальной крови содержится 0,25 мл О 2 , 2,69 мл СО 2 и 1,04 мл N.

Физическое растворение газов очень мало, а поэтому оно не имеет большого значения для их переноса кровью. Важным фактором переноса газов кровью является образование химических соединений с веществами плазмы крови и эритроцитов. Для установления химических связей и физического растворения газов важна величина давления газа над жидкостью.

Роль давления газов в их переносе кровью.

Поступление газа в жидкость зависит от его давления. Если над жидкостью находится смесь газов, то движение и растворение каждого из них зависят от его парциального давления. Парциальное давление можно рассчитать исходя из общего давления смеси газов и их процентного содержания.

Всю газовую смесь атмосферного воздуха принимают за 100%, он обладает давлением 760 мм рт.ст., а часть газа (О 2 - 20,95%) принимают за X. Отсюда: X=(760х20,95):100=159,22 мм рт.ст. При расчете парциального давления газов в альвеолярном воздухе необходимо учитывать, что он насыщен водяными парами, давление которых составляет 47 мм рт.ст. Следовательно, на долю газовой смеси, входящей в состав альвеолярного воздуха приходится давления не 760 мм рт.ст., а 760-47=713 мм рт.ст. Это давление принимается за 100%.

Отсюда легко вычислить, что парциальное давление О 2 , который содержится в альвеолярном воздухе в количестве 14,3%, будет равно: (713х14,3):100=102 мм рт.ст.

Соответственный расчет парциального давления СО 2 показывает, что оно равно 40 мм рт.ст.

Альвеолярный воздух контактирует с тонкими стенками легочных капилляров, по которым приходит к легким венозная кровь. Интенсивность обмена газов и направление их движения (из легких в кровь или из крови в легкие) зависят от парциального давления кислорода и углекислоты в газовой смеси в легких и в крови (давление газов в жидкостях называют их напряжением).

Напряжение кислорода в венозной крови равно 40 мм рт.ст., углекислоты - 46 мм рт.ст. Движение газов осуществляется от большего давления к меньшему. Следовательно. кислород будет поступать из легких (его парциальное давление в них равно 102 мм рт.ст.) в кровь (его напряжение в крови 400 мм рт.ст.) в альвеолярный воздух (давление 40 мм рт.ст.)

Кислородная емкость крови. Содержание газов в крови.

В крови кислород соединяется с гемоглобином и образует непрочное соединение - оксигемоглобин. Насыщение крови кислородом зависит от количества гемоглобина в крови. Максимальное количество кислорода, которое может поглотить 100 мл крови, называют кислородной емкостью крови. Известно, что в 100 г крови человека содержится 14% гемоглобина. Каждый грамм гемоглобина может связать 1,34 мл О 2 . Значит, 100 мл крови могут перенести 1,34х14%=19 мл (или 19 объемных процентов). Это и есть кислородная емкость крови.

Связывание кислорода кровью.

В артериальной крови 0,25 объемного процента О 2 находится в состоянии физического растворения в плазме, а остальные 18,75 объемного процента - в эритроцитах в связанном состоянии с гемоглобином в виде оксигемоглобина. Связь гемоглобина с кислородом зависит от величины напряжения газов: если оно увеличивается, гемоглобин присоединяет кислород и образуется оксигемоглобин (НВО 2). При уменьшении напряжения кислорода оксигемоглобин распадается и отдает кислород. Кривую, отражающую зависимость насыщения гемоглобина кислородом от напряжения последнего, называют кривой диссоциации оксигемоглобина. Даже при небольшом парциальном давлении кислорода (40 мм рт.ст.) с ним связываются 75-80% гемоглобина. При давлении 80-90 мм рт.ст. гемоглобин почти полностью насыщается кислородом. В альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода равно 120 мм рт.ст., поэтому кровь в легких будет полностью насыщена кислородом.

При рассмотрении кривой диссоциации оксигемоглобина можно заметить, что при уменьшении парциального давления кислорода оксигемоглобин подвергается диссоциации и отдает кислород. При нулевом давлении кислорода оксигемоглобин может отдать весь соединенный с ним кислород.

Свойство гемоглобина - легко насыщаться кислородом, даже при небольших давлениях, и легко его отдавать - очень важно.

Благодаря легкой отдаче гемоглобином кислорода при снижении парциального давления обеспечивается бесперебойное снабжение тканей кислородом, в которых вследствие постоянного потребления кислорода его парциальное давление равно нулю.

Распад оксигемоглобина на гемоглобин и кислород увеличивается с повышением температуры тела.

Диссоциация оксигемоглобина зависит от реакции среды плазмы крови. С увеличением кислотности крови возрастает диссоциация оксигемоглобина.

Связывание гемоглобина с кислородом в воде осуществляется быстро, но полного его насыщения не достигается, так же как не происходит полной отдачи кислорода при снижении его парциального давления. Более полное насыщение гемоглобина кислородом и полная его отдача при понижении напряжения кислорода происходят в растворах солей и в плазме крови.

Особое значение в связывании гемоглобина с кислородом имеет содержание СО 2 в крови. Чем больше содержится углекислоты в крови, тем меньше связывается гемоглобин с кислородом и тем быстрее происходит диссоциация оксигемоглобина. Особенно резко понижается способность гемоглобина соединяться с кислородом при давлении СО 2, равном 46 мм рт.ст. в венозной крови. Влияние СО 2 на диссоциацию оксигемоглобина очень важно для переноса газов в легких и тканях.

В тканях содержится большое количество СО 2 и других кислых продуктов распада, образующихся в результате обмена веществ. Переходя в артериальную кровь тканевых капилляров, они способствуют более быстрому распаду оксигемоглобина и отдаче кислорода тканям.

В легких же, по мере выделения СО 2 из венозной крови в альвеолярный воздух. с уменьшением содержания СО 2 в крови увеличивается способность гемоглобина соединяться с кислородом. Тем самым обеспечивается превращение венозной крови в артериальную.

Связывание углекислого газа кровью.

В артериальной крови содержится 50-52% СО 2 , а в венозной на 5-6% больше - 55-58%. из них 2,5-2,7 объемного процента в состоянии физического растворения, а остальная часть СО 2 переносится в виде солей угольной кислоты: бикарбоната натрия (NaHCO 3) в плазме и бикарбоната калия (KHCO 3) - в эритроцитах. Часть углекислого газа (от 10 до 20 объемных процентов) может транспортироваться в виде соединений с аминогруппой гемоглобина - карбгемоглобина.

Из всего количества СО 2 большая его часть (2/3) переносится плазмой крови.

Одной из важнейших реакций, обеспечивающих транспорт СО 2 , является образование угольной кислоты из СО 2 и Н 2 О:

H 2 O+CO 2 ↔H 2 CO 3

Такая реакция в крови ускоряется приблизительно в 20 000 раз. Большая скорость этой реакции обеспечивается ферментом карбоангидразой. При увеличении содержания СО 2 в крови (что бывает в тканях) фермент способствует гидратации СО 2 и реакция идет в сторону образования Н 2 СО 3 . При уменьшении парциального напряжения СО 2 в крови (что имеет место в легких) фермент карбоангидраза способствует дегидратации Н 2 СО 3 и реакция идет в сторону образования СО 2 и Н 2 О. Это обеспечивает наиболее быструю отдачу СО 2 в альвеолярный воздух.

Связывание СО 2 кровью, так же как и кислорода, зависит от парциального давления. Можно построить кривые диссоциации углекислоты, отложив на оси абсцисс парциальное давление СО 2 , а на оси ординат - количество связанного углекислого газа в объемных процентах. Кривая показывает, что связывание СО 2 кровью увеличивается по мере возрастания его парциального давления.

При парциальном напряжении СО 2 , равном 40 мм рт.ст. (что соответствует его напряжению в артериальной крови), в крови содержится 52% углекислоты. При напряжении СО 2 , равном 46 мм рт.ст. (что соответствует напряжению в венозной крови), содержание СО 2 возрастает до 58%.

На связывание СО 2 кровью влияет присутствие оксигемоглобина в крови. Эту зависимость можно проследить при переходе артериальной крови в венозную. Сравнение нижней кривой и верхней НА РИСУНКЕ

показывает, что при превращении артериальной крови в венозную солями гемоглобина отдается кислород и тем самым облегчается ее насыщение углекислым газом. При этом содержание СО 2 в ней увеличивается на 6%: с 52% до 58%.

В сосудах легких образование оксигемоглобина способствует отдаче СО 2 , содержание которого при превращении венозной крови в артериальную уменьшается с 58 до 52 объемных процентов. В присутствии кислорода из крови удаляется весь СО 2 при его нулевом напряжении в окружающей среде. В присутствии азота, даже при нулевом напряжении СО 2 в окружающей среде, часть его остается связанным с кровью.

Кровь - густая жидкость красного цвета, состоящая из плазмы и форменных элементов .

Основные форменные элементы:

• эритроциты - осуществляют транспортировку кислорода к органам и тканям;
• лейкоциты - ответственны за фагоцитоз, иммунные процессы, пирогенные реакции;
• тромбоциты - участвуют в процессах свертывания крови.

Плазма составляет бОльшую часть объема циркулирующей крови, и представляет собой коллоидно-электролитно-белковый раствор, в котором взвешены форменные элементы. Белок плазмы обеспечивает значительную часть коллоидно-осмотического давления крови, а такие белки, как альбумины, связывают лекарственные вещества, токсины и транспортируют их к местам разрушения.

В зависимости от градиента скорости кровотока изменяется вязкость крови (или текучесть - величина, обратная вязкости). Например, при сахарном диабете вязкость крови возрастает на 20% (соответственно, на 20% уменьшается текучесть). Основной причиной снижения текучести крови является увеличение гематокрита и возрастание концентрации глобулинов и фибриногена. Текучесть крови зависит от физико-химических свойств форменных элементов.

Основные показатели крови:

• плотность: 1,055..1,065;
• объем крови составляет около 8% от массы тела;
• гематокрит (соотношение объемов эритроцитов и плазмы): мужчины - 0,40..0,48; женщины - 0,36..0,42.

Кислородно-транспортная функция крови

Кислородно-транспортная функция крови возможна благодаря наличию гемоглобина , а также разности парциального давления газов на этапе их транспортировки. В условиях покоя организм человека потребляет в течение 1 минуты порядка 250 мл кислорода (при высоких физических нагрузках этот показатель увеличивается на порядок). Рассмотрим механизм доставки кислорода к тканям.

Кислород в крови находится в двух видах: химически связанный с гемоглобином, и физически растворенный в плазме. Опуская несложные расчеты, можно сказать, что кислород, растворенный в плазме крови, составляет порядка 3% от минимальной потребности организма (250 мл/мин). Эта величина настолько мала, что ею в дальнейшем можно пренебречь, и не принимать во внимание значение растворенного кислорода для жизнедеятельности организма.

Поскольку гемоглобин является единственным реальным переносчиком кислорода, то дальнейшие расчеты будут связаны с молекулой гемоглобина, которая состоит из 4 полипептидных цепей, каждая из которых в свою очередь связана с гемом - сложным небелковым соединением, содержащим железо. Когда кислород присоединяется к гемоглобину, последний превращается в оксигемоглобин. Несложно догадаться, что объем переносимого кислорода зависит от кислородной емкости гемоглобина и общего количества гемоглобина, содержащегося в циркулирующей крови.

Кислородная емкость крови - количество кислорода, одномоментно находящегося в связанном виде с гемоглобином в артериальной крови.

Максимальная кислородоемкость 1 г гемоглобина составляет 1,34 мл. Например, при концентрации гемоглобина 150 г/л получается 201 мл связанного кислорода на один литр крови (20,1% по объему) - это и есть величина кислородной емкости крови. В реальных условиях артериальная емкость в крови в норме составляет 18..19%, венозной - 12..14%. Артериовенозная разница по кислороду в норме равна 5..6% по объему. Это значит, что в нормальных условиях наш организм утилизирует порядка 1/4 кислорода, имеющегося в артериальной крови. Остальные 3/4 составляют запас прочности организма по кислороду.

Уровень насыщения гемоглобина кислородом зависит не только от суммарного количества гемоглобина, но и от:

• парциального давления кислорода в крови;
• pH внутренней среды;
• температуры тела.

Графическая зависимость между уровнем насыщения гемоглобина кислородом и парциальным давлением кислорода в крови называется кривой диссоциации оксигемоглобина (КДО). КДО отражает степень насыщения гемоглобина кислородом и носит характер S-образной кривой. Такой характер кривой обеспечивает возможность адекватного насыщения крови при изменениях парциального давления кислорода в крови в широких пределах.

КДО также зависит от pH - чем дальше от легких, тем pH тканей становится меньше (накопление избытка углекислого газа, отсюда - закисление), что уменьшает сродство гемоглобина к кислороду, поэтому артериальная кровь легко отдает кислород тканям на уровне системы микроциркуляции. Обратным током венозная кровь попадает в сеть легочных капилляров, в которых pH значительно выше, чем в венозной сети, вследствие чего сродство гемоглобина к кислороду восстанавливается, и процесс переноса кислорода возобновляется.

КДО также зависит от температуры тела - чем выше температура, тем меньше сродство гемоглобина к кислороду. Этот факт объясняет причину возникновения признаков острой дыхательной недостаточности у больных с высокой температурой тела.

Кроме вышеуказанных факторов на транспортную функцию кислорода существенно влияет внутриклеточный органический фосфат (2,3-дифосфоглицерат - 2,3-ДФГ), который непосредственно образуется в эритроцитах, находится в гемоглобине и влияет на его сродство к кислороду: повышение уровня 2,3-ДФГ в эритроцитах уменьшает сродство, и наоборот.

Недостаток кислорода в крови в состоянии компенсировать увеличение минутного объема кровообращения.

Транспорт углекислого газа

В состоянии покоя в течение 1 минуты в тканях образуется и выделяется легкими порядка 180 мл углекислого газа, который является конечным продуктом аэробного гликолиза. Углекислый газ образуется в клетках, реагирует с водой, образуя угольную кислоту, которая диссоциирует на ионы водорода и HCO 3- , после чего углекислота диффундирует через клеточные мембраны и попадает в венозную кровь.

Каким образом углекислый газ выводится из организма?

Основное количество углекислого газа (более 80%) транспортируется из тканей к легким в форме бикарбоната - оксигенированный гемоглобин является более сильной кислотой, чем деоксигенированный, благодаря чему обеспечивается связывание углекислого газа в тканевых капиллярах и его освобождение в легочных. Остальной углекислый газ переносится плазмой крови (6..7%), и в виде карбаминовой формы (3..10%).

Показатели газов крови

Для того, чтобы максимально точно определить содержание газов в крови необходимо одновременное исследование артериальной, венозной и капиллярной крови. Однако, при отсутствии существенных нарушений газообмена, о состоянии газов можно судить по артериализированной капиллярной крови, которая берется после 5-ти минутного разогрева (растирания) мочки уха или пальца кисти. Исследование содержания газов в крови проводят при помощи специализированных анализаторов микрометодом Аструппа.

Нормальные показатели газов крови у лиц молодого и среднего возраста (у лиц старшего возраста происходит снижение последних двух показателей):

Сердце

Основная функция сердечной мышцы - осуществление постоянного кровотока. Зависит от состояния эндокарда, миокарда, перикарда, клапанного механизма, частоты сердечных сокращений и ритма.

На уровне капилляров движущей силой обмена веществ является гидродинамическое и коллоидно-осмотическое давление.

Постоянство плазмы крови и межклеточной жидкости обеспечивает лимфатическая система. Ее объем около 2 л, а скорость лимфотока - 0,5..1 мл/сек.

ВНИМАНИЕ! Информация, представленная сайте сайт носит справочный характер. Администрация сайта не несет ответственности за возможные негативные последствия в случае приема каких-либо лекарств или процедур без назначения врача!