10.3.3. Транспорт углекислого газа кровью
Хотя СО2 растворяется в
жидкости гораздо лучше, чем O2, только 3—6% общего количества продуцируемого тканями C02
переносится плазмой крови в физически растворенном состоянии. Остальная часть
вступает в химические связи (рис. 10.29).
Поступая в тканевые капилляры, С02
гидратируется, образуя нестойкую угольную кислоту:
СО2 + Н20 ↔ Н2СОз ↔H+ + НСО3—
Направление этой обратимой реакции
зависит от Рсо2 в среде. Она резко ускоряется под действием фермента
карбоангидразы, находящегося в эритроцитах, куда СО2 быстро
диффундирует из плазмы.
Около 4/5 углекислого газа транспортируется
в виде гидрокарбоната НСО3—.
Связыванию С02 способствует уменьшение кислотных свойств (протонного
сродства) гемоглобина в момент отдачи им кислорода — дезоксигенирование
(эффект Холдейна). При этом гемоглобин высвобождает связанный с ним ион
калия, с которым, в свою очередь, реагирует угольная кислота:
К+ + HbO2 + H+ + НСОз—
= HHb + КНСО3
+ 02
Часть ионов НСО3— диффундирует в
плазму, связывая там ионы натрия, в эритроцит же поступают в порядке сохранения
ионного равновесия ионы хлора.
Кроме того, также за счет уменьшения протонного сродства
дезоксигенированный гемоглобин легче образует карбаминовые соединения, связывая
при этом еще около 15% переносимого кровью СО2.
В легочных капиллярах происходит высвобождение части CO2, который диффундирует в
альвеолярный газ. Этому способствует более низкое чем в плазме, альвеолярное Pco2, а также усиление кислотных свойств
гемоглобина при его оксигенации. В ходе дегидратации угольной кислоты в
эритроцитах (эта реакция тоже резко ускоряется карбоангидразой) оксигемоглобин
вытесняет ионы калия из гидрокарбоната. Ионы НСОз— поступают из
плазмы в эритроцит,
|
Рис. 10.29 Реакции, происходящие в процессе обмена кислородом и
углекислым газом между эритроцитом (I), плазмой (II) и легочной альвеолой (III)
Объяснение см. в тексте. |
а ионы Сl— — в обратном направлении. Таким
путем каждые 100 мл крови отдают в легких 4—5 мл С02 — то же
количество, какое кровь получает в тканях (артерио—венозная разница по
СО2).
Гемоглобин (в силу амфотерных
свойств) и гидрокарбонат являются важными буферными системами крови (см. разд.
7.5.2). Гидрокарбонатная система играет особую роль благодаря тому, что в ее
состав входит летучая угольная кислота. Так, при поступлении в кровь кислых
продуктов метаболизма гидрокарбонат как соль слабой (угольной) кислоты отдает
свой анион, а избыток углекислого газа выводится легкими, что способствует
нормализации рН крови. Поэтому гиповентиляция легких сопровождается наряду с
гиперкапнией увеличением концентрации водородных ионов в крови — дыхательным
(респираторным) ацидозом, а гипервентиляция наряду с гипокапнией — сдвигом
активной реакции крови в щелочную сторону — дыхательным алкалозом.