रक्ताची ऑक्सिजन क्षमता. रक्तातील ऑक्सिजन वाहतुकीची यंत्रणा

सस्तन प्राण्यांच्या शरीरातील बहुतेक ऑक्सिजन या स्वरूपात रक्तात वाहून नेले जाते रासायनिक संयुगहिमोग्लोबिन सह. रक्तात मुक्तपणे विरघळलेला ऑक्सिजन फक्त ०.३% आहे. ऑक्सिजनेशन प्रतिक्रिया, ऑक्सिहेमोग्लोबिनचे ऑक्सिहेमोग्लोबिनमध्ये रूपांतर, फुफ्फुसांच्या केशिकाच्या एरिथ्रोसाइट्समध्ये होणारी लिहिली जाऊ शकते. खालील प्रकारे:

Hb + 4O 2 ⇄ Hb (O 2) 4

ही प्रतिक्रिया फार लवकर पुढे जाते - ऑक्सिजनसह हिमोग्लोबिनचा अर्धा संपृक्तता वेळ सुमारे 3 मिलिसेकंद आहे. हिमोग्लोबिन दोन असतात आश्चर्यकारक गुणधर्म, जे त्यास एक आदर्श ऑक्सिजन वाहक बनविण्यास अनुमती देतात. पहिली म्हणजे ऑक्सिजन जोडण्याची क्षमता आणि दुसरी ते देणे. बाहेर वळते हिमोग्लोबिनची ऑक्सिजन जोडण्याची आणि सोडण्याची क्षमता रक्तातील ऑक्सिजनच्या ताणावर अवलंबून असते.रक्तातील ऑक्सिजन तणावावरील ऑक्सिजनयुक्त हिमोग्लोबिनचे प्रमाण ग्राफिकरित्या चित्रित करण्याचा प्रयत्न करूया आणि मग आपण हे शोधण्यात सक्षम होऊ: कोणत्या प्रकरणांमध्ये हिमोग्लोबिन ऑक्सिजनला जोडते आणि कोणत्या परिस्थितीत ते देते. हिमोग्लोबिन आणि ऑक्सिहेमोग्लोबिन वेगवेगळ्या प्रकारे शोषतात प्रकाश किरण, म्हणून त्यांची एकाग्रता स्पेक्ट्रोमेट्रिक पद्धतींद्वारे निर्धारित केली जाऊ शकते.

ऑक्सिजन जोडण्याची आणि सोडण्याची हिमोग्लोबिनची क्षमता प्रतिबिंबित करणारा आलेख "ऑक्सिहेमोग्लोबिन विघटन वक्र" असे म्हणतात. या आलेखावरील abscissa रक्तातील एकूण हिमोग्लोबिनची टक्केवारी म्हणून ऑक्सिहेमोग्लोबिनचे प्रमाण दर्शविते, ऑर्डिनेट mm Hg मध्ये रक्तातील ऑक्सिजनचा ताण दर्शवितो. कला.

आकृती 9A. सामान्य ऑक्सिहेमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र

ऑक्सिजन वाहतुकीच्या टप्प्यांनुसार आलेख विचारात घ्या: सर्वात उच्च बिंदूफुफ्फुसाच्या केशिका रक्तामध्ये आढळलेल्या ऑक्सिजन तणावाशी संबंधित आहे - 100 मिमी एचजी. (अल्व्होलर हवेप्रमाणेच). आलेखावरून असे दिसून येते की अशा व्होल्टेजवर, सर्व हिमोग्लोबिन ऑक्सिहेमोग्लोबिनच्या रूपात जाते - ते पूर्णपणे ऑक्सिजनसह संतृप्त होते. ऑक्सिजन हिमोग्लोबिनला किती बांधतो हे मोजण्याचा प्रयत्न करूया. हिमोग्लोबिनचा एक तीळ 4 मोल बांधू शकतो सुमारे 2, आणि 1 ग्राम Hb 1.39 ml O 2 ला आदर्शपणे बांधते, परंतु व्यवहारात 1.34 मिली. रक्तातील हिमोग्लोबिनच्या एकाग्रतेसह, उदाहरणार्थ, 140 ग्रॅम / लिटर, बंधनकारक ऑक्सिजनचे प्रमाण 140 × 1.34 = 189.6 मिली / लिटर रक्त असेल. जेव्हा हिमोग्लोबिन पूर्णपणे संतृप्त होते तेव्हा ऑक्सिजनला बांधू शकतो असे म्हणतात ऑक्सिजन क्षमतारक्त (KEK). आमच्या बाबतीत, केईसी = 189.6 मिली.

चला लक्ष देऊया महत्वाचे वैशिष्ट्यहिमोग्लोबिन - जेव्हा रक्तातील ऑक्सिजनचा ताण 60 मिमी एचजी पर्यंत कमी होतो, तेव्हा संपृक्तता व्यावहारिकरित्या बदलत नाही - जवळजवळ सर्व हिमोग्लोबिन ऑक्सिहेमोग्लोबिनच्या स्वरूपात असते. हे वैशिष्ट्य आपल्याला ऑक्सिजनची सामग्री कमी करताना जास्तीत जास्त संभाव्य प्रमाणात बांधण्याची परवानगी देते वातावरण(उदाहरणार्थ, 3000 मीटर पर्यंत उंचीवर).

पृथक्करण वक्रमध्ये एस-आकाराचे वर्ण आहे, जे हिमोग्लोबिनसह ऑक्सिजनच्या परस्परसंवादाच्या वैशिष्ट्यांशी संबंधित आहे. हिमोग्लोबिनचा रेणू टप्प्याटप्प्याने 4 ऑक्सिजन रेणूंना बांधतो. पहिल्या रेणूचे बंधन नाटकीयरित्या बंधनकारक क्षमता वाढवते, म्हणून दुसरे आणि तिसरे रेणू करा. या प्रभावाला ऑक्सिजनची सहकारी क्रिया म्हणतात.

धमनी रक्त प्रणालीगत अभिसरणात प्रवेश करते आणि ऊतींना वितरित केले जाते. ऊतींमधील ऑक्सिजनचा ताण, सारणी 2 वरून पाहिल्याप्रमाणे, 0 ते 20 मिमी एचजी पर्यंत असतो. कला., थोड्या प्रमाणात शारीरिक विरघळलेला ऑक्सिजन ऊतींमध्ये पसरतो, त्याचा रक्तातील ताण कमी होतो. ऑक्सिजन तणाव कमी होणे ऑक्सिहेमोग्लोबिनचे पृथक्करण आणि ऑक्सिजन सोडण्यासह आहे. कंपाऊंडमधून सोडलेला ऑक्सिजन भौतिकरित्या विरघळलेल्या स्वरूपात जातो आणि व्होल्टेज ग्रेडियंटसह ऊतींमध्ये पसरू शकतो. केशिकाच्या शिरासंबंधीच्या शेवटी, ऑक्सिजनचा ताण 40 मिमी एचजी असतो, जो अंदाजे 73% हिमोग्लोबिन संपृक्ततेशी संबंधित असतो. पृथक्करण वक्रचा उंच भाग शरीराच्या ऊतींसाठी नेहमीच्या ऑक्सिजन तणावाशी संबंधित असतो - 35 मिमी एचजी आणि त्याहून कमी.

अशाप्रकारे, हिमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र रक्तातील ऑक्सिजनचा ताण जास्त असल्यास ऑक्सिजन जोडण्याची हिमोग्लोबिनची क्षमता प्रतिबिंबित करते आणि जेव्हा ऑक्सिजनचा ताण कमी होतो तेव्हा ते सोडते.

ऊतींमधील ऑक्सिजनचे संक्रमण प्रसाराद्वारे केले जाते आणि फिकच्या नियमानुसार त्याचे वर्णन केले जाते, म्हणून ते ऑक्सिजनच्या ताण ग्रेडियंटवर अवलंबून असते.

ऊतींद्वारे किती ऑक्सिजन काढला जातो हे आपण शोधू शकता. हे करण्यासाठी, आपल्याला ऑक्सिजनचे प्रमाण निश्चित करणे आवश्यक आहे धमनी रक्तआणि मध्ये शिरासंबंधीचा रक्तविशिष्ट क्षेत्रातून वाहते. धमनी रक्तामध्ये, जसे की आम्ही गणना करू शकलो (KEK) मध्ये 180-200 मि.ली. ऑक्सिजन. विश्रांतीच्या वेळी शिरासंबंधी रक्तामध्ये सुमारे 120 मि.ली. ऑक्सिजन. चला ऑक्सिजन वापर घटक मोजण्याचा प्रयत्न करूया: 180 मि.ली. - 120 मि.ली. \u003d 60 ml म्हणजे ऊतींद्वारे काढलेल्या ऑक्सिजनचे प्रमाण, 60 ml / 180 ´ 100 \u003d 33%. म्हणून, ऑक्सिजन वापर घटक 33% (सामान्यतः 25 ते 40%) आहे. या डेटावरून दिसून येते की, सर्व ऑक्सिजन ऊतींद्वारे वापरला जात नाही. साधारणपणे, एका मिनिटात सुमारे 1000 मिली ऊतींना वितरित केले जाते. ऑक्सिजन. जर आपण वापराच्या घटकाचा विचार केला तर हे स्पष्ट होते की ऊती 250 ते 400 मिली पर्यंत वसूल केल्या जातात. ऑक्सिजन प्रति मिनिट, उर्वरित ऑक्सिजन शिरासंबंधी रक्ताचा भाग म्हणून हृदयाकडे परत येतो. जड स्नायूंच्या कामासह, उपयोग घटक 50 - 60% पर्यंत वाढतो.

तथापि, ऊतींना मिळणाऱ्या ऑक्सिजनचे प्रमाण केवळ वापराच्या घटकावर अवलंबून नाही. दरम्यान परिस्थिती बदलते तेव्हा अंतर्गत वातावरणआणि ज्या ऊतींमध्ये ऑक्सिजनचा प्रसार होतो, हिमोग्लोबिनचे गुणधर्म बदलू शकतात. हिमोग्लोबिनच्या गुणधर्मांमधील बदल आलेखामध्ये दिसून येतो आणि त्याला "वक्र शिफ्ट" म्हणतात.आम्ही वक्रवरील एक महत्त्वाचा मुद्दा लक्षात घेतो - ऑक्सिजनसह हिमोग्लोबिनचा अर्धा संपृक्तता बिंदू 27 मिमी एचजीच्या ऑक्सिजन व्होल्टेजवर साजरा केला जातो. कला., या व्होल्टेजवर, 50% हिमोग्लोबिन ऑक्सिहेमोग्लोबिनच्या स्वरूपात आहे, 50% डीऑक्सीहेमोग्लोबिनच्या स्वरूपात आहे, म्हणून 50% बंधनकारक ऑक्सिजन विनामूल्य आहे (सुमारे 100 मिली / ली). जर ऊतींचे एकाग्रता वाढते कार्बन डाय ऑक्साइड, हायड्रोजन आयन, तापमान, नंतर वक्र उजवीकडे सरकते. या प्रकरणात, अर्धा संपृक्तता बिंदू अधिक हलवेल उच्च मूल्येऑक्सिजन तणाव - आधीच 40 मिमी एचजीच्या व्होल्टेजवर. कला. 50% ऑक्सिजन सोडला जाईल (आकृती 9B). तीव्रतेने कार्य करणारे ऊतक, हिमोग्लोबिन अधिक सहजपणे ऑक्सिजन सोडेल. हिमोग्लोबिनच्या गुणधर्मांमध्ये बदल होत आहेत खालील कारणे: आम्लीकरणकार्बन डाय ऑक्साईडच्या एकाग्रतेत वाढ झाल्यामुळे वातावरण दोन प्रकारे कार्य करते: 1) हायड्रोजन आयनच्या एकाग्रतेत वाढ ऑक्सिहेमोग्लोबिनद्वारे ऑक्सिजन सोडण्यास हातभार लावते कारण हायड्रोजन आयन डीऑक्सीहेमोग्लोबिनला अधिक सहजपणे बांधतात, 2) थेट बंधनकारक कार्बन डाय ऑक्साईड हिमोग्लोबिन रेणूच्या प्रथिन भागामध्ये ऑक्सिजनची आत्मीयता कमी करते; 2,3-डिफॉस्फोग्लिसरेटच्या एकाग्रतेत वाढ, जे अॅनारोबिक ग्लायकोलिसिस दरम्यान दिसून येते आणि हेमोग्लोबिन रेणूच्या प्रथिन भागामध्ये देखील एकत्रित केले जाते आणि ऑक्सिजनसाठी त्याचे आकर्षण कमी करते.

डावीकडे वक्र एक शिफ्ट साजरा केला जातो, उदाहरणार्थ, गर्भामध्ये, जेव्हा रक्तामध्ये गर्भाच्या हिमोग्लोबिनची मोठी मात्रा निर्धारित केली जाते.

आकृती 9 B. अंतर्गत वातावरणातील पॅरामीटर्स बदलण्याचा प्रभाव

सस्तन प्राण्यांच्या शरीरातील बहुतेक ऑक्सिजन हेमोग्लोबिनसह रासायनिक संयुगाच्या स्वरूपात रक्तामध्ये वाहून नेले जाते. रक्तात मुक्तपणे विरघळलेला ऑक्सिजन फक्त ०.३% आहे. ऑक्सिजनेशन प्रतिक्रिया, डीऑक्सीहेमोग्लोबिनचे ऑक्सिहेमोग्लोबिनमध्ये रूपांतर, फुफ्फुसांच्या केशिकाच्या एरिथ्रोसाइट्समध्ये होणारी, खालीलप्रमाणे लिहिली जाऊ शकते:

Hb + 4O 2 ⇄ Hb(O 2 ) 4

ही प्रतिक्रिया फार लवकर पुढे जाते - ऑक्सिजनसह हिमोग्लोबिनचा अर्धा संपृक्तता वेळ सुमारे 3 मिलिसेकंद आहे. हिमोग्लोबिनमध्ये दोन आश्चर्यकारक गुणधर्म आहेत ज्यामुळे ते एक आदर्श ऑक्सिजन वाहक बनतात. पहिली म्हणजे ऑक्सिजन जोडण्याची क्षमता आणि दुसरी ते देणे. बाहेर वळते हिमोग्लोबिनची ऑक्सिजन जोडण्याची आणि सोडण्याची क्षमता रक्तातील ऑक्सिजनच्या ताणावर अवलंबून असते.रक्तातील ऑक्सिजन तणावावरील ऑक्सिजनयुक्त हिमोग्लोबिनचे प्रमाण ग्राफिकरित्या चित्रित करण्याचा प्रयत्न करूया आणि मग आपण हे शोधण्यात सक्षम होऊ: कोणत्या प्रकरणांमध्ये हिमोग्लोबिन ऑक्सिजनला जोडते आणि कोणत्या परिस्थितीत ते देते. हिमोग्लोबिन आणि ऑक्सिहेमोग्लोबिन प्रकाश किरण वेगळ्या प्रकारे शोषून घेतात, म्हणून त्यांची एकाग्रता स्पेक्ट्रोमेट्रिक पद्धतींनी निर्धारित केली जाऊ शकते.

आकृती 9A. सामान्य ऑक्सिहेमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र

ऑक्सिजन वाहतुकीच्या टप्प्यांच्या अनुषंगाने आलेख विचारात घ्या: सर्वोच्च बिंदू फुफ्फुसीय केशिकाच्या रक्तामध्ये ऑक्सिजनच्या तणावाशी संबंधित आहे - 100 मिमी एचजी. (अल्व्होलर हवेप्रमाणेच). आलेखावरून असे दिसून येते की अशा व्होल्टेजवर, सर्व हिमोग्लोबिन ऑक्सिहेमोग्लोबिनच्या रूपात जाते - ते पूर्णपणे ऑक्सिजनसह संतृप्त होते. ऑक्सिजन हिमोग्लोबिनला किती बांधतो हे मोजण्याचा प्रयत्न करूया. हिमोग्लोबिनचा एक तीळ 4 मोल बांधू शकतो बद्दल 2 , आणि 1 ग्राम Hb 1.39 ml O 2 ला आदर्शपणे बांधते, परंतु व्यवहारात 1.34 मिली. रक्तातील हिमोग्लोबिनच्या एकाग्रतेसह, उदाहरणार्थ, 140 ग्रॅम / लिटर, बंधनकारक ऑक्सिजनचे प्रमाण 140 × 1.34 = 189.6 मिली / लिटर रक्त असेल. जेव्हा हिमोग्लोबिन पूर्णपणे संतृप्त होते तेव्हा ऑक्सिजनला बांधू शकतो त्याला रक्ताची ऑक्सिजन क्षमता (KEK) म्हणतात. आमच्या बाबतीत, केईसी = 189.6 मिली.

आपण हिमोग्लोबिनच्या एका महत्त्वाच्या वैशिष्ट्याकडे लक्ष देऊ या - जेव्हा रक्तातील ऑक्सिजनचा ताण 60 मिमी एचजी पर्यंत कमी होतो, तेव्हा संपृक्तता व्यावहारिकरित्या बदलत नाही - जवळजवळ सर्व हिमोग्लोबिन ऑक्सिहेमोग्लोबिनच्या स्वरूपात असते. हे वैशिष्ट्य आपल्याला वातावरणातील ऑक्सिजनची सामग्री कमी करताना (उदाहरणार्थ, 3000 मीटर पर्यंतच्या उंचीवर) ऑक्सिजनची जास्तीत जास्त संभाव्य रक्कम बांधण्याची परवानगी देते.

ऊतींद्वारे किती ऑक्सिजन काढला जातो हे आपण शोधू शकता. हे करण्यासाठी, आपल्याला धमनी रक्त आणि विशिष्ट क्षेत्रातून वाहणार्या शिरासंबंधी रक्तामध्ये ऑक्सिजनचे प्रमाण निश्चित करणे आवश्यक आहे. धमनी रक्तामध्ये, जसे की आम्ही गणना करू शकलो (KEK) मध्ये 180-200 मि.ली. ऑक्सिजन. विश्रांतीच्या वेळी शिरासंबंधी रक्तामध्ये सुमारे 120 मि.ली. ऑक्सिजन. चला ऑक्सिजन वापर घटक मोजण्याचा प्रयत्न करूया: 180 मि.ली. - 120 मि.ली. = 60 मिली म्हणजे ऊतींद्वारे काढलेल्या ऑक्सिजनचे प्रमाण, 60 मिली / 180  100 = 33%. म्हणून, ऑक्सिजन वापर घटक 33% (सामान्यतः 25 ते 40%) आहे. या डेटावरून दिसून येते की, सर्व ऑक्सिजन ऊतींद्वारे वापरला जात नाही. साधारणपणे, एका मिनिटात सुमारे 1000 मिली ऊतींना वितरित केले जाते. ऑक्सिजन. जर आपण वापराच्या घटकाचा विचार केला तर हे स्पष्ट होते की ऊती 250 ते 400 मिली पर्यंत वसूल केल्या जातात. ऑक्सिजन प्रति मिनिट, उर्वरित ऑक्सिजन शिरासंबंधी रक्ताचा भाग म्हणून हृदयाकडे परत येतो. जड स्नायूंच्या कामासह, उपयोग घटक 50 - 60% पर्यंत वाढतो.

तथापि, ऊतींना मिळणाऱ्या ऑक्सिजनचे प्रमाण केवळ वापराच्या घटकावर अवलंबून नाही. जेव्हा अंतर्गत वातावरणात आणि ज्या ऊतींमध्ये ऑक्सिजनचा प्रसार होतो तेथे परिस्थिती बदलते तेव्हा हिमोग्लोबिनचे गुणधर्म बदलू शकतात. हिमोग्लोबिनच्या गुणधर्मांमधील बदल आलेखामध्ये दिसून येतो आणि त्याला "वक्र शिफ्ट" म्हणतात.आम्ही वक्रवरील एक महत्त्वाचा मुद्दा लक्षात घेतो - ऑक्सिजनसह हिमोग्लोबिनचा अर्धा संपृक्तता बिंदू 27 मिमी एचजीच्या ऑक्सिजन व्होल्टेजवर साजरा केला जातो. कला., या व्होल्टेजवर, 50% हिमोग्लोबिन ऑक्सिहेमोग्लोबिनच्या स्वरूपात आहे, 50% डीऑक्सीहेमोग्लोबिनच्या स्वरूपात आहे, म्हणून 50% बंधनकारक ऑक्सिजन विनामूल्य आहे (सुमारे 100 मिली / ली). ऊतींमध्ये कार्बन डायऑक्साइड, हायड्रोजन आयन, तापमान वाढल्यास वक्र उजवीकडे सरकते. या प्रकरणात, अर्धा संपृक्तता बिंदू ऑक्सिजन तणावाच्या उच्च मूल्यांकडे जाईल - आधीच 40 मिमी एचजीच्या व्होल्टेजवर. कला. 50% ऑक्सिजन सोडला जाईल (आकृती 9B). तीव्रतेने कार्य करणारे ऊतक, हिमोग्लोबिन अधिक सहजपणे ऑक्सिजन सोडेल. हिमोग्लोबिनच्या गुणधर्मांमध्ये खालील कारणांमुळे बदल होतात. आम्लीकरणकार्बन डाय ऑक्साईडच्या एकाग्रतेत वाढ झाल्यामुळे वातावरण दोन प्रकारे कार्य करते: 1) हायड्रोजन आयनच्या एकाग्रतेत वाढ ऑक्सिहेमोग्लोबिनद्वारे ऑक्सिजन सोडण्यास हातभार लावते कारण हायड्रोजन आयन डीऑक्सीहेमोग्लोबिनला अधिक सहजपणे बांधतात, 2) थेट बंधनकारक कार्बन डाय ऑक्साईड हिमोग्लोबिन रेणूच्या प्रथिन भागामध्ये ऑक्सिजनची आत्मीयता कमी करते; 2,3-डिफॉस्फोग्लिसरेटच्या एकाग्रतेत वाढ, जे अॅनारोबिक ग्लायकोलिसिस दरम्यान दिसून येते आणि हेमोग्लोबिन रेणूच्या प्रथिन भागामध्ये देखील एकत्रित केले जाते आणि ऑक्सिजनसाठी त्याचे आकर्षण कमी करते.

आकृती 9 B. अंतर्गत वातावरणातील पॅरामीटर्स बदलण्याचा प्रभाव

मजकूर_क्षेत्रे

arrow_upward

मध्ये प्रति युनिट वेळेत इनहेल्ड हवेतून अल्व्होलर स्पेसमध्ये ऑक्सिजनचे प्रमाण स्थिर परिस्थितीश्वसन, फुफ्फुसीय केशिकांमधील रक्तामध्ये अल्व्होलीमधून या वेळी ऑक्सिजनच्या प्रमाणात जाते. हेच अल्व्होलर स्पेसमध्ये ऑक्सिजनच्या एकाग्रतेची (आणि आंशिक दाब) स्थिरता सुनिश्चित करते. फुफ्फुसीय वायूच्या देवाणघेवाणीचा हा मूळ नमुना देखील कार्बन डायऑक्साइडचे वैशिष्ट्य आहे: फुफ्फुसीय केशिकांमधून वाहणाऱ्या मिश्र शिरासंबंधी रक्तातून अल्व्होलीत प्रवेश करणा-या या वायूचे प्रमाण अल्व्होलर स्पेसमधून बाहेरून बाहेर काढलेल्या कार्बन डायऑक्साइडच्या प्रमाणाइतके असते. श्वास सोडलेली हवा.

विश्रांती घेतलेल्या व्यक्तीमध्ये, धमनी आणि मिश्रित शिरासंबंधी रक्तातील ऑक्सिजन सामग्रीमधील फरक 45-55 मिली O 2 प्रति 1 लिटर रक्त आहे आणि शिरासंबंधी आणि धमनी रक्तातील कार्बन डायऑक्साइड सामग्रीमधील फरक 40-50 मिली CO आहे. 2 प्रति 1 लिटर रक्त. याचा अर्थ O 2 चे सुमारे 50 मिली अल्व्होलर हवेतून फुफ्फुसीय केशिकांमधून वाहणार्‍या प्रत्येक लिटर रक्तामध्ये आणि 45 लिटर CO 2 रक्तातून अल्व्होलीमध्ये येते. अल्व्होलर हवेतील O 2 आणि CO 2 ची एकाग्रता अल्व्होलीच्या वायुवीजनामुळे व्यावहारिकदृष्ट्या स्थिर राहते.

वायु आणि रक्त यांच्यातील वायूंची देवाणघेवाण

मजकूर_क्षेत्रे

arrow_upward

अल्व्होलर वायु आणि फुफ्फुसीय केशिकाचे रक्त तथाकथित द्वारे वेगळे केले जाते अल्व्होलर-केशिका पडदा,ज्याची जाडी 0.3 ते 2.0 µm पर्यंत बदलते. अल्व्होलर-केशिका झिल्लीचा आधार आहे alveolar एपिथेलियमआणि केशिका एंडोथेलियम,त्यातील प्रत्येक स्वतःच्या तळघर पडद्यावर स्थित आहे आणि अनुक्रमे अल्व्होलर आणि इंट्राव्हस्कुलर पृष्ठभागाचे सतत अस्तर बनवते. एपिथेलियल आणि एंडोथेलियल बेसमेंट झिल्ली दरम्यान इंटरस्टिटियम आहे. काही भागात, तळघर पडदा व्यावहारिकपणे एकमेकांना संलग्न करतात (चित्र 8.6).

तांदूळ. ८.६. अल्व्होलर-केशिका पडदा (योजना)

वायु-रक्त अडथळ्याचे सतत घटक: सेल झिल्ली (पीएम) आणि तळघर पडदा(VM). अधूनमधून येणारे घटक: alveolar macrophages(पी), वेसिकल्स आणि व्हॅक्यूओल्स (व्ही), माइटोकॉन्ड्रिया (एम), एंडोप्लाज्मिक रेटिक्युलम (ईआर), न्यूक्ली (एन), लॅमेलर कॉम्प्लेक्स (जी), कोलेजन (सी) आणि लवचिक (ईएल) संयोजी ऊतक तंतू.

सर्फॅक्टंट

मजकूर_क्षेत्रे

arrow_upward

देवाणघेवाण श्वसन वायूएरिथ्रोसाइट हिमोग्लोबिन, रक्त प्लाझ्मा, केशिका एंडोथेलियम आणि त्याचे दोन प्लाझ्मा झिल्ली, एक जटिल संयोजी ऊतक थर, दोन प्लाझ्मा झिल्ली असलेले अल्व्होलर एपिथेलियम आणि शेवटी, अल्व्होलीचे आतील अस्तर असलेल्या सबमिक्रोस्कोपिक रचनांच्या संचाद्वारे केले जाते - सर्फॅक्टंट(सर्फॅक्टंट). नंतरची जाडी सुमारे 50 एनएम आहे, फॉस्फोलिपिड्स, प्रथिने आणि पॉलिसेकेराइड्सचे एक जटिल आहे आणि अल्व्होलर एपिथेलियमच्या पेशींद्वारे सतत तयार केले जाते, 12-16 तासांच्या अर्ध्या आयुष्यासह नष्ट होते. अल्व्होलसच्या एपिथेलियल अस्तरावर सर्फॅक्टंटचा थर लावल्याने अल्व्होलर-केशिका झिल्लीसाठी अतिरिक्त प्रसार माध्यम तयार होते, जे वायू त्यांच्या वस्तुमान हस्तांतरणादरम्यान मात करतात. सर्फॅक्टंटमुळे, वायूंच्या प्रसाराचे अंतर वाढले आहे, ज्यामुळे अल्व्होलर-केशिका पडद्यावरील एकाग्रता ग्रेडियंटमध्ये थोडीशी घट होते. तथापि, सर्फॅक्टंटशिवाय, श्वास घेणे सामान्यतः अशक्य होते, कारण अल्व्होलर एपिथेलियममध्ये अंतर्भूत असलेल्या महत्त्वपूर्ण पृष्ठभागाच्या तणावाच्या प्रभावाखाली अल्व्होलीच्या भिंती एकत्र चिकटून राहतील.

सर्फॅक्टंट अल्व्होलर भिंतींच्या पृष्ठभागावरील ताण शून्य मूल्यांच्या जवळ कमी करतो आणि अशा प्रकारे:

अ) नवजात मुलाच्या पहिल्या श्वासात फुफ्फुस सरळ होण्याची शक्यता निर्माण करते,
ब) श्वासोच्छवासाच्या वेळी ऍटेलेक्टेसिसच्या विकासास प्रतिबंध करते,
c) लवचिक प्रतिकाराच्या 2/3 पर्यंत प्रदान करते फुफ्फुसाची ऊतीप्रौढ आणि श्वसन क्षेत्राच्या संरचनेची स्थिरता,
d) गॅस-द्रव इंटरफेससह ऑक्सिजन शोषणाचा दर आणि अल्व्होलर पृष्ठभागावरून पाण्याच्या बाष्पीभवनाची तीव्रता नियंत्रित करते.

सर्फॅक्टंट अल्व्होलीची पृष्ठभाग देखील साफ करतेश्वासोच्छवासात पकडलेल्या आणि बॅक्टेरियोस्टॅटिक क्रियाकलाप असलेल्या परदेशी कणांपासून.

अल्व्हेलो-केशिलरी झिल्लीद्वारे वायूंचा मार्ग

मजकूर_क्षेत्रे

arrow_upward

अल्व्हेलो-केपिलरी झिल्लीद्वारे वायूंचे उत्तीर्ण होणे नियमांनुसार होते प्रसार,परंतु जेव्हा वायू द्रवात विरघळतात तेव्हा प्रसार प्रक्रिया झपाट्याने मंदावते. कार्बन डाय ऑक्साईड, उदाहरणार्थ, द्रवामध्ये सुमारे 13,000 वेळा पसरतो आणि ऑक्सिजन - वायू माध्यमापेक्षा 300,000 पटीने हळू. प्रति युनिट वेळेत फुफ्फुसाच्या पडद्यामधून जाणाऱ्या वायूचे प्रमाण, म्हणजे. प्रसार दर हा पडद्याच्या दोन्ही बाजूंच्या आंशिक दाबातील फरकाच्या थेट प्रमाणात आणि प्रसार प्रतिकाराच्या व्यस्त प्रमाणात असतो. नंतरचे झिल्लीची जाडी आणि गॅस एक्सचेंज पृष्ठभागाचा आकार, वायूचा प्रसार गुणांक, जो त्याचे आण्विक वजन आणि तापमान, तसेच जैविक द्रवपदार्थातील वायूच्या विद्राव्यता गुणांकावर अवलंबून असतो. पडदा

संक्रमणाची दिशा आणि तीव्रताफुफ्फुसीय सूक्ष्मवाहिनींच्या रक्तामध्ये अल्व्होलर हवेतून ऑक्सिजन आणि कार्बन डायऑक्साइड - उलट दिशेने, अल्व्होलर हवेतील वायूचा आंशिक दाब आणि रक्तातील त्याचा ताण (विरघळलेल्या वायूचा आंशिक दाब) यांच्यातील फरक निर्धारित करते. ऑक्सिजनसाठी, दाब ग्रेडियंट सुमारे 60 मिमी एचजी आहे. (अल्व्होलीमध्ये आंशिक दाब 100 मिमी एचजी आहे, आणि फुफ्फुसात प्रवेश करणार्या रक्तातील ताण 40 मिमी एचजी आहे), आणि कार्बन डायऑक्साइडसाठी - सुमारे 6 मिमी एचजी. (अल्व्होलीमध्ये आंशिक दाब 40 मिमी एचजी, प्रवाहात व्होल्टेज फुफ्फुसाचे रक्त 46 मिमी एचजी).

फुफ्फुसातील ऑक्सिजनच्या प्रसारास प्रतिकार अल्व्होलर-केशिका झिल्ली, केशिकांमधील प्लाझ्मा थर, एरिथ्रोसाइट झिल्ली आणि त्याच्या प्रोटोप्लाझम स्तराद्वारे तयार केला जातो. म्हणून, फुफ्फुसातील ऑक्सिजन प्रसारास एकूण प्रतिकार झिल्ली आणि इंट्राकेपिलरी घटकांनी बनलेला असतो. पारगम्यतेचे बायोफिजिकल वैशिष्ट्य वायुजन्य फुफ्फुसाचा अडथळाश्वसन वायूंसाठी तथाकथित आहे फुफ्फुसांची प्रसार क्षमता.फुफ्फुसाच्या पडद्यामधून 1 मिमी एचजीच्या दोन्ही बाजूंच्या आंशिक वायूच्या दाबातील फरकासह 1 मिनिटात फुफ्फुसाच्या पडद्यामधून जाणाऱ्या मिलीलीटर वायूचे हे प्रमाण आहे. येथे निरोगी व्यक्तीविश्रांतीच्या वेळी, ऑक्सिजनसाठी फुफ्फुसांची प्रसार क्षमता 20-25 मिली मिनिट -1 मिमी एचजी असते. -1.

फुफ्फुसांच्या प्रसार क्षमतेचे मूल्यत्यांच्या व्हॉल्यूमवर आणि गॅस एक्सचेंजच्या संबंधित पृष्ठभागावर अवलंबून असते. हे मुख्यत्वे स्पष्ट करते की पुरुषांमधील फुफ्फुसांच्या प्रसार क्षमतेचे मूल्य सामान्यत: स्त्रियांपेक्षा जास्त असते, तसेच श्वास रोखून ठेवताना फुफ्फुसांच्या प्रसार क्षमतेचे मूल्य देखील स्पष्ट होते. दीर्घ श्वासकार्यात्मक अवशिष्ट क्षमतेच्या पातळीवर स्थिर स्थितीपेक्षा जास्त आहे. फुफ्फुसीय केशिकांमधील रक्त प्रवाह आणि रक्ताच्या प्रमाणाच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या पुनर्वितरणामुळे, सुपिन स्थितीत फुफ्फुसांची प्रसार क्षमता बसलेल्या स्थितीपेक्षा जास्त असते आणि बसलेल्या स्थितीत ती उभ्या स्थितीपेक्षा जास्त असते. वयानुसार, फुफ्फुसाची प्रसार क्षमता कमी होते.

रक्तातील ऑक्सिजनची वाहतूक

मजकूर_क्षेत्रे

arrow_upward

रक्तातील ऑक्सिजन विरघळलेल्या स्वरूपात आणि हिमोग्लोबिनच्या संयोगाने असतो. प्लाझ्मामध्ये ऑक्सिजनची फारच कमी प्रमाणात विरघळली जाते. 37 °C वर ऑक्सिजनची विद्राव्यता 0.225 ml * l -1 * kPa -1 (0.03 ml-l -1 mm Hg -1) असल्याने, 13.3 kPa (100 मि.मी.) च्या ऑक्सिजन दाबाने प्रत्येक 100 मिली रक्त प्लाझ्मा rg. कला.) विरघळलेल्या अवस्थेत फक्त 0.3 मिली ऑक्सिजन वाहून नेऊ शकते. जीवाच्या जीवनासाठी हे स्पष्टपणे पुरेसे नाही. रक्तातील ऑक्सिजनचे प्रमाण आणि ऊतींद्वारे त्याच्या संपूर्ण वापराच्या स्थितीसह, विश्रांतीच्या वेळी रक्ताचे मिनिट प्रमाण 150 l/min पेक्षा जास्त असावे. त्यामुळे ऑक्सिजनच्या वाहतुकीसाठी दुसऱ्या यंत्रणेचे महत्त्व आहे सहहिमोग्लोबिनशी संबंध.

प्रत्येक ग्रॅम हिमोग्लोबिन 1.39 मिली ऑक्सिजन बांधण्यास सक्षम आहे आणि म्हणून, 150 ग्रॅम/लिटर हिमोग्लोबिन सामग्रीवर, प्रत्येक 100 मिली रक्त 20.8 मिली ऑक्सिजन वाहून नेऊ शकते.

निर्देशक श्वसन कार्यरक्त

1. हिमोग्लोची ऑक्सिजन क्षमता बिना हिमोग्लोबिन पूर्णपणे संतृप्त झाल्यावर ऑक्सिजनचे प्रमाण प्रतिबिंबित करणारे प्रमाण म्हणतात. हिमोग्लो ऑक्सिजन क्षमताडबा ए.

2. तररक्तात ऑक्सिजन ठेवणे. रक्ताच्या श्वसन कार्याचे आणखी एक सूचक आहे सहरक्तात ऑक्सिजन ठेवणेजे हिमोग्लोबिनशी संबंधित आणि प्लाझ्मामध्ये भौतिकरित्या विरघळलेले ऑक्सिजनचे खरे प्रमाण प्रतिबिंबित करते.

3. ऑक्सिजनसह हिमोग्लोबिनच्या संपृक्ततेची डिग्री . 100 मिली धमनीच्या रक्तामध्ये साधारणपणे 19-20 मिली ऑक्सिजन असते, त्याच प्रमाणात शिरासंबंधी रक्तामध्ये 13-15 मिली ऑक्सिजन असते, तर धमनी-शिरासंबंधीचा फरक 5-6 मिली असतो. हिमोग्लोबिनशी संबंधित ऑक्सिजनचे प्रमाण आणि नंतरच्या ऑक्सिजन क्षमतेचे प्रमाण हे ऑक्सिजनसह हिमोग्लोबिनच्या संपृक्ततेचे सूचक आहे. ऑक्सिजनसह धमनी रक्तातील हिमोग्लोबिनचे संपृक्तता निरोगी व्यक्ती 96% आहे.

शिक्षण ऑक्सिहेमोग्लोबिन फुफ्फुसांमध्ये आणि ऊतींमध्ये त्याची पुनर्प्राप्ती रक्तातील ऑक्सिजनच्या आंशिक तणावावर अवलंबून असते: त्याच्या वाढीसह. ऑक्सिजनसह हिमोग्लोबिनचे संपृक्तता वाढते, कमी झाल्यावर ते कमी होते. हा संबंध नॉन-रेखीय आहे आणि ऑक्सिहेमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र द्वारे व्यक्त केला जातो, ज्यामध्ये एस-आकार आहे (चित्र 8.7).

अंजीर.8.7. ऑक्सिहेमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र.

अंजीर.8.7. ऑक्सिहेमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र.
1 - पीएचमध्ये वाढ, किंवा तापमानात घट किंवा 2,3-डीपीजीमध्ये घट;
2 - pH 7.4 आणि 37°C वर सामान्य वक्र;
3 - पीएचमध्ये घट किंवा तापमानात वाढ किंवा 2,3-डीपीजीमध्ये वाढ.

ऑक्सिजनयुक्त धमनी रक्त पृथक्करण वक्रच्या पठाराशी संबंधित आहे आणि ऊतकांमधील डिसॅच्युरेटेड रक्त त्याच्या तीव्रपणे कमी होत असलेल्या भागाशी संबंधित आहे. त्याच्या वरच्या भागामध्ये वक्रचा सौम्य उतार (उच्च О2 तणावाचा झोन) सूचित करतो की ऑक्सिजनसह पुरेशी पूर्ण धमनी रक्त हिमोग्लोबिन संपृक्तता सुनिश्चित केली जाते जरी О2 व्होल्टेज 9.3 kPa (70 mm Hg) पर्यंत कमी झाला तरीही. 13.3 kPa वरून 2.0-2.7 kPa (100 ते 15-20 mm Hg पर्यंत) O तणाव कमी झाल्यामुळे ऑक्सिजनसह हिमोग्लोबिन संपृक्ततेवर व्यावहारिकपणे कोणताही परिणाम होत नाही (HbO 2 2-3% ने कमी होतो). अधिक सह कमी मूल्येव्होल्टेज O 2 ऑक्सिहेमोग्लोबिन अधिक सहजपणे विलग होतो (वक्रचा तीव्र ड्रॉप झोन). अशा प्रकारे, जेव्हा O 2 व्होल्टेज 8.0 ते 5.3 kPa (60 ते 40 mm Hg पर्यंत) कमी होते, तेव्हा ऑक्सिजनसह हिमोग्लोबिन संपृक्तता अंदाजे 15% कमी होते.

ऑक्सिहेमोग्लोबिन पृथक्करण वक्रची स्थिती सामान्यतः ऑक्सिजनच्या आंशिक तणावाद्वारे परिमाणात्मकपणे व्यक्त केली जाते, ज्यावर हिमोग्लोबिन संपृक्तता 50% (पी 50) असते. 37°C आणि pH 7.40 तापमानात P 50 चे सामान्य मूल्य सुमारे 3.53 kPa (26.5 mm Hg) आहे.

पीएच, CO 2 तणाव, शरीराचे तापमान आणि 2,3-डायफॉस्फोग्लिसरेट (2,3) मधील बदलांच्या प्रभावाखाली, एस-आकार राखताना, विशिष्ट परिस्थितीत ऑक्सिहेमोग्लोबिनचे पृथक्करण वक्र एका दिशेने किंवा दुसर्‍या दिशेने बदलू शकते. 3-डीपीजी) एरिथ्रोसाइट्समध्ये, ज्यावर ऑक्सिजन बांधण्यासाठी हिमोग्लोबिनची क्षमता अवलंबून असते. कार्यरत स्नायूंमध्ये, गहन चयापचयच्या परिणामी, सीओ 2 आणि लैक्टिक ऍसिडची निर्मिती वाढते आणि उष्णता उत्पादन देखील वाढते. हे सर्व घटक ऑक्सिजनसाठी हिमोग्लोबिनची आत्मीयता कमी करतात. या प्रकरणात, पृथक्करण वक्र उजवीकडे सरकते (चित्र 8.7), ज्यामुळे ऑक्सिहेमोग्लोबिनमधून ऑक्सिजन सहज सोडला जातो आणि ऊतींद्वारे ऑक्सिजन वापरण्याची शक्यता वाढते. तापमानात घट, 2,3-डीपीजी, सीओ व्होल्टेजमध्ये घट आणि पीएचमध्ये वाढ झाल्याने, पृथक्करण वक्र डावीकडे सरकते, ऑक्सिजनसाठी हिमोग्लोबिनची आत्मीयता वाढते, परिणामी ऊतींना ऑक्सिजन वितरण कमी होते. .

रक्तातील कार्बन डाय ऑक्साईडची वाहतूक

मजकूर_क्षेत्रे

arrow_upward

चयापचय अंतिम उत्पादन असल्याने, CO 2 शरीरात विरघळलेले आणि आहे बंधनकारक अवस्था. CO 2 चे विद्राव्यता गुणांक 0.231 mmol -1 * kPa -1 (0.0308 mmol -1 * mm Hg -1.), आहे जे ऑक्सिजनच्या तुलनेत जवळजवळ 20 पट जास्त आहे. तथापि, रक्ताद्वारे वाहून नेलेल्या CO च्या एकूण प्रमाणापैकी 10% पेक्षा कमी विरघळलेल्या स्वरूपात वाहून नेले जाते. मूलतः, CO चे वाहतूक रासायनिक दृष्ट्या बंधनकारक अवस्थेत होते, मुख्यतः बायकार्बोनेटच्या स्वरूपात आणि प्रथिनांच्या संयोगाने (तथाकथित कार्बोमिनिककिंवा कार्बन संयुगे).

धमनी रक्तामध्ये, CO 2 तणाव 5.3 kPa (40 mm Hg) असतो, इंटरस्टिशियल फ्लुइडमध्ये त्याचा ताण 8.0-10.7 kPa (60-80 mm Hg) असतो. या ग्रेडियंट्सबद्दल धन्यवाद, ऊतींमध्ये तयार झालेला CO 2 इंटरस्टिशियल फ्लुइडमधून रक्त प्लाझ्मामध्ये जातो आणि त्यातून एरिथ्रोसाइट्समध्ये जातो. पाण्यावर प्रतिक्रिया देऊन, CO 2 कार्बनिक ऍसिड बनवते: CO 2 + H 2 O<>H 2 CO 3. ही प्रतिक्रिया उलट करता येण्याजोगी आहे आणि ऊतक केशिकामध्ये मुख्यतः H 2 CO 3 (Fig. 8.8.A) तयार होण्याच्या दिशेने जाते. प्लाझ्मामध्ये, ही प्रतिक्रिया हळूहळू पुढे जाते, परंतु एरिथ्रोसाइट्समध्ये, एंजाइमच्या प्रभावाखाली कार्बोनिक ऍसिडची निर्मिती 15,000-20,000 वेळा CO 2 हायड्रेशनच्या प्रतिक्रियेला गती देते. कार्बोनिक ऍसिड H+ आणि HCO 3 आयनमध्ये विलग होते. जेव्हा एचसीओ 3 आयनची सामग्री वाढते, तेव्हा ते एरिथ्रोसाइटपासून प्लाझ्मामध्ये पसरतात आणि एच + आयन एरिथ्रोसाइटमध्ये राहतात, कारण एरिथ्रोसाइट पडदा केशन्ससाठी तुलनेने अभेद्य असतो. प्लाझ्मामध्ये एचसीओ 3 आयन सोडणे प्लाझ्मामधून क्लोराईड आयनच्या प्रवेशाद्वारे संतुलित होते. त्याच वेळी, सोडियम आयन प्लाझ्मामध्ये सोडले जातात, जे एरिथ्रोसाइटमधून येणार्‍या HCO 3 आयनने बांधलेले असतात, NaHCO 3 तयार करतात. हिमोग्लोबिन आणि प्लाझ्मा प्रथिने, कमकुवत ऍसिडचे गुणधर्म दर्शवितात, पोटॅशियमसह एरिथ्रोसाइट्समध्ये आणि सोडियमसह प्लाझ्मामध्ये लवण तयार करतात. कार्बोनिक ऍसिड अधिक मजबूत आहे आम्ल गुणधर्म, म्हणून, जेव्हा ते प्रथिने क्षारांशी संवाद साधते, तेव्हा H + आयन प्रथिने आयनशी जोडते आणि संबंधित केशनसह HCO 3 आयन बायकार्बोनेट बनवते (प्लाझ्मा NaHCO 3 मध्ये, एरिथ्रोसाइट KHCO 3 मध्ये).

अंजीर.8.8. ऊतक (ए) आणि फुफ्फुस (बी) मध्ये गॅस एक्सचेंज दरम्यान प्लाझ्मा आणि एरिथ्रोसाइट्समध्ये होणार्या प्रक्रियांची योजना.

ऊतींच्या केशिका रक्तामध्ये, एकाच वेळी एरिथ्रोसाइटमध्ये CO 2 च्या प्रवेशासह आणि त्यात कार्बोनिक ऍसिडच्या निर्मितीसह, ऑक्सिहेमोग्लोबिनद्वारे ऑक्सिजन सोडला जातो. कमी केलेले हिमोग्लोबिन हे ऑक्सिजनयुक्त हिमोग्लोबिनपेक्षा कमकुवत ऍसिड (म्हणजेच प्रोटॉन स्वीकारणारे चांगले) आहे. त्यामुळे, ते कार्बोनिक ऍसिडच्या पृथक्करणादरम्यान तयार झालेल्या हायड्रोजन आयनांना अधिक सहजपणे बांधते. अशाप्रकारे, शिरासंबंधी रक्तातील कमी हिमोग्लोबिनची उपस्थिती CO2 बंधनास प्रोत्साहन देते, तर फुफ्फुसीय केशिकामध्ये ऑक्सिहेमोग्लोबिनची निर्मिती कार्बन डायऑक्साइड सोडण्यास सुलभ करते.

रक्त CO 2 च्या हस्तांतरणात महान महत्वरक्तातील प्रथिनांच्या अंतिम अमीनो गटांसह CO 2 चे रासायनिक बंध देखील आहेत, ज्यातील हिमोग्लोबिनच्या रचनेतील ग्लोबिन हे सर्वात महत्वाचे आहे. ग्लोबिनसह प्रतिक्रियाचा परिणाम म्हणून, तथाकथित carbaminohemogloडबाकमी झालेल्या हिमोग्लोबिनमध्ये ऑक्सिहेमोग्लोबिनपेक्षा CO2 साठी जास्त आत्मीयता असते. अशा प्रकारे, ऊतींच्या केशिकांमधील ऑक्सिहेमोग्लोबिनचे पृथक्करण CO2 चे बंधन सुलभ करते आणि फुफ्फुसांमध्ये, ऑक्सिहेमोग्लोबिनची निर्मिती कार्बन डायऑक्साइड काढून टाकण्यास प्रोत्साहन देते.

पासून एकूणसीओ, जो रक्तातून काढला जाऊ शकतो, केवळ 8-10% CO हिमोग्लोबिनच्या संयोगात असतो. तथापि, रक्ताद्वारे CO 2 च्या वाहतुकीमध्ये या कंपाऊंडची भूमिका खूप मोठी आहे. एका मोठ्या वर्तुळाच्या केशिकांमधील रक्ताद्वारे शोषलेले CO 2 पैकी अंदाजे 25-30% हिमोग्लोबिनच्या संयोगात प्रवेश करतात आणि फुफ्फुसांमध्ये ते रक्तातून बाहेर टाकले जाते.

जेव्हा शिरासंबंधी रक्त फुफ्फुसांच्या केशिकामध्ये प्रवेश करते तेव्हा प्लाझ्मामधील CO 2 चे व्होल्टेज कमी होते आणि एरिथ्रोसाइटच्या आत भौतिकरित्या विरघळलेले CO 2 प्लाझ्मामध्ये सोडले जाते. असे होत असताना, H 2 CO 3 CO 2 आणि पाण्यामध्ये बदलते (चित्र 8.8. B), आणि कार्बनिक एनहायड्रेस या दिशेने जाणारी प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करते. अशा प्रतिक्रियेसाठी एच 2 सीओ 3 प्रथिन आयनांसह बाँडमधून सोडलेल्या हायड्रोजन आयनसह एचसीओ 3 आयनच्या संयोगाच्या परिणामी वितरित केले जाते.

श्वासोच्छवासाच्या विश्रांतीमध्ये, मानवी शरीरातून 230 मिली CO 2 प्रति मिनिट किंवा सुमारे 15,000 mmol दररोज काढले जातात. CO 2 हे "अस्थिर" कार्बनिक एनहाइड्राइड असल्याने, जेव्हा ते रक्तातून काढून टाकले जाते तेव्हा हायड्रोजन आयनची अंदाजे समतुल्य मात्रा नाहीशी होते. त्यामुळे श्वास खेळतो महत्वाची भूमिकाराखण्यासाठी आम्ल-बेस शिल्लकशरीराच्या अंतर्गत वातावरणात. जर, रक्तातील चयापचय प्रक्रियेच्या परिणामी, हायड्रोजन आयनची सामग्री वाढते, तर, यामुळे विनोदी यंत्रणाश्वसनाचे नियमन, ज्यामुळे वाढ होते फुफ्फुसीय वायुवीजन (हायपरव्हेंटिलेशन).या प्रकरणात, HCO 3 + H + -> H 2 CO 3 -> H 2 O + CO 2 च्या प्रतिक्रियेदरम्यान तयार झालेले CO 2 रेणू आउटपुट करतात. अधिकआणि pH सामान्य स्थितीत परत येतो.

रक्त आणि ऊतींमधील वायूंची देवाणघेवाण

मजकूर_क्षेत्रे

arrow_upward

केशिका रक्त दरम्यान O 2 आणि CO 2 चे गॅस एक्सचेंज महान मंडळआणि ऊतक पेशी साध्या प्रसाराद्वारे चालते. श्वसन वायूंचे हस्तांतरण (O 2 - रक्तापासून ऊतींमध्ये, CO 2 - विरुद्ध दिशेने) या वायूंच्या एकाग्रता ग्रेडियंटच्या कृती अंतर्गत केशिकांमधील रक्त आणि इंटरस्टिशियल द्रव.व्होल्टेज फरक सुमारे 2रक्त केशिकाच्या भिंतीच्या दोन्ही बाजूंना, जे रक्तातून इंटरस्टिशियल फ्लुइडमध्ये त्याचे प्रसार सुनिश्चित करते, 30 ते 80 मिमी एचजी पर्यंत असते. (4.0-10.7 kPa). रक्त केशिकाच्या भिंतीवरील इंटरस्टिशियल फ्लुइडमध्ये CO 2 चे ताण 20-40 मिमी एचजी आहे. (2.7-5.3 kPa) रक्तापेक्षा जास्त. CO 2 ऑक्सिजनपेक्षा 20 पट वेगाने पसरत असल्याने, CO 2 काढून टाकणे ऑक्सिजन पुरवण्यापेक्षा खूप सोपे आहे.

ऊतकांमधील गॅस एक्सचेंज केवळ रक्त आणि इंटरस्टिशियल फ्लुइड यांच्यातील श्वसन वायूंच्या व्होल्टेज ग्रेडियंट्सद्वारे प्रभावित होत नाही तर एक्सचेंज पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ, प्रसार अंतराचा आकार आणि त्या माध्यमांच्या प्रसार गुणांकांवर देखील परिणाम होतो. वायूंचे हस्तांतरण केले जाते. वायूंचा प्रसार मार्ग लहान असतो, केशिका नेटवर्कची घनता जास्त असते. प्रति 1 मिमी 3 केशिका पलंगाची एकूण पृष्ठभाग पोहोचते, उदाहरणार्थ, कंकाल स्नायूमध्ये 60 मीटर 2 आणि मायोकार्डियममध्ये 100 मीटर 2. मायक्रोव्हॅस्क्युलेचरमधील रक्त प्रवाहाच्या वितरणावर अवलंबून, प्रसार क्षेत्र देखील प्रति युनिट वेळेनुसार केशिकामधून वाहणार्या एरिथ्रोसाइट्सची संख्या निर्धारित करते. रक्तातून ऊतींमध्ये O 2 सोडणे प्लाझ्मा आणि इंटरस्टिशियल फ्लुइड, तसेच एरिथ्रोसाइट्स आणि ऊतक पेशींमधील सायटोप्लाझमच्या संवहनाने प्रभावित होते. ऊतींमध्ये पसरणारे O 2 ऊतक श्वसनादरम्यान पेशींद्वारे वापरतात, त्यामुळे रक्त, इंटरस्टिशियल फ्लुइड आणि पेशी यांच्यातील व्होल्टेजमधील फरक सतत अस्तित्वात असतो, ज्यामुळे या दिशेने प्रसार होतो. ऊतींचे ऑक्सिजन वापर वाढल्याने, रक्तातील त्याचा ताण कमी होतो, ज्यामुळे ऑक्सिहेमोग्लोबिनचे पृथक्करण सुलभ होते.

धमनीच्या रक्तातील एकूण सामग्रीची टक्केवारी म्हणून ऊतींद्वारे वापरल्या जाणार्‍या ऑक्सिजनची मात्रा, याला ऑक्सिजन वापर घटक म्हणतात. संपूर्ण शरीरासाठी विश्रांती गुणांकऑक्सिजन वापर एजंटसुमारे 30-40% आहे. तथापि, त्याच वेळी, विविध ऊतींमध्ये ऑक्सिजनचा वापर लक्षणीय भिन्न आहे आणि त्याच्या वापराचे गुणांक, उदाहरणार्थ, मायोकार्डियममध्ये, मेंदू, यकृत यांचे राखाडी पदार्थ 40-60% आहे. विश्रांतीमध्ये, मेंदूचा राखाडी पदार्थ (विशेषतः सेरेब्रल कॉर्टेक्स) प्रति मिनिट 0.08 ते 0.1 मिली ओ 2 प्रति 1 ग्रॅम ऊती वापरतो आणि मेंदूच्या पांढर्या पदार्थात - 8-10 पट कमी असतो. मूत्रपिंडाच्या कॉर्टिकल पदार्थामध्ये, O 2 चा सरासरी वापर किडनीच्या मज्जाच्या आतील भागांपेक्षा सुमारे 20 पट जास्त असतो. गंभीर सह शारीरिक क्रियाकलापवापर घटक सुमारे 2 कार्यरत कंकाल स्नायूआणि मायोकार्डियम 90% पर्यंत पोहोचते.

ऊतींमध्ये प्रवेश करणा-या ऑक्सिजनचा वापर सेल्युलर ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रियेत केला जातो जो सबसेल्युलर स्तरावर कडक क्रमाने गटांमध्ये व्यवस्था केलेल्या विशिष्ट एन्झाईम्सच्या सहभागाने होतो. आतमाइटोकॉन्ड्रियल पडदा. पेशींमध्ये ऑक्सिडेटिव्ह चयापचय प्रक्रियेच्या सामान्य कोर्ससाठी, माइटोकॉन्ड्रियल प्रदेशातील O 2 व्होल्टेज किमान 0.1-1 मिमी एचजी असणे आवश्यक आहे. (13.3-133.3 kPa).
या मूल्याला म्हणतातमायटोकॉन्ड्रियामध्ये ऑक्सिजनचा गंभीर ताण. बहुतेक उतींमध्ये O 2 चा एकमेव राखीव भौतिकदृष्ट्या विरघळलेला अंश असल्याने, रक्तातून O 2 च्या पुरवठ्यात घट झाल्यामुळे O 2 च्या ऊतींच्या गरजा यापुढे पूर्ण होत नाहीत, विकसित होतात. ऑक्सिजन उपासमार आणि ऑक्सिडेटिव्ह चयापचय प्रक्रियामंद होत आहेत.

फक्त ऊती ज्यामध्ये O 2 चे डेपो आहे ते स्नायू आहे. मध्ये O 2 डेपोची भूमिका स्नायू ऊतकरंगद्रव्य खेळते मायोग्लोबिन,हेमोग्लोबिनच्या संरचनेत जवळ आहे आणि O 2 उलटे बांधण्यास सक्षम आहे. तथापि, मानवी स्नायूंमध्ये मायोग्लोबिनची सामग्री कमी आहे, आणि म्हणून संचयित ओचे प्रमाण दीर्घ कालावधीसाठी त्यांचे सामान्य कार्य सुनिश्चित करू शकत नाही. ऑक्सिजनसाठी मायोग्लोबिनची आत्मीयता हिमोग्लोबिनपेक्षा जास्त आहे: आधीच O च्या व्होल्टेजवर, 3-4 मिमी एचजी. 50% मायोग्लोबिन ऑक्सीमोग्लोबिनमध्ये जाते आणि 40 मिमी एचजी वर. मायोग्लोबिन O 2 सह 95% पर्यंत संतृप्त आहे. स्नायूंच्या आकुंचन दरम्यान, एकीकडे, पेशींच्या ऊर्जेच्या गरजा वाढतात आणि ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रिया, दुसरीकडे, ऑक्सिजन वितरणाची परिस्थिती झपाट्याने बिघडते, कारण आकुंचन दरम्यान स्नायू केशिका दाबतात आणि त्यांच्याद्वारे रक्ताचा प्रवेश थांबू शकतो. आकुंचन दरम्यान, O 2 सेवन केले जाते, स्नायू शिथिलतेदरम्यान मायोग्लोबिनमध्ये साठवले जाते. सतत सक्रियपणे कार्यरत असलेल्या हृदयाच्या स्नायूंसाठी हे विशेष महत्त्व आहे, कारण रक्तातून ऑक्सिजनचा पुरवठा वेळोवेळी होतो. सिस्टोल दरम्यान, इंट्राम्युरल प्रेशरमध्ये वाढ झाल्यामुळे, डावीकडील बेसिनमध्ये रक्त प्रवाह कोरोनरी धमनीमध्ये कमी होते आतील स्तरडाव्या वेंट्रिकलचे मायोकार्डियम कॅन थोडा वेळपूर्णपणे थांबवा. जेव्हा स्नायू पेशींमध्ये व्होल्टेज O 2 10-15 मिमी एचजी पेक्षा कमी होते. (1.3-2.0 kPa), मायोग्लोबिन डायस्टोल दरम्यान ऑक्सिमोग्लोबिनच्या रूपात साठवलेले O सोडण्यास सुरवात करते. हृदयातील मायोग्लोबिनची सरासरी सामग्री 4 mg/g आहे. 1 ग्रॅम मायोग्लोबिन सुमारे 1.34 मिली ऑक्सिजन बांधू शकतो, शारीरिक परिस्थितीनुसार, मायोकार्डियममधील ऑक्सिजनचा साठा प्रति 1 ग्रॅम ऊतीमागे 0.005 मिली आहे. ऑक्सिजनची ही मात्रा मायोकार्डियममध्ये ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रिया केवळ 3-4 सेकंदांपर्यंत राखण्यासाठी पुरेशी आहे जेव्हा रक्ताद्वारे प्रसूती पूर्णपणे थांबते. तथापि, सिस्टोलचा कालावधी खूपच कमी असतो, म्हणून मायोग्लोबिन, जे अल्पकालीन O 2 डेपो म्हणून कार्य करते, ऑक्सिजन उपासमार होण्यापासून मायोकार्डियमचे संरक्षण करते.

ऑक्सिजन वाहतूकप्रामुख्याने एरिथ्रोसाइट्सद्वारे चालते. धमनी रक्तातून काढलेल्या 19 vol.% ऑक्सिजनपैकी, केवळ 0.3 vol.% प्लाझ्मामध्ये विरघळतो, तर उर्वरित O2 एरिथ्रोसाइट्समध्ये असतो आणि ते येथे असते. रासायनिक बंधनहिमोग्लोबिन सह. हिमोग्लोबिन (Hb) ऑक्सिजनसह एक नाजूक, सहजपणे विलग करणारे संयुग बनते - ऑक्सिहेमोग्लोबिन (HbO02). हिमोग्लोबिनद्वारे ऑक्सिजनचे बंधन ऑक्सिजनच्या ताणावर अवलंबून असते आणि ते सहज असते उलट करण्यायोग्य प्रक्रिया. जेव्हा ऑक्सिजनचा ताण कमी होतो तेव्हा ऑक्सिहेमोग्लोबिन ऑक्सिजन सोडते.

ऑक्सिहेमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र. जर आपण ऑडिनेट अक्षावर ऑक्सिजनचा आंशिक दाब, आणि ऑक्सिजनसह हिमोग्लोबिनच्या संपृक्ततेची टक्केवारी, म्हणजे, ऑक्सिहेमोग्लोबिनमध्ये गेलेल्या हिमोग्लोबिनची टक्केवारी, ऑडिनेट अक्षावर प्लॉट केली, तर आपल्याला ऑक्सिहेमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र मिळेल. हा वक्र ( तांदूळ 55, ए) मध्ये हायपरबोलाचे स्वरूप आहे आणि ते दर्शविते की ऑक्सिजनचा आंशिक दाब आणि ऑक्सिहेमोग्लोबिनचे प्रमाण यांच्यात थेट आनुपातिक संबंध नाही. डावी बाजूवक्र वेगाने वाढते. वक्र उजव्या बाजूला जवळजवळ क्षैतिज दिशा आहे.

तांदूळ. 55. मध्ये ऑक्सिहेमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र जलीय द्रावण(A) आणि रक्तामध्ये (B) 40 mm Hg च्या कार्बन डायऑक्साइड दाबाने. कला. (बारक्रॉफ्टच्या मते).

हिमोग्लोबिनद्वारे ऑक्सिजनच्या बांधणीमुळे असा वक्र निर्माण होतो हे खूप शारीरिक महत्त्व आहे. ऑक्सिजनच्या तुलनेने उच्च आंशिक दाबाच्या झोनमध्ये, फुफ्फुसांच्या अल्व्होलीमध्ये त्याच्या दाबाशी संबंधित, 100-60 मिमी एचजीच्या श्रेणीमध्ये ऑक्सिजनच्या दाबात बदल होतो. कला. वक्रच्या क्षैतिज मार्गावर जवळजवळ कोणताही प्रभाव पडत नाही, म्हणजे, तयार झालेल्या ऑक्सिहेमोग्लोबिनचे प्रमाण जवळजवळ बदलत नाही.

वर आणले तांदूळ ५५डिस्टिल्ड वॉटरमधील शुद्ध हिमोग्लोबिनच्या द्रावणाचा अभ्यास करून वक्र A मिळवला जातो. नैसर्गिक परिस्थितीत, रक्त प्लाझ्मामध्ये विविध क्षार आणि कार्बन डायऑक्साइड असतात, जे ऑक्सिहेमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र बदलतात. वळणाची डावी बाजू झुकते आणि संपूर्ण वक्र S. From या अक्षरासारखे दिसते तांदूळ ५५(वक्र B) हे पाहिले जाऊ शकते की वक्रचा मधला भाग सरळ खालच्या दिशेने निर्देशित केला जातो आणि खालचा भाग क्षैतिज दिशेने जातो.

याची नोंद घ्यावी तळाचा भागवक्र कमी झोनमध्ये हिमोग्लोबिनचे गुणधर्म दर्शवते , जे ऊतींमध्ये उपलब्ध असलेल्या जवळ आहेत. वक्रचा मध्य भाग धमनी आणि शिरासंबंधी रक्तामध्ये उपस्थित असलेल्या ऑक्सिजन तणावाच्या मूल्यांवर हिमोग्लोबिनच्या गुणधर्मांची कल्पना देतो.

कार्बन डाय ऑक्साईडच्या उपस्थितीत ऑक्सिजन बांधण्यासाठी हिमोग्लोबिनच्या क्षमतेमध्ये तीव्र घट 40 मिली एचजी ऑक्सिजनच्या आंशिक दाबाने लक्षात येते. कला., म्हणजे, त्याच्या तणावासह, जे शिरासंबंधी रक्तामध्ये असते. हिमोग्लोबिनचा हा गुणधर्म आहे महत्त्वशरीरासाठी. ऊतकांच्या केशिकामध्ये, रक्तातील कार्बन डाय ऑक्साईडचा ताण वाढतो आणि म्हणून ऑक्सिजन बांधण्यासाठी हिमोग्लोबिनची क्षमता कमी होते, ज्यामुळे ऊतींमध्ये ऑक्सिजन परत येणे सुलभ होते. फुफ्फुसांच्या अल्व्होलीमध्ये, जेथे कार्बन डायऑक्साइडचा काही भाग वायुकोशाच्या हवेत जातो, ऑक्सिजनसाठी हिमोग्लोबिनची आत्मीयता वाढते, ज्यामुळे ऑक्सिहेमोग्लोबिन तयार होण्यास मदत होते.

विशेषतः एक तीव्र घटऑक्सिजन बांधण्यासाठी हिमोग्लोबिनची क्षमता स्नायू केशिका रक्तामध्ये तीव्र स्नायूंच्या कामाच्या वेळी लक्षात येते, जेव्हा आंबट पदार्थचयापचय, विशेषतः लैक्टिक ऍसिड. हे परतावा प्रोत्साहन देते मोठ्या संख्येनेस्नायूंना ऑक्सिजन.

हिमोग्लोबिनची ऑक्सिजन बांधण्याची आणि सोडण्याची क्षमता तापमानानुसार बदलते. ऑक्सिहेमोग्लोबिन वातावरणातील ऑक्सिजनच्या समान आंशिक दाबाने मानवी शरीराच्या तापमानात (३७-३८ डिग्री सेल्सियस) कमी तापमानापेक्षा जास्त ऑक्सिजन सोडते.

रक्ताद्वारे वाहून नेणारा O 2 (सुमारे 2%) चा फक्त एक छोटासा भाग प्लाझ्मामध्ये विरघळला जातो. त्यातील बहुतेक हेमोग्लोबिनसह अस्थिर कंपाऊंडच्या स्वरूपात वाहून नेले जाते, जे कशेरुकामध्ये एरिथ्रोसाइट्समध्ये असते. या श्वसन रंगद्रव्याच्या रेणूंमध्ये एक प्रजाती-विशिष्ट प्रोटीन समाविष्ट आहे - ग्लोबिनआणि सर्व प्राण्यांमध्ये समान कृत्रिम गट - रत्नफेरस लोह असलेले (चित्र 10.27).

हिमोग्लोबिनला ऑक्सिजनची जोड (हिमोग्लोबिनचे ऑक्सिजनेशन)लोहाच्या व्हॅलेन्समध्ये बदल न करता उद्भवते, म्हणजे, इलेक्ट्रॉनच्या हस्तांतरणाशिवाय, जे खरे ऑक्सिडेशन दर्शवते. असे असले तरी, ऑक्सिजनशी संबंधित हिमोग्लोबिनला सामान्यतः ऑक्सिडाइज्ड असे म्हणतात (अधिक योग्यरित्या - ऑक्सिहेमोग्लोबिन),आणि ऑक्सिजन कोणी दिला - पुनर्संचयित (अधिक योग्यरित्या - डीऑक्सीहेमोग्लोबिन).

1 g हिमोग्लोबिन 1.36 मिली वायू O 2 (सामान्य वातावरणाच्या दाबावर) बांधू शकतो. उदाहरणार्थ, मानवी रक्तात सुमारे 150 ग्रॅम/लिटर हिमोग्लोबिन असते हे लक्षात घेता, 100 मिली रक्त सुमारे 21 मिली ओ 2 वाहून नेऊ शकते. हे तथाकथित रक्ताची ऑक्सिजन क्षमता.हिमोग्लोबिनचे ऑक्सिजनेशन (दुसर्‍या शब्दात, रक्ताची ऑक्सिजन क्षमता वापरण्याची टक्केवारी) ज्या माध्यमाच्या रक्ताच्या संपर्कात येते त्या माध्यमाच्या आंशिक दाब 0 2 वर अवलंबून असते. या संबंधाचे वर्णन केले आहे ऑक्सिहेमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र(अंजीर 10.28). कॉम्प्लेक्सएस चार हिमोग्लोबिन पॉलीपेप्टाइड साखळींच्या सहकारी प्रभावाने या वक्राचे आकाराचे स्वरूप स्पष्ट केले आहे, ज्यातील ऑक्सिजन-बाइंडिंग गुणधर्म (O 2 साठी आत्मीयता) भिन्न आहेत.

या वैशिष्ट्यामुळे, शिरासंबंधी रक्त, फुफ्फुसीय केशिकामधून जात आहे (अल्व्होलर आर O2 वक्राच्या वरच्या भागावर पडते), जवळजवळ पूर्णपणे ऑक्सिजनयुक्त होते आणि ऊतींच्या केशिकांमधील धमनी रक्त (जेथे Po 2 वक्राच्या उंच भागाशी संबंधित आहे) प्रभावीपणे O 2 सोडते. ऑक्सिजन सोडण्यास प्रोत्साहन देते

ऑक्सिहेमोग्लोबिनचे पृथक्करण वक्र तापमानात वाढ आणि माध्यमातील हायड्रोजन आयनांच्या एकाग्रतेत वाढीसह उजवीकडे सरकते, जे यामधून Pco 2 वर अवलंबून असते. (वेरिगो-बोहर प्रभाव).म्हणून, ऊतींमध्ये ऑक्सिहेमोग्लोबिनद्वारे ऑक्सिजनच्या अधिक संपूर्ण प्रकाशनासाठी परिस्थिती निर्माण केली जाते, विशेषत: जेथे चयापचय तीव्रता जास्त असते, उदाहरणार्थ, कार्यरत स्नायूंमध्ये. तथापि, शिरासंबंधी रक्तामध्येही, हिमोग्लोबिनचा एक मोठा किंवा कमी भाग (40 ते 70% पर्यंत) ऑक्सिजनयुक्त स्वरूपात राहतो. तर, एका व्यक्तीमध्ये, प्रत्येक 100 मिली रक्त ऊतींना 5-6 मिली ओ 2 (तथाकथित धमनी ऑक्सिजन फरक)आणि अर्थातच, ते फुफ्फुसातील ऑक्सिजनने समान प्रमाणात समृद्ध होतात.

ऑक्सिजनसाठी हिमोग्लोबिनची आत्मीयता ऑक्सिजनच्या आंशिक दाबाने मोजली जाते ज्यावर हिमोग्लोबिन 50% संतृप्त होते. (आर ५०)मानवांमध्ये, ते साधारणपणे 26.5 मिमी एचजी असते. कला. धमनी रक्तासाठी. पॅरामीटर R 50ऑक्सिजन बांधण्यासाठी श्वसन रंगद्रव्याची क्षमता प्रतिबिंबित करते. हे पॅरामीटर ऑक्सिजन-खराब वातावरणात राहणाऱ्या प्राण्यांच्या हिमोग्लोबिनसाठी तसेच तथाकथित प्राण्यांसाठी जास्त आहे. गर्भाचे हिमोग्लोबिन,जे गर्भाच्या रक्तामध्ये असते, जे प्लेसेंटल अडथळ्याद्वारे आईच्या रक्तातून ऑक्सिजन प्राप्त करते.