Клетки крови: строение и функции, особенности и виды, транспортировка кислорода и углекислоты

Сущность дыхательной функции крови состоит в доставке кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким (табл. 17.4).

Кровь осуществляет дыхательную функцию прежде всего благодаря наличию в ней гемоглобина. Физиологическая функция гемоглобина как переносчика кислорода основана на способности обратимо связывать кислород. Поэтому в легочных капиллярах происходит насыщение крови кислородом, а в тканевых капиллярах, где парциальное давление кислорода резко снижено, осуществляется отдача кислорода тканям.

В состоянии покоя ткани и органы человека потребляют около 200 мл кислорода в минуту. При тяжелой физической работе количество потребляемого тканями кислорода возрастает в 10 раз и более (до 2–3 л/мин). Доставка от легких к тканям такого количества кислорода в виде газа, физически растворенного в плазме, невозможна вследствие малой растворимости кислорода в воде и плазме крови (табл. 17.5).

Исходя из приведенных в табл. 17.5 данных, а также зная РO2 в артериальной крови – 107–120 гПа (80–90 мм рт. ст.), нетрудно видеть, что количество физически растворенного кислорода в плазме крови не может превышать 0,3 об. %. При расчете кислородной емкости крови этой величиной можно пренебречь.

Итак, функцию переносчика кислорода в организме выполняет гемоглобин. Напомним, что молекула гемоглобина построена из 4 субъединиц (полипептидных цепей), каждая из которых связана с гемом (см. главу 2). Следовательно, молекула гемоглобина имеет 4 гема, к которым может присоединяться кислород, при этом гемоглобин переходит в оксигемо-глобин.

Гемоглобин человека содержит 0,335% железа. Каждый грамм-атом железа (55,84 г) в составе гемоглобина при полном насыщении кислородом связывает 1 грамм-молекулу кислорода (22400 мл). Таким образом, 100 г гемоглобина могут связывать

а каждый грамм гемоглобина – 1,34 мл кислорода. Содержание гемоглобина в крови здорового человека составляет 13–16%, т.е. в 100 мл крови 13–16 г гемоглобина. При РО2 в артериальной крови 107–120 гПа гемоглобин насыщен кислородом на 96%. Следовательно, в этих условиях 100 мл крови содержит 19–20 об. % кислорода:

В венозной крови в состоянии покоя РО2 = 53,3 гПа, и в этих условиях гемоглобин насыщен кислородом лишь на 70–72%, т.е. содержание кислорода в 100 мл венозной крови не превышает

Артериовенозная разница по кислороду будет около 6 об. %. Таким образом, за 1 мин ткани в состоянии покоя получают 200–240 мл кислорода (при условии, что минутный объем сердца в покое составляет 4 л).

Возрастание интенсивности окислительных процессов в тканях, например при усиленной мышечной работе всегда связано с более полным извлечением кислорода из крови. Кроме того, при физической работе резко увеличивается скорость кровотока.

Зависимость между степенью насыщения гемоглобина кислородом и РО2, можно выразить в виде кривой насыщения гемоглобина кислородом, или кривой диссоциации оксигемоглобина, которая имеет S-образную форму и характеризует сродство гемоглобина к кислороду (рис. 17.6).

Характерная для гемоглобина S-образная кривая насыщения кислородом свидетельствует, что связывание первой молекулы кислорода одним из

гемов гемоглобина облегчает связывание последующих молекул кислорода тремя другими оставшимися гемами.

Долгое время механизм, лежащий в основе этого эффекта, оставался загадкой, так как, по данным рентгено-структурного анализа, 4 гема в молекуле гемоглобина довольно далеко отстоят друг от друга и вряд ли могут оказывать взаимное влияние.

В последнее время принято следующее объяснение происхождения S-образ-ной кривой. Считают, что тетрамерная молекула гемоглобина способна обратимо распадаться на две половинки, каждая из которых содержит одну α-цепь и одну β-цепь:

При взаимодействии молекулы кислорода с одним из четырех гемов гемоглобина кислород присоединяется к одной из половинок молекулы гемоглобина (допустим, к α-цепи этой половинки).

Как только такое присоединение произойдет, α-полипептидная цепь претерпевает конформа-ционные изменения, которые передаются на тесно связанную с ней β-цепь; последняя также подвергается конформационным сдвигам. β-Цепь присоединяет кислород, имея уже большее сродство к нему.

Таким путем связывание одной молекулы кислорода благоприятствует связыванию второй молекулы (так называемое кооперативное взаимодействие).

После насыщения кислородом одной половины молекулы гемоглобина возникает новое, внутреннее, напряженное состояние молекулы гемоглобина, которое вынуждает и вторую половину гемоглобина изменить конфор-мацию. Теперь еще две молекулы кислорода, по-видимому, по очереди связываются со второй половинкой молекулы гемоглобина, образуя оксигемоглобин.

S-образная форма кривой насыщения гемоглобина кислородом имеет большое физиологическое значение. При такой форме кривой обеспечивается возможность насыщения крови кислородом при изменении РО2 в довольно широких пределах.

Например, дыхательная функция крови существенно не нарушается при снижении РО2 в альвеолярном воздухе со 133,3 до 80–93,3 гПа.

Численно сродство гемоглобина к кислороду принято выражать величиной Р50 – парциальное напряжение кислорода, при котором 50% гемоглобина связано с кислородом (рН 7,4 температура 37°С). Нормальная величина Р50 около 34,67 гПа (см. рис. 17.6).

Смещение кривой насыщения гемоглобина кислородом вправо означает уменьшение способности гемоглобина связывать кислород и, следовательно, сопровождается повышением Р50.

Напротив, смещение кривой влево свидетельствует о повышенном сродстве гемоглобина к кислороду, величина Р50 снижена.

Ход кривой насыщения гемоглобина кислородом или диссоциации оксигемоглобина зависит от ряда факторов. Сродство гемоглобина к кислороду в первую очередь связано с рН.

Чем ниже рН, тем меньше способность гемоглобина связывать кислород и тем выше Р50. В тканевых капиллярах рН ниже (поступает большое количество СО2), в связи с чем гемоглобин легко отдает кислород.

В легких СО2 выделяется, рН повышается и гемоглобин активно присоединяет кислород.

Способность гемоглобина связывать кислород зависит также от температуры. Чем выше температура (в тканях температура выше, чем в легких), тем меньше сродство гемоглобина к кислороду. Напротив, снижение температуры вызывает обратные явления.

Например, у новорожденных содержание гемоглобина доходит до 20–21% (вместо обычных для взрослого 13–16%).

У человека имеется несколько гемоглобинов, которые образуются в различном количестве в разные стадии онтогенеза и различаются по своему сродству к кислороду.

• Рассмотрим нарушения дыхательной функции крови при некоторых патологических состояниях.
• Предыдущая страница | Следующая страница
• СОДЕРЖАНИЕ

Источник: http://www.xumuk.ru/biologhim/257.html

Газообмен в тканях и легких. Строение дыхательной системы :

Одной из важнейших функций организма является дыхание. Во время него происходит газообмен в тканях и легких, при котором поддерживается окислительно-восстановительный баланс. Дыхание – это сложный процесс, обеспечивающий кислородом ткани, использование его клетками при метаболизме, а также удаление негативных газов.

Этапы дыхания

Чтобы понять, как происходит газообмен в тканях и легких, необходимо знать этапы дыхания. Всего их три:

1. Внешнее дыхание, при котором происходит газообмен между клетками организма и внешней атмосферой. Внешний вариант делится на обмен газов между внешнем и внутренним воздухом, а также на обмен газами между кровью легких и альвеолярным воздухом.
2. Транспортировка газов. Газ в организме находятся в свободном состоянии, а остальная часть переносится в связанном состоянии гемоглобином. Газообмен в тканях и легких происходит именно через гемоглобин, в котором содержится до двадцати процентов углекислого газа.
3. Тканевое дыхание (внутреннее). Данный вид можно разделить на обмен газами между кровью и тканями, и на усвоение клетками кислорода и выделение различных продуктов жизнедеятельности (метана, углекислого и т. д.).

В процессах дыхания принимают участие не только легкие и дыхательные пути, но и мышцы грудной клетки, а также головной и спинной мозг.

Процесс газообмена

Во время насыщения воздухом легких и при выдохах происходит его изменение на химическом уровне.

В выдыхаемом воздухе при температуре ноль градусов и при давлении 765 мм рт. ст., содержится около шестнадцати процентов кислорода, четыре процента углекислого газа, а остальное — азот.

При температуре 37о С воздух в альвеолах насыщается парами, при этом процессе изменяется давление, падая до пятидесяти миллиметров ртутного столба. При этом давление газов в альвеолярном воздухе составляет чуть больше семисот мм рт. ст.

В этом воздухе содержится пятнадцать процентов кислорода, шесть — углекислого газа, а остальное – это азот и прочие примеси.

Для физиологии газообмена в легких и тканях имеет большое значение разница парциального давления и между углекислым газом и кислородом. Парциальное давление кислорода составляет около 105 мм рт. ст., а в венозной крови оно в три раза меньше. Из-за этой разницы кислород поступает из альвеолярного воздуха в венозную кровь. Таким образом, происходит ее насыщение и превращение в артериальную.

Парциальное давление СО2 в венозной крови менее пятидесяти миллиметров ртутного столба, а в альвеолярном воздухе – сорок. Из-за этой небольшой разницы углекислый газ переходит из венозной крови в альвеолярную и выводится организмом при выдохе.

Газообмен в тканях и легких осуществляется при помощи капиллярной сетки сосудов. Через их стенки происходит насыщение кислородом клеток, а также удаляется углекислый газ.

Это позволяет проходить СО2 из клеток в сосуды, превращая кровь в венозную.

Транспорт газов

Во время внешнего дыхания в легких происходит процесс превращения венозной крови в артериальную путем соединения кислорода с гемоглобином. В результате такой реакции образуется оксигемоглобин.

При достижении клеток организма этот элемент распадается. В соединении с бикарбонатами, которые образуются в крови, углекислота поступает в кровь.

В результате образуются соли, но при этом процессе реакция ее остается неизменной.

Достигнув легких, бикарбонаты распадаются, отдавая оксигемоглобину щелочной радикал. После этого бикарбонаты превращаются в углекислый газ и водяные пары. Все эти вещества распада выводятся из организма во время выдоха. Механизм газообмена в легких и тканях производится путем превращения углекислого газа и кислорода в соли. Именно в таком состоянии эти вещества транспортируются кровью.

Роль легких

Основная функция легких – это обеспечение обмена газами между воздухом и кровью. Этот процесс возможен из-за огромной площади органа: у взрослого человека она составляет 90 м2 и почти такой же площадью сосудов МКК, где происходит насыщение венозной крови кислородом и отдача углекислого газа.

Во время выдоха из организма выводится более двухсот различных веществ. Это не только углекислый газ, но и ацетон, метан, эфиры и спирты, пары воды и т. д.

Макрофаги вырабатывают хемотаксические вещества, которые привлекают гранулоциты: они выходят из капилляр и принимают прямое участие в фагоцитозе. После поглощения микроорганизмов, макрофаги могут переходить в лимфатическую систему, где может происходить воспаление. Патологические агенты заставляют вырабатывать лейкоцитарные антитела.

Функция метаболизма

Особенности функций легких включает метаболическое свойство. Во время обменных процессов происходит образование фосфолипидов и белков, их синтез. Также в легких происходит синтез гепарина. Дыхательный орган участвует в образовании и разрушении биологически активных веществ.

Общая схема дыхания

Особенность строения дыхательной системы позволяет воздушным массам легко проходить по дыхательным путям и попадать в легкие, где происходят обменные процессы.

Воздух попадает в дыхательную систему через носовой ход, затем проходит по ротоглотке в трахею, откуда масса доходит до бронхов.

После прохождения через бронхиальное дерево воздух попадает в легкие, где и происходит обмен между разными типами воздуха.

Во время этого процесса кислород поглощается клетками крови, превращая венозную кровь в артериальную и доставляя ее к сердцу, а оттуда она разносится по всему организму.

Анатомия дыхательной системы

Строение дыхательной системы выделяет воздухоносные пути и собственно дыхательную часть. Последняя представлена легкими, где происходит газообмен между воздушными массами и кровью.

Воздух проходит в дыхательную часть по воздухоносным путям, представленными полостью носа, гортанью, трахеей и бронхами.

Воздухоносная часть

Начинается дыхательная система носовой полостью. Она разделена на две части хрящевой перегородкой. Спереди каналы носа сообщаются с атмосферой, а сзади – с носоглоткой.

Из носа воздух попадает в ротовую, а затем в гортанную часть глотки. Здесь происходит скрещивание дыхательной и пищеварительной систем. При патологии носовых ходов, дыхание может осуществляться через рот.

В этом случае воздух также будет попадать в глотку, а затем в гортань. Она располагается на уровне шестого шейного позвонка, образуя возвышение. Эта часть дыхательной системы может смещаться во время разговора.

Через верхнее отверстие гортань сообщается с глоткой, а снизу орган переходит в трахею. Она является продолжением гортани и состоит из двадцати неполных хрящевых колец. На уровне пятого грудного позвоночного сегмента трахея разделяется на пару бронхов. Они направляются к легким. Бронхи разделены на части, образуя перевернутое дерево, которое как бы проросло ветвями внутрь легких.

Дыхательную систему завершают легкие. Они расположены в грудной полости по обеим сторонам от сердца. Легкие делятся на доли, каждая из которых разделяется на сегменты. Они имеют форму неправильных конусов.

Сегменты легких разделяются на множество частей – бронхиол, на стенках которых располагаются альвеолы. Весь этот комплекс получил название альвеолярный. Именно в нем происходит газообмен.

Источник: https://www.syl.ru/article/342029/gazoobmen-v-tkanyah-i-legkih-stroenie-dyihatelnoy-sistemyi

Функции и строение крови человека

Кровь – это жидкая среда, находящаяся внутри нашего организма. Содержание ее в человеческом теле составляет примерно 6-7%. Она омывает все внутренние органы и ткани, обеспечивает баланс. Из-за сердечных сокращений передвигается по сосудам и выполняет ряд важнейших функций.

В состав входит два основных компонента: плазма и различные частицы, взвешенные в ней. Частицы делятся на тромбоциты, эритроциты и лейкоциты. Благодаря им кровь и выполняет огромное количество функций в организме.

Список функций крови

Какую функцию выполняет кровь в организме человека? Их достаточно много, и они разнообразны:

1. транспортная;
2. гомеостатическая;
3. регуляторная;
4. трофическая;
5. дыхательная;
6. экскреторная;
7. защитная;
8. терморегуляторная.

???? Рассмотрим каждую функцию в отдельности:

Транспортная. Кровь – основной источник транспортировки питательных веществ к клеткам и продуктов жизнедеятельности из них, а также осуществляет перенос молекул из которых состоит наше тело.

Гомеостатическая. Суть ее заключается в поддержании работы всех систем организма в определённом постоянстве, поддержание водно-солевого и кислотно-щелочного баланса. Это происходит благодаря буферным системам, не позволяющим нарушить хрупкое равновесие.

Регуляторная. В жидкую среду постоянно поступают продукты жизнедеятельности желез внутренней секреции, гормоны, соли, ферменты, которые переносятся к определенным органам и тканям. С помощью этого регулируется функция отдельных систем организма.

Трофическая. Переносит питательные вещества – белки, жиры, углеводы, витамины и минералы от органов пищеварения к каждой клетке организма.

Дыхательная. От альвеол легких с помощью крови происходит доставка кислорода к органам и тканям, а от них уже в обратном направлении переносится углекислый газ.

Экскреторная. Проникшие в организм бактерии, токсины, соли, излишки воды, вредные микробы и вирусы кровь переносит в органы, которые их обезвреживают и удаляют из организма. Это почки, кишечник, потовые железы.

Защитная. Кровь – один из главных факторов формирования иммунитета. В ней находятся антитела, специальные белки и ферменты, которые борются с чужеродными веществами, попавшими в организм.

Терморегуляторная. Так как почти вся энергия в организме выделяется в виде тепла, терморегуляторная функция очень важна. Основную часть тепла вырабатывает печень и кишечник. Кровь разносит это тепло по всему организму, не давая замерзнуть органам, тканям, конечностям.

Строение крови

Строение крови человека (частично переведено, но интуитивно понятно)

• Лейкоциты. Белые кровяные тельца. Их функция – защищать организм от вредоносных и чужеродных компонентов. У них есть ядро и они подвижны. Благодаря этому они передвигаются вместе с кровью по организму и выполняют свои функции. Лейкоциты обеспечивают клеточный иммунитет. С помощью фагоцитоза они поглощают клетки, которые несут в себе чужеродную информацию, и переваривают их. Лейкоциты погибают вместе с чужеродными компонентами.
• Лимфоциты. Разновидность лейкоцитов. Их способ защиты – гуморальный иммунитет. Лимфоциты, один раз столкнувшись с чужеродными клетками, запоминают их и вырабатывают антитела. Они обладают иммунной памятью, и при повторной встрече с чужеродным телом отвечают усиленной реакцией. Живут они намного дольше лейкоцитов, обеспечивая постоянный клеточный иммунитет. Лейкоциты и их виды продуцирует костный мозг, тимус, селезенка.
• Тромбоциты. Самые маленькие клетки. Они способны склеиваться между собой. Благодаря этому их главная функция – это ремонт поврежденных сосудов, то есть они отвечают за свертываемость крови. Когда сосуд повреждается, тромбоциты склеиваются между собой и закрывают отверстие, препятствуя образованию кровотечения. Они продуцируют серотонин, адреналин, и другие вещества. Образуются тромбоциты в красном костном мозге.
• Эритроциты. Они окрашивают кровь в красный цвет. Это безъядерные, вогнутые с двух сторон клетки. Их функция заключается в переносе кислорода и углекислого газа. Выполняют они эту функцию из-за присутствия в их составе гемоглобина, который присоединяет и отдает кислород клеткам и тканям. Образование эритроцитов идет в костном мозге, в течение всей жизни.

???? Перечисленные выше элементы составляют 40% от общего состава крови.

• Плазма – это жидкая часть кровотока, составляющая 60% от общего количества. Она содержит электролиты, белки, аминокислоты, жиры и углеводы, гормоны, витамины и продукты жизнедеятельности клеток. На 90% плазма состоит из воды и лишь 10% занимают вышеперечисленные компоненты.

Функции плазмы

Одна из основных функций — это поддержка осмотического давления. Благодаря ей происходит равномерное распределение жидкости внутри клеточных мембран. Осмотическое давление плазмы одинаково с осмотическим давлением в клетках крови, поэтому достигается баланс.

Еще одна функция – это транспортировка клеток, продуктов метаболизма и питательных веществ к органам и тканям. Поддерживает гомеостаз.

Больший процент в составе плазмы занимают белки – альбумины, глобулины и фибриногены. Они в свою очередь выполняют ряд функций:

1. поддерживают водный баланс;
2. осуществляют кислотный гомеостаз;
3. благодаря им стабильно функционирует иммунная система;
4. поддерживают агрегатное состояние;
5. участвуют в процессе свертываемости.

Видео по теме ????

Источник: https://VashOrganism.ru/funkcii-i-stroenie-krovi/

Газообмен и транспорт газов

Для начала восстановим в памяти несколько положений и понятий из области физики, без них изучение газообмена и транспорта газа в легких, невозможно. Итак, атмосферный воздух имеет довольно постоянный процентный состав газов.

Это завидное постоянство характерно и для альвеолярного воздуха, то есть для того, который не просто заполняет легкие, а контактирует непосредственно с пневмоцитами, выстилающими альвеолы.

Правда, О2 в альвеолярном воздухе меньше, чем его содержание в атмосферном (14 и 21%, соответственно), а СО2 значительно больше (5,5 против 0,03% в атмосферном), но значения эти (14 и 5,5%) постоянные (разница между альвеолярным и атмосферным воздухом — результат постоянно происходящего газообмена, находящегося вне зависимости от времени суток, а также от того вдох сейчас или выход, хочет того человек или нет).

А теперь вводим первое физическое понятие — парциальное давление газа. В воздухе, представленном в виде газовой смеси оно пропорционально процентному содержанию этого газа в общем давлении смеси. Атмосферное давление, как известно, равняется 760 мм рт.ст.

Давление же газовой смеси в альвеолярном воздухе несколько меньше, так как часть его пришлась на возрастающее в дыхательной системе количество водяных паров, и составляет 713 мм рт.ст. Теперь не составит труда простыми пропорциями рассчитать парциальное давление в альвеолярном воздухе кислорода и углекислого газа.

Если давление газовой смеси 713 мм рт.ст., а кислорода содержится 14%, значит парциальное давление О2 равно 100 мм рт.ст. Так же находим это значение и для углекислоты — оно будет равно 40 мм рт.ст.

Стоит запомнить, что парциальное давление обоих газов в альвеолярном воздухе являет собой ту силу, с которой молекулы этих газов пытаются проникнуть через аэрогематинеский барьер в кровь из альвеол легких.

Напряжение газа — это величина, характеризующая силу стремления молекул растворенного газа выйти из водной среды в газовую. В физическом отношении понятия «парциальное давление» и «напряжение» очень близки, только относятся к разным средам: первое — к газовой смеси, а второе — к жидкости. Но самое главное в том, что они противостоят друг другу.

Если бы парциальное давление, скажем, СО2 было равно напряжению СО2 в крови, то передвижение двуокиси углерода не наблюдалось бы ни в том, ни в другом направлении.

Другая ситуация складывается с CO2. Кровь, поступает к легким от всего организма через сосуды малого круга, она содержит много СО2 (46 мм рт.ст.), однако парциальное давление СО2 в альвеолах только 40 мм. Это и определяет движение двуокиси углерода из плазмы через барьер для последующего высвобождения в альвеолярный воздух, что приводит к снижению напряжения СО2 до 39 мм рт.ст.

За транспорт кислорода от легких к тканям в основном отвечают эритроциты.

Когда в легочных капиллярах начинает нарастать напряжение кислорода, гемоглобин эритроцитов начинает выхватывать из плазмы молекулы О2, постепенно превращаясь в оксигемоглобин. Именно в такой форме кислород приносится к органам и тканям.

Оксигемоглобин «отсоединяет» от себя О2, отдавая его снова в плазму, и начинается как бы вторая серия — газообмен осуществляется уже между кровью и тканями.

Всем клеткам организма нужен кислород, т.к. именно этот газ является универсальным окислителем в процессах. Используя кислород в биохимических реакциях, клетки получают необходимую им энергию и углекислый газ, требующий удаления за пределы клетки.

Так как не все клетки оказываются в непосредственном контакте с капиллярами, то надежным посредником между ними является тканевая жидкость, о которой подробнее будет рассказано в параграфах о внутренней среде организма и о лимфе. Из тканевой жидкости клетка забирает кислород, поступающий из капилляра, в нее же «выбрасывает» двуокись углерода.

Другими словами, тканевой газообмен осуществляется главным образом между плазмой крови и жидкостью тканей организма. А там уже все проходит по известному механизму. Еще раз обратитесь к таблице на рис. 66. Напряжение О2 в тканевой жидкости невелико (40 мм рт.ст.), чего не скажешь о крови артерий (96 мм рт.ст.).

Исходя из этого столь необходимый клеткам кислород перемещается из плазмы в тканевую жидкость до тех пор, пока напряжение этого газа в крови не достигнет 40 мм рт.ст. СО2 же газ из места большего своего напряжения (46 мм рт.ст. в жидкости тканей) устремляется в плазму крови, где его напряжение составляет 39 мм рт.ст., доводя его до отметки 46.

Кровь с такими показателями О2 и СО2 (40 мм и 46 мм рт.ст.) будет венозной и по венам большого круга притекает к правым отделам сердца, откуда отправляется для осуществления газообмена в легкие человека.

Транспорт углекислого газа в организме человека способен осушествлятся кровью 3-мя путями. Незначительная часть газа растворяется в плазме, определяя тем самым напряжение СО2 в крови.

Большая часть СО2 тем временем контактирует с гемоглобином красных кровяных телец, соединяется с ним, превращая в карбоксигемоглобин. Ну а весь оставшийся СО2 транспортируется в качестве кислых солей угольной кислоты (чаще всего NaHCO3).

Итак, если постараться кратко резюмировать, то можно сказать, что существует 2 стадии газообмена: легочная и тканевая. В легочной стадии основой считается разница парциального давления газа в альвеолярном воздухе с напряжением газа в крови.

Для тканевой стадии основой будет разница напряжения газа в крови и жидкости тканей.

Сам транспорт газов обязательно происходит, если газы находятся в растворенном виде, либо в связанном, если молекулы газов соединяются с ионами или молекулой гемоглобина.

Источник: https://tardokanatomy.ru/content/gazoobmen-i-transport-gazov

Эритроциты

Зрелый эритроцит человека имеет форму двояковогнутого диска диаметром 7-8 мкм. Площадь поверхности двояковогнутого диска почти вдвое больше площади поверхности шара того же объема. Итак, благодаря форме эритроцита поверхность газообмена между ним и плазмой крови является максимальной.

Двояковогнутого эритроцит может перекручиваться в средней части, проникая до капилляров диаметром 2,5-3 мкм. Отсутствие ядра облегчает деформацию клетки и позволяет заполнить ее белком гемоглобином (лат. Хайме — кровь, глобус — шар). Гемоглобин имеет красный цвет, потому и кровь человека красная.

Транспорт кислорода и углекислого газа

Эритроцит может содержать до 400 млн молекул гемоглобина, что составляет около 98% массы внутреннего содержимого этой клетки.

В молекуле гемоглобина выделяют белковый компонент глобин и связанные с Глобино четыре молекулы другой органического вещества — гема.

Каждая молекула гема содержит один атом двухвалентного железа, к которому может присоединиться одна молекула кислорода. Следовательно, молекулы гемоглобина в одном эритроците способны присоединить 1600000000 молекул кислорода.

Багаж знаний советует почитать похожие конспекты и рефераты:

Строение и функции эритроцитов

В капиллярах легких концентрация кислорода увеличивается, его молекулы попадают в эритроциты, присоединяются к гемоглобину, образуя неустойчивую соединение — оксигемоглобин.

Из капилляров легких кровь, обогащенная кислородом, поступает ко всем тканям. В клетках тканей кислород постоянно расходуется в процессах метаболизма. Его концентрация в межклеточном веществе и клетках меньше, чем в крови.

Поэтому кислород, «отщепляется» от оксигемоглобина, диффундирует из капилляров в ткани.

Кровь транспортирует и углекислый газ, который диффундирует в капилляров из тканей. Около 5% углекислого газа растворяется в плазме.

Остальные его молекул поступает к эритроцитам: одни реагируют с водой цитоплазмы, образуя угольную кислоту, а другие присоединяются к гемоглобину и образуют карбгемоглобин. В капиллярах легких реакции в эритроцитах идут в обратном направлении.

Эритроциты частично теряют углекислый газ, который удаляется в легкие. Гемоглобин, освободившийся присоединяет кислород. Темно-красная кровь, которая потеряла кислород в тканях, насыщается им и становится ярко-красной.

В 1 л крови здорового человека содержится 45-50 млрд эритроцитов и 120-160 г гемоглобина. В крови жителей высокогорий этих составляющих больше. В горном воздухе меньше кислорода, следовательно, чтобы обеспечить им клетки, необходимо больше гемоглобина и эритроцитов.

Кислородное голодание

Недостаток кислорода может привести кислородное голодание клеток, что чревато их гибелью. Если кислород не поступает к клеткам головного мозга в течение 5 мин., Его работа нарушается.

В плотном потоке машин у вас начинает болеть голова, возникает тошнота. Причиной этого является угарный газ, содержащийся в выхлопах автомобилей. К каким изменениям в организме приводит длительное воздействие этого вещества?

Угарный газ

Угарный газ активнее кислород связывается с гемоглобином, а вещество, образовавшейся расщепляется очень медленно. Угарный газ занимает в эритроците место кислорода.

Клетка теряет возможность переносить кислород к тканям. Если долго вдыхать воздух, где концентрация угарного газа составляет всего 0,1%, начинается кислородное голодание клеток организма.

Отравление угарным газом может вызвать смерть.

Постоянное состояние кислородной недостаточности организма называют анемией. Одним из ее факторов может быть снижение количества эритроцитов, следовательно, и гемоглобина в крови.

Анемия бывает наследственной, а может развиваться через кровопотерю, отравление тяжелыми металлами, недостаток в организме железа и некоторых витаминов.

ее симптомы — бледность, тахикардия, одышка, нарушение сна и т.д..

Источник: http://bagazhznaniy.ru/obrazovanie/eritrocity

Транспортировка углекислого газа и кислорода эритроцитами

• Дата проведения:
• Тема: Транспортировка кислорода и углекислого газа эритроцитами.
• Цель: Дать представление о транспортировке кислорода и углекислого газа эритроцитами.
• Задачи:
• Образовательные:

1. Формирование знаний о роли гемоглобина.

2. Дать представление об артериальной и венозной крови.

Развивающие:

1. Развитие логического мышления и памяти.

2. Развитие интереса к биологическим знаниям.

3. Развитие самостоятельности.

Воспитательные:

1. Воспитание интереса к предмету.

2. Воспитывать интерес к получению новых знаний.

Методы и методические приемы:

1. Словесные: беседа, рассказ.

2. Наглядные: таблицы, презентация.

Тип урока: Комбинированный.

План урока:

1. Организационный момент

2. Проверка д/з

3. Изучение нового материала

4. Закрепление

5. Домашнее задание

Проверка д/з.

Одна из важнейших функций крови – транспортная, в частности, транспорт газов.

Эта функция связана с элементами, специализированными для выполнения этой функции. Такие форменные элементы присутствуют в крови — это эритроциты.

Эритроциты — это клетки, имеющие постоянную форму, а именно, форму двояковогнутых дисков.

Для создания зрительного образа вопрос: Вам приходилось пить лекарства? Такая форма вам что напоминает — Таблетку.

Эритроциты имеют красный цвет, так как под тонкой мембраной находится гемоглобин — красный пигмент, с его особенностями и связана функция эритроцитов. В норме в 1 кубическом мм крови содержится до 5 млн. эритроцитов. Живёт эритроцит до 120 суток. Разрушается в селезёнке.

Гемоглобин — сложное вещество белковой природы, обладающее уникальной особенностью: способностью к переносу кислорода и углекислого газа.

В условиях высокой концентрации кислорода гемоглобин вступает с ним в нестойкое соединение. Что значит «нестойкое»? — Легко распадается в условиях низкой концентрации кислорода.

Где в организме человека высокая концентрация кислорода?

— В лёгких. Именно там образуется соединение гемоглобина с кислородом -оксигемоглобин. И переносится к тканям. В межклеточном веществе тканей низкая концентрация кислорода. Оксигемоглобин распадается на кислород и свободный гемоглобин. Тканевая жидкость насыщается кислородом и передаёт его клеткам.

Освободившийся гемоглобин здесь же, в тканях вступает в нестойкое соединение с углекислым газом в условиях его высокой концентрации в тканевой жидкости, образуется карбоксигемоглобин, который с кровью переносится к лёгким, где он в условиях низкой концентрации углекислого газа легко распадается.

С целью вызвать у учащихся зрительный образ процесса — демонстрация «живой модели» переноса гемоглобином газов. Творческая группа учащихся готовится заранее.

Действующие лица: «лёгкие» (ученик имеет табличку с рисунком лёгких и подписью «лёгкие», в руках у него несколько воздушных шариков голубого цвета, символизирующих кислород), «эритроциты» (несколько учащихся со значками эритроцита, подписью Нb), «межклеточное вещество» (ученик имеет табличку с подписью «межклеточное вещество», в руках у него несколько воздушных шариков жёлтого цвета, символизирующих углекислый газ), «клетки тела» — рядом (несколько учащихся) — нуждаются в кислороде, тянут руки к «межклеточному веществу».

Демонстрация модели: «эритроциты» движутся к «лёгким», там каждый получает по одному голубому шарику, затем с шариками движутся к «клеткам» и «межклеточному веществу», каждый «эритроцит» отдаёт ему голубой шарик и берёт жёлтый, затем «эритроциты» движутся опять к «лёгким»и отдают ему жёлтые шарики, а «межклеточное вещество» выдаёт каждой «клетке» по голубому шарику, на что та очень эмоционально реагирует.

А что будет, если гемоглобин с каким-либо веществом вступит в стойкое соединение?

— Он утратит способность переносить кислород и углекислый газ. Пример такого вещества — угарный газ. Он образуется при неполном сгорании топлива. Если человек надышится угарным газом, то гемоглобин его эритроцитов окажется связанным в стойкое соединение — карбогемоглобин и тогда человек может погибнуть.

Обратить внимание учащихся, как совершенен механизм переноса газов, с которым мы познакомились! Но как он хрупок! Может, стоит задуматься: как уникальна жизнь, в каком узком диапазоне она существует и как бережно нужно к ней относиться?! (и это справедливо для каждого организма).

Гемоглобин обладает уникальной способностью. Но эта способность должна быть реализована. Для этого гемоглобина должно быть достаточное количество в эритроцитах и должна быть большая площадь поверхности эритроцитов, обеспечивающая соприкосновение гемоглобина с газами. Так вот наша задача понять, какие особенности в строении эритроцитов позволяют реализовать их способности.

Лучше всего это выявить в сравнении. Давайте вспомним эритроциты человека и лягушки.

1. 1) Что общего у эритроцитов лягушки и человека? (красный цвет — наличиегемоглобина, округлая форма, есть цитоплазма и мембрана)
2. 2) А в чём их различия? (Размеры, отсутствие ядер, форма различна — у эритроцитов человека форма двояковогнутых дисков, а у лягушки этого нет)
3. 3) Чья кровь эффективнее переносит газы?
4. Эритроциты жертвуют своим ядром для большего содержания гемоглобина.
5. Кровь человека лучше переносит газы, чем кровь лягушки, так как эритроциты человека мельче, в них отсутствуют ядра, и они имеют форму двояковогнутых дисков.
6. Закрепление.

Помните наш вопрос в начале урока — почему кровь так эффективно переносит газы? Можете вы на него уже ответить?

Благодаря наличию в эритроцитах гемоглобина и приспособлений в строении эритроцитов к реализации возможностей гемоглобина.

Есть заболевания крови, при которых человек чувствует слабость, вызванную недостатком снабжения клеток кислородом. Называется оно малокровием, или анемией. С чем это заболевание может быть связано?

1. мало эритроцитов в крови;

2. мало гемоглобина в эритроцитах. Может быть и то, и другое.

Причины: Кровопотери, разрушение эритроцитов (малярия), нарушение кроветворения, отравление эритроцитов ядами, вызывающими их гибель.

Д/З.

Источник: https://infourok.ru/transportirovka-uglekislogo-gaza-i-kisloroda-eritrocitami-770860.html

Транспорт кислорода кровью

Большая
часть кислорода в организме млекопитающих
переносится кровью в виде химического
соединения с гемоглобином. Свободно
растворенного кислорода в крови всего
0.3%. Реакцию оксигенации, превращение
дезоксигемоглобина в оксигемоглобин,
протекающую в эритроцитах капилляров
легких можно записать следующим образом:

Нв
+ 4О2 ⇄Нв(О2)4

Эта реакция
протекает очень быстро – время
полунасыщения гемоглобина кислородом
около 3 миллисекунд. Гемоглобин обладает
двумя удивительными свойствами, которые
позволяют ему быть идеальным переносчиком
кислорода. Первое – это способность
присоединять кислород, а второе –
отдавать его.

Оказывается способность
гемоглобина присоединять и отдавать
кислород зависит от напряжения кислорода
в крови.
Попробуем изобразить графически
зависимость количества оксигенированного
гемоглобина от напряжения кислорода в
крови, и тогда нам удастся выяснить: в
каких случаях гемоглобин присоединяет
кислород, а в каких отдает.

Гемоглобин
и оксигемоглобин неодинаково поглощают
световые лучи, поэтому их концентрацию можно определить спектрометрическими
методами.

График, отражающий
способность гемоглобина присоединять
и отдавать кислород называется «Кривая
диссоциации оксигемоглобина».
По оси абсцисс на этом графике отложено
количество оксигемоглобина в процентах
ко всему гемоглобину крови, по оси
ординат – напряжение кислорода в крови
в мм рт. ст.

Рисунок 9А. Кривая диссоциации оксигемоглобина в
норме

Рассмотрим график
в соответствии с этапами транспорта
кислорода: самая высокая точка
соответствует тому напряжению кислорода,
которое наблюдается в крови легочных
капилляров – 100 мм рт.ст. (столько же,
сколько и в альвеолярном воздухе).

Из
графика видно, что при таком напряжении
весь гемоглобин переходит в форму
оксигемоглобина – насыщается кислородом
полностью. Попробуем рассчитать, сколько
кислорода связывает гемоглобин.

Один
моль гемоглобина может связать 4 моля
О2
, а 1грамм
Нв связывает 1,39 мл О2
в идеале,
а на практике 1,34
мл .
При концентрации гемоглобина в крови,
например, 140 г/литр количество связанного
кислорода составит 140 × 1,34 = 189,6 мл/литр
крови.

Количество
кислорода, которое может связать
гемоглобин при условии его полного
насыщения, называется кислородной
емкостью крови (КЕК). В нашем случае КЕК = 189,6 мл.

Обратим внимание
на важную особенность гемоглобина –
при снижении напряжения кислорода в
крови до 60 мм рт.ст, насыщение практически
не изменяется – почти весь гемоглобин
присутствует в виде оксигемоглобина.
Эта особенность позволяет связывать
максимально возможное количество
кислорода при снижении его содержания
в окружающей среде (например, на высоте
до 3000 метров).

Артериальная кровь
поступает в большой круг кровообращения
и доставляется к тканям. Напряжение
кислорода в тканях, как видно из таблицы
2, колеблется от 0 до 20 мм рт. ст.,
незначительное количество физически
растворенного кислорода диффундирует
в ткани, его напряжение в крови снижается.

Снижение напряжения кислорода
сопровождается диссоциацией
оксигемоглобина и освобождением
кислорода. Освободившийся из соединения
кислород переходит в физически
растворенную форму и может диффундировать
в ткани по градиенту напряжения.. На
венозном конце капилляра напряжение
кислорода равно 40 мм.рт.ст, что соответствует
примерно 73% насыщения гемоглобина.

Крутая часть кривой диссоциации
соответствует напряжению кислорода
обычному для тканей организма – 35 мм
рт.ст и ниже.

Таким образом,
кривая диссоциации гемоглобина отражает
способность гемоглобина присоединять
кислород, если напряжение кислорода в
крови высоко, и отдавать его при снижении
напряжения кислорода.

Переход кислорода
в ткани осуществляется путем диффузии,
и описывается законом Фика, следовательно
зависит от градиента напряжений
кислорода.

Можно узнать,
сколько кислорода извлекается тканью. Для этого нужно определить количество
кислорода в артериальной крови и в
венозной крови, оттекающей от определенной
области. В артериальной крови, как нам
удалось вычислить (КЕК) содержится
180-200 мл. кислорода. Венозная кровь в
состоянии покоя содержит около 120 мл.

кислорода. Попробуем рассчитать
коэффициент утилизации кислорода: 180
мл. 
120 мл. = 60 мл.- это количество извлеченного
тканями кислорода, 60мл./180 
100 = 33%. Следовательно, коэффициент
утилизации кислорода равен 33% (в норме
от 25 до 40%). Как видно из этих данных, не
весь кислород утилизируется тканями.

В норме в течение одной минуты к тканям
доставляется около 1000 мл. кислорода.
Если учесть коэффициент утилизации,
становится ясно, что ткани извлекают
от 250 до 400 мл. кислорода в минуту, остальной
кислород возвращается к сердцу в составе
венозной крови.

При тяжелой мышечной
работе коэффициент утилизации повышается
до 50 – 60 %.

Отметим важную точку на кривой – точка
полунасыщения гемоглобина кислородом наблюдается при напряжении кислорода
27 мм рт. ст., при таком напряжении 50 %
гемоглобина находится в форме
оксигемоглобина, 50% в виде дезоксигемоглобина,
следовательно 50 % связанного кислорода
– свободно (примерно 100мл/л).

Если в ткани
увеличивается концентрация углекислого
газа, ионов водорода, температура, то
кривая
сдвигается вправо.
В этом случае точка полунасыщения
переместится к более высоким значениям
напряжения кислорода — уже при напряжении
40 мм рт. ст. будет освобождено 50 % кислорода
(рисунок 9Б).

Интенсивно работающей ткани
гемоглобин отдаст кислород легче.

Изменение свойств гемоглобина обусловлены
следующими причинами: закисление
среды в результате увеличения концентрации
углекислого газа действует двумя путями
1) увеличение концентрации ионов водорода
способствует отдаче кислорода
оксигемоглобином потому, что ионы
водорода легче связываются с
дезоксигемоглобином, 2) прямое связывание
углекислого газа с белковой частью
молекулы гемоглобина уменьшает ее
сродство к кислороду; увеличение
концентрации 2,3-дифосфоглицерата,
который появляется в процессе анаэробного
гликолиза и тоже встраивается в белковую
часть молекулы гемоглобина и снижает
его сродство к кислороду.

Сдвиг кривой влево
наблюдается, например, у плода, когда в
крови определяется большое количество
фетального гемоглобина.

Рисунок 9 Б.
Влияние изменения параметров внутренней
среды

Источник: https://studfile.net/preview/6404540/page:10/

Транспорт углекислоты кровью. Значение карбоангидразы

Углекислый газ является продуктом метаболизма клеток тканей и поэтому переносится кровью от тканей к легким. Углекислый газ выполняет жизненно важную роль в поддержании во внутренних средах организма уровня рН механизмами кислотно-основного равновесия. Поэтому транспорт углекислого газа кровью тесно взаимосвязан с этими механизмами.

В плазме крови небольшое количество углекислого газа находится в растворенном состоянии; при РС02= 40 мм рт. ст. переносится 2,5 мл/100 мл крови углекислого газа, или 5 %. Количество растворенного в плазме углекислого газа в линейной зависимости возрастает от уровня РС02.

В плазме крови углекислый газ реагирует с водой с образованием Н+ и HCO3. Увеличение напряжения углекислого газа в плазме крови вызывает уменьшение величины ее рН.

Напряжение углекислого газа в плазме крови может быть изменено функцией внешнего дыхания, а количество ионов водорода или рН — буферными системами крови и HCO3, например путем их выведения через почки с мочой.

Величина рН плазмы крови зависит от соотношения концентрации растворенного в ней углекислого газа и ионов бикарбоната. В виде бикарбоната плазмой крови, т. е. в химически связанном состоянии, переносится основное количество углекислого газа — порядка 45 мл/100 мл крови, или до 90 %.

Эритроцитами в виде карбаминового соединения с белками гемоглобина транспортируется примерно 2,5 мл/100 мл крови углекислого газа, или 5 %. Транспорт углекислого газа кровью от тканей к легким в указанных формах не связан с явлением насыщения, как при транспорте кислорода, т. е.

чем больше образуется углекислого газа, тем большее его количество транспортируется от тканей к легким. Однако между парциальным давлением углекислого газа в крови и количеством переносимого кровью углекислого газа имеется криволинейная зависимость: кривая диссоциации углекислого газа.

В крови капилляров тканей организма напряжение углекислого газа составляет 5,3 кПа (40 мм рт. ст.), а в самих тканях — 8,0—10,7 кПа (60—80 мм рт. ст.). В результате С02 диффундирует из тканей в плазму крови, а из нее — в эритроциты по градиенту парциального давления С02.

В эритроцитах С02 образует с водой угольную кислоту, которая диссоциирует на Н+ и HCO3. (С02 + Н20 = Н2СО3 = Н+ + HCO3). Эта реакция протекает быстро, поскольку С02 + Н20 = Н2СОэ катализируется ферментом карбоангидразой мембраны эритроцитов, которая содержится в них в высокой концентрации (рис. 10.19).

Эта реакция протекает по закону действия масс и в норме выражается в логарифмической форме, известной как уравнение Гендерсо-на—Гассельбаха (см. главу 15).

В эритроцитах по мере освобождения кислорода из гемоглобина его молекулы будут связываться с ионами водорода (С02 + Н20 = Н2С03 = = Н+ + HCO3), образуя соединение (Нb-Н+).

В целом это называется эффектом Холдена, который приводит к сдвигу кривой диссоциации оксигемоглобина вправо по оси х, что снижает сродство гемоглобина к кислороду и способствует более интенсивному освобождению его из эритроцитов в ткани. При этом в составе соединения НЬ-Н+ транспортируется примерно 200 мл С02 в одном литре крови от тканей к легким.

Диссоциация углекислого газа в эритроцитах может быть лимитирована только буферной емкостью молекул гемоглобина.

Образующиеся внутри эритроцитов в результате диссоциации С02 ионы НСОз с помощью специального белка-переносчика мембраны эритроцитов выводятся из эритроцитов в плазму, а на их место из плазмы крови закачиваются ионы СГ (феномен «хлорного» сдвига) (рис. 10.19).

Основная роль реакции С02 внутри эритроцитов заключается в обмене ионами СГ и НСОз между плазмой и внутренней средой эритроцитов. В результате этого обмена продукты диссоциации углекислого газа Н+ и НСОз будут транспортироваться внутри эритроцитов в виде соединения (Нb-Н+), а плазмой крови — в виде бикарбонатов.

Эритроциты участвуют в транспорте углекислого газа от тканей к легким, поскольку С02 образует прямую комбинацию с — NН2-группами белковых субъединиц гемоглобина: С02 + Нb -> НbС02 или карбаминовое соединение.

Транспорт кровью С02 в виде карбаминового соединения и ионов водорода гемоглобином зависит от свойств молекул последнего; обе реакции обусловлены величиной парциального давления кислорода в плазме крови на основе эффекта Холдена.

В количественном отношении транспорт углекислого газа в растворенной форме и в форме карбаминового соединения является незначительным, по сравнению с его переносом С02 кровью в виде бикарбонатов. Однако при газообмене С02 в легких между кровью и альвеолярным воздухом эти две формы приобретают основное значение.

Когда венозная кровь возвращается от тканей к легким, С02 диффундирует из крови в альвеолы и РС02 в крови снижается с 46 мм рт. ст. (венозная кровь) до 40 мм рт.ст. (артериальная кровь).

Так, доля растворенной формы составляет 0,6 мл/100 мл крови, или 10 %, карбаминовых соединений — 1,8 мл/100 мл крови, или 30%, а бикарбонатов — 3,6 мл/100 мл крови, или 60 %.

В эритроцитах капилляров легких по мере насыщения молекул гемоглобина кислородом начинают освобождаться ионы водорода, диссоциировать карбаминовые соединения и НСОз вновь превращается в С02 (Н+ + НСОз = = Н2С03 = С02 +Н20), который путем диффузии выводится через легкие по градиенту его парциальных давлений между венозной кровью и альвеолярным пространством. Таким образом, гемоглобин эритроцитов играет основную роль в транспорте кислорода от легких к тканям, и углекислого газа в обратном направлении, поскольку способен связываться с 02 и Н+. В состоянии покоя через легкие из организма человека за минуту удаляется примерно 300 мл С02: 6 мл/100 мл крови х 5000 мл/мин минутного объема кровообращения.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/17_62549_transport-uglekisloti-krovyu-znachenie-karboangidrazi.html