Трифонов Е.В.
Антропология:   дух - душа - тело - среда человека,

или  Пневмапсихосоматология человека

Русско-англо-русская энциклопедия, 18-е изд., 2015

π

ψ

σ

Общий предметный алфавитный указатель

Психология Соматология Математика Физика Химия Наука            Общая   лексика
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z


РЕАКЦИИ СВЯЗЫВАНИЯ И ВЫСВОБОЖДЕНИЯ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА КРОВЬЮ
reactions of binding and liberating carbon dioxide by blood ]

     Реакции связывания двуокиси углерода в тканях и её высвобождение в лёгких для удаления из организма в атмосферу - это химические реакции, обеспечивающие перенос двуокиси углерода с кровью от тканей к лёгким.
     Большая часть двуокиси углерода, непрерывно высвобождающейся в тканях при метаболизме, переносится от тканей к лёгким c кровью в виде химических соединений с веществами крови. Реакции связывания и высвобождения двуокиси углерода в крови возможны при определенных условиях. Главным из них является концентрация двуокиси углерода, растворенной в крови. В таблице 1 представлены оценки содержания дыхательных газов в крови в виде физического раствора в сопоставлении с содержанием химически связанных дыхательных газов.

Таблица. Концентрация  (мл / дл)  газа в крови,  содержащей 15 г гемоглобина. Модификация: Шмидт Р., ред. Физиология человека, 2-е изд., М.: «Мир», 1996,  см.: Соматология человека: Литература. Иллюстрации.

Газ

Артериальная кровь :
  PO2  = 95 мм рт ст,
  PCO2  = 40 мм рт ст,
  SHbO2  =
97%
Венозная кровь :
  PO2  = 40 мм рт ст,
  PCO2  = 46 мм рт ст
  SHbO2  = 75%
В растворе В соединении В растворе В соединении

Кислород

0.29

19.5

0.12

15.1

Двуокись углерода

2.62

46.4

2.98

49.7

Азот

0.98

0

0.98

0

     По сравнению с концентрациями кислорода и двуокиси углерода, находящихся в химических соединениях, концентрации O2  и CO2  в растворе крови относительно невелики. Вместе с тем они достаточны для осуществления химических реакций связывания дыхательных газов и последующего переноса дыхательных газов  системой кровообращения с кровью в химически связанном виде.
     Двуокись углерода,  СO2  - конечный продукт метаболизма в клетках - переносится с кровью к лёгким и удаляется через лёгкие во внешнюю среду.

Так же как и кислород, двуокись углерода может переноситься как в виде физического раствора, так и в составе химических соединений. Химические реакции связывания  СO2  несколько сложнее, чем реакции связывания кислорода. Механизмы управления переносом двуокиси углерода взаимодействуют с механизмами регулирования кислотно-щёлочного равновесия крови, регулированием внутренней среды организма в целом.


Схема. Химические реакции, обеспечивающие перенос кислорода и двуокиси углерода с кровью.
Модификация: Шмидт Р., ред. Физиология человека, 2-е изд., М.: «Мир», 1996,
см.: Соматология человека: Литература. Иллюстрации.


     Особенности протекания реакций связывания и высвобождения двуокиси углерода веществами крови наглядно демонстрируются соответствующими кривыми связывания двуокиси углерода.
     Рассматриваемые реакции зависят от ряда факторов, важнейшим из которых является напряжение двуокиси углерода в крови.
     Реакции ассоциации и диссоциации двуокиси углерода с веществами крови в организме сопряжены и взаимодействуют с химическими реакциями связывания и высвобождения кровью кислорода.
     Напряжение двуокиси углерода в артериальной крови, поступающей в капилляры микрогемациркуляторного русла тканей, составляет 40 мм рт ст (5,3кПа). В клетках же, расположенных около этих капилляров, напряжение двуокиси углерода значительно выше, так как она непрерывно образуется как конечный продукт метаболизма. В связи с этим, растворенная в цитоплазме клеток двуокись углерода, диффундирует в направлении положительного градиента напряжения через мембрану клеток в интерстициальную жидкость, а оттуда в кровь капилляров.

В крови некоторое количество двуокиси углерода остается в растворе, но более значительная часть  CO2  претерпевает ряд химических превращений. Это показано на схеме.
     Прежде всего происходит гидратация молекул  CO2  с образованием угольной кислоты:  

CO2 + H2O  H2CO3    (1).

Эта реакция в плазме крови протекает очень медленно. В эритроците же ее скорость увеличивается примерно в 10 тысяч раз ферментом угольной ангидразой (карбоангидраза). Этот фермент находится только в цитоплазме клеток. Поэтому реакция гидратации с высокой скоростью

осуществляется в цитоплазме эритроцитов, после того, как двуокись углерода диффундирует туда из раствора плазмы крови.
     Следующей в совокупности реакций, обеспечивающих связывание двуокиси углерода, является диссоциация слабой кислоты  H2CO3  на ионы бикарбоната и водорода:  

H2CO3  HCO3 + H+    (2).

В результате этой реакции в цитоплазме эритроцита накапливаются ионы бикарбоната. Это ведет к концентрационному градиенту, направленному из цитоплазмы эритроцита в плазму крови. Если при этом не изменяется равновесное распределение электрических зарядов на наружной и внутренней поверхности цитоплазматической мембраны эритроцита, то бикарбонатные ионы диффундируют в положительном направлении градиента. Для обеспечения диффузии одновременно с выходом каждого иона  HCO3  должен происходить либо выход из цитоплазмы эритроцита одного катиона, либо вход одного аниона. Цитоплазматическая мембрана эритроцита практически непроницаема для катионов. Вместе с тем она сравнительно легко пропускает небольшие анионы. В результате, выход из цитоплазмы эритроцита ионов  HCO3  сопровождается поступлением в цитоплазму ионов хлора,  Cl.  Этот процесс обмена, осуществляемый с большой скоростью, называют переносом хлора, chloride shift (перенос Хамбургера, ложная калька - «хлоридный сдвиг», явление открыто в 1892 г. датским физиологом Хамбургером, Hartog Jakob Hamburger, 1859-1924).
     По мере поступления  CO2  в цитоплазму эритроцита, постоянно образуются не только ионы  HCO3 , но также ионы  H+.  Это могло бы сопровождаться изменением pH эритроцита. Однако этого не происходит из-за особых свойств гемоглобина. гемоглобин, будучи амфотерным электролитом (амфолитом), в кислой среде проявляет основной характер, а в Щёлочной среде - кислый характер. Таким образом, гемоглобин обладает значительной буферной ёмкостью. Кроме того, восстановленный гемоглобин является «более слабой кислотой», чем оксигемоглобин, и поэтому он может присоединять дополнительное количество ионов водорода:  

HbO2  O2 + Hb  HHb  H+     (3).

     Двуокись углерода может также присоединяться непосредственного к аминогруппам белкового компонента гемоглобина. При этом образуется так называемая карбаминовая связь:  

Hb · NH2 + CO2  Hb · NH · COOH + H+    (4).

гемоглобин, связанный с двуокисью углерода, называется  карбаминогемоглобином (или, упрощенно, карбогемоглобином).
     Описанные выше химические реакции, взаимоотношения между ними и взаимоотношения с реакциями связывания и высвобождения кислорода представлены на рисунке. Направление реакций протекающих в лёгких и в тканях противоположное.
     В таблице 2 показаны формы существования двуокиси углерода в крови и концентрации этих фракций двуокиси углерода в крови.

Таблица. Распределение различных фракций двуокиси углерода в крови.
Модификация: Шмидт Р., ред. Физиология человека, 2-е изд., М.: «Мир», 1996,
см.: Соматология человека: Литература. Иллюстрации.

Концентрация всей  CO2  в крови

Части крови
 

Фракция
 CO2 

Доля фракции  CO2 

Концентрации отдельных фракций  CO2  в крови, ммоль / л

Поступление из тканей Артериальная Венозная
2 ммоль / л 55 об% плазмы

H2CO3 ]

5%

0,1

0,7

0,8

HCO3 ]

45 %

0,9

13,2

14,1

45 об % эритроцитов.

HCO3 ]

35 %

0,7

6,4

7,1

HBCO2 ]

10 %

0,2

1,1

1,3

H2CO3 ]

5 %

0,1

0,5

0,6

В артериальной крови, поступающей к тканям, напряжение  CO2  составляет ~40 мм рт ст. В тканях кровь насыщается двуокисью углерода. Напряжение двуокиси углерода в оттекающей от тканей венозной крови достигает уровня ~46 мм рт ст. При этом 1 л крови связывает ~2 ммоль   CO2 .

Из этого количества двуокиси углерода 10% остается в физическом растворе, 10% образует карбаминовую связь с гемоглобином, 35% переносится в виде бикарбонатов в эритроците, а остальные 45% переносится в виде иона бикарбоната  HCO3  в плазме. При прохождении крови через лёгкие двуокись углерода выделяется из организма в количествах, соответствующих этим фракциям. Используя эти данные, можно вычислить оценки уровня концентрации различных фракций  CO2  в составляющих крови. Например, содержание  HCO3  в плазме артериальной крови составляет 13,2 ммоль / 0,55 л = 24 ммоль / л.


См.: Система дыхания: Cловарь,
         Система дыхания: Литература. Иллюстрации,
         Управление в системе дыхания: Литература. Иллюстрации,
         Показатели деятельности системы дыхания.

Google

В отдельном окне: 

     
«Я    У Ч Е Н Ы Й    И Л И . . .    Н Е Д О У Ч К А ?»
    Т Е С Т    В А Ш Е Г О    И Н Т Е Л Л Е К Т А

Предпосылка:
Эффективность развития любой отрасли знаний определяется степенью соответствия методологии познания - познаваемой сущности.
Реальность:
Живые структуры от биохимического и субклеточного уровня, до целого организма являются вероятностными структурами. Функции вероятностных структур являются вероятностными функциями.
Необходимое условие:
Эффективное исследование вероятностных структур и функций должно основываться на вероятностной методологии (Трифонов Е.В., 1978,..., ..., 2015, …).
Критерий: Степень развития морфологии, физиологии, психологии человека и медицины, объём индивидуальных и социальных знаний в этих областях определяется степенью использования вероятностной методологии.
Актуальные знания: В соответствии с предпосылкой, реальностью, необходимым условием и критерием... ...
о ц е н и т е   с а м о с т о я т е л ь н о:
—  с т е п е н ь  р а з в и т и я   с о в р е м е н н о й   н а у к и,
—  о б ъ е м   В а ш и х   з н а н и й   и
—  В а ш   и н т е л л е к т !


Любые реальности, как физические, так и психические, являются по своей сущности вероятностными.  Формулирование этого фундаментального положения – одно из главных достижений науки 20-го века.  Инструментом эффективного познания вероятностных сущностей и явлений служит вероятностная методология (Трифонов Е.В., 1978,..., ..., 2014, …).  Использование вероятностной методологии позволило открыть и сформулировать важнейший для психофизиологии принцип: генеральной стратегией управления всеми психофизическими структурами и функциями является прогнозирование (Трифонов Е.В., 1978,..., ..., 2012, …).  Непризнание этих фактов по незнанию – заблуждение и признак научной некомпетентности.  Сознательное отвержение или замалчивание этих фактов – признак недобросовестности и откровенная ложь.


     ♥  Ошибка?  Щелкни здесь и исправь ее!                                 Поиск на сайте                              E-mail автора (author): tryphonov@yandex.ru

π

ψ

σ

Санкт-Петербург, Россия, 1996-2015

Copyright © 1996-, Трифонов Е.В.

Разрешается некоммерческое цитирование материалов данной энциклопедии при условии
полного указания источника заимствования: имени автора, названия и WEB-адреcа данной энциклопедии


 
Всего посетителей = Altogether Visitors :  
Посетителей раздела «Соматология» = Visitors of section «Somatlogy» :