रक्त द्वारा ऑक्सीजन का परिवहन दो रूपों में होता है। प्रोटीन परिवहन कार्य

लाल वर्णक हीमोग्लोबिन (Нb)एक प्रोटीन भाग (ग्लोबिन) और वास्तविक वर्णक (हीम) से मिलकर बनता है। अणु चार प्रोटीन सबयूनिट से बने होते हैं, जिनमें से प्रत्येक एक हीम समूह को इसके केंद्र में एक द्विसंयोजक लोहे के परमाणु के साथ जोड़ता है। फेफड़ों में, प्रत्येक लोहे का परमाणु एक ऑक्सीजन अणु को जोड़ता है। ऑक्सीजन को ऊतकों तक ले जाया जाता है जहां इसे अलग किया जाता है। O 2 के जुड़ाव को ऑक्सीजनेशन (ऑक्सीजनेशन) कहा जाता है, और इसके अलगाव को डीऑक्सीजनेशन कहा जाता है।

CO2 परिवहन

कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) का लगभग 10%, ऊतक कोशिकाओं में ऑक्सीडेटिव चयापचय का अंतिम उत्पाद, रक्त द्वारा शारीरिक रूप से भंग और 90% रासायनिक रूप से बाध्य रूप में ले जाया जाता है। अधिकांश कार्बन डाइऑक्साइड पहले ऊतक कोशिकाओं से प्लाज्मा में और वहां से लाल रक्त कोशिकाओं में फैलती है। वहां, सीओ 2 अणु रासायनिक रूप से बंधे होते हैं और एंजाइमों द्वारा अधिक घुलनशील बाइकार्बोनेट आयनों (एचसीओ 3 -) में परिवर्तित हो जाते हैं, जिन्हें रक्त प्लाज्मा में ले जाया जाता है। एचसीओ 3 से सीओ 2 का निर्माण - एंजाइम कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ द्वारा काफी तेज होता है, जो एरिथ्रोसाइट्स में मौजूद होता है।

गठित बाइकार्बोनेट आयनों में से अधिकांश (लगभग 50-60%) क्लोराइड आयनों के बदले एरिथ्रोसाइट्स से वापस प्लाज्मा में आते हैं। उन्हें फेफड़ों में ले जाया जाता है और सीओ 2 में परिवर्तित होने के बाद साँस छोड़ने के दौरान छोड़ दिया जाता है। दोनों प्रक्रियाएं - एचसीओ 3 का गठन - और सीओ 2 की रिहाई, क्रमशः हीमोग्लोबिन के ऑक्सीजन और डीऑक्सीजनेशन से जुड़ी हैं। डीऑक्सीहीमोग्लोबिन ऑक्सीहीमोग्लोबिन की तुलना में काफी मजबूत आधार है, और अधिक एच + आयन (हीमोग्लोबिन का बफर फ़ंक्शन) संलग्न कर सकता है, इस प्रकार ऊतक केशिकाओं में एचसीओ 3 के गठन को बढ़ावा देता है। फेफड़ों की केशिकाओं में, एचसीओ 3 - फिर से रक्त प्लाज्मा से एरिथ्रोसाइट्स में गुजरता है, एच + आयनों के साथ जुड़ता है और वापस सीओ 2 में बदल जाता है। यह प्रक्रिया इस तथ्य से समर्थित है कि ऑक्सीजन युक्त रक्त अधिक एच + प्रोटॉन जारी करता है। सीओ 2 (लगभग 5-10%) का एक बहुत छोटा अनुपात सीधे हीमोग्लोबिन से जुड़ा होता है और कार्बामिनोहीमोग्लोबिन के रूप में स्थानांतरित हो जाता है।

हीमोग्लोबिन और कार्बन मोनोऑक्साइड

कार्बन मोनोऑक्साइड (कार्बन मोनोऑक्साइड, CO)है एक रंगहीन गैसगंधहीन, जो अधूरे दहन के दौरान बनता है और ऑक्सीजन की तरह, हीमोग्लोबिन से विपरीत रूप से बंध सकता है। हालांकि, हीमोग्लोबिन के लिए कार्बन मोनोऑक्साइड की आत्मीयता ऑक्सीजन की तुलना में काफी अधिक है। इस प्रकार, जब साँस की हवा में CO की मात्रा 0.3% होती है, तब भी 80% हीमोग्लोबिन कार्बन मोनोऑक्साइड (HbCO) से बंधा रहता है। चूंकि कार्बन मोनोऑक्साइड ऑक्सीजन की तुलना में 200-300 गुना धीमा है, यह हीमोग्लोबिन के साथ अपने बंधन से मुक्त होता है, इसका विषाक्त प्रभाव इस तथ्य से निर्धारित होता है कि हीमोग्लोबिन अब ऑक्सीजन नहीं ले सकता है। भारी धूम्रपान करने वालों में, उदाहरण के लिए, 5-10% हीमोग्लोबिन HbCO के रूप में मौजूद होता है, जबकि 20% पर, लक्षण दिखाई देते हैं तीव्र विषाक्तता (सरदर्द, चक्कर आना, मतली), और 65% घातक हो सकता है।

अक्सर हेमटोपोइजिस का आकलन करने या पहचानने के लिए अलग - अलग रूपएनीमिया एरिथ्रोसाइट (सीजीई) में हीमोग्लोबिन की औसत सामग्री द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसकी गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

एरिथ्रोसाइट में औसत हीमोग्लोबिन सामग्री 38 और 36 पिकोग्राम (पीजी) (1 पीजी = 10ˉ¹² ग्राम) के बीच होती है। सामान्य CGE वाले एरिथ्रोसाइट्स को नॉर्मोक्रोमिक (ऑर्थोक्रोमिक) कहा जाता है। यदि एसएचई कम है (उदाहरण के लिए, लगातार रक्त की कमी या लोहे की कमी के कारण), लाल रक्त कोशिकाओं को हाइपोक्रोमिक कहा जाता है; यदि सीजीई अधिक है (उदाहरण के लिए, विटामिन बी 12 की कमी के कारण घातक रक्ताल्पता के साथ), तो उन्हें हाइपरक्रोमिक कहा जाता है।

एनीमिया के रूप

रक्ताल्पतालाल रक्त कोशिकाओं की कमी (संख्या में कमी) या रक्त में कम हीमोग्लोबिन सामग्री के रूप में परिभाषित किया गया है। एनीमिया का निदान आमतौर पर हीमोग्लोबिन सामग्री द्वारा किया जाता है, आदर्श की निचली सीमा पुरुषों में 140 ग्राम / लीटर और महिलाओं में 120 ग्राम / लीटर तक पहुंच जाती है। एनीमिया के लगभग सभी रूपों के लिए, रोग का एक विश्वसनीय लक्षण है पीला रंगत्वचा और श्लेष्मा झिल्ली। अक्सर शारीरिक परिश्रम के दौरान, यह स्पष्ट रूप से बढ़ जाता है दिल की धड़कन(रक्त परिसंचरण की गति में वृद्धि), और ऊतकों में ऑक्सीजन की कमी से सांस की तकलीफ होती है। इसके अलावा, चक्कर आना और हल्की थकान होती है।

के अलावा लोहे की कमी से एनीमियाऔर पुरानी रक्त हानि, जैसे रक्तस्राव अल्सर या ट्यूमर से जठरांत्र पथ (हाइपोक्रोमिक एनीमिया), विटामिन बी 12 की कमी से एनीमिया हो सकता है। फोलिक एसिडया एरिथ्रोपोइटिन। विटामिन बी 12 और फोलिक एसिड अपरिपक्व अस्थि मज्जा कोशिकाओं में डीएनए संश्लेषण में शामिल होते हैं और इस प्रकार लाल रक्त कोशिकाओं (एरिथ्रोपोएसिस) के विभाजन और परिपक्वता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। इनकी कमी से लाल रक्त कणिकाओं का निर्माण कम होता है, लेकिन इनमें काफ़ी वृद्धि होती है उच्च सामग्रीहीमोग्लोबिन (मैक्रोसाइट्स (मेगालोसाइट्स), अग्रदूत: मेगालोब्लास्ट), इसलिए, रक्त में हीमोग्लोबिन सामग्री व्यावहारिक रूप से नहीं बदलती है (हाइपरक्रोमिक, मेगालोब्लास्टिक, मैक्रोसाइटिक एनीमिया)।

विटामिन बी 12 की कमी अक्सर आंत में विटामिन के खराब अवशोषण के कारण होती है, कम अक्सर भोजन के साथ अपर्याप्त सेवन के कारण होती है। यह तथाकथित हानिकारक रक्तहीनताअक्सर परिणाम होता है जीर्ण सूजनगैस्ट्रिक रस के गठन में कमी के साथ आंतों के श्लेष्म में।

जठर रस में एक कारक के साथ संयोजन के रूप में ही विटामिन बी 12 आंत में अवशोषित होता है " आंतरिक कारक(महल)", जो उसे विनाश से बचाता है पाचक रसपेट में। चूंकि लीवर स्टोर कर सकता है एक बड़ी संख्या कीविटामिन बी 12, तो यह 2-5 साल लग सकता है इससे पहले कि आंत में अवशोषण की गिरावट लाल रक्त कोशिकाओं के गठन को प्रभावित करती है। विटामिन बी 12 की कमी के साथ, फोलिक एसिड की कमी, एक और बी विटामिन, बिगड़ा हुआ एरिथ्रोपोएसिस की ओर जाता है मज्जा.

एनीमिया के दो अन्य कारण हैं। उनमें से एक रेडियोधर्मी विकिरण द्वारा अस्थि मज्जा (अस्थि मज्जा अप्लासिया) का विनाश है (उदाहरण के लिए, एक दुर्घटना के बाद परमाणु ऊर्जा प्लांट) या दवाओं के लिए विषाक्त प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप (उदाहरण के लिए, साइटोस्टैटिक्स) (एप्लास्टिक एनीमिया)। एक अन्य कारण लाल रक्त कोशिकाओं के जीवन काल में उनके विनाश या बढ़ते क्षय (हेमोलिटिक एनीमिया) के परिणामस्वरूप कमी है। मजबूत फॉर्म के साथ हीमोलिटिक अरक्तता(उदाहरण के लिए, असफल रक्त आधान के बाद), पीलापन के अलावा, त्वचा और श्लेष्मा झिल्ली का पीलापन हो सकता है। यह पीलिया (हेमोलिटिक पीलिया) यकृत में हीमोग्लोबिन के बिलीरुबिन (पीले पित्त वर्णक) के बढ़ते टूटने के कारण होता है। उत्तरार्द्ध प्लाज्मा में बिलीरुबिन के स्तर और ऊतकों में इसके जमाव में वृद्धि की ओर जाता है।

से उत्पन्न एनीमिया का एक उदाहरण वंशानुगत विकारहीमोग्लोबिन संश्लेषण, चिकित्सकीय रूप से हेमोलिटिक के रूप में प्रकट होता है, कार्य करता है दरांती कोशिका अरक्तता... इस बीमारी में, जो व्यावहारिक रूप से केवल काली आबादी के प्रतिनिधियों में होती है, एक आणविक विकार होता है जो सामान्य हीमोग्लोबिन को हीमोग्लोबिन (HbS) के दूसरे रूप से बदल देता है। एचबीएस में, अमीनो एसिड वेलिन को ग्लूटामिक एसिड द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। इस असामान्य हीमोग्लोबिन से युक्त एरिथ्रोसाइट डीऑक्सीजनेटेड होने पर दरांती का आकार ले लेता है। सिकल लाल रक्त कोशिकाएं सख्त होती हैं और केशिकाओं से अच्छी तरह से नहीं गुजरती हैं।

होमोजाइट्स में एक वंशानुगत विकार (कुल हीमोग्लोबिन में एचबीएस का अनुपात 70-99% है) छोटे जहाजों के रुकावट की ओर जाता है और इस प्रकार, स्थायी अंग क्षति के लिए होता है। इस बीमारी से प्रभावित लोग आमतौर पर केवल गहन उपचार के साथ परिपक्वता तक पहुंचते हैं (उदाहरण के लिए, आंशिक रक्त प्रतिस्थापन, एनाल्जेसिक लेना, हाइपोक्सिया से बचना ( ऑक्सीजन भुखमरी) और कभी-कभी अस्थि मज्जा प्रत्यारोपण)। उष्णकटिबंधीय अफ्रीका के कुछ क्षेत्रों में मलेरिया के उच्च प्रतिशत के साथ, 40% आबादी इस जीन के विषमयुग्मजी वाहक हैं (जब एचबीएस सामग्री 50% से कम है), वे ऐसे लक्षण नहीं दिखाते हैं। परिवर्तित जीन मलेरिया संक्रमण (चयनात्मक लाभ) के लिए प्रतिरोध प्रदान करता है।

एरिथ्रोसाइट गठन का विनियमन

लाल रक्त कोशिकाओं का निर्माण वृक्क हार्मोन एरिथ्रोपोइटिन द्वारा नियंत्रित होता है। ऑक्सीजन सामग्री को बनाए रखने के लिए शरीर में एक सरल लेकिन बहुत प्रभावी नियामक प्रणाली होती है और इस प्रकार लाल रक्त कोशिकाओं की संख्या अपेक्षाकृत स्थिर रहती है। यदि रक्त में ऑक्सीजन की मात्रा एक निश्चित स्तर से कम हो जाती है, उदाहरण के लिए बाद में बड़ा नुकसानरक्त या उच्च ऊंचाई पर रहने के दौरान, एरिथ्रोपोइटिन का निर्माण लगातार उत्तेजित होता है। नतीजतन, अस्थि मज्जा में लाल रक्त कोशिकाओं का निर्माण बढ़ जाता है, जिससे रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता बढ़ जाती है। जब लाल रक्त कोशिकाओं की संख्या में वृद्धि करके ऑक्सीजन की कमी को दूर किया जाता है, तो एरिथ्रोपोइटिन का निर्माण फिर से कम हो जाता है। रोगियों को डायलिसिस (चयापचय उत्पादों से रक्त की कृत्रिम शुद्धि) की आवश्यकता होती है, बिगड़ा गुर्दे समारोह के साथ (उदाहरण के लिए, क्रोनिक वृक्कीय विफलता) अक्सर एरिथ्रोपोइटिन की स्पष्ट कमी का अनुभव करते हैं और इसलिए लगभग हमेशा सहवर्ती एनीमिया से पीड़ित होते हैं।

स्तनधारियों में अधिकांश ऑक्सीजन रक्त में हीमोग्लोबिन के साथ एक रासायनिक यौगिक के रूप में ले जाया जाता है। रक्त में मुक्त रूप से घुलित ऑक्सीजन केवल 0.3% है। ऑक्सीजनकरण प्रतिक्रिया, डीऑक्सीहीमोग्लोबिन का ऑक्सीहीमोग्लोबिन में रूपांतरण, जो फेफड़ों की केशिकाओं के एरिथ्रोसाइट्स में होता है, को निम्नानुसार लिखा जा सकता है:

एचबी + 4O 2 ⇄ एचबी (ओ 2 ) 4

यह प्रतिक्रिया बहुत जल्दी होती है - ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन का आधा संतृप्ति समय लगभग 3 मिलीसेकंड है। हीमोग्लोबिन में दो होते हैं अद्भुत गुणजो इसे एक आदर्श ऑक्सीजन वाहक बनाते हैं। पहली है ऑक्सीजन को जोड़ने की क्षमता, और दूसरी है इसे दूर करने की। पता चला है हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन को जोड़ने और छोड़ने की क्षमता रक्त में ऑक्सीजन तनाव पर निर्भर करती है।आइए हम रक्त में ऑक्सीजन तनाव पर ऑक्सीजन युक्त हीमोग्लोबिन की मात्रा की निर्भरता को ग्राफिक रूप से चित्रित करने का प्रयास करें, और फिर हम यह पता लगाने में सक्षम होंगे: किन मामलों में हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन जोड़ता है, और जिसमें यह इसे दूर करता है। हीमोग्लोबिन और ऑक्सीहीमोग्लोबिन प्रकाश किरणों को अलग तरह से अवशोषित करते हैं, इसलिए उनकी एकाग्रता स्पेक्ट्रोमेट्रिक विधियों द्वारा निर्धारित की जा सकती है।

हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन को जोड़ने और छोड़ने की क्षमता को दर्शाने वाले ग्राफ को "ऑक्सीहीमोग्लोबिन डिसोसिएशन कर्व" कहा जाता है। इस ग्राफ में एब्सिसा रक्त में कुल हीमोग्लोबिन के प्रतिशत के रूप में ऑक्सीहीमोग्लोबिन की मात्रा को दर्शाता है, कोटि मिमी एचजी में रक्त में ऑक्सीजन तनाव है। कला।

चित्र 9ए. ऑक्सीहीमोग्लोबिन वियोजन वक्र सामान्य है

आइए हम ऑक्सीजन परिवहन के चरणों के अनुसार ग्राफ पर विचार करें: उच्चतम बिंदु ऑक्सीजन तनाव से मेल खाता है जो फुफ्फुसीय केशिकाओं के रक्त में मनाया जाता है - 100 मिमी एचजी। (जितना वायुकोशीय वायु में)। ग्राफ से देखा जा सकता है कि इस वोल्टेज पर, सभी हीमोग्लोबिन ऑक्सीहीमोग्लोबिन के रूप में चला जाता है - यह पूरी तरह से ऑक्सीजन से संतृप्त होता है। आइए गणना करने का प्रयास करें कि ऑक्सीजन हीमोग्लोबिन कितना बांधता है। हीमोग्लोबिन का एक मोल 4 मोल को बांध सकता है हे 2 , और 1 ग्राम एचबी आदर्श रूप से ओ 2 के 1.39 मिलीलीटर को बांधता है, लेकिन व्यवहार में 1.34 मिली... रक्त में हीमोग्लोबिन की सांद्रता पर, उदाहरण के लिए, 140 ग्राम / लीटर, बाध्य ऑक्सीजन की मात्रा 140 × 1.34 = 189.6 मिली / लीटर रक्त होगी। ऑक्सीजन की मात्रा जिसे हीमोग्लोबिन बांध सकता है, बशर्ते वह पूरी तरह से संतृप्त हो, रक्त की ऑक्सीजन क्षमता (केईके) कहलाती है। हमारे मामले में, केईके = १८९.६ मिली।

पर ध्यान दें महत्वपूर्ण विशेषताहीमोग्लोबिन - रक्त में ऑक्सीजन के तनाव को 60 मिमी एचजी तक कम करने के साथ, संतृप्ति व्यावहारिक रूप से नहीं बदलती है - लगभग सभी हीमोग्लोबिन ऑक्सीहीमोग्लोबिन के रूप में मौजूद होते हैं। यह सुविधा इसकी सामग्री को कम करते हुए ऑक्सीजन की अधिकतम संभव मात्रा को बांधना संभव बनाती है वातावरण(उदाहरण के लिए, 3000 मीटर तक की ऊंचाई पर)।

पृथक्करण वक्र में एक एस-आकार का चरित्र होता है, जो हीमोग्लोबिन के साथ ऑक्सीजन की बातचीत की ख़ासियत से जुड़ा होता है। हीमोग्लोबिन अणु 4 ऑक्सीजन अणुओं को चरणों में बांधता है। पहले अणु के बंधन से बंधन क्षमता में नाटकीय रूप से वृद्धि होती है, इसलिए दूसरे और तीसरे अणु करते हैं। इस प्रभाव को ऑक्सीजन की सहकारी क्रिया कहते हैं।

धमनी रक्त प्रणालीगत परिसंचरण में प्रवेश करता है और ऊतकों तक पहुंचाया जाता है। ऊतकों में ऑक्सीजन का तनाव, जैसा कि तालिका 2 से देखा जा सकता है, 0 से 20 मिमी एचजी तक होता है। कला।, शारीरिक रूप से घुलित ऑक्सीजन की थोड़ी मात्रा ऊतक में फैल जाती है, रक्त में इसका तनाव कम हो जाता है। ऑक्सीजन तनाव में कमी ऑक्सीहीमोग्लोबिन के पृथक्करण और ऑक्सीजन की रिहाई के साथ होती है। यौगिक से निकलने वाली ऑक्सीजन शारीरिक रूप से विघटित रूप में गुजरती है और वोल्टेज ढाल के साथ ऊतक में फैल सकती है। केशिका के शिरापरक छोर पर, ऑक्सीजन तनाव 40 मिमी एचजी होता है, जो लगभग 73% हीमोग्लोबिन संतृप्ति से मेल खाता है। पृथक्करण वक्र का सीधा हिस्सा शरीर के ऊतकों के लिए सामान्य ऑक्सीजन तनाव से मेल खाता है - 35 मिमी एचजी और नीचे।

इस प्रकार, हीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र रक्त में ऑक्सीजन का तनाव अधिक होने पर हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन को जोड़ने की क्षमता को दर्शाता है, और ऑक्सीजन तनाव कम होने पर इसे छोड़ देता है।

ऊतक में ऑक्सीजन का स्थानांतरण प्रसार द्वारा किया जाता है, और फिक के नियम द्वारा वर्णित है, इसलिए, यह ऑक्सीजन तनाव की ढाल पर निर्भर करता है।

आप पता लगा सकते हैं कि ऊतक द्वारा कितनी ऑक्सीजन निकाली जा रही है। ऐसा करने के लिए, आपको धमनी रक्त में और एक विशिष्ट क्षेत्र से बहने वाले शिरापरक रक्त में ऑक्सीजन की मात्रा निर्धारित करने की आवश्यकता है। धमनी रक्त में, जैसा कि हम गणना करने में सक्षम थे (केईके) में 180-200 मिलीलीटर होता है। ऑक्सीजन। आराम करने वाले शिरापरक रक्त में लगभग 120 मिलीलीटर होता है। ऑक्सीजन। आइए ऑक्सीजन उपयोग दर की गणना करने का प्रयास करें: 180 मिली।  120 मिली। = 60 मिली. ऊतकों द्वारा निकाली गई ऑक्सीजन की मात्रा है, 60 मिली./180 100 = 33%. नतीजतन, ऑक्सीजन उपयोग दर ३३% (आमतौर पर २५ से ४०%) है। जैसा कि इन आंकड़ों से देखा जा सकता है, ऊतकों द्वारा सभी ऑक्सीजन का उपयोग नहीं किया जाता है। आम तौर पर, लगभग 1000 मिलीलीटर एक मिनट के भीतर ऊतकों में पहुंचा दिया जाता है। ऑक्सीजन। उपयोग दर को ध्यान में रखते हुए, यह स्पष्ट हो जाता है कि ऊतक 250 से 400 मिलीलीटर तक पुनर्प्राप्त किया जाता है। प्रति मिनट ऑक्सीजन, शेष ऑक्सीजन शिरापरक रक्त के हिस्से के रूप में हृदय में लौट आती है। भारी मांसपेशियों के काम के साथ, उपयोग की दर ५० - ६०% तक बढ़ जाती है।

हालांकि, ऊतकों को मिलने वाली ऑक्सीजन की मात्रा न केवल उपयोग दर पर निर्भर करती है। जब आंतरिक वातावरण और उन ऊतकों में स्थितियाँ बदलती हैं जहाँ ऑक्सीजन का प्रसार होता है, तो हीमोग्लोबिन के गुण बदल सकते हैं। हीमोग्लोबिन के गुणों में परिवर्तन ग्राफ में परिलक्षित होता है और इसे "वक्र शिफ्ट" कहा जाता है।वक्र पर एक महत्वपूर्ण बिंदु पर ध्यान दें - ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन आधा संतृप्ति बिंदु 27 मिमी एचजी के ऑक्सीजन तनाव पर मनाया जाता है। कला।, इस वोल्टेज पर, हीमोग्लोबिन का 50% ऑक्सीहीमोग्लोबिन के रूप में, 50% डीऑक्सीहीमोग्लोबिन के रूप में होता है, इसलिए 50% बाध्य ऑक्सीजन मुक्त (लगभग 100 मिली / लीटर) होती है। यदि ऊतक में कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन आयनों और तापमान की सांद्रता बढ़ जाती है, तो वक्र दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है... इस मामले में, आधा संतृप्ति बिंदु ऑक्सीजन तनाव के उच्च मूल्यों पर चला जाएगा - पहले से ही 40 मिमी एचजी के वोल्टेज पर। कला। ५०% ऑक्सीजन छोड़ा जाएगा (चित्र ९बी)। हीमोग्लोबिन सघन रूप से काम करने वाले ऊतकों को अधिक आसानी से ऑक्सीजन देगा। हीमोग्लोबिन के गुणों में परिवर्तन निम्नलिखित कारणों से होता है: अम्लीकरणकार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता में वृद्धि के परिणामस्वरूप पर्यावरण दो तरह से कार्य करता है 1) हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता में वृद्धि ऑक्सीहीमोग्लोबिन द्वारा ऑक्सीजन की रिहाई को बढ़ावा देती है क्योंकि हाइड्रोजन आयनों को डीऑक्सीहीमोग्लोबिन से बांधना आसान होता है, 2) प्रत्यक्ष बंधन हीमोग्लोबिन अणु के प्रोटीन भाग में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा ऑक्सीजन के प्रति इसकी आत्मीयता को कम कर देती है; 2,3-डिफॉस्फोग्लिसरेट की एकाग्रता में वृद्धि, जो एनारोबिक ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया में प्रकट होता है और हीमोग्लोबिन अणु के प्रोटीन भाग में भी शामिल होता है और ऑक्सीजन के लिए इसकी आत्मीयता को कम करता है।

वक्र के बाईं ओर एक बदलाव देखा जाता है, उदाहरण के लिए, भ्रूण में, जब रक्त में बड़ी मात्रा में भ्रूण हीमोग्लोबिन निर्धारित होता है।

चित्रा 9 बी। आंतरिक वातावरण के मापदंडों में परिवर्तन का प्रभाव

टेक्स्ट_फ़ील्ड

तीर_ऊपर की ओर

प्रति यूनिट समय में साँस की हवा से वायुकोशीय स्थान में प्रवेश करने वाली ऑक्सीजन की मात्रा स्थिर स्थितियांश्वसन, इस समय के दौरान एल्वियोली से फुफ्फुसीय केशिकाओं के रक्त में गुजरने वाली ऑक्सीजन की मात्रा के बराबर। यह वही है जो वायुकोशीय अंतरिक्ष में ऑक्सीजन की एकाग्रता (और आंशिक दबाव) की स्थिरता सुनिश्चित करता है। फुफ्फुसीय गैस विनिमय की यह मूल नियमितता भी कार्बन डाइऑक्साइड की विशेषता है: फुफ्फुसीय केशिकाओं के माध्यम से बहने वाले मिश्रित शिरापरक रक्त से एल्वियोली में प्रवेश करने वाली इस गैस की मात्रा वायुकोशीय स्थान से निकाले गए कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा के बराबर होती है। वायु।

आराम करने वाले व्यक्ति में, धमनी और मिश्रित शिरापरक रक्त में ऑक्सीजन सामग्री के बीच का अंतर 45-55 मिलीलीटर O 2 प्रति 1 लीटर रक्त होता है, और शिरापरक और धमनी रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड की सामग्री के बीच का अंतर 40-50 होता है। सीओ 2 प्रति 1 लीटर रक्त में मिली। इसका मतलब है कि फुफ्फुसीय केशिकाओं के माध्यम से बहने वाले प्रत्येक लीटर रक्त के लिए, लगभग 50 मिलीलीटर ओ 2 वायुकोशीय वायु से आता है, और 45 लीटर सीओ 2 रक्त से एल्वियोली में आता है। वायुकोशीय वायु में O 2 और CO 2 की सांद्रता व्यावहारिक रूप से स्थिर रहती है, क्योंकि वायुकोशिका में वायु संचार होता है।

वायुकोशीय वायु और रक्त के बीच गैस विनिमय

टेक्स्ट_फ़ील्ड

तीर_ऊपर की ओर

वायुकोशीय वायु और फुफ्फुसीय केशिकाओं के रक्त को तथाकथित द्वारा अलग किया जाता है वायुकोशीय-केशिका झिल्ली,जिसकी मोटाई 0.3 से 2.0 माइक्रोन तक होती है। वायुकोशीय-केशिका झिल्ली का आधार है वायुकोशीय उपकलातथा केशिका एंडोथेलियम,जिनमें से प्रत्येक अपने स्वयं के तहखाने की झिल्ली पर स्थित होता है और वायुकोशीय और इंट्रावास्कुलर सतहों का क्रमशः एक निरंतर अस्तर बनाता है। इंटरस्टिटियम उपकला और एंडोथेलियल बेसमेंट झिल्ली के बीच स्थित है। कुछ क्षेत्रों में, तहखाने की झिल्लियाँ व्यावहारिक रूप से एक दूसरे से सटी होती हैं (चित्र 8.6)।

चावल। 8.6. वायुकोशीय-केशिका झिल्ली (योजना)

वायु-रक्त बाधा के निरंतर घटक: कोशिका झिल्ली (पीएम) और बेसमेंट झिल्ली (बीएम)। असंतत घटक: वायुकोशीय मैक्रोफेज (पी), पुटिका और रिक्तिकाएं (वी), माइटोकॉन्ड्रिया (एम), एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (ईआर), नाभिक (एन), लैमेलर कॉम्प्लेक्स (जी), कोलेजन (सी) और लोचदार (ईएल) संयोजी के फाइबर ऊतक ...

पृष्ठसक्रियकारक

टेक्स्ट_फ़ील्ड

तीर_ऊपर की ओर

श्वसन गैसों का आदान-प्रदान एरिथ्रोसाइट हीमोग्लोबिन, रक्त प्लाज्मा, केशिका एंडोथेलियम और इसके दो प्लाज्मा झिल्ली, एक जटिल संयोजी ऊतक परत, दो प्लाज्मा झिल्ली के साथ वायुकोशीय उपकला, और अंत में, की आंतरिक परत युक्त सबमाइक्रोस्कोपिक संरचनाओं के एक सेट के माध्यम से किया जाता है एल्वियोली - पृष्ठसक्रियकारक(सर्फैक्टेंट)। उत्तरार्द्ध की मोटाई लगभग 50 एनएम है, यह फॉस्फोलिपिड्स, प्रोटीन और पॉलीसेकेराइड का एक जटिल है और लगातार कोशिकाओं द्वारा निर्मित होता है वायुकोशीय उपकला, 12-16 घंटे के आधे जीवन के साथ विनाश के दौर से गुजर रहा है। एल्वियोली के उपकला अस्तर पर एक सर्फेक्टेंट की लेयरिंग एक प्रसार माध्यम बनाती है जो वायुकोशीय-केशिका झिल्ली का पूरक होता है, जिसे गैसें अपने बड़े पैमाने पर स्थानांतरण के दौरान दूर करती हैं। सर्फेक्टेंट के कारण, गैस प्रसार की दूरी लंबी हो जाती है, जिससे वायुकोशीय-केशिका झिल्ली पर एकाग्रता ढाल में थोड़ी कमी आती है। हालांकि, एक सर्फेक्टेंट के बिना, सांस लेना आम तौर पर असंभव था, क्योंकि एल्वियोली की दीवारें वायुकोशीय उपकला में निहित महत्वपूर्ण सतह तनाव के प्रभाव में एक साथ चिपक जाती थीं।

सर्फेक्टेंट वायुकोशीय दीवारों की सतह के तनाव को शून्य मानों के करीब कम कर देता है और इस प्रकार:

ए) नवजात शिशु के पहले साँस लेने पर फेफड़े के विस्तार की संभावना पैदा करता है,
बी) साँस छोड़ने के दौरान एटेलेक्टासिस के विकास को रोकता है,
सी) ऊतक के 2/3 लोचदार प्रतिरोध प्रदान करता है फेफड़े वयस्कमानव और श्वसन क्षेत्र की संरचना की स्थिरता,
डी) गैस-तरल इंटरफेस पर ऑक्सीजन अवशोषण की दर और वायुकोशीय सतह से पानी के वाष्पीकरण की दर को नियंत्रित करता है।

सर्फेक्टेंट एल्वियोली की सतह को भी साफ करता हैश्वास के साथ पकड़े गए विदेशी कणों से और बैक्टीरियोस्टेटिक गतिविधि है।

वायुकोशीय-केशिका झिल्ली के माध्यम से गैसों का संक्रमण

टेक्स्ट_फ़ील्ड

तीर_ऊपर की ओर

वायुकोशीय-केशिका झिल्ली के माध्यम से गैसों का संक्रमण नियमों के अनुसार होता है प्रसार,लेकिन जब गैसों को तरल में घोला जाता है, तो प्रसार प्रक्रिया तेजी से धीमी हो जाती है। उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड एक तरल में लगभग 13,000 गुना और ऑक्सीजन 300,000 गुना अधिक धीरे-धीरे गैस वातावरण की तुलना में फैलती है। प्रति इकाई समय में फेफड़े की झिल्ली से गुजरने वाली गैस की मात्रा, अर्थात। प्रसार दर झिल्ली के दोनों किनारों पर इसके आंशिक दबाव में अंतर के सीधे आनुपातिक है और प्रसार प्रतिरोध के विपरीत आनुपातिक है। उत्तरार्द्ध झिल्ली की मोटाई और गैस विनिमय सतह के आकार, गैस के प्रसार गुणांक द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो इसके आणविक भार और तापमान पर निर्भर करता है, साथ ही साथ गैस में घुलनशीलता के गुणांक पर निर्भर करता है। जैविक तरल पदार्थझिल्ली।

संक्रमण की दिशा और तीव्रतावायुकोशीय वायु से फुफ्फुसीय सूक्ष्म वाहिकाओं के रक्त में ऑक्सीजन, और विपरीत दिशा में कार्बन डाइऑक्साइड वायुकोशीय वायु में गैस के आंशिक दबाव और रक्त में इसके वोल्टेज (विघटित गैस का आंशिक दबाव) के बीच अंतर को निर्धारित करता है। ऑक्सीजन के लिए, दबाव ढाल लगभग 60 मिमी एचजी है। (अल्वियोली में आंशिक दबाव 100 मिमी एचजी है, और फेफड़ों में प्रवेश करने वाले रक्त में तनाव 40 मिमी एचजी है), और कार्बन डाइऑक्साइड के लिए यह लगभग 6 मिमी एचजी है। (अल्वियोली में आंशिक दबाव ४० मिमी एचजी है, प्रवाह में वोल्टेज रक्त के फेफड़े 46 मिमी एचजी)।

फेफड़ों में ऑक्सीजन प्रसार का प्रतिरोध वायुकोशीय-केशिका झिल्ली, केशिकाओं में प्लाज्मा परत, एरिथ्रोसाइट झिल्ली और इसके प्रोटोप्लाज्म की परत द्वारा निर्मित होता है। इसलिए, फेफड़ों में ऑक्सीजन के प्रसार का कुल प्रतिरोध झिल्ली और इंट्राकेपिलरी घटकों से बना होता है। पारगम्यता की जैवभौतिकीय विशेषता फेफड़ों की वायु रक्त बाधाश्वसन गैसों के लिए तथाकथित है फेफड़ों की प्रसार क्षमता।यह 1 मिनट में 1 मिमी एचजी के झिल्ली के दोनों किनारों पर गैस के आंशिक दबाव में अंतर के साथ फुफ्फुसीय झिल्ली से गुजरने वाली गैस के एमएल की संख्या है। पास होना स्वस्थ व्यक्तिआराम से, ऑक्सीजन के लिए फेफड़ों की प्रसार क्षमता 20-25 मिलीलीटर मिनट -1 मिमी एचजी है। -एक ।

फेफड़ों की प्रसार क्षमता का मूल्यउनकी मात्रा और गैस विनिमय के संबंधित सतह क्षेत्र पर निर्भर करता है। यह काफी हद तक इस तथ्य की व्याख्या करता है कि पुरुषों में फेफड़ों की प्रसार क्षमता का मूल्य आमतौर पर महिलाओं की तुलना में अधिक होता है, और यह भी तथ्य है कि सांस को रोककर रखने पर फेफड़ों की प्रसार क्षमता का मूल्य गहरी सांसकार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता के स्तर पर स्थिर अवस्था से अधिक हो जाता है। फुफ्फुसीय केशिकाओं में रक्त प्रवाह और रक्त की मात्रा के गुरुत्वाकर्षण पुनर्वितरण के कारण, लापरवाह स्थिति में फेफड़ों की प्रसार क्षमता बैठने की स्थिति की तुलना में अधिक होती है, और बैठने में - खड़े होने की तुलना में अधिक होती है। उम्र के साथ, फेफड़ों की प्रसार क्षमता कम हो जाती है।

रक्त द्वारा ऑक्सीजन परिवहन

टेक्स्ट_फ़ील्ड

तीर_ऊपर की ओर

रक्त में ऑक्सीजन घुल जाती है और हीमोग्लोबिन के साथ मिल जाती है। प्लाज्मा में बहुत कम मात्रा में ऑक्सीजन घुलती है। चूंकि 37 डिग्री सेल्सियस पर ऑक्सीजन की घुलनशीलता 0.225 मिली * एल -1 * केपीए -1 (0.03 मिली-एल -1 मिमी एचजी -1) है, तो 13.3 केपीए (100 मिमी) के ऑक्सीजन तनाव पर प्रत्येक 100 मिलीलीटर रक्त प्लाज्मा एचजी। कला।) भंग अवस्था में केवल 0.3 मिली ऑक्सीजन ले जा सकता है। यह स्पष्ट रूप से जीव के महत्वपूर्ण कार्यों के लिए पर्याप्त नहीं है। रक्त में ऑक्सीजन की ऐसी सामग्री और ऊतकों द्वारा इसके पूर्ण उपभोग की स्थिति के साथ, आराम से रक्त की मात्रा 150 लीटर / मिनट से अधिक होनी चाहिए। इसलिए, इसके द्वारा ऑक्सीजन के हस्तांतरण के लिए एक अन्य तंत्र का महत्व साथहीमोग्लोबिन के साथ संघ।

हीमोग्लोबिन का प्रत्येक ग्राम 1.39 मिली ऑक्सीजन को बांधने में सक्षम है और इसलिए, 150 ग्राम / लीटर की हीमोग्लोबिन सामग्री के साथ, प्रत्येक 100 मिलीलीटर रक्त 20.8 मिलीलीटर ऑक्सीजन ले जा सकता है।

श्वसन रक्त समारोह संकेतक

1. ऑक्सीजन क्षमता हीमोग्लोबिन बिन। वह मात्रा जो ऑक्सीजन की मात्रा को दर्शाती है जो हीमोग्लोबिन के पूर्ण संतृप्त होने पर उसे बांध सकती है, कहलाती है ऑक्सीजन टैंक हीमोग्लोबिनबिन लेकिन.

2. साथरक्त में ऑक्सीजन रखना। रक्त के श्वसन क्रिया का एक अन्य संकेतक है साथरक्त में ऑक्सीजन रखते हुए,जो हीमोग्लोबिन से बंधी और प्लाज्मा में भौतिक रूप से घुली हुई ऑक्सीजन की सही मात्रा को दर्शाता है।

3. ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति की डिग्री ... धमनी रक्त के 100 मिलीलीटर में सामान्य रूप से 19-20 मिलीलीटर ऑक्सीजन होता है, शिरापरक रक्त की समान मात्रा में - 13-15 मिलीलीटर ऑक्सीजन, जबकि धमनी-शिरापरक अंतर 5-6 मिलीलीटर होता है। हीमोग्लोबिन से बंधी ऑक्सीजन की मात्रा और बाद की ऑक्सीजन क्षमता का अनुपात ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति की डिग्री का सूचक है। स्वस्थ व्यक्तियों में ऑक्सीजन के साथ धमनी रक्त में हीमोग्लोबिन की संतृप्ति 96% है।

शिक्षा आक्सीहीमोग्लोबिन फेफड़ों में और ऊतकों में इसकी वसूली रक्त ऑक्सीजन के आंशिक तनाव पर निर्भर करती है: जब यह बढ़ जाता है। ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति बढ़ जाती है, कमी के साथ यह घट जाती है। यह संबंध अरेखीय है और ऑक्सीहीमोग्लोबिन वियोजन वक्र द्वारा व्यक्त किया जाता है, जिसमें which एस आकार(चित्र 8.7)।

चित्र 8.7. ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र।

चित्र 8.7. ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र।
1 - पीएच में वृद्धि, या तापमान में कमी, या 2,3-डीपीजी में कमी के साथ;
2 - पीएच ७.४ और ३७ डिग्री सेल्सियस पर सामान्य वक्र;
3 - पीएच में कमी या तापमान में वृद्धि या 2,3-डीपीजी में वृद्धि के साथ।

ऑक्सीजन युक्त धमनी रक्त पृथक्करण वक्र के पठार से मेल खाता है, और ऊतकों में असंतृप्त रक्त इसके तेजी से घटते हिस्से से मेल खाता है। इसके ऊपरी भाग (उच्च ओ 2 वोल्टेज का क्षेत्र) में वक्र की कोमल वृद्धि इंगित करती है कि ऑक्सीजन के साथ धमनी रक्त के हीमोग्लोबिन की पर्याप्त पूर्ण संतृप्ति तब भी प्रदान की जाती है जब ओ 2 वोल्टेज घटकर 9.3 केपीए (70 मिमी एचजी) हो जाता है। वोल्टेज ओ में कमी, 13.3 kPa से 2.0-2.7 kPa (100 से 15-20 मिमी Hg तक) व्यावहारिक रूप से ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति को प्रभावित नहीं करती है (HbO 2 2-3% घट जाती है)। कम ओ 2 वोल्टेज पर, ऑक्सीहीमोग्लोबिन अधिक आसानी से अलग हो जाता है (वक्र में एक तेज गिरावट का एक क्षेत्र)। इस प्रकार, ८.० से ५.३ kPa (६० से ४० मिमी एचजी) के О २ वोल्टेज में कमी के साथ, ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति लगभग १५% कम हो जाती है।

ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र की स्थिति मात्रात्मक रूप से आंशिक ऑक्सीजन तनाव द्वारा व्यक्त की जाती है जिस पर हीमोग्लोबिन संतृप्ति 50% (P 50) होती है। 37 डिग्री सेल्सियस और पीएच 7.40 पर सामान्य पी 50 मान लगभग 3.53 केपीए (26.5 मिमी एचजी) है।

कुछ शर्तों के तहत ऑक्सीहीमोग्लोबिन का पृथक्करण वक्र पीएच, सीओ 2 वोल्टेज में परिवर्तन के प्रभाव में एस-आकार के आकार को बनाए रखते हुए एक दिशा या दूसरे में स्थानांतरित हो सकता है। शरीर का तापमानएरिथ्रोसाइट्स में 2,3-डैफॉस्फोग्लाइसेरेट (2,3-डीपीजी) की सामग्री, जिस पर हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन को बांधने की क्षमता निर्भर करती है। काम करने वाली मांसपेशियों में, गहन चयापचय के परिणामस्वरूप, सीओ 2 और लैक्टिक एसिड का निर्माण बढ़ जाता है, और गर्मी का उत्पादन भी बढ़ जाता है। ये सभी कारक ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को कम करते हैं। उसी समय, पृथक्करण वक्र दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है (चित्र 8.7), जिससे ऑक्सीहीमोग्लोबिन से ऑक्सीजन आसानी से निकल जाती है, और ऊतकों द्वारा ऑक्सीजन की खपत की संभावना बढ़ जाती है। तापमान में कमी के साथ, २,३-डीपीजी, सीओ वोल्टेज में कमी, और पीएच में वृद्धि, पृथक्करण वक्र बाईं ओर शिफ्ट हो जाता है, ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप ऊतकों को ऑक्सीजन की डिलीवरी कम हो जाती है। .

कार्बन डाइऑक्साइड का रक्त परिवहन

टेक्स्ट_फ़ील्ड

तीर_ऊपर की ओर

चयापचय के अंतिम उत्पाद के रूप में, सीओ 2 शरीर में एक भंग में होता है और बाध्य अवस्था... सीओ 2 घुलनशीलता गुणांक 0.231 मिमीोल -1 * केपीए -1 (0.0308 मिमीोल -1 * मिमी एचजी -1.) है, जो ऑक्सीजन की तुलना में लगभग 20 गुना अधिक है। हालांकि, घुलित रूप में, रक्त द्वारा परिवहन किए गए CO की कुल मात्रा का 10% से कम स्थानांतरित किया जाता है। मूल रूप से, सीओ को रासायनिक रूप से बाध्य अवस्था में ले जाया जाता है, मुख्य रूप से बाइकार्बोनेट के रूप में, साथ ही साथ प्रोटीन (तथाकथित) के संयोजन के रूप में। कार्बामिन,या कार्बोहाइड्रेट)।

धमनी रक्त में, सीओ 2 वोल्टेज 5.3 केपीए (40 मिमी एचजी) है, अंतरालीय द्रव में इसका वोल्टेज 8.0-10.7 केपीए (60-80 मिमी एचजी) है। इन ग्रेडिएंट्स के लिए धन्यवाद, ऊतकों में गठित सीओ 2 अंतरालीय तरल पदार्थ से रक्त प्लाज्मा में और इससे एरिथ्रोसाइट्स में गुजरता है। पानी के साथ प्रतिक्रिया करके, CO 2 कार्बोनिक एसिड बनाती है: CO 2 + H 2 O<>एच 2 सीओ 3। यह प्रतिक्रिया उत्क्रमणीय है और ऊतक केशिकाओं में मुख्य रूप से Н 2 СО 3 (चित्र 8.8.ए) के गठन की ओर जाता है। प्लाज्मा में, यह प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है, लेकिन एरिथ्रोसाइट्स में, एंजाइम के प्रभाव में कार्बोनिक एसिड का निर्माण सीओ 2 जलयोजन प्रतिक्रिया को 15,000-20,000 गुना तेज कर देता है। कार्बोनिक अम्ल H+ तथा HCO3 आयनों में वियोजित हो जाता है। जब एचसीओ 3 आयनों की सामग्री बढ़ जाती है, तो वे एरिथ्रोसाइट से प्लाज्मा में फैल जाते हैं, और एच + आयन एरिथ्रोसाइट में रहते हैं, क्योंकि एरिथ्रोसाइट झिल्ली अपेक्षाकृत अभेद्य है। प्लाज्मा में एचसीओ 3 आयनों की रिहाई प्लाज्मा से क्लोरीन आयनों के प्रवाह से संतुलित होती है। इस मामले में, प्लाज्मा में सोडियम आयन निकलते हैं, जो एरिथ्रोसाइट से आने वाले HCO 3 आयनों से बंधे होते हैं, जिससे NaHCO 3 बनता है। हीमोग्लोबिन और प्लाज्मा प्रोटीन, कमजोर एसिड के गुणों का प्रदर्शन करते हुए, पोटेशियम के साथ एरिथ्रोसाइट्स में और सोडियम के साथ प्लाज्मा में लवण बनाते हैं। कार्बोनिक एसिड में मजबूत अम्लीय गुण होते हैं, इसलिए, जब यह प्रोटीन लवण के साथ बातचीत करता है, तो एच + आयन प्रोटीन आयन से बांधता है, और एचसीओ 3 आयन इसी कटियन के साथ बाइकार्बोनेट (प्लाज्मा में NaHCO 3), एरिथ्रोसाइट में KHCO 3) बनाता है।

चित्र 8.8। ऊतकों (ए) और फेफड़ों (बी) में गैस विनिमय के दौरान प्लाज्मा और एरिथ्रोसाइट्स में होने वाली प्रक्रियाओं का आरेख।

ऊतक केशिकाओं के रक्त में, एक साथ एरिथ्रोसाइट में सीओ 2 के प्रवेश और उसमें कार्बोनिक एसिड के गठन के साथ, ऑक्सीजन ऑक्सीहीमोग्लोबिन द्वारा वापस आ जाता है। ऑक्सीजन युक्त हीमोग्लोबिन की तुलना में कम हीमोग्लोबिन एक कमजोर एसिड (यानी, एक बेहतर प्रोटॉन स्वीकर्ता) है। इसलिए, यह कार्बोनिक एसिड के पृथक्करण के दौरान बनने वाले हाइड्रोजन आयनों को अधिक आसानी से बांधता है। इस प्रकार, शिरापरक रक्त में कम हीमोग्लोबिन की उपस्थिति सीओ 2 बंधन को बढ़ावा देती है, जबकि फुफ्फुसीय केशिकाओं में ऑक्सीहीमोग्लोबिन का निर्माण कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई की सुविधा प्रदान करता है।

सीओ 2 . के रक्त परिवहन में बहुत महत्वरक्त प्रोटीन के टर्मिनल अमीनो समूहों के साथ सीओ 2 का रासायनिक बंधन भी है, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण हीमोग्लोबिन की संरचना में ग्लोबिन है। ग्लोबिन के साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, तथाकथित कार्बामिनबिन।कम हीमोग्लोबिन में ऑक्सीहीमोग्लोबिन की तुलना में CO2 के लिए उच्च आत्मीयता होती है। इस प्रकार, ऊतक केशिकाओं में ऑक्सीहीमोग्लोबिन का पृथक्करण सीओ 2 के बंधन की सुविधा देता है, और फेफड़ों में ऑक्सीहीमोग्लोबिन का गठन कार्बन डाइऑक्साइड के उन्मूलन को बढ़ावा देता है।

सीओ की कुल मात्रा जो रक्त से निकाली जा सकती है, केवल 8-10% सीओ हीमोग्लोबिन के साथ संयुक्त होती है। हालांकि, रक्त द्वारा CO2 के परिवहन में इस यौगिक की भूमिका काफी बड़ी है। सीओ 2 का लगभग 25-30% बड़े सर्कल की केशिकाओं में रक्त द्वारा अवशोषित हीमोग्लोबिन के साथ एक संबंध में प्रवेश करता है, और फेफड़ों में इसे रक्त से हटा दिया जाता है।

जब शिरापरक रक्त फेफड़ों की केशिकाओं में प्रवेश करता है, तो प्लाज्मा में सीओ 2 वोल्टेज कम हो जाता है और सीओ 2 एरिथ्रोसाइट के अंदर शारीरिक रूप से भंग होकर प्लाज्मा में निकल जाता है। ऐसा होने पर, H 2 CO 3 CO 2 और पानी में परिवर्तित हो जाता है (चित्र 8.8.B), और कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ इस दिशा में जाने वाली प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है। एच 2 सीओ 3 ऐसी प्रतिक्रिया के लिए प्रोटीन आयनों के साथ बंधन से जारी हाइड्रोजन आयनों के साथ एचसीओ 3 आयनों के संयोजन के परिणामस्वरूप वितरित किया जाता है।

आराम करने पर, सांस लेने के साथ 230 मिली CO2 प्रति मिनट या लगभग 15,000 mmol प्रति दिन मानव शरीर से निकाल दिया जाता है। चूंकि सीओ 2 एक "वाष्पशील" कार्बोनिक एनहाइड्राइड है, इसलिए जब इसे हटा दिया जाता है तो लगभग बराबर मात्रा में हाइड्रोजन आयन रक्त से गायब हो जाते हैं। तो साँसे चलती है महत्वपूर्ण भूमिकाबनाए रखने में एसिड बेस संतुलनशरीर के आंतरिक वातावरण में। यदि, रक्त में चयापचय प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन आयनों की सामग्री बढ़ जाती है, तो, श्वसन विनियमन के हास्य तंत्र के कारण, यह फुफ्फुसीय वेंटिलेशन में वृद्धि की ओर जाता है। (हाइपरवेंटिलेशन)।इस मामले में, प्रतिक्रिया के दौरान बनने वाले सीओ 2 अणु एचसीओ 3 + एच + -> एच 2 सीओ 3 -> एच 2 ओ + सीओ 2 में हटा दिए जाते हैं अधिकऔर पीएच सामान्य हो जाता है।

रक्त और ऊतकों के बीच गैस विनिमय

टेक्स्ट_फ़ील्ड

तीर_ऊपर की ओर

केशिका रक्त के बीच O 2 और CO 2 का गैस विनिमय बड़ा वृत्तऔर ऊतक कोशिकाओं को सरल प्रसार द्वारा किया जाता है। श्वसन गैसों का स्थानांतरण (ओ २ - रक्त से ऊतक में, सीओ २ - विपरीत दिशा में) केशिकाओं में रक्त के बीच इन गैसों की एकाग्रता ढाल की क्रिया के तहत होता है और इंटरस्टिशियल द्रव।वोल्टेज अंतर लगभग 2दीवार के दोनों ओर रक्त केशिका, रक्त से अंतरालीय द्रव में इसके प्रसार को सुनिश्चित करता है, 30 से 80 मिमी एचजी तक होता है। (4.0-10.7 केपीए)। रक्त केशिका की दीवार के पास अंतरालीय द्रव में CO2 तनाव 20-40 मिमी Hg है। (2.7-5.3 kPa) रक्त से अधिक। चूंकि CO2 ऑक्सीजन की तुलना में लगभग 20 गुना तेजी से फैलती है, इसलिए CO2 को हटाना ऑक्सीजन की आपूर्ति की तुलना में बहुत आसान है।

ऊतकों में गैस विनिमय न केवल रक्त और अंतरालीय द्रव के बीच श्वसन गैसों के वोल्टेज प्रवणता से प्रभावित होता है, बल्कि विनिमय सतह क्षेत्र, प्रसार दूरी और उन मीडिया के प्रसार गुणांक से भी प्रभावित होता है जिसके माध्यम से गैसों को स्थानांतरित किया जाता है। केशिका नेटवर्क का घनत्व जितना अधिक होगा, गैसों का प्रसार पथ उतना ही छोटा होगा। प्रति 1 मिमी 3, केशिका बिस्तर की कुल सतह तक पहुँचती है, उदाहरण के लिए, कंकाल की मांसपेशी में 60 मीटर 2, और मायोकार्डियम में - 100 मीटर 2। प्रसार क्षेत्र रक्त प्रवाह के वितरण के आधार पर समय की प्रति इकाई केशिकाओं के माध्यम से बहने वाले एरिथ्रोसाइट्स की संख्या भी निर्धारित करता है। सूक्ष्म वाहिका... रक्त से ऊतक में O 2 की रिहाई प्लाज्मा और अंतरालीय द्रव के संवहन के साथ-साथ एरिथ्रोसाइट्स और ऊतक कोशिकाओं में साइटोप्लाज्म से प्रभावित होती है। O 2 ऊतक में विसरित होने की प्रक्रिया में कोशिकाओं द्वारा उपभोग किया जाता है ऊतक श्वसनइसलिए, रक्त, अंतरालीय द्रव और कोशिकाओं के बीच इसके वोल्टेज में अंतर लगातार बना रहता है, जिससे इस दिशा में प्रसार होता है। ऊतक द्वारा ऑक्सीजन की खपत में वृद्धि के साथ, रक्त में इसका तनाव कम हो जाता है, जो ऑक्सीहीमोग्लोबिन के पृथक्करण की सुविधा प्रदान करता है।

धमनी रक्त में कुल सामग्री के प्रतिशत के रूप में ऊतकों द्वारा खपत ऑक्सीजन की मात्रा को ऑक्सीजन उपयोग गुणांक कहा जाता है। पूरे जीव के लिए आराम अंतरऑक्सीजन उपयोग दरलगभग 30-40% के बराबर। हालांकि, एक ही समय में, विभिन्न ऊतकों में ऑक्सीजन की खपत काफी भिन्न होती है, और इसके उपयोग का गुणांक, उदाहरण के लिए, मायोकार्डियम में, मस्तिष्क के ग्रे पदार्थ, यकृत, 40-60% है। आराम से बुद्धिमस्तिष्क (विशेष रूप से, सेरेब्रल कॉर्टेक्स) प्रति मिनट 0.08 से 0.1 मिलीलीटर ओ 2 प्रति 1 ग्राम ऊतक, और मस्तिष्क के सफेद पदार्थ में - 8-10 गुना कम खपत होती है। गुर्दे के प्रांतस्था में, गुर्दे के मज्जा के आंतरिक क्षेत्रों की तुलना में O 2 की औसत खपत लगभग 20 गुना अधिक है। गंभीर के साथ शारीरिक गतिविधिकंकाल की मांसपेशियों और मायोकार्डियम के काम करने से O 2 के उपयोग का गुणांक 90% तक पहुँच जाता है।

ऑक्सीजन में प्रवेश करने वाले ऊतकों का उपयोग सेलुलर ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं में किया जाता है जो उप-कोशिकीय स्तर पर समूहों में स्थित विशिष्ट एंजाइमों की भागीदारी के साथ सख्त क्रम में होते हैं। के भीतरमाइटोकॉन्ड्रिया की झिल्ली। कोशिकाओं में ऑक्सीडेटिव चयापचय प्रक्रियाओं के सामान्य पाठ्यक्रम के लिए, यह आवश्यक है कि माइटोकॉन्ड्रियल क्षेत्र में ओ 2 वोल्टेज 0.1-1 मिमी एचजी से कम न हो। (13.3-133.3 केपीए)।
इस मात्रा को कहा जाता हैमाइटोकॉन्ड्रिया में महत्वपूर्ण ऑक्सीजन तनाव. चूंकि अधिकांश ऊतकों में O 2 का एकमात्र भंडार इसका भौतिक रूप से घुला हुआ अंश है, रक्त से O 2 की आपूर्ति में कमी इस तथ्य की ओर ले जाती है कि O 2 के लिए ऊतक की जरूरत अब संतुष्ट नहीं होती है, और ऑक्सीजन भुखमरी और ऑक्सीडेटिव चयापचय प्रक्रियाएं धीमी हो जाती हैं।

एकमात्र ऊतक जिसमें ओ 2 डिपो होता है वह मांसपेशी है। ओ 2 डिपो की भूमिका मांसपेशियों का ऊतकरंगद्रव्य निभाता है मायोग्लोबिन,संरचनात्मक रूप से हीमोग्लोबिन के समान और विपरीत रूप से O 2 को बांधने में सक्षम। हालांकि, मानव मांसपेशियों में मायोग्लोबिन की सामग्री छोटी होती है, और इसलिए संग्रहीत ऑक्सीजन की मात्रा लंबे समय तक उनके सामान्य कामकाज को सुनिश्चित नहीं कर सकती है। ऑक्सीजन के लिए मायोग्लोबिन की आत्मीयता हीमोग्लोबिन की तुलना में अधिक है: पहले से ही ओ के वोल्टेज पर, 3-4 मिमी एचजी। मायोग्लोबिन का 50% ऑक्सीमायोग्लोबिन में और 40 मिमी एचजी पर परिवर्तित हो जाता है। मायोग्लोबिन O 2 से 95% तक संतृप्त होता है। मांसपेशियों के संकुचन के दौरान, एक ओर, कोशिकाओं की ऊर्जा वृद्धि की आवश्यकता होती है और ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं तेज हो जाती हैं, दूसरी ओर, ऑक्सीजन वितरण की स्थिति तेजी से बिगड़ती है, क्योंकि संकुचन के दौरान, पेशी केशिकाओं को संकुचित करती है और उनके माध्यम से रक्त की पहुंच बंद हो सकती है। . संकुचन के दौरान, ओ 2 का सेवन किया जाता है, मांसपेशियों को आराम देने के दौरान मायोग्लोबिन में संग्रहीत किया जाता है। दिल की लगातार सक्रिय रूप से काम करने वाली मांसपेशियों के लिए यह विशेष महत्व रखता है, क्योंकि रक्त से ऑक्सीजन की आपूर्ति आवधिक होती है। सिस्टोल के दौरान, इंट्राम्यूरल दबाव में वृद्धि के परिणामस्वरूप, बाईं ओर के बेसिन में रक्त का प्रवाह होता है कोरोनरी धमनीघट जाती है और बाएं वेंट्रिकुलर मायोकार्डियम की आंतरिक परतों में हो सकती है छोटी अवधिपूरी तरह से बंद करो। जब मांसपेशियों की कोशिकाओं में ओ 2 वोल्टेज 10-15 मिमी एचजी से नीचे गिर जाता है। (1.3-2.0 kPa), मायोग्लोबिन डायस्टोल के दौरान ऑक्सीमायोग्लोबिन के रूप में संग्रहीत O को छोड़ना शुरू कर देता है। हृदय में मायो ग्लोबिन की औसत सामग्री 4 mg/g है। चूँकि 1 ग्राम मायोग्लोबिन लगभग 1.34 मिली ऑक्सीजन तक बाँध सकता है, in शारीरिक स्थितियांमायोकार्डियम में ऑक्सीजन का भंडार लगभग 0.005 मिली प्रति 1 ग्राम ऊतक होता है। ऑक्सीजन की यह मात्रा मायोकार्डियम में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं को केवल 3-4 सेकंड के लिए बनाए रखने के लिए पर्याप्त है, जब रक्त द्वारा इसकी डिलीवरी पूरी तरह से बंद हो जाती है। हालांकि, सिस्टोल की अवधि बहुत कम है, इसलिए मायोग्लोबिन, जो ओ 2 के अल्पकालिक डिपो के रूप में कार्य करता है, मायोकार्डियम को ऑक्सीजन भुखमरी से बचाता है।

यदि जानवर में संचार प्रणाली है, तो रक्त में ऑक्सीजन वाहक होता है। भंग अवस्था में, एक व्यक्ति के धमनी रक्त में केवल 2% ऑक्सीजन होता है।

सभी रंगद्रव्य - ऑक्सीजन वाहक ऑर्गेनोमेटेलिक यौगिक होते हैं, जिनमें अधिकांश में Fe, कुछ Cu होते हैं।

हीमोग्लोबिन ग्लोबिन (प्रोटीन) से जुड़े आयरन पोर्फिरीन (हीम) होते हैं। मनुष्यों और स्तनधारियों में हीमोग्लोबिन हमेशा विशेष रक्त कोशिकाओं, एरिथ्रोसाइट्स में पाया जाता है। प्रोटीन घटकों में भिन्न, 90 से अधिक प्रकार के हीमोग्लोबिन की पहचान की गई है। हीमोग्लोबिन अणु में कई मोनोमर्स होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में ग्लोबिन के साथ संयुक्त एक हीम होता है। मनुष्यों में, हीमोग्लोबिन में 4 ऐसे मोनोमर्स होते हैं। मायोग्लोबिन में केवल 1 हीम होता है।

हेम रासायनिक रूप से एक प्रोटोपोर्फिरिन है जो केंद्र में एक लोहे के परमाणु के साथ 4 पाइरोल रिंगों से बना होता है।

हीमोग्लोबिन ऑक्सीजनेशन, लौह (द्विसंयोजक) लोहे में ऑक्सीजन का प्रतिवर्ती योग है जो मात्रा में आसपास के स्थान में ऑक्सीजन तनाव पर निर्भर करता है।

संतुलन समीकरण के अनुसार प्रत्येक लोहे के परमाणुओं में ऑक्सीजन जोड़ा जाता है

औपचारिक रूप से, यह प्रतिक्रिया लोहे की संयोजकता को नहीं बदलती है। फिर भी, ऑक्सीजन के साथ फेरस आयरन से ऑक्सीजन में एक इलेक्ट्रॉन का आंशिक संक्रमण होता है, और ऑक्सीजन आंशिक रूप से कम हो जाता है।

मेथेमोग्लोबिन के निर्माण के दौरान हीम आयरन का एक अलग वैलेंस वैल्यू हो सकता है, जब Fe अपनी वैलेंस बदलता है और ट्रिटेंट बन जाता है। इस मामले में, लोहे के सही ऑक्सीकरण के साथ, हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता खो देता है।

हीमोग्लोबिन अणु में हीम अन्य अणुओं को जोड़ने में सक्षम है। यदि यह कार्बन डाइऑक्साइड को जोड़ता है, तो इसे कार्बोहीमोग्लोबिन कहा जाता है। हीम में कार्बन मोनोऑक्साइड मिलाने पर कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन बनता है। सीओ के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता O 2 की तुलना में 300 गुना अधिक है। इसलिए, कार्बन मोनोऑक्साइड विषाक्तता बहुत खतरनाक है। यदि साँस की हवा में 1% CO है, तो स्तनधारी और पक्षी मर सकते हैं।

धमनी रक्त ऑक्सीजन से 96-97% तक संतृप्त होता है। वायुकोशीय केशिकाओं में एक सेकंड के सिर्फ एक चौथाई में यह प्रक्रिया बहुत जल्दी होती है।

साहित्य में, संकेतक द्वारा रक्त में ऑक्सीजन सामग्री का मूल्यांकन करने की प्रथा है रक्त ऑक्सीजन क्षमता.

रक्त की ऑक्सीजन क्षमता ऑक्सीजन की अधिकतम मात्रा है जिसे 100 मिलीलीटर रक्त संलग्न कर सकता है।

चूंकि 96% ऑक्सीजन हीमोग्लोबिन के साथ संयुक्त है, इसलिए रक्त की ऑक्सीजन क्षमता इस वर्णक द्वारा निर्धारित की जाती है। यह ज्ञात है कि 1 ग्राम हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन-बाध्यकारी क्षमता सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर 1.34 - 1.36 मिली ओ 2 के मान से निर्धारित होती है। इसका मतलब है कि 15 ग्राम एचबी (जो औसत के करीब है) की रक्त सामग्री के साथ, ऑक्सीजन क्षमता 1.34´ है। [ईमेल संरक्षित]मात्रा प्रतिशत, यानी प्रत्येक 100 मिलीलीटर रक्त के लिए O 2 के प्रत्येक 20 मिलीलीटर के लिए, या O 2 के 200 मिलीलीटर प्रति लीटर रक्त के लिए। 5 लीटर रक्त (संचार प्रणाली में 5 लीटर रक्त वाले व्यक्ति की पूर्ण ऑक्सीजन क्षमता) में 1 लीटर ऑक्सीजन होता है।

हीमोग्लोबिन की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है

एचएचबी 4 + 4ओ 2 = एचएचबी 4 (ओ 2) 4

या अधिक सरलता से एचबी + 2 = एचबीО 2

यह पता चला कि व्यवहार में इस प्रक्रिया का विश्लेषण करना अधिक सुविधाजनक है यदि हम आंशिक दबाव / ऑक्सीजन तनाव पर नमूने में एचबीओ 2 एकाग्रता की निर्भरता की साजिश करते हैं। माध्यम में जितनी अधिक ऑक्सीजन होगी, प्रतिक्रिया में संतुलन उतना ही अधिक ऑक्सीजनकरण की ओर बढ़ेगा, और इसके विपरीत।

प्रत्येक पीओ 2 मान एचबीओ 2 के एक निश्चित प्रतिशत से मेल खाता है। धमनी रक्त के लिए विशिष्ट पीओ 2 मूल्यों पर, व्यावहारिक रूप से सभी हीमोग्लोबिन ऑक्सीकरण होता है। परिधीय ऊतकों में, ऑक्सीजन तनाव के कम मूल्यों पर, ऑक्सीजन और हीमोग्लोबिन के लिए इसके पृथक्करण की दर बढ़ जाती है।

हीमोग्लोबिन का वियोजन वक्र प्रत्येक पाठ्यपुस्तक में शामिल होता है।

ऑक्सीहीमोग्लोबिन के पृथक्करण वक्र के विश्लेषण से पता चलता है कि 60-100 मिमी एचजी के वातावरण में ऑक्सीजन तनाव पर। (मैदान की स्थिति और किसी व्यक्ति की 2 किलोमीटर तक की ऊंचाई तक) रक्त ऑक्सीजन की संतृप्ति पूरी तरह से होती है। ऊतकों में, ऑक्सीजन की वापसी भी लगभग 20 मिमी एचजी के ऑक्सीजन वोल्टेज पर संतोषजनक ढंग से आगे बढ़ती है।

दूसरे शब्दों में, वक्र की प्रकृति परिवहन प्रणाली के गुणों के बारे में जानकारी देती है।

ऑक्सीहीमोग्लोबिन का पृथक्करण न केवल ऊतकों में ऑक्सीजन के आंशिक दबाव पर निर्भर करता है, बल्कि कुछ अन्य स्थितियों पर भी निर्भर करता है। जब ऊतकों से कार्बन डाइऑक्साइड रक्तप्रवाह में प्रवेश करती है, तो ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता कम हो जाती है और पृथक्करण वक्र दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है। यह एक सीधा वेरिगो-बोहर प्रभाव है। Verigo-Bohr प्रभाव ऊतकों में ऑक्सीहीमोग्लोबिन के पृथक्करण में सुधार करता है। उल्टा प्रभावफेफड़ों में देखा जाता है, जहां कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की अधिक पूर्ण संतृप्ति की ओर ले जाती है। प्रभाव सीओ 2 के कारण नहीं है, बल्कि कार्बोनिक एसिड (या सक्रिय रूप से काम करने वाली मांसपेशियों में लैक्टिक एसिड का संचय) के निर्माण के दौरान पर्यावरण के अम्लीकरण के कारण होता है।

रक्त में ऑक्सीजन घुल जाती है और हीमोग्लोबिन के साथ मिल जाती है। प्लाज्मा में बहुत कम मात्रा में ऑक्सीजन घुल जाती है; ऑक्सीजन तनाव (100 मिमी एचजी) पर प्रत्येक 100 मिलीलीटर रक्त प्लाज्मा में भंग अवस्था में केवल 0.3 मिलीलीटर ऑक्सीजन ले जा सकता है। यह स्पष्ट रूप से जीव के महत्वपूर्ण कार्यों के लिए पर्याप्त नहीं है। रक्त में ऑक्सीजन की ऐसी सामग्री और ऊतकों द्वारा इसके पूर्ण उपभोग की स्थिति के साथ, आराम से रक्त की मात्रा 150 लीटर / मिनट से अधिक होनी चाहिए। ऑक्सीजन हस्तांतरण का एक अन्य महत्वपूर्ण तंत्र इसे हीमोग्लोबिन के साथ जोड़कर है।

हीमोग्लोबिन का प्रत्येक ग्राम 1.34 मिली ऑक्सीजन को बांधने में सक्षम है। ऑक्सीजन की अधिकतम मात्रा जो 100 मिली रक्त से जुड़ी हो सकती है, वह है रक्त की ऑक्सीजन क्षमता (18.76 मिली या 19 वोल्ट%)। हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन क्षमता एक ऐसा मान है जो ऑक्सीजन की मात्रा को दर्शाता है जो हीमोग्लोबिन को पूरी तरह से संतृप्त होने पर बांध सकता है। रक्त के श्वसन क्रिया का एक अन्य संकेतक रक्त में ऑक्सीजन की मात्रा है, जो हीमोग्लोबिन से बंधी और प्लाज्मा में शारीरिक रूप से घुली हुई ऑक्सीजन की सही मात्रा को दर्शाता है।

धमनी रक्त के 100 मिलीलीटर में सामान्य रूप से 19-20 मिलीलीटर ऑक्सीजन होता है, शिरापरक रक्त की समान मात्रा में - 13-15 मिलीलीटर ऑक्सीजन, जबकि धमनी-शिरापरक अंतर 5-6 मिलीलीटर होता है।

ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति की डिग्री का संकेतक हीमोग्लोबिन से जुड़ी ऑक्सीजन की मात्रा का अनुपात बाद की ऑक्सीजन क्षमता से है। स्वस्थ व्यक्तियों में ऑक्सीजन के साथ धमनी रक्त में हीमोग्लोबिन की संतृप्ति 96% है।

फेफड़ों में ऑक्सीहीमोग्लोबिन का निर्माण और ऊतकों में इसकी बहाली रक्त ऑक्सीजन के आंशिक तनाव पर निर्भर करती है: इसकी वृद्धि के साथ, ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति बढ़ जाती है, कमी के साथ यह घट जाती है। यह संबंध गैर-रैखिक है और ऑक्सीहीमोग्लोबिन के पृथक्करण वक्र द्वारा व्यक्त किया जाता है, जिसमें एस-आकार होता है।

ओ 2 वोल्टेज को 100 से 15-20 मिमी एचजी तक कम करना। कला। व्यावहारिक रूप से ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति को प्रभावित नहीं करता है (HbO; 2-3% कम हो जाता है)। कम ओ 2 वोल्टेज पर, ऑक्सीहीमोग्लोबिन अधिक आसानी से अलग हो जाता है (वक्र में एक तेज गिरावट का एक क्षेत्र)। तो, वोल्टेज 0 2 में 60 से 40 मिमी एचजी की कमी के साथ। कला। हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन संतृप्ति लगभग 15% कम हो जाती है।

ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र की स्थिति मात्रात्मक रूप से आंशिक ऑक्सीजन तनाव द्वारा व्यक्त की जाती है जिस पर हीमोग्लोबिन संतृप्ति 50% होती है। 37 डिग्री सेल्सियस और पीएच 7.40 पर सामान्य P50 मान लगभग 26.5 मिमी Hg है। अनुसूचित जनजाति ..

ऑक्सीहीमोग्लोबिन का पृथक्करण वक्र, कुछ शर्तों के तहत, परिवर्तनों के प्रभाव में, एस-आकार के आकार को बनाए रखते हुए, एक दिशा या किसी अन्य में स्थानांतरित हो सकता है:

3. शरीर का तापमान,

काम करने वाली मांसपेशियों में, गहन चयापचय के परिणामस्वरूप, सीओ 2 और लैक्टिक एसिड का निर्माण बढ़ जाता है, और गर्मी का उत्पादन भी बढ़ जाता है। ये सभी कारक ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को कम करते हैं। उसी समय, पृथक्करण वक्र दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है, जिससे ऑक्सीहीमोग्लोबिन से ऑक्सीजन आसानी से निकल जाती है, और ऊतकों द्वारा ऑक्सीजन की खपत की संभावना बढ़ जाती है।

तापमान में कमी के साथ, २,३-डीपीजी, सीओ २ वोल्टेज में कमी और पीएच में वृद्धि, पृथक्करण वक्र बाईं ओर शिफ्ट हो जाता है, ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप ऊतकों को ऑक्सीजन की डिलीवरी कम हो जाती है। .

6. रक्त द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड का परिवहन... कार्बन डाइऑक्साइड को फेफड़ों में बाइकार्बोनेट के रूप में और हीमोग्लोबिन (कार्बोहीमोग्लोबिन) के साथ रासायनिक बंधन की स्थिति में पहुँचाया जाता है।

कार्बन डाइऑक्साइड ऊतक कोशिकाओं का एक चयापचय उत्पाद है और इसलिए रक्त द्वारा ऊतकों से फेफड़ों तक ले जाया जाता है। एसिड-बेस बैलेंस के तंत्र द्वारा शरीर के आंतरिक वातावरण में पीएच स्तर को बनाए रखने में कार्बन डाइऑक्साइड महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसलिए, रक्त द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड का परिवहन इन तंत्रों के साथ घनिष्ठ रूप से जुड़ा हुआ है।

रक्त प्लाज्मा में, कार्बन डाइऑक्साइड की एक छोटी मात्रा भंग अवस्था में होती है; PC0 2 = 40 मिमी एचजी पर। कला। 2.5 मिली / 100 मिली रक्त कार्बन डाइऑक्साइड, या 5% द्वारा ले जाया गया। प्लाज्मा में घुली कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा पीसीओ 2 स्तर के साथ रैखिक रूप से बढ़ती है। रक्त प्लाज्मा में कार्बन डाइऑक्साइड जल के साथ क्रिया करके H+ तथा HCO3 बनाती है। रक्त प्लाज्मा में कार्बन डाइऑक्साइड वोल्टेज में वृद्धि इसके पीएच मान में कमी का कारण बनती है। रक्त प्लाज्मा में कार्बन डाइऑक्साइड का वोल्टेज बाहरी श्वसन के कार्य द्वारा बदला जा सकता है, और हाइड्रोजन आयनों या पीएच की मात्रा को रक्त के बफरिंग सिस्टम और एचसीओ 3 द्वारा बदला जा सकता है, उदाहरण के लिए, गुर्दे के माध्यम से उनके उत्सर्जन द्वारा मूत्र के साथ। रक्त प्लाज्मा का पीएच मान इसमें घुले कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता और बाइकार्बोनेट आयनों के अनुपात पर निर्भर करता है। बाइकार्बोनेट के रूप में, रक्त प्लाज्मा, यानी रासायनिक रूप से बाध्य अवस्था में, कार्बन डाइऑक्साइड की मुख्य मात्रा - लगभग 45 मिली / 100 मिली रक्त, या 90% तक होती है। हीमोग्लोबिन प्रोटीन के साथ कार्बामाइन यौगिक के रूप में एरिथ्रोसाइट्स लगभग 2.5 मिली / 100 मिली रक्त कार्बन डाइऑक्साइड, या 5% का परिवहन करता है। इन रूपों में ऊतकों से फेफड़ों तक रक्त द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड का परिवहन संतृप्ति की घटना से जुड़ा नहीं है, क्योंकि ऑक्सीजन के परिवहन में, यानी जितना अधिक कार्बन डाइऑक्साइड बनता है, उतना ही इसे ऊतकों से ले जाया जाता है फेफड़े। हालांकि, रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड के आंशिक दबाव और रक्त द्वारा ले जाने वाले कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा के बीच एक वक्रतापूर्ण संबंध है: कार्बन डाइऑक्साइड पृथक्करण वक्र।

कार्बन डाइऑक्साइड के परिवहन में एरिथ्रोसाइट्स की भूमिका। होल्डन प्रभाव।

शरीर के ऊतकों की केशिकाओं के रक्त में, कार्बन डाइऑक्साइड वोल्टेज 5.3 kPa (40 मिमी Hg) होता है, और स्वयं ऊतकों में - 8.0-10.7 kPa (60-80 मिमी Hg)। नतीजतन, सीओ 2 ऊतकों से रक्त प्लाज्मा में फैलता है, और इससे - एरिथ्रोसाइट्स में सीओ 2 के आंशिक दबाव की ढाल के साथ। एरिथ्रोसाइट्स में, सीओ 2 पानी के साथ कार्बोनिक एसिड बनाता है, जो एच + और एचसीओ 3 में अलग हो जाता है। (सी0 2 + एच 2 0 = एच 2 सीओ 3 = एच + + एचसीओ 3)। यह प्रतिक्रिया तेजी से आगे बढ़ती है, क्योंकि सीओ 2 + एच 2 0 = एच 2 सीओ 3 एरिथ्रोसाइट झिल्ली के एंजाइम कार्बोनिक एनहाइड्रेज द्वारा उत्प्रेरित होता है, जो उनमें उच्च सांद्रता में निहित होता है।

एरिथ्रोसाइट्स में, कार्बन डाइऑक्साइड का पृथक्करण लगातार जारी रहता है क्योंकि इस प्रतिक्रिया के उत्पाद बनते हैं, क्योंकि हीमोग्लोबिन अणु एक बफर यौगिक के रूप में कार्य करते हैं, सकारात्मक रूप से चार्ज हाइड्रोजन आयनों को बांधते हैं। एरिथ्रोसाइट्स में, जैसे ही हीमोग्लोबिन से ऑक्सीजन निकलती है, इसके अणु हाइड्रोजन आयनों (C0 2 + H 2 0 = H 2 CO 3 = = H + + HCO 3) से जुड़कर एक यौगिक (Hb-H +) बनाते हैं। सामान्य तौर पर, इसे होल्डन प्रभाव कहा जाता है, जो ऑक्सीहीमोग्लोबिन के पृथक्करण वक्र में एक्स-अक्ष के साथ दाईं ओर एक बदलाव की ओर जाता है, जो ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को कम करता है और एरिथ्रोसाइट्स से ऊतक में इसकी अधिक गहन रिहाई को बढ़ावा देता है। . उसी समय, एचबी-एच + यौगिक के हिस्से के रूप में, एक लीटर रक्त में लगभग 200 मिलीलीटर CO2 ऊतकों से फेफड़ों तक पहुँचाया जाता है। एरिथ्रोसाइट्स में कार्बन डाइऑक्साइड का पृथक्करण केवल हीमोग्लोबिन अणुओं की बफर क्षमता द्वारा सीमित किया जा सकता है। C0 2 के पृथक्करण के परिणामस्वरूप एरिथ्रोसाइट्स के अंदर बने HCO3 आयनों को एरिथ्रोसाइट्स से प्लाज्मा में एरिथ्रोसाइट झिल्ली के एक विशेष वाहक प्रोटीन की मदद से हटा दिया जाता है, और Cl - आयनों को रक्त प्लाज्मा से उनके स्थान पर पंप किया जाता है। ("क्लोरीन" शिफ्ट की घटना)। एरिथ्रोसाइट्स के अंदर CO2 प्रतिक्रिया की मुख्य भूमिका प्लाज्मा और एरिथ्रोसाइट्स के आंतरिक वातावरण के बीच Cl - और HCO3 आयनों का आदान-प्रदान है। इस विनिमय के परिणामस्वरूप, कार्बन डाइऑक्साइड एच + और एचसीओ 3 के पृथक्करण के उत्पादों को एरिथ्रोसाइट्स के अंदर एक यौगिक (एचबी-एच +) के रूप में, और रक्त प्लाज्मा द्वारा - बाइकार्बोनेट के रूप में ले जाया जाएगा।

एरिथ्रोसाइट्स ऊतकों से फेफड़ों तक कार्बन डाइऑक्साइड के परिवहन में शामिल हैं, क्योंकि C0 2 एक सीधा संयोजन बनाता है - NH 2 - प्रोटीन हीमोग्लोबिन सबयूनिट्स के समूह: C0 2 + Hb -> HbCO 2 या एक कार्बामाइन यौगिक। रक्त द्वारा CO2 का कार्बामाइन यौगिक के रूप में और हाइड्रोजन आयनों का हीमोग्लोबिन द्वारा परिवहन बाद के अणुओं के गुणों पर निर्भर करता है; दोनों प्रतिक्रियाएं होल्डन प्रभाव के आधार पर रक्त प्लाज्मा में ऑक्सीजन के आंशिक दबाव के मूल्य के कारण होती हैं।

में मात्रात्मककार्बन डाइऑक्साइड का विघटित रूप में और कार्बामिक यौगिक के रूप में परिवहन बाइकार्बोनेट के रूप में रक्त में CO2 के परिवहन की तुलना में नगण्य है। हालांकि, रक्त और वायुकोशीय वायु के बीच फेफड़ों में CO2 के गैस विनिमय के दौरान, ये दो रूप प्राथमिक महत्व के हो जाते हैं।

जब शिरापरक रक्त ऊतकों से फेफड़ों में लौटता है, तो सीओ 2 रक्त से एल्वियोली में फैल जाता है और रक्त में पीसीओ 2 46 मिमी एचजी से कम हो जाता है। कला। (शिरापरक रक्त) 40 मिमी एचजी H तक ( धमनी का खून) इसी समय, रक्त से एल्वियोली में विसरित CO2 (6 मिली / 100 मिली रक्त) की कुल मात्रा में, CO2 और कार्बामाइन यौगिकों के घुलित रूप का अनुपात बाइकार्बोनेट के सापेक्ष अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है। तो, भंग रूप का अनुपात 0.6 मिली / 100 मिली रक्त, या 10%, कार्बामिक यौगिक - 1.8 मिली / 100 मिली रक्त, या 30%, और बाइकार्बोनेट - 3.6 मिली / 100 मिली रक्त, या 60% ...

फेफड़ों की केशिकाओं के एरिथ्रोसाइट्स में, जैसे ही हीमोग्लोबिन के अणु ऑक्सीजन से संतृप्त होते हैं, हाइड्रोजन आयन निकलने लगते हैं, कार्बामाइन यौगिक अलग हो जाते हैं, और HCO3 फिर से C0 2 (H + + HCO3 = = H 2 CO 3 =) में बदल जाता है। C0 2 + H 2 0), जो फेफड़ों के माध्यम से विसरण द्वारा इसके बीच आंशिक दबावों के ढाल के साथ हटा दिया जाता है नसयुक्त रक्तऔर वायुकोशीय स्थान। इस प्रकार, एरिथ्रोसाइट हीमोग्लोबिन फेफड़ों से ऊतकों तक ऑक्सीजन के परिवहन में एक प्रमुख भूमिका निभाता है, और कार्बन डाइऑक्साइड विपरीत दिशा में, क्योंकि यह 0 2 और एच + को बांधने में सक्षम है।

आराम से, फेफड़ों के माध्यम से, मानव शरीर से प्रति मिनट लगभग 300 मिलीलीटर CO2 निकाल दिया जाता है: रक्त परिसंचरण की मिनट मात्रा के 6 मिलीलीटर / 100 मिलीलीटर x 5000 मिलीलीटर / मिनट।

7. श्वसन विनियमन। श्वसन केंद्र, इसके विभाग। स्वचालन श्वसन केंद्र.

यह अच्छी तरह से पता हैं कि बाह्य श्वसनलगातार बदल रहा है अलग-अलग स्थितियांजीव के महत्वपूर्ण कार्य।

श्वसन आवश्यकता। गतिविधि कार्यात्मक प्रणालीश्वास हमेशा शरीर की श्वसन संबंधी आवश्यकताओं की संतुष्टि के अधीन होता है, जिसमें एक बड़ी हद तकऊतक चयापचय द्वारा निर्धारित।

इस प्रकार, मांसपेशियों के काम के दौरान, आराम की तुलना में, ऑक्सीजन की आवश्यकता और कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने की आवश्यकता बढ़ जाती है। बढ़ी हुई श्वसन मांग की भरपाई के लिए, फुफ्फुसीय वेंटिलेशन की तीव्रता में वृद्धि होती है, जो कि आवृत्ति और श्वास की गहराई में वृद्धि में व्यक्त की जाती है। कार्बन डाइऑक्साइड की भूमिका। जानवरों पर किए गए प्रयोगों से पता चला है कि हवा और रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड की अधिकता (हाइपरकेनिया) सांस को बढ़ाकर और गहरी करके फुफ्फुसीय वेंटिलेशन को उत्तेजित करती है, जिससे शरीर से अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड को निकालने की स्थिति पैदा होती है। इसके विपरीत, रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड (हाइपोकेनिया) के आंशिक दबाव में कमी से सांस लेने (एपनिया) की पूर्ण समाप्ति तक फुफ्फुसीय वेंटिलेशन में कमी आती है। यह घटना स्वैच्छिक या कृत्रिम हाइपरवेंटिलेशन के बाद देखी जाती है, जिसके दौरान शरीर से कार्बन डाइऑक्साइड अधिक मात्रा में निकल जाता है। नतीजतन, तीव्र हाइपरवेंटिलेशन के तुरंत बाद, श्वसन गिरफ्तारी होती है - पोस्टहाइपरवेंटिलेशन एपनिया।

ऑक्सीजन की भूमिका। वातावरण में ऑक्सीजन की कमी, दुर्लभ वातावरण (हाइपोक्सिया) में उच्च ऊंचाई पर सांस लेने पर इसके आंशिक दबाव में कमी भी श्वास को उत्तेजित करती है, जिससे गहराई में वृद्धि होती है और विशेष रूप से श्वसन दर में वृद्धि होती है। हाइपरवेंटिलेशन के परिणामस्वरूप, ऑक्सीजन की कमी की आंशिक रूप से भरपाई की जाती है।

वातावरण में अतिरिक्त ऑक्सीजन (हाइपरॉक्सिया), इसके विपरीत, फुफ्फुसीय वेंटिलेशन की मात्रा को कम कर देता है।

सभी मामलों में, वेंटिलेशन उस दिशा में बदल जाता है जो शरीर की परिवर्तित गैस स्थिति को बहाल करने में मदद करता है। श्वसन नियमन नामक एक प्रक्रिया किसी व्यक्ति की श्वसन दर का स्थिरीकरण है।

मुख्य के तहत श्वसन केंद्रमेडुला ऑबोंगटा के विशिष्ट श्वसन नाभिक के न्यूरॉन्स के सेट को समझें।

श्वसन केंद्र दो मुख्य कार्यों को नियंत्रित करता है; मोटर, जो श्वसन की मांसपेशियों के संकुचन के रूप में प्रकट होती है, और होमोस्टैटिक, स्थिरता बनाए रखने से जुड़ी होती है आंतरिक पर्यावरण 0 2 और C 0 2 की सामग्री में बदलाव के साथ जीव श्वसन केंद्र का मोटर, या मोटर, कार्य श्वसन लय और उसके पैटर्न को उत्पन्न करना है। यह फ़ंक्शन अन्य कार्यों के साथ श्वास को एकीकृत करता है। साँस लेने के पैटर्न का मतलब साँस लेना और साँस छोड़ना की अवधि, ज्वार की मात्रा का मूल्य और श्वसन की मिनट मात्रा का होना चाहिए। श्वसन केंद्र का होमोस्टैटिक कार्य रक्त में श्वसन गैसों के स्थिर मूल्यों और मस्तिष्क के बाह्य तरल पदार्थ को बनाए रखता है, अनुकूलन करता है श्वसन क्रियापरिवर्तित गैस पर्यावरण और पर्यावरण के अन्य कारकों की स्थितियों के लिए।