Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_3 (1123311), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Транспорт кислорода Для анализа процесса транспорта О, от легких к тканям следует воспользоваться кривыми, приведенными на рис. 31.6. В легких в соответствии с имеющимся там градиентом Оз кислород диффундирует последовательно через стенки капилляров и плазму и попадает в эритроциты. ро, в эритроцитах крови, выходящей из легких, равно приблизительно 100 мм рт. ст., рсо, в артериальной крови является величиной порядка 40 мм рт. ст. Нз данных рис. 31.6 следует, что гемоглобин артериальной крови насыщен кислородом приблизительно на 96%.
ро, в интерстициальиой жидкости, окружающей капилляры различных тканей 1кроме легких), точно измерить нельзя, однако в мышцах во время покоя оно. по-видимому, составляет около 35 мм рт. ст.; рсо, должно составлять приблизительно 50 мм рт. сг. Следовательно, 02 диффундирует из эритроцитов через плазму в интерстициальную жидкость, а затем в клетки ткани, в то же время СО, днффундирует в обратном направлении. Несмотря на быстрое прохождение крови через капилляры, успевает установиться почти полное газовое равновесие, так что возвращающаяся от тканей во время покоя непознан кровь обычно имеет рсо,, равное 46 мм рт. ст., а ро,в ней равно приблизительно 40 мм рт. ст Поскольку коэффициент диффузии СОК в 30 раз больше, чем коэффициент диффузии Ом нет необходимости в том, чтобы градиент парциального давления для СОз был бы столь же высок, как для Оь В рассматриваемых условиях венозный гемоглобин насыщен Ок приблизительно на 64%.
Уменьшение степени насыщения на 321)4 соответствует количеству Он доставленному тканям. Принимая, что 100 мл крови содержат 15 г НЬ и что каждый грамм НЬ может связать 1,34 мл Оь находим, что 0,32.1,34 16 = 6,4 мл О доставляется тканям каждыми 100 мл крови, протекаюшими через капилляры. Дальнейший анализ кривых рис. 31.6 позволяет прийти к заключению, что при нагрузке, когда ро, в тканях падает, а рсо, увеличивается, механизм доставки Оз становится бо- ЭЬ ГЕМОГЛОБИН И ХИМИЯ ДЫХАНИЯ лее эффективным. Рассмотренный молекулярный механизм, а также ускорение тока крови через работаюшую мышцу обеспечивают при нагрузке доставку большего количества Оь 31.6.
Транспорт СОЯ Содержание СОЕ в артериальной крови составляет около 50 мл/100 мл, яли 50 об.~, а содержание СОА в венозной крови составляет 55 — 60 об.70. Таким образом, каждые 100 мл крови транспортируют из тканей в легкие от 5 до 10 мл СОМ Однако за счет различий в рсо, дополнительное количество физически растворенного СОБ соответствует только 0,4 об.9Б СОМ Даже это увеличение в содержании СОэ должно было бы заметно понизить рН венозной крови, однако фактически наблюдаемые изменения рН значительно меньше ожидаемых.
Каким же образом осуществляется транспорт СОеэ Чтобы понять этот процесс, необходимо вначале рассмотреть следующие моменты: 1) формы состояния СОХ в венозной и артериальной крови; 2) прямую реакцию СОт с белками крови; 3) сравнительные кислотные свойства НЬ и НЬОА к 4) электролитный состав эритроцитов и плазмы. 1) СОЕ находится в крови в нескольких состояниях.
Вбльшак часть СОг в эритроцитах и в плазме находится в виде бикарбоната. СОь который диффундирует из тканей через стенки капилляров„ находится в растворе преимущественно в виде молекул СОБ поскольку гидратация с образованием НБСОА является медленной реакцией. Углекислый газ, образующийся в результате различных реакций декарбокснлирования, ппоисходяших в процессе метаболизма, в виде молекулярного СОИ диффундирует преимушественно именно в этой форме из клеток через интерстипиальную жидкость в плазму, и только небольшая часть СОЕ транспортируется в гидратирова~нной форме в виде угольной кислоты. В эритроцитах гидратация СОА катализируется карбоаигпдразой.
СОА + НАО ~ ~КАСОА В эритропитах человека находятся трн изоферментные формы карбоангидразы Л, В и С, которые могут быть разделены электрофорезом. В наибольшем количестве присутствует форма В; удельная активность формы С в три раза выше удельной активности формы В. Каждая из форм имеет молекулярную массу около 30000 н содержит один атом Уп на молекулу. Хотя пептидные цепи генетически гомологичны. последовательность аминокислотиых остатков формы В отличается от последователыюсти формы С. Имеется ряд доказательств, свидетельствующих об участии Хп'+ в каталитической реакции.
Упэ+ может быть удален и заменен ил жидкАя сРедА ОРГАнизмА 1246 различными ионами двухвалентных металлов, однако только при замене Хп'+ на Сое+ фермент сохраняет активность. Выраженное сродство к таким анионам, как С1-, $СХ вЂ” н НСОз, также указывает на участие Хп'~ в каталитическом процессе. Сульфонамиды являются мощными неконкурентными ингибиторамн всех карбоангидраз; К~ для ацетазоламида равно примерно 1,5.10 — з М; зто позволяет использовать данный лекарственный препарат в опытах по выяснению вопроса об участии карбоангидразы в изучаемых физиологических процессах.
2) СОЗ реагирует с недиссоциированными аминогруппами алнфатнческих соединений с образованием карбаминопроизводных: Й !чу + сО~ ч' ' ~ ЙмнсОО + н+ В плазме количество СОм связанного с белками плазмы в такой форме, составляет 0,5 ммоль СОЕ/л. Незначительное различие (в состоянии покоя) между артериальной н венозпой кровью в отношении содержания карбаминовых групп в белках плазмы свидетельствует о том, что белки плазмы не принимают значительного участия в транспорте СОЖ Однако, как указывалось выше (разд. 31.3.2.!), при реакции СОА с а-аминогруппами НЬ образуется карбаминогемоглобин, причем НЬ связывает СОЗ легче, чем НЬОв Вклад карбамино-СОГ в транспорт СОЕ невелик по сравнению с ролью других форм транспорта; так, артериальная кровь содержит около 1,0 ммаль карбамино-СОз в литре, в то время как (в покое) литр венозной крови транспортирует в карбаминовой форме от 1,5 до 2,0 ммоль СОь 3) Как отмечалось выше (равд.
31.3.2.1), НЬ является функционально более слабой кислотой, чем НЬО,. Это показано на рис. 3111, на котором сравниваются кривые титрования НЬ и НЬОЗ в области рН 7,4. Эти две кривые при физиологических значениях рН практически параллельны. К раствору 1 ммоля каждого из белков прн ?,4 требуется добавить 2,54 ммоля кислоты или щелочи, чтобы изменить рН на единицу.
Приведенные графики свидетельствуют о том, что НЬОА является более сильной кислотой, чем НЬ. Если прн рН 7,4 происходит дезоксигенирование ! Ммоля НЬО, (все другие факторы остаются постоянными), то рН должен был бы сдвинуться в точку В на графике титровання НЬ, т. е. увеличиться до значения 7,67.
Добавление 0,7 ммоля кислоты потребовалось бы для того, чтобы сдвинуть рН в обратном направлении по кривой до точки С, которой соответствует рН 7,4. Наоборот, если бы удалось мгновенно оксигенировать 1 ммоль НЬ в точке С, то рН крови снизился бы приблизительно до рН 7,13 и затем потребовалось бы 0,7 ммоля щелочи, чтобы вновь довести рН до 7,4. !247 аь ГнмОГлоиин и химия дыхдния + 1,ОО +о,ж «5 и ю х а о ю о и ~о и и Рис 31.11.
Кривые титрования гемоглобина и окситемоглобина. АС вЂ” рН ие изменяется при добавлении Н+; А — рН квмеияется прк девоксигенкронании. 1Ваиелрогг 11. 1р., Тбе АВС о1 Асм-Ване СЬега!в1гу, Зб еб, 11пптегвйу о1 СЫсано Ргевв, С1псано, 1950.) 4) Как эритроциты, так и плазма содержат НСОа и НвСОа. Если бы СОт находился в крови только в виде этих двух форм, то из уравнения Хеидерсона — Хассельбаха (равд. 4.3.11) можно рассчитать отношение !соль! 1'!кислота! !соль! + он (кислота) Дли нормального РН крови, равного 7,4, учитывая, что руте НвСОв авен 6,1, найдем, что!Од ([сольИкислота) ) равен 1,3 и отношение НСОа ИНвСОв) равно 20. Следовательно, при физиологических значениях рН СОи плазмы и эритроцитов находится преимущественно в виде НСОв. В типичной пробе артериальной крови содержание НСОв составляет н плазме 25,5 мэкв 7л, а в клетках !2,7 мэкв/л.
В венозной крови значения этих величин равны 26,4 мэкв./л в плазме и и д' .а о х и и и о и х аь + м 7 30 7,40 7„но 7,ЕО 7,7О рН !Ъ'. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА ! 248 13,9 мэка./л в клетках. При объяснении наблюдаемого различия следует учитывать влияние двух факторов. Первый фактор — это различное содержание белка в эритроцитах и в плааме. Так, концентрация белка составляет в эритроцитах 34Ъ, а в плазме 7,5%.
Если, следовательно, выразить НСОЗ в мэкв. Иа литр воды эритроцитов н плазмы, а не на литр клеток или плазмы, то получим следующие величины: для артериальной крови 27,2 мэкв./л в плазме и !9,6 мэка./л в клетках; для венозной крови 28,1 мэкв./л в плазме и 2!,3 мэкв./л в клетках. Очевидно, что один рассматриваемый фактор не позволяет полностью объяснить различие концентраций НСОЗ в клетках и в плазме. Необходимо учитывать второй фактор, а именно наличие в клетках гемоглобина, который не способен диффундировать через клеточную мембрану; на его долю приходится большая часть анионов клетки, в то время как в плазме на долю белков приходится небольшая часть анионов.
В результате проявляется действие эффекта Гиббса — Доннана (разд. 29.2.2.2). Так как рассматриваемые растворы находятся в осмотическом равновесии, то суммарная концентрация диффундирующих анионов в эритроцитах должна быть меньше, чем общая концентрация анионов в плазме. При равновесии отношения г для концентраций различных аиионов в эритроцитах (э) и плазме (п) должны быть постоянными. Таким образом, 1НСоа1 [С! !а !НСОа[а !НСОа! [Нсоа]и [С! ]и [С! ]а [с! ]и [нсо]„ [НСОа1 [нсо, 1 + !с! ] [нсо 1 + [с! 1 Так как [НСОДи+ [С! ]„~ [НСОа] + [С! ! очевидно, что [НСОЗ] плазмы должна превышать [НСОз] в клетках, что согласуется с экспериментальными данными. Из равновесия Гиббса — Довиана можно вывести еще одно заключение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
