3. Газообмін у тканинах

Транспортування газів кров'ю передбачає рознесення кисню із плином крові (у вигляді оксигемоглобіну еритроцитів) організмом до органів і тканин, а також забирання від них вуглекислого газу та перенесення його до легень. Цей етап відбувається за участі двох фізіологічних систем органів — дихальної та серцево-судинної. Вони об'єднуються в єдину функціональну систему для виконання спільної функції — забезпечення кожної клітини організму киснем.

 

Збагачена киснем артеріальна кров великим колом кровообігу від серця надходить у капіляри, розміщені у всіх тканинах. Тут артеріальна кров перетворюється на венозну. Вона повертається до серця, а звідти — до легень. Таке переміщення газів з кровообігом має назву транспорт газів кров’ю.

 

Значна частина кисню й вуглекислого газу переноситься в хімічно зв’язаному стані з білком гемоглобіном,  який міститься в еритроцитах (\(1\) г гемоглобіну зв’язує \(1,34\) мл кисню).

 

Гемоглобін — дихальний залізовмісний складний білок, що складається з органічного компонента (гема) і білкової частини (глобін). Небілкова група має йон Феруму, що є місцем прив’язування кисню. Вуглекислий газ для транспортування зв’язується з білковою частиною і не конкурує з киснем за місце. Таким чином, гемоглобін здатний транспортувати $O_2$ і $C{O}_2$. Сполука гемоглобіну з киснем називається оксигемоглобін ($\mathit{Hb}{O}_2$) і має яскраво-червоний колір, а сполука гемоглобіну з $C{O}_2$ — карбогемоглобін ($\mathit{HbC}{O}_2$), темно-червоного забарвлення.

 

Кров постачає до тканин кисень у  вигляді окисненого гемоглобіну (оксигемоглобіну $\mathit{Hb}{O}_2$) — нестійкої сполуки, що легко розпадається й вивільняє кисень. Газообмін у тканинах також відбувається за основним законом дифузії. У тканинах кисень з капілярів, де його концентрація більша, переходить у тканинну рідину з меншою концентрацією цього газу, а з неї — у клітини. Там він одразу вступає в реакції окиснення органічних речовин (білків, жирів, вуглеводів). Тому кисень у клітинах не запасається.

Унаслідок процесів окиснення у клітинах збільшується вміст вуглекислого газу. Він так само завдяки дифузії з клітин через  тканинну рідину надходить у капіляри, в яких частина (близько \(25\) %) вуглекислого газу зв’язується з гемоглобіном,  утворюючи нестійку сполуку (карбгемоглобін). Решта (близько \(75\) %) вуглекислого газу зв’язується з плазмою крові, утворюючи нестійку карбонатну кислоту ($H_{2}C{O}_3$) та її солі.

 

Так артеріальна кров перетворюється на венозну, що венами великого кола кровообігу надходить до серця, звідти  cудинами малого кола кровообігу — до легень. У легенях карбгемоглобін розпадається, вуглекислий газ вивільняється й  виводиться з організму. Повітря, яке видихається, називають видихуваним. Його склад порівняно з вдихуваним інший:  вміст у ньому кисню знижується, а вуглекислого газу збільшується.

 

 

Повітря	Кисень (%)	Вуглекислий газ (%)	Азот, водяна пара, інертні гази (%)
Вдихуване (атмосферне)	\(20,95\)	\(0,03\)	\(79,02\)
Альвеолярне	\(14,40\)	\(5,20\)	\(80,40\)
Видихуване	\(16,30\)	\(4,00\)	\(79,70\)

 

Внутрішнє, або тканинне дихання, здійснюється також у два етапи — обмін газів між кров'ю і тканинами та використання кисню клітинами й видалення вуглекислого газу.

 

Перший етап внутрішнього дихання — це проникнення кисню із крові капілярів великого кола кровообігу до клітин. Відомо, що клітини в тканинах омиває тканинна рідина. Оскільки в артеріальній крові, що тече капілярами, парціальний тиск $O_2$ високий (\(105\) мм. рт. ст.), то кисень легко проникає в тканинну рідину, а далі — у клітини, де парціальний тиск $O_2$ низький (\(40\) мм. рт. ст.).

 

Другий етап внутрішнього дихання — це сукупність біохімічних реакцій у клітинах, у процесі яких відбувається окиснення вуглеводів, жирів та білків до вуглекислого газу та води з вивільненням енергії (так зване клітинне дихання). Унаслідок цього в клітинах зростає вміст $C{O}_2$. Його парціальний тиск тут становить \(45\) мм.рт. ст. В артеріальній крові, що тече капілярами, парціальний тиск $C{O}_2$ \(40\) мм. рт. ст. Завдяки різниці парціальних тисків вуглекислий газ із клітин проникає до тканинної рідини, а звідти — до капілярів, де артеріальна кров перетворюється на венозну.

 

Венозна кров надходить до серця, а звідти — до легень. Отже, газообмін відбувається безперервно.