Напряжение кислорода и углекислого газа (мм. рт. ст.) при спокойном дыхании воздухом

Кислород и углекислый газ диффундируют только в растворенном состоянии, что обеспечивается наличием в воздухоносных путях водяных паров, слизи и сурфактанта.

Дыхательная функция крови, прежде всего, обеспечивается доставкой к тканям необходимого им количества кислорода. Кислород крови находится в двух агрегатных состояниях: растворенный в плазме и связанный с гемоглобином – оксигемоглобин.

Отдавший кислород гемоглобин считают восстановленным дезоксигемоглобином. Поскольку молекула гемоглобина содержит 4 частицы гема (железосодержащего вещества), она может связать 4 молекулы кислорода. Количество кислорода. Связанного гемоглобином в 100мл крови, носит название кислородной емкости крови и составляет около 20 мл кислорода. Кислородная емкость всей крови человека, содержащей примерно 750 г гемоглобина, приблизительно равна 1л.

Образовавшийся в тканях углекислый газ диффундирует в тканевые капилляры, откуда переносится венозной кровью в легкие, где переходит в альвеолы и удаляется с выдыхаемым воздухом. Углекислый газ в крови находится в двух состояниях: растворенный в плазме (5%) и химически связанный с другими веществами (95%). Углекислый газ в виде химических соединений имеет три формы: угольная кислота, соли угольной кислоты и в связи с гемоглобином.

В крови тканевых капилляров одновременно с поступлением СО₂ эритроцитов и образованием в них угольной кислоты происходит отдача кислорода оксигемоглобином. Восстановленный гемоглобин легко связывает водородные ионы, образующиеся при диссоциации угольной кислоты. Таким образом, восстановленный гемоглобин в венозной крови способствует связыванию СО₂, а оксигемоглобин, образующийся в легочных капиллярах, облегчает его отдачу.

В состоянии покоя с дыханием из организма человека удаляется 230-250 мл СО₂ в минуту. При удалении из крови СО₂ нее уходит примерно эквивалентное число ионов водорода. Таким порядком дыхание участвует в регуляции кислотно-щелочного состояния во внутренней среде организма.

Обмен газов между кровью и тканями осуществляется также путем диффузии. Между кровью в капиллярах и межтканевой жидкостью существует градиент напряжения кислорода, который составляет 30-80 мм.рт.ст., а напряжение СО₂в межклеточной жидкости на 20-40 мм.рт.ст. выше, чем в крови. Кроме того, на обмен О₂ и СО₂ в тканях влияют площадь обменной поверхности, количество эритроцитов крови, скорость кровотока, коэффициенты диффузии газов в тех средах, через которые осуществляется их перенос.

Артериальная кровь отдает тканям не весь кислород. Разность между об.% кислорода в притекающей к тканям артериальной крови (около 20об.%) и оттекающей от них венозной кровью (примерно 13 об.%) называется артерио-венозной разностью по кислороду (7об.%) Эта величина служит важной характеристикой дыхательной функции крови, показывая, какое количество кислорода доставляют тканям каждые 100 мл крови. Для того, чтобы установить, какая часть приносимого кровью кислорода переходит в ткани, вычисляют коэффициент утилизации кислорода. Его определяют путем деления величины артерио-венозной разности на содержание кислорода в артериальной крови и умножения на 100. В покое для всего организма коэффициент утилизации кислорода равен примерно 30-40 %. Однако в миокарде, сером веществе мозга, печени и корковом слое почек составляет 40-60 %. При тяжелых физических нагрузках коэффициент утилизации кислорода работающими мышцами и миокардом достигает 80-90%.

В снабжении мышц кислородом при тяжелой работе имеет определенное значение внутримышечный пигмент миоглобин, который связывает дополнительно 1-1, 5л кислорода. Связь кислорода с миоглобином более прочная, чем с гемоглобином. Оксигемоглобин отдает кислород только при выраженной гипоксемии.