प्रोटीन का परिवहन कार्य. रक्त द्वारा गैसों का परिवहन रक्त की श्वसन क्रिया के संकेतक

O2 का परिवहन भौतिक रूप से विघटित और रासायनिक रूप से बंधे रूप में होता है। भौतिक प्रक्रियाएं, यानी, गैस विघटन, O2 के लिए शरीर की मांग को पूरा नहीं कर सकती हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि शारीरिक रूप से घुली O2 शरीर में सामान्य O2 खपत (250 मिली*मिनट-1) का समर्थन कर सकती है यदि आराम के समय रक्त परिसंचरण की मिनट मात्रा लगभग 83 लीटर*मिनट-1 हो। सबसे इष्टतम तंत्र रासायनिक रूप से बाध्य रूप में O2 का परिवहन है।

फ़िक के नियम के अनुसार, वायुकोशीय वायु और रक्त के बीच O2 गैस का आदान-प्रदान इन मीडिया के बीच O2 एकाग्रता ढाल की उपस्थिति के कारण होता है। फेफड़ों के एल्वियोली में, O2 का आंशिक दबाव 13.3 kPa, या 100 mmHg है, और फेफड़ों में बहने वाले शिरापरक रक्त में, O2 का आंशिक तनाव लगभग 5.3 kPa, या 40 mmHg है। पानी या शरीर के ऊतकों में गैसों के दबाव को "गैस तनाव" शब्द द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है और इसे Po2, Pco2 प्रतीकों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है। वायुकोशीय-केशिका झिल्ली पर O2 ग्रेडिएंट, औसतन 60 मिमी एचजी के बराबर, सबसे महत्वपूर्ण में से एक है, लेकिन एकमात्र नहीं, फ़िक के नियम के अनुसार, वायुकोशिका से इस गैस के प्रसार के प्रारंभिक चरण में कारक खून।

हीमोग्लोबिन के साथ रासायनिक बंधन के बाद फेफड़ों की केशिकाओं में O2 का परिवहन शुरू होता है।

हीमोग्लोबिन (Hb) फेफड़ों में उच्च O2 सांद्रता वाले क्षेत्र में O2 को चुनिंदा रूप से बांधने और ऑक्सीहीमोग्लोबिन (HbO2) बनाने और ऊतकों में कम O2 सामग्री वाले क्षेत्र में आणविक O2 जारी करने में सक्षम है। ऐसे में हीमोग्लोबिन के गुण नहीं बदलते और यह लंबे समय तक अपना कार्य कर सकता है।

हीमोग्लोबिन O2 को फेफड़ों से ऊतकों तक ले जाता है। यह कार्य हीमोग्लोबिन के दो गुणों पर निर्भर करता है: 1) कम रूप से परिवर्तित होने की क्षमता, जिसे डीऑक्सीहीमोग्लोबिन कहा जाता है, उच्च दर पर ऑक्सीकृत (Hb + O2 à HbO2) में (आधा जीवन 0.01 s या उससे कम) वायुकोशीय वायु में सामान्य सींग; 2) शरीर की कोशिकाओं की चयापचय आवश्यकताओं के आधार पर ऊतकों में O2 (HbO2 à Hb + O2) जारी करने की क्षमता।

वायुकोशीय वायु में O2 के आंशिक दबाव पर हीमोग्लोबिन के ऑक्सीजनेशन की डिग्री की निर्भरता को ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र, या संतृप्ति वक्र (छवि 8.7) के रूप में ग्राफिक रूप से प्रस्तुत किया गया है। पृथक्करण वक्र का पठार O2-संतृप्त (संतृप्त) धमनी रक्त की विशेषता है, और वक्र का तीव्र अवरोही भाग शिरापरक, या असंतृप्त, ऊतक रक्त की विशेषता है।

हीमोग्लोबिन के लिए ऑक्सीजन की आत्मीयता विभिन्न चयापचय कारकों से प्रभावित होती है, जिसे पृथक्करण वक्र के बाईं या दाईं ओर बदलाव के रूप में व्यक्त किया जाता है। ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता ऊतक चयापचय के सबसे महत्वपूर्ण कारकों द्वारा नियंत्रित होती है: पीओ2 पीएच, तापमान और 2,3-डिफॉस्फोग्लिसरेट की इंट्रासेल्युलर एकाग्रता। शरीर के किसी भी हिस्से में pH मान और CO2 सामग्री स्वाभाविक रूप से O2 के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को बदल देती है: रक्त pH में कमी के कारण पृथक्करण वक्र दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है (O2 के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता कम हो जाती है), और वृद्धि होती है रक्त में पीएच पृथक्करण वक्र के बाईं ओर खिसकने का कारण बनता है (O2 के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता बढ़ जाती है) (चित्र 8.7, ए देखें)। उदाहरण के लिए, लाल रक्त कोशिकाओं में पीएच रक्त प्लाज्मा की तुलना में 0.2 यूनिट कम है। ऊतकों में, बढ़ी हुई CO2 सामग्री के कारण, pH रक्त प्लाज्मा की तुलना में भी कम होता है। ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र पर पीएच के प्रभाव को "बोह्र प्रभाव" कहा जाता है।

तापमान में वृद्धि से हीमोग्लोबिन की O2 के प्रति आकर्षण कम हो जाता है। कामकाजी मांसपेशियों में, तापमान में वृद्धि O2 की रिहाई को बढ़ावा देती है। ऊतक तापमान या 2,3-डिफोस्फोग्लिसरेट सामग्री में कमी से ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र में बाईं ओर बदलाव होता है (चित्र 8.7, बी देखें)।

मेटाबोलिक कारक फुफ्फुसीय केशिकाओं में हीमोग्लोबिन के लिए O2 के बंधन के मुख्य नियामक होते हैं, जब रक्त में O2, pH और CO2 का स्तर फुफ्फुसीय केशिकाओं के साथ O2 के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को बढ़ाता है। शरीर के ऊतकों की स्थितियों में, ये वही चयापचय कारक O2 के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को कम करते हैं और ऑक्सीहीमोग्लोबिन के उसके कम रूप - डीऑक्सीहीमोग्लोबिन में संक्रमण को बढ़ावा देते हैं। परिणामस्वरूप, O2 ऊतक केशिकाओं के रक्त से शरीर के ऊतकों तक एक सांद्रता प्रवणता के साथ प्रवाहित होता है।

कार्बन मोनोऑक्साइड (II) - CO, हीमोग्लोबिन के लौह परमाणु के साथ जुड़ने में सक्षम है, इसके गुणों को बदलता है और O2 के साथ प्रतिक्रिया करता है। Hb के लिए CO की अत्यधिक उच्च आत्मीयता (O2 की तुलना में 200 गुना अधिक) हीम अणु में एक या अधिक लौह परमाणुओं को अवरुद्ध कर देती है, जिससे O2 के लिए Hb की आत्मीयता बदल जाती है।

रक्त की ऑक्सीजन क्षमता को O2 की मात्रा के रूप में समझा जाता है जो रक्त से तब तक बंधी रहती है जब तक कि हीमोग्लोबिन पूरी तरह से संतृप्त न हो जाए। रक्त में हीमोग्लोबिन की मात्रा 8.7 mmol*l-1 के साथ, रक्त की ऑक्सीजन क्षमता 1 मिलीलीटर रक्त में 0.19 मिलीलीटर O2 (तापमान 0oC और बैरोमीटर का दबाव 760 मिमी Hg, या 101.3 kPa) है। रक्त की ऑक्सीजन क्षमता हीमोग्लोबिन की मात्रा से निर्धारित होती है, जिसका 1 ग्राम 1.36-1.34 मिली O2 को बांधता है। मानव रक्त में लगभग 700-800 ग्राम हीमोग्लोबिन होता है और इस प्रकार यह लगभग 1 लीटर O2 को बांध सकता है। 1 मिलीलीटर रक्त प्लाज्मा (लगभग 0.003 मिलीलीटर) में भौतिक रूप से बहुत कम O2 घुला हुआ होता है, जो ऊतकों की ऑक्सीजन की मांग को पूरा नहीं कर सकता है। रक्त प्लाज्मा में O2 की घुलनशीलता 0.225 ml*l-1*kPa-1 है

केशिका रक्त और ऊतक कोशिकाओं के बीच O2 का आदान-प्रदान भी प्रसार द्वारा होता है। धमनी रक्त (100 मिमी एचजी, या 13.3 केपीए) और ऊतकों (लगभग 40 मिमी एचजी, या 5.3 केपीए) के बीच ओ2 एकाग्रता प्रवणता औसत 60 मिमी एचजी है। (8.0 केपीए)। ग्रेडिएंट में परिवर्तन धमनी रक्त में O2 सामग्री और O2 उपयोग गुणांक दोनों के कारण हो सकता है, जो शरीर के लिए औसतन 30-40% है। ऑक्सीजन उपयोग गुणांक रक्त की ऑक्सीजन क्षमता से संबंधित, ऊतक केशिकाओं से गुजरने पर छोड़ी गई O2 की मात्रा है।

टिकट 11

1. झिल्ली एक दोहरी लिपिड परत है जिसमें अभिन्न प्रोटीन विसर्जित होते हैं, जो आयन पंप और चैनल के रूप में कार्य करते हैं, एटीपी की ऊर्जा का उपयोग करते हुए, पंप एकाग्रता ढाल के खिलाफ K, Na, Ca आयनों को पंप करते हैं। परिधीय प्रोटीन कोशिका के साइटोस्केलेटन का निर्माण करते हैं, जो कोशिका को शक्ति और साथ ही लोच प्रदान करते हैं। झिल्ली लिपिड के तीन वर्गों से बनी होती है: फॉस्फोलिपिड, ग्लाइकोलिपिड और कोलेस्ट्रॉल। फॉस्फोलिपिड्स और ग्लाइकोलिपिड्स (कार्बोहाइड्रेट से जुड़े लिपिड) में दो लंबी हाइड्रोफोबिक हाइड्रोकार्बन पूंछ होती हैं जो चार्ज हाइड्रोफिलिक सिर से जुड़ी होती हैं। कोलेस्ट्रॉल लिपिड की हाइड्रोफोबिक पूंछों के बीच खाली जगह घेरकर और उन्हें झुकने से रोककर झिल्ली को कठोरता देता है। इसलिए, कम कोलेस्ट्रॉल सामग्री वाली झिल्ली अधिक लचीली होती है, और उच्च कोलेस्ट्रॉल सामग्री वाली झिल्ली अधिक कठोर और नाजुक होती है। कोलेस्ट्रॉल एक "स्टॉपर" के रूप में भी कार्य करता है जो कोशिका से और कोशिका में ध्रुवीय अणुओं की गति को रोकता है। झिल्ली के एक महत्वपूर्ण भाग में प्रोटीन होते हैं जो इसमें प्रवेश करते हैं और झिल्ली के विभिन्न गुणों के लिए जिम्मेदार होते हैं। उनकी संरचना और अभिविन्यास अलग-अलग झिल्लियों में भिन्न-भिन्न होते हैं। कोशिका झिल्ली कोशिकाद्रव्य और बाह्य कोशिकीय वातावरण के बीच पृथक्करण अवरोधक है। कोशिका झिल्ली के माध्यम से कोशिका के अंदर या बाहर पदार्थों का परिवहन, विभिन्न तंत्रों का उपयोग करके किया जाता है - सरल प्रसार, सुगम प्रसार और सक्रिय परिवहन। एक जैविक झिल्ली का सबसे महत्वपूर्ण गुण विभिन्न पदार्थों को कोशिका के अंदर और बाहर पारित करने की क्षमता है। स्व-नियमन और स्थिर कोशिका संरचना को बनाए रखने के लिए यह बहुत महत्वपूर्ण है। कोशिका झिल्ली का यह कार्य किसके द्वारा किया जाता है? चयनात्मक पारगम्यता, यानी, कुछ पदार्थों को अंदर जाने देने की क्षमता और दूसरों को नहीं।

कोशिका में 4 मुख्य प्रकार के परिवहन होते हैं: 1) प्रसार, 2) ऑस्मोसिस, 3) सक्रिय परिवहन, 4) एंडो और एक्सोसाइटोसिस। 1) प्रसार एक विसरित ढाल के साथ पदार्थों की गति है, अर्थात। उच्च सघनता वाले क्षेत्र से कम सघनता वाले क्षेत्र की ओर। आयन, ग्लूकोज, अमीनो एसिड, लिपिड आदि धीरे-धीरे फैलते हैं। वसा में घुलनशील अणु तेजी से फैलते हैं। सुगम प्रसार प्रसार का एक संशोधन है। यह तब देखा जाता है जब एक विशिष्ट अणु एक निश्चित पदार्थ को झिल्ली से गुजरने में मदद करता है, अर्थात। इस अणु का अपना चैनल होता है जिसके माध्यम से यह आसानी से गुजरता है (ग्लूकोज लाल रक्त कोशिकाओं में प्रवेश करता है)। 2) ऑस्मोसिस अर्ध-पारगम्य झिल्लियों के माध्यम से पानी का प्रसार है। 3) सक्रिय एक सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध एक झिल्ली के पार अणुओं या आयनों का परिवहन है और एक वाहक प्रोटीन (जिसे कभी-कभी पंप प्रोटीन भी कहा जाता है) ऊर्जा के व्यय के साथ झिल्ली के पार पदार्थों का परिवहन करता है, जो आमतौर पर हाइड्रोलिसिस द्वारा आपूर्ति की जाती है। एटीपी. एक कोशिका में, प्लाज्मा झिल्ली के दोनों किनारों के बीच एक संभावित अंतर बना रहता है - झिल्ली क्षमता। बाहरी वातावरण एक सकारात्मक चार्ज है, और आंतरिक एक नकारात्मक है। इसलिए, Na और K धनायन कोशिका में प्रवेश करेंगे, और क्लोरीन आयन विकर्षित हो जाएंगे। अधिकांश कोशिकाओं में पाए जाने वाले सक्रिय परिवहन का एक उदाहरण सोडियम-पोटेशियम पंप है। 4) एंडो और एक्सोसाइटोसिस। प्लाज्मा झिल्ली कोशिका से पदार्थों को हटाने में भाग लेती है, यह एक्सोसाइटोसिस की प्रक्रिया के माध्यम से होता है। इस प्रकार हार्मोन, पॉलीसेकेराइड, प्रोटीन, वसा की बूंदें और अन्य कोशिका उत्पाद हटा दिए जाते हैं। वे एक झिल्ली से घिरे बुलबुले में घिरे होते हैं और प्लाज्मा झिल्ली के पास पहुंचते हैं। दोनों झिल्लियाँ विलीन हो जाती हैं और पुटिका की सामग्री बाहर निकल जाती है। फागोक्टोसिस एक कोशिका द्वारा बड़े कणों को पकड़ना और अवशोषित करना है। पिनोसाइटोसिस तरल बूंदों को पकड़ने और अवशोषित करने की प्रक्रिया है।

पोटेशियम/सोडियम पंप।प्रारंभ में, यह ट्रांसपोर्टर तीन आयनों को झिल्ली के अंदरूनी हिस्से से जोड़ता है। ये आयन ATPase की सक्रिय साइट की संरचना को बदल देते हैं। इस तरह के सक्रियण के बाद, एटीपीस एक एटीपी अणु को हाइड्रोलाइज करने में सक्षम होता है, और फॉस्फेट आयन झिल्ली के अंदर वाहक की सतह पर तय होता है, जारी ऊर्जा एटीपीस की संरचना को बदलने पर खर्च की जाती है, जिसके बाद तीन आयन और एक आयन (फॉस्फेट) झिल्ली के बाहर दिखाई देता है। यहां आयन अलग हो जाते हैं और दो आयनों द्वारा प्रतिस्थापित हो जाते हैं। फिर वाहक की संरचना अपने मूल रूप में बदल जाती है, और आयन झिल्ली के अंदरूनी हिस्से पर समाप्त हो जाते हैं। यहां आयन अलग हो जाते हैं, और वाहक फिर से काम के लिए तैयार हो जाता है।

कोशिका झिल्ली के पार पदार्थों का परिवहन

निष्क्रिय परिवहन भी चैनल प्रोटीन द्वारा प्रदान किया जाता है। चैनल बनाने वाले प्रोटीन झिल्ली में जलीय छिद्र बनाते हैं जिसके माध्यम से (खुले होने पर) पदार्थ गुजर सकते हैं। चैनल बनाने वाले प्रोटीन (कनेक्सिन और पैननेक्सिन) के विशेष परिवार गैप जंक्शन बनाते हैं जिसके माध्यम से कम आणविक भार वाले पदार्थों को एक कोशिका से दूसरे तक (पैनेक्सिन के माध्यम से और बाहरी वातावरण से कोशिकाओं में) ले जाया जा सकता है।

सूक्ष्मनलिकाएं - ट्यूबुलिन प्रोटीन से युक्त संरचनाएं - का उपयोग कोशिकाओं के अंदर पदार्थों के परिवहन के लिए भी किया जाता है। कार्गो (वेसिकल्स) के साथ माइटोकॉन्ड्रिया और झिल्ली पुटिकाएं अपनी सतह के साथ आगे बढ़ सकती हैं। यह परिवहन मोटर प्रोटीन द्वारा किया जाता है। इन्हें दो प्रकारों में विभाजित किया गया है: साइटोप्लाज्मिक डायनेइन्स और किनेसिन्स। प्रोटीन के ये दो समूह इस बात में भिन्न होते हैं कि वे सूक्ष्मनलिका के किस सिरे से माल ले जाते हैं: डायनेइन्स + सिरे से अंत तक, और किनेसिन्स विपरीत दिशा में।

पूरे शरीर में पदार्थों का परिवहन

पूरे शरीर में पदार्थों का परिवहन मुख्यतः रक्त द्वारा होता है। रक्त हार्मोन, पेप्टाइड्स, आयनों को अंतःस्रावी ग्रंथियों से अन्य अंगों तक ले जाता है, चयापचय के अंतिम उत्पादों को उत्सर्जन अंगों तक ले जाता है, पोषक तत्वों और एंजाइमों, ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड को पहुंचाता है।

सबसे प्रसिद्ध परिवहन प्रोटीन जो पूरे शरीर में पदार्थों का परिवहन करता है वह हीमोग्लोबिन है। यह फेफड़ों से अंगों और ऊतकों तक संचार प्रणाली के माध्यम से ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड पहुंचाता है। मनुष्यों में, लगभग 15% कार्बन डाइऑक्साइड हीमोग्लोबिन द्वारा फेफड़ों तक पहुँचाया जाता है। कंकाल और हृदय की मांसपेशियों में, ऑक्सीजन परिवहन मायोग्लोबिन नामक प्रोटीन द्वारा किया जाता है।

रक्त प्लाज्मा में हमेशा परिवहन प्रोटीन - सीरम एल्ब्यूमिन होता है। उदाहरण के लिए, फैटी एसिड का परिवहन सीरम एल्बुमिन द्वारा किया जाता है। इसके अलावा, एल्ब्यूमिन समूह के प्रोटीन, जैसे ट्रांसथायरेटिन, थायराइड हार्मोन का परिवहन करते हैं। इसके अलावा, एल्ब्यूमिन का सबसे महत्वपूर्ण परिवहन कार्य बिलीरुबिन, पित्त एसिड, स्टेरॉयड हार्मोन, दवाओं (एस्पिरिन, पेनिसिलिन) और अकार्बनिक आयनों का स्थानांतरण है।

अन्य रक्त प्रोटीन - ग्लोब्युलिन - विभिन्न हार्मोन, लिपिड और विटामिन का परिवहन करते हैं। शरीर में तांबे के आयनों का परिवहन ग्लोब्युलिन - सेरुलोप्लास्मिन द्वारा, लौह आयनों का परिवहन - ट्रांसफ़रिन प्रोटीन द्वारा, विटामिन बी 12 का परिवहन - ट्रांसकोबालामिन द्वारा किया जाता है।

यह सभी देखें

विकिमीडिया फ़ाउंडेशन. 2010.

देखें अन्य शब्दकोशों में "प्रोटीन परिवहन कार्य" क्या है:

इस शब्द के अन्य अर्थ हैं, प्रोटीन (अर्थ) देखें। प्रोटीन (प्रोटीन, पॉलीपेप्टाइड्स) उच्च-आणविक कार्बनिक पदार्थ होते हैं जिनमें पेप्टाइड बॉन्ड द्वारा एक श्रृंखला में जुड़े अल्फा अमीनो एसिड होते हैं। जीवित जीवों में... ...विकिपीडिया

ट्रांसपोर्ट प्रोटीन, प्रोटीन के एक बड़े समूह का सामूहिक नाम है जो कोशिका झिल्ली के पार या कोशिका के अंदर (एककोशिकीय जीवों में) और बहुकोशिकीय की विभिन्न कोशिकाओं के बीच विभिन्न लिगैंड को परिवहन करने का कार्य करता है ... विकिपीडिया

मीर अंतरिक्ष स्टेशन पर और नासा शटल उड़ानों के दौरान विभिन्न प्रोटीन के क्रिस्टल उगाए गए। अत्यधिक शुद्ध प्रोटीन कम तापमान पर क्रिस्टल बनाते हैं, जिनका उपयोग प्रोटीन का एक मॉडल प्राप्त करने के लिए किया जाता है। प्रोटीन (प्रोटीन, ... ... विकिपीडिया

एक तरल पदार्थ जो परिसंचरण तंत्र में घूमता है और चयापचय के लिए आवश्यक गैसों और अन्य घुलनशील पदार्थों को ले जाता है या चयापचय प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप बनता है। रक्त में प्लाज्मा (एक स्पष्ट, हल्का पीला तरल) और... होता है कोलियर का विश्वकोश

उच्च-आणविक प्राकृतिक यौगिक जो सभी जीवित जीवों का संरचनात्मक आधार हैं और जीवन प्रक्रियाओं में निर्णायक भूमिका निभाते हैं। बी. में प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और पॉलीसेकेराइड शामिल हैं; मिश्रित भी जाने जाते हैं... महान सोवियत विश्वकोश

ICD 10 R77.2, Z36.1 ICD 9 V28.1V28.1 अल्फ़ा फेटोप्रोटीन (AFP) 69,000 Da के आणविक भार वाला एक ग्लाइकोप्रोटीन है, जिसमें एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला होती है, जिसमें 600 अमीनो एसिड होते हैं और लगभग 4% कार्बोहाइड्रेट होते हैं। विकसित होने पर गठित... विकिपीडिया

शब्दावली 1: :dw सप्ताह के दिन की संख्या। "1" विभिन्न दस्तावेज़ों से शब्द की सोमवार परिभाषाओं से मेल खाता है: डीडब्ल्यू डीयूटी मॉस्को और यूटीसी समय के बीच का अंतर, घंटों की पूर्णांक संख्या के रूप में व्यक्त किया गया है ... से शब्द की परिभाषाएँ। मानक और तकनीकी दस्तावेज़ीकरण की शर्तों की शब्दकोश-संदर्भ पुस्तक

- (अव्य। झिल्ली त्वचा, खोल, झिल्ली), कोशिकाएं सीमित करने वाली संरचनाएं (सेलुलर, या प्लाज्मा झिल्ली) और इंट्रासेल्युलर ऑर्गेनेल (माइटोकॉन्ड्रिया, क्लोरोप्लास्ट, लाइसोसोम, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, आदि की झिल्ली)। उनमें समाहित... ... जैविक विश्वकोश शब्दकोश

जीवविज्ञान शब्द को 1802 में उत्कृष्ट फ्रांसीसी प्रकृतिवादी और विकासवादी जीन बैप्टिस्ट लैमार्क द्वारा जीवन के विज्ञान को प्रकृति की एक विशेष घटना के रूप में नामित करने के लिए प्रस्तावित किया गया था। आज जीव विज्ञान विज्ञानों का एक समूह है जो अध्ययन करता है... ...विकिपीडिया

ऑक्सीजन को धमनी रक्त द्वारा दो रूपों में ले जाया जाता है: लाल रक्त कोशिका के अंदर हीमोग्लोबिन से बंधा होता है और प्लाज्मा में घुल जाता है।

लाल रक्त कोशिका अविभेदित अस्थि मज्जा ऊतक से उत्पन्न होती है। जब कोई कोशिका परिपक्व होती है, तो वह अपना केंद्रक, राइबोसोम और माइटोकॉन्ड्रिया खो देती है। परिणामस्वरूप, लाल रक्त कोशिका कोशिका विभाजन, ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण और प्रोटीन संश्लेषण जैसे कार्य करने में असमर्थ हो जाती है। लाल रक्त कोशिका के लिए ऊर्जा का स्रोत मुख्य रूप से ग्लूकोज है, जिसे एम्बडेन-मियरहोफ़ चक्र, या हेक्सोज़ मोनोफॉस्फेट शंट में चयापचय किया जाता है। O2 और CO2 के परिवहन को सुनिश्चित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण इंट्रासेल्युलर प्रोटीन हीमोग्लोबिन है, जो आयरन और पोर्फिरिन का एक जटिल यौगिक है। अधिकतम चार O2 अणु एक हीमोग्लोबिन अणु से जुड़ते हैं। हीमोग्लोबिन जो पूरी तरह से O2 से भरा होता है उसे ऑक्सीहीमोग्लोबिन कहा जाता है, और O2 के बिना हीमोग्लोबिन या जिसमें O2 के चार से कम अणु जुड़े होते हैं उसे डीऑक्सीजनेटेड हीमोग्लोबिन कहा जाता है।

O2 परिवहन का मुख्य रूप ऑक्सीहीमोग्लोबिन है। हीमोग्लोबिन का प्रत्येक ग्राम अधिकतम 1.34 मिली O2 को बांध सकता है। तदनुसार, रक्त की ऑक्सीजन क्षमता सीधे हीमोग्लोबिन सामग्री पर निर्भर करती है:

O2 रक्त क्षमता = ? 1.34 O2 /gHb/100 ml रक्त (3.21).

150 ग्राम/लीटर हीमोग्लोबिन सामग्री वाले स्वस्थ लोगों में, रक्त की ऑक्सीजन क्षमता 201 मिलीलीटर रक्त O2 होती है।

रक्त में थोड़ी मात्रा में ऑक्सीजन होती है, जो हीमोग्लोबिन से बंधी नहीं होती, बल्कि प्लाज्मा में घुली होती है। हेनरी के नियम के अनुसार, घुली हुई O2 की मात्रा O2 के दबाव और उसके घुलनशीलता गुणांक के समानुपाती होती है। रक्त में O2 की घुलनशीलता बहुत कम है: प्रति 1 mmHg पर 0.1 लीटर रक्त में केवल 0.0031 ml ही घुलता है। कला। इस प्रकार, 100 mmHg के ऑक्सीजन तनाव पर। कला। 100 मिलीलीटर रक्त में केवल 0.31 मिलीलीटर घुली हुई O2 होती है।

CaO2 = [(1.34)(SaO2)] + [(Pa)(0.0031)] (3.22)।

हीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र. ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता बढ़ जाती है क्योंकि O2 अणु क्रमिक रूप से जुड़ते हैं, जो ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र को सिग्मॉइड या एस-आकार देता है (चित्र 3.14)।

वक्र का ऊपरी भाग (PaO2?60 mmHg) समतल है। यह इंगित करता है कि SaO2, और इसलिए CaO2, PaO2 में महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव के बावजूद अपेक्षाकृत स्थिर रहता है। हीमोग्लोबिन सामग्री या प्लाज्मा विघटन (हाइपरबेरिक ऑक्सीजनेशन) को बढ़ाकर CaO2 या O2 परिवहन में वृद्धि प्राप्त की जा सकती है।

PaO2, जिस पर हीमोग्लोबिन 50% (370 pH = 7.4 पर) ऑक्सीजन से संतृप्त होता है, P50 के रूप में जाना जाता है। यह ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता का आम तौर पर स्वीकृत माप है। मानव रक्त P50 26.6 mmHg है। कला। हालाँकि, यह विभिन्न चयापचय और औषधीय स्थितियों के तहत बदल सकता है जो हीमोग्लोबिन द्वारा ऑक्सीजन बंधन की प्रक्रिया को प्रभावित करता है। इनमें निम्नलिखित कारक शामिल हैं: हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता, कार्बन डाइऑक्साइड तनाव, तापमान, 2,3-डिफॉस्फोग्लिसरेट (2,3-DPG) की सांद्रता, आदि।

चावल। 3.14. एरिथ्रोसाइट्स में पीएच, शरीर के तापमान और 2,3-डिफोस्फोग्लिसरेट (2,3-डीपीजी) की एकाग्रता में परिवर्तन के साथ ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र में बदलाव

हाइड्रोजन आयनों की इंट्रासेल्युलर सांद्रता में उतार-चढ़ाव के कारण ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता में परिवर्तन को बोह्र प्रभाव कहा जाता है। पीएच में कमी से वक्र दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है, पीएच में वृद्धि - बाईं ओर। ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र का आकार ऐसा होता है कि यह प्रभाव धमनी रक्त की तुलना में शिरापरक रक्त में अधिक स्पष्ट होता है। यह घटना ऊतकों में ऑक्सीजन की रिहाई की सुविधा प्रदान करती है, जिसका ऑक्सीजन की खपत पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है (गंभीर हाइपोक्सिया की अनुपस्थिति में)।

कार्बन डाइऑक्साइड का ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र पर दोहरा प्रभाव पड़ता है। एक ओर, CO2 सामग्री इंट्रासेल्युलर पीएच (बोह्र प्रभाव) को प्रभावित करती है। दूसरी ओर, CO2 का संचय हीमोग्लोबिन के अमीनो समूहों के साथ बातचीत के कारण कार्बामिक यौगिकों के निर्माण का कारण बनता है। ये कार्बामाइन यौगिक हीमोग्लोबिन अणु के एलोस्टेरिक प्रभावकारक के रूप में कार्य करते हैं और सीधे O2 बाइंडिंग को प्रभावित करते हैं। कार्बामाइन यौगिकों के निम्न स्तर के कारण वक्र दाईं ओर खिसक जाता है और O2 के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता में कमी हो जाती है, जिसके साथ ऊतकों में O2 की रिहाई में वृद्धि होती है। जैसे ही PaCO2 बढ़ता है, कार्बामाइन यौगिकों में वृद्धि के साथ वक्र बाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है, जिससे O2 का हीमोग्लोबिन से बंधन बढ़ जाता है।

कार्बनिक फॉस्फेट, विशेष रूप से 2,3-डिफोस्फोग्लिसरेट (2,3-डीपीजी), ग्लाइकोलाइसिस के दौरान एरिथ्रोसाइट्स में बनते हैं। हाइपोक्सिमिया के दौरान 2,3-डीपीजी का उत्पादन बढ़ जाता है, जो एक महत्वपूर्ण अनुकूलन तंत्र है। कई स्थितियाँ जो परिधीय ऊतकों में O2 में कमी का कारण बनती हैं, जैसे एनीमिया, तीव्र रक्त हानि, कंजेस्टिव हृदय विफलता, आदि। एरिथ्रोसाइट्स में कार्बनिक फॉस्फेट के उत्पादन में वृद्धि की विशेषता। इसी समय, O2 के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता कम हो जाती है और ऊतकों में इसकी रिहाई बढ़ जाती है। इसके विपरीत, कुछ रोग स्थितियों में, जैसे सेप्टिक शॉक और हाइपोफोस्फेटेमिया, 2,3-डीपीजी का निम्न स्तर देखा जाता है, जिससे ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र बाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है।

शरीर का तापमान ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र को ऊपर वर्णित कारकों की तुलना में कम स्पष्ट और चिकित्सकीय रूप से महत्वपूर्ण प्रभावित करता है। हाइपरथर्मिया के कारण P50 में वृद्धि होती है, अर्थात। वक्र का दाहिनी ओर खिसकना, जो एक अनुकूल अनुकूली प्रतिक्रिया है और ज्वर की स्थिति के दौरान कोशिकाओं की बढ़ी हुई ऑक्सीजन की मांग नहीं है। इसके विपरीत, हाइपोथर्मिया, P50 को कम कर देता है, अर्थात। पृथक्करण वक्र को बाईं ओर स्थानांतरित करता है।

सीओ, हीमोग्लोबिन से जुड़कर (कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन का निर्माण करके), दो तंत्रों के माध्यम से परिधीय ऊतकों के ऑक्सीजनेशन को बाधित करता है। सबसे पहले, CO सीधे रक्त की ऑक्सीजन क्षमता को कम कर देता है। दूसरे, O2 बाइंडिंग के लिए उपलब्ध हीमोग्लोबिन की मात्रा को कम करके; CO P50 को कम करता है और ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र को बाईं ओर स्थानांतरित करता है।

हीमोग्लोबिन के लौह लौह भाग के लौह लौह में ऑक्सीकरण से मेथेमोग्लोबिन का निर्माण होता है। आम तौर पर, स्वस्थ लोगों में, मेथेमोग्लोबिन कुल हीमोग्लोबिन का 3% से कम बनाता है। इसका निम्न स्तर इंट्रासेल्युलर एंजाइम पुनर्प्राप्ति तंत्र द्वारा बनाए रखा जाता है। मेथेमोग्लोबिनेमिया इन कम करने वाले एंजाइमों की जन्मजात कमी या असामान्य हीमोग्लोबिन अणुओं के गठन के परिणामस्वरूप हो सकता है जो एंजाइमेटिक कमी (उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन एम) के प्रतिरोधी हैं।

ऑक्सीजन डिलीवरी (DO2) धमनी रक्त द्वारा ऑक्सीजन परिवहन की दर है, जो रक्त प्रवाह और धमनी रक्त की O2 सामग्री पर निर्भर करती है। प्रणालीगत ऑक्सीजन वितरण (DO2) की गणना इस प्रकार की जाती है:

DO2 = CaO2 x Qt (मिली/मिनट) या

DO2 = ([(Hb) ?1.34?% संतृप्ति] + 25% होगी, यानी 5 मिली/20 मिली। इस प्रकार, आम तौर पर शरीर हीमोग्लोबिन द्वारा ले जाने वाली ऑक्सीजन का केवल 25% उपभोग करता है। जब O2 की आवश्यकता संभावना से अधिक हो जाती है इसकी डिलीवरी का, तो निष्कर्षण गुणांक 25% से ऊपर हो जाता है। इसके विपरीत, यदि O2 डिलीवरी मांग से अधिक हो जाती है, तो निष्कर्षण गुणांक 25% से नीचे चला जाता है।

यदि ऑक्सीजन वितरण मामूली रूप से कम हो जाता है, तो O2 निष्कर्षण में वृद्धि के कारण ऑक्सीजन की खपत में बदलाव नहीं होता है (मिश्रित शिरापरक रक्त में हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन संतृप्ति कम हो जाती है)। इस मामले में, VO2 डिलीवरी से स्वतंत्र है। जैसे-जैसे DO2 और घटता है, एक महत्वपूर्ण बिंदु पर पहुँच जाता है जहाँ VO2, DO2 के सीधे आनुपातिक हो जाता है। ऐसी स्थिति जिसमें ऑक्सीजन की खपत डिलीवरी पर निर्भर करती है, सेलुलर हाइपोक्सिया के कारण प्रगतिशील लैक्टिक एसिडोसिस की विशेषता है। विभिन्न नैदानिक ​​स्थितियों में गंभीर DO2 स्तर देखे जाते हैं। उदाहरण के लिए, कृत्रिम परिसंचरण के तहत ऑपरेशन के बाद और तीव्र श्वसन विफलता वाले रोगियों में इसका मूल्य 300 मिली/(मिनट*एम2) नोट किया गया था।

मिश्रित शिरापरक रक्त (PvCO2) में कार्बन डाइऑक्साइड तनाव सामान्यतः लगभग 46 मिमी एचजी होता है। कला।, जो चयापचय गतिविधि के विभिन्न स्तरों के साथ ऊतकों से बहने वाले रक्त के मिश्रण का अंतिम परिणाम है। शिरापरक रक्त में शिरापरक कार्बन डाइऑक्साइड का तनाव कम चयापचय गतिविधि (जैसे, त्वचा) वाले ऊतकों में कम होता है और उच्च चयापचय गतिविधि (जैसे, हृदय) वाले अंगों में अधिक होता है।

कार्बन डाइऑक्साइड आसानी से फैल जाता है। इसकी प्रसार क्षमता ऑक्सीजन की तुलना में 20 गुना अधिक है। CO2, जैसा कि यह सेलुलर चयापचय के दौरान बनता है, केशिकाओं में फैलता है और तीन मुख्य रूपों में फेफड़ों में ले जाया जाता है: घुलित CO2 के रूप में, बाइकार्बोनेट आयन के रूप में और कार्बामाइन यौगिकों के रूप में।

CO2 प्लाज्मा में बहुत अच्छी तरह घुल जाती है। विघटित अंश की मात्रा CO2 के आंशिक दबाव और घुलनशीलता गुणांक (? = 0.3 मिली/लीटर रक्त/मिमी एचजी) के उत्पाद द्वारा निर्धारित की जाती है। धमनी रक्त में कुल कार्बन डाइऑक्साइड का लगभग 5% विघटित गैस के रूप में होता है।

धमनी रक्त में बाइकार्बोनेट आयन CO2 (लगभग 90%) का प्रमुख रूप है। बाइकार्बोनेट आयन H2CO3 बनाने और उसके पृथक्करण के लिए पानी के साथ CO2 की प्रतिक्रिया का उत्पाद है:

CO2 + H2O?H2CO3?H+ + HCO3- (3.25).

CO2 और H2O के बीच प्रतिक्रिया प्लाज्मा में धीरे-धीरे और लाल रक्त कोशिकाओं में बहुत तेज़ी से होती है, जहां इंट्रासेल्युलर एंजाइम कार्बोनिक हाइड्रेज़ मौजूद होता है। यह CO2 और H2O के बीच प्रतिक्रिया को H2CO3 बनाने में सुविधा प्रदान करता है। समीकरण का दूसरा चरण उत्प्रेरक के बिना शीघ्रता से घटित होता है।

जैसे ही HCO3- एरिथ्रोसाइट के अंदर जमा होता है, आयन कोशिका झिल्ली के माध्यम से प्लाज्मा में फैल जाता है। एरिथ्रोसाइट झिल्ली H+ के साथ-साथ सामान्य रूप से धनायनों के लिए अपेक्षाकृत अभेद्य है, इसलिए हाइड्रोजन आयन कोशिका के अंदर रहते हैं। प्लाज्मा में CO2 के प्रसार के दौरान कोशिका की विद्युत तटस्थता प्लाज्मा से एरिथ्रोसाइट में क्लोरीन आयनों के प्रवाह को सुनिश्चित करती है, जो तथाकथित क्लोराइड शिफ्ट (हैमबर्गर शिफ्ट) बनाती है। लाल रक्त कोशिकाओं में शेष H+ का कुछ हिस्सा हीमोग्लोबिन के साथ मिलकर बफर हो जाता है। परिधीय ऊतकों में, जहां CO2 सांद्रता अधिक होती है और लाल रक्त कोशिकाओं में H+ की महत्वपूर्ण मात्रा जमा होती है, H+ बाइंडिंग हीमोग्लोबिन के डीऑक्सीजनेशन द्वारा सुगम होती है। कम हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन युक्त हीमोग्लोबिन की तुलना में प्रोटॉन से बेहतर तरीके से बंधता है। इस प्रकार, परिधीय ऊतकों में धमनी रक्त का डीऑक्सीजनेशन कम हीमोग्लोबिन के गठन के माध्यम से एच+ के बंधन को बढ़ावा देता है।

CO2 + H2O + HbO2 > HbH+ + HCO3+ O2 (3.26)।

हीमोग्लोबिन से CO2 के जुड़ाव में इस वृद्धि को हैल्डेन प्रभाव के रूप में जाना जाता है। फेफड़ों में प्रक्रिया विपरीत दिशा में होती है। हीमोग्लोबिन के ऑक्सीजनीकरण से इसके अम्लीय गुण बढ़ जाते हैं, और हाइड्रोजन आयनों के निकलने से संतुलन मुख्य रूप से CO2 के निर्माण की ओर बदल जाता है:

O2 + HCO3- + HbH+ > CO2 + H2O + HbO2

रक्त द्वारा ले जाया गया O 2 (लगभग 2%) का केवल एक छोटा सा हिस्सा प्लाज्मा में घुल जाता है। इसका मुख्य भाग हीमोग्लोबिन के साथ एक नाजुक संबंध के रूप में ले जाया जाता है, जो कशेरुकियों में लाल रक्त कोशिकाओं में निहित होता है। इस श्वसन वर्णक के अणुओं में एक प्रजाति-विशिष्ट प्रोटीन शामिल है - ग्लोबिनऔर कृत्रिम समूह, सभी जानवरों में समान रूप से निर्मित होता है वो मुझे,लौह लौह युक्त (चित्र 10.27)।

हीमोग्लोबिन में ऑक्सीजन का जुड़ना (हीमोग्लोबिन का ऑक्सीजनीकरण)लोहे की संयोजकता में बदलाव के बिना, यानी इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण के बिना होता है, जो वास्तविक ऑक्सीकरण की विशेषता है। फिर भी, ऑक्सीजन से बंधे हीमोग्लोबिन को आमतौर पर ऑक्सीकृत कहा जाता है (अधिक सही ढंग से - ऑक्सीहीमोग्लोबिन),और जिसने ऑक्सीजन छोड़ दिया वह बहाल हो जाता है (अधिक सही ढंग से - डीऑक्सीहीमोग्लोबिन)।

1 हीमोग्लोबिन का ग्राम 1.36 मिलीलीटर O 2 गैस (सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर) को बांध सकता है। उदाहरण के लिए, यह मानते हुए कि मानव रक्त में लगभग 150 ग्राम/लीटर हीमोग्लोबिन होता है, 100 मिलीलीटर रक्त में लगभग 21 मिलीलीटर O2 हो सकता है। यह तथाकथित है रक्त की ऑक्सीजन क्षमता.हीमोग्लोबिन ऑक्सीजनेशन (दूसरे शब्दों में, वह प्रतिशत जिसके द्वारा रक्त की ऑक्सीजन क्षमता का उपयोग किया जाता है) उस वातावरण में 0 2 के आंशिक दबाव पर निर्भर करता है जिसके संपर्क में रक्त आता है। इस निर्भरता का वर्णन किया गया है ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र(चित्र 10.28)। जटिलएस इस वक्र के आकार को हीमोग्लोबिन की चार पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के सहकारी प्रभाव द्वारा समझाया गया है, जिनमें से ऑक्सीजन-बाध्यकारी गुण (ओ 2 के लिए आत्मीयता) अलग-अलग हैं।

इस विशेषता के लिए धन्यवाद, शिरापरक रक्त, फुफ्फुसीय केशिकाओं (वायुकोशीय पी O2 वक्र के ऊपरी भाग पर गिरता है), लगभग पूरी तरह से ऑक्सीजनित होता है, और ऊतक केशिकाओं में धमनी रक्त (जहां पीओ 2 वक्र के खड़ी भाग से मेल खाता है) प्रभावी ढंग से ओ 2 जारी करता है। ऑक्सीजन रिलीज को बढ़ावा देता है

बढ़ते तापमान और माध्यम में हाइड्रोजन आयनों की बढ़ती सांद्रता के साथ ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है, जो बदले में, Pco 2 पर निर्भर करता है। (वेरिगो-बोह्र प्रभाव)।इसलिए, ऊतकों में ऑक्सीहीमोग्लोबिन द्वारा ऑक्सीजन की अधिक पूर्ण रिहाई के लिए स्थितियां बनाई जाती हैं, खासकर जहां चयापचय दर अधिक होती है, उदाहरण के लिए कामकाजी मांसपेशियों में। हालाँकि, शिरापरक रक्त में, हीमोग्लोबिन का एक बड़ा या छोटा हिस्सा (40 से 70% तक) ऑक्सीजन युक्त रूप में रहता है। तो, मनुष्यों में, प्रत्येक 100 मिलीलीटर रक्त ऊतकों को 5-6 मिलीलीटर O2 देता है (तथाकथित) धमनीशिरापरक ऑक्सीजन अंतर)और, स्वाभाविक रूप से, फेफड़ों में समान मात्रा में ऑक्सीजन से समृद्ध होते हैं।

ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को ऑक्सीजन के आंशिक दबाव से मापा जाता है जिस पर हीमोग्लोबिन 50% संतृप्त होता है (पृ 50)मनुष्यों में यह सामान्यतः 26.5 mmHg होता है। कला। धमनी रक्त के लिए. पैरामीटर आर 50श्वसन वर्णक की ऑक्सीजन को बांधने की क्षमता को दर्शाता है। यह पैरामीटर ऑक्सीजन-रहित वातावरण में रहने वाले जानवरों के हीमोग्लोबिन के साथ-साथ तथाकथित के लिए भी अधिक है भ्रूण का हीमोग्लोबिन,जो भ्रूण के रक्त में निहित होता है, जो प्लेसेंटल बाधा के माध्यम से मां के रक्त से ऑक्सीजन प्राप्त करता है।

text_fields

text_fields

तीर_ऊपर की ओर

स्थिर श्वसन स्थितियों के तहत प्रति यूनिट समय में साँस ली गई हवा से वायुकोशीय स्थान में प्रवेश करने वाली ऑक्सीजन की मात्रा, इस दौरान वायुकोश से फुफ्फुसीय केशिकाओं के रक्त में जाने वाली ऑक्सीजन की मात्रा के बराबर होती है। यह वायुकोशीय स्थान में ऑक्सीजन की निरंतर सांद्रता (और आंशिक दबाव) सुनिश्चित करता है। फुफ्फुसीय गैस विनिमय का यह मूल पैटर्न कार्बन डाइऑक्साइड की भी 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 बाहर निकलने वाली हवा के साथ निकाले गए कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा के बराबर है।

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

वायुकोशीय वायु और रक्त के बीच गैसों का आदान-प्रदान

text_fields

text_fields

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 उपकलाऔर केशिका एन्डोथेलियम,जिनमें से प्रत्येक अपनी स्वयं की बेसमेंट झिल्ली पर स्थित है और क्रमशः वायुकोशीय और इंट्रावस्कुलर सतहों की एक सतत परत बनाता है। एपिथेलियल और एंडोथेलियल बेसमेंट झिल्लियों के बीच इंटरस्टिटियम होता है। कुछ क्षेत्रों में, तहखाने की झिल्लियाँ व्यावहारिक रूप से एक-दूसरे से सटी हुई होती हैं (चित्र 8.6)।

चावल। 8.6. वायुकोशीय-केशिका झिल्ली (आरेख)

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

पृष्ठसक्रियकारक

text_fields

text_fields

तीर_ऊपर की ओर

श्वसन गैसों का आदान-प्रदान सूक्ष्मदर्शी संरचनाओं के एक सेट के माध्यम से किया जाता है जिसमें एरिथ्रोसाइट्स के हीमोग्लोबिन, रक्त प्लाज्मा, केशिका एंडोथेलियम और इसकी दो प्लाज्मा झिल्लियां, एक जटिल संयोजी ऊतक परत, दो प्लाज्मा झिल्लियों के साथ वायुकोशीय उपकला और अंत में आंतरिक परत शामिल होती है। एल्वियोली - पृष्ठसक्रियकारक(सर्फैक्टेंट)। उत्तरार्द्ध की मोटाई लगभग 50 एनएम है, यह फॉस्फोलिपिड्स, प्रोटीन और पॉलीसेकेराइड का एक जटिल है और लगातार वायुकोशीय उपकला कोशिकाओं द्वारा निर्मित होता है, जो 12-16 घंटे के आधे जीवन के साथ नष्ट हो जाता है। एल्वियोली के उपकला अस्तर पर सर्फेक्टेंट की परत वायुकोशीय-केशिका झिल्ली के अतिरिक्त एक प्रसार माध्यम बनाती है, जिस पर गैसें अपने बड़े पैमाने पर स्थानांतरण के दौरान काबू पाती हैं। सर्फेक्टेंट के कारण, गैसों के प्रसार की दूरी बढ़ जाती है, जिससे वायुकोशीय-केशिका झिल्ली पर एकाग्रता ढाल में थोड़ी कमी हो जाती है। हालाँकि, सर्फेक्टेंट के बिना, साँस लेना आम तौर पर असंभव था, क्योंकि वायुकोशीय उपकला में निहित महत्वपूर्ण सतह तनाव के प्रभाव में वायुकोश की दीवारें एक साथ चिपक जाती थीं।

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

a) नवजात शिशु की पहली सांस के दौरान फेफड़े के विस्तार की संभावना पैदा करता है,
बी) साँस छोड़ने के दौरान एटेलेक्टैसिस के विकास को रोकता है,
ग) वयस्क फेफड़े के ऊतकों के 2/3 तक लोचदार प्रतिरोध और श्वसन क्षेत्र की संरचना की स्थिरता प्रदान करता है,
डी) गैस-तरल इंटरफेस के साथ ऑक्सीजन अवशोषण की दर और वायुकोशीय सतह से पानी के वाष्पीकरण की तीव्रता को नियंत्रित करता है।

सर्फेक्टेंट एल्वियोली की सतह को भी साफ करता हैविदेशी कणों से साँस लेते हैं और इसमें बैक्टीरियोस्टेटिक गतिविधि होती है।

एल्वियोलो-केशिका झिल्ली के माध्यम से गैसों का संक्रमण

text_fields

text_fields

तीर_ऊपर की ओर

वायुकोशीय-केशिका झिल्ली के माध्यम से गैसों का संक्रमण नियमों के अनुसार होता है प्रसार,लेकिन जब गैसें किसी तरल में घुल जाती हैं, तो प्रसार प्रक्रिया तेजी से धीमी हो जाती है। उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड एक तरल में लगभग 13,000 बार फैलता है, और ऑक्सीजन - गैसीय वातावरण की तुलना में 300,000 गुना धीमी गति से फैलता है। प्रति इकाई समय में फुफ्फुसीय झिल्ली से गुजरने वाली गैस की मात्रा, अर्थात। प्रसार की दर झिल्ली के दोनों किनारों पर इसके आंशिक दबाव के अंतर के सीधे आनुपातिक होती है और प्रसार प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है। उत्तरार्द्ध झिल्ली की मोटाई और गैस विनिमय सतह के आकार, गैस के प्रसार गुणांक, उसके आणविक भार और तापमान के आधार पर, साथ ही झिल्ली के जैविक तरल पदार्थों में गैस की घुलनशीलता गुणांक द्वारा निर्धारित किया जाता है। .

संक्रमण की दिशा और तीव्रतावायुकोशीय वायु से फुफ्फुसीय सूक्ष्मवाहिकाओं के रक्त में ऑक्सीजन, और विपरीत दिशा में कार्बन डाइऑक्साइड वायुकोशीय वायु में गैस के आंशिक दबाव और रक्त में उसके तनाव (घुलित गैस का आंशिक दबाव) के बीच अंतर से निर्धारित होता है . ऑक्सीजन के लिए, दबाव प्रवणता 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 40 मिमी एचजी है, फेफड़ों में बहने वाले रक्त में तनाव 46 मिमी एचजी है)।

फेफड़ों में ऑक्सीजन प्रसार का प्रतिरोध वायुकोशीय-केशिका झिल्ली, केशिकाओं में प्लाज्मा परत, एरिथ्रोसाइट झिल्ली और इसके प्रोटोप्लाज्म की परत द्वारा बनाया जाता है। इसलिए, फेफड़ों में ऑक्सीजन प्रसार के कुल प्रतिरोध में झिल्ली और इंट्राकेपिलरी घटक होते हैं। पारगम्यता की जैवभौतिकीय विशेषता फेफड़ों का वायुजनित अवरोधश्वसन गैसों के लिए तथाकथित है फेफड़ों की प्रसार क्षमता.यह 1 मिनट में फुफ्फुसीय झिल्ली से गुजरने वाली गैस के एमएल की संख्या है जब झिल्ली के दोनों तरफ गैस के आंशिक दबाव में अंतर 1 मिमी एचजी है। आराम करने वाले एक स्वस्थ व्यक्ति में, ऑक्सीजन के लिए फेफड़ों की प्रसार क्षमता 20-25 मिली मिनट -1 मिमी एचजी होती है। -1 .

फेफड़ों की प्रसार क्षमता का परिमाणउनकी मात्रा और संबंधित गैस विनिमय सतह क्षेत्र पर निर्भर करता है। यह काफी हद तक इस तथ्य को स्पष्ट करता है कि पुरुषों में फेफड़ों की प्रसार क्षमता आमतौर पर महिलाओं की तुलना में अधिक होती है, साथ ही यह तथ्य भी है कि गहरी प्रेरणा के लिए सांस रोकते समय फेफड़ों की प्रसार क्षमता अधिक होती है। कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता के स्तर पर स्थिर स्थिति। फुफ्फुसीय केशिकाओं में रक्त प्रवाह और रक्त की मात्रा के गुरुत्वाकर्षण पुनर्वितरण के कारण, लेटने की स्थिति में फेफड़ों की प्रसार क्षमता बैठने की स्थिति की तुलना में अधिक होती है, और बैठने की स्थिति में खड़े होने की तुलना में अधिक होती है। उम्र के साथ फेफड़ों की प्रसार क्षमता कम हो जाती है।

रक्त द्वारा ऑक्सीजन का परिवहन

text_fields

text_fields

तीर_ऊपर की ओर

रक्त में ऑक्सीजन घुल जाती है और हीमोग्लोबिन के साथ मिल जाती है। प्लाज्मा में बहुत कम मात्रा में ऑक्सीजन घुली होती 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 आरजी. कला.) घुली हुई अवस्था में केवल 0.3 मिली ऑक्सीजन ले जा सकता है। यह स्पष्ट रूप से शरीर के जीवन के लिए पर्याप्त नहीं है। रक्त में इतनी ऑक्सीजन सामग्री और ऊतकों द्वारा इसकी पूरी खपत की स्थिति के साथ, आराम के समय रक्त की मिनट मात्रा 150 एल/मिनट से अधिक होनी चाहिए। इससे इसके माध्यम से ऑक्सीजन स्थानांतरण के एक अन्य तंत्र का महत्व स्पष्ट हो जाता है साथहीमोग्लोबिन के साथ एकता.

हीमोग्लोबिन का प्रत्येक ग्राम 1.39 मिलीलीटर 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।

रक्त की श्वसन क्रिया के संकेतक

1. हीमोग्लोस ऑक्सीजन क्षमता बीना. वह मान जो हीमोग्लोबिन के पूरी तरह से संतृप्त होने पर उससे संपर्क कर सकने वाली ऑक्सीजन की मात्रा को दर्शाता है, कहलाता है हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन क्षमताबिन ए.

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

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

शिक्षा आक्सीहीमोग्लोबिन फेफड़ों में और ऊतकों में इसकी बहाली रक्त के आंशिक ऑक्सीजन तनाव पर निर्भर करती है: जब यह बढ़ता है। ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति बढ़ जाती है, और जब यह घटती है, तो यह कम हो जाती है। यह संबंध अरेखीय है और ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र द्वारा व्यक्त किया गया है, जिसका एस-आकार है (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 - pH 7.4 और 37°C 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 एक 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 तनाव का क्षेत्र) में वक्र की हल्की वृद्धि इंगित करती है कि ऑक्सीजन के साथ धमनी रक्त में हीमोग्लोबिन की पर्याप्त पूर्ण संतृप्ति तब भी सुनिश्चित की जाती है जब ओ 2 वोल्टेज 9.3 केपीए (70 मिमी एचजी) तक कम हो जाता है। O तनाव में 13.3 kPa से 2.0-2.7 kPa (100 से 15-20 मिमी Hg तक) की कमी से ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति पर व्यावहारिक रूप से कोई प्रभाव नहीं पड़ता है (HbO 2 2-3% कम हो जाता है)। कम O2 वोल्टेज मान पर, ऑक्सीहीमोग्लोबिन अधिक आसानी से अलग हो जाता है (वक्र में तीव्र गिरावट का क्षेत्र)। इस प्रकार, जब O 2 तनाव 8.0 से घटकर 5.3 kPa (60 से 40 मिमी Hg तक) हो जाता है, तो ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति लगभग 15% कम हो जाती है।

ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र की स्थिति आमतौर पर आंशिक ऑक्सीजन तनाव द्वारा मात्रात्मक रूप से व्यक्त की जाती है जिस पर हीमोग्लोबिन संतृप्ति 50% (पी 50) होती है। 37°C और pH 7.40 के तापमान पर सामान्य P50 मान लगभग 3.53 kPa (26.5 मिमी Hg) है।

कुछ शर्तों के तहत ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र पीएच, सीओ 2 तनाव, शरीर के तापमान और 2,3-डायफॉस्फोग्लिसरेट (2,3-) की सामग्री में परिवर्तन के प्रभाव में एस-आकार बनाए रखते हुए एक दिशा या दूसरे में स्थानांतरित हो सकता है। डीपीजी) एरिथ्रोसाइट्स में, जिस पर हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन को बांधने की क्षमता निर्भर करती है। कामकाजी मांसपेशियों में तीव्र चयापचय के परिणामस्वरूप CO2 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। इस मामले में, पृथक्करण वक्र दाईं ओर स्थानांतरित 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, 2,3-डीपीजी, सीओ तनाव में कमी और पीएच में वृद्धि के साथ, पृथक्करण वक्र बाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है, ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप ऊतकों तक ऑक्सीजन वितरण में कमी आती है।

रक्त द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड का परिवहन

text_fields

text_fields

तीर_ऊपर की ओर

चयापचय का अंतिम उत्पाद होने के नाते, CO2 शरीर में घुली हुई और बंधी हुई अवस्था में पाया जाता है। CO 2 का घुलनशीलता गुणांक 0.231 mmoll -1 * kPa -1 (0.0308 mmoll -1 * mm Hg -1.) है, जो ऑक्सीजन की तुलना में लगभग 20 गुना अधिक है। हालाँकि, रक्त में परिवहन की गई CO की कुल मात्रा का 10% से भी कम विघटित रूप में परिवहन किया जाता है। मूल रूप से, CO को रासायनिक रूप से बाध्य अवस्था में ले जाया जाता है, मुख्य रूप से बाइकार्बोनेट के रूप में, और प्रोटीन (तथाकथित) के संयोजन में भी कार्बामाइन,या कार्बन यौगिक)।

धमनी रक्त में, CO2 तनाव 5.3 kPa (40 मिमी Hg) है, अंतरालीय द्रव में इसका तनाव 8.0-10.7 kPa (60-80 मिमी Hg) है। इन ग्रेडियेंट के लिए धन्यवाद, ऊतकों में गठित सीओ 2 अंतरालीय तरल पदार्थ से रक्त प्लाज्मा में और उससे एरिथ्रोसाइट्स में गुजरता है। पानी के साथ प्रतिक्रिया करके, CO 2 कार्बोनिक एसिड बनाता है: CO 2 + H 2 O<>एच 2 सीओ 3 . यह प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है और ऊतक केशिकाओं में मुख्य रूप से एच 2 सीओ 3 के निर्माण की ओर जाती है (चित्र 8.8.ए)। प्लाज्मा में, यह प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है, लेकिन एरिथ्रोसाइट्स में, एंजाइम के प्रभाव में कार्बोनिक एसिड का निर्माण CO 2 जलयोजन प्रतिक्रिया को 15,000-20,000 गुना तेज कर देता है। कार्बोनिक एसिड H+ और 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 धनायनों के लिए अपेक्षाकृत अभेद्य होती है। प्लाज्मा में एचसीओ 3 आयनों की रिहाई प्लाज्मा से क्लोरीन आयनों की आपूर्ति से संतुलित होती है। इसी समय, 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 को प्रदर्शित करते हुए, लाल रक्त कोशिकाओं में पोटेशियम के साथ और प्लाज्मा में सोडियम के साथ लवण बनाते हैं। कार्बोनिक एसिड में मजबूत अम्लीय गुण होते हैं, इसलिए, जब यह प्रोटीन लवण के साथ संपर्क करता है, तो H + आयन प्रोटीन आयन से बंध जाता है, और HCO 3 आयन संबंधित धनायन (प्लाज्मा NaHCO 3 में, एरिथ्रोसाइट KHCO 3 में) के साथ बाइकार्बोनेट बनाता है।

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

ऊतक केशिकाओं के रक्त में, एरिथ्रोसाइट में सीओ 2 के प्रवेश और उसमें कार्बोनिक एसिड के गठन के साथ, ऑक्सीहीमोग्लोबिन द्वारा ऑक्सीजन जारी की जाती है। कम हुआ हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन युक्त हीमोग्लोबिन की तुलना में 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 CO2 के बंधन को बढ़ावा देती है, जबकि फुफ्फुसीय केशिकाओं में ऑक्सीहीमोग्लोबिन का निर्माण कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई को सुविधाजनक बनाता है।

रक्त द्वारा CO 2 के स्थानांतरण में, रक्त प्रोटीन के अंतिम अमीनो समूहों के साथ CO 2 का रासायनिक बंधन, जिनमें से हीमोग्लोबिन की संरचना में सबसे महत्वपूर्ण ग्लोबिन है, का भी बहुत महत्व है। ग्लोबिन के साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, तथाकथित कार्बामिनोहेमोग्लोबिन.कम हीमोग्लोबिन में ऑक्सीहीमोग्लोबिन की तुलना में CO2 के प्रति अधिक आकर्षण होता है। इस प्रकार, ऊतक केशिकाओं में ऑक्सीहीमोग्लोबिन का पृथक्करण CO2 के बंधन को सुविधाजनक बनाता है, और फेफड़ों में ऑक्सीहीमोग्लोबिन का निर्माण कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने को बढ़ावा देता है।

रक्त से निकाली जा सकने वाली CO की कुल मात्रा में से केवल 8-10% CO हीमोग्लोबिन के साथ संयुक्त होती है। हालाँकि, रक्त में CO2 के परिवहन में इस यौगिक की भूमिका काफी महत्वपूर्ण है। प्रणालीगत वृत्त की केशिकाओं में रक्त द्वारा अवशोषित CO2 का लगभग 25-30% हीमोग्लोबिन के साथ जुड़ जाता है, और फेफड़ों में इसे रक्त से हटा दिया जाता है।

जब शिरापरक रक्त फेफड़ों की केशिकाओं में प्रवेश करता है, तो प्लाज्मा में CO2 तनाव कम हो जाता है और एरिथ्रोसाइट के अंदर भौतिक रूप से घुली CO2 प्लाज्मा में निकल जाती है। जैसे ही ऐसा होता है, H 2 CO 3 CO 2 और पानी में बदल जाता है (चित्र 8.8.B), और कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ इस दिशा में होने वाली प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है। ऐसी प्रतिक्रिया के लिए एच 2 सीओ 3 प्रोटीन आयनों के साथ बंधन से मुक्त हाइड्रोजन आयनों के साथ एचसीओ 3 आयनों के संयोजन के परिणामस्वरूप वितरित किया जाता है।

आराम करने पर, सांस लेने के माध्यम से मानव शरीर से प्रति मिनट 230 मिलीलीटर सीओ 2 या प्रति दिन लगभग 15,000 एमएमओएल निकल जाता है। चूँकि CO 2 एक "अस्थिर" कार्बोनिक एनहाइड्राइड है, जब इसे रक्त से हटा दिया जाता है, तो लगभग बराबर मात्रा में हाइड्रोजन आयन गायब हो जाते हैं। इसलिए, सांस बनाए रखने में अहम भूमिका निभाती है 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 लिए धन्यवाद, इससे फुफ्फुसीय वेंटिलेशन में वृद्धि होती है (हाइपरवेंटिलेशन)।इस मामले में, प्रतिक्रिया के दौरान बनने वाले CO 2 अणु HCO 3 + H + -> H 2 CO 3 -> H 2 O + CO 2 बड़ी मात्रा में उत्सर्जित होते हैं और pH सामान्य स्तर पर लौट आता है।

रक्त और ऊतकों के बीच गैसों का आदान-प्रदान

text_fields

text_fields

तीर_ऊपर की ओर

प्रणालीगत केशिकाओं और ऊतक कोशिकाओं के रक्त के बीच O 2 और CO 2 का गैस विनिमय सरल प्रसार के माध्यम से होता है। श्वसन गैसों का स्थानांतरण (O 2 - रक्त से ऊतकों तक, CO 2 - विपरीत दिशा में) केशिकाओं में रक्त के बीच इन गैसों की सांद्रता प्रवणता के प्रभाव में होता है और मध्य द्रव।वोल्टेज अंतर ओ 2रक्त केशिका की दीवार के दोनों किनारों पर, रक्त से अंतरालीय द्रव में इसका प्रसार सुनिश्चित करते हुए, 30 से 80 मिमी एचजी तक होता है। (4.0-10.7 केपीए)। रक्त केशिका की दीवार पर अंतरालीय द्रव में सीओ 2 तनाव 20-40 मिमी एचजी है। (2.7-5.3 kPa) रक्त से अधिक। चूँकि CO2 ऑक्सीजन की तुलना में लगभग 20 गुना तेजी से फैलती है, CO2 को हटाना ऑक्सीजन की आपूर्ति करने की तुलना में अधिक आसानी से होता है।

ऊतकों में गैस विनिमय न केवल रक्त और अंतरालीय तरल पदार्थ के बीच श्वसन गैस तनाव के ग्रेडिएंट से प्रभावित होता है, बल्कि विनिमय सतह क्षेत्र, प्रसार दूरी और 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 में केशिका बिस्तर की कुल सतह पहुंचती है, उदाहरण के लिए, कंकाल की मांसपेशी में 60 मीटर 2 और मायोकार्डियम में 100 मीटर 2। प्रसार क्षेत्र माइक्रोवैस्कुलचर में रक्त प्रवाह के वितरण के आधार पर, प्रति यूनिट समय केशिकाओं के माध्यम से बहने वाली लाल रक्त कोशिकाओं की संख्या भी निर्धारित करता है। रक्त से ऊतक में O2 की रिहाई प्लाज्मा और अंतरालीय द्रव के संवहन के साथ-साथ एरिथ्रोसाइट्स और ऊतक कोशिकाओं में साइटोप्लाज्म से प्रभावित होती है। ऊतक में फैलने वाले O2 का उपभोग ऊतक श्वसन के दौरान कोशिकाओं द्वारा किया जाता है, इसलिए रक्त, अंतरालीय द्रव और कोशिकाओं के बीच इसके वोल्टेज में अंतर लगातार मौजूद रहता है, जिससे इस दिशा में प्रसार सुनिश्चित होता है। जैसे-जैसे ऊतक ऑक्सीजन की खपत बढ़ती है, रक्त में इसका तनाव कम हो जाता है, जिससे ऑक्सीहीमोग्लोबिन के पृथक्करण में आसानी होती है।

ऊतकों द्वारा उपभोग की जाने वाली ऑक्सीजन की मात्रा, धमनी रक्त में कुल सामग्री के प्रतिशत के रूप में, ऑक्सीजन उपयोग गुणांक कहलाती है। पूरे शरीर को आराम मिले गुणकऑक्सीजन उपयोग कारकलगभग 30-40% के बराबर। हालाँकि, विभिन्न ऊतकों में ऑक्सीजन की खपत काफी भिन्न होती है, और इसके उपयोग का गुणांक, उदाहरण के लिए, मायोकार्डियम, मस्तिष्क के ग्रे पदार्थ और यकृत में, 40-60% है। आराम करने पर, मस्तिष्क का ग्रे पदार्थ (विशेष रूप से, सेरेब्रल कॉर्टेक्स) प्रति मिनट 0.08 से 0.1 मिलीलीटर ओ 2 प्रति 1 ग्राम ऊतक का उपभोग करता है, और मस्तिष्क के सफेद पदार्थ में यह 8-10 गुना कम होता है। वृक्क प्रांतस्था में, O2 की औसत खपत वृक्क मज्जा के आंतरिक भागों की तुलना में लगभग 20 गुना अधिक है। भारी शारीरिक गतिविधि के दौरान, कंकाल की मांसपेशियों और मायोकार्डियम द्वारा O2 की उपयोग दर 90% तक पहुंच जाती है।

ऊतकों में प्रवेश करने वाली ऑक्सीजन का उपयोग सेलुलर ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं में किया जाता है जो माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के अंदरूनी हिस्से पर सख्त अनुक्रम में समूहों में स्थित विशिष्ट एंजाइमों की भागीदारी के साथ उपसेलुलर स्तर पर होती हैं। कोशिकाओं में ऑक्सीडेटिव चयापचय प्रक्रियाओं के सामान्य पाठ्यक्रम के लिए, यह आवश्यक है कि माइटोकॉन्ड्रिया के क्षेत्र में ओ 2 वोल्टेज 0.1-1 मिमी एचजी से कम न हो। (13.3-133.3 केपीए)।
यह मात्रा कहलाती हैमाइटोकॉन्ड्रिया में महत्वपूर्ण ऑक्सीजन तनाव. चूंकि अधिकांश ऊतकों में O2 का एकमात्र भंडार इसका भौतिक रूप से विघटित अंश है, रक्त से O2 की आपूर्ति में कमी इस तथ्य की ओर ले जाती है कि O2 के लिए ऊतक की आवश्यकताएं अब पूरी नहीं होती हैं और विकसित होती हैं। ऑक्सीजन भुखमरी और ऑक्सीडेटिव चयापचय प्रक्रियाएं धीमी हो जाती हैं।

एकमात्र ऊतक जिसमें O2 डिपो होता है वह मांसपेशी है। मांसपेशियों के ऊतकों में O2 डिपो की भूमिका रंगद्रव्य द्वारा निभाई जाती है मायोग्लोबिन,संरचना में हीमोग्लोबिन के समान और O 2 को विपरीत रूप से बांधने में सक्षम। हालाँकि, मानव मांसपेशियों में मायोग्लोबिन की मात्रा कम है, और इसलिए संग्रहीत O 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, 3-4 मिमी एचजी के वोल्टेज पर। 50% मायोग्लोबिन ऑक्सीमायोग्लोबिन में बदल जाता है, और 40 मिमी एचजी पर। मायोग्लोबिन 95% तक O2 से संतृप्त है। मांसपेशियों के संकुचन के दौरान, एक ओर, कोशिकाओं की ऊर्जा आवश्यकताएं बढ़ जाती हैं और ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं तेज हो जाती हैं, दूसरी ओर, ऑक्सीजन वितरण की स्थिति तेजी से खराब हो जाती है, क्योंकि संकुचन के दौरान मांसपेशियां केशिकाओं को संकुचित कर देती हैं और उनके माध्यम से रक्त की पहुंच बंद हो सकती है। . संकुचन के दौरान, मांसपेशियों के विश्राम के दौरान मायोग्लोबिन में संग्रहीत O2 का सेवन किया जाता है। यह लगातार सक्रिय रूप से काम करने वाली हृदय की मांसपेशियों के लिए विशेष महत्व रखता है, क्योंकि रक्त से ऑक्सीजन की आपूर्ति आवधिक होती है। सिस्टोल के दौरान, बढ़े हुए इंट्राम्यूरल दबाव के परिणामस्वरूप, बाईं कोरोनरी धमनी के बेसिन में रक्त का प्रवाह कम हो जाता है और बाएं वेंट्रिकुलर मायोकार्डियम की आंतरिक परतों में थोड़े समय के लिए पूरी तरह से रुक सकता है। जब मांसपेशियों की कोशिकाओं में O2 तनाव 10-15 मिमी Hg से नीचे चला जाता है। (1.3-2.0 केपीए), मायोग्लोबिन डायस्टोल के दौरान ऑक्सीमायोग्लोबिन के रूप में संग्रहीत O को छोड़ना शुरू कर देता है। हृदय में औसत मायोग्लोबिन सामग्री 4 mg/g है। चूंकि 1 ग्राम मायोग्लोबिन लगभग 1.34 मिली ऑक्सीजन को बांध सकता है, शारीरिक स्थितियों के तहत मायोकार्डियम में ऑक्सीजन का भंडार लगभग 0.005 मिली प्रति 1 ग्राम ऊतक होता है। ऑक्सीजन की यह मात्रा रक्त द्वारा इसके वितरण की पूर्ण समाप्ति की स्थिति में, केवल 3-4 सेकंड के लिए मायोकार्डियम में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं को बनाए रखने के लिए पर्याप्त है। हालाँकि, सिस्टोल की अवधि बहुत कम होती है, इसलिए मायोग्लोबिन, जो O 2 के अल्पकालिक डिपो के रूप में कार्य करता है, मायोकार्डियम को ऑक्सीजन भुखमरी से बचाता है।