В этой части речь идет о об обмене газов в легких и тканях: в легких происходит обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью через стенки плоского эпителия альвеол и кровеносных сосудов; в тканях в процессе обмена веществ постоянно используется кислород и его напряжение в тканевой жидкости удерживается около нуля и т.д.

Обмен газов в легких и тканях.

Обмен газов в легких.

В легких происходит обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью через стенки плоского эпителия альвеол и кровеносных сосудов. Этот процесс зависит от парциального давления газов в альвеолярном воздухе и их напряжении в крови.

Поскольку парциальное давление О₂ в альвеолярном воздухе велико, а в венозной крови его напряжение значительно меньше, то О₂ диффундирует из альвеолярного воздуха в кровь, а углекислый газ, вследствие его большего напряжения в венозной крови, переходит из нее в альвеолярный воздух. Диффузия газов осуществляется до наступления равенства парциальных давлений. При этом венозная кровь превращается в артериальную - она получает 7 объемных процентов кислорода и отдает 6 объемных процентов углекислого газа.

Каждый газ, прежде чем перейти в связанное состояние, находится в состоянии физического растворения. Кислород, пройдя эту фазу, поступает в эритроцит, где соединяется с гемоглобином и превращается в оксигемоглобин: ННв + О₂ → ННвО₂.

Поскольку оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем угольная, то он в эритроцитах реагирует с бикарбонатом калия, вследствие чего образуется калийная соль оксигемоглобина - (КНвО₂) и угольная кислота: КНСО₃ + ННвО₂ → КНвО₂ + Н₂СО₃

Образованная угольная кислота под влиянием карбоангидразы подвергается дегидратации: Н₂СО₃ → Н₂О + СО_{2 и образующийся углекислый газ выделяется в альвеолярный воздух.}

По мере уменьшения углекислоты в эритроците на смену ей из плазмы крови поступают ионы НСО₃, образующиеся вследствие диссоциации бикарбоната натрия: NаНСО₃ → Nа⁺ + НСО₃^-. Взамен ионов НСО₃ из эритроцитов в плазму поступают ионы Cl.

Обмен газов в тканях.

Артериальная кровь, приходящая к тканям, содержит 19 объемных процентов кислорода, парциальное напряжение которого равно 100 мм рт.ст., и 52 объемных процента СО₂ с напряжением 40 мм рт.ст.

Поскольку в тканях в процессе обмена веществ кислород непрерывно используется, то его напряжение в тканевой жидкости удерживается около нуля. Поэтому О₂ в силу разности напряжений диффундирует из артериальной крови в ткани.

В результате обменных процессов, происходящих в тканях, образуется СО₂ и его напряжение в тканевой жидкости равно 60 мм рт.ст., а в артериальной крови значительно меньше. Поэтому СО₂ диффундирует из тканей в кровь в сторону меньшего напряжения. Углекислый газ, поступая из тканевой жидкости в плазму крови, присоединяет воду и превращается в слабую, легко диссоциирующую угольную кислоту:

Н₂О + СО_{2 ↔} Н₂СО₃. Н₂СО₃ диссоциирует на ионы Н⁺ и НСО₃^- : Н₂СО₃ → Н⁺ + НСО₃^-, и ее количество уменьшается, вследствие чего усиливается образование Н₂СО³ из СО₂ и Н₂О, что улучшает связывание углекислого газа. В общей сложности при этом связывается небольшое количество СО₂, так как константа диссоциации Н₂СО₃ невелика. Связывание СО₂ главным образом обеспечивают белки плазмы крови. Белки, обладая амфотерными свойствами, в плазме крови ведут себя как слабые кислоты и образуют соли со щелочными металлами. Вступая в реакцию с угольной кислотой, они осуществляют буферный эффект: анион белка связывает водородные ионы, образуя недиссоциированную молекулу (уменьшает кислотность среды), а в диссоциированном состоянии остается анион угольной кислоты и катион металла.

Н⁺ + НСО₃^- + В⁺ + Р^- → НР + НСО₃^- + В⁺ (В⁺ - катион металла, Р^- - белковый анион). Катион металла и анион НСО₃^- образуют диссоциирующий бикарбонат: НСО₃^- + В⁺ ↔ ВНСО₃^-. Связывание водородных ионов и образование бикарбонатов с помощью белков обеспечивает постоянный перенос углекислого газа от тканей к легким.

Ведущую роль в переносе углекислого газа играет белок гемоглобин. Оболочка эритроцита проницаема для углекислого газа, который, попадая в эритроцит, под влиянием карбоангидразы подвергается гидратации и превращается в Н₂СО₃. В капиллярах тканей калиевая соль оксигемоглобина (КНвО₂), взаимодействуя с угольной кислотой, образует бикарбонат калия (КНСО_З), восстановленный гемоглобин (ННв) и кислород, который отдается тканям. Одновременно угольная кислота диссоциирует: Н₂СО₃ → Н⁺ + НСО₃^-. Концентрация ионов НСО₃^- в эритроцитах становится больше, чем в плазме, и они из эритроцита переходят в плазму. В плазме анион НСО₃^- связывается с катионом натрия Na и образуется бикарбонат натрия (NаНСО_З). Из плазмы крови взамен анионов НСО₃^- в эритроциты переходят анионы CL^-. Так происходит связывание СО₂, поступающего в кровь из тканей и перенос его к легким. СО₂ переносится в основном в виде бикарбоната натрия в плазме и частично в виде бикарбоната калия в эритроцитах.