A szén-dioxidot a mitokondriumok sejtanyagcseréje termeli. A termelt mennyiség az anyagcsere sebességétől és a szénhidrát, zsír és fehérje metabolizálódásának relatív mennyiségétől függ. Az összeg körülbelül 200 ml min−1, amikor nyugalomban eszik vegyes étrend; ez hasznosítja 80% – a az elfogyasztott oxigén, így a légzési hányadosa 0,8 (légzési hányados = aránya szén-dioxid termelés osztva mértéke oxigén fogyasztás). A szénhidrát diéta 1, a zsír étrend 0,7 hányadosát adja.,
szén-dioxid szállítás a vérben
a szén-dioxidot a szövetből a tüdőbe három módon szállítják a vérben: 1 (i) oldatban oldva; (ii) vízzel szénsavként pufferelve; (iii) fehérjékhez, különösen hemoglobinhoz kötve.
a szén-dioxid körülbelül 75% – a a vörösvértestekben és 25% – a a plazmában kerül szállításra. A plazma viszonylag kis mennyisége a szénanhidráz hiányának tulajdonítható a plazmában, így a vízzel való társulás lassú; a plazma kevés szerepet játszik a pufferben, és a plazmafehérjékkel való kombináció gyenge.,
különbség van az egyes formákban szállított teljes szén-dioxid százalékos aránya és a kilélegzett százalékos arány között. Például a teljes mennyiség 5% – a oldatban van, de a kilélegzett szén-dioxid 10% – A ebből a forrásból származik; 10% – a kötődik fehérjéhez, különösen a hemoglobinhoz, de ez a kilégzett mennyiség 30% – át biztosítja.
oldott szén-dioxid
a szén-dioxid 20-szor jobban oldódik, mint az oxigén; betartja Henry törvényét, amely kimondja, hogy az oldatban lévő molekulák száma arányos a folyadék felületén lévő részleges nyomással., A szén-dioxid oldhatósági együttható 0,0308 mmol liter−1 Hgmm−1 vagy 0,231 mmol liter−1 kPa−1 37°C-on. (az oldhatóság a hőmérséklet csökkenésével növekszik.) Ez 0,5 ml kPa-1 szén-dioxidnak felel meg 100 ml vérben 37°C-on.a szén-dioxid parciális nyomása 5,3 pKa az artériás vérben, 6,1 kPa vegyes vénás vérben; ezért az artériás vér körülbelül 2,5 ml-t tartalmaz 100 ml oldott szén-dioxidra és 3 ml vénás vérre 100 ml-enként. Az 5 literes min−1 szívteljesítmény 150 ml oldott szén-dioxidot visz a tüdőbe, ebből 25 ml kilégzés., A magas oldhatóság és diffúz kapacitás miatt az alveoláris és pulmonalis végkapilláris vér szén-dioxid parciális nyomása gyakorlatilag azonos. Még egy nagy, 50% – os sönt is csak 0,4 kPa vég-pulmonalis kapilláris/artériás szén-dioxid-gradienst okoz.
szénsav
a szén-dioxid és a víz szabadon diffundál a vörösvérsejtbe, és szénsavvá alakul, amely hidrogén-és bikarbonát-ionokká disszociál. A hidrogénionok nem haladnak át a sejtmembránokon, de a szén-dioxid könnyen áthalad., Ez a helyzet nem tartható fenn, mivel az intracelluláris hidrogén-ion és bikarbonát-ion koncentráció, az ozmolaritás és a sejtméret emelkedik,és megreped a sejt. A hidrogén-karbonát ion diffundál ki a plazmába kell cserélni klorid ionok. Ez az úgynevezett klorid shift (Gibbs-Donnan egyensúlyi vagy Hamburger hatás). Egy ioncserélő transzporter fehérje a sejtmembránban, a Band 3 A
megkönnyíti a klorid eltolását.,
a vörösvérsejtben lévő hidrogénion felhalmozódása szintén megakadályozná a bikarbonát-ion további átalakulását és termelését. A hidrogénionok azonban könnyen kötődnek a csökkent hemoglobinhoz, amely oxigén felszabadulásakor válik elérhetővé; ezért a szabad hidrogénionokat eltávolítják az oldatból. A csökkent hemoglobin kevésbé savas, mint az oxigénnel kezelt hemoglobin. Ez egy másik módja annak, hogy a Haldane hatás, amely megmagyarázza, hogy bármely adott
, a deoxigenált vér szén-dioxid-tartalma nagyobb, mint az oxigénezett véré.,
eredményeként a váltás a klorid-ionok a vörösvérsejt a pufferelés a hidrogén ionok-ra csökkent hemoglobin, az intercelluláris ozmolaritási adatok enyhén növeli meg a víz belép okozza a sejt duzzadni. Ez az átlagos korpuszkuláris térfogat (MCV) növekedésével mérhető. A fordított folyamat akkor következik be, amikor a vörösvérsejt áthalad a tüdőn.
hemoglobinhoz és más fehérjékhez kötődve
a vérben lévő szén-dioxid mennyisége karbamino formában kicsi, de a vénás és az artériás szén-dioxid-tartalom közötti különbség egyharmadát teszi ki., A Haldán hatás az oxigénezett és a csökkent hemoglobin közötti szén-dioxid-tartalom különbségét tükrözi
. Ez a hatás részben annak tulajdonítható, hogy a hemoglobin képes puffer hidrogénionokra, részben pedig annak a ténynek köszönhető, hogy a csökkent hemoglobin 3, 5-szer hatékonyabb a szén-dioxiddal való kombinációban, mint az oxihemoglobin.
a különböző hemoglobinok a szén-dioxidhoz, a szén-monoxidhoz és az oxigénhez való affinitásukat tekintve eltérőek., A szén-dioxid könnyen kombinálódik a hemoglobinnal, hogy az oxigénnél alacsonyabb parciális nyomáson karbamino kötést képezzen, de a hemoglobin a szén-dioxid mennyiségének kevesebb mint egynegyedét hordozza az oxigénhez képest. Ezzel szemben a magzati hemoglobin, mivel a β-láncot γ-láncokkal helyettesítik, alacsonyabb parciális nyomáson oxigénnel kombinálódik. A szén-monoxid nagyobb affinitással kötődik a hemoglobinhoz, így kiszorítja az oxigént.
szén-dioxid transzport a szövetben
a szövetben a szén-dioxid transzportját az 1. ábra foglalja össze. Ötvözi a vízzel, hogy szénsavat képezzen., Ez a reakció nagyon lassú a plazmában, de gyors a vörösvérsejtben a karboanhidráz enzim jelenléte miatt. A szénsav (H2CO3) H + és
ionok; ezért mind a H+, mind a
diffundál ki. A hidrogénionokat csökkent hemoglobinszint veszi fel. A hisztidin aminosav imidazolcsoportja nagyon jelentős pufferkapacitást ad a hemoglobinnak, amely nincs jelen más aminosavakban., Ez a puffer kapacitása lehetővé tette a tény, hogy minden tetramer a hemoglobin tartalmaz 38 hisztidin maradványok, valamint a disszociációs állandója a imidazol csoportok a négy hisztidin maradékok, amely a hem csoportok kapcsolódnak, az érintett állam által oxigénellátás a hem. Savas állapotban az oxigénkötés gyengül, míg a hemoglobinszint csökkenése az imidazol csoport bázikusabbá válik., A szövetekben az imidazol csoport savas formája gyengíti az oxigénkötés szilárdságát, miközben a hidrogénionokat a bázikus hemoglobin puffereli.
gázok mozgása szöveti szinten.
gázok mozgása szöveti szinten.
szén-dioxid-szállítás a tüdőben
a H + felszabadulása az egyensúlyt a szén-dioxid képződése és eliminációja javára változtatja.,
concentration decreases as carbon dioxide is formed and eliminated (Fig. 2).
Movement of gases at alveolar level.
Movement of gases at alveolar level.
Carbon dioxide dissociation curves
Carbon dioxide dissociation curves relate
(kPa or mm Hg) to the amount of carbon dioxide (ml) carried in blood (Fig. 3)., Az oldott szén-dioxid és a bikarbonát mennyisége
, de a hemoglobin állapota kevéssé befolyásolja. A karbamino hemoglobin mennyiségét azonban nagymértékben befolyásolja a hemoglobin oxigenizációjának állapota, kevésbé a
.
teljes szén-dioxid-szállítás a teljes vérben.
teljes szén-dioxid-szállítás a teljes vérben.,
kevert vénás vérben
6,1 kPa (46 Hgmm) és artériás vérben
5,3 kPa (40 Hgmm). A teljes szén-dioxid a vénás vérben 52 ml / 100 ml, az artériás vérben pedig 48 ml / 100 ml. Következésképpen a görbe lineárisabb, mint az O2Hb disszociációs görbe.
A 4. ábra szemlélteti az oxigén és a szén-dioxid vértartalmának különbségét a parciális nyomás változásával., Hangsúlyozza,hogy a szén-dioxid-tartalom a részleges nyomás növekedése során emelkedik. Az oxigéntartalom meredekebben emelkedik, amíg a hemoglobin teljesen telített nem lesz. Ezután a növekedés kicsi az oldatban lévő kis megnövekedett mennyiség miatt.
szén-dioxid szállítás teljes vérben.
szén-dioxid szállítás teljes vérben.
különbségek a vénás és az artériás vér között
az oxigén és a szén-dioxid parciális nyomása.,
az oxigén és a szén-dioxid parciális nyomása.
minden vörösvérsejthez hozzáadott szén-dioxid-molekula növeli az intracelluláris ozmotikus nyomást a
vagy Cl-ionok. Ezért a vörösvérsejt mérete növekszik, és a vénás vér hematokrit értéke mintegy 3% – kal több, mint az artériás véré. A kloridion plazmakoncentrációja alacsonyabb, de a bikarbonát ion koncentrációja nagyobb.,
a vörösvértestek pH-ja
az összes hemoglobinszint teljes csökkenése a vér pH-értékének 0, 03-mal történő emelkedését eredményezné. 25% – os deszaturáció esetén a pH 0,007-gyel növekszik (konstans
). Ha a
változások a vörösvértestekben a tüdőben való áthaladás során
a pulmonalis kapilláris vérben a vörösvérsejt szén-dioxidot szabadít fel, és fokozódik az oxigén iránti hemoglobin-affinitás. Az oxigénezett hemoglobin kevesebb hidrogénionhoz kötődik, így savasabb, de a
, valamint a klorid-és bikarbonát-ionok eltolódása miatt a vörösvértest kevésbé savas. A víz külső eltolódása kisebb MCV-t és csökkent hematokritot eredményez. Az oxigén disszociációs görbe balra tolódik (Bohr hatás)., A kloridion plazmakoncentrációja magasabb az artériákban a vénás vérhez képest; a bikarbonát koncentrációja alacsonyabb.
A szén-dioxid szerepe a savas eliminációban
percenként 200 ml szén-dioxidot kilélegeznek; ez egyenértékű 12-13 mol hidrogénionokkal 24 óra alatt.1 A vizelet pH-ja 4,5-8,0 között változik. A 4,0-es pH 10-4 mol liter−1 hidrogénionot jelent., Ezért a 3 liter vizelet 24 órán belül viszonylag kis mennyiségű hidrogénion eliminációját teszi ki; ide tartoznak azonban a foszfát – és szulfátionok, amelyeket nem lehet szén-dioxiddá alakítani.
apnoe hatása
a szén-dioxid-beleértve a bikarbonát-iont is-teljes testtartalma 120 liter vagy 100-szorosa az oxigénnek. Ha apnoe van, és az összes szén-dioxid megmarad a testben,
emelkedik 0,4 – 0,8 kPa min-1 (3-6 Hgmm)., Az alveoláris gáz gyorsan megegyezik a vénás vérrel ,így az alveoláris
5.3-ról 6.1 kPa-ra és a
esik 14-5, 3 kPa 1 perc alatt. Ezért a beteg gyorsan hypoxaemiássá válik. Ha a beteget 100%-os oxigénnel előoxigenálják, az artériás oxigénfeszültség 13 kPa felett marad, és 100% – os telítettséget néhány percig tartanak fenn, mivel 250 ml min−1 oxigént használnak a tüdő magas parciális nyomásából., Azonban
Ganong WF. Az orvosi fiziológia áttekintése, 21. Edn. Lange Medical Books,
Nunn JF. Légzési fiziológia, 5. Edn. Butterworth Heinemann,
West JB. Légzési fiziológia, 7. Edn., Lippincott Williams & Wilkins,