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气体转运

肺摄取的氧和组织代谢产生的二氧化碳在血液中运送的过程。通过血液的转运机能,将肺气体交换和组织气体交换联系起来,氧和二氧化碳在血液中以物理溶解和化学结合两种形式存在,其中直接溶解于血液的只是少部分,绝大部分以化学结合形式存在。血液以化学结合形式运输氧的能力主要依赖于红细胞中血红蛋白与氧的可逆性结合。

肺摄取的氧和组织代谢产生的二氧化碳在血液中运送的过程。通过血液的转运机能,将肺气体交换和组织气体交换联系起来,氧和二氧化碳在血液中以物理溶解和化学结合两种形式存在,其中直接溶解于血液的只是少部分,绝大部分以化学结合形式存在。

血液以化学结合形式运输氧的能力主要依赖于红细胞中血红蛋白与氧的可逆性结合。血红蛋白的特点是在氧分压高的肺脏处能迅速地同氧结合,而在氧分压低的组织处又能迅速地将氧释放出来。当混合静脉血流经肺毛细血管时,由于肺泡气中氧分压很高,血红蛋白能在最短时间内同氧结合达到几乎完全饱和的程度,使静脉血变成动脉血。当血液流过组织毛细血管时,由于组织氧分压较低,动脉血中的血红蛋白能够在短时间内把氧放出,以供组织细胞的氧化代谢所需。

血红蛋白同氧的结合是一种氧合作用,并不引起它所含的铁离子中电子的转移,即铁离子(Fe2+)仍是二价的。氧合之后血红蛋白变为氧合血红蛋白。氧合血红蛋白把氧释放后,成为脱氧血红蛋白。

血液中血红蛋白的氧饱和度虽然随氧分压的升高而上升,但并不与氧分压间呈直线的б例关系。若将横坐标表示氧分压(单位千帕),纵坐标表示血红蛋白氧饱和度,则绘出“S”型氧离曲线(图)。当氧分压为1.333~6.665千帕时,坡度陡直;9.331~13.33千帕之间曲线逐渐变平坦。因此,正常情况下血流经肺毛细血管(氧分压13.33千帕)时,几乎全部血红蛋白转化为氧合血红蛋白。若由于肺通气不良等原因造成肺毛细血管氧分压下降时,即使降至10.664千帕,其动脉血氧饱和度仍维持95%;但在机体组织中(氧分压1.333~5.332千帕),氧合血红蛋白极易释放氧。二氧化碳分压升高或pH值下降时,氧离曲线右移,说明相同氧分压条件下氧合血红蛋白更趋于释放氧,这种效应称波尔效应。其生理意义在于,当组织细胞代谢旺盛,局部组织毛细血管中二氧化碳分压升高时,或pH值下降时,有更多的氧供给组织利用。此外,温度升高氧离曲线右移也是适应组织氧化代谢加强时的生理要求。

以化学结合方式运输二氧化碳有两种形式。组织产生的二氧化碳首先进入组织毛细血管血液,然后扩散进入红细胞。其中一部分二氧化碳直接与脱氧后的血红蛋白上某些氨基结合成氨基甲酸血红蛋白。在二氧化碳分压高的组织这种结合加强,在二氧化碳分压低的肺部又分解释放。因此,血红蛋白可以将二氧化碳从组织运输到肺部。机体以这种化学结合形式运输的二氧化碳量占血液运输二氧化碳总量的20%。化学结合运输二氧化碳的另一种形式是血浆碳酸盐的生成和离解。进入红细胞的绝大部分二氧化碳在碳酸酐酶作用下与水结合成碳酸(H2CO3),随后立即发生H2CO3=HCO3-+H的解离。当红细胞内HCO3增多时,或同细胞内K结合成KHCO3:或以负离子形式顺浓度梯度差扩散到红细胞外的血浆中,并与Na结合成NaHCO3。血液流经肺部时,由于肺泡二氧化碳分压低,于是HCO3-重新与H一起生成H2CO3并发生H2CO3=CO2+H2O的反应,释放出二氧化碳。以HCO3-形式运输的二氧化碳量占血液运输二氧化碳总量的70~80%。

(张少英)

氧离曲线图