Сторінка
2

Газообмін в легенях і тканинах

Широко використовується метод аналізу газів крові за допомогою оксигемометрії. Визначення напруження кисню в тканинах проводиться за допомогою поляриметричного методу, який характеризується високою чутливістю.

Наведені в таблиці 19 цифри кількості газів у вдихуваному і видихуваному повітрі стосуються сухого повітря. При звичайних умовах вдихуване, а особливо видихуване повітря, а особливо видихуване якоюсь мірою насичене водяною парою. За добу людина виділяє 450 мл водної пари. Тиск водяної пари в альвеолах при температурі 37оС дорівнює 50 мм. рт. ст. Отже, в альвеолярному повітрі тиск газів буде не 760, 760-50 = 710 мм. рт. ст. Для визначення парціального тиску процент газу множать на альвеолярний тиск повітря і ділять на 100.

Легеневих альвеол у людини 700 млн. Товщина епітеліального шару альвеол у 0,004 мл не перешкоджає дифузії газів.

Кров, проходячи по легеневих капілярах, обмінюється газами з альвеомерним повітрям. Цьому сприяє велика поверхня альвеол. У венозній крові, що надходить до легенів, високий тиск вуглекислого газу і відносно низький тиск кисню. У тканинах тиск вуглекислого газу найбільший, у венозній крові, яка надходить до альвеол, тиск дорівнює 46 мм, а в альвеолярному повітрі – 40 мм рт. ст. Завдяки такій різниці тиску вуглекислий газ дифундує з тканин у кров капілярів, а з венозної крові – в альвеолярне повітря.

Тиск кисню в клітинах тканин дорівнює нулю, в артеріальній крові – 100 мм, а в альвеолярному повітря 107-110 мм. рт. ст Тому кисень дифундує з альвеолярного повітря в кров, а з артеріальної крові – о тканин. У між тканинній рідині тиск кисню дорівнює 20-37 мм. рт. ст Споживання кисню тканинами збільшується з посиленням обміну, який регулюється нервовою системою. Ступінь використання кисню тканинами можна встановити різницю кисню в артеріальній і венозній крові; артеріальна кров містить 20 об’ємних процентів кисню, а венозна – 12. Тканини споживають 8 об’ємних процентів кисню, що становить 40% усього кисню крові.

Споживання тканинами кисню залежить від інтенсивності обміну і від функціонального стану тканин. На відміну від гідролітичних процесів, реакції окислення дають більший тепловий ефект і є для організму основним джерелом енергії. Окислення, зрештою, зводиться до втрати електронів окислюванню речовиною, а відновлення, навпаки, - до приєднання їх. Окислювано-відновну реакцію можна уявити як суто електронний процес, як зміну валентності іона або перетворення його в атом. Значно частіше перехід електронів є результатом молекулярного перегрупування, що складається з приєднання посилюваною речовиною кисневого атома, який віддає молекула окислювача. В інших випадках окислення полягає в дегідруванні: окислювана молекула втрачає водневі атоми, які приєднюються окислювачем. Для хімічної реакції потрібне активування хоч би однєї молекули, що бере участь в реакції.

Дихальні ферменти є каталізаторами тканинного дихання. Ферменти, міцно зв’язані з клітинами, називають оксидонами. Вони сприяють сполученню активного кисню з воднем тканин, тоді як з участю оксидоз водень приєднюється молекулярним киснем. У тканинах окислення починається з дегідрування, тобто з активування ферментом дегідрозою водню тієї речовини, що окислюється. Потім водень окислюється з утворенням води з участю оксидози. Остання є дихальним ферментом, до складу якого входить залізо. В процесах окислення беруть участь і інші ферменти, наприклад пероксиди, які, активуючи кисень, сприяють окисленню речовин, що важко окислюються. В основі сучасних уявлень про механім окислювано – відновних процесів тканинного дихання лежать перекисна теорія О.М.Ваха і теорія уявити так: воно починається дегідруванням; після відщеплення водню речовина стає багатшою на кисень, окислюється. Речовини, що віддають водень, розпадаються на простіші сполуки, причому звільняється енергія і виділяється вуглекислий газ. Відщеплення водню відбувається з участю ферментів дегідраз, які тимчасово приєднюють водень і передають його кисню, в результаті чого утворюється вода. Дегідрози не зразу переносять водень до акцептора, а через ряд проміжних перенощиків. Дегідрази переносить електрони і протони від окислюваного субстрату кодегідрзом. Водень, приєднаний до кодегідрази, відщеплюється компонентом дихальної системи – флавіновими ферментами, які приймають водень від кодегідраз і передають його кисневі безпосередньо або через систему інших ферментів. Каталізаторами, що забезпечують взаємодію флавінових ферментів з киснем, є цитохроми. До складу флавінів входить рибофлавін або вітамін В2. О.М.Бах вважав, що кисню належить головна роль у процесах окислення. Речовини поглинають молекулярний кисень і утворюють перекиси, які з участю ферментів пероксиду віддають кисень і утворюють перекиси, які з участю ферментів пероксидаз віддають кисень і окислюють іншу речовину. Після віддачі кисню перекис може приєднати кисень і знову віддати його для окислення. Перекис є ферментами оксигеназами, що беруть участь в окисленні.

Поряд з окисленням відбуваються й процеси відновлення за рахунок розщеплення води. За О.М.Бахом, кисень води йде на окислення, а водень – на відновлення.

В.О.Панладін звернув увагу на водень при окислювально-відновній реакції. Він вважав, що акцептором водню є дихальні пігменти рослин, які цим воднем відновлюються в хромогени. Водень відщеплюється від хромогенів за участю оксидаз і сполучається з киснем повітря, утворюючи воду. Після дегідрації хромогени перетворюються в дихальні ферменти, які знову можуть бути акцепторами для водню.