Сделай Сам Свою Работу на 5

Связывание кислорода гемоглобином





 

Кислородная емкость крови. Большая часть кислорода переносится кровью в виде химического соединения с гемоглобином. Для того чтобы узнать, какое наибольшее количество O2 может быть связано гемоглобином, следует иметь в виду, что молекула последнего состоит из четырех субъединиц (рисунок 3). Следовательно, реакцию оксигенации можно записать следующим образом:

НЬ+4O2 ↔НЬ(O2)4. (4)

Таким образом, 1 моль гемоглобина может связать до 4 моль O2. Поскольку объем 1 моль идеального газа составляет 22,4 л, 64 500 г гемоглобина связывают 4 • 22,4 л O2, а 1 г гемоглобина–1,39 мл O2. При анализе газового состава крови получают несколько меньшую величину (1,34–1,36 мл O2 на 1 г НЬ). Это обусловлено тем, что небольшая часть гемоглобина находится в неактивном состоянии. Таким образом, ориентировочно можно считать, что in vivo 1г Hb связывает 1,34 мл О2 (так называемое число Хюфнера). В последнее время стало принятым выражать молярную концентрацию гемоглобина в пересчете на его мономер. В этом случае 1 моль Hb (= 16 100 г Hb) может связать до 1 моль O2 (= 22,4 л O2). Такой расчет дает в итоге ту же величину, что и расчет числа Хюфнера. Исходя из числа Хюфнера, можно, зная содержание гемоглобина, вычислить кислородную емкость крови: [O2]max = (1,34 мл O2 на 1 г НЬ)·(150 г Hb на 1 л крови) = 0,2 л O2 на 1 л крови. Однако такое содержание кислорода в крови может достигаться лишь в том случае, если кровь контактирует с газовой смесью, насыщенной кислородом (PO2 > 300 мм рт. ст.); при всём этом равновесие (4) значительно сдвинуто вправо. В естественных условиях эта реакция протекает при меньшем значении парциального давления O2, поэтому гемоглобин оксигенируется не полностью.



Кривая диссоциации оксигемоглобина. Реакция взаимодействия кислорода с гемоглобином (4) подчиняется закону действующих масс. Это означает, что соотношение между количествами гемоглобина и оксигемоглобина зависит от содержания физически растворенного O2 в крови; последнее же, согласно закону Генри–Дальтона, пропорционально напряжению O2. Процент оксигемоглобина от общего содержания гемоглобина называют кислородным насыщением (SO2 ) гемоглобина:

SO2=[НЬO2]/ [Hb] + [НЬO2]· 100% (5)

Если гемоглобин полностью дезоксигенирован, то SO2 =0%; если же весь гемоглобин превратился в оксигемоглобин, то SO2 = 100%. В соответствии с законом действующих масс насыщение гемоглобина кислородом зависит от напряжения O2. Графически эту зависимость отражает так называемая кривая диссоциации оксигемоглобина. Как видно из рисунка 6, эта кривая имеет S–образную форму. Расположение кривой диссоциации оксигемоглобина зависит от ряда факторов (см. ниже). Наиболее простым показателем, характеризующим расположение этой кривой, служит так называемое напряжение полунасыщения РО2, т.е. такое напряжение O2, при котором насыщение гемоглобина кислородом составляет 50%. В норме (при рН 7,4 и t=37°C) Р50 артериальной крови составляет около 26 мм рт. ст. (3,46 кПа)].



Интерпретация кривой диссоциации оксигемоглобина. Причины S–образной формы кривой диссоциации оксигемоглобина до конца не ясны. Если бы каждая молекула гемоглобина присоединяла только одну молекулу O2, то кинетика этой реакции графически описывалась бы гиперболой.

 

Рисунок 6 - Кривые диссоциации оксигемоглобина (Hb) и оксимиоглобина (Mb) при рН 7,4 и t 37 °С

Именно такая гиперболическая кривая диссоциации характерна, например, для реакции соединения кислорода с красным мышечным пигментом миоглобином (Mb), аналогичной реакции оксигенации гемоглобина. Строение миоглобина сходно со структурой одной из четырех субъединиц гемоглобина, поэтому молекулярные массы этих двух веществ соотносятся как 1:4. Поскольку в состав миоглобина входит лишь одна пигментная группа, одна молекула миоглобина может присоединить только одну молекулу O2:



Mb + O2 ↔ МbO2. (6)

Гиперболическая кривая диссоциации для этой реакции приведена на рисунке 6. Исходя из вполне правдоподобного предположения о том, что S–образная форма кривой диссоциации НbO2 обусловлена связыванием одной молекулой гемоглобина четырех молекул O2, Эдер выдвинул так называемую гипотезу промежуточных соединений. Согласно этой гипотезе, присоединение четырех молекул O2 к гемоглобину происходит в несколько стадий, причем каждая из этих стадий влияет на равновесие следующей реакции. Таким образом, реакция соединения кислорода с гемоглобином описывается четырьмя константами равновесия, что и объясняет сигмоидную форму кривой диссоциации оксигемоглобина. В то же время возможно и другое объяснение, согласно которому существуют две формы гемоглобина–оксигенированная и дезоксигенированная, переходящие одна в другую в результате конформационных перестроек. Если предположить, что параметры равновесия реакций оксигенации для этих двух форм гемоглобина различны, то с позиции данной гипотезы можно объяснить S–образную форму кривой диссоциации НbO2.

 

Связывание гемоглобина с оксидом углерода

 

Оксид углерода (угарный газ, СО) обладает гораздо большим сродством к гемоглобину, чем кислород. Даже при крайне низких парциальных давлениях СО гемоглобин превращается в карбоксигемоглобин:

НЬ + СО ↔ НbСО. (8)

Равновесие этой реакции значительно смещено вправо, поэтому кривая диссоциации карбоксигемоглобина имеет очень крутой наклон. Высокое сродство оксида углерода к гемоглобину обусловлено тем, что СО диссоциирует от Нb гораздо медленнее, чем O2 [3]. Максимально эффективная концентрация для СO2 составляет 30 ppm (частей на миллион), что соответствует FCO2 3·10–5 (0,003 об.%). В артериальной крови человека, пребывающего достаточно долго в среде с таким содержанием СО, на долю НbСО приходится около 5% общего содержания гемоглобина. Парциальные давления СО и O2, при которых содержание соответственно НbСО и НbO2 составляет по 5%, соотносятся как 1 : 350. Иными словами, в данных пределах парциальных давлений сродство Нb к СО примерно в 350 раз выше, чем к O2.

Токсичность оксида углерода обусловлена именно высоким сродством этого соединения к гемоглобину. СО представляет собой газ без цвета и запаха, образующийся при неполном сгорании органических веществ. Иногда он входит в состав бытового газа; кроме того, он выделяется при работе двигателей внутреннего сгорания. Даже при низких концентрациях СО вытесняет кислород из соединения с гемоглобином, при всём этом последний теряет способность к переносу O2. В норме на долю НbСО приходится лишь 1 % общего количества гемоглобина в крови; у курильщиков же к вечеру она достигает 20%. Об опасности, которую угарный газ представляет для автомобилистов, говорит тот факт, что на дорогах с особенно интенсивным движением содержание СО в воздухе достигает 3·10–4. При такой концентрации СО шахтерам положено надевать дыхательные аппараты. Токсичность угарного газа обусловлена не только блокированием гемоглобина, но и другим эффектом. Когда часть гемоглобина превращается в НbСО, кривая диссоциации оксигемоглобина (для гемоглобина, еще не блокированного СО) сдвигается влево и может в итоге приобретать форму гиперболы. В результате происходит еще большее снижение напряжения O2 в тканевых капиллярах. При тяжелом отравлении угарным газом, отличительным признаком которого служит вишнево–красная окраска крови, жизнь пострадавшего можно спасти путем немедленного применения искусственного дыхания, по возможности с чистым кислородом. При этом напряжение кислорода в крови увеличивается, и O2 частично вытесняет СО из связи с гемоглобином. Рекомендуется также переливание большого количества крови, так как при всём этом в кровь пострадавшего поступает гемоглобин, способный переносить кислород .

 

Гемолиз

 

Гемолизом называется разрыв или резкое увеличение проницаемости оболочки эритроцитов и выход гемоглобина в окружающее пространство. Гемолиз может наблюдаться непосредственно в крови, при всём этом она приобретает лаковый цвет. Кроме того, существует внутриклеточный гемолиз, возникающий в результате разрушения эритроцитов макрофагами. В искусственных условиях гемолиз может быть вызван помещением эритроцитов в гипотонический раствор. Для здоровых людей верхняя (минимальная) граница осмотической стойкости соответствует 0,42 – 0,48 % NaCl. При этом разрушаются наименее устойчивые к осмотическому давлению эритроциты. Полный же гемолиз (максимальная граница стойкости) происходит при 0,30-0,34 % NaCl. Пр анемиях границы минимальной и максимальной стойкости смещаются в сторону повышения концентрации гипотонического раствора. У новорожденного ребенка и даже грудных детей верхняя граница осмотической стойкости повышена (осмотическая стойкость снижена) и колеблется в пределах от 0,48 до 0,52 % NaCl, а нижняя – снижена (осмотическая стойкость повышена) и равняется 0,24-0,32 % NaCl. Следовательно, у новорожденных имеются эритроциты как с пониженной, так и с повышенной осмотической стойкостью. Это явление, по всей видимости, обусловлено наличием в крови новорожденных эритроцитов плода, в том числе мегалобластов, которые обладают повышенной резистентностью к гипотоническим растворам. Гемолиз может быть вызван химическими агентами (хлороформом, эфиром, сапонином и др.), разрушающими мембрану эритроцита. В клинике нередко встречается гемолиз при отравлении уксусной кислотой. Гемолизирующими свойствами обладают яды некоторых змей (биологический гемолиз). При сильном встряхивании ампулы с кровью также наблюдается разрушение мембраны эритроцитов (механический гемолиз). Механический гемолиз может наблюдаться у больных с протезированием клапанного аппарата сердца и сосудов. В этих случаях наименее стойкие к механическим воздействиям эритроциты, ударяясь о клапаны, разрушаются. Кроме того, механический гемолиз иногда возникает при длительной ходьбе из-за травмирования эритроцитов в капиллярах стоп. При этом гемоглобин и его производные появляются в моче (маршевая гемоглобинурия). Если эритроциты заморозить, а потом отогреть, то возникает гемолиз, получивший наименование термического. Наконец, при переливании несовместимой крови и при наличии аутоантител к эритроцитам развивается иммунный гемолиз. Последний является причиной возникновения анемий и нередко сопровождается выделением гемоглобина с мочой.

 

 

Цветовой показатель и абсолютное содержание гемоглобина в одном эритроците

О содержании в эритроцитах гемоглобина судят по так называемому цветовому показателю, или фарб-индексу (Fi, от farb – цвет, index – показатель) – относительной величине, характеризующей насыщение в среднем одного эритроцита гемоглобином. Fi –это процентное соотношение гемоглобина и эритроцитов, при всём этом за 100 % (или единиц) гемоглобина условно принимается величина, равная 166,7 г/литр, а за 100 % эритроцитов 5г 1012/литр.

Если у человека содержание гемоглобина и эритроцитов равно 100 %,то цветовой показатель будет равен 1.В норме Fi колеблется в пределах от 0,75 до 1,0 и очень редко может достигать 1,1. В этом случае эритроциты носят название нормохромные. Если Fi менее 0,7, то такие эритроциты недонасыщены гемоглобином и называются гипохромными. При Fi, превышающем 1,1, эритроциты именуются гиперхромными. В этом случае объем эритроцита значительно увеличивается. В результате создается ложное впечатление, будто эритроциты перенасыщены гемоглобином. Гипо- и гиперхромия встречаются лишь при анемиях. Так, в случае недостатка железа в организме образование гемоглобина нарушается и возникает гипохромная анемия. При пернициозной (злокачественной) анемии нарушается эритропоэз в костном мозге, и в крови появляются гигантские деформированные эритроциты с высоким содержанием гемоглобина. В этом случае развивается гиперхромная анемия. При кровопотере одновременно снижается содержание эритроцитов и гемоглобина, и потому анемия будет нормохромная. Однако в дальнейшем, благодаря выбросу в кровоток эритроцитов, недонасыщенных гемоглобином, анемия в течение некоторого времени носит гипохромный характер. Определение цветового показателя чрезвычайно важно для клинической практики, так как позволяет провести дифференциальный диагноз при анемиях различной этиологии. Следует отметить, что у жителей горных районов, несмотря на повышение числа эритроцитов и уровня гемоглобина, цветовой показатель сохраняется в пределах нормы. В последние годы во многих клиниках мира определяется не цветовой показатель, а среднее содержание гемоглобина в 1 эритроците (СГЭ или МНС – от слов mean corpuscular hemoglobin). Величину МНС находят путем деления содержания гемоглобина в определенном объеме крови на число эритроцитов в том же объеме. Приведем пример такого расчета. Представим себе, что у здорового мужчины в 1 литре крови содержится 160 г гемоглобина и 5гг1012 эритроцитов. СГЭ равно отношению этих величин.

 

В среднем абсолютное содержание гемоглобина водном эритроците (МНС) у мужчин и женщин практически одинаково и колеблется в пределах 28-33 пг.

 

Цветовой показатель и абсолютное содержание гемоглобина в одном эритроците


 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.