匿名
未登录
创建账户
登录
医学百科
搜索
查看“生理学/氧的运输”的源代码
来自医学百科
名字空间
页面
讨论
更多
更多
语言
页面选项
Read
查看源代码
历史
←
生理学/氧的运输
因为以下原因,您没有权限编辑本页:
您所请求的操作仅限于该用户组的用户使用:
用户
您可以查看和复制此页面的源代码。
{{Hierarchy header}} [[血液]]中的O<sub>2</sub>以溶解的和结合的两种形式存在。溶解的量极少,仅占血液总O<sub>2</sub>含量的约1.5%,结合的占 98.5%左右。O<sub>2</sub>的结合形式是氧合[[血红蛋白]](HbO<sub>2</sub>)。血红蛋白(hemoglobin,[[Hb]])是[[红细胞]]内的[[色蛋白]],它的分子结构特征使之成为极好的运O<sub>2</sub>工具。Hb还参与CO<sub>2</sub>的运输,所以在血液气体运输方面Hb占极为重要的地位。 === (一)Hb分子结构简介=== 每1Hb[[分子]]由1个[[珠蛋白]]和4个血红素(又称亚铁[[原卟啉]])组成(图5-12)。每个血红素又由4个吡咯基组成一个环,中心为一铁原子。每个珠蛋白有4条[[多肽]]链,每条多肽链与1个血红至少连接构成Hb的单体或[[亚单位]]。Hb是由4个单体构成的四聚体。不同Hb分子的珠蛋白的多肽链的组成不同。成年人Hb(HbA)的多肽链是2条α链和2条β链,为α<sub>2</sub>β<sub>2</sub>结构。[[胎儿]]Hb(HbF)是2条α链和2条γ链,为α<sub>2</sub>γ<sub>2</sub>结构。出生后不久HbF即为HbFA所取代。多肽链中[[氨基酸]]的排列顺序已经清楚。每条α链含141个[[氨基酸残基]],每条β链含146个氨在酸[[残基]]。血红素的Fe2+均连接在多肽链的组氨基酸残基上,这个[[组氨酸]]残基若被其它氨基酸取代,或其邻近的氨基酸有所改变,都会影响Hb的功能。可见[[蛋白质]]结构和功能密切相关。 Hb的4个单位之间和亚单位内部由[[盐键]]连接。Hb与O<sub>2</sub>的结合或[[解离]]将影响盐键的形成或断裂,使Hb[[四级结构]]的[[构型]]发生改变,Hb与O<sub>2</sub>的亲和力也随之而变,这是Hb[[氧离曲线]]呈S形和波尔效应的基础(见下文)。 {{图片|gmd4ym0u.gif|血红蛋白组成示意图}} 图5-12 血红蛋白组成示意图 === (二)Hb与O2结合的特征=== 血液中的O<sub>2</sub>主要以氧合Hb(HbO<sub>2</sub>)形式运输。O<sub>2</sub>与Hb的结合有以下一些重要特征: 1.反应快、可逆、不需酶的[[催化]]、受PO<sub>2</sub>的影响。当血液流经PO<sub>2</sub>高的肺部时,Hb与 O<sub>2</sub>结合,形成HbO<sub>2</sub>;当血液流经PO<sub>2</sub>低的组织时,HbO<sub>2</sub>迅速解离,释放O<sub>2</sub>,成为脱氧Hb: {{图片|gmd4yn3f.gif|}} 2.Fe<sup>2+</sup>与O<sub>2</sub>结合后仍是二价铁,所以该反应是氧合(oxygenation),不是氧化(oxidation)。 3.1分子Hb可以结合4分子O<sub>2</sub>。Hb[[分子量]]是64000-67000道尔顿(d),所以1gHb可以结合1.34-1.39mlO<sub>2</sub>,视Hb纯度而异。100ml血液中,Hb所能结合的最大O<sub>2</sub>量称为Hb的[[氧容量]]。此值受Hb浓度的影响;而实际结合的O<sub>2</sub>量称为Hb的[[氧含量]],其值可受PO<sub>2</sub>的影响。Hb氧含量和氧容量的百分比为Hb[[氧饱和度]]。例如,Hb浓度在15g/100ml血液时,Hb的氧容量=15×1.34=Hb 20.1ml/100ml血液,如Hb的氧含量是20.1ml,则Hb氧饱和度是100%。如果Hb氧含量实际是15ml,则Hb氧饱和度=15/20×100%=75%。通常情况下,溶解的O<sub>2</sub>极少,故可忽略不计,因此,Hb氧容量,Hb氧含量和Hb氧饱和度可分别视为血氧容量(osygen capacity)、血氧含量(oxygen content)和[[血氧饱和度]](oxygen saturatino)。HbO<sub>2</sub>呈鲜红色,[[去氧]]Hb呈紫蓝色,当体表表浅[[毛细血管]]床血液中去氧Hb 含量达5g/100ml血液以上时,[[皮肤]]、粘膜呈浅蓝色,称为[[紫绀]]。 4.Hb与O<sub>2</sub>的结合或解离曲线呈S形,与Hb的[[变构]]效应有关。当前认为Hb有两种构型:去氧Hb为紧密型(tense form,T型),氧合Hb为疏松型(relaxed form,R型)。当O<sub>2</sub>与Hb的Fe<sup>2+</sup>结合后,盐键逐步断裂,Hb 分子逐步由T型变为R型,对O<sub>2</sub>的亲和力逐步增加,R型的O<sub>2</sub>亲和力为T型的数百倍。也就是说,Hb 的4个亚单位无论在结合O<sub>2</sub>或释放O<sub>2</sub>时,彼此间有协同效应,即1个亚单位与O<sub>2</sub>结合后,由于变构效应的结果,其它亚单位更易与O<sub>2</sub>结合;反之,当HbO<sub>2</sub>的1个亚单位释出O<sub>2</sub>后,其它亚单位更易释放O<sub>2</sub>。因此,Hb氧离曲线呈S形。 === (三)氧离曲线=== 氧离曲线(oxygen dissociation curve)或氧合血红蛋白解离曲线是表示PO<sub>2</sub>与Hb 氧结合量或Hb氧饱和度关系的曲线(图5-13)。该曲线既表示不同PO<sub>2</sub>时,O<sub>2</sub>与Hb 的结合情况。上面已经提到的曲线呈S形,是Hb变构效应所致。同时曲线的S形还有重要的[[生理]]意义,下面分析氧离曲线各段的特点及其功能意义。 {{图片|gmd4yo7l.gif|氧离曲线}} 图5-13 氧离曲线 (实线,在Ph7.4,PCO<sub>2</sub> 40mmHg,温度37℃时测定的) 同时示溶解的O<sub>2</sub>和在Hb浓度为15g/100ml血液时的总血O<sub>2</sub>含量(1mmHg=0.133kPa) 1.氧离曲线的上段 相当于PO<sub>2</sub>7.98-13.3kPa(60-100mmHg),即PO<sub>2</sub>较高的水平,可以认为是Hb与O<sub>2</sub>结合的部分。这段曲线较平坦,表明PO<sub>2</sub>的变化对Hb氧饱和度影响不大。例如PO<sub>2</sub>为13.3kPa(100mmHg)时(相当于[[动脉血]]PO<sub>2</sub>),Hb氧饱和度为97.4%,血O<sub>2</sub>含量约为19.4ml%;如将吸入气PO<sub>2</sub>提高到19.95kPa(150mmHg),Hb氧饱和度为100%,只增加了2.6% ,这就解释了为何V<sub>A</sub>/Q不匹配时,[[肺泡通气量]]的增加几乎无助于O<sub>2</sub>的摄取;反之,如使PO<sub>2</sub>下降到9.31kPa(70mmHg),Hb氧饱和度为94%,也不过只降低了3.4%。因此,即使吸入气或[[肺泡气]]PO<sub>2</sub>有所下降,如在高原、高空或某些[[呼吸系统]][[疾病]]时,但只要PO<sub>2</sub>不低于7.98kPa(60mmHg),Hb氧饱和度仍能保持在90%以上,血液仍可携带足够量的O<sub>2</sub>,不致发生明显的低血氧症。 2.氧离曲线的中段 该段曲线较陡,相当于PO<sub>2</sub>5.32-7.98kPa(40-60mmHg),是HbO<sub>2</sub>释放O<sub>2</sub>的部分。PO<sub>2</sub>5.32kPa(40mmHg),相当于混合[[静脉血]]的PO<sub>2</sub>,此时Hb氧饱和度约为75%,血O<sub>2</sub>含量约14.4ml%,也即是每100ml血液流过组织时释放了5mlO<sub>2</sub>。血液流经[[组织液]]时释放出的O<sub>2</sub>容积所占动脉血O<sub>2</sub>含量的百分数称为O<sub>2</sub>的利用系数,安静时为25%左右。以[[心输出量]]5L计算,安静状态下人体每分耗O<sub>2</sub>量约为250ml。 3.氧离曲线的下段 相当于PO<sub>2</sub>2-5,32kPa(15-40mmHg),也是H bO<sub>2</sub>与O<sub>2</sub>解离的部分,是曲线坡度最陡的一段,意即PO<sub>2</sub>稍降,HbO<sub>2</sub>就可大大下降。在组织活动加强时,PO<sub>2</sub>可降至2kPa(15mmHg),HbO<sub>2</sub>进一步解离,Hb氧饱和度降至更低的水平,血氧含量仅约4.4ml%,这样每100ml血液能供给组织15mlO<sub>2</sub>,O<sub>2</sub>的利用系数提高到75%,是安静时的3倍。可见该段曲线代表O<sub>2</sub>贮备。 === (四)影响氧离曲线的因素=== Hb与O<sub>2</sub>的结合和解离可受多种因素影响,使氧离曲线的位置偏移,亦即使Hb对O<sub>2</sub>的亲和力发生变化。通常用P<sub>50</sub>表示Hb对O<sub>2</sub>的亲和力。P<sub>50</sub>是使Hb氧饱和度达50%时的PO<sub>2</sub>,正常为3.52 kPa(26.5mmHg)。P<sub>50</sub>增大,表明Hb对O<sub>2</sub>的亲和力降低,需更高的PO<sub>2</sub>才能达到50%的Hb氧饱和度,曲线右移;P<sub>50</sub>降低,指示Hb对O<sub>2</sub>的亲和力增加,达50%Hb氧饱和度所需的PO<sub>2</sub>降低,曲线左移。影响Hb与O<sub>2</sub>亲和力或P<sub>50</sub>的因素有血液的Ph、PCO<sub>2</sub>、温度和有机磷化物(图5-14)。 1.Hb与PCO<sub>2</sub>的影响pH降低或升PCO<sub>2</sub>升高,Hb对O<sub>2</sub>的亲和力降低,P<sub>50</sub>增大,曲线右移; pH升高或PCO<sub>2</sub>降低,Hb对O<sub>2</sub>的亲和力增加,P<sub>50</sub>降低,曲线左移。酸度对Hb氧亲和力的这种影响称为波尔效应(Bohr effect)。波尔效应的机制,与 pH改变时h b构型变化有关。酸度增加时,H<sup>+</sup>与Hb多肽链某些氨基酸残基的基团结合,促进盐键形成,促使Hb分子构型变为T型,从而降低了对O<sub>2</sub>的亲和力,曲线右移;酸度降低时,则促使盐键断裂放出H<sup>+</sup>,Hb变为R型,对O<sub>2</sub>的亲和力增加,曲线左移。PCO<sub>2</sub>的影响,一方面是通过PCO<sub>2</sub>改变时,pH也改变间接效应,一方面也通过CO<sub>2</sub>与Hb结合而直接影响Hb与O<sub>2</sub>的亲和力,不过后一效应极小。 波尔效应有重要的生理意义,它既可促进肺毛细血管的氧合,又有利于组织毛细血管血液释放O<sub>2</sub>。当血液流经肺时,CO<sub>2</sub>从血液向[[肺泡]]扩散,血液PCO<sub>2</sub>下降,[H<sup>+</sup>]也降低,均使Hb对O<sub>2</sub>的亲和力增加,曲线左移,在任一PO<sub>2</sub>下Hb氧饱和度均增加,血液运O<sub>2</sub>量增加。当血液流经组织时,CO<sub>2</sub>从组织扩散进入血液,血液PCO<sub>2</sub>和[H<sup>+</sup>]升高,Hb对O<sub>2</sub>的亲和力降低,曲线右移,促使HbO<sub>2</sub>解离向组织释放更多的O<sub>2</sub>。 {{图片|gmd4ykxj.gif|影响氧离曲线位置的主要因素}} 图5-14 影响氧离曲线位置的主要因素(1mmHg=0.133kPa) 2.温度的影响 温度升高,氧离曲线右移,促使O<sub>2</sub>释放;温度降低,曲线左移,不利于O<sub>2</sub>的释放。临床[[低温]][[麻醉]]手术时应考虑到这一点。温度对氧离曲线的影响,可能与温度影响了H<sup>+</sup>活度有关。温度升高H<sup>+</sup>活度增加,降低了Hb对O<sub>2</sub>的亲和力。当组织[[代谢]]活跃是局部组织温度升高,CO<sub>2</sub>和酸性代谢产物增加,都有利于Hb0<sub>2</sub>解离,活动组织可获得更多的O<sub>2</sub>以适应其代谢的需要。 3.2,3-[[二磷酸甘油酸]] 红细胞中含有很多[[有机磷]]化物,特别是2,3-二磷酸甘油酸(2.3-diphospoglyceric acid,2,3-DPG),在调节Hb和O<sub>2</sub>的亲和力中起重要作用。2,3-DPG浓度升高,Hb对O<sub>2</sub>亲和力降低,氧离曲线右移:2,3-DPG浓度升降低,Hb对O<sub>2</sub>的亲和力增加,曲线左移。其机制可能是2,3-DPG与Hbβ链形成盐键,促使Hb变成T型的缘故。此外,2,3-DPG可以提高[H<sup>+</sup>],由波尔效应来影响Hb对O<sub>2</sub>的亲和力。 2,3-DPG是红细胞无氧[[糖酵解]]的产物。高山缺O<sub>2</sub>,糖酵解加强,红细胞 2,3-DPG增加,氧离曲线右移,有利于O<sub>2</sub>的释放,曾认为这可能是能低O<sub>2</sub>适应的重要机制。可是,这时肺泡PO<sub>2</sub>也降低,红细胞内过多的2,3-DPG也妨碍了Hb与O<sub>2</sub>的结合。所以缺O<sub>2</sub>时,2,3-DPG使氧离曲线右移是否有利,是值得怀疑的。 4.Hb自身性质的影响除上述因素外,Hb与O<sub>2</sub>的结合还为其自身性质所影响。Hb的Fe<sup>2+</sup>氧化成Fe<sup>3+</sup>,失去运O<sub>2</sub>能力。胎儿Hb和O<sub>2</sub>的亲和力大,有助于胎儿血液流经[[胎盘]]时从母体摄取O<sub>2</sub>。异常Hb 也降低运O<sub>2</sub>功能。CO与Hb结合,占据了O<sub>2</sub>的结合[[位点]],HbO<sub>2</sub>下降。CO与Hb的亲和力是O<sub>2</sub>的250倍,这意味着极低的PCO,CO就可以从HbO<sub>2</sub>中取代O<sub>2</sub>,阻断其结合位点。此外,CO还有一极为有害的效应,即当CO与Hb分子中某个血红素结合后,将增加其余3个血红素对O<sub>2</sub>的亲和力,使氧离曲线左移,妨碍O<sub>2</sub>的解离。所以CO[[中毒]]既妨碍Hb与O<sub>2</sub>的结合,又妨碍O<sub>2</sub>的解离,危害极大。 总之,血液Hb的运O<sub>2</sub>量可受多种因素影响:包括PO<sub>2</sub>、Hb本身的性质和含量、pH、PCO<sub>2</sub>、温度、2,3-DPG和CO等,pH降低,PCO<sub>2</sub>升高,温度升高,2,3-DPG增高,氧离曲线右移;pH升高,PCO<sub>2</sub>、温度、2,3-DPG降低和CO中毒,曲线左移。 {{Hierarchy footer}} {{生理学图书专题}}
该页面使用的模板:
模板:Hierarchy footer
(
查看源代码
)
模板:Hierarchy header
(
查看源代码
)
模板:图片
(
查看源代码
)
模板:生理学图书专题
(
查看源代码
)
返回至
生理学/氧的运输
。
导航
导航
最近更改
随机页面
Wiki工具
Wiki工具
特殊页面
页面工具
页面工具
用户页面工具
更多
链入页面
相关更改
页面信息
页面日志