§ 30. Транспорт газів у кровоносній системі

Поміркуйте

Чому у людини кров червона, а у кальмара блакитна?

Згадайте

Гемоглобін і еритроцити

Газообмін у тканинах

Транспорт газів

Кровообіг у тварин виконує одну з найважливіших функцій — перенесення кисню від легенів до тканин, а вуглекислого газу — від тканин до легенів.

Ці гази можуть транспортуватися у плазмі крові як у розчиненому вигляді, так і за допомогою спеціальних переносників. Сполуки, що зв’язують і транспортують кисень і вуглекислий газ, називають дихальними пігментами. Такими дихальними пігментами є гемоглобін і гемоціанін. Вони перебувають у розчиненому стані (у гемолімфі безхребетних) або містяться в кров’яних клітинах — еритроцитах (у крові хребетних).

Дихальні пігменти є металопротеїнами — комплексами білків з атомами металічних елементів. Атоми металічних елементів відіграють ключову роль у приєднанні й транспортуванні кисню.

Кисень головним чином зв’язується і транспортується дихальними пігментами (у людини — гемоглобіном). Концентрація О2 в плазмі крові дуже незначна, тому що цей газ погано розчиняється у воді.

Основна частина вуглекислого газу, навпаки, транспортується плазмою крові. Приблизно 90 % CO2, утвореного в тканинах, перетворюється на гідрогенкарбонат HCO3, який легко розчиняється і транспортується у складі плазми крові. У легенях з гідроген-карбонату знову утворюється CO2, який виводиться назовні під час дихання. Деяка кількість вуглекислого газу (5 %) транспортується у розчиненому стані. Лише близько 5 % CO2 зв’язується з гемоглобіном.

Гемоглобін

Гемоглобін — ферумовмісний білок кровоносної системи тварин, який оборотно зв’язується з киснем і забезпечує його перенесення від органів дихання до тканин. Крім того, гемоглобін бере участь у транспортуванні вуглекислого газу у зворотному напрямку.

У хребетних тварин гемоглобін міститься у червоних клітинах крові — еритроцитах. У більшості безхребетних він розчинений у плазмі крові.

За будовою гемоглобін є складним білком, що містить білкову частину — глобін — і ферумовмісну частину — гем (мал. 30.1).

Білкова частина гемоглобіну складається з чотирьох поліпептидних ланцюгів: a1, а2, b1 і b2. Кожний ланцюг поєднаний з одним гемом, тобто з однією молекулою гемоглобіну зв’язуються максимально чотири молекули O2.

Форми гемоглобіну

У капілярах легенів кисень приєднується до гемоглобіну, утворюючи оксигемоглобін. Оксигемоглобін надає артеріальній крові червоного забарвлення. Потоком крові еритроцити, що містять оксигемоглобін, доставляються до органів; тут кисень вивільняється і переходить у тканини. Віддавши кисень, гемоглобін зв’язує невелику кількість вуглекислого газу, переносячи його в легені. Сполуку вуглекислого газу з гемоглобіном називають карбгемоглобіном; він надає венозній крові темного відтінку.

Конкурувати з киснем за зв’язок з гемоглобіном може чадний газ CO. При цьому утворюється карбоксигемоглобін. Зв’язок CO з гемоглобіном у 240 разів міцніший, ніж з киснем, тому під час отруєння чадним газом передача кисню тканинам блокується.

Міоглобін

Міоглобін — ферумовмісний білок, що зв’язує кисень, який надходить до серцевих і скелетних м’язів у хребетних тварин і людини. Міоглобін є глобулярним білком, який складається з одного поліпептидного ланцюга, що несе гем з атомом Феруму (мал. 30.2).

Міоглобін зв’язує і зберігає кисень, створюючи в м’язах його резерв. Цей резерв витрачається у разі кисневого голодування, наприклад, під час інтенсивної роботи м’язів. Міоглобін надає м’язовим волокнам червоного кольору.

Гемоціанін

Гемоціанін — купрумовмісний білок, що зв’язує і переносить кисень у молюсків (головоногих, черевоногих) та членистоногих (мечохвостів, павукоподібних, ракоподібних). Під час зв’язування кисню безкольоровий гемоціанін забарвлюється у блакитний колір.

На відміну від гемоглобіну, молекули гемоціаніну розчинені в гемолімфі. Завдяки цьому мономери гемоціаніну можуть об’єднуватися в дуже великі комплекси (мал. 30.3). Ці комплекси дозволяють краще переносити O2, особливо в умовах з малим умістом кисню.

Мал. 30.1. Молекула гемоглобіну людини

Мал. 30.2. Молекула міоглобіну людини

Мал. 30.3. Приклади структури молекул гемоціаніну

Ключова ідея

Гази можуть транспортуватися у плазмі крові як у розчиненому вигляді, так і за допомогою переносників. Вуглекислий газ транспортується здебільшого плазмою крові. Транспорт кисню забезпечується дихальними пігментами гемоглобіном або гемоціаніном.

Запитання та завдання

1. Як людина може отруїтися чадним газом? Яких запобіжних заходів слід ужити, щоб цього не сталося? Що слід робити в разі отруєння чадним газом? 2. Які причини виникнення анемії (нестачі гемоглобіну) в людини? 3. Чому м'язи кальмарів білі, а м'язи китів червоні?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно