tlen dostaje się do organizmu przez drogi oddechowe, przechodząc w dół drzewa oskrzelowego i do worka pęcherzykowego. Następnie przecina błonę pęcherzykową i śródbłonek kapilarny, aby dostać się do krwiobiegu. Raz we krwi, Tlen musi być transportowany do różnych tkanek ciała. Jednak tlen jest słabo rozpuszczalny we krwi. Dlatego potrzebuje systemu dostarczania, który zapewnia wystarczającą ilość tlenu dostarczanego do tkanek, ale także pozwala na uwolnienie tlenu tam, gdzie jest to wymagane.,

w tym artykule przyjrzymy się temu systemowi transportowemu, jego komponentom, czynnikom, które mogą go zmienić, i rozważymy kilka przykładów, kiedy pójdzie źle.

Transport tlenu

każda aktywna tkanka w organizmie ma absolutne zapotrzebowanie na tlen. W przypadku większości tych tkanek tlen jest dostarczany przez krew do tkanek, chociaż istnieją pewne znaczące wyjątki (na przykład rogówka otrzymuje tlen bezpośrednio z atmosfery).

po przedostaniu się tlenu do krwi z płuc, jest on pobierany przez hemoglobinę (Hb) do krwinek czerwonych., Hemoglobina jest białkiem, które składa się z czterech grup haem, które zawierają jony żelaza. Te jony żelaza (Fe2+) związane z cząsteczkami hemoglobiny reagują chemicznie z tlenem, tworząc oksyhemoglobinę.

każda cząsteczka hemoglobiny może pomieścić cztery cząsteczki tlenu. To hemoglobina przenosi tlen, ponieważ jest transportowana wokół ciała we krwi. Tlen jest słabo rozpuszczalny we krwi, a więc tylko niewielka ilość tlenu (1.,5% we krwi tętniczej) rozpuszcza się w osoczu – przeważająca większość wiąże się z hemoglobiną i zależy od tego, aby dotrzeć do tkanek w odpowiedniej objętości.

dlatego w zdecydowanej większości przypadków stężenie hemoglobiny jest czynnikiem ograniczającym dostarczanie tlenu do tkanek.

wiązanie tlenu z hemoglobiną

hemoglobina jest tetramerem – składa się z czterech podjednostek białka. W rezultacie zmienia kształt w zależności od tego, ile cząsteczek tlenu jest z nim związanych., Zmiana kształtu powoduje również zmianę powinowactwa do tlenu; im więcej tlenu jest związany, tym wyższe staje się powinowactwo cząsteczki do tlenu. Jest to znane jako współpraca wiążąca.

gdy nie wiąże się z tlenem, mówi się, że hemoglobina znajduje się w stanie napiętym (Stan T), z niskim powinowactwem do tlenu. W punkcie, w którym tlen po raz pierwszy wiąże się, hemoglobina zmienia swój kształt w stan relaksacyjny (Stan R), który ma większe powinowactwo do tlenu. Możemy wykreślić tę zmianę na wykresie nasycenia tlenem nad ciśnieniem cząstkowym tlenu.,

dostarczanie tlenu do tkanek

jak pokazano na powyższym diagramie, procent tlenu związanego z hemoglobiną jest związany z ciśnieniem cząstkowym tlenu (pO2) w danym miejscu. Wyjaśnia, w jaki sposób, gdy oksyhemoglobina dociera do tkanki, która zużywa tlen (np. mięśnie szkieletowe), tlen dysocjuje z powodu niższej lokalnej pO2. System ten umożliwia dostarczanie tlenu do obszarów, które go najbardziej potrzebują.

Wiązanie kooperacyjne jest korzystne, ponieważ działa w skrajnych warunkach: gdy lokalnie jest mało tlenu, nie chcemy, aby hemoglobina utrzymywała ściśle związany tlen., Podobnie, gdy występuje wysoki poziom tlenu (np. w krążeniu płucnym), chcemy, aby hemoglobina pobierała jak najwięcej tlenu.

czynniki wpływające na powinowactwo tlenu

jak wspomniano powyżej, hemoglobina ma pewne powinowactwo do tlenu – chemicznie, hemoglobina chce wiązać się z tlenem. Jak już zbadaliśmy, ilość powinowactwa hemoglobiny do tlenu może się zmienić. Na powinowactwo tlenu mogą mieć znaczący wpływ różne inne czynniki:

• pH – stężenie jonów wodorowych może zmieniać powinowactwo hemoglobiny do tlenu., Dzieje się tak dlatego, że hemoglobina w stanie T ma większe powinowactwo do jonów wodorowych niż do tlenu. Gdy pH spada (tak rośnie), Hb wchodzi w stan T, a jego powinowactwo do tlenu spada. Dlatego potrzeba więcej tlenu, aby osiągnąć maksymalne nasycenie procentowe. Jest to znane jako efekt Bohra. Pozwala na dysocjację tlenu w tkankach o niższym pH: dobry wskaźnik szybkości oddychania komórkowego. Im niższe pH, tym bardziej krzywa dysocjacji przesuwa się w prawo.,
• 2,3-difosfoglicenian (2,3 – DPG)-2,3-DPG, czasami określany jako 2,3-BPG, jest substancją chemiczną występującą w krwinkach czerwonych. Jest produktem szlaku metabolicznego glukozy. 2,3-DPG zmniejsza powinowactwo hemoglobiny do tlenu. Poziom 2,3-DPG wzrośnie na dużych wysokościach, aby dostosować się do stosunkowo niskiego tlenu atmosferycznego; powinowactwo zmniejsza się, więc więcej tlenu jest uwalniane w tkankach. Im wyższa, tym bardziej krzywa dysocjacji przesuwa się w prawo.
• temperatura-temperatura wpływa na powinowactwo hemoglobiny do tlenu, wpływając na energię kinetyczną Hb i tlenu., Wyższe temperatury oznaczają, że tlen ma więcej energii kinetycznej, co zwiększa prawdopodobieństwo dysocjacji. Więcej tlenu jest uwalniane z Hb w oddychających tkanek, ponieważ mają tendencję do generowania więcej ciepła. Im wyższa temperatura, tym bardziej krzywa dysocjacji przesuwa się w prawo.

znaczenie kliniczne – Zatrucie tlenkiem węgla

tlenek węgla (CO) jest bezbarwnym, bezwonnym gazem, który może być uwalniany z uszkodzonych kotłów lub silników spalinowych. Zatrucie tlenkiem węgla występuje, gdy CO reaguje z hemoglobiną w miejscu wiązania tlenu., Powinowactwo hemoglobiny do CO jest 210x większe niż powinowactwo hemoglobiny do tlenu. Oznacza to, że gdy tlenek węgla wiąże się z hemoglobiną, jest nieodwracalny.

objawami zatrucia CO są bóle głowy, nudności i zmęczenie, ale co ciekawe tempo oddychania jest zwykle oszczędzane, ponieważ ciśnienie cząstkowe tlenu rozpuszczonego we krwi utrzymuje się na normalnym poziomie. Stężenie hemoglobiny związane z CO ma barwę wiśniowo-czerwoną, co może być widoczne w paznokciach i błonach śluzowych pacjentów z zatruciem CO. Leczenie jest w 100% tlenem i skierowaniem do leczenia tlenem hiperbarycznym., Zatrucie CO jest śmiertelne, gdy 70-80% hemoglobiny wiąże się z tlenkiem węgla.