Fetalni hemoglobin (HbF) i njegov fiziološki značaj. Prijenos kisika i ugljičnog dioksida krvlju. Fetalni hemoglobin (HbF) i njegov fiziološki značaj Osnovni principi fiziologije i patofiziologije

Za početak, prisjetimo se nekoliko odredbi i koncepata iz područja fizike; bez njih, proučavanje razmjena gasa i transport gasa u plućima, nemoguće. Dakle, atmosferski vazduh ima prilično konstantan procenat gasova. Ova zavidna postojanost karakteristična je i za alveolarni vazduh, odnosno onaj koji ne samo da ispunjava pluća, već dolazi u direktan kontakt sa pneumocitima koji oblažu alveole. Istina, O2 u alveolarnom zraku je manji od njegovog sadržaja u atmosferskom zraku (14 odnosno 21%), a CO2 je mnogo veći (5,5 prema 0,03% u atmosferskom zraku), ali ove vrijednosti su (14 i 5,5%) konstantna (razlika između alveolarnog i atmosferskog vazduha je rezultat konstantne razmene gasova, bez obzira na doba dana, kao i da li osoba udiše ili izlazi, da li to osoba želi ili ne).

A sada predstavljamo prvi fizički koncept - parcijalni pritisak gasa. U vazduhu, predstavljenom kao mešavina gasa, on je proporcionalan procentu ovog gasa u ukupnom pritisku smeše. Atmosferski pritisak, kao što je poznato, iznosi 760 mm Hg. Pritisak gasne mešavine u alveolarnom vazduhu je nešto niži, jer je deo nastao usled povećanja količine vodene pare u respiratornom sistemu i iznosi 713 mm Hg. Sada neće biti teško izračunati parcijalni tlak kisika i ugljičnog dioksida u alveolarnom zraku koristeći jednostavne proporcije. Ako je pritisak gasne mešavine 713 mm Hg, a sadržaj kiseonika 14%, tada je parcijalni pritisak O2 100 mm Hg. Tu vrijednost nalazimo i za ugljični dioksid - ona će biti jednaka 40 mm Hg. Vrijedi zapamtiti da je parcijalni tlak oba plina u alveolarnom zraku sila kojom molekuli ovih plinova pokušavaju prodrijeti kroz zračnu barijeru u krv iz plućnih alveola.

Šta sprečava takvu tranziciju? Ispostavilo se da ovih gasova već ima dovoljno u krvnoj plazmi. Oni su tamo u otopljenom obliku, a osim toga, sami nisu skloni ostaviti otopinu u alveolarni zrak. Ovde je uticaj napon gasa, nalazi se u tečnosti. Napetost gasa je vrednost koja karakteriše jačinu težnje molekula rastvorenog gasa da izađu iz vodene sredine u gasovitu sredinu. U fizičkom smislu, pojmovi "parcijalni pritisak" i "stres" su vrlo bliski, oni se odnose samo na različite medije: prvi - na mješavinu plina, a drugi - na tekućinu. Ali najvažnije je da se suprotstavljaju. Kada bi parcijalni pritisak, recimo, CO2 bio jednak napetosti CO2 u krvi, tada se kretanje ugljičnog dioksida ne bi primijetilo ni u jednom smjeru.

Pa ipak dolazi do izmjene plina. A nastaje zbog razlike u karakteristikama parcijalnog tlaka plinova u alveolarnom zraku sa naponom istih plinova u krvnoj plazmi. Pogledajte sliku sa desne strane. Počnimo sa kiseonikom. Krv teče u pluća kroz sistem plućnih arterija, koji je siromašan O2, čija je napetost u njemu 40 mm Hg. Krv teče kroz kapilare smještene u interalveolarnim zidovima, odnosno kroz aerohematsku barijeru je u blizini zraka alveola, u kojima je parcijalni tlak O2 jednak 100 mm Hg. To jest, vidimo razliku od 40 i 100! Naravno, O2 juri u krv i rastvoriće se u krvi sve dok se napetost ovog gasa ne poveća na najmanje 96 mm Hg. Kada je arterijska krv zasićena kiseonikom, ona se skuplja u plućnim venama da bi kroz njih izašla iz pluća.

Drugačija je situacija sa CO2. Krv ulazi u pluća iz cijelog tijela kroz male kružne žile, sadrži mnogo CO2 (46 mm Hg), ali parcijalni pritisak CO2 u alveolama je samo 40 mm. Ovo određuje kretanje ugljičnog dioksida iz plazme kroz barijeru za naknadno ispuštanje u alveolarni zrak, što dovodi do smanjenja napetosti CO2 na 39 mmHg.

Iza transport kiseonika Od pluća do tkiva, crvena krvna zrnca su uglavnom odgovorna. Kada napetost kiseonika počne da raste u plućnim kapilarama, hemoglobin crvenih krvnih zrnaca počinje da grabi molekule O2 iz plazme, postepeno se pretvarajući u oksihemoglobin. U tom obliku kiseonik se dovodi do organa i tkiva. Oksihemoglobin "odspaja" O2 od sebe, puštajući ga nazad u plazmu, i počinje neka vrsta druge serije - odvija se izmjena plinova između krvi i tkiva.

Sve ćelije u telu trebaju kiseonik, jer... Upravo je taj plin univerzalni oksidacijski agens u procesima. Koristeći kisik u biokemijskim reakcijama, stanice dobivaju energiju koja im je potrebna i ugljični dioksid, koji zahtijeva uklanjanje izvan ćelije. Budući da nisu sve ćelije u direktnom kontaktu sa kapilarima, pouzdan posrednik između njih je tkivna tečnost, o čemu će se detaljnije govoriti u odlomcima o unutrašnjem okruženju tela i limfe. Iz tkivne tekućine, stanica uzima kisik koji dolazi iz kapilare i u nju „ubacuje“ ugljični dioksid. Drugim riječima, razmjena gasova u tkivu odvija se uglavnom između krvne plazme i tečnosti tkiva. I tamo se već sve dešava po dobro poznatom mehanizmu. Ponovo pogledajte tabelu na sl. 66. Tenzija O2 u tkivnoj tečnosti je niska (40 mm Hg), što se ne može reći za arterijsku krv (96 mm Hg). Na osnovu toga, kiseonik tako neophodan ćelijama prelazi iz plazme u tkivnu tečnost sve dok napetost ovog gasa u krvi ne dostigne 40 mm Hg. Gas CO2 sa mesta najveće napetosti (46 mm Hg u tkivnoj tečnosti) juri u krvnu plazmu, gde je njegov napon 39 mm Hg, dovodeći je do 46. Krv sa takvim pokazateljima O2 i CO2 (40 mm i 46 mm Hg) će biti venski i teći kroz vene sistemskog kruga do desnog dijela srca, odakle se šalje na izmjenu plinova u ljudskim plućima.

Transport ugljičnog dioksida u ljudskom tijelu može se provesti krvlju na 3 načina. Mali dio plina se otapa u plazmi, čime se određuje napetost CO2 u krvi. Većina CO2 u međuvremenu dolazi u kontakt sa hemoglobinom crvenih krvnih zrnaca, spaja se s njim, pretvarajući ga u karboksihemoglobin. Pa, sav preostali CO2 se transportuje kao kisele soli ugljene kiseline (najčešće NaHCO3). Međutim, bez obzira na to koji način transporta ugljičnog dioksida se koristi, on dovodi plin do pluća za njegovo naknadno uklanjanje iz ljudskog tijela.

Dakle, ako pokušamo ukratko da sumiramo, možemo reći da postoji 2 faze izmjene plina: plućni i tkivni. U plućnom stadijumu osnova je razlika parcijalnog pritiska gasa u alveolarnom vazduhu sa tenzijom gasa u krvi. Za fazu tkiva, osnova će biti razlika u napetosti gasova u krvi i tkivnoj tečnosti. Sebe transport gasa nužno se javlja ako su plinovi u otopljenom obliku, ili u vezanom obliku, ako se molekuli plina kombiniraju s ionima ili molekulom hemoglobina.

Krv je prijenosnik kisika iz pluća u tkiva i ugljičnog dioksida iz tkiva u pluća. Samo mala količina ovih gasova se transportuje u slobodnom (otopljenom) stanju. Glavna količina kisika i ugljičnog dioksida se transportuje u vezanom stanju.

Transport kiseonika. Kiseonik, rastvarajući se u krvnoj plazmi kapilara plućne cirkulacije, difunduje u crvena krvna zrnca i odmah se vezuje za hemoglobin, formirajući oksihemoglobin. Brzina vezivanja kiseonika je visoka: vreme poluzasićenja hemoglobina kiseonikom je oko 3 ms. Jedan gram hemoglobina veže 1,34 ml kiseonika; u 100 ml krvi nalazi se 16 g hemoglobina i, dakle, 19,0 ml kiseonika. Ova vrijednost se naziva kapacitet kisika u krvi (BOC).

Konverzija hemoglobina u oksihemoglobin određena je napetošću rastvorenog kiseonika. Grafički, ova zavisnost je izražena krivom disocijacije oksihemoglobina (slika 6.3).

Slika pokazuje da je čak i pri niskom parcijalnom pritisku kiseonika (40 mm Hg) 75-80% hemoglobina vezano za njega.

Pri pritisku od 80-90 mm Hg. Art. hemoglobin je skoro potpuno zasićen kiseonikom.

Rice. 6.3.

Kriva disocijacije ima oblik 5 i sastoji se od dva dijela - strmog i kosog. Kosi deo krive, koji odgovara visokim (više od 60 mm Hg) tenzijama kiseonika, ukazuje da u ovim uslovima sadržaj oksihemoglobina samo slabo zavisi od tenzije kiseonika i njegovog parcijalnog pritiska u udahnutom i alveolarnom vazduhu. Gornji nagnuti dio krivulje disocijacije odražava sposobnost hemoglobina da veže velike količine kisika, uprkos umjerenom smanjenju njegovog parcijalnog tlaka u udahnutom zraku. U ovim uslovima tkiva su dovoljno snabdevena kiseonikom (tačka zasićenja).

Strmi dio krivulje disocijacije odgovara napetosti kisika normalnoj za tjelesna tkiva (35 mmHg i niže). U tkivima koja apsorbuju mnogo kiseonika (radni mišići, jetra, bubrezi) oksihemoglobin se disocira u većoj meri, ponekad i skoro potpuno. U tkivima u kojima je intenzitet oksidativnih procesa nizak, većina oksihemoglobina se ne disocira.

Svojstvo hemoglobina - lako se zasićen kisikom čak i pri niskim pritiscima i lako ga oslobađa - vrlo je važno. Zbog lakog oslobađanja kisika hemoglobinom uz smanjenje njegovog parcijalnog tlaka, osigurava se neprekidna opskrba kisikom tkiva u kojima je zbog stalne potrošnje kisika njegov parcijalni tlak jednak nuli.

Razgradnja oksihemoglobina na hemoglobin i kiseonik se povećava sa povećanjem telesne temperature (slika 6.4).

Rice. 6.4.

A - zavisno od reakcije okoline (pH); B - na temperaturi; B - na sadržaj soli; G - na sadržaj ugljičnog dioksida. Osa apscise je parcijalni pritisak kiseonika (u mmHg), a osa ordinate je stepen zasićenja (u%)

Disocijacija oksihemoglobina ovisi o reakciji okruženja krvne plazme. Sa povećanjem kiselosti krvi, disocijacija oksihemoglobina se povećava (slika 6.4, A).

Vezivanje hemoglobina sa kiseonikom u vodi nastaje brzo, ali se ne postiže njegovo potpuno zasićenje, kao što ne dolazi do potpunog oslobađanja kiseonika kada se njegov parcijalni pritisak smanji. Potpuna zasićenost hemoglobina kisikom i njegovo potpuno oslobađanje sa smanjenjem napetosti kisika javlja se u otopinama soli i u krvnoj plazmi (vidi sliku 6.4, B).

Sadržaj ugljičnog dioksida u krvi je od posebne važnosti u vezivanju hemoglobina za kisik: što je veći njegov sadržaj u krvi, to se manje hemoglobina vezuje za kisik i brže dolazi do disocijacije oksihemoglobina. Na sl. Slika 6.4, D prikazuje krivulje disocijacije oksihemoglobina na različitim nivoima ugljičnog dioksida u krvi. Sposobnost hemoglobina da se kombinuje sa kiseonikom posebno naglo opada pri pritisku ugljičnog dioksida od 46 mm Hg. čl., tj. na vrijednosti koja odgovara napetosti ugljičnog dioksida u venskoj krvi. Utjecaj ugljičnog dioksida na disocijaciju oksihemoglobina je vrlo važan za transport plinova u plućima i tkivima.

Tkiva sadrže velike količine ugljičnog dioksida i drugih kiselih proizvoda razgradnje koji nastaju kao rezultat metabolizma. Prelazeći u arterijsku krv tkivnih kapilara, doprinose bržem razgradnji oksihemoglobina i oslobađanju kisika u tkivima.

U plućima, kako se ugljični dioksid oslobađa iz venske krvi u alveolarni zrak, a sadržaj ugljičnog dioksida u krvi se smanjuje, povećava se sposobnost hemoglobina da se kombinira s kisikom. Time se osigurava konverzija venske krvi u arterijsku.

Transport ugljičnog dioksida. Poznata su tri oblika transporta ugljičnog dioksida:

fizički rastvoreni gas - 5-10% ili 2,5 ml/100 ml krvi;
hemijski vezani u bikarbonatima: u plazmi NaHC0 3, u eritrocitima KHC0 3 - 80-90%, tj. 51 ml/100 ml krvi;
hemijski vezana u karbamin jedinjenja hemoglobina - 5-15%, odnosno 4,5 ml/100 ml krvi.

Ugljični dioksid se kontinuirano proizvodi u stanicama i difundira u krv tkivnih kapilara. U crvenim krvnim zrncima spaja se s vodom i stvara ugljičnu kiselinu. Ovaj proces katalizira enzim (ubrzan 20.000 puta). karboanhidraze. Karboanhidraza se nalazi u eritrocitima, a ne u krvnoj plazmi. Stoga se hidratacija ugljičnog dioksida događa gotovo isključivo u crvenim krvnim zrncima. Ovisno o napetosti ugljičnog dioksida, karboanhidraza se katalizira stvaranjem ugljične kiseline i njenim cijepanjem na ugljični dioksid i vodu (u kapilarama pluća).

Neke molekule ugljičnog dioksida spajaju se s hemoglobinom u crvenim krvnim zrncima, stvarajući karbohemoglobin.

Zahvaljujući ovim procesima vezivanja, napetost ugljičnog dioksida u eritrocitima je niska. Stoga sve više novih količina ugljičnog dioksida difundira u crvena krvna zrnca. Povećava se koncentracija HC0 3 - jona koji nastaju prilikom disocijacije soli ugljene kiseline u eritrocitima. Membrana eritrocita je visoko propusna za anjone. Stoga dio HC0 3 - jona prelazi u krvnu plazmu. Umjesto HC0 3 - jona, iz plazme u crvena krvna zrnca ulaze C1 _ joni, čiji su negativni naboji uravnoteženi K+ jonima. Količina natrijum bikarbonata (NaHC0 3 -) se povećava u krvnoj plazmi.

Akumulacija jona unutar eritrocita je praćena povećanjem osmotskog tlaka u njima. Zbog toga se volumen crvenih krvnih zrnaca u kapilarama sistemske cirkulacije neznatno povećava.

Za vezanje većine ugljičnog dioksida, svojstva hemoglobina kao kiseline su izuzetno važna. Oksihemoglobin ima konstantu disocijacije 70 puta veću od deoksihemoglobina. Oksihemoglobin je jača kiselina od ugljične kiseline, a deoksihemoglobin je slabija kiselina. Stoga se u arterijskoj krvi oksihemoglobin, koji je istisnuo K+ ione iz bikarbonata, transportuje u obliku KHbO 2 soli. U kapilarama tkiva, KH0 2 oslobađa kiseonik i pretvara se u KHH. Iz nje ugljena kiselina, budući da je jača, istiskuje K+ ione:

Dakle, konverzija oksihemoglobina u hemoglobin je praćena povećanjem sposobnosti krvi da veže ugljični dioksid. Ovaj fenomen se zove Haldane efekat. Hemoglobin služi kao izvor kationa (K+) neophodnih za vezivanje ugljene kiseline u obliku bikarbonata.

Dakle, u crvenim krvnim zrncima tkivnih kapilara stvara se dodatna količina kalijevog bikarbonata, kao i karbohemoglobina, a povećava se količina natrijum bikarbonata u krvnoj plazmi. U ovom obliku, ugljični dioksid se prenosi u pluća.

U kapilarama plućne cirkulacije smanjuje se napetost ugljičnog dioksida. C0 2 se odvaja od karbohemoglobina. Istovremeno se stvara oksihemoglobin i povećava se njegova disocijacija. Oksihemoglobin istiskuje kalijum iz bikarbonata. Ugljena kiselina u crvenim krvnim zrncima (u prisustvu karboanhidraze) brzo se razgrađuje na vodu i ugljični dioksid. Joni HC03 ulaze u eritrocite, a SG ioni u krvnu plazmu, gdje se smanjuje količina natrijum bikarbonata. Ugljični dioksid difundira u alveolarni zrak. Svi ovi procesi su šematski prikazani na Sl. 6.5.

Rice. 6.5.

Vidi: Humana fiziologija / Ed. A. Kositsky.
Vidi: Leontyeva N.N., Marinova K.V. Uredba. Op.

Isporuka kiseonika (DO) 2 ) predstavlja brzinu transporta kisika arterijskom krvlju, koja ovisi o protoku krvi i sadržaju O 2 u arterijskoj krvi. Sistemska isporuka kiseonika (DO 2) se izračunava kao:

DO 2 = CaO 2 x Q t (ml/min) ili

DO 2 = ([ (Hb) 1,34% zasićenja] + će biti 25%, tj. 5 ml/20 ml.

Dakle, tijelo normalno troši samo 25% kisika koji prenosi hemoglobin. Kada potražnja za O 2 premašuje sposobnost snabdijevanja njime, koeficijent ekstrakcije postaje iznad 25%. Suprotno tome, ako ponuda O 2 premašuje potražnju, tada koeficijent ekstrakcije pada ispod 25%.

Ako je dostava kisika umjereno smanjena, potrošnja kisika se ne mijenja zbog povećane ekstrakcije O2 (smanjuje se zasićenost hemoglobina kisikom u mješovitoj venskoj krvi). U ovom slučaju, VO 2 je nezavisan od isporuke.

Kako se DO 2 dalje smanjuje, postiže se kritična tačka u kojoj VO 2 postaje direktno proporcionalan DO 2 . Stanje u kojem potrošnja kisika ovisi o isporuci karakterizira progresivna laktacidoza zbog stanične hipoksije. Kritični nivoi DO 2 uočeni su u različitim kliničkim situacijama.

Na primjer, njegova vrijednost od 300 ml/(min * m2) zabilježena je nakon operacija pod umjetnom cirkulacijom i kod pacijenata sa akutnom respiratornom insuficijencijom.

Tenzija ugljičnog dioksida u mješovitoj venskoj krvi (PvCO 2) je normalno približno 46 mm Hg. čl., što je krajnji rezultat miješanja krvi koja teče iz tkiva s različitim nivoima metaboličke aktivnosti.

Venska napetost ugljičnog dioksida u venskoj krvi niža je u tkivima sa niskom metaboličkom aktivnošću (npr. koža) i veća u organima s visokom metaboličkom aktivnošću (npr. srce).

Ugljični dioksid se lako difundira. Njegova difuziona sposobnost je 20 puta veća od sposobnosti kiseonika. CO 2, kako nastaje tokom ćelijskog metabolizma, difunduje u kapilare i prenosi se u pluća u tri glavna oblika: kao otopljeni CO 2, kao bikarbonat anjon i u obliku karbaminskih jedinjenja.

CO2 se veoma dobro rastvara u plazmi. Količina rastvorene frakcije određena je proizvodom parcijalnog pritiska CO 2 i koeficijenta rastvorljivosti (=0,3 ml/l krvi/mmHg). Oko 5% ukupnog ugljičnog dioksida u arterijskoj krvi je u obliku otopljenog plina.

Bikarbonatni anion je dominantni oblik CO 2 (oko 90%) u arterijskoj krvi. Bikarbonatni anion je proizvod reakcije CO 2 s vodom da nastane H 2 CO 3 i njegove disocijacije:

CO 2 + N 2 HE 2 CO 3 N + + PDV 3 - (3.25).

Reakcija između CO 2 i H 2 O odvija se sporo u plazmi i vrlo brzo u eritrocitima, gdje je prisutan intracelularni enzim karbonska hidraza. Olakšava reakciju između CO 2 i H 2 O sa stvaranjem H 2 CO 3. Druga faza jednačine se odvija brzo bez katalizatora.

Kako se HCO 3 - akumulira unutar eritrocita, anion difundira kroz ćelijsku membranu u plazmu. Membrana eritrocita je relativno nepropusna za H+, kao i za katjone općenito, pa joni vodonika ostaju unutar ćelije. Električna neutralnost ćelije prilikom difuzije CO 2 u plazmu obezbeđuje priliv jona hlora iz plazme u eritrocit, koji formira tzv. hloridni pomak (Hamburger shift).

Dio H+ koji ostaje u crvenim krvnim zrncima je puferiran, u kombinaciji s hemoglobinom. U perifernim tkivima, gdje su koncentracije CO 2 visoke i značajne količine H + se akumuliraju u crvenim krvnim zrncima, vezivanje H + je olakšano deoksigenacijom hemoglobina.

Smanjeni hemoglobin se bolje veže za protone od hemoglobina sa kiseonikom. Dakle, deoksigenacija arterijske krvi u perifernim tkivima pospješuje vezivanje H+ kroz stvaranje smanjenog hemoglobina.

CO 2 + N 2 O + HbO 2 > HbHHCO 3 + O 2

Ovo povećanje vezivanja CO2 za hemoglobin je poznato kao Haldane efekat. U plućima je proces u suprotnom smjeru. Oksigenacija hemoglobina pojačava njegova kisela svojstva, a oslobađanje vodikovih iona pomiče ravnotežu pretežno prema stvaranju CO 2:

O 2 + PDV 3 - + HbH + >CO 2 + N 2 O + HbO 2

Udisanje O2 se najčešće koristi kako bi se osigurala dovoljna izmjena gasa tokom ARF-a. U tu svrhu koriste se različiti uređaji, kao što su: nazalne kanile, maske bez pritiska, Venturi maske itd. Nedostatak nazalnih katetera i konvencionalnih maski za lice je što tačna vrijednost FiO 2 ostaje nepoznata.

Za aproksimaciju koncentracije O2 kada koristite nazalni kateter, možete koristiti sljedeće pravilo: pri brzini protoka od 1 l/min, FiO2 je 24%; povećanje brzine za 1 l/min povećava FiO 2 za 4%. Brzina protoka ne smije prelaziti 5 l/min. Venturi maska pruža precizne vrijednosti FiO 2 (obično 24, 28, 31, 35, 40 ili 50%).

Venturi maska se često koristi za hiperkapniju: omogućava vam da odaberete PaO 2 na način da smanjite zadržavanje CO 2 na minimum. Maske bez ponovnog disanja imaju ventile koji sprječavaju miješanje udahnutog i izdahnutog zraka. Takve maske vam omogućavaju stvaranje FiO 2 do 90%.

Ispitna pitanja iz biološke hemije

2. Heterotrofni i autotrofni organizmi: razlike u ishrani i izvorima energije. Katabolizam i anabolizam.

3. Multimolekularni sistemi (metabolički lanci, membranski procesi, sistemi sinteze biopolimera, molekularni regulatorni sistemi) kao glavni objekti biohemijskih istraživanja.

4. Nivoi strukturne organizacije živih bića. Biohemija kao molekularni nivo proučavanja životnih pojava. Biohemija i medicina (medicinska biohemija).

5. Glavni dijelovi i smjerovi u biohemiji: bioorganska hemija, dinamička i funkcionalna biohemija, molekularna biologija.

6. Istorija proučavanja proteina. Ideja o proteinima kao najvažnijoj klasi organskih supstanci i strukturnoj i funkcionalnoj komponenti ljudskog tijela.

7. Aminokiseline koje čine proteine, njihova struktura i svojstva. Peptidna veza. Primarna struktura proteina.

8. Zavisnost bioloških svojstava proteina od primarne strukture. Specifičnost vrste primarne strukture proteina (inzulina različitih životinja).

9. Konformacija peptidnih lanaca u proteinima (sekundarne i tercijarne strukture). Slabe intramolekularne interakcije u peptidnom lancu; disulfidne veze.

11. Struktura domena i njena uloga u funkcionisanju proteina. Otrovi i lijekovi kao inhibitori proteina.

12. Kvartarna struktura proteina. Značajke strukture i funkcioniranja oligomernih proteina na primjeru proteina koji sadrži hem - hemoglobina.

13. Labilnost prostorne strukture proteina i njihova denaturacija. Faktori koji uzrokuju denaturaciju.

14. Šaperoni su klasa proteina koji štite druge proteine od denaturacije u ćelijskim uslovima i olakšavaju formiranje njihove prirodne konformacije.

15. Raznolikost proteina. Globularni i fibrilarni proteini, jednostavni i složeni. Klasifikacija proteina prema njihovim biološkim funkcijama i porodicama: (serinske proteaze, imunoglobulini).

17. Fizičko-hemijska svojstva proteina. Molekularna težina, veličina i oblik, rastvorljivost, jonizacija, hidratacija

18. Metode izolovanja pojedinačnih proteina: precipitacija solima i organskim rastvaračima, gel filtracija, elektroforeza, jonska izmjena i afinitetna hromatografija.

19. Metode za kvantitativno mjerenje proteina. Individualne karakteristike proteinskog sastava organa. Promjene proteinskog sastava organa tokom ontogeneze i bolesti.

21. Klasifikacija i nomenklatura enzima. Izoenzimi. Jedinice za mjerenje aktivnosti i količine enzima.

22. Enzimski kofaktori: joni metala i koenzimi. Koenzimske funkcije vitamina (na primjer, vitamini B6, pp, B2).

25. Regulacija aktivnosti enzima fosforilacijom i defosforilacijom. Učešće enzima u provođenju hormonskih signala.

26. Razlike u enzimskom sastavu organa i tkiva. Enzimi specifični za organ. Promjene enzima tokom razvoja.

27. Promjene aktivnosti enzima kod bolesti. Nasljedne enzimopatije. Porijeklo krvnih enzima i značaj njihovog određivanja u bolestima.

29. Metabolizam: ishrana, metabolizam i izlučivanje metaboličkih produkata. Organske i mineralne komponente hrane. Glavne i sporedne komponente.

30. Osnovni nutrijenti: ugljeni hidrati, masti, proteini, dnevne potrebe, probava; djelomična zamjenjivost prilikom hranjenja.

31. Esencijalne komponente osnovnih nutrijenata. Esencijalne aminokiseline; nutritivna vrijednost raznih proteina hrane. Linolna kiselina je esencijalna masna kiselina.

32. Istorija otkrića i proučavanja vitamina. Klasifikacija vitamina. Funkcije vitamina.

34. Mineralne supstance hrane. Regionalne patologije povezane s nedostatkom mikroelemenata u hrani i vodi.

35. Koncept metabolizma i metaboličkih puteva. Enzimi i metabolizam. Koncept metaboličke regulacije. Glavni krajnji proizvodi ljudskog metabolizma

36. Istraživanje cijelih organizama, organa, dijelova tkiva, homogenata, subćelijskih struktura i na molekularnom nivou

37.Endergonske i eksergoničke reakcije u živoj ćeliji. Makroergijska jedinjenja. Primjeri.

39. Oksidativna fosforilacija, p/o odnos. Struktura mitohondrija i strukturna organizacija respiratornog lanca. Transmembranski elektrohemijski potencijal.

40.Regulacija lanca transporta elektrona (kontrola disanja). Disocijacija tkivnog disanja i oksidativna fosforilacija. Termoregulaciona funkcija tkivnog disanja

42. Formiranje toksičnih oblika kiseonika, mehanizam njihovog štetnog dejstva na ćelije. Mehanizmi za eliminaciju toksičnih oblika kiseonika.

43. Katabolizam osnovnih nutrijenata - ugljenih hidrata, masti, proteina. Koncept specifičnih puteva katabolizma i općih puteva katabolizma.

44. Oksidativna dekarboksilacija pirogrožđane kiseline. Redoslijed reakcija. Struktura kompleksa piruvat dekarboksilaze.

45. Ciklus limunske kiseline: redoslijed reakcija i karakteristike enzima. Odnos između uobičajenih kataboličkih puteva i transportnog lanca elektrona i protona.

46. Mehanizmi regulacije citratnog ciklusa. Anaboličke funkcije ciklusa limunske kiseline. Reakcije koje obnavljaju ciklus citrata

47. Osnovni ugljikohidrati životinja, njihov sadržaj u tkivima, biološka uloga. Osnovni ugljeni hidrati u hrani. Varenje ugljikohidrata

49. Aerobna razgradnja je glavni put katabolizma glukoze kod ljudi i drugih aerobnih organizama. Redoslijed reakcija koje dovode do stvaranja piruvata (aerobna glikoliza).

50.Distribucija i fiziološki značaj aerobne razgradnje glukoze. Upotreba glukoze za sintezu masti u jetri i masnom tkivu.

52. Biosinteza glukoze (glukoneogeneza) iz aminokiselina, glicerola i mliječne kiseline. Odnos između glikolize u mišićima i glukoneogeneze u jetri (Cori ciklus).

54. Osobine i distribucija glikogena kao rezervnog polisaharida. Biosinteza glikogena. Mobilizacija glikogena.

55. Osobine metabolizma glukoze u različitim organima i ćelijama: crvena krvna zrnca, mozak, mišići, masno tkivo, jetra.

56. Ideja o strukturi i funkcijama ugljikohidratnog dijela glikolipida i glikoproteina. Sijalne kiseline

57. Nasljedni poremećaji metabolizma monosaharida i disaharida: galaktozemija, intolerancija na fruktozu i disaharide. Glikogenoze i aglikogenoze

Gliceraldehid-3–fosfat

58. Najvažniji lipidi ljudskih tkiva. Rezervni lipidi (masti) i membranski lipidi (složeni lipidi). Masne kiseline u lipidima ljudskog tkiva.

Sastav masnih kiselina ljudske potkožne masti

59. Bitni nutritivni faktori lipidne prirode. Esencijalne masne kiseline: ω-3- i ω-6-kiseline kao prekursori za sintezu eikozanoida.

60.Biosinteza masnih kiselina, regulacija metabolizma masnih kiselina

61. Hemija reakcija β-oksidacije masnih kiselina, energetski sažetak.

6Z Masti iz ishrane i njihova probava. Apsorpcija proizvoda za varenje. Poremećaji probave i apsorpcije. Resinteza triacilglicerola u crijevnom zidu.

64. Formiranje hilomikrona i transport masti. Uloga apoproteina u sastavu hilomikrona. Lipoprotein lipaza.

65.Biosinteza masti u jetri iz ugljikohidrata. Struktura i sastav transportnih lipoproteina u krvi.

66. Depozicija i mobilizacija masti u masnom tkivu. Regulacija sinteze i mobilizacije masti. Uloga inzulina, glukagona i adrenalina.

67.Glavni fosfolipidi i glikolipidi ljudskih tkiva (glicerofosfolipidi, sfingofosfolipidi, glikoglicerolipidi, glikosfigolipidi). Ideja o biosintezi i katabolizmu ovih spojeva.

68.Poremećaj metabolizma neutralnih masti (gojaznost), fosfolipida i glikolipida. Sfingolipidoze

Sfingolipidi, metabolizam: bolesti sfingolipidoze, tabela

69. Struktura i biološke funkcije eikozanoida. Biosinteza prostaglandina i leukotriena.

70.Kolesterol kao prekursor brojnih drugih steroida. Koncept biosinteze holesterola. Napišite tok reakcija prije stvaranja mevalonske kiseline. Uloga hidroksimetilglutaril-CoA reduktaze.

71. Sinteza žučnih kiselina iz holesterola. Konjugacija žučnih kiselina, primarne i sekundarne žučne kiseline. Uklanjanje žučnih kiselina i holesterola iz organizma.

72. LDL i HDL - transport, oblici holesterola u krvi, uloga u metabolizmu holesterola. Hiperholesterolemija. Biohemijska osnova za razvoj ateroskleroze.

73. Mehanizam nastanka žučnih kamenaca (holesterolskih kamenaca). Upotreba kenodezokeiholne kiseline za liječenje kolelitijaze.

75. Varenje proteina. Proteinaze - pepsin, tripsin, himotripsin; proenzimi proteinaza i mehanizmi njihove konverzije u enzime. Supstratna specifičnost proteinaza. Egzopeptidaze i endopeptidaze.

76. Dijagnostička vrijednost biohemijske analize želučanog i duodenalnog soka. Dajte kratak opis sastava ovih sokova.

77. Proteaze pankreasa i pankreatitis. Upotreba inhibitora proteinaze za liječenje pankreatitisa.

78. Transaminacija: aminotransferaze; koenzimska funkcija vitamina B6. Specifičnost aminotransferaza.

80. Oksidativna deaminacija aminokiselina; glutamat dehidrogenaza. Indirektna deaminacija aminokiselina. Biološki značaj.

82. Glutaminaza bubrega; stvaranje i izlučivanje amonijum soli. Aktivacija bubrežne glutaminaze tokom acidoze.

83. Biosinteza uree. Odnos između ornitinskog ciklusa i TCA ciklusa. Porijeklo atoma dušika uree. Poremećaji u sintezi i izlučivanju uree. Hiperamonemija.

84. Metabolizam ostatka aminokiselina bez azota. Glikogene i ketogene aminokiseline. Sinteza glukoze iz aminokiselina. Sinteza aminokiselina iz glukoze.

85. Transmetilacija. Metionin i s-adenozilmetionin. Sinteza kreatina, adrenalina i fosfatidilholina

86. DNK metilacija. Koncept metilacije stranih i medicinskih jedinjenja.

88. Antivitamini folne kiseline. Mehanizam djelovanja sulfonamida.

89. Razmjena fenilalanina i tirozina. fenilketonurija; biohemijski defekt, manifestacija bolesti, metode prevencije, dijagnostike i lečenja.

90. Alkaptonurija i albinizam: biohemijski defekti u kojima se razvijaju. Poremećaj sinteze dopamina, parkinsonizam.

91. Dekarboksilacija aminokiselina. Struktura biogenih amina (histamin, serotonin, γ-aminobutirna kiselina, kateholamini). Funkcije biogenih amina.

92. Deaminacija i hidroksilacija biogenih amina (kao reakcije neutralizacije ovih jedinjenja).

93. Nukleinske kiseline, hemijski sastav, struktura. Primarna struktura DNK i RNK, veze koje formiraju primarnu strukturu

94. Sekundarna i tercijarna struktura DNK. Denaturacija, renativacija DNK. Hibridizacija, razlike vrsta u primarnoj strukturi DNK.

95. RNK, hemijski sastav, nivoi strukturne organizacije. Tipovi RNK, funkcije. Struktura ribozoma.

96. Struktura hromatina i hromozoma

97. Raspad nukleinskih kiselina. Nukleaze probavnog trakta i tkiva. Raspad purinskih nukleotida.

98. Ideja o biosintezi purinskih nukleotida; početne faze biosinteze (od riboze-5-fosfata do 5-fosforibosilamina).

99. Inozinska kiselina kao prekursor adenilne i gvanilne kiseline.

100. Koncept razgradnje i biosinteze pirimidinskih nukleotida.

101. Poremećaji metabolizma nukleotida. giht; upotreba alopurinola za liječenje gihta. Ksantinurija. Orotacidurija.

102. Biosinteza deoksiribonukleotida. Upotreba inhibitora sinteze deoksiribonukleotida u liječenju malignih tumora.

104. Sinteza DNK i faze ćelijske diobe. Uloga ciklina i ciklin zavisnih proteinaza u progresiji ćelije kroz ćelijski ciklus.

105. Oštećenje i popravak DNK. Enzimi kompleksa za popravku DNK.

106. Biosinteza RNK. RNA polimeraza. Koncept mozaičke strukture gena, primarni transkript, post-transkripciona obrada.

107. Biološki kod, pojmovi, svojstva koda, kolinearnost, terminacioni signali.

108. Uloga transportnih RNK u biosintezi proteina. Biosinteza aminoacil-t-RNA. Specifičnost supstrata aminoacil-tRNA sintetaza.

109. Redoslijed događaja na ribosomu tokom sklapanja polipeptidnog lanca. Funkcioniranje poliribozoma. Posttranslaciona obrada proteina.

110. Adaptivna regulacija gena kod pro- i eukariota. Teorija operona. Funkcionisanje operona.

111. Koncept ćelijske diferencijacije. Promjene u proteinskom sastavu ćelija tokom diferencijacije (na primjeru proteinskog sastava polipeptidnih lanaca hemoglobina).

112. Molekularni mehanizmi genetske varijabilnosti. Molekularne mutacije: vrste, učestalost, značaj

113. Genetska heterogenost. Polimorfizam proteina u ljudskoj populaciji (varijante hemoglobina, glikoziltransferaze, supstancije specifične za grupu itd.).

114. Biohemijske osnove nastanka i ispoljavanja nasljednih bolesti (diverzitet, rasprostranjenost).

115. Osnovni sistemi međućelijske komunikacije: endokrina, parakrina, autokrina regulacija.

116. Uloga hormona u sistemu metaboličke regulacije. Ciljane ćelije i receptori ćelijskih hormona

117. Mehanizmi transmisije hormonskog signala u ćelije.

118. Klasifikacija hormona prema hemijskoj strukturi i biološkim funkcijama

119. Struktura, sinteza i metabolizam jodotironina. Utjecaj na metabolizam. Promjene u metabolizmu tijekom hipo- i hipertireoze. Uzroci i manifestacije endemske strume.

120. Regulacija energetskog metabolizma, uloga inzulina i kontrainsularnih hormona u osiguravanju homeostaze.

121. Promjene u metabolizmu kod dijabetes melitusa. Patogeneza glavnih simptoma dijabetes melitusa.

122. Patogeneza kasnih komplikacija dijabetes melitusa (makro- i mikroangiopatije, nefropatije, retinopatije, katarakte). Dijabetička koma.

123. Regulacija metabolizma vode i soli. Struktura i funkcije aldosterona i vazopresina

124. Renin-angiotenzin-aldosteron sistem. Biohemijski mehanizmi bubrežne hipertenzije, edema, dehidracije.

125. Uloga hormona u regulaciji metabolizma kalcijuma i fosfata (paratiroidni hormon, kalcitonin). Uzroci i manifestacije hipo- i hiperparatireoidizma.

126. Struktura, biosinteza i mehanizam djelovanja kalcitriola. Uzroci i manifestacije rahitisa

127. Struktura i sekrecija kortikosteroida. Promjene u katabolizmu tijekom hipo- i hiperkortizolizma.

128. Regulacija sekrecije hormona sintezom na principu povratne sprege.

129. Spolni hormoni: struktura, utjecaj na metabolizam i funkciju spolnih žlijezda, materice i mliječnih žlijezda.

130. Hormon rasta, struktura, funkcije.

131. Metabolizam endogenih i stranih toksičnih supstanci: reakcije mikrozomalne oksidacije i reakcije konjugacije sa glutationom, glukuronskom kiselinom, sumpornom kiselinom.

132. Metalotionein i neutralizacija jona teških metala. Proteini toplotnog šoka.

133. Toksičnost kiseonika: stvaranje reaktivnih vrsta kiseonika (superoksidni anjon, vodikov peroksid, hidroksilni radikal).

135. Biotransformacija medicinskih supstanci. Utjecaj lijekova na enzime uključene u neutralizaciju ksenobiotika.

136. Osnove hemijske karcinogeneze. Ideja o nekim hemijskim kancerogenima: policiklični aromatični ugljovodonici, aromatični amini, dioksidi, mitoksini, nitrozamini.

137. Osobine razvoja, strukture i metabolizma crvenih krvnih zrnaca.

138. Prijenos kisika i ugljičnog dioksida krvlju. Fetalni hemoglobin (HbF) i njegov fiziološki značaj.

139. Polimorfni oblici ljudskih hemoglobina. Hemoglobinopatije. Anemična hipoksija

140. Biosinteza hema i njena regulacija. Tema poremećaja sinteze. Porfirija.

141. Raspad hema. Neutralizacija bilirubina. Poremećaji metabolizma bilirubina - žutica: hemolitička, opstruktivna, hepatocelularna. Žutica novorođenčadi.

142. Dijagnostička vrijednost određivanja bilirubina i drugih žučnih pigmenata u krvi i urinu.

143. Metabolizam gvožđa: apsorpcija, transport krvi, taloženje. Poremećaji metabolizma gvožđa: anemija usled nedostatka gvožđa, hemohromatoza.

144. Glavne proteinske frakcije krvne plazme i njihove funkcije. Značaj njihove definicije za dijagnostiku bolesti. Enzimodijagnostika.

145. Sistem koagulacije krvi. Faze formiranja fibrinskog ugruška. Unutrašnji i vanjski putevi koagulacije i njihove komponente.

146. Principi formiranja i redosled funkcionisanja enzimskih kompleksa prokoagulantnog puta. Uloga vitamina K u zgrušavanju krvi.

147. Osnovni mehanizmi fibrinolize. Aktivatori plazminogena kao trombolitička sredstva. Osnovni antikoagulansi krvi: antitrombin III, makroglobulin, antikonvertin. Hemofilija.

a svaki gram hemoglobina je 1,34 ml kiseonika. Sadržaj hemoglobina u krvi zdrave osobe je 13-16%, tj. u 100 ml krvi 13–16 hemoglobina. Kada je PO2 u arterijskoj krvi 107–120 g, Pagemoglobin je zasićen kiseonikom za 96%. Shodno tome, pod ovim uslovima, 100 ml krvi sadrži 19-20 vol. % kisika:
U venskoj krvi u mirovanju PO2 = 53,3 hPa, a u tim uslovima hemoglobin je samo 70–72% zasićen kiseonikom, tj. sadržaj kiseonika u 100 ml venske krvi ne prelazi
arteriovenska razlika u kiseoniku će biti oko 6 vol. %. Tako za 1 minut tkiva u mirovanju primaju 200-240 ml kiseonika (pod uslovom da je minutni volumen srca u mirovanju 4 l). Kada molekul kisika stupi u interakciju s jednim od četiri hema hemoglobina, kisik se veže za jednu od polovica molekule hemoglobina (na primjer, za α-lanac ove polovine). Čim dođe do takvog vezivanja, α-polipeptidni lanac prolazi kroz konformacijske promjene, koje se prenose na β-lanac koji je usko povezan s njim; potonji također prolazi kroz konformacijske promjene. β-lanac vezuje kiseonik, već ima veći afinitet za njega. Na taj način, vezivanje jedne molekule kiseonika pogoduje vezivanju druge molekule (tzv. kooperativna interakcija). Nakon što je polovina molekule hemoglobina zasićena kisikom, nastaje novo, unutrašnje, stresno stanje molekule hemoglobina, koje prisiljava drugu polovicu hemoglobina da promijeni konformaciju. Sada se čini da se još dva molekula kiseonika vezuju za drugu polovinu molekula hemoglobina, formirajući oksihemoglobin.
Tijelo ima nekoliko mehanizama za prijenos CO 2 iz tkiva u pluća. Neki od njih se transportuju u fizički rastvorenom obliku. Rastvorljivost CO 2 u krvnoj plazmi je 40 puta veća od rastvorljivosti kiseonika u njoj, međutim, uz malu arteriovensku razliku u PCO 2 (napetost CO 2 u venskoj krvi koja teče u pluća kroz plućnu arteriju je 60 hPa, a u arterijskoj krvi - 53,3 hPa) u fizički rastvorenom obliku može se preneti 12–15 ml CO 2 u mirovanju, što je 6–7% od ukupne količine prenesenog ugljen-dioksida. Neki CO 2 se mogu transportovati u obliku karbamina. Pokazalo se da se CO2 može vezati za hemoglobin preko karbaminske veze, formirajući karbhemoglobin ili karbaminohemoglobin
Carbhemoglobin – jedinjenje je vrlo nestabilno i izuzetno brzo se disocira u plućnim kapilarama uz oslobađanje CO 2. Količina karbaminskog oblika je mala: u arterijskoj krvi iznosi 3 vol. %, u venskom – 3,8 vol. %. Od 3 do 10% cjelokupnog ugljičnog dioksida koji ulazi u krv iz tkiva prenosi se iz tkiva u pluća u obliku karbamina. Najveći dio CO 2 se transportuje krvlju u pluća u obliku bikarbonata, pri čemu najvažniju ulogu ima eritrocitni hemoglobin.
Hemoglobin F je heterotetramerni protein od dva α-lanca i dva γ-lanca globina, odnosno hemoglobin α2γ2. Ova varijanta hemoglobina prisutna je i u krvi odrasle osobe, ali normalno čini manje od 1% ukupne količine hemoglobina u krvi odrasle osobe i određena je u 1-7% ukupnog broja crvenih krvnih zrnaca. . Međutim, u fetusu je ovaj oblik hemoglobina dominantan, glavni. Hemoglobin F ima povećan afinitet za kiseonik i omogućava relativno malom volumenu krvi fetusa da efikasnije obavlja funkcije snabdevanja kiseonikom. Međutim, hemoglobin F je manje otporan na destrukciju i manje stabilan u fiziološki širokom rasponu pH i temperatura. Tokom posljednjeg tromjesečja trudnoće i ubrzo nakon rođenja djeteta, hemoglobin F se postepeno - tokom prvih nekoliko sedmica ili mjeseci života, paralelno sa povećanjem volumena krvi - zamjenjuje "odraslim" hemoglobinom A (HbA), manje aktivan transporter kiseonika, ali otporniji na uništavanje i stabilniji pri različitim pH krvi i tjelesnoj temperaturi. Ova zamjena nastaje zbog postepenog smanjenja proizvodnje globinskih γ-lanaca i postepenog povećanja sinteze β-lanaca sazrijevanjem eritrocita. Povećani afinitet prema kiseoniku HbF određen je njegovom primarnom strukturom: u γ-lancima, umesto lizina-143 (β-143 lizin, HbA ima serin-143, koji unosi dodatni negativni naboj. U tom smislu, HbA molekula je manje pozitivno naelektrisana i glavni konkurent za vezu hemoglobina sa kiseonikom - 2,3DPG (2,3-difosfoglicerat) - se u manjoj meri vezuje za hemoglobin, pod tim uslovima kiseonik ima prioritet i veže se u većoj meri za hemoglobin

"

Iako se CO 2 rastvara u tečnosti mnogo bolje od O 2, samo 3-6% ukupne količine C0 2 proizvedenog u tkivima se prenosi krvnom plazmom u fizički rastvorenom stanju. Ostatak ulazi u hemijske veze (slika 10.29).
Ulazeći u kapilare tkiva, CO 2 hidratizira, stvarajući nestabilnu ugljičnu kiselinu:
CO 2 + H 2 0 ↔ H 2 COz ↔H + + HCO 3 -
Smjer ove reverzibilne reakcije ovisi o Pco 2 u mediju. Naglo se ubrzava djelovanjem enzima karboanhidraze, smještenog u crvenim krvnim zrncima, gdje CO 2 brzo difundira iz plazme.
Oko 4/5 ugljičnog dioksida se transportuje u obliku bikarbonat HCO 3 - Vezivanje C0 2 je olakšano smanjenjem kiselih svojstava (protonski afinitet) hemoglobin u trenutku oslobađanja kiseonika - deoksigenacija (Haldane efekat). U ovom slučaju, hemoglobin oslobađa kalijev ion povezan s njim, s kojim, zauzvrat, reagira ugljična kiselina:
K + + HbO 2 + H + + HCO3 - = HHb + KHCO 3 + 0 2
Neki HCO 3 - joni difundiraju u plazmu, vezujući tamo ione natrijuma, dok joni hlora ulaze u eritrocit kako bi održali ionsku ravnotežu.
Osim toga, također zbog smanjenja afiniteta protona, deoksigenirani hemoglobin lakše formira karbaminska jedinjenja, dok vezuje još oko 15% CO 2 koji se prenosi krvlju.
U plućnim kapilarama se oslobađa dio CO 2 koji difundira u alveolarni plin. Tome doprinosi niži alveolarni Pco 2 nego u plazmi, kao i povećana kisela svojstva hemoglobina tokom njegove oksigenacije. Prilikom dehidracije ugljične kiseline u eritrocitima (tu reakciju također naglo ubrzava karboanhidraza), oksihemoglobin istiskuje ione kalija iz bikarbonata. HCO3 joni - ulaze u eritrocit iz plazme,
i Cl joni - - u suprotnom smjeru. Na taj način svakih 100 ml krvi daje 4-5 ml CO 2 plućima – istu količinu koju krv primi u tkiva (arteriovenska razlika prema CO 2).
Hemoglobin (zbog svojih amfoternih svojstava) i bikarbonat su važni puferski sistemi u krvi (vidjeti dio 7.5.2). Hidrokarbonatni sistem ima posebnu ulogu zbog činjenice da sadrži isparljivu ugljičnu kiselinu. Tako, kada kiseli produkti metabolizma uđu u krv, bikarbonat, kao sol slabe (ugljične) kiseline, odustaje od svog aniona, a višak ugljičnog dioksida izlučuje se kroz pluća, što pomaže normalizaciji pH krvi. Stoga je hipoventilacija pluća praćena, uz hiperkapniju, povećanjem koncentracije vodikovih jona u krvi - respiratorna (respiratorna) acidoza, i hiperventilaciju zajedno s hipokapnijom - pomak aktivne reakcije krvi na alkalnu stranu - respiratorna alkaloza.
10.3.4. Transport kisika i ugljičnog dioksida u tkivima
Kiseonik prodire iz krvi u ćelije tkiva difuzijom uzrokovanom razlikom (gradijentom) njegovih parcijalnih pritisaka sa obe strane, tzv. krvnu parenhimsku barijeru. Da, prosječno Ro 2 arterijska krv je oko 100 mm Hg. čl., a u ćelijama u kojima se kiseonik kontinuirano koristi (slika 10.30) teži nuli. Pokazalo se da kisik difundira u tkiva ne samo iz kapilara, već dijelom i iz arteriola. Hematoparenhimska barijera, pored endotela krvnog suda i ćelijske membrane, uključuje i međućelijsku (tkivnu) tečnost koja ih razdvaja. Kretanje tkivne tečnosti i konvektivne struje u njoj mogu
podstiču transport kiseonika između krvnih sudova i ćelija. Vjeruje se da istu ulogu imaju intracelularne citoplazmatske struje. Pa ipak, preovlađujući mehanizam prijenosa kisika ovdje je difuzija, koja se odvija intenzivnije što je veća potrošnja u datom tkivu.
Tenzija kiseonika u tkivima je u proseku 20-40 mmHg. Art. Međutim, ova vrijednost nikako nije ista u različitim područjima živog tkiva. Najviša vrijednost Ro 2 je fiksiran blizu arterijskog kraja krvne kapilare, najmanji je u tački koja je najudaljenija od kapilare (“mrtvi ugao”).
Funkcija tjelesnog transportnog sistema gasa (slika 10.31) je u krajnjoj liniji usmjerena na održavanje parcijalnog pritiska kiseonika na ćelijskoj membrani ne manje od kritičnog, tj. minimum potreban za funkcionisanje enzima respiratornog lanca u mitohondrijima. Za ćelije koje intenzivno troše kiseonik, kritični Po 2 je oko 1 mm Hg. Art. Iz toga slijedi da isporuka kisika u tkiva mora jamčiti održavanje ruža ne manje od kritičnog u „mrtvom kutu“. Ovaj zahtjev je obično ispunjen.
Pri tome treba imati na umu da tenzija O2 u tkivima ne zavisi samo od opskrbe kiseonikom, već i od njegove potrošnje ćelija. Ćelije mozga, gdje su oksidativni procesi vrlo intenzivni, najosjetljivije su na nedostatak kisika. Zato su mjere ljudske reanimacije (uključujući uključivanje umjetne, instrumentalne ventilacije i, kao prve pomoći, vještačkog disanja usta na usta) uspješne samo ako se započnu ne više od 4-5 minuta nakon respiratornog zastoja; kasnije neuroni umiru, prvenstveno kortikalni. Iz istog razloga umiru područja srčanog mišića koja su uskraćena za isporuku kisika tokom infarkta miokarda, odnosno kada postoji trajni poremećaj opskrbe krvlju dijela srčanog mišića.
Za razliku od nervnih ćelija i ćelija srčanog mišića, skeletni mišići su relativno otporni na kratkotrajne prekide u snabdevanju kiseonikom. Koriste ga kao izvor energije anaerobna glikoliza. Osim toga, mišići (posebno "crveni") su otporniji na dugotrajan rad i imaju malu rezervu kisika pohranjenu u mioglobinu. Mioglobin je respiratorni pigment sličan hemoglobinu. Međutim, njegov afinitet prema kiseoniku je mnogo veći (P 50 = 3-4 mm Hg), pa se oksigenira pri relativno niskom Po 2, ali oslobađa kiseonik pri vrlo niskoj napetosti u tkivima.
Prijenos CO 2 iz ćelija tkiva u krv također se odvija uglavnom difuzijom, odnosno zbog razlike u naponu CO 2 na obje strane krvno-parenhimske barijere. Prosječna arterijska vrijednost Pco 2 je u prosjeku 40 mmHg. čl., au ćelijama može doseći 60 mm Hg. Art. Lokalni parcijalni pritisak ugljičnog dioksida i, posljedično, brzina njegovog difuzijskog transporta u velikoj mjeri su određeni proizvodnjom CO 2 (tj. intenzitetom oksidativnih procesa) u datom organu.
Iz istog razloga, Pco 2 i Po 2 u različitim venama nisu isti. Dakle, u krvi koja teče iz radnog mišića, napetost 0 2 je mnogo niža, a CO 2 tenzija je mnogo veća nego, na primjer, u krvi koja teče iz vezivnog tkiva. Stoga, da bi se odredila arteriovenska razlika, koja karakterizira ukupnu izmjenu plinova u tijelu, ispituje se njihov sadržaj zajedno s arterijskom krvlju (njegov plinski sastav je gotovo isti u svakoj arteriji) u mješovitoj venskoj krvi desne pretklijetke.
Sada posmatrajući sve karike gasnog transportnog sistema u njihovoj celini (videti sliku 10.31), možemo videti da parcijalni pritisci (naponi) respiratornih gasova formiraju neku vrstu kaskade duž kojih se tok 0 2 kreće od atmosfere do tkiva i protok CO2 - u suprotnom smjeru. Duž putanje ovih kaskada izmjenjuju se dijelovi konvektivnog i difuzijskog transporta.