气体在血液中运输

第三节 气体在血液中的运输从肺泡扩散入血液的O 2必须通过血液循环运送到各组织，从组织散入血液的CO 2的也必须由血液循环运送到肺泡。

下述O 2和CO 2在血液中运输的机制。

一、氧和二氧化碳在血液中存在的形式O 2和CO 2在血液中的运输形式包括物理溶解和化学结合。

气体在溶液中溶解的量与分压和溶解度成正比，和温度成反比。

血液O 2和CO 2的含量（ml/100ml 血液）虽然溶解形式的O 2、CO 2很少，但也很重要。

因为必须先有溶解才能发生化学结合。

溶解的和化学结合的两者之间处于动态平衡。

二、氧的运输（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）。

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α2β2结构。

胎儿Hb （HbF ）是2条α链和2条γ链，为α2γ2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 2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 2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）。

（二）物理溶解量取决于该气体的溶解度和分压大小。

（三）化学结合的形式是氧合血红蛋白，这是氧运输的主要形式，占98.5%，正常人每100ml 动脉血中Hb 结合的O 2约为19.5ml 。

（四）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 2工具。

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气体在血液中的运输肺泡扩散入血液的O2必须通过血液循环运送到各组织，从组织扩散入血液的CO2也必须由血液循环送到肺泡。

因此，气体在血液中的运输是实现肺换气和组织换气的重要环节。

O2和CO2在血液中的运输形式有两种，即物理溶解和化学结合。

其中物理溶解的量较少，化学结合为主要运输形式。

由于进入血液的气体必须先溶解，才能进行化学结合，同样结合状态的气体也要先溶解于血液，才能从血液中逸出。

所以虽然物理溶解的量少，但却是气体实现化学结合的必要环节。

一、氧的运输血液中以物理溶解形式存在的O2量仅占血液总O2含量的1.5%左右，化学结合的约占98.5%。

扩散入血液的O2进入红细胞后，与红细胞内的血红蛋白〔Hb〕结合，以氧合血红蛋白〔HbO2〕的形式运输。

〔一〕Hb和O2结合的特征1．快速性和可逆性血红蛋白与O2的结合反应快，可逆，主要受PO2的影响。

当血液流经PO2高的肺部时，血液中的O2扩散入红细胞后，与红细胞内的血红蛋白〔Hb〕结合，形成氧合血红蛋白〔oxyhemoglobin，HbO2〕；当血液流经PO2低的组织，氧合血红蛋白迅速解离，释放出O2，成为去氧血红蛋白〔deoxyhemoglobin，Hb〕，可用下式表示：2222PO PO Hb O HbO −−−→+←−−−高低2．是氧合而非氧化 Fe 2+与O 2结合仍是二价铁，所以，该反应是氧合反应，而不是氧化反应。

3．血红蛋白与O 2结合的量 血液含氧的程度通常用血氧饱和度表示。

在足够PO 2下，1g Hb 可以结合1.34～1.39ml O 2。

如果按正常成年人血液中的血红蛋白浓度为150g/L 计算，100ml 血液中，Hb 所能结合的最大O 2量应为201ml/L 。

Hb 所能结合的最大O 2量称为Hb 的氧容量，简称为血氧容量；而实际结合的O 2量称为Hb 的氧含量，简称血氧含量；血氧含量占血氧容量的百分比称为血氧饱和度。

〔二〕氧解离曲线与影响因素氧解离曲线是表示血液PO 2与血氧饱和度关系的曲线。

一、O₂的运输1. 运输形式血液中所含的O2仅约1.5%以物理溶解的形式运输，其余98.5%则以化学结合的形式运输。

红细胞内血红蛋白的分子结构特征使之成为有效的运输O2的载体。

Hb 与O2结合的特征：（1）结合反应迅速而可逆：不需酶的催化。

（2）结合反应是氧合而非氧化（3）Hb结合O2的量：1分子Hb可结合4分子O2。

Hb氧容量：是指在100ml血液中，Hb所能结合的最大O2量。

Hb氧饱和度：是指Hb氧含量与Hb氧容量的百分比。

（4）氧解离曲线呈S形：无论在结合O2还是释放O2的过程中，Hb的4个亚单位彼此之间有协同效应。

因此，氧解离曲线呈S形。

2. 氧解离曲线是表示血液PO2与Hb氧饱和度关系的曲线，呈S形。

（1）上段：相当于血液PO2在60~100mmHg之间时的Hb氧饱和度，其特点是曲线较平坦，表明在此范围内PO2对Hb饱和度或血氧含量影响不大。

当PO2从100mmHg下降到60mmHg时，Hb氧饱和度为90%，血氧含量下降并不多。

（2）中段：相当于血液PO2在40~60mmHg之间时的Hb氧饱和度，其特点是曲线较陡。

可以反映安静状态下血液对组织的供O2情况。

（3）下段：相当于血液PO2在15~40mmHg 之间时的Hb氧饱和度，其特点是曲线最为陡直，表明血液PO2发生较小变化即可导致Hb氧饱和度的明显改变。

可以反映血液供O2的储备能力。

3. 影响氧解离曲线的因素（1）血液pH和PCO2：血液pH降低或PCO2升高时，Hb对O2的亲和力降低，P50增大，曲线右移；而pH升高或PCO2降低时，则Hb对O2的亲和力增加，P50降低，曲线左移。

血液酸度和PCO2对Hb与O2的亲和力的这种影响称为波尔效应。

（2）温度：温度升高时，Hb对O2的亲和力降低，P50增大，氧解离曲线右移，促进O2的释放；而温度降低时，曲线左移，不利于O2的释放而有利于结合。

（3）红细胞内2，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）：2，3-DPG浓度升高时，Hb对O2的亲和力降低，P50增大，氧解离曲线右移；反之，曲线左移。