Μεταφορά οξυγόνου με αίμα

Σε κατάσταση ηρεμίας, τα κύτταρα του σώματός μας καταναλώνουν περίπου 300 λίτρα οξυγόνου την ημέρα ή 250 ml ανά λεπτό. Κατά τη διάρκεια της άσκησης ή της εργασίας, η ανάγκη για αυτό μπορεί να αυξηθεί 10-15 φορές. Εάν το οξυγόνο που μεταφέρεται από το αίμα στους ιστούς διαλύεται απλώς στο πλάσμα, το αίμα θα πρέπει να κυκλοφορεί μέσω του σώματος, ακόμη και σε κατάσταση ηρεμίας, με ρυθμό 180 λίτρων ανά λεπτό για να παραδώσει αρκετό από αυτό το αέριο στα κύτταρα. Το οξυγόνο δεν είναι ιδιαίτερα διαλυτό στο πλάσμα.

Μάλιστα, όταν ένα άτομο ξεκουράζεται, το αίμα κυκλοφορεί με ρυθμό περίπου 5 λίτρα το λεπτό και μεταφέρει όλο το οξυγόνο που χρειάζονται τα κύτταρα. Η διαφορά μεταξύ 180 και 5 λίτρων ανά λεπτό οφείλεται στη λειτουργία της αιμοσφαιρίνης. Η αιμοσφαιρίνη είναι η χρωστική ουσία στα ερυθρά αιμοσφαίρια που μεταφέρει σχεδόν όλο το οξυγόνο και το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του άνθρακα.

Το αίμα σε ισορροπία με τον κυψελιδικό αέρα μπορεί να περιέχει στο διάλυμα μόνο 0,25 ml οξυγόνου και 2,7 dl διοξειδίου του άνθρακα ανά 100 ml, αλλά χάρη στην αιμοσφαιρίνη, 100 ml αίματος μπορούν να μεταφέρουν περίπου 20 ml οξυγόνου και 50-60 ml διοξειδίου του άνθρακα. Περίπου το 2% του οξυγόνου του αίματος διαλύεται στο πλάσμα, το υπόλοιπο συνδυάζεται με την αιμοσφαιρίνη. Αφού το οξυγόνο εισέλθει στο αίμα των πνευμονικών τριχοειδών αγγείων, διαχέεται από το πλάσμα στα ερυθρά αιμοσφαίρια και συνδυάζεται με την αιμοσφαιρίνη - ένα μόριο οξυγόνου συνδυάζεται με ένα μόριο αιμοσφαιρίνης για να σχηματίσει ένα μόριο οξυαιμοσφαιρίνης.

Αιμοσφαιρίνη + Ο2 → Οξυαιμοσφαιρίνη

Τα βέλη δείχνουν ότι αυτή η αντίδραση είναι αναστρέψιμη, δηλ. μπορεί να πάει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση ανάλογα με τις συνθήκες. Η αιμοσφαιρίνη, φυσικά, θα έφερνε ελάχιστα οφέλη στον οργανισμό εάν μπορούσε να δεχτεί μόνο οξυγόνο, αλλά δεν θα το έδινε εκεί που χρειάζεται.

Στους πνεύμονες, η αντίδραση προχωρά από αριστερά προς τα δεξιά με το σχηματισμό οξυαιμοσφαιρίνης και στους ιστούς - από δεξιά προς τα αριστερά με την απελευθέρωση οξυγόνου. Τα διαφορετικά χρώματα του αρτηριακού και του φλεβικού αίματος οφείλονται στο γεγονός ότι η οξυαιμοσφαιρίνη είναι έντονο κόκκινο και η αιμοσφαιρίνη είναι μωβ. Ο συνδυασμός του οξυγόνου με την αιμοσφαιρίνη και η διάσπαση της οξυαιμοσφαιρίνης ρυθμίζεται από δύο παράγοντες: πρωτίστως την ποσότητα του οξυγόνου που υπάρχει και, σε μικρότερο βαθμό, την ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα.

Στους πνεύμονες, η συγκέντρωση του οξυγόνου είναι σχετικά υψηλή και εκεί σχηματίζεται οξυαιμοσφαιρίνη. Μετά την έξοδο από τους πνεύμονες, το αίμα περνά μέσα από την καρδιά και τις αρτηρίες, όπου η συγκέντρωση οξυγόνου παραμένει σχεδόν αμετάβλητη, σε ιστούς που είναι φτωχοί σε οξυγόνο. Εδώ, η οξυαιμοσφαιρίνη διασπάται, απελευθερώνοντας οξυγόνο, το οποίο διαχέεται στα κύτταρα των ιστών.

Έτσι, λόγω της ικανότητας της αιμοσφαιρίνης να προσκολλάται και να απελευθερώνει οξυγόνο, το αίμα το μεταφέρει αποτελεσματικά από τους πνεύμονες στους ιστούς και παρέχει στα κύτταρα το απαραίτητο οξυγόνο για την αναπνοή.