기타 주요 활동에서 폐가 호흡하는 과정,프로세스 가스의합니다., 함수의 호흡을 제공하는 것이 산소를 사용하여 몸의 세포에 세포 호흡하고 제거하는 이산화탄소,쓰레기 제품의 세포 호흡합니다. 산소와 이산화탄소의 교환이 일어나기 위해서는 두 가스가 외부 호흡 부위와 내부 호흡 부위 사이에서 운반되어야합니다. 지만 이산화탄소보다는 녹는 산소의 혈액,가스 필요한 전문 교통 시스템의 대부분의 가스 분자 이동하는 사이 폐와는 다른 조직에.,

혈액 내 산소 수송

그림 1. 헤모글로빈은 4 개의 서브 유닛으로 구성되며 각 서브 유닛에는 하나의 철 분자가 들어 있습니다.

산소가 혈액을 통해 운반 되더라도 산소가 액체에 매우 용해되지 않는다는 것을 상기 할 수 있습니다. 소량의 산소가 혈액에 용해되어 혈류로 운반되지만 총량의 약 1.5%에 불과합니다., 대부분의 산소 분자가 수행되는 폐에서 신체의 조직에 특화된 전송 시스템에 의존하는,적혈구 적혈구. 적혈구는 산소 분자를 적혈구에 결합시키는 역할을하는 헤모글로빈 인 메탈로 단백질을 함유하고 있습니다(그림 1). 헴은 철분을 함유 한 헤모글로빈의 일부이며 산소를 결합시키는 헴입니다. 하나 적혈구가 포함되 철이온,그리고 이 때문에,각 적혈구는 운반 할 수있는 최대 네 개의 분자의 산소이다., 산소 확산에서 호흡기에서 막을 치조하 모세혈관,그것은 또한 확산으로 적혈구 및인 헤모글로빈. 다음의 가역적 인 화학 반응은 산소가 헤모글로빈에 결합 할 때 형성되는 최종 생성물 인 옥시 헤모글로빈(hb–O2)의 생산을 설명합니다. 옥시 헤모글로빈은 산소가 공급 된 혈액의 밝은 붉은 색에 기여하는 밝은 붉은 색 분자입니다.

Hb+O2↔Hb−O2

에서 이 수식,Hb 타 감소 헤모글로빈은,헤모글로빈이 없는 산소밖에 없습니다., 헴이 산소에 얼마나 쉽게 결합하고 해리되는지에 관련된 여러 요소가 있으며,이는 후속 섹션에서 논의 될 것입니다.

헤모글로빈의 기능

헤모글로빈은 4 차 구조로 지칭되는 단백질 구조 인 서브 유닛으로 구성됩니다. 네 개의 각 하위 단위는 헤모글로빈에 배치되는 반지는 같은 패션으로,철 원자 炭 헴의 중심에 서위. 첫 번째 산소 분자의 결합은 헤모글로빈의 구조적 변화를 일으켜 산소의 두 번째 분자가보다 쉽게 결합 할 수있게합니다., 으로 각 분자의 산소 바인딩,그것은 더 용이하게 바인딩은 다음의 분자,까지 모든 네 heme 사이트에 의해 점유되어 있는 산소. 반대도 발생합니다:첫 번째 산소 분자가 해리되고 조직에서”떨어져 나간”후에 다음 산소 분자가 더 쉽게 해리됩니다. 네 개의 헴 사이트가 모두 점유되면 헤모글로빈이 포화 상태라고합니다. 1~3 개의 헴 사이트가 점유되면 헤모글로빈이 부분적으로 포화된다고합니다., 따라서 혈액을 전체적으로 고려할 때 주어진 시간에 산소에 결합 된 사용 가능한 헴 단위의 퍼센트를 헤모글로빈 포화라고합니다. 100 퍼센트의 헤모글로빈 포화는 신체의 모든 적혈구에있는 모든 헴 단위가 산소에 결합되어 있음을 의미합니다. 정상적인 헤모글로빈 수치를 가진 건강한 개인의 경우,헤모글로빈 포화도는 일반적으로 95%에서 99%까지 다양합니다.

헤모글로빈으로부터의 산소 해리

분압은 헴으로부터의 산소 결합 및 해체의 중요한 측면이다., 산소 헤모글로빈 분리 커브는 그래프에 대해 설명합의 관계를 부분적인 압력을의 산소 결합 heme 고 그 이후의 분리에서 heme(그림 2). 가스는 더 높은 분압의 영역에서 더 낮은 분압의 영역으로 이동한다는 것을 기억하십시오. 또한,헴에 대한 산소 분자의 친 화성은 더 많은 산소 분자가 결합됨에 따라 증가한다. 따라서,산소 헤모글로빈 곡선 채도로 부분적인 압력 산소의 증가 비례하여 더 많은 수의 산소 분자가 결 heme., 지 놀라 울 정도로,산소 헤모글로빈 채/분리 곡선도 보여줍니다 낮은 압력이 부분적 산소,적은 수의 산소 분자를 바 heme. 결과적으로 산소의 부분 압력에 중요한 역할을 결정을 결합의 정도는 산소의 헴의 사이트에서 호흡기 막뿐만 아니라,의 분위기의 분리에서 산소 heme 사이트에 신체 조직의.

그림 2., 이 세 가지는 그래프 표시(a)사이의 관계를 부분적인 압력의 헤모글로빈은 산소와 포화,(b)의 효과 pH 에서 산소 헤모글로빈 분리 커브,및(c)의 효과 온도에서 산소 헤모글로빈 분리 곡선입니다.

메커니즘 뒤에 산소 헤모글로빈 채/분리 곡선은 또한 자동제어 메커니즘을 통제하는 얼마나 많은 산소 전달하는 다른 조직에 걸쳐 몸입니다. 일부 조직은 다른 조직보다 신진 대사율이 높기 때문에 중요합니다., 근육과 같은 고 활성 조직은 산소를 빠르게 사용하여 ATP 를 생성하여 조직의 산소 분압을 약 20mm Hg 로 낮 춥니 다. 모세 혈관 내부의 산소의 분압은 약 100mm Hg 이므로 둘 사이의 차이는 약 80mm Hg 로 상당히 높아집니다. 결과적으로,더 많은 수의 산소 분자를 분리 헤모글로빈에서 조직을 입력. 역전은 신진 대사율이 낮은 지방(체지방)과 같은 조직에 해당됩니다., 기 때문에 더 적은 산소를 사용하여 이러한 세포의 부분 압력 산소 이내에 그러한 조직에 남아 있는 상대적으로 높은 결과로,적은 수의 산소 분자 해리에서 헤모글로빈과 입력하는 조직에 삽입니다. 정맥혈이 탈산 소된다고 알려져 있지만,일부 산소는 여전히 적혈구의 헤모글로빈에 결합되어 있습니다. 이것은 조직이 갑자기 더 많은 산소를 요구할 때 사용할 수있는 산소 보유량을 제공합니다.

분압 이외의 인자들도 산소-헤모글로빈 포화/해리 곡선에 영향을 미친다., 예를 들어 높은 온도 촉진 헤모글로빈과 산소 분리 더 빠르고,반면에 낮은 온도를 억제 분리(그림을 참조하십시오 2b). 그러나 인체는 온도를 단단히 조절하므로이 요소는 신체 전체의 가스 교환에 영향을 미치지 않을 수 있습니다. 예외를 이것은 매우 활동적인 조직,공개 할 수 있습니다 더 많은 양의 에너지보다 주로 가열합니다. 결과적으로,산소는 헤모글로빈에서 쉽게 해리되며,이는 활성 조직에 더 많은 산소를 제공하는 데 도움이되는 메커니즘입니다.,

특정 호르몬과 같은 안드로겐,에피네프린,갑상선 호르몬과 성장 호르몬,에 영향을 미칠 수 있습 산소 헤모글로빈 채/탈퇴 곡선에 의해 자극하의 생산 화합물이라고 2,3-bisphosphoglycerate(BPG)여 적혈구. BPG 는 당분 해의 부산물입니다. 적혈구에는 미토콘드리아가 포함되어 있지 않기 때문에 글리콜 분해는이 세포가 ATP 를 생산하는 유일한 방법입니다. BPG 는 헤모글로빈에서 산소의 해리를 촉진합니다. 따라서 bpg 의 농도가 클수록 분압에도 불구하고 헤모글로빈에서 산소가 더 쉽게 해리됩니다.,

혈액의 pH 는 산소–헤모글로빈 포화/해리 곡선에 영향을 미치는 또 다른 요소입니다(그림 2 참조). 보어 효과 현상이 발생하는 간의 관계에서 pH 와 산소의 선호도에 대한 헤모글로빈:낮은,더 산성 pH 촉진 산소 분리에서 헤모글로빈. 대조적으로,더 높거나 더 기본적인 pH 는 헤모글로빈에서 산소 해리를 억제합니다. 더 큰 양의 이산화탄소,혈액에서 더 많은 분자로 변환해야 하는가 생성 수소이온 따라서 혈 pH., 또한 젖산,탄산 및 이산화탄소와 같은 세포 대사의 특정 부산물이 혈류로 방출 될 때 혈액 pH 가 더 산성이 될 수 있습니다.

태아의 헤모글로빈

태아는 자체 적혈구와 함께 자체 순환을합니다. 혈액은 태반에 연결되어 있고 융모막에 의해 모체의 혈액과 분리 된 탯줄의 방법으로 태아에게 공급됩니다. 맥락막에서의 가스 교환 메커니즘은 호흡 막에서의 가스 교환과 유사합니다., 그러나 산소의 분압은 모체 동맥혈보다 약 35~50mm Hg 에서 태반의 모체 혈액에서 더 낮습니다. 의 차이점에서 부분적인 압력을 사모는 태아의 혈액은 크지 않으로 산소의 부분 압력에서 태아의 혈액에서 태반이 약 20mm Hg. 따라서 태아의 혈액 공급으로 산소가 많이 확산되는 것은 아닙니다. 태아의 헤모글로빈은 모체 헤모글로빈보다 산소에 대해 더 큰 친 화성을 가짐으로써이 문제를 극복합니다(그림 3)., 태아 및 성인 헤모글로빈에 있는 네 가지 하위 단위이지만,두 개의 subunits 태아의 헤모글로빈에 있는 다른 구조는 원인 태아의 헤모글로빈이 더 큰 선호도를 위한 산소보다 성인 헤모글로빈.

그림 3. 태아와 성인의 산소-헤모글로빈 해리 곡선. 태아 헤모글로빈은 성인 헤모글로빈보다 산소에 대한 친 화성이 더 큽니다.

혈액 내 이산화탄소 수송

이산화탄소는 세 가지 주요 메커니즘에 의해 운반됩니다., 이산화탄소 수송의 첫 번째 메커니즘은 일부 이산화탄소 분자가 혈액에 용해되기 때문에 혈장에 의한 것입니다. 두 번째 메커니즘은 중탄산염(HCO3–)형태의 운송이며,이는 또한 혈장에 용해됩니다. 이산화탄소 수송의 세 번째 메커니즘은 적혈구에 의한 산소 수송과 유사합니다.

용해 이산화탄소

지만 이산화탄소는 것으로 간주되지 않는 높은 가용성 혈액에서,작은 부분이 약 7~10%—의 이산화탄소가 확산에서 혈액으로 조직에서 녹 플라즈마입니다., 녹은 이산화탄소한 다음 여행에서 혈액과 혈액에 도달 폐 모세혈관,녹 이산화탄소 확산에서 호흡기 막으로 폐포,그것은 다음에 호기 동안 폐 환기입니다.

중탄산염 완충액

혈액으로 확산되는 이산화탄소 분자의 큰 부분—약 70%—는 중탄산염으로 폐로 운반됩니다. 대부분의 중탄산염은 이산화탄소가 모세 혈관으로 확산 된 후 적혈구에서 생성되며이어서 적혈구로 생성됩니다., 탄산 탈수 효소(ca)는 이산화탄소와 물이 탄산 물(h2co3)을 형성하게하여 중탄산염(HCO3–)과 수소(H+)의 두 이온으로 해리됩니다. 다음과 같은 공식이 나타 반응:

\text{CO}_2+\text{H}_2\text{O}\overset{\text{CA}}\longleftrightarrow\text{H}_2\text{CO}_3\to\text{H}^{+}+\text{HCO}_{3}^{−}

중탄산 구축하는 경향이있다에 적혈구,그래서는 거기에 큰 농도의 탄산에서 적혈구에서 보다는 주변의 혈장., 결과적으로,중탄산염 중 일부는 적혈구를 떠나 염화물(Cl–)이온과 교환하여 혈장으로

농도 구배 아래로 이동합니다. 이러한 현상이라고도 염화물 이동하고 있기 때문에 발생합 교환하여 하나의 부정적인 이온을 위한 또 다른 부정적인 이온도 전기전의 적혈구나 그의 혈액은 변경됩니다.

폐 모세 혈관에서 중탄산염(위 그림 참조)을 생성 한 화학 반응이 역전되고 이산화탄소와 물이 생성 물입니다., 혈장 내의 중탄산염의 대부분은 염화물 이온과 교환하여 적혈구에 다시 들어갑니다. 수소 이온과 중탄산염 이온은 결합하여 탄산을 형성하며,이는 탄산 탈수 효소에 의해 이산화탄소와 물으로 전환됩니다. 이산화탄소 확산 밖의 적혈구와 플라즈마,할 수 있는 더욱 확산에서 호흡기 막으로 폐포 것을 내뿜는 동안 폐 환기입니다.

카바 미노 헤모글로빈

이산화탄소의 약 20%가 헤모글로빈에 결합되어 폐로 운반됩니다., 이산화탄소에 묶지 않을철 산소가 대신,이산화탄소 바인딩 아미노산 moieties 에 globin 부분의 헤모글로빈 형성하 carbaminohemoglobin 을 형성하는 경우 헤모글로빈과 이산화탄소할 수 있습니다. 을 때 헤모글로빈은 산소 운반을,그것이 푸른 보라색 톤을 만들고,그것의 어두운 밤색 컬러의 전형적인 대비가 혈액., 다음과 같은 공식을 묘사하는 이 가역 반응:

\text{CO}_2+\text{Hb}\longleftrightarrow\text{HbCO}_2

와 유사한 전송의 산소로는 헴,바인딩 및 분리의 이산화탄소에서 헤모글로빈에 의존하는 부분의 압력을 이산화탄소로 이루어져 있습니다. 기 때문에 이산화탄소에서 발표 폐 혈액 폐 잎 및 도체 조직 낮은 부분적인 압력의 이산화탄소보다에서 발견되는 조직이다., 결과적으로 이산화탄소는 분압이 높기 때문에 조직을 떠나 혈액에 들어간 다음 적혈구로 이동하여 헤모글로빈에 결합합니다. 대조적으로,폐 모세 혈관에서 이산화탄소의 분압은 폐포 내와 비교하여 높습니다. 결과적으로,이산화탄소는 헤모글로빈에서 쉽게 해리되어 호흡 막을 가로 질러 공기 중으로 확산됩니다.,

외에도 부분적인 압력의 이산화탄소,산소 포화도 헤모글로빈의 부분 압력 산소의 혈액에서도 영향을 선호도의 헤모글로빈에 대한 이산화탄소로 이루어져 있습니다. 할단 효과는 산소의 분압과 이산화탄소에 대한 헤모글로빈의 친 화성 사이의 관계에서 발생하는 현상입니다. 산소로 포화 된 헤모글로빈은 이산화탄소를 쉽게 결합하지 않습니다. 그러나 산소가 헴에 결합되지 않고 산소의 분압이 낮 으면 헤모글로빈은 이산화탄소에 쉽게 결합합니다.,

장 검토

산소는 주로 적혈구에 의해 혈액을 통해 운반됩니다., 이 세포들은 헤모글로빈이라고 불리는 메탈로 단백질을 함유하고 있으며,링과 같은 구조를 가진 4 개의 서브 유닛으로 구성됩니다. 각 서브 유닛은 헴 분자에 결합 된 철의 한 원자를 포함합니다. 헴은 각 헤모글로빈 분자가 최대 4 개의 산소 분자를 결합 할 수 있도록 산소를 결합시킵니다. 혈액 내의 모든 헴 단위가 산소에 결합되면 헤모글로빈은 포화 된 것으로 간주됩니다. 헤모글로빈은 일부 헴 단위 만이 산소에 결합되어있을 때 부분적으로 포화됩니다., 산소 헤모글로빈 채/분리 커브가 일반적인 방법을 묘사하는 관계는 방법을 쉽게 산소 바인딩하거나 dissociates 헤모글로빈에서의 함수로서 부분적인 압력의 산소이다. 산소의 분압이 증가함에 따라 더 쉽게 헤모글로빈이 산소에 결합합니다. 동시에 한 분자의 산소가 헤모글로빈에 결합되면 추가 산소 분자가 헤모글로빈에 더 쉽게 결합합니다., 기타 요인 등의 온도,pH,부분 압력의 이산화탄소,농도의 2,3-bisphosphoglycerate 을 향상시킬 수 있습 또는 억제 바인딩 헤모글로빈은 산소뿐만 아니라. 태아 헤모글로빈은 다른 구조보다 성인 헤모글로빈,이는 결과에서 태아 헤모글로빈 큰 선호도를 위한 산소보다 성인 헤모글로빈.

이산화탄소는 용해 된 이산화탄소,중탄산염 또는 카바 미노 헤모글로빈의 세 가지 메커니즘에 의해 혈액으로 운반됩니다. 이산화탄소의 작은 부분이 남아 있습니다., 수송 된 이산화탄소의 가장 큰 양은 적혈구에서 형성되는 중탄산염입니다. 이 전환을 위해 이산화탄소는 탄산 탈수 효소라고 불리는 효소의 도움으로 물 과 결합됩니다. 이 조합은 자발적으로 중탄산염과 수소 이온으로 해리되는 탄산을 형성합니다. 로 중탄산 구축에 적혈구,그것은 이동 통해 막으로 플라즈마에서의 교환을 위해 염화물 이온 메커니즘에 의해 호출 염화물 이동합니다., 에서 폐 모세혈관,중탄산 다시 들어가 적혈구에서의 교환을 위해 염화물 이온,반응으로 탄소 anhydrase 은 반대로,다시 이산화탄소와 물. 그런 다음 이산화탄소는 적혈구 밖으로 그리고 호흡 막을 가로 질러 공기 중으로 확산됩니다. 중간 양의 이산화탄소는 헤모글로빈에 직접 결합하여 카바 미노 헤모글로빈을 형성합니다. 헤모글로빈의 산소 포화도뿐만 아니라 이산화탄소와 산소의 분압은 헤모글로빈이 이산화탄소를 얼마나 쉽게 결합하는지에 영향을 미칩니다., 헤모글로빈이 덜 포화되고 혈액 내 산소의 분압이 낮을수록 헤모글로빈이 이산화탄소에 더 쉽게 결합됩니다. 이것은 할덴 효과의 예입니다.

Self Check

아래 질문에 답하여 이전 섹션에서 다룬 주제를 얼마나 잘 이해하고 있는지 확인하십시오.