оксигенация

оксигенация относится к связыванию красного пигмента крови с молекулами кислорода. Противоположное явление также называется деоксигенацией и происходит, когда концентрация CO слишком высока или значение pH в крови слишком низкое. Прогрессирующая деоксигенация ставит под угрозу снабжение органов кислородом в случае отравления угарным газом.

Что такое оксигенация?

Красный пигмент крови гемоглобин придает цвет эритроцитам, а также выполняет важные функции в дыхательной цепи. Гемоглобин содержит соединение двухвалентного железа, которое может связываться с кислородом. Поэтому его также называют кислородно-аффинным. Связывание кислорода красным пигментом крови в медицинской терминологии называется оксигенацией.

Таким образом, кровь выполняет роль транспортной среды при дыхании и доставляет кислород к отдельным органам и тканям. Кислород присутствует в крови как в связанной, так и в физически растворенной форме. Растворенная форма играет, в частности, роль в обмене кислорода между альвеолами легких и плазмой. Кислородный обмен между плазмой крови и интерстицией также зависит от растворенного кислорода, поскольку этот процесс осуществляется посредством диффузии.

Однако растворимость кислорода ограничена. Связанный с гемоглобином транспорт кислорода поддерживает снабжение жизненно важных клеток кислородом, несмотря на ограниченную растворимость.

Функция и задача

Во время оксигенации кислород связывается с гемоглобином. В результате молекула меняет свою конформацию, то есть пространственное расположение. Во время этого процесса центральный атом железа пигмента крови меняет свое положение.Таким образом, привязка достигает динамического функционального состояния. В случае оксигенации нет настоящего окисления или химически сложной реакции.

Несвязанный гемоглобин, также известный как дезоксигемоглобин, имеет напряженную Т-образную форму. Только когда он связывается с атомами кислорода, пигмент крови превращается в расслабленную R-форму, которая также известна как оксигемоглобин. Сродство гемоглобина к кислороду зависит, например, от таких факторов, как конформация молекул. В расслабленной R-форме красный кровяной пигмент имеет большее сродство, чем в напряженной T-форме.

Значение pH также играет роль в сродстве гемоглобина к связыванию кислорода, которое не следует недооценивать. Аффинность связывания гемоглобина также увеличивается с увеличением pH. Температура также оказывает большое влияние на сродство связывания красного пигмента крови. Сродство увеличивается с понижением температуры и, как следствие, теряется, когда внутренние температуры слишком высоки. Помимо этих факторов, аффинность связывания гемоглобина также зависит от концентрации углекислого газа.

Зависимость от факторов содержания углекислого газа и значения pH в крови обобщается как так называемый эффект Бора. При высоком pH и низком уровне углекислого газа наблюдается высокое сродство. В этих условиях соответственно увеличивается концентрация оксигемоглобина. Как следствие, аффинность связывания снижается при высоком содержании диоксида углерода и низком значении pH.

Кровоток тела естественным образом учитывает эти факторы при транспортировке кислорода. Например, капилляры легких имеют низкое содержание углекислого газа и относительно высокий pH. Соответственно, сродство связывания гемоглобина в легких является высоким. Это приводит к насыщению кислородом красного пигмента крови. Вне легочных капилляров имеется относительно высокое содержание CO2 при низком значении pH. Сродство связывания гемоглобина соответственно уменьшается и постепенно высвобождает кислород, который затем поглощается тканями и органами.

Это отделение кислорода от молекул гемоглобина известно как деоксигенация и так же важно для снабжения организма кислородом, как и оксигенация.

Болезни и недуги

В случае отравления угарным газом окисление гемоглобина ограничено или даже полностью отключено. Это связано с тем, что сродство связывания гемоглобина с монооксидом углерода примерно в 300 раз выше, чем сродство связывания с кислородом. Таким образом, в случае вдыхания дыма окись углерода накапливается в гемоглобине за очень короткое время, образуя карбоксигемоглобин. Это создает препятствие для поглощения кислорода, и содержание кислорода в крови постепенно падает.

Таким образом, сильное отравление угарным газом вызывает гипоксию, то есть общее недообеспечение тканей и органов кислородом. Когда уровень CO в крови достигает определенного процента, человек теряет сознание из-за этого недостатка. Если уровень продолжает расти после обморока, смерть наступает выше определенной концентрации. В случае недостаточного поступления кислорода ткани тела необратимо отмирают.

Кислородная терапия доступна для лечения пониженной концентрации кислорода в артериальной крови. Эти методы лечения также полезны при тромбоэмболии легочной артерии. То же касается сердечных приступов, дыхательной недостаточности или сердечной недостаточности. Многим сердечно-легочным заболеваниям грозит гипоксия.

Гипоксии грозит также анемия, так как при этом заболевании в плазме слишком мало эритроцитов. Чем меньше гемоглобина, тем меньше кислорода может транспортироваться в органы в связанном виде. Анемия может быть результатом кровопотери, но также может быть вызвана недостатком железа или фолиевой кислоты.

Нарушения кроветворения также могут приводить к явлениям анемии, которые могут быть связаны с дальнейшими нарушениями кроветворения и другими сопутствующими симптомами. Анемии лечат в зависимости от их причины и регрессируют в контексте симптомов дефицита, как только причинный дефицит устранен.