Транспорт газов кровью

Как О₂, так и СО₂ плохо растворимы в плазме крови, поэтому основная часть газов транспортируется в химически связанном виде. Вместе с тем, в газообмене (между кровью и альвеолярным газом, между кровью и тканевой жидкостью) принимают участие только газы, растворённые в плазме.

В капиллярах малого круга кровообращения кислород из альвеолярного газа диффундирует в плазму, а из неё – в эритроциты, где взаимодействует с гемоглобином. О₂ связывается с железом гема, при этом образуется нестойкое соединение – оксигемоглобин. Степень окисления железа не меняется. Процесс присоединения кислорода к гемоглобину называется оксигенацией. Каждая молекула гемоглобина связывает четыре молекулы О₂.

Каждые 100 мл крови максимально способны присоединить 20 мл кислорода, этот показатель называется кислородной ёмкостью крови. В тканях оксигемоглобин легко отдаёт кислород и превращается в дезоксигемоглобин, который вновь транспортируется к лёгким.

Прочность связи гемоглобина с кислородом (другими словами, сродство гемоглобина к кислороду) зависит от ряда факторов: при повышении температуры и кислотности, а также увеличении концентрации СО₂ сродство гемоглобина к кислороду снижается, и наоборот – при повышении рН, снижении температуры и концентрации СО₂ сродство гемоглобина к кислороду возрастает. В интенсивно работающих тканях, где выделяется тепло, накапливаются кислые продукты и углекислый газ, гемоглобин сравнительно легко отдаёт кислород. В капиллярах малого круга (в лёгких), сродство гемоглобина к кислороду снижается, и оксигенация протекает легче.

Углекислый газ поступает в кровь из тканей. В тканевых капиллярах растворённый СО₂ диффундирует в эритроциты, где под влиянием фермента карбоангидразы превращается в угольную кислоту. Н₂СО₃ диссоциирует на ионы Н⁺ и НСО₃^-. Ионы НСО₃^- перемещаются в плазму, а вместо них посредством хлорно-бикарбонатного обменника в эритроциты поступают ионы Cl^-.

Освобождающийся Н⁺ ион в эритроцитах связывается с дезоксигемоглобином, поскольку он обладает большим сродством к ионам водорода по сравнению с оксигемоглобином. 

В капиллярах малого круга все описанные процессы протекают в обратном направлении. Оксигемоглобин отдаёт ионы Н⁺, который связываются с НСО3^-, образуя угольную кислоту. Н2СО3 распадается на Н2О и СО₂. Получившийся углекислый газ переходит в плазму, а оттуда – в альвеолярную газовую смесь.

Кроме того, примерно 10% СО₂ соединяется с гемоглобином, образуя карбогемоглобин. Следует отметить, что в отличие от кислорода, углекислый газ присоединяется не к железу, а к белковой части гемоглобина.