生理学第三节 气体在血液中的运输

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。Hb 还参与CO 2的运输，所以在血液气体运输方面Hb 占极为重要的地位。

Hb 与O 2 结合的特征如下：

（1） 反应方向可逆，取决于血中PO 2的高低； （2） 反应迅速、不需酶催化；

（3）

Hb 中的Fe 2+仍然是亚铁状态，反应是氧合而不是氧化。

Hb 所能结合的最大O 2量称为Hb 的氧容量。此值受Hb 浓度的影响；而实际结合的O 2量称为Hb 的氧含量，其值可受PO 2的影响。Hb 氧含量和氧容量的百分比为Hb 氧饱和度。Hb 氧容量，Hb 氧含量和Hb 氧饱和度可分别视为血氧容量（osygen capacity ）、血氧含量（oxygen content ）和血氧饱和度（oxygen saturatino ）。HbO 2呈鲜红色，去氧Hb 呈紫蓝色，当体表表浅毛细血管床血液中去氧Hb 含量达5g/L 以上时，皮肤、黏膜呈浅蓝色，称为发绀。发绀一般是缺氧的标志。

（4） 1分子Hb 可结合4分子O 2

（5） 结合或解离曲线S 型，与Hb 的变构效应有关。

当前认为Hb 有两种构型：去氧Hb 为紧密型（tense form,T 型），氧合Hb 为疏松型（relaxed form,R 型）。

三、氧解离曲线

氧解离曲线（oxygen dissociation curve ）是表示PO 2与Hb 氧结合量或Hb 氧饱和度

氧解离曲线及影响氧解离曲线因素示意图 关系的曲线。该曲线既表示不同PO 2时，O 2

与Hb 的结合情况。

（1）上段较平坦，氧分压在70m/100mmHg 范围变化时，Hb 氧饱和度变化不大。

（2）中段较陡，是HbO 2释放O 2部分。 （3）下段最陡，HbO 2稍降，就可大大下降，这有利于运动时组织的供氧。下段代表O 2贮备。

四、影响氧离曲线的因素

1.Hb 与PCO 2的影响 酸度对Hb 氧亲和力的这种影响称为波尔效应（Bohr effect ）。

波尔效应有重要的生理意义，它既可促

进肺毛细血管的氧合，又有利于组织毛细血管血

液释放O 2。

2．温度的影响

3．2，3-二磷酸甘油酸 4．Hb 自身性质的影响

总之，血液Hb 的运O 2量可受多种因素影响：包括PO 2、Hb 本身的性质和含量、pH 、PCO 2、温度、2,3-DPG 和CO 等，pH 降低，PCO 2升高，温度升高，2,3-DPG 增高，氧离曲线右移；pH 升高，PCO 2、温度、2,3-DPG 降低和CO 中毒，曲线左移。

五、二氧化碳的运输

（一）CO 2的运输

血液中CO 2也 以溶解和化学结合的两种形式运输。化学结合的CO 2主要是碳酸氢盐和氨基甲酸血红蛋白。溶解的CO 2约占总运输量的5%，结合的占95%（碳酸氢盐形式的占88%，氨基甲酸血红蛋白形式占7%）。

运输量（%）是指各种形式的CO 2含量/CO 2总含量×100% ；释放量（%）是指各种形式的CO 2在肺释放量/CO 2总释放量×100%

在血浆中溶解的CO 2绝大部分散进入红细胞内，在红细胞内主要以下述结合形式存在：

1．碳酸氢盐 从组织扩散进入血液的大部分CO 2，在红细胞内与水反应生成碳酸，碳酸又解离成碳酸氢根和氢离子，反应极为迅速，可逆。氯离子由血浆扩散进入红细胞的现象称为氯离子转移（chloride shift ）。

CO 2+H 20 H 2CO 3 HCO 3-+H +

2．氨基甲酸血红蛋白 一部分CO 2与Hb 的氨基结合生成氨基甲酸血红蛋白（carbaminohemoglobin ），这一反应无需酶的催化、迅速、可逆，主要调节因素是氧合作用。

六、CO 2解离曲线

CO 2解离曲线（carbon dioxide dissociation curve ）是表示血液中CO 2含量与PCO 2关系的曲线。与氧离曲线不同，CO 2解离曲线的纵坐标不用饱和度而用浓度来表示。

七、氧与Hb 的结合对CO 2运输的影响

O 2与Hb 结合将促使CO 2释放，这一效应称作何尔登效应（ Haldane effect ）。它有利于反应向右进行，提高了血液运输的量。O 2和CO 2的运输不是孤立进行的，而是相互影响的。CO 2通过波尔效效影响O 2的结合和释放，O 2又通过何尔登效应影响CO 2的结合和释放