生理学/二氧化碳的运输

跳转到：导航, 搜索

生理学

呼吸
- 气体在血液中的运输
  - 氧和二氧化碳在血液中存在的形式
  - 氧的运输
  - 二氧化碳的运输

（一）CO2的运输

血液中CO₂也以溶解和化学结合的两种形式运输。化学结合的CO₂主要是碳酸氢盐和氨基甲酸血红蛋白。表5-5示血液中各种形式CO₂的含量（ml/100ml 血液）、运输量（%）和释出量（%）。溶解的CO₂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%）。

从组织扩散入血CO₂首先溶解于血浆，一小部分溶解的CO₂缓慢地和水结合生成碳酸，碳酸又解离成碳酸氢根和氢离子，H⁺被血浆缓冲系统缓冲，pH无明显变化。溶解的CO₂也与血浆蛋白的游离氨基反应，生成打官司基甲酸血浆蛋白，但形成的量极少，而且动静脉中的含量相同，表明它对CO₂的运输不起作用。

在血浆中溶解的CO₂绝大部分扩散进入红细胞内，在红细胞内主要以下述结合形式存在：

表5-5 血液中各种形式CO₂的含量（ml/100ml血液）、运输量（%）和释出量（%）

	动脉血		静脉血		差值	释出题
	含量	运输量	含量	运输量（动、静永血间）
CO₂总量	48.5	100	52,5	100	4.0	100
溶解的CO₂	2.5	5.15	2.8	5.33	0.3	7.5
HCO³形式的CO₂	43.0	88.66	46.0	87.62	3.0	75
氨基甲酸血红蛋白的CO₂	3.0	6.19	3.7	7.05	0.7	17.5

运输量（%）是指各种形式的CO₂含量/CO₂总含量×100%

释放量（%）是指各种形式的CO₂在肺释放量/CO₂总释放量×100%

1．碳酸氢盐从组织扩散进入血液的大部分CO₂，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（图5-15）。这是因为红细胞内含有较高浓度的碳酸酐酶，在其催化下，使反应加速5000倍，不到1s即达平衡。在此反应过程中红细胞内碳酸氢根浓度不断增加，碳酸氢根便顺浓度梯度红细胞膜扩散进入血浆。红细胞负离子的减少应伴有同等数量的正离子的向外扩散，才能维持电平衡。可是红细胞膜不允许正离子自由通过，小的负离子可以通过，于是，氯离子便由血浆扩散进入红细胞，这一现象称为氯离子转移（chloride shift）。在红细胞膜上有特异的HCO₃^—CI^-载体，运载这两类离子跨膜交换。这样，碳酸氢根便不会在红细胞内堆积，有利于反应向右进行和CO₂的运输。在红细胞内，碳酸氢根与K⁺结合，在血浆中则与Na⁺结合成碳酸氢盐。上述反应中产生的H⁺，大部分和Hb结合，Hb 是强有力的缓冲剂。

CO2在血液中的运输示意图

图5-15 CO₂在血液中的运输示意图

在肺部，反应向相反方向（左）进行。因为肺泡气PCO₂比静脉血的低，血浆中溶解的CO₂首先扩散入肺泡，红细胞内的HCO₃+H⁺生成H²CO₃，碳酸酐酶又催化H²CO₃分解成CO₂和H²O，CO₂又从红细胞扩散入血浆，而血浆中的HCO₃便进入红细胞以补充消耗的HCO₃，CI^-则出红细胞。这样以HCO₃形式运输的CO₂，在肺部又转变成CO₂释出。

2．氨基甲酸血红蛋白一部分CO₂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。

HbO₂与CO₂结合形成HbNHCOOH的能力比去氧Hb的小。在组织里，解离释出O₂，部分HbO₂变成去氧Hb，与CO₂结合生成HbNHCOOH。此外，去氧Hb 酸性较HbO₂弱，去氧Hb和H⁺结合，也促进反应向右侧进行，并缓冲了pH的变化。在肺的HbO₂生成增多，促使HHbNHCOOH解离释放CO₂和H⁺，反应向左进行。氧合作用的调节有重要意义，从表5-5可以看出，虽然以氨基甲酸血红蛋白形式运输的CO₂仅占总运输量的7%，但在肺排出的CO₂中却有17.5%是从氨基甲酸血红蛋白释放出来的。

（二）CO2解离曲线

CO₂解离曲线（carbon dioxide dissociation curve）是表示血液中CO₂含量与PCO₂关系的曲线（图5-16）。与氧离曲线不同，血液CO₂含量随PCO₂上升而增加，几乎成线性关系而不是s 形，而且没有饱和点。因此，CO₂解离曲线的纵坐标不用饱和度而用浓度来表示。

图5-16的A点是静脉血PO₂5.32kPa(40mmHg)，PCO₂6kPa(45mmHg)时的CO₂含量，约为52ml%；B点是动脉血PO₂13.3kPa(100mmHg)，PCO₂5.32kPa(40mmHg)时的CO₂含量，约为48ml%，血液流经肺时通常释出CO₂4ml/100ml血液。

CO2解离曲线

图5-16 CO₂解离曲线

A：静脉血 B：动脉血（1mmHg=0.133kPa）

（三）氧与Hb的CO2运输的影响

O₂与Hb结合将促使CO₂释放，这一效应称作何尔登效应（ Haldane effect）。从图5-16可以看出，在相同PCO₂下，动脉血（HbO₂）携带的CO₂比静脉血少。这主要是因为HbO₂酸性较强，而脱氧Hb酸性较弱的缘故。所以脱氧Hb易和CO₂结合生成 HbNHCOOh ，也易于和H⁺结合，使H₂CO₂解离过程中产生的H⁺被及时移去，有利于反应向右进行，提高了血液运输CO₂的量。于是，在组织中，由于HbO₂释出O₂而成去氧Hb，经何尔登效应促使血液摄取并结合CO₂；在肺，则因Hb与 O₂结合，促使CO₂释放。可见O₂和CO₂的运输不是孤立进行的，而是相互影响的。CO₂通过波尔效效影响O₂的结合和释放，O₂又通过何尔登效应影响CO₂的结合和释放。两者都与Hb的理化特性有关。