3.1. Sự kết hợp và vận chuyển O2 của máu
Khí O2 được vận chuyển theo máu thông qua hai dạng là hòa tan và kết hợp với hemoglobin
3.1.1. Dạng hòa tan
Khả năng hòa tan của oxygen trong máu rất nhỏ và phụ thuộc vào áp suất riêng phần của O2. Ở nhiệt độ cơ thể bình thường và áp suất riêng phần O2 khoảng 104 mmHg, lượng khí oxygen hịa tan trong máu là 0,3 ml/100ml máu. Khi áp suất riêng phần còn 40 mmHg thì chỉ hịa tan được 0,12 ml/100 ml máu. Như vậy, cứ 100 ml máu vận chuyển đến mơ thì chỉ có : 0,3 ml - 0, 1 2 ml = 0, 1 8 ml O2 cung cấp cho mô. Lượng O2 này rất nhỏ so với lượng O2 vận chuyển ở dạng kết hợp cung cấp cho mô
(khoảng 5 ml). Chỉ có khoảng 2-3% tổng lượng O2 được hòa tan trong máu, còn 97- 98% ở dạng kết hợp.
Sự hòa tan của O2 sẽ tăng lên tới 29 ml/100 ml máu khi áp suất riêng phần của O2
cầu cơ thể mà không cần đến sự phân ly của dạng kết hợp HbO2 nữa. Điều này làm rối loạn sự chuyển hóa tế bào, gây hiện tượng co giật nghiêm trọng, áp suất riêng phần O2 quá cao còn gây phù nổi nặng (gọi là sự trúng độc oxygen). Cần chú ý khi cho thở bằng khí O2, nên duy trì áp suất riêng phần của O2 ở mức khoảng 1000 mmHg và khống chế thời gian thở.
3.1.2. Dạng kết hợp
Oxygen được vận chuyển trong máu ở dạng kết hợp là kết quả của một loạt phản ứng thuận nghịch xảy ra giữa oxygen và hemoglobin (Hb) để tạo thành
oxyhemogmhin (HbO2).
Trong phân tử Hb có 4 nhân hẻm, mỗi nhân hem có 2 chuỗi α và 2 chuỗi β gắn với
một protein là globin. Mỗi nguyên tử sắt của nhân hẻm liên kết với một phân tử O2, nghĩa là mỗ i phân tử hemog lob in kết hợp được với 4 phân tử O2 và 4 dạng oxyhemonglobin được hình thành theo các phản ứng sau:
Hb4 + O2 → Hb4O2 Oxyhemoglobin 1
Hb4O2 + O2 → Hb4O4 Oxyhemoglobin 2 Hb4O4 + O2 → Hb4O6 Oxyhemoglobin 3
Hb4o6 + O2 → Hb4O8 Oxyhemoglobin 4
Sự kết hợp giữa O2 và Hb tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của O2 trong máu. Cụ thể là:
Áp suất riêng phần O2 (mmHg) Tỷ lệ % bão hòa HbO2
0 0 10 10 20 30 30 55 40 70 60 90 80 96 100 97
Như vậy khi áp Suất riêng phần của O2 tăng dần từ 0-100 mmHg, tỷ lệ % bão hoà
HbO2 cũng tăng dần đến 97%. Ngược lại, khi áp suất riêng phần của O2 giảm dần từ 100-0 mmHg thì tỷ lệ phần trăm bão hòa của HbO2 cũng giảm dần theo thứ tự đó. Có thể biểu diễn kết quả trên đồ thị và nhận được đường biểu diễn là hình chữ S (hình
5.2A).
Đồ thị chứng tỏ ái lực của Hb với O2 rất cao, khi áp suất riêng phần của O2 trong máu đạt đến mức nhất định thì độ bão hịa HbO2 (Phản ứng thuận tạo thành HbO2) tăng rất nhanh (độ dốc của thân chữ S). Tuy nhiên, khi áp suất riêng phần của O2 gạt
giảm xuống còn 40 mmHg, phản ứng phân ly theo chiều thuận nghịch xảy ra, O2 được giải phóng cung cấp cho cơ thể. Sự kết hợp này còn chịu ảnh hưởng của độ pa và nhiệt độ. Khi pa ngả về kiềm sự kết hợp lãng, ngược lại khi nhiệt độ tăng thì sự kết hợp giảm (hình 5.2B, C). Ở điều kiện hoạt động và nhiệt độ bình thường, người ta tính được rằng, trong 100 ml máu có chứa 15 g hemoglobin . Mỗi gam Hb có khả năng kết hợp tối đa là 1 ,34 ml O2, nghĩa là 100 ml máu kết hợp được: 1,34 x 15 : 20 ml O2
Khi áp suất riêng phần của O2 . Ở mức 100 mmHg, số lượng O2 kết hợp với hemoglobin là 20 ml. Khi áp suất riêng phần O2 là 40 mmHg, số lượng O2 kết hợp là 15 ml. Nghĩa là lượng O2 được giải phóng từ 100 mi máu khi đến mô là 5 ml (20-15 :
5ml).
Lúc cơ thể hoạt động mạnh cần nhiều O2, áp suất riêng phần O2 ở mô g iả m xuống thấp hơn, còn khoảng 15 mmHg, lượng O2 kết hợp với Hb cũng chỉ còn khoảng 5 mỉ và như vậy 100 ml máu cung cấp cho mô lượng O2 tăng gấp ba lần (20-5 : 15 ml O2). Tuy sự giải phóng O2 từ HbO2 được tự động tăng lên do áp suất riêng phần O2 giảm, song cũng không đủ cung cấp cho nhu cầu O2 của có thể tăng lên tới 15 lần khi cơ hoạt động
mạnh và kéo dài. Trong trường hợp này, nhờ lưu lượng tim tăng lên 5 lần nên nhu cầu O2 của cơ thể vẫn được đảm bảo (3 x 5 = 15 lần).
3.2. Sự kết hợp và vận chuyển CO2
Khí CO2 được vận chuyển trong máu cũng thơng qua 2 dạng: hịa tan và kết hợp.
3.2.1. Dạng hòa tan
Dạng hịa tan của khí CO2 là do q trình trao đổi chất sinh ra khí CO2 trong tế bào và mô rồi được khuếch tán vào mao mạch thơng qua sự trao đổi khí ở mơ (phần trên). Một phần khí CO2 vào máu được giữ lại trong huyết tương dưới dạng hòa tan và vận chuyển đến phổi. Trong 100 mi máu có khoảng 0,2 ml khí CO2 ngược hòa tan, chiếm khoảng 4% tồn bộ khí CO2 vận chuyển về phổi.
3.2.2. Dạng kết hợp
- CO2 kết hợp với H2O Của huyết tương. Một lượng khí CO2 vào máu, phản ứng với H2O Của huyết tương tạo thành acid carbonic. Acid này lại phân ly ngay để tạo thành H+
và HCO3-
Như vậy ở trong huyết tương ngồi một lượng khí CO2 hòa tan, CO2 còn được vận chuyển dưới dạng các con bicarbonate. Số lượng khí CO2 kết hợp với H2o ở huyết tương không nhiều, trong 100 mi máu chỉ có khoảng 0,1 - 0,2 mi CO2 vận chuyển dưới dạng kết hợp này, chiếm khoảng 3-4%.
- CO2 kết hợp với H2O trong hồng cầu: phần lớn khí CO2 được thấm qua màng vào trong hồng cầu. Ở đây có hai phản ứng xảy ra đó là CO2 kết hợp với Hb và kết hợp với nước. Lượng khí CO2 kết hợp với nước chiếm khoảng 70% tổng số khí CO2, tức là khoảng 3 ml CO2 trong 100 ml máu.
Phản ứng này có sự xúc tác của enzyme carbonic anhydrase nên xảy ra rất nhanh. Cũng như trong huyết tương, phản ứng tạo thành acid carbonic và tiếp tục phân ly cho ra H+ và HCO3- các H+ sinh ra kết hợp với hemoglobin tạo thành một acid yếu gọi là acid hemoglobinic (HHb):
HHb là hệ đệm quan trọng của máu để điều hòa độ pa của máu. Còn các HCO3- được thấm qua màng hồng cầu ra huyết tương rồi vận chuyển về phổi. Để giữ cân bằng, một lượng Cl-
phân ly từ muối ăn thấm vào trong hồng cầu.
- CO2 kết hợp trực tiếp với Hb trong hồng cấu tạo ra dạng hợp chất carbamin HbCO2. Phản ứng này cũng là phản ứng thuận nghịch, chúng kết hợp ở máu mao mạch của mô và phân ly ở phổi: Hb + CO2 ↔ HbCO2
Tổng số khí CO2 vận chuyển theo dạng kết hợp này chiếm khoảng 23%, tức là khoảng 1,5 mi CO2 trong 100 ml máu. Một lượng rất nhỏ khí CO2 cũng kết hợp với protein huyết tương theo kiểu này.