三、CO2的运输
血液中CO2以物理溶解和化学结合CO2形式运输,化学结合CO2约占95%,主要是碳酸氢盐和氨基甲酰血红蛋白,分别约占88%和7%;物理溶解CO2较少,仅约占总运输量的5%。
从组织扩散入血的CO2首先溶解于血浆,一小部分溶解的CO2缓慢地与水结合生成H2CO3,H2CO3又缓慢地解离为HCO-3和H+,H+被血浆缓冲系统缓冲,p H 无明显变化。溶解的CO2也与血浆蛋白的游离氨基反应,生成氨基甲酰血浆蛋白,但数量极少。
血浆化学结合的CO2非常少,运输量有限,主要原因是血浆中缺乏CA,形成H2CO3的速度及H2CO3分解成HCO-3和H+的速度非常缓慢;形成的氨基甲酰血浆蛋白极少,且其在动、静脉血中的浓度相同,基本不发挥运输作用。血浆中溶解的CO2绝大部分扩散入红细胞内,在CA 作用下,化学结合CO2的形成速度明显加快,有利于保障CO2运输。


(一)红细胞内的CO2结合形式0.7 m L/(L·mm Hg)(血浆),以物理溶解形式运输的CO2约占总运输量的10%,其中血浆5%、红细胞内5%。
(2)化学结合CO2:主要包括2种形式,一是与水结合形成的H2CO3及其分解产物,占绝大部分;一是与Hb的氨基结合形成的氨基甲酰血红蛋白,该部分所占比例不高,但在CO2的运输中有重要作用。
2.CO2从组织进入血液的变化过程
(1)血浆反应:CO2从组织进入血液后,组织毛细血管和静脉血PCO2升高。此时红细胞内PCO2较低,CO2遂顺压力梯度自血浆弥散进入红细胞,仅小部分CO2存留血浆,其中主要与水合成H2CO3,然后分解为H+和HCO-3,H+受磷酸盐缓冲系统和蛋白质缓冲系统的缓冲。另外一小部分(<1%)和血浆蛋白(主要是白蛋白)结合形成氨基甲酰血浆蛋白;其在动、静脉血中的含量不变,故实际上并未参与CO2的运输过程。

由于缺乏CA,H2CO3形成和分解的速度皆非常缓慢,数分钟才能达到平衡;而血流通过毛细血管的速度非常快,不足1 s,因此单纯血浆的CO2运输量甚微,约占总运输量的5%。
(2)红细胞内反应:在红细胞内,由于CA的作用,H2CO3合成及解离的速度显著加快(加快13 000倍,见上述)。H2CO3解离生成的H+大部分被Hb结合,小部分被磷酸盐缓冲对缓冲。还有一部分CO2直接与Hb的氨基结合,形成氨基甲酰血红蛋白;后者产生的H+通过相同的过程缓冲。(https://www.daowen.com)

(3)Hb的效应特点:根据波尔(Bohr)效应,血液中HbO2通过组织时,由于低PO2、低p H 和高PCO2使部分氧合Hb释放氧,并发生分子构象的改变,碱性增强,结合H+的能力增加。氧合Hb解离出1 mmol O2分子,可结合0.7 mmol H 离子,相当于0.7 mmol CO2分子产生的H+,因此,当RQ为0.7(等于脂肪的RQ)时,单纯通过红细胞运输即可保持p H 几乎不变,上述反应可简化为:
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在这一系列反应中,血浆p H 几乎没有改变,称为等氢反应。但若糖类物质(RQ 为1.0)摄入过多或刚停止运动后,RQ 或R 增大,血液p H 有所下降,这是患者呼吸增快和呼吸困难的原因之一。红细胞内生成的大量HCO-3弥散入血浆,伴随等摩尔Cl-弥散入红细胞内(氯转移),从而保持上述反应的持续进行。
HbO2释放氧后碱性增强,在PaCO2保持40 mm Hg的正常情况下,若全部HbO2转变为去氧Hb,理论上p H 升高约0.03,相当于1 L血液的BE升高3 mmol/L。正常动脉血释放25%的氧后转为静脉血,故p H 可相应升高0.007 5。实际周围组织代谢后,PCO2由动脉血的40 mm Hg升高至46 mm Hg,若SO2不变,p H 约降低0.04。PCO2升高6 mm Hg和SO2降低25%的综合结果是p H 下降0.04-0.007 5=0.032 5。
(4)Hb结合氢的其他形式:约1/4的CO2直接和Hb结合形成氨基甲酰血红蛋白,参与CO2的缓冲和运输。HbO2释放氧后,其氨基结合CO2的能力增强。
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3.CO2在血液的运输 各组织器官经过CO2变化(同时伴随氧变化)的毛细血管血进入静脉,经血液循环进入肺动脉和肺泡毛细血管,与肺泡进行气体交换。
4. 血液流经肺时CO2的排出过程 肺泡PCO2低于静脉血,血浆物理溶解的CO2首先顺压力梯度向肺泡弥散,红细胞内CO2向血浆内扩散,血浆中和红细胞内PCO2下降,H2CO3随之分解为CO2和H2O。氨基甲酰血浆蛋白、氨基甲酰血红蛋白直接释放CO2。
(1)血浆反应

(2)红细胞内反应
