Các dạng vận chuyển khí Oxi và Cacbonic trong máu

Sau khi khí oxi (O2) được khuếch tán từ bề mặt trao đổi khí của cơ quan hô hấp vào hệ tuần hoàn được vận chuyển đến mô để cung cấp O2 cho tế bào; CO2 được tạo ra trong hô hấp nội bào sẽ được vận chuyển đến cơ quan cơ quan hô hấp để đưa ra ngoài. Ở bài này chúng ta cùng nhau tìm hiểu về cách vận chuyển 2 loại khí là O2 và CO2 trong máu ở động vật hô hấp bằng phổi.

Sự trao đổi khí ở phổi và mô

Vận chuyển Oxi trong máu (động mạch)

Vận chuyển Oxi trong máu (tĩnh mạch)

 1. Vận chuyển O2

O2 được vận chuyển trong máu dưới dạng hòa tan và kết hợp hêmôglôbin:

- Dạng hòa tan: lượng O2 hòa tan trong huyết tương rất ít, khoảng 0,03 mlO2/100ml máy, chiếm khoảng 1-2% lượng O2 được vận chuyển.

- Dạng kết hợp: khí O2 được vận chuyển chủ yếu dưới dạng ôxihêmôglôbin (HbO2). Dạng vận chuyển này chiếm 98-99% lượng O2 được vận chuyển. Cứ 1g Hb có khả năng gắn 1,34 ml O2, mà trong 100ml máu có 15g Hb, do đó trong 100ml máu có 20ml O2 ở dạng kết hợp với Hb.Như vậy, lượng O2 ở dạng kết hợp nhiều gấp 700 lần so với lượng O2 dạng hòa tan.

Phản ứng thuận nghịch của Hb với O2: Hb + O2  ⇆ HbO2

Ở phổi, O2 gắn lỏng lẻo với Fe2+ có trong phân tử Hb tạo thành phức hợp HbO2. Phản ứng kết hợp này là yếu và kém bền nên khi máu đến mô, HbO2 dễ dàng giải phóng ra O2 cung cấp cho hoạt động của tế bào.

Sự phân li của HbO2 phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: phân áp O2, pH, nhiệt độ, phân áp CO2

 - Phân áp O2 là yếu tố quyết định sự kết hợp hoặc phân li của HbO2. Ở nơi có phân áp O2 cao như phổi, Hb kết hợp với O2 tạo thành HbO2, còn ở nơi có phân áp O2 thấp như mô, xảy ra phản ứng phân li HbO2, cung cấp O2 cho tế bào. Trong cơ thể, nơi nào phân áp O2 càng thấp thì HbO2 phân li thành Hb và O2 càng nhiều.

- pH máu giảm, làm tăng phân li HbO2 thành Hb và O2.

- Nhiệt độ tăng, làm tăng phân li HbO2 thành Hb và O2/

- Phân áp Co2 tăng làm tăng phân li của HbO2 thành Hb và O2. Đó là hiệu ứng Bohr (còn gọi là tác dụng Bohr).

Nếu trong không khí có nhiều khí oxit cacbon (CO) thì Hb sẽ kết hợp với CO tạo thành HbCO (do ái lực của Hb với CO rất cao), do vậy Hb không thể kết hợp được với O2 → làm cho tế bào thiếu O2 và có thể dẫn đến tử vong.

2. Vận chuyển CO2

Máu nhận CO2 ở mô và vận chuyển đến phổi dưới hai dạng sau:

- Dạng hòa tan trong huyết tương

- Dạng kết hợp, gồm:

+ HbCO2 trong hồng cầu

+ HCO3- (bicacbonat) trong huyết tương.

Từ mô, CO2 khuếch tán qua dịch kẽ tế bào vào huyết tương và vào hồng cầu. 

- Một lượng nhỏ CO2 hòa tang vào huyết tương (chiếm 5-7% tổng lượng CO2 được vận chuyển).

- Phần lớn CO2 khuếch tán vào hồng cầu, trong hồng cầu, một phần CO2 kết hợp với Hb tạo thành phức hợp HbCO2 (chiếm tổng số 25% tổng số lượng CO2 được vận chuyển), còn phần lớn CO2 kết hợp với H2O tạo thành H2CO3 (nhờ xác tác của enzim cacbonic anhidraza). H2CO3 phân li thành HCO3- và H+. Từ hồng cầu HCO3- khuếch tán vào huyết tương. Lượng CO2 vận chuyển dưới dạng HCO3- trong huyết tương chiếm khoảng 65-70% tổng số CO2 được máu vận chuyển.

Do HCO3- liên tục khuếch tán từ hồng cầu vào huyết tương nên Cl- (ion clo) từ huyết tương đi vào hồng cầu để lập lại cân bằng điện tích. Hiện tượng Cl- đi vào trong trường hợp này gọi là tràn clorit.

Khi máu mang CO2 đến phổi, quá trình phân li và giải phóng CO2 qua phổi diễn ra theo chiều ngược lại:

- CO2 khuếch tán từ huyết tương vào phế nang.

- HbCO2 phân li thành Hb và CO2, CO2 khuếch tán từ hồng cầu vào trong phế nang.

- HCO3- khuếch tán từ huyết tương vào hồng cầu và kết hợp với H+ tạo thành H2CO3. Nhờ enzim cacbonic anhidraza xúc tác, H2CO3 phân li thành CO2 và H2O. Khí CO2 khuếch tán từ hồng cầu vào trong phế nang và đi ra ngoài khi thở.

Do HCO3- liên tục khuếch tán từ huyết tương vào hồng cầu nên Cl- từ hồng cầu khuếch tán trở lại huyết tương để lập lại cân bằng điện tích.

Tham khảo: 

- Tài liệu chuyên sinh THPT.

- Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi sinh học THPT.