Насколько я понимаю, процесс, который замещает углекислый газ и кислород в наших эритроцитах и легких, называется диффузией. Меня учили, что диффузия — это чистое движение частиц из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие .
То, что существует равновесие между углекислым газом и кислородом, не означает ли это, что всегда должны присутствовать равные доли этих элементов? Таким образом, эритроциты должны содержать оба этих химических вещества одновременно . Правильно ли я предполагаю это? Если да, то у меня есть дополнительный вопрос: не будет ли углекислый газ, постоянно плавающий в нашей крови, вызывать какие-то нездоровые побочные эффекты, и есть ли что-то, что препятствует этому?
В настоящее время я только на выпускных экзаменах в школе, поэтому прошу прощения, если на этот вопрос может быть очень простой ответ.
Спасибо
Для того чтобы произошла диффузия, должен существовать «градиент концентрации», то есть одна область, из которой диффундирует вещество туда, куда оно диффундирует. Там, откуда вещество диффундирует, концентрация высокая, а там, куда оно направляется, концентрация низкая. Наше тело постоянно потребляет кислород и производит углекислый газ. Углекислый газ обычно переносится плазмой крови, а кислород обычно переносится красными кровяными тельцами (эритроцитами). В то время как верно, что при диффузии обычно достигается равновесие, в данном случае вы говорите, что равновесия нет. Наши физиологические процессы (дыхание) постоянно поддерживают этот градиент концентрации, поэтому углекислый газ всегда уходит, а кислород всегда поступает.
На самом деле обычно существует равновесие диффузии как для кислорода, так и для углекислого газа к тому времени, когда кровь завершает газообмен в альвеолах легких. Одна путаница в OP заключается в том, что для химического равновесия между углекислым газом и кислородом нет реального значения , поскольку они являются отдельными химическими объектами. Углекислый газ в легочной капиллярной крови уравновешивается с углекислым газом в альвеолярном газе легких; кислород аналогичным образом уравновешивает кровь и газ. Каждое эффективно само по себе.
Да, организм постоянно потребляет кислород и вырабатывает углекислый газ, так что с этой точки зрения у нас есть устойчивое состояние всего тела. При общем равновесии мы мертвы. Но в месте газообмена в легких обычно нет разницы в химической активности того или иного газа между альвеолярным воздухом и капиллярной кровью, выходящей из альвеол. Таким образом, с химической точки зрения в этой точке обычно существует локальное равновесие обоих газов.
В некоторых случаях это локальное равновесие не достигается. Транспорт двуокиси углерода очень сложен, так как он существует в нескольких взаимопревращаемых формах: растворенный газообразный двуокись углерода, форма, называемая угольной кислотой, где она химически реагирует с водой, ионы бикарбоната и карбоната, образующиеся в результате диссоциации угольной кислоты, и форма карбамата, которая представляет собой обратимую химическую связь с аминогруппами белков. Реакция с водой сама по себе идет медленно; катализируется ферментом карбоангидразой эритроцитов. Если этот фермент ингибируется (например, лекарственным средством ацетазоламидом), то может не наступить химическое равновесие общегоуглекислого газа между альвеолярным воздухом и капиллярной кровью, так как может не хватить времени, пока кровь течет через альвеолы, для того, чтобы все остальные формы превратились в растворенный газ, который может диффундировать из крови в альвеолярный воздух.
Еще одна сложность заключается в том, что транспорт кислорода и углекислого газа в крови несколько взаимозависим. Подкисление углекислым газом (чем ниже рН , тем кислее) влияет на способность гемоглобина связывать кислород, что приводит к выделению большего количества кислорода. Тем не менее, в большинстве случаев у людей оба газа по отдельности находятся в равновесии между альвеолярным воздухом и кровью, покидающей альвеолы.
Наконец, постоянное присутствие углекислого газа в организме является нормальной, здоровой частью физиологического функционирования. Это должно быть сохранено в равновесии, но оно должно быть там.
ЭдМ