Alveollerden Kana Gaz Taşınması

Alveollerden Kana Gaz Taşınması

Gazların difüzyonu

Solunum fizyolojisi ile ilgili gazların serbest hareketine difüzyon denir. Aynı olay vücut doku ve sıvılarında erimiş olan gazlar için geçerlidir. Difüzyon için gerekli enerji moleküllerin kinetik enerjisinden kaynaklanır. Gazlar bulundukları alanı kaplamaya çalışırlar. Vücut sıvılarında ve dokularında gazların difüzyonu yüksek konsantrasyondan düşüğe doğrudur. Net difüzyonu belirleyen gazın her iki ortamdaki parsiyel basınçları arasındaki farktır.

Dokularda çözünmüş gazların parsiyel basınçları

Gazın konsantrasyonu ve erime katsayısı, parsiyel basıncı etkiler. Parsiyel basınç= Gazın konsantrasyonu/ Erime katsayısı

• CO₂’ in erime katsayısı: 0.57
• O₂’ in erime katsayısı: 0.024
• CO₂’ in eriyebilirliği oksijene göre 20 kat fazladır.

Gazların alveol ve kapiller arasındaki difüzyonu

Gazların alveollerden kapillere diffüzyonu ve ters yönde kapillerden alveollere geçişi gazların parsiyel basınçlarına bağlıdır. Sonuç olarak net difüzyonun yönü gazların parsiyel basınçları arasındaki farka göre belirlenir. Örneğin; pulmoner kapillerde erimiş CO₂’ in parsiyel basıncı daha yüksek oldugu için net difüzyon alveol içine doğru gerçekleşir .

Gazların Net Difüzyon Hızının Ölçülmesi

• Net difüzyonu etkileyen faktörler;
• Basınç farkı
• Gazın çözünürlüğü
• Difüzyon yüzeyinin kesit alanı
• Gazın difüze olacağı mesafe
• Gazın molekül ağırlığı
• Sıcaklık

D = Basınç farkı X Alan X Çözünürlük/ Mesafe X √ Moleküler ağırlık

Çözünürlük ve moleküler ağırlık birlikte difüzyon katsayısını belirler. Farklı gazların aynı parsiyel basınçtaki difüzyon hızları difüzyon katsayısı ile orantılıdır. O₂’ nin difüzyon katsayısı 1 kabul edildiğinde CO₂’ ninki 20.3’ dir .

Net alveoler PO₂ değerini belirleyen faktörler

1) Atmosfer havasındaki PO₂

2) Alveoler ventilasyon hızı

3) Vücudun oksijen tüketim hızı

Su buharı basıncı

Atmosfer havası solunum yollarına girdiğinde su ile nemlendirilir. Su molekülleri sürekli olarak sıvı halden gaz haline geçmeye çalışır. Suyun gaz hale geçmeye çalıştığı basınca buhar basıncı denir. Suyun 37º C’ deki buhar basıncı 47 mmHg’ dir. Su ile dengelenmiş gaz karışımındaki suyun parsiyel basıncı (P_H2O) da 47 mmHg’ dir.

Alveol havasının değişimi

Fonksiyonel rezidüel kapasite= 2200- 2400 ml . İnspirasyon sırasında alveollere ulasan hava 350 ml olup, aynı miktarda eski hava dışarı çıkar. Alveoler havanın yenilenmesi 7-8 soluğun sonunda gerçekleşir. Alveoler havanın yavaş değişimi kandaki gazların düzeylerindeki ani değişikliği önler.

Solunum membranında gazların difüzyonu

Solunum ünitesi: Respiratuar bronşiyoller, alveoler kanallar, alveoller

Alveol duvarları son derece incedir. Alveolleri saran kapiller sağlam bir ağ tabakası oluşturur. Alveol ve kapillerin çok yakın olmaları nedeniyle gazların aktarımı difüzyon ile gerçekleşir.

Solunum membranı:

• Alveol içini kaplayan sıvı tabakası (sürfaktan)
• Alveol epiteli
• Epiteliyal bazal membran
• İnterstisyel boşluk
• Kapiller bazal membran
• Endotel hücresinin membranı

Solunum membranının özellikleri: Membranın kalınlığı bazı bölümlerde 0.2 µm’ dir . Solunum membranının toplam alanı erişkin bir insanda 70 m²’ yi bulur. Pulmoner kapillerin ortalama çapı 5 µm olduğu için eritrositler sıkışarak geçebilirler. Eritrosit membranı ve solunum membranı birbirine çok yakın olduğu için gazların geçişi kolay olur.

Gazların difüzyon hızlarını etkileyen faktörler

• Membranın kalınlığı
• Membranın yüzey alanı
• Gazların difüzyon katsayısı
• Gazların parsiyel basıncı

Egzersizin gazların difüzyonuna etkisi

Egzersiz sırasında önceden kapalı çok sayıda kapiller açılır ya da dilatasyona uğrar. Kapillerin genişlemesi oksijenin difüzyona uğrayacağı alanı genişletir. Ventilasyon-perfüzyon oranı dengelenir. Sonuç olarak egzersiz sırasında hem ventilasyon hem de solunum membranının kapasitesi artar.

Dokulara oksijen sunumu

• Bir dokunun oksijenlenmesi;
• Akciğerlere giren oksijen miktarına
• Akciğerlerde gaz değişiminin yeterli olup olmamasına
• Dokuların kanlanmasına,
• Kanın oksijen taşıma kapasitesine bağlıdır

Hemoglobinin Oksijenle Bağlanması

Hb; 4 alt birimden oluşmuş bir proteindir. Her alt birim bir polipeptid zincirine bağlanmış bir adet hem grubu içerir. Normal bir erişkinde en fazla bulunan Hb tipi HbA1 olup 2 α ve 2 β zincirinden oluşur. Hem gruplarının her biri 1 adet Fe²⁺ (ferro) atomuna sahiptir. Her bir demir atomu bir adet O₂  bağlayabilir.

Hb’ in oksijene olan ilgisi, molekülün konfigürasyonuna göre değişir (Tense ve Relaxed formlar). Oksihemoglobin: Oksijen bağlı Hb , Deoksihemoglobin: Oksijenini bırakmış Hb. İlk O₂ molekülü bağlandığında Hb yapısındaki bağlar gevşer, diğer O₂ moleküllerinin bağlanması hızlanır.

CO₂ taşınması

• CO₂ taşınma şekilleri;
• Çözünmüş (% 7)
• Karbaminohemoglobin (CO₂Hb) (% 23)
• Bikarbonat (% 70)

Eritrositlere geçen CO₂, karbonik anhidraz’ ın etkisiyle aşağıdaki reaksiyona uğrar. HCO₃^– plazmaya geçerken, H⁺ temel olarak Hb tarafından tamponlanır.

CO₂ + H₂O Þ H₂CO₃

H₂CO₃  Þ HCO₃^– + H⁺

Klorür kayması: Kapillerde 1 mol bikarbonatın eritrosit dışına çıkışına karşılık 1 mol klorun hücre içine girmesidir. Band 3 (anyon transporteri) . Klorun girmesi ozmoz ile su moleküllerini de hücreye çeker, eritrositler şişer. Akciğerlerden geçerken klor hücreden çıkar, hücreler su kaybeder.