การลำเลียงแก็ส

การลำเลียงแก๊ส
เป็นการลำเลียงแก๊สที่ช่วยในการหายใจ จะต้องอาศัยตัวกลางที่เป็นของเหลวไอออนอินทรีย์จำนวนหนึ่ง และเม็ดเลือดแดงซึ่งมีฮีโมโกลบิน (Hb) เป็นองค์ประกอบสำคัญ
ฮีโมโกลบินมีสมบัติที่จะรวมตัวหลวมๆกับ O₂ ดังสมการ

Hb + O₂ HbO₂ หรือ Hb + 4 O₂ 4HbO₂

ถ้ามี O₂ มากเกินพอ ปฏิกิริยาจะดำเนินไปทางขวา ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เกิดในเส้นเลือดฝอยในปอด ออกชีฮีโมโกลบิน (HbO₂) จะเกิดขึ้นที่เส้นเลือดฝอย ในปอดO₂ ที่ลำเลียงไปในเส้นเลือดจะอยู่ในรูป HbO₂ มี O₂ ส่วนน้อยที่ละล

ายอยู่ในพลาสมาในเลือดยังมี CO₂ และ N₂ ละลายอยู่ด้วย เมื่อความดันของอากาศภายนอก ร่างกายลดลงอย่างกระทันหัน เช่น การขึ้นสู่ที่สูงอย่างรวดเร็ว หรือการขึ้นจากที่ลึกมากๆ อย่างรวดเร็ว จะทำให้แก๊สละลายอยู่ในเลือดเกิดเป็นฟองอากาศออกมาจากเลือดในลักษณะคล้ายกับการเปิดฝาขวดน้ำโซดา ซึ่งอาจเป็นอันตรายได้
เมื่อ HbO₂ มาถึงเนื้อเยื่อ ปฏิกิริยาในสมการจะเกิดไปทางซ้าย เซลล์มี O₂ น้อยกว่าใน

เลือด ดังนั้น HbO₂ จะปล่อย O₂ เป็นอิสระออกมาจึงเกิด Hb อิสระอีกครั้งหนึ่ง และ O₂ อิสระจะถูกเนื้อเยื่อนำไปใช้ฮีโมโกลบินยังสามารถลำเลียง CO ได้ดังสมการ

Hb + CO HbCO คาร์บอกซีฮีโมโกลบิน (carboxyhemoglobin)

การรวมตัวของ Hb กับ CO เกิดได้ง่ายกว่า O₂ และที่สำคัญจะไม่ย่อมปล่อยCO ออกมาง่ายๆดังนั้นถ้ามี CO อยู่ในบรรยากาศ Hb จะกลายเป็น HbCO มากกว่าที่จะเป็น HbO₂ ร่างกายขาด O₂ (anoxia) จนเป็นอันตรายถึงชีวิตได้

CO₂ ที่เนื้อเยื่อต่างๆปล่อยเข้าสู่เลือด จะลำเลียงโดยอาศัยละลายไปกับพลาสมาร้อยละ 10 รวมตัวกับฮีโมโกลบินประมาณร้อยละ 25 ซึ่งลำเลียงไปปอดในรูปของคาร์บามิโนฮีโมโกลบิน (carbamino hemoglobin or HbCO₂) CO₂ ส่นใ

หญ่ประมาณร้อยละ 65 จะทำปฏิกิริยากับน้ำกลายเป็นไบคาร์บอเนตไอออน (HCO₃^- )ดังสมการ

CO₂ + H₂ O H₂ CO₃ H⁺ + HCO₃^-

เนื้อเยื่อจะปล่อย CO₂ ให้กับเลือดอย่างสม่ำเสมอ ปฏิกิริยานี้จะเกิดไปทางขวาอย่างรวดเร็ว โดยอาศัยเอนไซม์คาร์บอนิกแอนไฮเดรส ซึ่งอยู่ในเซลล์ของเม็ดเลือดแดง ดังนั้น CO₂ ส่วนใหญ่จึงถูกลำเลียงไปยังปอดในรูปของ HCO₃^- ที่ปอดจะเกิดปฏิกิริยาไปทางซ้าย เพราะความดันของ CO₂ ในเลือดสูงกว่าถุงลมในปอด CO₂ จึงแพร่ออกจากเลือดเข้า ถุงลมของปอด ทำให้มี CO₂ อิสระในปอดมากขึ้น และจะผ่านออกจากร่างกายทางลมหายใจ
ทุกไอออน HCO₃^- ที่แพร่ออกจากเม็ดเลือดแดงจะมีโมเลกุลของ CI^- ในพลาสมาเ

ลือดเข้าไปแทนที่ในเม็ดเลือดแดง 1 ไอออนเสมอ ดังนั้นจึงเกิดการแลกเปลี่ยนไอออนขึ้น

เรียกว่า คลอไรด์ชิพต์ (chloride shift) ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการรักษาความเป็นกลางของประจุไฟฟ้าของเม็ดเลือดแดงในปอด กระบวนการเช่นนี้จะเกิดขึ้นที่เนื้อเยื่อของร่างกาย ในทางกลับกัน คือ CI^- จะออกจากเม็ดเลือดแดง และ HCO₃^- จะเข้าไปในเม็ดเลือดแดงแทนที่กัน CO₂ เมื่อรวมกับน้ำในพลาสมาของเลือด จึงน่าจะทำให้เลือดมีสภาพเป็นกรด แต่ความเป็นจริงแล้วเลือดไม่ได้มีสภาพเป็นกรด ทั้งนี้เพราะเลือดมีสารต่างๆ เช่น ไอออนอินทรีย์ต่างๆ โปรตีนในเลือด รวมทั้งฮีโมโกลบินทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ (buffer) ซึ่งเมื่อรวมกับ H⁺ ทันทีที่เกิด H⁺ จึงทำให้เกิดสารประกอบเป็นกลางขึ้น ค่าของ pH ในเลือด

จะไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก และที่บริเวณปอดจะเกิดปฏิกิริยาตรงข้าม H⁺ จะถูกปล่อยออกมาจากบัฟเฟอร์ พร้อมกับน้ำ และ CO₂ จะกลับเป็นอิสระใหม่การที่ฮีโมโกลบินมีฤทธิ์เป็นกรด ในขณะที่เลือดผ่านเนื้อเยื่อ มีส่วนช่วยทำให้เลือดปล่อย O₂ ให้เนื้อเยื่อได้ง่ายขึ้น(สภาพความเป็นกรดจะลดความสามารถของฮีโมโกลบิน ในการจับกับ O₂ )
มนุษย์ที่อาศัยอยู่บนภูเขาสูง ๆ ซึ่งมีความกดดันของอากาศต่ำ จะมี O₂ อยู่น้อยมนุษย์พวกนี้จะมีการปรับตัวโดยมีการสร้างเม็ดเลือดแดงมากกว่าปกติ นักไต่เขาสูง ๆ จะต้องมี O₂ ติดตัวไปด้วย มิฉ

ะนั้นจะเกิดอาการขาด O₂ ได้ ดังนั้นปริมาณ O₂ ในอากาศและในน้ำจึงเป็นปัจจัย

จำเป็นต่อการดำรงชีวิตของทั้งพืช และสัตว์
จะเห็นได้ว่าการหายใจประกอบไปด้วยขั้นต่างๆ ดังนี้
1. การหายใจเข้าและหายใจออก (breathing)
2. การหายใจภายนอก ซึ่งเป็นการแลกเปลี่ยนแก็ส O₂ และ CO₂ ระหว่างอากาศที่ถุงลมกับเลือด (external respiration)
3. การหายใจภายใน ซึ่งเป็นการแลกเปลี่ยน O₂ และ CO₂ ระหว่างเลือดกับของเหลวในเนื้อเยื่อ (internal respiration)
4. การหายใจระดับเซลล์ (cellular respiration) เพื่อผลิต ATP ขึ้นในเซลล์
ขั้นตอนของการหายใจแสดงไว้ดังรูป 4.8