Ô xy của tế bào: sự chuyển hóa và sử dụng

2021-08-21 11:17 PM

Càng tăng nồng độ của ADP làm tăng chuyển hóa và sử dụng O2 (vì nó kết hợp với các chất dinh dưỡng tế bào khác nhau) thì càng tăng giải phóng năng lượng nhờ chuyển đổi ADP thành ATP.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Ảnh hưởng của PO2 nội bào lên tốc độ sử dụng oxy

Chỉ cần một lượng nhỏ oxy cho các phản ứng hóa học trong tế bào diễn ra bình thường. Lý do cho hiện tượng này là nhờ hệ thống các enzym hô hấp của tế bào, các enzyme này sẽ được thảo luận trong Chương 68, chúng được dùng để khi PO2 trong tế bào lớn hơn 1 mm Hg, lượng O2 sẵn có không còn là một yếu tố ức chế tốc độ của các phản ứng hóa học, thay vào đó, yếu tố ức chế chính là nồng độ adenosine diphosphate (ADP) nội bào. Hiệu ứng này được thể hiện trong HÌNH 41-11, cho thấy mối quan hệ giữa PO2 nội bào và tốc độ sử dụng O2 ở các nồng độ ADP khác nhau. Có thể thấy bất cứ khi nào PO2 nội bào trên 1 mm Hg, tốc độ sử dụng O2 không thay đổi với bất kỳ nồng độ nào của ADP nội bào. Ngược lại, khi nồng độ ADP bị thay đổi, tốc độ sử dụng O2 thay đổi tương ứng với sự thay đổi nồng độ ADP.

Khi adenosine triphos-phate (ATP) được sử dụng trong các tế bào để cung cấp năng lượng, nó được chuyển đổi thành ADP. Càng tăng nồng độ của ADP làm tăng chuyển hóa và sử dụng O2 (vì nó kết hợp với các chất dinh dưỡng tế bào khác nhau) thì càng tăng giải phóng năng lượng nhờ chuyển đổi ADP thành ATP. Trong điều kiện hoạt động bình thường, yếu tố cuối cùng ảnh hưởng đến tốc độ sử dụng O2 là tốc độ tiêu tốn năng lượng trong các tế bào, đó cũng chính là tốc độ mà ADP được tạo thành từ ATP. which ADP is formed from ATP.

Ảnh hưởng của adenosine diphosphate nội bào (ADP) và PO2 về tốc độ sử dụng oxy của các tế bào

Hình. Ảnh hưởng của adenosine diphosphate nội bào (ADP) và PO2 về tốc độ sử dụng oxy của các tế bào. Lưu ý rằng miễn là PO2 nội bào duy trì trên 1 mm Hg, yếu tố kiểm soát đối với tốc độ sử dụng oxy là nồng độ nội bào của ADP

Ảnh hưởng của khoảng cách khuếch tán từ mao mạch tới tế bào trong việc sử dụng oxy

Các tế bào ở mô hiếm khi có khoảng cách xa hơn 50 micromet tới một mao mạch, và bình thường O2 có thể khuyếch tán dễ dàng từ các mao mạch tới các tế bào đủ cho chuyển hóa. Tuy nhiên, thỉnh thoảng, các tế bào nằm xa các mao mạch hơn bình thường, và tỷ lệ O2 khuếch tán đến các tế bào này có thể trở nên quá thấp đến nỗi mà PO2 nội bào giảm xuống dưới mức cần thiết để duy trì sự trao đổi chất trong tế bào. Do đó, trong trạng thái này, ở những tế bào bị khuếch tán giới hạn thì mức sử dụng oxy không còn được xác định bởi số lượng của ADP nội bào nữa. Tuy nhiên, trường hợp này hầu như không bao giờ xảy ra, ngoại trừ ở các tình trạng bệnh lý.

Ảnh hưởng của lưu lượng máu lên sử dụng oxy cho chuyển hóa

Tổng lượng O2 có sẵn trong mỗi phút để sử dụng trong mô bất kỳ được xác định bởi (1) lượng O2 có thể được vận chuyển đến các mô trong mỗi 100 mililít máu và (2) tốc độ của dòng máu. Nếu tốc độ chảy của máu giảm xuống bằng không, số lượng O2 có thể sử dụng cũng giảm xuống bằng không. Như vậy, có trường hợp tốc độ máu chảy qua một mô có thể rất thấp đến nỗi mà PO2 ở mô giảm xuống dưới 1 mm Hg- mức cần thiết cho chuyển hóa của tế bào. Dưới những tình trạng này, tốc độ sử dụng O2 của mô là lưu lượng máu giới hạn. Cả tình trạng hạn chế khuếch tán và cả tình trạng hạn chế lưu lượng máu đều không thể kéo dài bởi tế bào sẽ nhận ít O2 hơn mức cần để duy trì sự sống cho tế bào.

Tuy nhiên, nếu một người hít O2 ở mức PO2 tại phế nang rất cao, lượng O2 vận chuyển trong trạng thái hoà tan có thể lớn hơn nhiều, vì vậy tình trạng O2 vượt quá mức giới hạn bình thường đôi khi xuất hiện trong các mô, và "ngộ độc O2" xảy ra sau đó.

Sự vận chuyển của O2 ở dạng hòa tan

Bình thường, PO2 động mạch là 95 mm Hg, khoảng 0,29 ml O2 được hòa tan trong 100 ml máu, và khi PO2 của máu giảm xuống 40 mm Hg – giá trị bình thường trong các mao mạch ở mô, chỉ duy trì 0,12 ml O2 hòa tan. Nói cách khác, mỗi 100 mililít máu động mạch lưu thông thường vận chuyển 0,17 ml oxy dưới dạng hoà tan vào mô. Con số này được so sánh với gần 5 ml O2 được vận chuyển bằng các hemoglobin trong hồng cầu. Vì vậy, lượng O2 được vận chuyển đến các mô trong trạng thái hoà tan thường ít, chỉ khoảng 3 % tổng số dạng vận chuyển, trong khi 97% vận chuyển bởi các hemoglobin.

Trong khi lao động nặng, hemoglobin giải phóng O2 đến các mô tăng gấp ba lần, lượng O2 tương ứng vận chuyển trong trạng thái hoà tan giảm xuống ít nhất 1,5 %.

Tình trạng này thường dẫn đến rối loạn ý thức và thậm chí là tử vong, điều này sẽ được thảo luận trong Chương 45 liên quan với việc thở không khí có phân áp oxy cao ở một số thợ lặn dưới biển sâu.

Carbon Monoxide thế chỗ oxy gắn vào Hemoglobin

Carbon monoxide (CO) kết hợp với hemoglobin tại cùng một vị trí trên phân tử hemoglobin giống như O2; do đó nó có thể thay thế O2 để gắn với hemoglobin, qua đó làm giảm khả năng vận chuyển O2 của máu. Hơn nữa, nó liên kết chặt hơn O2 khoảng 250 lần, điều này được chứng minh bởi đồ thị phân ly COhemoglobin trong HÌNH 41-12. Đồ thị này là gần như giống hệt với đồ thị phân ly Oxy-hemoglobin, ngoại trừ phân áp CO, hiển thị trên trục hoành, chỉ bằng 1/250 của phân áp oxy ở đồ thị phân ly oxy-hemoglobin ở HÌNH 41-8. Do đó, với phân áp của CO chỉ 0,4 mm Hg trong các phế nang- 1/250 phân áp O2 bình thường ở phế nang (100 mmHg PO2) đã cho phép CO cạnh tranh bình đẳng với O2 trong việc gắn với hemoglobin và dẫn đến một nửa hemoglobin trong máu bị gắn với CO thay vì phải gắn với O2. Do đó, một phân áp CO chỉ 0,6 mm Hg (nồng độ thể tích ít hơn một phần nghìn trong không khí) cũng có thể gây chết người.

Mặc dù thể tích O2 trong máu sẽ giảm đáng kể khi ngộ độc CO, PO2 của máu có thể vẫn bình thường. Tình trạng này làm cho việc ngộ độc CO đặc biệt nguy hiểm vì máu có màu đỏ tươi và không có dấu hiệu rõ ràng của thiếu oxy máu, chẳng hạn như là xanh các ngón tay hoặc môi (chứng xanh tím). Ngoài ra, PO2 không giảm, và các cơ chế feedback thông thường nhằm kích thích tăng tần số hô hấp để đáp ứng với sự thiếu O2 (thường là phản ánh bởi PO2 thấp) không xảy ra. Vì não là một trong những cơ quan đầu tiên bị ảnh hưởngbởi tình trạng thiếu oxy, người bệnh có thể trở nên mất phương hướng và bất tỉnh trước khi nhận ra được sự nguy hiểm.

Một bệnh nhân bị ngộ độc CO nặng có thể được điều trị bằng cách dùng O2 nguyên chất vì phân áp O2 cao ở phế nang có thể thay thế nhanh chóng nhờ sự kết hợp của nó với hemoglobin. Cũng có thể có ích khi cho bệnh nhân khi cho ngửi CO2 5% vì kích thích mạnh mẽ trung tâm hô hấp, làm tăng thông khí ở phổi và dẫn tới làm giảm CO ở phế nang. Với O2 cao áp và liệu pháp CO2, CO có thể được gỡ bỏ khỏi máu nhanh hơn 10 lần so với khi không điều trị.

Đường cong phân ly carbon monoxide-hemoglobin

Hình. Đường cong phân ly carbon monoxide-hemoglobin. Lưu ý áp suất carbon monoxide cực thấp tại đó carbon monoxide kết hợp với hemoglobin.

Bài viết cùng chuyên mục

Vai trò của CO2 và Ion H+ điều hòa hô hấp: điều hòa hóa học trung tâm hô hấp

Nồng độ CO2 hay ion H+ quá cao trong máu tác động trực tiếp vào trung tâm hô hấp, làm tăng đáng kể lực mạnh của các tín hiệu vận động hít vào và thở ra tới các cơ hô hấp.

Receptor: các loại và kích thích Receptor cảm giác

Danh sách và phân loại 5 nhóm receptor cảm giác cơ bản: receptor cơ học, receptor nhiệt, receptor đau, receptor điện từ, và receptor hóa học.

Dịch cơ thể và muối trong tập luyện thể thao

Kinh nghiệm đã chứng minh vẫn còn vấn đề điện giải khác ngoài natri, là mất kali. Mất kali kết quả một phần từ sự tiết tăng aldosterone trong thích nghi với khí hậu nhiệt, làm tăng mất kali trong nước tiểu, cũng như mồ hôi.

Giải phẫu hệ động mạch cấp máu đường tiêu hóa

Cấu trúc đặc biệt của hệ thống mạch máu ở nhung mao ruột bao gồm các động mạch và tĩnh mạch nhỏ được kết nối với nhau bởi hệ thống mao mạch nhiều vòng.

Block nhĩ thất không hoàn toàn điện thế thay đổi: chặn đường truyền tín hiệu điện tim

Những nguyên nhân gây giảm dẫn truyền như thiếu máu cơ tim, viêm cơ tim, độc digitalis cũng có thể gây ra block thất không hoàn toàn biểu thị nên điện thế thay đổi.

Tăng huyết áp có angiotensin tham gia: gây ra bởi khối u tiết renin hoặc thiếu máu thận cục bộ

Một khối u của các tế bào cận cầu thận tiết renin xuất hiện và tiết số lượng lớn của renin, tiếp theo, một lượng tương ứng angiotensin II được hình thành.

Sinh lý nội tiết tuyến thượng thận

Tuyến thượng thận gồm hai tuyến nhỏ úp trên hai thận, mỗi tuyến nặng khoảng 4g. Tuyến thượng thận gồm 2 phần riêng biệt : phần vỏ (80%) và phần tuỷ (20%). Chức năng tuỷ thượng thận, liên quan đến hoạt động hệ giao cảm.

Tiêu hóa Carbohydrate ở ruột non

Những nhung mao lót các tế bào ruột non chứa 4 enzyme, chúng có khả năng cắt disaccharide lactose, sucrose, và maltose, cộng thêm các polymer glucose nhỏ khác, thành các monosaccharide thành phần.

Đặc điểm của sự co bóp cơ toàn bộ

Cơ co bóp được nói là đẳng trường khi cơ không bị rút ngắn trong suốt sự co bóp và là đẳng trương khi nó bị rút ngắn nhưng sức căng trên cơ vẫn không đổi trong suốt sự co bóp.

Nghiên cứu chức năng hô hấp: ký hiệu và biểu tượng thường sử dụng trong thăm dò

Sử dụng các ký hiệu này, chúng tôi trình bày ở đây một số bài tập đại số đơn giản cho thấy một số mối quan hệ qua lại giữa các thể tích và dung tích phổi, nên suy nghĩ thấu đáo và xác minh những mối tương quan này.

Suy nghĩ ý thức và trí nhớ của con người

Mỗi suy nghĩ bao gồm những tín hiệu đồng thời trên nhiều vùng của vỏ não, đồi thị, hệ viền, và chất lưới của thân não. Một vài suy nghĩ cơ bản hầu như chắc chắn phụ thuộc hầu hết hoàn toàn vào trung tâm dưới vỏ.

Nhiệt cơ thể trong tập luyện thể thao

Mức tiêu thụ oxy bởi cơ thể có thể tăng lên đến 20 lần trong vận động viên tập luyện tốt và lượng nhiệt giải phóng trong cơ thể là gần như tỷ lệ thuận với mức tiêu thụ oxy, một lượng lớn nhiệt được đưa vào nội bộ mô của cơ thể.

Hoạt động của não bộ: điều hòa bằng xung động kích thích từ thân não

Xung động thần kinh ở thân não hoạt hóa các phần của não theo 2 cách: Kích thích hoạt động cơ bản của neurons trên vùng não rộng lớn và hoạt hóa hệ thống hormon thần kinh giải phóng hormon kích thích.

Sinh lý thần kinh dịch não tủy

Dịch não tủy là một loại dịch ngoại bào đặc biệt lưu thông trong các não thất và trong khoang dưới nhện do các đám rối màng mạch trong các não thất bài tiết.

Chức năng phần sau trên của thùy thái dương - vùng wernicke (diễn giải phổ biến)

Kích thích điện khu vực Wernicke trong một người có ý thức đôi khi gây ra một suy nghĩ rất phức tạp, đặc biệt khi các điện cực kích thích đươc truyền đủ sâu vào não để tiếp cận các khu vực liên kết tương ứng với đồi thị.

Triglycerides tạo năng lượng: hình thành Adenosine Triphosphate

Đầu tiên trong quá trình sử dụng triglycerides cung cấp năng lượng là thủy phân chúng tạo các acid béo và glycerol. Sau đó, cả acid béo và glycerol đều được vận chuyển trong máu tới các mô hoạt động.

Feedback dương của estrogen và sự tăng đột ngột LH thời kỳ tiền rụng trứng

Trong chu kì, vào thời điểm đó estrogen có riêng một feedback dương tính kích thích tuyến yên bài tiết LH, và một kích thích nhỏ bài tiết FSH, đây là một sự tương phản rõ ràng với feedback âm tính xảy ra trong giai đoạn còn lại của chu kỳ kinh nguyệt.

Dinh dưỡng cho phôi

Khi các tế bào lá nuôi phôi tràn vào màng rụng, tiêu hoá và hấp thu nó, các chất dinh dưỡng được lưu trữ trong màng rụng được phôi sử dụng cho sự sinh trưởng và phát triển.

Lắng đọng và tái hấp thu làm mới của xương

Tạo cốt bào được tìm thấy trên bề mặt ngoài của xương và trong các hốc xương. Xương liên tục tiêu hủy do sự có mặt của hủy cốt bào, là 1 loại tế bào lớn, có khả năng thực bào, đa nhân là các dẫn xuất của bạch cầu đơn nhân hoặc các tế bào giống bạch cầu đơn nhân hình thành trong tủy xương.

Điều hòa bài tiết hormone chống bài niệu (ADH)

Khi dịch ngoại bào trở nên quá ưu trương, do áp suất thẩm thấu nên dịch sẽ đi ra ngoài các tế bào receptor thẩm thấu, làm giảm kích thước tế bào và phát ra các tín hiệu lên vùng dưới đồi để tăng bài tiết ADH.

Tác dụng của Insulin lên chuyển hóa chất béo

Insulin có nhiều tác dụng dẫn đến dự trữ chất béo tại mô mỡ. Đầu tiên, insulin tăng sử dụng glucose ở hầu hết các mô, điều này tự động làm giảm sử dụng chất béo, do đó, chức năng này như là dự trữ chất béo.

Sóng vận mạch huyết áp: dao động của hệ thống điều chỉnh phản xạ huyết áp

Khoảng thời gian cho mỗi chu kỳ là 26 giây đối với chó đã gây mê, 7-10 giây ở người không gây mê. Sóng này được gọi là sóng vận mạch hay sóng Mayer.

Điều hòa lưu lượng máu bằng những thay đổi trong mạch máu mô

Sự tái tạo vật chất của mạch xảy ra để đáp ứng với nhu cầu của mô. Sự tái cấu trúc này xảy ra nhanh trong vòng vài ngày ở những động vật non. Nó cũng xảy ra nhanh ở những mô mới lớn như mô sẹo, mô ung thư.

Kiểm soát huyết áp động mạch: angiotensin II làm cho thận giữ muối và nước

Angiotensin II là một trong những chất kích thích bài tiết aldosterone mạnh bởi các tuyến thượng thận, như chúng ta sẽ thảo luận liên quan đến điều hòa thể dịch và liên quan đến chức năng tuyến thượng thận.

Receptor: sự nhậy cảm khác nhau của các receptor

Mỗi loại cảm giác cơ bản mà chúng ta có thể biết được như đau, sờ, nhìn, âm thanh và nhiều loại khác được gọi là một phương thức cảm giác.