Айзек Азимов - Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий

Теперь давайте вернемся к маленьким капиллярам, пронизывающим каждую легочную альвеолу. Эти капилляры настолько малы, что даже крошечная красная клетка с трудом проникает в них. Чтобы попасть внутрь, ей приходится немного сжиматься, подобно человеку, ползущему по узкому туннелю на локтях и коленях, поэтому красная клетка по капилляру передвигается медленно.

Молекулы кислорода, проникшие через альвеолярную мембрану и стенки капиллярных сосудов, могут попасть через полупроницаемую мембрану в красные клетки, медленно продвигающиеся по капиллярам. Оказавшись в красной клетке, молекула кислорода притягивается к атомам железа, которые содержат молекулы гемоглобина. Красная клетка настолько мала, что молекулы кислорода могут проникнуть в любую ее часть прежде, чем она окажется вдали от альвеол. У покинувшей легкие красной клетки молекулы кислорода прикреплены примерно к 95 % атомов железа.

Это намного более эффективный способ переноса кислорода, чем его растворение в крови. В одной красной клетке содержится 270 000 000 (270 миллионов) молекул гемоглобина. Если каждая из них будет переносить по четыре молекулы кислорода, то в одной клетке их окажется свыше 1 000 000 000 (1 миллиарда). Если бы красная клетка состояла только из воды, то могла перенести всего 14 000 000 (14 миллионов) молекул кислорода, растворив их в воде. Поэтому в качестве транспортного средства для молекул кислорода красная клетка намного эффективнее воды, и поэтому мы можем надолго задерживать дыхание.

Но мы должны помнить, что гемоглобин крови является единственным резервуаром кислорода в организме. Даже если каждая молекула гемоглобина будет переносить кислород, то его запаса все равно хватит лишь на несколько минут. Поэтому мы должны дышать днем и ночью, год за годом.

Прежде чем продолжить рассказ о кислороде, я должен остановиться и сказать несколько слов о сердце и кровеносных сосудах.

Сердце — полый мышечный орган. Он вертикально разделен на две равные части, правую и левую. В свою очередь, каждая часть разделена горизонтально, так что в целом сердце имеет четыре отделения. Верхние отделения называются предсердиями , а нижние — желудочками . Таким образом, сердце состоит из правого и левого предсердий и из правого и левого желудочков.

Давайте начнем с правого желудочка. По мере сокращения сердца из него выталкивается кровь. Она не может двигаться в предсердие, поскольку между желудочками и предсердиями находятся клапаны, пропускающие кровь только в одном направлении. Кровь легко переходит из предсердия в желудочек, но не наоборот, если только человек не страдает заболеванием сердца. Вытолкнутая из правого желудочка кровь выходит из сердца и попадает в кровеносный сосуд — легочную артерию . Артерией называется любой крупный кровеносный сосуд, переносящий кровь от сердца.

По легочной артерии кровь поступает к легким. Там артерия разделяется и многократно разветвляется, пока не образует сеть капилляров, о которой я уже упоминал. В этих капиллярах молекулы гемоглобина, содержащегося в красных клетках, собирают кислород и превращаются в оксигемоглобин.

Кровь медленно покидает капилляры и начинает движение из легких обратно к сердцу. По пути капилляры сливаются, образуя все более крупные сосуды, пока наконец не превращаются в легочную вену . Веной называется любой крупный сосуд, переносящий кровь к сердцу.

По легочной вене кровь несет к сердцу запас оксигемоглобина и попадет в левое предсердие. Из левого предсердия через клапан кровь попадает в левый желудочек. Сердце опять сокращается, кровь из левого желудочка устремляется вперед со скоростью 25 метров в минуту прямо в самую крупную артерию организма — аорту . В самом начале от аорты ответвляются несколько артерий, включая сонную артерию , и ведут к голове и рукам. Главный ствол аорты тянется по всему туловищу и в области поясницы разделяется на две подвздошные артерии , ведущие к органам таза и ногам. Все крупные артерии делятся на более мелкие артерии, которые, в свою очередь, разветвляются на сеть капилляров, пронизывающих все тело, кроме легких.

В очередной раз красным клеткам приходится проталкиваться по узким капиллярам и двигаться со скоростью всего 2,5 сантиметра в минуту. По другую сторону капиллярной стенки уже нет того скопления молекул кислорода, как это было в альвеолах. Наоборот, там полно жаждущих кислорода клеток. Оксигемоглобин непрочно связывает молекулы кислорода, и они, повинуясь законам диффузии, заставляющим их уравнивать свое количество по обеим сторонам мембраны, отрываются от молекул гемоглобина, проникают сквозь мембрану эритроцитов (красных клеток), стенки капилляров, полупроницаемые мембраны, окружающие остальные клетки организма, и попадают в сами эти клетки.

Постепенно оксигемоглобин красных клеток опять превращается в простой гемоглобин, а кровь теряет свой запас кислорода. Когда она проходит через капилляры, кислорода в ней почти не остается. Капилляры начинают соединяться в венулы , затем во все более крупные вены , пока «использованная» кровь не попадает в нижнюю полую вену , несущую кровь к сердцу от ног и туловища, и верхнюю полую вену , которая несет кровь от рук и головы. Из этих вен кровь попадает в правое предсердие.

Оказавшись в правом предсердии, кровь проходит в правый желудочек и из него вытекает в легочную артерию, чтобы вернуться к легким и начать свой путь заново.

Таким образом, кровь движется по кругу, поэтому мы говорим о системе кровообращения . Стенки правого желудочка сравнительно тонкие, потому что ему приходится подавать кровь только в легкие ( малый круг кровообращения). Стенки левого желудочка намного толще, поскольку он снабжает кровью все остальные органы ( большой круг кровообращения). Оба желудочка сокращаются одновременно, поэтому оба этих вида кровообращения синхронны.

Однако не следует думать, что весь гемоглобин в крови сразу превращается в оксигемоглобин и наоборот и что в один момент в нашем организме полно кислорода, а в другой — его мало.

Одна молекула гемоглобина превращается в оксигемоглобин в легких и опять становится гемоглобином в тканях, однако ситуация в крови остается стабильной. В легких всегда есть красные клетки, собирающие кислород. Другие постоянно находятся в тканях, высвобождая его там. В легочных капиллярах все время в ожидании кислорода находятся красные клетки. За клетками, потерявшими запас кислорода в тканях, следуют новые.

Вы можете представить себе эту картину, если посмотрите на товарные вагоны, перевозящие груды угля с шахты на фабрику. Один вагон идет на фабрику, нагруженный углем, тогда как возвращается пустой, таким образом, все вагоны постоянно циркулируют туда-обратно, так что шахта постоянно поставляет запас угля, а фабрика его получает, невзирая на ход отдельных вагонов.