Тенденция жидкостей перемещаться в область более низкого давления заслуживает особого внимания, ибо она имеет отношение и к другим аспектам транспортной системы крови, а также играет определенную роль в целом ряде других процессов, происходящих в организме человека.
Интересно проследить путь кислорода начиная с того момента, когда мы делаем вдох. Вдыхаемый воздух, богатый кислородом и содержащий небольшое количество углекислого газа, поступает в легкие и достигает системы крошечных мешочков, получивших название альвеол. Стенки этих альвеол чрезвычайно тонки. Они состоят из небольшого числа волокон и тончайшей сетки капилляров.
В капиллярах, из которых состоят стенки альвеол, течет венозная кровь, поступающая в легкие из правой половины сердца. Эта кровь имеет темный цвет, ее гемоглобин, почти лишенный кислорода, насыщен углекислым газом, поступившим в качестве отходов из тканей организма.
Замечательный двойной обмен происходит в тот момент, когда воздух, богатый кислородом и почти свободный от углекислого газа, в альвеолах вступает в соприкосновение с воздухом, богатым углекислым газом и почти лишенным кислорода. Так как давление углекислого газа в крови выше, чем в альвеолах, этот газ через стенки капилляров поступает в альвеолы легких, которые при выдохе выводят его в атмосферу. Давление же кислорода в альвеолах выше, чем в крови, поэтому газ жизни мгновенно проникает сквозь стенки капилляров и соприкасается с кровью, гемоглобин которой быстро поглощает его.
Кровь, имеющая ярко-красный цвет из-за кислорода, насыщающего теперь гемоглобин красных телец, возвращается в левую половину сердца и оттуда нагнетается в большой круг кровообращения. Едва она поступает в капилляры, как красные кровяные тельца буквально «в затылок» протискиваются через их узкий просвет. Они движутся вдоль клеток и тканевых жидкостей, которые в процессе нормальной жизнедеятельности уже израсходовали свой запас кислорода и теперь содержат сравнительно высокую концентрацию углекислого газа. Вновь происходит обмен кислорода на углекислый газ, но теперь уже в обратном порядке.
Поскольку давление кислорода в этих клетках ниже, чем в крови, гемоглобин быстро отдает свой кислород, который через стенки капилляров проникает в тканевые жидкости и затем в клетки. Одновременно углекислый газ под высоким давлением перемещается из клеток в кровь. Обмен происходит таким образом, как если бы кислород и углекислый газ двигались в разных направлениях через вращающиеся двери.
Во время этого процесса транспортировки и обмена кровь никогда не отдает весь свой кислород или весь углекислый газ. Даже в венозной крови сохраняется небольшой объем кислорода, а в насыщенной кислородом артериальной крови всегда присутствует углекислый газ, правда, в ничтожном количестве.
Хотя углекислота и является побочным продуктом клеточного обмена веществ, сама по себе она также необходима для поддержания жизни. Небольшое количество этого газа растворено в плазме, часть его связана с гемоглобином, а определенная часть в соединении с натрием образует двууглекислый натрий.
Двууглекислый натрий, нейтрализующий кислоты, производится «химической промышленностью» самого организма и циркулирует в крови для поддержания жизненно необходимого кислотно-щелочного равновесия. Если во время болезни или под воздействием какого-нибудь раздражителя кислотность в организме человека повышается, то кровь автоматически увеличивает количество циркулирующего двууглекислого натрия для восстановления нужного равновесия.
Система транспортировки кислорода кровью почти никогда не работает вхолостую. Однако следует упомянуть об одном нарушении, которое может оказаться чрезвычайно опасным: гемоглобин легко соединяется с кислородом, но еще быстрее он поглощает угарный газ, не имеющий ровно никакой ценности для жизненных процессов в клетках.
Если в воздухе имеется равный объем кислорода и угарного газа, гемоглобин на одну часть столь необходимого телу кислорода усвоит 250 частей совершенно бесполезной окиси углерода. Поэтому даже при относительно небольшом содержании угарного газа в атмосфере транспортные средства гемоглобина быстро насыщаются этим бесполезным газом, тем самым лишая организм кислорода. Когда снабжение кислородом падает ниже уровня, необходимого клеткам для выживания, происходит смерть от так называемого угара.
Не считая этой внешней опасности, от которой не застрахован даже абсолютно здоровый человек, система переноса кислорода с помощью гемоглобина с точки зрения своей эффективности представляется вершиной совершенства. Разумеется, это не исключает возможности ее усовершенствования в будущем либо путем продолжающегося естественного отбора, либо благодаря сознательным и целенаправленным усилиям человека. В конце концов природе понадобилось, вероятно, не меньше миллиарда лет, полных ошибок и неудач, прежде чем она создала гемоглобин. А химия как наука существует всего несколько веков!
Транспортировка кровью питательных веществ — химических продуктов пищеварения — не менее важна, чем перенос кислорода. Без нее остановились бы процессы обмена веществ, которые питают жизнь. Каждая клетка нашего тела — это своеобразный химический завод, нуждающийся в постоянном пополнении запасов сырья. Дыхание снабжает клетки кислородом. Питание доставляет им основные химические продукты — аминокислоты, сахара, жиры и жирные кислоты, минеральные соли и витамины.
Все эти вещества, равно как и кислород, с которым они соединяются в процессе внутриклеточного сгорания, являются важнейшими компонентами процесса обмена веществ.
Как известно, метаболизм, или обмен веществ, состоит из двух основных процессов: анаболизма и катаболизма, создания и разрушения веществ организма. В анаболическом процессе простые продукты пищеварения, поступая в клетки, подвергаются химической обработке и превращаются в необходимые организму вещества — кровь, новые клетки, кости, мышцы и другие субстанции, необходимые для жизни, здоровья и роста.
Катаболизм — процесс разрушения тканей тела. Пораженные и изношенные клетки и ткани, потерявшие свою ценность, бесполезные, перерабатываются в простые химические вещества. Они либо накапливаются и затем вновь используются в прежней или же аналогичной форме — подобно тому как железо гемоглобина вновь употребляется при создании новых красных телец, — либо же уничтожаются и выводятся из организма как отходы.
Во время окисления и других процессов катаболизма высвобождается энергия. Именно эта энергия заставляет биться сердце, позволяет человеку осуществлять процессы дыхания и пережевывания пищи, бежать за уходящим трамваем и совершать бесчисленные физические действия.
Как можно убедиться даже на основании этого краткого описания, метаболизм — это биохимическое проявление самой жизни; транспортировка веществ, участвующих в этом процессе, относится к функции крови и родственных ей жидкостей.
Прежде чем питательные вещества из съеденной нами пищи поступят в различные части тела, они должны быть разложены при помощи процесса пищеварения до мельчайших молекул, способных проходить сквозь поры кишечных мембран. Как это ни странно, пищеварительный тракт не считается частью, внутренней среды организма. По сути дела, это огромный комплекс трубок и связанных с ними органов, окруженных нашим телом. Это объясняет, почему в пищеварительном тракте функционируют мощные кислоты, в то время как внутренняя среда тела должна быть щелочной. Если бы эти кислоты действительно находились во внутренней среде человека, они настолько изменили бы ее, что это могло привести к смерти.
Во время процесса пищеварения углеводы, заключенные в пище, превращаются в простые сахара, например глюкозу, а жиры распадаются на глицерин и простые жирные кислоты. Сложнейшие белки превращаются в аминокислотные компоненты, из которых около 25 видов нам уже известны. Переработанная таким образом в эти простейшие молекулы пища готова для проникновения во внутреннюю среду организма.
