二酸化炭素の運搬（医学、生理学、生化学）

医学、生理学、生化学、細胞生物学についてお詳しい方、教えてください。よろしくお願い致します。

細胞で、代謝によって、生じた二酸化炭素は、組織液、そして、血漿中に拡散するかと思います。
そして、大きく分類すると４通りの方法で、運搬されるかと思います。

１つ目は、血漿中に排出された二酸化炭素は、赤血球内に移行し、炭酸脱水素酵素の触媒作用で、水分子と結合し、炭酸となる。さらに、この炭酸は、炭酸水素イオンと水素イオンに分離する。最終的に、この炭酸水素イオンは、血漿中に拡散して、血流によって運搬される方法。

２つ目は、赤血球に移行せず、直接、水分子と結合し、炭酸に変換され、炭酸水素イオンと水素イオンに変換され、１同様に運搬される方法。

3つ目は、血漿タンパク質と結合し、カルバミノ化合物となり、運搬される方法。

４つ目は、血漿中、赤血球中で、直接溶解し、運搬される方法。

以上の４つが存在するかと思います。
ここで教えてください。
(1)二つ目の血漿中で二酸化炭素が、水分子と結合し、炭酸となる反応は、炭酸脱水素酵素による触媒作用なのでしょうか?
血漿中にも、炭酸脱水素酵素が存在するという解釈でよろしいのでしょうか?
(2)３つ目のカルバミノ化合物は、何らかの方法で変換され肺から呼出されるのでしょうか?
もしくは、肝臓などで、アミノ酸に分解されて、処理をされるのでしょうか?
(3)４つ目の物理的溶解なんですが、二酸化炭素は、ある程度、溶媒に溶けることは知ってるのですが、これは、どのような形で溶解するのでしょうか?イオン化して溶解するのでしょうか?
物理的溶解について教えてください。


大変、恐縮ですが、以上のことについて、教えてください。
よろしくお願い致します。

No.1 ベストアンサー 回答者： pseudos 回答日時： 2012/07/02 20:40

怪しい・不充分な ところがあり、後で 再確認をお願いします… というレベルですが、お邪魔致します。

m(_ _)m


● ＞ (1)二つ目の血漿中で二酸化炭素が、水分子と結合し、炭酸となる反応は、炭酸脱水素酵素による触媒作用なのでしょうか?
＞ 血漿中にも、炭酸脱水素酵素が存在するという解釈でよろしいのでしょうか?

まず、用語について申し上げます。m(_ _)m　ＣＡ （carbonic anhydrase） は、「炭酸 脱水 酵素」 ですね。「〓 脱水素 酵素」 であれば、「dehydrogenase」 とかになるかと。

炭酸脱水酵素は、赤血球内以外にも、身体の様々な部位に存在します。一例として、近位尿細管の刷子縁に存在する炭酸脱水酵素の作用について、下記 （引用１） に貼らせて頂きます。唾液中にも存在します （下記引用２）。

ですので、血漿中に炭酸脱水酵素が存在しても おかしくないようにも思うのですが、これに関する記述を見たことが無く、申し訳ありませんが 確証がありません。m(_ _)m

１） 利尿薬 （脂質と血栓の医学）
↑ 「１．炭酸脱水酵素阻害薬」 をご覧下さい。
http://hobab.fc2web.com/sub4-Diuretics.htm

２） 炭酸脱水酵素 （Wikipedia）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%82%AD%E9%85%B8% …


● ＞ (2)３つ目のカルバミノ化合物は、何らかの方法で変換され肺から呼出されるのでしょうか?
＞ もしくは、肝臓などで、アミノ酸に分解されて、処理をされるのでしょうか?　

カルバミノ化合物の一つに、カルバミノヘモグロビン （ヘモグロビンのアミノ基と二酸化炭素が結合した化合物） があります。これであれば、肺に達してから、酸素の結合と二酸化炭素の放出を行います （酸素の付加に伴い、ヘモグロビンの二酸化炭素に対する親和性は低下します。これについては、「ホールデン効果」 をご覧下さい。サイト貼付は 割愛致します m(_ _)m ）。


● ＞ (3)４つ目の物理的溶解なんですが、二酸化炭素は、ある程度、溶媒に溶けることは知ってるのですが、これは、どのような形で溶解するのでしょうか?
＞ イオン化して溶解するのでしょうか?
＞ 物理的溶解について教えてください。

血液への気体の物理的溶解では、気体は 分子のままで血液中に存在します。これに対する 化学的溶解では、気体は 血液中の成分と化学的に結合した形で存在します。

二酸化炭素の溶媒への物理的溶解は…、強いていえば 「ソーダ水」 の状態ですかね。^ ^； 感覚的な例えで、恐れ入ります。m(_ _)m

今回引用のサイトは、全てよそさまのサイトです。ありがとうございます。m(_ _)m

この回答へのお礼

先日に引き続き、回答いただきまして、誠にありがとうございます。非常に、ありがたく、嬉しく思います。
自信の質問の誤りまでご指摘いただき、非常に助かりました。

ご回答いただいた件で一つ疑問に感じた部分があるのですが、大変恐縮でありますが、教えて下さい。

二酸化炭素の物理的溶解の件ですが、分子そのまま血液中に存在し、化学的溶解は気体は血液中の成分と化学的に結合するということで、二酸化炭素の物理的溶解の例として、ソーダ水を挙げてくださったかと思います。

ソーダ水は、水と二酸化炭素が化合して、炭酸（aq）として存在しているのではないんでしょうか?すなわち、化学的に結合して、存在していることにならないのでしょうか?

大変恐縮でありますが、よろしくお願い致します。

お礼日時：2012/07/02 21:45

No.3 回答者： Tacosan 回答日時： 2012/07/03 02:02

「ソーダ水がど～たらこ～たら」という話はとりあえず置いておきますが, 「水に溶けた二酸化炭素」は基本的に「二酸化炭素」のままで存在します.

CO2 + H2O ⇔ H2CO3
という平衡は存在するものの, この平衡はかなり左に偏っています (600:1 とかの数字を見たことがある... と思ったら Wikipedia に書いてあった). 従って, 単純に「炭酸が存在する」状況では, ほぼ「水と二酸化炭素」に分離してしまいます.

もちろん, さらに「炭酸水素イオン」にしてしまえば (戻れないので) 安定化されます. なので, 1つ目にしろ 2つ目にしろ炭酸水素イオンにすることで (血液の pH の変動を防ぐとともに) 運ぶ二酸化炭素の量を増やしているんじゃないでしょうか.

この回答へのお礼

ご回答、いただき誠にありがとうございます。

教えていただいたおかげで、内容を理解できました。
二酸化炭素を、炭酸や、炭酸水素イオンに変換する意義が、理解できまして、二酸化炭素運搬の仕組みの理解が深まりました。
また、是非とも、教えていただければ、幸いです。
ありがとうございました。

お礼日時：2012/07/03 05:08

No.2 回答者： pseudos 回答日時： 2012/07/02 22:36

Ｎｏ．１です。

　早速の 【お礼】 をありがとうございます。

＞ ソーダ水は、水と二酸化炭素が化合して、炭酸（aq）として存在しているのではないんでしょうか?
＞ すなわち、化学的に結合して、存在していることにならないのでしょうか?

炭酸水 （Wikipedia）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%82%AD%E9%85%B8% …

炭酸飽和 （Wikipedia）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%82%AD%E9%85%B8% …

ソーダ水の化学反応式を教えてください。 あと、ソーダ水は炭酸水素ナトリウムと... （Yahoo! 知恵袋）
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question …

上記引用サイトより、炭酸が二酸化炭素と水に分解している と思うのですが…。ソーダ水の気泡は、過飽和状態で気体となった二酸化炭素ですよね。　ただ、炭酸の形で存在しているものも ゼロでは無いようにも思います （本当か？） ので、もし そうだとすると、物理的・化学的溶解の両方が存在している状態、ということに なりますかね （血液的？） …。^ ^；

しょうもない例えで 混ぜっ返してしまって、失礼致しました。m(_ _)m

今回引用のサイトは、全てよそさまのサイトです。ありがとうございます。m(_ _)m

この回答へのお礼

補足質問に対するご回答、誠にありがとうございます。
様々なサイトから、わかりやすい説明を見つけてくださってありがとうございます。
おかげで様で、解決しましたし、スッキリしました。
また、是非とも教えていただければ、幸いでございます。

お礼日時：2012/07/03 05:02