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.

Кровь, наполненная кислородом, почти весь гемоглобин которой превратился в оксигемоглобин, называется артериальной кровью, потому что обычно она бывает в артериях, где движется от сердца и еще не добралась до жаждущих кислорода тканей. Исключением является кровь в легочной артерии, которая уже вернулась из тканей и теперь движется к легким.

Кровь, лишенная кислорода и почти не имеющая гемоглобина, называется венозной кровью. Судя по названию, она течет по венам, которые несут ее к сердцу после прохождения через испытывающие кислородный голод ткани. И опять исключением является кровь в легочной вене, только что вернувшаяся из легких.

Помимо количества кислорода, у артериальной и венозной крови есть и другие различия. Например, у них разный цвет. Артериальная кровь яркая, а венозная имеет синеватый оттенок. Именно артериальная кровь имеет свой характерный цвет, который мы видим, когда она начинает течь из поврежденных тканей. Даже если порезана вена и из раны вытекает венозная кровь, то все равно при контакте с воздухом она превращается в артериальную. Она быстро поглощает кислород, и оксигемоглобин тут же окрашивает ее в ярко-красный цвет.

Если хотите увидеть цвет настоящей венозной крови и если у вас светлая кожа, то посмотрите на вены тыльной стороны ладони или внутренней поверхности запястья. Они должны быть синеватого цвета, но поскольку вены находятся под слоем кожи, в которой содержится желтый пигмент — каротин, а желтый цвет при смешивании с синим становится зеленым, вены имеют зеленоватый оттенок.

Просвечивающий сквозь полупрозрачную кожу оксигемоглобин приводит к тому, что у светлокожих людей обычно румяное лицо. Там, где кожа особенно тонка, например на губах или во рту, цвет ее и вовсе красный.

Расширение сосудов в коже приводит к появлению покраснения вследствие прилива крови к капиллярам. Так краснеет кожа при воспалении, так появляется красный след от удара или румянец на морозе.

Когда в организм поступает недостаточно кислорода и количество оксигемоглобина снижается, покраснение кожи также уменьшается. Начинает проявляться цвет самого гемоглобина, и кожа приобретает синеватый оттенок. Это особенно заметно на людях, страдающих приступами удушья. Посинение кожи называется цианоз от греческого слова «синий».

В нормальной атмосфере гемоглобин связывает только кислород. Это значит, что на связывание кислорода не оказывают воздействия другие компоненты воздуха: азот, двуокись углерода, пары воды или аргон. Гемоглобин собирает исключительно молекулы кислорода.

Однако некоторые газы могут этому помешать.

Например, если углерод или углеродсодержащее вещество, такое, как уголь или бензин, сжечь при недостатке кислорода, образуется некоторое количество моноокиси углерода, или угарного газа. Молекула угарного газа состоит из одного атома углерода и одного атома кислорода. Когда кислорода в достатке, образуется двуокись углерода. Ее молекула состоит из атома углерода и двух атомов кислорода.