Газообмін між кров’ю і тканинами відбувається в

Характеристика зовнішнього дихання

дихання — сукупність фізіологічних процесів, що забезпечують надходження кисню в організм, використання його тканинами для окислювально-восстановітедбних реакцій і виведення вуглекислого газу.

функція дихання здійснюється наступними процесами:

— зовнішнє (легеневе) дихання (обмін газів між легкими і атмосферою, легкими і кров’ю);

— перенесення кисню до тканин і СО2 від них (здійснюється серцево-судинною системою);

— газообмін між тканинами і кров’ю.

Зовнішнє дихання у людини забезпечується трахеєю, бронхами, бронхіолами і альвеолами (Рис. 31), площа яких близько 100м 2. а обсяг повітря в них 2-3 л. У нормі альвеоли не злипалися, так як на їх внутрішній поверхні знаходиться рідина, що містить сурфактанти — речовини, що знижують поверхневий натяг.

Газообмін між кров'ю і тканинами відбувається в

Мал. 31. Схема дихальної системи (окремою частиною винесено альвеолярний апарат).

Газообмін між легкими і навколишнім середовищем йде за рахунок вдиху і видиху (при цьому використовується респіраторна система, що містить ніс і рот):

· Під час вдиху повітря через носову або ротову порожнини, далі через гортань, трахею і бронхіальне дерево доходить до альвеол, де вступає в тісний контакт з кров’ю в легеневих капілярах. При вдиху об’єм легенів збільшується на 250-300 мл, тиск в них стає нижче атмосферного і повітря надходить в дихальні шляхи. Цей процес активний, обумовлений скороченням зовнішніх міжреберних м’язів і опусканням діафрагми. Стінки зовнішнього носового ходу встелені миготливимепітелієм, який затримує що надходить з повітрям пил. Усередині носового ходу відбувається нагрівання повітря і його зволоження. Дихання через ніс переважно, тому що при диханні через рот повітря відразу надходить в глотку і з неї в гортань, що не очищаючись і не гріючись. Дихання через рот може бути більш економічним при фізичних навантаженнях, оскільки знижується опір повітряному потоку під час вдиху і незначно поліпшується постачання киснем.

· при видиху обсяг грудної порожнини зменшується, повітря в легенях стискується, тиск в них стає вище атмосферного і повітря виходить назовні. Видих в спокої здійснюється пасивно за рахунок тяжкості грудної клітини і розслаблення діафрагми. Форсований видих йде активно за рахунок скорочення внутрішніх міжреберних м’язів і м’язів плечового пояса і черевного преса.

· Важлива роль при вдиху і видиху належить герметично замкнутій плевральної порожнини . утвореної вісцеральним (покриває легке) і парієтальних (вистилає грудну клітку зсередини) листками плеври і захищена невеликою кількістю рідини. Тиск в плевральній порожнині нижчий за атмосферний і воно ще більше знижується при вдиху, сприяючи надходженню повітря в легені. При попаданні повітря або рідини в плевральну порожнину легені спадаються за рахунок їх еластичної тяги і дихання стає неможливим за рахунок важких ускладнень (пневмогідроторакс).

Загальна ємність легенів — кількість повітря в легенях після максимального вдиху (у дорослого 4-6 л). Загальна ємність складається з 4 компонентів:

1. Дихальний обсяг — кількість повітря, що проходить через легені при спокійному вдиху-видиху — 300-500 мл.

2. Резервний об’єм вдиху (1,5 — 3 л) — повітря, який можна вдихнути після звичайного вдиху.

3. Резервний обсяг видиху — (1 — 1,5 л) — повітря, який ще можна видихнути після звичайного видиху.

4. Остаточний обсяг (1-1,2 л) — повітря, який залишається в легенях після максимального видиху і виходить тільки при пневмотораксі.

Сума дихального обсягу і резервних обсягів вдиху і видиху дорівнює життєвої ємності легень (ЖЕЛ), яка становить 3,5 — 5 л, а у спортсменів 6 л і більше. ЖЕЛ залежить від віку, маси, зростання, статі, стану фізичної тренованості людини і від інших факторів.

У спокої людина робить 10-18 дихальних циклів в хвилину. Один цикл складається з вдиху, видиху і дихальної паузи. У жінок частота дихання на 1-2 циклу більше. У ряді випадків, наприклад, у хворих дітей, цей порядок порушується, і дихання здійснюється за схемою: вдих — пауза — видих. Таке дихання називається інверсівние.

Нормальна частота дихання в хвилину:

· У новонародженого 40

· У двадцять місяців 30

· Від двох до п’яти років 24

· У дорослих 10-20

легенева вентиляція обсяг повітря, який проходить через легені за одну хвилину. Величина легеневої вентиляції визначається множенням величини дихального обсягу на частоту дихання . тому хвилинний обсяг дихання (МОД) дорівнює 6-8 л. МОД є кількісним показником вентиляції легенів. Вентиляція легенів забезпечує оновлення складу альвеолярного повітря і її інтенсивність залежить від глибини і частоти дихання. При фізичних навантаженнях МОД досягає 150-200 л / хв. З повітря альвеол кисень переходить в кров, а в нього з крові надходить СО2. тому газовий склад альвеол в процесі вентиляції легенів змінюється.

Таким чином, до зовнішньому (легочному ) Диханню мають відношення процеси, що забезпечують:

· вентиляцію легенів. тобто заповнення альвеол атмосферних продуктом;

· інтенсивність кровотоку через легені ;

· рівномірність розподілу потоку повітря і об’єму крові між усіма частинами легкого;

· дифузію газів через альвеолярно-капілярну мембрану .

При цьому перехід вуглекислого газу (СО2 ) Здійснюється швидше, ніж кисню.

Перераховані процеси регулюють кількість СО2 і Про2 в крові, що виходить з легких. при фізичному навантаженні кров, яка надходить в легені, характеризується дуже високим вмістом СО2 і низьким — кисню Про2. Велика кількість вуглекислого газу не може виводитися одномоментно, тому його концентрація в артеріальній крові при навантаженні зростає. Це стимулює дихальний центр головного мозку, що в свою чергу викликає збільшення частоти і глибини дихання. Наслідком цих змін є збільшення вентиляції легенів (гіпервентиляція ), Яка сприяє видаленню надлишків СО2 і насиченню крові киснем.

Газообмін між кров’ю і альвеолами відбувається тільки шляхом дифузії (пасивний транспорт), рушійною силою якої є градієнти (різниці) парціальних тисків кисню і СО2 по обидва боки альвеолярно-капілярної мембрани (аерогематіческого бар’єру). Гази дифундують тільки в розчиненому стані, що забезпечується наявністю в повітроносних шляхах водяної пари, слизу і сурфактантов.

14.2. Перенесення кисню до тканин і СО2 від них

Дихальна функція крові забезпечується доставкою до тканин необхідної кількості кисню. Кисень в крові знаходиться в двох видах — розчинений в плазмі і велика частина пов’язана з гемоглобіном (оксигемоглобін). Віддавши кисень гемоглобін називають відновленим або дезоксигемоглобином. У гемоглобіні є 4 частки залізовмісного гема, тому одна молекула гемоглобіну може зв’язати 4 молекули кисню.

Кількість кисню, пов’язаного гемоглобіном в 100 мл крові називається киснева ємність крові (близько 20 мл кисню), а у всій крові киснева ємність близько 1л.

У деяких умовах може виникнути гостре зниження насичення крові киснем — гіпоксемія. Причини гіпоксемії:

— внаслідок зниження вмісту кисню в альвеолярному повітрі при довільній затримці дихання або при вдиханні повітря зі зниженим вмістом кисню;

— при фізичних навантаженнях;

— при нерівномірному вентиляції різних відділів легень.

Близько 5% СО2 розчинено в плазмі крові, а 95% пов’язане з іншими речовинами в крові у вигляді трьох форм:

— з’єднання з гемоглобіном

— у вигляді вугільної кислоти Н2СО3

— у вигляді солей вугільної кислоти — КНСО3

Разом з видаляється з крові СО2 виходить і еквівалентну кількість іонів водню, що сприяє регуляції рН внутрішнього середовища організму, так як надлишок іонів водню сприяє закислення середовища.

14.3. Газообмін між тканинами і кров’ю (внутрішнє або тканинне дихання)

Утворений в тканинах СО2 дифундує в тканинні капіляри, а звідти переноситься венозною кров’ю в легені, де переходить в альвеоли і видаляється з повітрям, що видихається.

артеріальна кров віддає тканинам не весь кисень (Таблиця 6). Різниця між киснем в притікає до тканин артеріальної крові (близько 20%) і в відтікає (близько 13%) називається артеріо-венозної різницею по кисню (близько 7%). Ця величина показує, скільки кисню доставляється тканинам з кожними 100 мл крові.

Щоб встановити, яка частина принесеного кров’ю кисню переходить в тканини, обчислюютькоефіцієнт утилізації (Використання) кисню. Його визначають наступним чином: величину артеріо-венозної різниці ділять на вміст кисню в артеріальній крові і множать на 100. У спокої для всього організму цей коефіцієнт становить приблизно 30-40%, а для серця, мозку, печінки і нирок 40-60%. При важких фізичних навантаженнях в скелетних м’язах і серце коефіцієнт утилізації підвищується до 80-90%.

У постачанні м’язів киснем при важкій роботі важливе значення має внутрішньом’язово пігмент міоглобін, який пов’язує додатково 1-1,5 л кисню. Зв’язок кисню з миоглобином міцніша, ніж з гемоглобіном. Оксимиоглобин віддає кисень тільки при вираженою гіпоксемії.

Відомості про зміни в складі альвеолярного повітря, викликаних зовнішнім і внутрішнім (тіньовим) диханням.

Вдихуваний атмосферне повітря

Газообмін між кров’ю і тканинами;

Транспорт газів кров’ю

Газообмін у легенях

Газообмін між альвеолярним повітрям і кров’ю легеневих капілярів відбувається внаслідок різниці парціального тиску кисню і вуглекислого газу в альвеолах і напруги цих газів в крові. Парціальним тиском називають частину загального тиску в суміші газів, яке припадає на частку конкретного газу. Парціальний тиск газу в рідині називають напругою.

У зв’язку з тим, що парціальний тиск кисню в альвеолярному повітрі (106 мм рт.ст.) більше, ніж у венозній крові легеневих капілярів (40 мм рт.ст.), кисень дифундує в капіляри. З іншого боку, напруга вуглекислого газу в крові капілярів (47 мм рт.ст.) більше, ніж в альвеолярному повітрі (40 мм рт.ст.), тому вуглекислий газ дифундує в альвеоли, в сторону меншого тиску.

Слід врахувати, що швидкість дифузії вуглекислого газу через стінки альвеол в 20-25 разів вище за швидкість дифузії кисню, тому обмін вуглекислого газу в легенях відбувається досить повно, а обмін кисню — частково. Швидкість дифузії кисню через альвеолярні стінки в кров становить 1 /20 — 1 /25 швидкості дифузії вуглекислого газу, тому в відтікає від легких артеріальної крові парціальний тиск кисню на 6 мм рт.ст. менше, ніж в альвеолярному повітрі.

Транспорт газів здійснюється кров’ю і забезпечується різницею парціального тиску (напруги) газів шляхом їх прямування: кисню від легенів до тканин, вуглекислого газу від клітин до легень.

Кисень погано розчинний в плазмі крові, тому основну роль в його транспорті виконує гемоглобін еритроцитів, який утворює з ним нестійке з’єднання оксигемоглобін. Зменшення кисню в крові називається гипоксемией.

Вуглекислий газ транспортується до легким в розчиненому вигляді, у вигляді нетривких сполук — вугільної кислоти, бікарбонатів натрію і калію. Тільки 25-30% — з’єднується з гемоглобіном, утворюючи нестійке з’єднання — карбгемоглобін.

Знижений парціальний тиск кисню в тканинах (0-20 мм рт ст.) В порівнянні з високим парціальним тиск його в атмосферному повітрі змушує цей газ проникати в тканини. Для вуглекислого газу градієнт (перепад) тиску спрямований у протилежний бік: в тканинах парціальний тиск вуглекислого газу дорівнює 60 мм рт.ст. а в атмосферному повітрі — всього 0,2 мм рт.ст. В результаті вуглекислий газ видаляється з тканин.

На інтенсивність газообміну впливають: кислотність середовища, температура тіла людини, довжина капілярів, швидкість кровотоку і ін. Чим інтенсивніше обмін речовин в тканині, тим щільніше в ній мережу капілярів: наприклад, в міокарді один капіляр доводиться на кожне м’язове волокно. Потреба органів в кисні різна: вона велика в міокарді, корі великих півкуль, печінки, кірковій речовині нирок і зменшена в м’язах, білій речовині головного мозку Постачання кисню серця максимально під час діастоли і мінімально під час систоли. Потреба міокарда в кисні на короткий час задовольняється дихальним м’язовим білком — миоглобином, але його запаси обмежені. Необхідна напруга кисню в крові і тканинах забезпечується лише при оптимальному вмісті СО² і Про² в альвеолярному повітрі і крові легеневих капілярів, що підтримується глибиною і частотою дихання. Зниження парціального тиску кисню в тканинах називається тканинною гіпоксією або ж аноксією (якщо парціальний тиск кисню в тканини дорівнює нулю).

Постачання тканин киснем і видалення вуглекислого газу забезпечується узгодженої діяльністю кількох систем: крові, дихальної, серцево-судинної. Збільшення інтенсивності тканинного дихання в працюючих органах здійснюється тільки при відповідному збільшенні вентиляції легенів, роботи серця і об’єму циркулюючої крові.

Газообмін між кров'ю і тканинами відбувається в

studopedia.su — Студопедія (2013 — 2017) рік. Чи не є автором матеріалів, а надає студентам можливість безкоштовного навчання та використання! Останнє додавання, аш ip: 5.189.137.82

Газообмін — сукупність процесів, що забезпечують перехід кисню зовнішнього середовища в тканини живого організму, а вуглекислого газу з тканин у зовнішнє середовище.

Переміщення газів (легкі — кров — тканини) здійснюється під впливом різниці парціальних тисків і напруг цих газів в кожній з середовищ організму.

Парціальний тиск кисню в повітрі, що заповнює альвеоли легенів, близько 100 мм рт. ст. а його напруга в венозної крові, що притікає до легких, близько 40 мм рт. ст. Внаслідок різниці тисків кисень з альвеол направляється в кров, де зв’язується з гемоглобіном еритроцитів.

Парціальний тиск вуглекислого газу в альвеолярному повітрі становить 40 мм рт. ст. а його напруга в притікає до легким венозної крові — 48 мм рт. ст. Внаслідок різниці тисків вуглекислий газ переходить в альвеоли.

У артеріальної крові, що притікає до тканин, напруга кисню вище, ніж в тканинах, а напруга вуглекислого газу, навпаки, значно нижче. Внаслідок цього кисень переходить з крові в тканини і включається в цикл метаболічних процесів, а вуглекислий газ, в надлишку міститься в тканинах, переходить в кров і переноситься потім в легені. Процес газообміну відбувається безперервно до тих пір, поки існує різниця парціальних тисків і напруг газів в кожній з середовищ, що беруть участь в газообміні вирішальним фактором, що обумовлює безперервність газообміну, є сталість газового складу альвеолярного повітря.

Величина газообміну є показником інтенсивності окислювальних процесів, що протікають в тканинах. Для оцінки інтенсивності газообміну визначають кількість кисню, використаного організмом за певний час, і кількість вуглекислого газу, виділеного організмом за цей же час. Ці дані газообміну використовуються для визначення теплоутворення організму методом непрямої калориметрії (див.).

Про рівень газообміну можна судити і по величині хвилинної вентиляції легень (див. Дихання). При спокійному диханні через легені проходить близько 8000 мл повітря в 1 хв. При фізичних і емоційних напругах, різних захворюваннях, що супроводжуються посиленням окислювальних процесів в тканинах, наприклад при гіперфункції щитовидної залози. легенева вентиляція зростає. Газообмін між тканинами і кров’ю, кров’ю і легкими, легкими і зовнішнім середовищем може в значній мірі порушуватися при різних захворюваннях легенів, серцево-судинної системи. крові. Наслідком таких порушень газообміну може з’явитися гіпоксія. кисневе голодування тканин. Див. Також Газовий аналіз.

23. 2. Транспорт о2і со2кровью. Газообмін між кров’ю і тканинами.

Зв’язування кисню гемоглобіном. Транспорт О2 з альвеол в кров і транспорт СО2 з крові в альвеоли здійснюється за допомогою дифузії. Транспорт газів здійснюється в фізично розчиненому і хімічно зв’язаному вигляді. Фізичні процеси, т. Е. Розчинення газу, не можуть забезпечити запити організму в Про2. Підраховано, що фізично розчинений Про2 може підтримувати нормальне споживання Про2 в організмі (250 мл / хв), якщо хвилинний об’єм кровообігу складе приблизно 83 л / хв в спокої. Найбільш оптимальним є механізм транспорту Про2 в хімічно зв’язаному вигляді.

У кількісному відношенні форми транспортованого газу значно різняться, так як кількість розчиненого фізично газу невелика. Однак слід зазначити, що хоча кількість фізично розчинених О2 і СО2 невелика, ця частина газів крові грає величезну роль в життєдіяльності організму. Справа в тому, що перш ніж зв’язатися з певними речовинами крові гази повинні бути доставлені до них в фізично розчиненому стані.

Зміст фізично розчиненого газу в рідині залежить від парціального тиску (або напруги в рідині) і коефіцієнта розчинності. У артеріальної крові при 37 ° С вміст фізично розчиненого кисню становить 0,3 мл на 100 мл крові, а вуглекислого газу — 2,6 мл на 100 мл крові.

Гемоглобін (Нb) здатний вибірково зв’язувати Про2 і утворювати оксигемоглобін (НВО2 ) В зоні високої концентрації Про2 в легких і звільняти молекулярний Про2 в області пониженого вмісту Про2 в тканинах. При цьому властивості гемоглобіну не змінюються і він може виконувати свою функцію протягом тривалого часу.

Г Газообмін між кров'ю і тканинами відбувається вемоглобін переносить Про2 від легенів до тканин. Ця функція залежить від двох властивостей гемоглобіну: 1) здатності змінюватися від відновленої форми, яка називається дезоксигемоглобином, до окисленої (Нb + Про2 НВО2 ) З високою швидкістю (напівперіод 0,01 с і менше) при нормальному РВ2 в альвеолярному повітрі; 2) здатності віддавати О2 в тканинах (НbО2 Нb + О2) в залежності від метаболічних потреб клітин організму.

Б Газообмін між кров'ю і тканинами відбувається вОльша частина Про2 переносітcя у вигляді хімічної сполуки з гемоглобіном -HbO2. Це видно з того, що в цільної артеріальної крові в спокої перебуває 20 мл Про2 на 100 мл крові. Оскільки молекулаHbсостоіт з чотирьох субодиниць, а кожна з них пов’язує з однієї молекулі Про2. то одна молекула кисню пов’язує 4 благаючи Про2

Отже, при молекулярній масі гемоглобіну в 64 500 1 г гемоглобіну пов’язує 1,39 мл Про2. Фактично ця величина дещо менше, так як частина молекул гемоглобіну знаходиться в неактивному вигляді і становить 1,34-1,36 мл.

Крива дисоціації оксигемоглобіну. Реакція, що відображає приєднання кисню до гемоглобіну підкоряється закону діючих мас. Це означає, що співвідношення між HbіHbO2 залежить від змісту фізично розчиненого кисню. Відношення кількості оксигемоглобіну до загальної кількості гемоглобіну (в%) в крові називається насиченням гемоглобіну киснем

Якщо гемоглобін повністю дезоксігенірованного, то насичення становить 0%, якщо гемоглобін повністю насичений киснем, то насичення становить 100%.

Графічна залежність насичення гемоглобіну киснем від напруги О2 називається кривою дисоціації оксигемоглобіну. Ця крива має S-подібну форму (Рис. 43). Така форма має великий фізіологічний сенс. В області високої напруги кисню, що становить в артеріальній крові близько 95 мм рт. ст. (Молоді люди в спокої), насичення становить 97%.

Газообмін між кров'ю і тканинами відбувається в

Мал. 42. Крива дисоціації гемоглобіну. Справа вгорі — вплив температури на криву дисоціації

У цій області максимального насичення ступінь насичення мало залежить від напруги кисню. Тому насиченість гемоглобіну киснем зберігається на високому рівні навіть при суттєві зрушення в напрузі кисню. Крутий нахил кривої дисоціації означає, що в області середніх і малих концентрацій кисню, навіть невеликі зміни в змісті кисню призводять до істотної віддачі його. Це полегшує віддачу кисню тканинам. У стані спокою в області венозного кінця капіляра напруга Про2 приблизно дорівнює 40 мм рт. ст. що відповідає 73% насичення. Якщо в результаті споживання кисню його напруга знизиться всього на 5 мм рт. ст. то насичення гемоглобіну киснем зменшиться на 7%. вивільняється Про2 може бути відразу ж використаний для процесів окислення.

Метаболічні фактори є основними регуляторами зв’язування Про2 з гемоглобіном в капілярах легких, коли рівень O2. рН і СО2 в крові підвищує спорідненість гемоглобіну до Про2 по ходу легеневих капілярів. В умовах тканин організму ці ж чинники метаболізму знижують спорідненість гемоглобіну до Про2 і сприяють переходу оксигемоглобіну в його відновлену форму — дезоксигемоглобін. В результаті Про2 по концентраційному градієнту надходить з крові тканинних капілярів в тканини організму.

Артерія-венозна різниця по Про2 . Так як вміст кисню в артеріальній крові становить 0,2 л на 1 л крові, а у венозній — 0,15 л, то артеріо-венозна різниця досягає 0,05 л Про2 на 1 л крові. Отже, в нормі при проходженні крові через капіляри використовується лише 25% кисню. Зрозуміло, це середня величина. Вона неоднакова в різних органах і тканинах і залежить від функціонального стану організму, тобто інтенсивності метаболізму.

Фактори, що впливають на криву дисоціації оксигемоглобіну. Крива дисоціації обумовлена, головним чином, хімічними властивостями гемоглобіну. У той же час існує ряд факторів, що впливають на нахил цієї кривої, але не змінюють при цьому її S-подібний характер. До таких факторів відносять температуру, рН, напруга СО2 і деякі інші.

При зниженні температури нахил кривої зростає, при підвищенні температури нахил кривої зменшується. У теплокровних цей ефект проявляється тільки при гіпотермії і при пропасниці.

При закислення середовища спорідненість гемоглобіну до Про2 зменшується, так як крива ущільнюється. Цей ефект називається ефекту Бора. Величина кислотності крові тісно пов’язана з вмістом СО2. Тому зрозуміло, що при підвищенні напруги СО2 рН знижується і це викликає сплощення кривої, тобто зниження спорідненості гемоглобіну до кисню. Ефект Бора має біологічний сенс, так як сприяє віддачі кисню там, де вище інтенсивність метаболізму, наприклад в працюючих м’язах.

Під кисневої ємністю крові розуміють кількість Про2. яке зв’язується кров’ю до повного насичення гемоглобіну. При змісті гемоглобіну в крові 8,7 ммоль / л киснева ємність крові становить 0,19 мл Про2 в 1 мл крові (температура 0 o C і барометричний тиск 760 мм рт.ст. або 101,3 кПа). Величину кисневої ємності крові визначає кількість гемоглобіну, 1 г якого пов’язує 1,36-1,34 мл Про2. Кров людини містить близько 700-800 г гемоглобіну і може зв’язати таким чином майже 1 л Про2 .

Фізично розчиненого в 1 мл плазми крові Про2 дуже мало (близько 0,003 мл), що не може забезпечити кисневий запит тканин. розчинність Про2 в плазмі крові дорівнює 0,225 мл / л / кПа-1. З іншого боку, відомо, що при напрузі Про2 в артеріальній крові капілярів, що дорівнює 100 мм рт.ст. (13,3 кПа), на мембранах клітин, що знаходяться між капілярами, ця величина не перевищує 20 мм рт.ст. (2,7 кПа), а в мітохондріях дорівнює в середньому 0,5 мм рт.ст. (0,06 кПа).

обмін Про2 між кров’ю капілярів і клітинами тканин також здійснюється шляхом дифузії. Концентраційний градієнт Про2 між артеріальною кров’ю (100 мм рт.ст. або 13,3 кПа) і тканинами (близько 40 мм рт.ст. або 5,3 кПа) дорівнює в середньому 60 мм рт.ст. (8,0 кПа). Зміна градієнта може бути обумовлено як змістом Про2 в артеріальній крові, так і коефіцієнтом утилізації Про2. який становить в середньому для організму 30- 40%. Коефіцієнтом утилізації кисню називається кількість Про2. відданого при проходженні крові через тканинні капіляри, віднесене до кисневої ємності крові.

Перенесення вуглекислого газу. надходження СО2 в легких з крові в альвеоли забезпечується з наступних джерел: 1) з СО2. розчиненого в плазмі крові (5-10%); 2) з гідрокарбонатів (80-0%); 3) з карбамінової з’єднань еритроцитів (5-15%), які здатні диссоциировать. для СО2 коефіцієнт розчинності в мембранах аерогематіческого бар’єру більше, ніж для Про2. і становить в середньому 0,231 ммоль / л-1 / кПа-1 тому СО2 дифундує швидше, ніж O2. Це положення є вірним тільки для дифузії молекулярного СО2. Велика частина СО2 транспортується в організмі в зв’язаному стані у вигляді гідрокарбонатів і карбамінової з’єднань, що збільшує час обміну СО2. витрачається на дисоціацію цих сполук.

Ендотелій капілярів проникний тільки для молекулярного СО2 як полярної молекули (О — С — О). З крові в альвеоли дифундує фізично розчинений в плазмі крові молекулярний СО2. Крім того, в альвеоли легенів дифундує СО2. який вивільняється з карбамінової з’єднань еритроцитів завдяки реакції окислення гемоглобіну в капілярах легені, а також з гідрокарбонатів плазми крові в результаті їх швидкої дисоціації за допомогою ферменту карбоангідрази, що міститься в еритроцитах.

Вуглекислий газ, також як і кисень транспортується в формі фізично розчиненого і хімічно пов’язаного газу. Фізично розчинено 10% газу від загальної кількості, 10% утворює карбамінової зв’язок з гемоглобіном, 35% транспортується у вигляді бікарбонатів в еритроциті, 45% — у вигляді бікарбонатів в плазмі.

Д Газообмін між кров'ю і тканинами відбувається віффузія СО2з тканин в кров. обмін СО2 між клітинами тканин з кров’ю тканинних капілярів здійснюється за допомогою наступних реакцій: 1) обміну С1 і НСО3 — через мембрану еритроцита; 2) утворення вугільної кислоти з гідрокарбонатів; 3) дисоціації вугільної кислоти і гідрокарбонатів (рис. 43).

Мал. 43. Участь еритроцитів в обміні Про2 і СО2 в тканинах і в легких

Хімічні реакції зв’язування СО2 складніше, ніж зв’язування Про2. Це викликано тим, що механізми, відповідальні за транспорт СО2. повинні одночасно забезпечувати підтримку кислотно-лужної рівноваги і тим самим гомеостазу організму в цілому.

Вуглекислий газ, що надійшов по градієнту напруги з тканин в капіляри, в невеликій кількості залишається у формі фізичного розчиненого газу, інша частина хімічно зв’язується. Перш за все, гідратіруется СО2 :

У плазмі ця реакція протікає повільно, а в еритроцитах в 10 000 разів швидше завдяки присутності в них ферменту карбоангідрази. Потім вугільна кислота, будучи слабкою та нестійкої дисоціює;

Іони НСО3 — виходять в плазму, а замість них в еритроцит надходять аніони хлору — так зберігається електричний заряд клітини. У міру надходження СО2 утворюються в еритроцитах і Н +. Однак це не призводить до зрушення рН, так як оксигемоглобіну слабша кислота, ніж вугільна і може зв’язати більшу кількість іонів Н +.

В ході газообміну СО2 між тканинами і кров’ю зміст НСОз- в еритроциті підвищується і вони починають дифундувати в кров. Для підтримки електронейтральності в еритроцити почнуть надходити з плазми додатково іони С1. Найбільша кількість бікарбонатів плазми крові утворюється за участю карбоангідрази еритроцитів.

Вуглекислий газ зв’язується також безпосередньо аминогруппами гемоглобіну, утворюючи карбаміногемоглобін. При надходженні крові в капіляри легких ці реакції протікають у зворотному напрямку і СО2 дифундує в альвеоли. Карбамінової комплекс СО2 з гемоглобіном утворюється в результаті реакції СО2 з радикалом NH2 глобіну. Ця реакція протікає без участі будь-якого ферменту, т. Е. Вона не потребує каталізі. реакція СО2 з Нb призводить, по-перше, до вивільнення Н +; по-друге, в ході освіти карбамінової комплексів знижується спорідненість Нb до Про2. Ефект схожий з дією низької рН. Як відомо, в тканинах низький рН потенціює вивільнення Про2 з оксигемоглобіну при високій концентрації СО2 (Ефект Бора). З іншого боку, зв’язування Про2 гемоглобіном знижує спорідненість його аминогрупп до СО2 (Ефект Холдена).

Залежність вмісту СО2 в крові від його напруги, виражена графічно, називається кривою зв’язування СО2. Між кривими для зв’язування СО2 і кривої дисоціації оксигемоглобіну існує принципова різниця. Вона полягає в тому, що для СО2 — крива не має плато насичення.

Процес виведення СО2 з крові в альвеоли легкого менш лімітований, ніж оксигенація крові. Це обумовлено тим, що молекулярний СО2 легше проникає через біологічні мембрани, що Про2. З цієї причини він легко проникає з тканин в кров. До того ж карбоангидраза сприяє утворенню гідрокарбонату. Отрути, які обмежують транспорт Про2 (Такі як СО, метгемоглобінобразующімі субстанції — нітрити, метиленовий синій, фероціаніди і ін.) Не діють на транспорт СО2. Блокатори карбоангідрази, наприклад діакарб, які використовуються нерідко в клінічній практиці або для профілактики гірської або висотної хвороби, повністю ніколи не порушують утворення молекулярного СО2. Нарешті, тканини володіють великою буферною ємністю, але не захищені від дефіциту Про2. З цієї причини порушення транспорту Про2 настає в організмі набагато частіше і швидше, ніж порушення газообміну СО2. Проте при деяких захворюваннях високий вміст СО2 і ацидоз можуть бути причиною смерті.

система дихання

Система дихання людини забезпечує надходження в організм кисню, використання його в біологічному окисленні органічних речовин і видалення з організму вуглекислого газу, що утворився в процесі окислення. В результаті біологічного окислення в клітинах звільняється і запасається енергія, що йде на забезпечення життєдіяльності організму. Тому людина не може існувати без кисню.

Дихальна і серцево-судинна системи працюють злагоджено, і утворюють ефективну систему транспортування кисню до тканин організму з паралельним виведенням з них діоксиду вуглецю.

Система органів дихання спільно виконує чотири окремі процеси:

  • легеневу вентиляцію (дихання);
  • дифузію — газообмін між легкими і кров’ю;
  • транспорт кисню і діоксид вуглецю з кров’ю;
  • капілярний газообмін капілярної кров’ю і метаболічно активними тканинами.

Перші два процеси є зовнішнє дихання: обмін газів між легкими і атмосферної середовищем. Коли кров надходить у тканини і відбувається газообмін між кров’ю і тканинами організму називається внутрішнім або тканинним диханням.

Таким чином, зовнішнє і внутрішнє дихання пов’язані між собою системою кровообігу. Зупинимося докладніше на органах дихання.

Легенева вентиляція, або просто дихання, здійснюється шляхом переміщення повітря в легені. Легенева вентиляція складається з фази вдиху і фази видиху. Органи дихання — носова порожнина, глотка, гортань, трахея, бронхи і легені — забезпечують циркуляцію повітря і газообмін. Повітря, як правило, надходить в легені через ніс; рот використовується тільки в тому випадку, якщо потреба в повітрі перевищує кількість, що може потрапити в легені через ніс. Атмосферне повітря починає по градієнту тиску надходити в легені за наступним шляхом: ніс, носоглотка, гортань, трахея, бронхи, бронхи поменше, ще менше, термінальні бронхіоли, альвеоли.

Для кращого «кондиціонування» повітря природа створила ніс за принципом радіатора: в порожнини носа є кілька вузьких і вигадливо звивистих носових ходів і порожнин (пазух). Навколоносових пазух, вони ж — додаткові пазухи носа, є повітряні камери, з’єднані з порожниною носа сполучення.

Численні залози, розташовані в слизовій оболонці, виділяють слиз, яка зволожує вдихаємо повітря. Рясне кровопостачання слизової оболонки зігріває повітря. На вологій поверхні слизової оболонки затримуються знаходяться у вдихуваному повітрі пилинки та мікроби, які знешкоджуються слизом і лейкоцитами. Ніс першим зустрічає надходять із зовнішнього середовища хвороботворних мікробів, тому саме в ньому відносно часто розвиваються запальні процеси локальні «бою» імунітету з хвороботворної флорою. Газообмін між кров'ю і тканинами відбувається в

Під час вдихання повітря проходить з порожнини носа в носову і ротову частини глотки. глотка — це лейкообразний канал, довжиною 11-12 см. З носоглотки повітря потрапляє в гортань. Гортань служить для проведення повітря з глотки в трахею і спільно з ротовою порожниною є органом звукоутворення і членороздільноюмови. Гортань — це порожнистий орган, стінки якого утворені парними і непарними хрящами, що з’єднуються зв’язками, суглобами і м’язами. Між переднім і заднім хрящами натягнуті голосові зв’язки, що утворюють голосову щілину. Одні з м’язів гортані при скороченні звужують щілину, а інші — розширюють. Звук голосу виникає в результаті коливання голосових зв’язок при видихання повітря. Відтінки голосу, його тембр залежать від довжини голосових зв’язок, а звуки мови — від системи резонаторів, яку складають порожнини рота, глотки, носа і носоглотки, при зміні положення язика, губ і нижньої щелепи.

трахея . або дихальне горло, є продовженням гортані і являє собою трубку завдовжки 9-11 см і діаметром 15-18. мм. Стінки її складаються з хрящових півкілець, з’єднаних зв’язками. Задня стінка перетинкова, містить гладкі м’язові волокна, прилягає до стравоходу. Слизова оболонка дихальних шляхів вистелена миготливим епітелієм, клітини якого мають на зовнішній поверхні найтонші вирости — вії, здатні скорочуватися. Скорочення вій відбувається ритмічно і направлено в сторону виходу з носової порожнини. При цьому слиз і прилип до неї пилинки і мікроби виносяться назовні з носової порожнини.

Розподіл трахеї на два головних бронха відбувається на рівні четвертого (у жінок — п’ятого) грудного хребця. Правий бронх є товщим і коротким, до того ж розташований більш вертикально, ніж лівий. Бронхи забезпечують проведення повітря від трахеї до альвеол і назад, а до того ж сприяють очищенню повітря від сторонніх домішок і виведенню їх з організму. Великі сторонні тіла віддаляються з бронхів за допомогою кашлю. А більш дрібні (пилові частинки) або мікроорганізми за допомогою вже згаданих коливань війок.

В легких бронхи розгалужуються, утворюючи «бронхіальне дерево», на кінцевих бронхіальних гілочках якого знаходяться дрібні легеневі бульбашки — альвеоли діаметром 0,15-0,25 мм і глибиною 0,06-0,3 мм, заповнені повітрям.

Проходячи через ніс з вельми великою швидкістю, на наступних етапах повітря поступово сповільнюється, і неквапливо наповнює альвеоли.

Легкі покриті оболонкою — легеневою плеврою, яка переходить в пристеночную плевру, вистилає внутрішню стінку грудної порожнини. Плевральна щілина між ними заповнена плевральної рідиною, що полегшує ковзання плеври при дихальних рухах.

вдих — процес, в якому бере участь діафрагма і зовнішні міжреберні м’язи, грудна клітка піднімається, і в легких знижується тиск. Через ніс, носоглотку, гортань, трахею, бронхи (від великих до більш дрібним) на тлі виникла різниці тиску, повітря потрапляє в легені. Легкі працюють ізольовано один від одного. З боку, яка звернена до серця, в кожну легеню входить бронх, далі він ділиться на бронхіоли, утворюючи бронхіальне дерево. Брохіоли закінчуються альвеолами, які обплетені густою мережею капілярів. У них відбувається газообмін між кров’ю, і атмосферним повітрям. В атмосферне повітря виділяється вуглекислий газ, а в кров потрапляє кисень.

При глибокому вдиху, крім зовнішніх міжреберних м’язів і діафрагми, одночасно скорочуються м’язи грудей і плечового пояса.

Газообмін між кров'ю і тканинами відбувається в видих — пасивний процес, який включає розслаблення дихальних м’язів: міжреберні м’язи і діафрагма розслаблюються, Грудна клітка опускається ребра опускаються, опуклість діафрагми збільшується. Під тиском грудної клітини легкі стискаються, її обсяг зменшується, легені стискаються, тиск в них стає вище атмосферного і повітря спрямовується з легких — відбувається спокійний видих.

Глибокий видих обумовлений скороченням внутрішніх міжреберних і черевних м’язів.

Вдих рефлекторно викликає видих, а видих — вдих. Це відбувається тому, що під час вдиху, при розтягуванні легеневої тканини, в нервових рецепторах, що знаходяться в ній, виникає збудження, яке передається довгастого мозку і викликає активацію центру видиху і гальмування центру вдиху. Ці процеси відбуваються в організмі самі собою і лише в дуже малому ступені залежать від бажання самої людини (мова йде, наприклад, про затримку дихання).

Газообмін у легенях і тканинах

Газообмін у легенях відбувається шляхом дифузії. Кисень через тонкі стінки альвеол і капілярів надходить з повітря в кров, а вуглекислота — з крові в повітря. У крові кисень проникає в еритроцити і з’єднується з гемоглобіном. Кров, насичена киснем, стає артеріальною і по легеневих венах надходить у ліве передсердя.

Обмін газів в тканинах здійснюється в капілярах. Через їх тонкі стінки кисень надходить із крові в тканинну рідину і потім в клітини, а вуглекислота з тканин переходить в кров. Концентрація кисню в крові більше, ніж в клітинах, тому він легко дифундує в них. Концентрація вуглекислого газу в тканинах, де він утворюється, вище, ніж в крові. Тому він переходить в кров, де зв’язується хімічними сполуками плазми і частково з гемоглобіном, транспортується кров’ю в легені і виділяється в атмосферу.

Алкоголь, значна частина якого виділяється з організму через легені, пошкоджує альвеоли і бронхи, пригнічує дихальний центр, як і всю нервову систему, і сприяє захворюванню на запалення легенів в особливо важкій формі. Систематичне паління отруює організм нікотином та іншими отруйними речовинами, і можуть викликати рак.

Немає схожих записів.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *