Wymiana gazowa w tkankach i płucach. Budowa układu oddechowego

Wymiana gazowa w płucach i tkankach.

W płucach następuje wymiana gazowa pomiędzy powietrzem wpływającym do pęcherzyków płucnych a krwią przepływającą przez naczynia włosowate. Intensywną wymianę gazową pomiędzy powietrzem pęcherzyków płucnych a krwią ułatwia niewielka grubość tzw. bariery powietrzno-hematycznej. Tworzą go ściany pęcherzyków i naczyń włosowatych. Grubość bariery wynosi około 2,5 mikrona. Ściany pęcherzyków zbudowane są z jednowarstwowego nabłonka płaskiego, pokrytego od wewnątrz cienką warstwą fosfolipidu – środka powierzchniowo czynnego, który zapobiega sklejaniu się pęcherzyków podczas wydechu i zmniejsza napięcie powierzchniowe.

Pęcherzyki przeplatają się gęstą siecią naczyń włosowatych, co znacznie zwiększa powierzchnię wymiany gazowej pomiędzy powietrzem a krwią.

Podczas wdechu stężenie (ciśnienie cząstkowe) tlenu w pęcherzykach płucnych jest znacznie wyższe (100 mm Hg) niż w krew żylna(40 mm Hg) przepływającego przez naczynia włosowate płucne. Dlatego tlen łatwo ucieka

z pęcherzyków do krwi, gdzie szybko łączy się z hemoglobiną erytrocytów. Jednocześnie dwutlenek węgla, którego stężenie we krwi żylnej naczyń włosowatych jest wysokie (47 mm Hg), dyfunduje do pęcherzyków płucnych, gdzie jego ciśnienie parcjalne jest niższe (40 mm Hg). Dwutlenek węgla jest usuwany z pęcherzyków płucnych wraz z wydychanym powietrzem.

Zatem różnica ciśnienia (napięcia) tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu pęcherzykowym, krwi tętniczej i żylnej umożliwia dyfuzję tlenu z pęcherzyków płucnych do krwi, a węgiel

kwaśny gaz z krwi do pęcherzyków płucnych.

Ze względu na szczególne właściwości hemoglobiny polegające na łączeniu się z tlenem i dwutlenkiem węgla, krew jest w stanie wchłonąć te gazy w znacznych ilościach. W 1000ml krew tętnicza zawarte do

20 ml tlenu i do 52 ml dwutlenku węgla. Jedna cząsteczka hemoglobiny jest w stanie przyłączyć do siebie 4 cząsteczki tlenu, tworząc niestabilny związek - oksyhemoglobinę.

W tkankach organizmu w wyniku ciągłego metabolizmu i intensywnych procesów oksydacyjnych zużywany jest tlen i powstaje dwutlenek węgla. Kiedy krew dostaje się do tkanek organizmu, hemoglobina dostarcza tlen do komórek i tkanek. Dwutlenek węgla powstający podczas metabolizmu przechodzi z tkanek do krwi i łączy się z hemoglobiną. W tym przypadku powstaje delikatny związek - karbohemoglobina. Szybkie połączenie hemoglobiny z dwutlenkiem węgla ułatwia enzym anhydraza węglanowa występująca w czerwonych krwinkach.

Hemoglobina w czerwonych krwinkach może także łączyć się z innymi gazami, na przykład tlenkiem węgla, tworząc dość mocny związek, karboksyhemoglobinę.

Niewystarczający dopływ tlenu do tkanek (niedotlenienie) może wystąpić, gdy we wdychanym powietrzu brakuje tlenu. Niedokrwistość – zmniejszenie ilości hemoglobiny we krwi – występuje, gdy krew nie może przenosić tlenu.

Kiedy oddech zatrzymuje się lub zatrzymuje, rozwija się uduszenie (uduszenie). Ten stan może wystąpić w wyniku utonięcia lub innych nieoczekiwanych okoliczności. Kiedy oddech ustanie, kiedy serce jeszcze bije

powinno działać, sztuczne oddychanie wykonuje się za pomocą specjalnych urządzeń, a w przypadku ich braku - metodą „usta-usta”, „usta-nos” lub poprzez ściskanie i rozszerzanie klatka piersiowa.

23. KONCEPCJA NIEDROŻENIA. FORMY OSTRA I PRZEWLEKŁA. RODZAJE NIEDOTLENIA.

Jednym z niezbędnych warunków życia organizmu jest kontynuować edukację i jego zużycie energii. Wydawany jest w celu zapewnienia metabolizmu, zachowania i odnowienia elementów strukturalnych narządów i tkanek, a także wykonywania ich funkcji. Brak energii w organizmie prowadzi do znacznych zaburzeń metabolicznych, zmian morfologicznych i dysfunkcji, a często do śmierci narządu, a nawet organizmu. Podstawą niedoboru energii jest niedotlenienie.

Niedotlenienie- typowy proces patologiczny, charakteryzujący się zwykle spadkiem zawartości tlenu w komórkach i tkankach. Rozwija się w wyniku niedostatecznego utleniania biologicznego i jest podstawą zaburzeń w zaopatrzeniu w energię funkcji i procesów syntetycznych organizmu.

rodzaje niedotlenienia

W zależności od przyczyn i cech mechanizmów rozwoju wyróżnia się następujące typy:

1. Egzogenny:

hipobaryczny;

normobaryczny.

Układ oddechowy (oddychanie).

Krążenie (sercowo-naczyniowe).

Hemiczny (krew).

Tkanka (tkanka pierwotna).

Przeciążenie (niedotlenienie stresowe).

Podłoże.

Mieszany.

W zależności od częstości występowania w organizmie niedotlenienie może mieć charakter ogólny lub miejscowy (z niedokrwieniem, zastojem lub przekrwieniem żylnym poszczególnych narządów i tkanek).

W zależności od ciężkości przebiegu wyróżnia się niedotlenienie łagodne, umiarkowane, ciężkie i krytyczne, które jest obarczone śmiercią organizmu.

W zależności od szybkości występowania i czasu trwania kursu niedotlenienie może być:

błyskawica – następuje w ciągu kilkudziesięciu sekund i często kończy się śmiercią;

ostry – występuje w ciągu kilku minut i może trwać kilka dni:

przewlekły - przebiega powoli, trwa kilka tygodni, miesięcy, lat.

Charakterystyka poszczególnych typów niedotlenienia

Typ egzogenny

Przyczyna : spadek ciśnienia parcjalnego tlenu P 0 2 we wdychanym powietrzu, który obserwuje się podczas wspinaczki wysokogórskiej („choroba górska”) lub przy rozhermetyzowaniu samolotu („choroba wysokościowa”), a także podczas przebywania ludzi w zamkniętych przestrzeniach o małej objętości, podczas pracy w kopalniach, studniach, łodziach podwodnych.

Główne czynniki chorobotwórcze:

hipoksemia (zmniejszona zawartość tlenu we krwi);

hipokapnia (zmniejszenie zawartości CO2), która rozwija się w wyniku wzrostu częstotliwości i głębokości oddechów i prowadzi do zmniejszenia pobudliwości ośrodków oddechowych i sercowo-naczyniowych mózgu, co pogłębia niedotlenienie.

Typ oddechowy (oddychający).

Przyczyna: niewydolność wymiany gazowej w płucach podczas oddychania, co może wynikać ze zmniejszenia wentylacji pęcherzykowej

lub trudności w dyfuzji tlenu w płucach i można je zaobserwować przy rozedmie płuc i zapaleniu płuc. Główne czynniki chorobotwórcze:

hipoksemia tętnicza. na przykład z zapaleniem płuc, nadciśnieniem krążenia płucnego itp.;

hiperkapnia, tj. wzrost zawartości CO 2;

hipoksemia i hiperkapnia są również charakterystyczne dla uduszenia - uduszenia (zaprzestanie oddychania).

Typ krążeniowy (sercowo-naczyniowy).

Powód: zaburzenia krążenia, prowadzące do niedostatecznego ukrwienia narządów i tkanek, co objawia się masywną utratą krwi, odwodnieniem, dysfunkcją serca i naczyń krwionośnych, reakcjami alergicznymi, zaburzeniami równowagi elektrolitowej itp.

Głównym czynnikiem patogenetycznym jest hipoksemia krwi żylnej, ponieważ ze względu na jej powolny przepływ w naczyniach włosowatych następuje intensywna absorpcja tlenu w połączeniu ze wzrostem różnicy tętniczo-żylnej tlenu .

Typ hemiczny (krwi).

Powód: zmniejszenie efektywnej pojemności tlenowej krwi. Obserwuje się to w przypadku niedokrwistości, naruszenia zdolności hemoglobiny do wiązania, transportu i uwalniania tlenu w tkankach (na przykład z zatruciem tlenkiem węgla lub hiperbarycznym utlenianiem).

Głównym czynnikiem patogenetycznym jest zmniejszenie objętościowej zawartości tlenu we krwi tętniczej, a także spadek napięcia i zawartości tlenu we krwi żylnej .

Rodzaj tkaniny

Upośledzona zdolność komórek do wchłaniania tlenu;

Zmniejszona efektywność utleniania biologicznego w wyniku rozłączenia utleniania i fosforylacji. Rozwija się, gdy dochodzi do zahamowania enzymów utleniania biologicznego, na przykład w wyniku zatrucia cyjankiem, narażenia na promieniowanie jonizujące itp.

Głównym ogniwem patogenetycznym jest niedostateczne utlenianie biologiczne i w konsekwencji niedobór energii w komórkach. W tym przypadku zawartość i napięcie tlenu we krwi tętniczej jest normalne, ich wzrost we krwi żylnej i zmniejszenie różnicy tętniczo-żylnej w tlenie.

Typ przeciążenia

Przyczyna : nadmierna lub długotrwała nadczynność jakiegokolwiek narządu lub tkanki. Najczęściej obserwuje się to podczas ciężkiej pracy fizycznej. .

Główne powiązania patogenetyczne: znaczna hipoksemia żylna, hiperkapnia .

Rodzaj podłoża

Powód: pierwotny niedobór substratów utleniania, najczęściej glukozy. Więc. zaprzestanie dopływu glukozy do mózgu w ciągu 5-8 minut prowadzi do zmian dystroficznych i śmierci neuronów.

Główny czynnik patogenetyczny - niedobór energii w postaci ATP i niedostateczny dopływ energii do komórek.

Typ mieszany

Powód: działanie czynników determinujących włączenie różnych rodzajów niedotlenienia. Zasadniczo każde ciężkie niedotlenienie, zwłaszcza długotrwałe niedotlenienie, jest mieszane.

Morfologia niedotlenienia

Niedotlenienie jest najważniejszym ogniwem wielu procesów patologicznych i chorób, a rozwijając się pod koniec każdej choroby, pozostawia ślad w obrazie choroby. Jednak przebieg niedotlenienia może być różny, dlatego zarówno ostre, jak i przewlekłe niedotlenienie mają swoje własne cechy morfologiczne.

Ostra niedotlenienie, który charakteryzuje się szybkim zaburzeniem procesów redoks w tkankach, wzrostem glikolizy, zakwaszeniem cytoplazmy komórek i macierzy zewnątrzkomórkowej, co prowadzi do wzrostu przepuszczalności błon lizosomów i uwolnienia hydrolaz niszczących struktury wewnątrzkomórkowe. Ponadto niedotlenienie aktywuje peroksydację lipidów. pojawiają się wolne rodniki nadtlenkowe, które niszczą błony komórkowe. W warunkach fizjologicznych, w procesie metabolizmu, stale powstaje

łagodny stopień niedotlenienia komórek, zrębu, ścian naczyń włosowatych i tętniczek. Jest to sygnał do zwiększenia przepuszczalności ścian naczyń i napływu produktów przemiany materii i tlenu do komórek. Dlatego ostre niedotlenienie występujące w stanach patologicznych zawsze charakteryzuje się wzrostem przepuszczalności ścian tętniczek, żyłek i naczyń włosowatych, czemu towarzyszy plazmokrwotok i rozwój obrzęku okołonaczyniowego. Ciężkie i stosunkowo długotrwałe niedotlenienie prowadzi do rozwoju martwicy włóknikowej ścian naczyń. W takich naczyniach zatrzymuje się przepływ krwi, co zwiększa niedokrwienie ściany, a wraz z rozwojem krwotoków okołonaczyniowych następuje diapedeza erytrocytów. Dlatego na przykład w ostrej niewydolności serca, która charakteryzuje się szybkim rozwojem niedotlenienia, osocze krwi z naczyń włosowatych płuc dostaje się do pęcherzyków płucnych i następuje ostry obrzęk płuca. Ostre niedotlenienie mózgu prowadzi do obrzęku okołonaczyniowego i obrzęku tkanki mózgowej z wsunięciem jej części trzonowej do otworu wielkiego i rozwojem śpiączki, prowadzącej do śmierci.

Przewlekła niedotlenienie towarzyszy długotrwała restrukturyzacja metabolizmu, włączenie kompleksu reakcji kompensacyjnych i adaptacyjnych, na przykład przerostu szpiku kostnego w celu zwiększenia tworzenia czerwonych krwinek. W narządach miąższowych rozwija się i postępuje zwyrodnienie i zanik tkanki tłuszczowej. Dodatkowo niedotlenienie pobudza reakcję fibroblastyczną w organizmie, dochodzi do aktywacji fibroblastów, co skutkuje równoległą atrofią tkanina funkcjonalna nasilają się zmiany sklerotyczne w narządach. Na pewnym etapie rozwoju choroby zmiany spowodowane niedotlenieniem przyczyniają się do pogorszenia funkcji narządów i tkanek wraz z rozwojem ich dekompensacji.

Gotowe prace

STOPIEŃ DZIAŁA

Wiele już minęło i teraz jesteś absolwentem, jeśli oczywiście napiszesz pracę magisterską w terminie. Ale życie jest takie, że dopiero teraz staje się dla ciebie jasne, że przestając być studentem, stracisz wszystkie studenckie radości, z których wielu nigdy nie próbowałeś, odkładając wszystko i odkładając na później. A teraz zamiast nadrabiać zaległości pracujesz nad swoją pracą dyplomową? Jest na to doskonałe rozwiązanie: pobierz potrzebną pracę dyplomową z naszej strony - a od razu będziesz mieć mnóstwo wolnego czasu!
Prace dyplomowe obroniono z sukcesem na czołowych uniwersytetach Republiki Kazachstanu.
Koszt pracy od 20 000 tenge

KURS DZIAŁA

Projekt kursu jest pierwszą poważną pracą praktyczną. Przygotowanie do opracowania projektów dyplomowych rozpoczyna się wraz z napisaniem zajęć. Jeśli student nauczy się poprawnie przedstawiać treść tematu w projekcie kursu i kompetentnie go formatować, to w przyszłości nie będzie miał problemów z pisaniem sprawozdań, układaniem prac dyplomowych czy wykonywaniem innych zadania praktyczne. Aby pomóc studentom w pisaniu tego typu pracy studenckiej i wyjaśnić pytania, które pojawiają się w trakcie jej przygotowywania, właściwie stworzono ten dział informacyjny.
Koszt pracy od 2500 tenge

DYSERTACJE MAGISTERSKIE

Aktualnie na wyższym instytucje edukacyjne W Kazachstanie i krajach WNP poziom wykształcenia wyższego jest bardzo powszechny kształcenie zawodowe, który następuje po uzyskaniu tytułu licencjata - magistra. W ramach studiów magisterskich studenci kształcą się w celu uzyskania tytułu magistra, który w większości krajów świata jest uznawany bardziej niż tytuł licencjata i jest również uznawany przez zagranicznych pracodawców. Efektem studiów magisterskich jest obrona pracy magisterskiej.
Udostępnimy Państwu aktualny materiał analityczny i tekstowy, cena obejmuje 2 artykuły naukowe i abstrakcyjne.
Koszt pracy od 35 000 tenge

RAPORTY Z PRAKTYK

Po odbyciu każdego rodzaju stażu studenckiego (edukacyjnego, przemysłowego, przedszkolnego) wymagane jest sprawozdanie. Dokument ten będzie potwierdzeniem praktyczna praca studenta i podstawa do zaliczenia praktyki. Zwykle, aby sporządzić sprawozdanie ze stażu, należy zebrać i przeanalizować informacje o przedsiębiorstwie, rozważyć strukturę i tryb pracy organizacji, w której odbywa się staż, sporządzić plan kalendarza i opisać swoje praktyczne zajęcia.
Pomożemy Ci napisać raport ze stażu, uwzględniający specyfikę działalności konkretnego przedsiębiorstwa.

Objętości oddechowe

Podczas spokojnego oddychania osoba wdycha i wydycha około 500 ml (od 300 do 800 ml) powietrza; objętość ta nazywana jest objętością oddechową (TI). Nad nim o godz głęboki oddech osoba może wdychać około kolejnych 1700 (od 1500 do 2000) ml powietrza - jest to rezerwowa objętość wdechowa (IR in.). Po spokojnym wydechu osoba jest w stanie wydychać około 1300 (od 1200 do 1500 ml) - jest to rezerwowa objętość wydechowa (wydech ER).

Suma tych objętości to pojemność życiowa płuc (VC): 500 + 1700 + 1300 = 3500 ml. DO – ilościowe wyrażenie głębokości oddechu. Pojemność życiowa określa maksymalną objętość powietrza, jaką można wprowadzić lub usunąć z płuc podczas jednego wdechu lub wydechu. Pojemność życiowa osoby dorosłej wynosi średnio 3500–4000 ml, u mężczyzn jest nieco większa niż u kobiet.

Pojemność życiowa nie charakteryzuje całej objętości powietrza w płucach. Gdy osoba wydycha tyle, ile to możliwe, pozostaje w płucach duża liczba powietrze. Wynosi około 1200 ml i nazywa się to objętością resztkową (RR).

Maksymalna ilość powietrza, jaka może znajdować się w płucach, nazywana jest całkowitą pojemnością płuc (TLC) i jest równa sumie VC i VT.

Objętość powietrza w płucach pod koniec spokojnego wydechu (przy rozluźnionych mięśniach oddechowych) nazywana jest funkcjonalną pojemnością resztkową (FRC). Jest równa sumie OO i RO ext. (1200 + 1300 = 2500 ml). FRC jest bliskie objętości powietrza pęcherzykowego przed rozpoczęciem wdechu.

Przy każdym oddechu nie cała objętość oddechowa powietrza dostaje się do płuc. Znaczna jego część 160 (od 150 do 180 ml) pozostaje w drogach oddechowych (nosogardło, tchawica, oskrzela). Objętość powietrza wypełniającego duże drogi oddechowe nazywana jest „szkodliwym” lub „martwym” powietrzem kosmicznym. Nie ma w nim wymiany gazowej. Zatem przy każdym oddechu do płuc dostaje się 500 – 160 = 340 ml powietrza. W pęcherzykach płucnych pod koniec spokojnego wydechu znajduje się około 2500 ml powietrza (FRC), dlatego przy każdym spokojnym oddechu jest ono odnawiane 340/2500 = 1/7 części powietrza.

Powietrze atmosferyczne przed dostaniem się do płuc miesza się z powietrzem szkodliwej przestrzeni, w wyniku czego zmienia się zawartość w nim gazów. Z tego samego powodu zawartość gazów w powietrzu wydychanym i pęcherzykowym nie jest taka sama.

Nazywa się to ciągłą zmianą powietrza zachodzącą w płucach wentylacja płuc. Jego wskaźnikiem jest minutowa objętość oddechowa(MOD), czyli ilość wydychanego powietrza na minutę. Wartość MOD jest określana przez iloczyn liczby ruchy oddechowe na minutę do ZROBIENIA. U kobiet wartość MOD może wynosić 3–5 l, a u mężczyzn – 6–8 l. Głośność minutowa znacznie wzrasta wraz z Praca fizyczna i może osiągnąć 140 – 180 l/min.

Transport gazów przez krew

Ważnym czynnikiem w transporcie gazów we krwi jest tworzenie się związków chemicznych z substancjami znajdującymi się w osoczu krwi i czerwonych krwinkach. Aby utworzyć wiązania chemiczne i fizycznie rozpuścić gazy, ważne jest ciśnienie gazu nad cieczą. Jeśli nad cieczą znajduje się mieszanina gazów, wówczas ruch i rozpuszczanie każdego z nich zależy od jego ciśnienia cząstkowego. Ciśnienie cząstkowe O 2 zawartego w powietrzu pęcherzykowym wynosi 105 mm Hg. Art., CO 2 – 35 mm Hg. Sztuka.

Powietrze pęcherzykowe styka się z cienkimi ściankami naczyń włosowatych płuc, przez które krew żylna przedostaje się do płuc. Intensywność wymiany gazowej i kierunek jej ruchu (z płuc do krwi lub z krwi do płuc) zależą od ciśnienia parcjalnego tlenu i dwutlenku węgla w mieszaninie gazowej w płucach i we krwi. Ruch gazów następuje od ciśnienia wyższego do niższego. W rezultacie tlen będzie przedostawał się z płuc (jego ciśnienie parcjalne w nich wynosi 105 mm Hg) do krwi (jego napięcie we krwi wynosi 40 mm Hg), a dwutlenek węgla z krwi (ciśnienie cząstkowe 47 mm Hg) do powietrza pęcherzykowego (ciśnienie 35 mm Hg).

W czerwonych krwinkach tlen łączy się z hemoglobiną (Hb) i tworzy delikatny związek - oksyhemoglobinę (HbO 2). Nasycenie krwi tlenem zależy od ilości hemoglobiny we krwi. Maksymalna ilość tlenu, jaką może wchłonąć 100 ml krwi, nazywana jest pojemnością tlenową krwi. Wiadomo, że 100 g ludzkiej krwi zawiera około 14% hemoglobiny. Każdy gram hemoglobiny może związać 1,34 ml O2. Oznacza to, że 100 ml krwi może przenieść 1,34 11 14% = 19 ml (lub 19 procent objętościowych). Jest to pojemność tlenowa krwi.

Wiązanie tlenu przez krew. We krwi tętniczej 0,25% obj. O 2 znajduje się w stanie fizycznego rozpuszczenia w osoczu, a pozostałe 18,75% obj. znajduje się w erytrocytach w postaci oksyhemoglobiny. Połączenie hemoglobiny z tlenem zależy od wielkości napięcia tlenu: jeśli wzrasta, hemoglobina przyłącza tlen i powstaje oksyhemoglobina (HbO 2). Kiedy napięcie tlenu spada, oksyhemoglobina rozkłada się i uwalnia tlen. Krzywa odzwierciedlająca zależność nasycenia hemoglobiny tlenem od napięcia tego ostatniego nazywana jest krzywą dysocjacji oksyhemoglobiny (ryc. 19).

Ryż. 19. Zależność nasycenia krwi tlenem człowieka od jej ciśnienie cząstkowe (krzywa dysocjacji oksyhemoglobiny)

Z rysunku wynika, że ​​nawet przy niskim ciśnieniu parcjalnym tlenu (40 mm Hg) wiąże się z nim 75–80% hemoglobiny. Przy ciśnieniu 80 - 90 mm Hg. Sztuka. hemoglobina jest prawie całkowicie nasycona tlenem. W powietrzu pęcherzykowym ciśnienie parcjalne tlenu osiąga 105 mmHg. Art., aby krew w płucach była całkowicie nasycona tlenem.

Rozważając krzywą dysocjacji oksyhemoglobiny można zauważyć, że gdy ciśnienie parcjalne tlenu spada, oksyhemoglobina ulega dysocjacji i uwalnia tlen. Przy zerowym ciśnieniu tlenu oksyhemoglobina może oddać cały związany z nią tlen. Dzięki łatwemu uwalnianiu tlenu przez hemoglobinę wraz ze spadkiem ciśnienia parcjalnego zapewniony jest nieprzerwany dopływ tlenu do tkanek, w których ze względu na ciągłe zużycie tlenu jego ciśnienie cząstkowe dąży do zera.

Szczególne znaczenie w wiązaniu hemoglobiny z tlenem ma zawartość CO 2 we krwi. Im więcej dwutlenku węgla znajduje się we krwi, tym mniej hemoglobina wiąże się z tlenem i tym szybciej następuje dysocjacja oksyhemoglobiny. Zdolność hemoglobiny do łączenia się z tlenem zmniejsza się szczególnie gwałtownie przy ciśnieniu CO2 wynoszącym 47 mm Hg. Art., tj. przy wartości odpowiadającej napięciu CO 2 we krwi żylnej. Wpływ CO 2 na dysocjację oksyhemoglobiny jest bardzo ważny dla transportu gazów w płucach i tkankach.

Tkanki zawierają duże ilości CO 2 i innych kwaśnych produktów rozkładu powstających w wyniku metabolizmu. Przedostając się do krwi tętniczej naczyń włosowatych tkanek, przyczyniają się do szybszego rozkładu oksyhemoglobiny i uwolnienia tlenu do tkanek.

W płucach, w miarę uwalniania CO 2 z krwi żylnej do powietrza pęcherzykowego, wraz ze spadkiem zawartości CO 2 we krwi, wzrasta zdolność hemoglobiny do łączenia się z tlenem. Zapewnia to przemianę krwi żylnej w krew tętniczą.

Wiązanie dwutlenku węgla we krwi. Krew tętnicza zawiera 50–52% obj. CO 2, a krew żylna zawiera o 5–6% obj. więcej – 55–58%. Spośród nich 2,5 - 2,7% obj. znajduje się w stanie fizycznego rozpuszczenia, a reszta ma postać soli kwasu węglowego: wodorowęglanu sodu (NaHCO 3) w osoczu i wodorowęglanu potasu (KHCO 3) w erytrocytach. Część dwutlenku węgla (od 10 do 20% obj.) może być transportowana w postaci związków z grupą aminową hemoglobiny – karbhemoglobiny.

Z całkowitej ilości CO 2 większość jest transportowana przez osocze krwi.

Jeden z najważniejsze reakcje zapewnienie transportu CO 2 polega na tworzeniu kwasu węglowego z CO 2 i H 2 O w erytrocytach:

Ta reakcja we krwi jest przyspieszana około 20 000 razy przez enzym anhydrazę węglanową. Wraz ze wzrostem zawartości CO 2 we krwi (co ma miejsce w tkankach) enzym sprzyja uwodnieniu CO 2 i reakcja przebiega w kierunku tworzenia H 2 CO 3. Kiedy napięcie cząstkowe CO 2 we krwi maleje (co zachodzi w płucach), enzym anhydraza węglanowa sprzyja odwodnieniu H 2 CO 3 i reakcja przebiega w kierunku tworzenia CO 2 i H 2 O. Zapewnia to najbardziej szybkie uwalnianie CO 2 do powietrza pęcherzykowego.

Wiązanie CO 2 przez krew, a także tlenu, zależy od ciśnienia parcjalnego: wzrasta wraz ze wzrostem. Przy napięciu cząstkowym CO2 równym 41 mm Hg. Sztuka. (co odpowiada jego napięciu we krwi tętniczej), krew zawiera 52% dwutlenku węgla. Przy napięciu CO2 wynoszącym 47 mmHg. Sztuka. (co odpowiada napięciu krwi żylnej), zawartość CO 2 wzrasta do 58%.

Na wiązanie CO 2 we krwi wpływa obecność oksyhemoglobiny we krwi. Kiedy krew tętnicza przekształca się w krew żylną, sole hemoglobiny uwalniają tlen, ułatwiając w ten sposób jej nasycenie dwutlenkiem węgla. Jednocześnie zawartość CO2 w nim wzrasta o 6%: z 52% do 58%.

W naczyniach płucnych tworzenie się oksyhemoglobiny przyczynia się do uwalniania CO2, którego zawartość, gdy krew żylna przekształca się w krew tętniczą, zmniejsza się z 58 do 52 procent objętościowych.

Wymiana gazowa w płucach i tkankach

W płucach następuje wymiana gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią poprzez ściany nabłonka płaskonabłonkowego pęcherzyków płucnych i naczyń krwionośnych. Proces ten zależy od ciśnienia cząstkowego gazów w powietrzu pęcherzykowym i ich napięcia we krwi (ryc. 20).

Ryż. 20. Schemat wymiany gazowej w płucach i tkankach

Ponieważ ciśnienie parcjalne O 2 w powietrzu pęcherzykowym jest wysokie, a jego napięcie w krwi żylnej jest znacznie niższe, O 2 dyfunduje z powietrza pęcherzykowego do krwi, a dwutlenek węgla ze względu na jego większe napięcie we krwi żylnej, przechodzi z niego do powietrza pęcherzykowego. Dyfuzja gazów następuje do momentu wyrównania się ciśnień cząstkowych. W tym przypadku krew żylna zamienia się w krew tętniczą – otrzymuje 7% objętościowych tlenu i wydziela 6% objętościowych dwutlenku węgla.

Każdy gaz przed przejściem w stan związany znajduje się w stanie fizycznego rozpuszczenia. Tlen po przejściu tej fazy wchodzi do erytrocytów, gdzie łączy się z hemoglobiną i zamienia się w oksyhemoglobinę:

HHb + O 2 HHbO 2

Ponieważ oksyhemoglobina jest silniejszym kwasem niż kwas węglowy, reaguje z wodorowęglanem potasu w erytrocytach, powodując powstanie soli potasowej oksyhemoglobiny - (KHbO 2) i kwasu węglowego:

KHCO 3 + HHbO 2 KHbO 2 + H 2 CO 3

Powstały kwas węglowy ulega odwodnieniu pod wpływem anhydrazy węglanowej: H 2 CO 3 H 2 O + CO 2 i powstały dwutlenek węgla jest uwalniany do powietrza pęcherzykowego.

Gdy dwutlenek węgla w erytrocytach się zmniejsza, jest on zastępowany przez jony HCO z osocza krwi, powstałe w wyniku dysocjacji wodorowęglanu sodu: NaHCO 3 Na + + HCO. Zamiast jonów HCO, jony C1 – dostają się do osocza z erytrocytów.

Wymiana gazowa w tkankach. Krew tętnicza docierająca do tkanek zawiera 19% objętościowych tlenu, którego napięcie cząstkowe wynosi 100 mm Hg. Art. i 52 procent objętościowych CO 2 przy napięciu 41 mm Hg. Sztuka.

Ponieważ tlen jest stale zużywany w tkankach podczas procesu metabolicznego, jego napięcie w płynie tkankowym utrzymuje się w pobliżu zera. Dlatego O 2, ze względu na różnicę napięcia, dyfunduje z krwi tętniczej do tkanek.

W rezultacie procesy metaboliczne powstający w tkankach powstaje CO 2, którego ciśnienie w płynie tkankowym wynosi 60 mm Hg. Art., a we krwi tętniczej jest znacznie mniej. Dlatego CO 2 dyfunduje z tkanek do krwi w kierunku niższego napięcia. Dwutlenek węgla, dochodząc z płynu tkankowego do osocza krwi, dodaje wodę i zamienia się w słaby, łatwo dysocjujący kwas węglowy: H 2 O + CO 2 H 2 CO 3. H 2 CO 3 dysocjuje na jony H + i HCO: H 2 CO 3 H + + HCO, a jego ilość maleje, w wyniku czego wzrasta powstawanie H 2 CO 3 z CO 2 i H 2 O, co poprawia wiązanie dwutlenku węgla. W sumie związana jest niewielka ilość CO 2, ponieważ stała dysocjacji H 2 CO 3 jest mała. Wiązanie CO 2 zapewniają głównie białka osocza krwi.

Wiodącą rolę w przenoszeniu dwutlenku węgla odgrywa białko hemoglobiny. Błona erytrocytu jest przepuszczalna dla dwutlenku węgla, który wchodząc do erytrocytu ulega uwodnieniu pod wpływem anhydrazy węglanowej i zamienia się w H 2 CO 3. W naczyniach włosowatych tkanek sól potasowa oksyhemoglobina (KHbO 2), oddziałując z kwasem węglowym, tworzy wodorowęglan potasu (KHCO 3), zredukowaną hemoglobinę (HHb) i tlen, który jest podawany do tkanek. Jednocześnie kwas węglowy dysocjuje: H 2 CO 3 H + + HCO. Stężenie jonów HCO w erytrocytach staje się większe niż w osoczu i przechodzą one z erytrocytów do osocza. W osoczu anion HCO wiąże się z kationem sodu Na+ i powstaje wodorowęglan sodu (NaHCO3). C1 – aniony przechodzą z osocza krwi zamiast anionów HCO do erytrocytów. W ten sposób CO 2 przedostający się do krwi z tkanek wiąże się i przenosi do płuc. CO 2 jest transportowany głównie w postaci wodorowęglanu sodu w osoczu i częściowo w postaci wodorowęglanu potasu w erytrocytach.

Poprzez naprzemienny wdech i wydech osoba wentyluje płuca, utrzymując względnie stały skład gazu w pęcherzykach płucnych (pęcherzykach płucnych). Człowiek oddycha powietrzem atmosferycznym wysoka zawartość tlen (20,9%) i niska zawartość dwutlenku węgla (0,03%), a wydycha powietrze zawierające 16,3% tlenu i 4% dwutlenku węgla (tab. 13).

Skład powietrza pęcherzykowego znacznie różni się od składu powietrza atmosferycznego wdychanego. Zawiera mniej tlenu (14,2%).

A które są częścią powietrza, nie biorą udziału w oddychaniu, a ich zawartość w powietrzu wdychanym, wydychanym i pęcherzykowym jest prawie taka sama.

Tabela 13

Skład powietrza wdychanego, wydychanego i pęcherzykowego

Dlaczego wydychane powietrze zawiera więcej tlenu niż powietrze pęcherzykowe? Wyjaśnia to fakt, że podczas wydechu powietrze znajdujące się w narządach oddechowych, w drogach oddechowych, miesza się z powietrzem pęcherzykowym.

Ciśnienie cząstkowe i napięcie gazu

W płuca z pęcherzykówpowietrza dostaje się do, a dwutlenek węgla z krwi przedostaje się do płuc. Przejście gazów z powietrza do cieczy i z cieczy do powietrza następuje w wyniku różnicy ciśnień cząstkowych tych gazów w powietrzu i cieczy.

Częściowyciśnienie jest częścią całkowitego ciśnienia, która odpowiada udziałowi danego gazu w mieszaninie gazowej. Im wyższy odsetek gazu w mieszaninie, tym odpowiednio wyższe jest jego ciśnienie cząstkowe. Jak wiadomo, powietrze atmosferyczne jest mieszaniną gazów. Ta mieszanina gazów zawiera 20,94% tlenu, 0,03% dwutlenku węgla i 79,03% azotu. Ciśnienie powietrza atmosferycznego 760 mm Hg. Sztuka. Ciśnienie cząstkowe tlenu w powietrzu atmosferycznym wynosi 20,94% z 760 mm, tj. 159 mm, azotu - 79,03% z 760 mm, tj. około 600 mm, dwutlenku węgla w powietrzu atmosferycznym jest niskie - 0,03% z 760 mm - 0,2 mm Hg. Sztuka.

W przypadku gazów rozpuszczonych w cieczy stosuje się termin „napięcie”, odpowiadający terminowi „ciśnienie cząstkowe” stosowanemu w przypadku wolnych gazów. Napięcie gazu wyraża się w tych samych jednostkach co ciśnienie (mmHg). Jeżeli ciśnienie cząstkowe gazu w środowisko wyższe niż napięcie tego gazu w cieczy, gaz rozpuszcza się w cieczy.

Ciśnienie parcjalne tlenu w powietrzu pęcherzykowym wynosi 100-105 mm Hg. Sztuka. i płynąc do płuca pełne krwi ciśnienie tlenu średnio 40 mm Hg. Art. zatem w płucach przechodzi z powietrza pęcherzykowego do.

Ruch gazów odbywa się zgodnie z prawami dyfuzji, zgodnie z którymi gaz przedostaje się z ośrodka o większym ciśnieniu cząstkowym do ośrodka o niższym ciśnieniu.

Wymiana gazowa w płucach

Przejście tlenu z powietrza pęcherzykowego do płuc i przepływ dwutlenku węgla z krwi do płuc podlegają opisanym powyżej prawom.

Dzięki pracy I.M. Sechenova stało się możliwe badanie składu gazowego krwi oraz warunków wymiany gazowej w płucach i tkankach.

Wymiana gazowa w płucach zachodzi pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią na drodze dyfuzji. Pęcherzyki płucne są splecione gęstą siecią naczyń włosowatych. Ściany pęcherzyków i ściany naczyń włosowatych są bardzocienki, co ułatwia przenikanie gazów z płuc do krwi i odwrotnie. Wymiana gazowa zależy od powierzchni, przez którą dyfundują gazy i różnicy ciśnień cząstkowych (naprężenia) dyfundujących gazów. Takie warunki występują w płucach. Przy głębokim oddechu pęcherzyki rozciągają się, a ich powierzchnia osiąga 100-150 m2. Powierzchnia naczyń włosowatych w płucach jest również duża. Wystarczająca jest także różnica w ciśnieniu cząstkowym gazów w powietrzu pęcherzykowym i napięciu tych gazów w krwi żylnej (tab. 14).

Tabela 14

Ciśnienie cząstkowe tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu wdychanym i pęcherzykowym oraz ich napięcie we krwi (w mmHg)

Ze stołu 14 wynika, że ​​różnica pomiędzy ciśnieniem gazów we krwi żylnej a ich ciśnieniem parcjalnym w powietrzu pęcherzykowym wynosi 110-40 = 70 mm Hg dla tlenu. Art., a dla dwutlenku węgla 47-40 = 7 mm Hg. Sztuka.

Doświadczalnie udało się to ustalić przy różnicy prężności tlenu wynoszącej 1 mm Hg. Sztuka. u osoby dorosłej w spoczynku do krwi może przedostać się 25–60 cm3 tlenu na minutę. Dlatego różnica ciśnień tlenu wynosi 70 mmHg. Sztuka. wystarczająca do dostarczenia organizmowi tlenu różne warunki jego aktywności: podczas pracy fizycznej, ćwiczeń sportowych itp.

Szybkość dyfuzji dwutlenku węgla z krwi jest 25 razy większa niż tlenu, a zatem ze względu na różnicę 7 mm Hg. Sztuka. dwutlenek węgla ma czas na ucieczkę z krwi.

Przenoszenie gazów przez krew

Krew przenosi tlen i dwutlenek węgla. We krwi, jak w każdej cieczy, gazy mogą występować w dwóch stanach: fizycznie rozpuszczonym i związanym chemicznie. Zarówno tlen, jak i dwutlenek węgla rozpuszczają się w bardzo małych ilościach w osoczu krwi. Większość tlen i dwutlenek węgla są transportowane w postaci związanej chemicznie.

Głównym nośnikiem tlenu jest krew. Każdy gram hemoglobiny wiąże 1,34 cm 3 tlenu. ma zdolność łączenia się z tlenem, tworząc oksyhemoglobinę. Im wyższe ciśnienie parcjalne tlenu, tym więcej powstaje oksyhemoglobiny. W powietrzu pęcherzykowymciśnienie cząstkowe tlenu 100-110 mm Hg. Sztuka. W tych warunkach 97% hemoglobiny we krwi wiąże się z tlenem. W postaci oksyhemoglobiny tlen jest przenoszony przez krew do tkanek. TutajCiśnienie parcjalne tlenu jest niskie, a oksyhemoglobina – delikatny związek – uwalnia tlen, który jest wykorzystywany przez tkanki. Na wiązanie tlenu przez hemoglobinę wpływa również napięcie dwutlenku węgla. Dwutlenek węgla zmniejsza zdolność hemoglobiny do wiązania tlenu i sprzyja dysocjacji oksyhemoglobiny. Rosnąca temperatura zmniejsza również zdolność hemoglobiny do wiązania tlenu. Wiadomo, że temperatura w tkankach jest wyższa niż w płucach. Wszystkie te warunki sprzyjają dysocjacji oksyhemoglobiny, w wyniku czego krew uwalnia do płynu tkankowego tlen uwolniony ze związku chemicznego.

Właściwość hemoglobiny do wiązania tlenu ma ogromne znaczenie dla organizmu. Czasem ludzie umierają z braku tlenu w organizmie, w otoczeniu najczystszego powietrza. Może się to zdarzyć osobie, która znajdzie się w trudnych warunkach niskie ciśnienie krwi(NA duże wysokości), gdzie w rozrzedzonej atmosferze występuje bardzo niskie ciśnienie parcjalne tlenu. 15 kwietnia 1875 balon Zenit, który miał na pokładzie trzech balonistów, osiągnął wysokość 8000 m. Kiedy balon wylądował, przy życiu pozostała tylko jedna osoba. Przyczyną śmierci było gwałtowny spadek wartość ciśnienia cząstkowego tlenu w wysoki pułap. Na dużych wysokościach (7-8 km) krew tętnicza w swoim składzie gazowym zbliża się do krwi żylnej; wszystkie tkanki ciała zaczynają odczuwać ostry brak tlenu, co prowadzi do poważne konsekwencje. Wejście na wysokość ponad 5000 m z reguły wymaga użycia specjalnych urządzeń tlenowych.

Dzięki specjalnemu treningowi organizm może przystosować się do niskiej zawartości tlenu w powietrzu atmosferycznym. U wyszkolonej osoby pogłębia się

100 RUR bonus za pierwsze zamówienie

Wybierz typ pracy Praca dyplomowa Praca na kursie Streszczenie Praca magisterska Sprawozdanie z praktyki Artykuł Raport Recenzja Test Monografia Rozwiązywanie problemów Biznesplan Odpowiedzi na pytania Kreatywna praca Esej Rysunek Eseje Tłumaczenie Prezentacje Pisanie na maszynie Inne Zwiększanie niepowtarzalności tekstu Praca magisterska Praca laboratoryjna Pomoc online

Poznaj cenę

Akt oddychania polega na rytmicznym powtarzaniu wdechu i wydechu.

Wdychanie przeprowadza się w następujący sposób. Pod wpływem impulsów nerwowych kurczą się mięśnie biorące udział w akcie wdechu: przepona zewnętrzna mięśnie międzyżebrowe itp. Kiedy membrana kurczy się, obniża się (spłaszcza), co prowadzi do wzrostu rozmiaru pionowego Jama klatki piersiowej. Kiedy zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe i niektóre inne mięśnie kurczą się, żebra unoszą się, a wymiary przednio-tylne i poprzeczne jamy klatki piersiowej zwiększają się. Zatem w wyniku skurczu mięśni zwiększa się objętość klatki piersiowej. Ze względu na brak powietrza w jamie opłucnej i panujące w niej ciśnienie jest ujemne, jednocześnie ze wzrostem objętości klatki piersiowej płuca rozszerzają się. W miarę rozszerzania się płuc ciśnienie powietrza w nich spada (schodzi poniżej ciśnienia atmosferycznego) i powietrze atmosferyczne spieszy się drogi oddechowe do płuc. W konsekwencji podczas wdechu następuje kolejno: skurcz mięśni - zwiększenie objętości klatki piersiowej - rozszerzenie płuc i spadek ciśnienia w płucach - przepływ powietrza drogami oddechowymi do płuc.

Wydech następuje po wdechu. Mięśnie biorące udział w wdechu rozluźniają się (przepona unosi się), żebra opadają w wyniku skurczu mięśni międzyżebrowych wewnętrznych i innych oraz z powodu ich ciężkości. Objętość klatki piersiowej zmniejsza się, płuca kurczą się, ciśnienie w nich wzrasta (staje się wyższe od ciśnienia atmosferycznego), a powietrze wylatuje drogami oddechowymi.

Skład procentowy wydychanego powietrza jest inny. Pozostaje w nim tylko około 16% tlenu, a ilość dwutlenku węgla wzrasta do 4%. Zwiększa się także zawartość pary wodnej. Jedynie azot i gazy obojętne w wydychanym powietrzu pozostają w tej samej ilości, co w powietrzu wdychanym.

Wymiana gazowa w płucach. W pęcherzykach płucnych następuje nasycenie krwi tlenem i uwolnienie dwutlenku węgla. Przez ich naczynia włosowate przepływa krew żylna. Jest oddzielony od powietrza wypełniającego płuca najcieńszymi ściankami naczyń włosowatych i pęcherzyków płucnych, przepuszczalnymi dla gazów.

Stężenie dwutlenku węgla we krwi żylnej jest znacznie wyższe niż w powietrzu wpływającym do pęcherzyków. W wyniku dyfuzji gaz ten przedostaje się z krwi do powietrza płucnego. W ten sposób krew stale uwalnia do powietrza dwutlenek węgla, który stale zmienia się w płucach.

Tlen przenika do krwi również poprzez dyfuzję. We wdychanym powietrzu jego stężenie jest znacznie wyższe niż we krwi żylnej przepływającej przez naczynia włosowate płuc. Dlatego tlen przenika do niego cały czas. Ale natychmiast wchodzi w połączenie chemiczne z hemoglobiną, w wyniku czego zmniejsza się zawartość wolnego tlenu we krwi. Wtedy nowa porcja tlenu natychmiast przenika do krwi, która jest również związana przez hemoglobinę. Proces ten trwa tak długo, jak krew przepływa powoli przez naczynia włosowate płuc. Po wchłonięciu dużej ilości tlenu staje się tętniczy. Po przejściu przez serce krew taka trafia do krążenia ogólnoustrojowego.

Wymiana gazowa w tkankach. Poruszanie się przez naczynia włosowate wielkie koło krążenie krwi, krew dostarcza tlen komórkom tkanek i jest nasycana dwutlenkiem węgla.

Wolny tlen wchodzący do komórek wykorzystywany jest do utleniania związków organicznych. Dlatego w komórkach jest go znacznie mniej niż w płuczącej je krwi tętniczej. Delikatne wiązanie pomiędzy tlenem i hemoglobiną zostaje zerwane. Tlen dyfunduje do komórek i jest natychmiast wykorzystywany do zachodzących w nich procesów oksydacyjnych. Krew, powoli przepływając przez naczynia włosowate penetrujące tkanki, na drodze dyfuzji dostarcza tlen do komórek. W ten sposób krew tętnicza przekształca się w krew żylną (ryc. 84).

Kiedy związki organiczne utleniają się w komórkach, powstaje dwutlenek węgla. Dyfunduje do krwi. Niewielka ilość dwutlenku węgla wchodzi w delikatne połączenie z hemoglobiną. Ale większość łączy się z niektórymi solami rozpuszczonymi we krwi. Dwutlenek węgla jest transportowany przez krew do prawa strona serca, a stamtąd do płuc.