3.Напряжение газов, растворенных в крови
В крови газы находятся в растворенном (свободном) и химически связанном состоянии. Сила, с которой молекулы растворенного газа стремятся выйти в газовую среду, называется напряжением газа в жидкости. В состоянии равности (одинаковое количество газа, растворяющегося в жидкости и покидающая жидкость) напряжение газа равно парциальному давлению газа над жидкостью.
В венозной крови напряжение О240мм.рт.ст.; СО2- 39 мм.рт.ст.
Разность(градиент) этих давлении является основной причиной перехода О2 в кровь, а СО2 - в альвеолы (рис.6.А).
4.Механизм обмена газa в легких
Внешний воздух входит в альвеолы при активном вдохе. Однако увеличение суммарной площади мелких бронхиол приводит к резкому снижению скорости воздушною потока.
Поэтому до 17-й генерации бронхов проведение воздуха носит исключительно характер конвекции - перемещение воздуха, основанное на градиенте давления. Начиная с 17-й генерации бронхов, к процессу конвекции присоединяется процесс диффузии, основанный на градиенте концентрации (17-19 генерация бронхов) - т.н. «переходная зона».
После 19-й генерации бронхов процесс переноса газов идет исключительно за счет диффузии – О2 диффундирует к альвеолам, СО2 - от альвеол.
Объем воздуха в дыхательных путях - до 1500 мл - является «буферной зоной» между воздухом выдоха и альвеолярным воздухом. Скорость диффузии значительна и достаточна для газообмена. Это является одним из условий поддержания постоянного газового состава альвеол, независимо от фаз дыхания (вдох-выдох). Форсирование или прекращение дыхания нарушает это постоянство.
Рис.б. А - газообмен между альвеолой и капилляром (парциальное давление газов - транспорт кислорода кровью, В - транспорт углекислого газа кровью.
Газообмен в легких человека происходит на площади 50-90 м2. через легочную мембрану толщиной 0,5-1,5 мкм. Газы через мембрану попадают в кровь, путем диффузии вследствие градиентов парциального давления газов в альвеолах и крови. При этом газы проходят через несколько мембран и водных сред.
-мембраны:
- эпителий альвеол;
-эндотелии капилляров;
-базальные мембраны эпителии и эндотелия;
-мембрана эритроцитов.
-водные среды: интерстициальный просвет между указанными мембранами, плазма крови.
Наиболее труднопроходимыми для газов являются мембраны клеток. Газообмен через легочную мембрану зависит от следующих факторов:
1) величины поверхности, через которую происходит диффузия;
2) толщины легочных мембран,
3) градиента давления газов в альвеолах и крови;
4) коэффициента диффузии (зависит от свойств газа);
5) состояния мембран.
6. Диффузионная способность легких. Соотношение между легочным кровообращением и вентиляцией легких
Углекислый газ в 20 раз лучше, чем кислород. растворяется в воде и липидах. Поэтому для его газообмена достаточен градиент давления в 6 мм рт. ст. Для кислорода этот же градиент, из-за малой растворимости, в 10 раз больше - порядка 60 мм pт. ст.
Суммарную скорость проникновения газа через легочную мембрану характеризует диффузионная способность легких. Это количество газа, которое проходит через легочную мембрану за 1 мин при градиенте давлении 1 мм.рт.ст. Для O2 этот показатель - 25-30 мл (мин мм рт ст) всего за 1 мин в спокойном состоянии человек потребляет 200-300 мл О2.
Для газообмена в легких важное значение имеет соотношение между альвеолярной вентиляцией (Va) и кровотоком через малый круг кровообращения (перфузия капилляров альвеол, Q). В конце вдоха соотношение Va/Q составляет приблизительно 0,8.
Эго значит, что объем альвеолярной вентиляции несколько меньше количества крови, протекающей через малый круг кровообращения в норме.