2. Газообмін у легенях і тканинах. Дихальні рухи та їх регуляція. Гігієна дихання.

Яка будова і функції легенів?

Легені – це великий парний орган (мал.1). Вони заповнюють майже весь об'єм грудної порожнини. Права легеня більша і складається з трьох часток, ліва - з двох. Ззовні кожна легеня вкрита тоненькою щільною сполучнотканинною оболонкою - легеневою плеврою. Вона складається з двох листків: перший вкриває легені, другий вистилає грудну порожнину. Між ними розташована плевральна порожнина, заповнена плевральною рідиною, яка змочує поверхні листків і зменшує тертя між ними під час дихальних рухів. Унаслідок цього легені під час дихання вільно рухаються по внутрішній стороні грудної порожнини. У плевральній порожнині тиск на 6-9 мм рт. ст. нижчий від атмосферного.

Мал.1. Будова дихальної системи (1). Війчастий епітелій у дихальних шляхах (2)

Як відбувається обмін газів у легенях?

П ід час вдиху атмосферне повітря надходить до легенів і в альвеолах змішується з повітрям, яке залишилося в них після видиху (залишковий об’єм повітря). Залишковий об'єм повітря не дає легеням спадатися навіть за найінтенсивнішого видиху (мал.2,1).

Мал.2. Схема газообміну (1). Взаємозв'язок легеневого і тканинного дихання (2)

По артеріях малого кола кровообігу в легені надходить венозна кров, у якій міститься значний відсоток вуглекислого газу. У повітрі, яке вдихає людина, кисню більше, ніж у венозній крові. Тому кисень у результаті дифузії вільно проходить через стінки альвеол і капілярів у кров. Тут кисень сполучається з гемоглобіном еритроцитів, утворюючи оксигемоглобін, і кров стає артеріальною. По легеневих венах вона надходить до лівого передсердя, потім - до лівого шлуночка, звідти - до великого кола кровообігу, яким переноситься до тканин.

Водночас вуглекислий газ проникає в альвеоли і під час видиху виводиться з організму. Завдяки інтенсивному обміну газів у легенях, тобто безперервному надходженню кисню та видаленню вуглекислого газу, склад альвеолярного повітря сталий, що має велике значення для підтримання гомеостазу (мал.2,2).

Як відбувається обмін газів у тканинах?

Більша частина кисню і вуглекислого газу переноситься у хімічно зв'язаному стані. Вам уже відомо, що основний транспортер кисню - гемоглобін еритроцитів (1г гемоглобіну зв'язує 1,34 мл кисню). Кров постачає до тканин кисень у вигляді оксигемоглобіну (НbО2) - нестійкої сполуки, яка легко розпадається і вивільняє кисень. Як це відбувається? В артеріальній крові капілярів вміст кисню більший, ніж у клітинах. І згідно із законами дифузії кисень через стінки капілярів легко переходить у тканинну рідину, з якої проникає в клітини й одразу вступає в реакції окиснення органічних речовин (білків, жирів, вуглеводів).

Унаслідок окиснення органічних речовин у клітинах збільшується вміст вуглекислого газу. Він так само завдяки дифузії з клітин через тканинну рідину надходить у капіляри, в яких частина (близько 25%) вуглекислого газу зв'язується з гемоглобіном, утворюючи нестійку сполуку - карбгемоглобін. Так артеріальна кров перетворюється на венозну, яка по венах великого кола кровообігу (верхня і нижня порожниста) надходить до правого передсердя, потім - до правого шлуночка серця, звідти - до легенів. У легенях карбгемоглобін розпадається, вуглекислий газ вивільняється і виводиться з організму.

Решта (близько 75%) вуглекислого газу зв'язується з водою плазми крові, утворюючи карбонатну кислоту (Н2СО3 ), що розпадається на гідрогенкарбонат-іони, які з'єднуються з йонами калію і натрію, утворюючи відповідні солі (КНСО3) і (NаНСОз). Ці солі в розчиненому вигляді містяться в плазмі крові та через органи виділення виводяться з організму.

Чи змінюється склад повітря в легенях?

Для дихання потрібен кисень, який ми вбираємо, вдихаючи атмосферне повітря. Як ви пам'ятаєте з природознавства, до складу атмосферного повітря входить майже 21% кисню, близько 79% азоту, приблизно 0,03% вуглекислого газу, невелика кількість водяної пари та інертних газів. Саме такий склад вдихуваного повітря. Завдяки змінам частоти і глибини дихання в альвеолах підтримується відносно стабільний склад газів. Повітря, яке міститься в альвеолах (легеневих пухирцях), називають альвеолярним. Повітря, яке видихається, називають видихуваним. Його склад порівняно з вдихуваним інший: кількість у ньому кисню знижується, а вуглекислого газу збільшується.

Узагальнимо знання

Видихуване повітря містить значно менше кисню і значно більше вуглекислого газу, ніж атмосферне. Перехід кисню в кров, а далі - у клітини, а вуглекислого газу - з крові в легені відбувається завдяки дифузії.