Физиология дыхания

1. Определение дыхания как физиологического процесса

Дыхание – это совокупность процессов, в результате которых происходит потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа. Наряду с сердечно-сосудистой системой, дыхательная (респираторная) система также является ключевой системой организма, поскольку обеспечивает своей деятельностью поддержание постоянства газового состава альвеолярного воздуха, и как следствие, газового состава крови и тканевой жидкости. Кислород же используется всеми тканями организма для осуществления окислительных процессов, в ходе которых бóльшая, чем при анаэробном расщеплении макромолекул, часть энергии аккумулируется в форме АТФ и в дальнейшем может быть использована организмом для осуществления различных видов работы (реакций анаболизма, осмотической работы, мышечного сокращения и т.д.). Течение окислительных процессов в клетках сопровождается, с одной стороны, поглощением кислорода, а с другой – образованием углекислого газа. Дыхание, обеспечивает поступление в организм (в конечном итоге к каждой его клетке) кислорода и частичное выделение углекислого газа.

Процесс дыхания в широком смысле этого слова включает следующие этапы:

• внешнее дыхание (или вентиляция альвеол легких), представляющее собой газообмен между альвеолярным воздухом и внешней средой; в результате постоянного периодического осуществления этого процесса поддерживается на относительно постоянном уровне газовый состав альвеолярного воздуха (собственно внутренней газовой среды организма); внешнее дыхание обеспечивается дыхательной системой

• обмен газов в легких (газообмен между альвеолярным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения), в результате которого венозная кровь, притекающая по легочным артериям к легким, на уровне легочных капилляров (капилляров малого круга кровообращения) насыщается кислородом и частично отдает углекислый газ (и таким образом становится артериальной)

• транспорт газов кровью (кислород транспортируется кровью ко всем периферическим тканям, в том числе и к самим легким через посредство сосудов большого круга кровообращения, а углекислый газ, напротив, переносится из тканей (где постоянно образуется в ходе катаболических процессов) в конечном итоге к альвеолам легких); осуществление транспорта газов кровью во многом зависит от функционального состояния аппарата кровообращения

• газообмен на уровне тканей между кровью капилляров большого круга кровообращения и межклеточной жидкостью тканей; в ходе этого постоянно протекающего процесса из артериальной крови в межклеточные пространства, а затем и в сами клетки частично диффундирует кислород, а из межклеточных пространств в капилляры – углекислый газ, и кровь из артериальной превращается в венозную

• тканевое (клеточное) дыхание – совокупность процессов, протекающих в митохондриях, в ходе которых часть энергии, высвободившейся в процессе распада (катаболизма) сложных органических веществ, затрачивается на образование АТФ (универсального источника энергии в клетке). Последующий же гидролиз макроэргической связи АТФ сопровождается высвобождением энергии, обеспечивающей осуществление многих видов клеточной работы.