На скорость обмена кислорода между альвеолярным воздухом и кровью влияют как свойства среды, через которую идет диффузия, так и время (около 0,2 с), в течение которого происходит связывание перешедшей порции кислорода с гемоглобином.

Для перехода из альвеолярного воздуха в эритроцит и связи с гемоглобином молекула кислорода должна продиффундировать через:

слой сурфактанта, выстилающий альвеолу;

альвеолярный эпителий;

базальные мембраны и интерстициальное пространство между эпителием и эндотелием;

эндотелий капилляра;

слой плазмы крови между эндотелием и эритроцитом;

мембрану эртроцита;

слой цитоплазмы в эритроците.

Суммарное расстояние этого диффузионного пространства составляет от 0,5 до 2 мкм.

Рис. 4. Газообмен в капиллярах большого и малого круга кровообращения

Вусловиях высокогорья

Угорцев:↑ содержание СО2 и ↓ содежание О2 в крови на фоне снижения чувствительности периферических хеморецепторов к гипоксии , увеличение плотности капилляров и относительно высокого уровня утилизации тканями О2 из крови, возрастают диффузионная способность легких и кислородная емкость крови за счет роста концентрации Hb

Объясните механизмы транспорта кислорода кровью. Охарактеризуйте кривую диссоциации оксигемоглобина и факторы, влияющие на сродство гемоглобина к кислороду.

Обогащенная кислородом кровь направляется по сосудам с током крови из легких в ткани организма. Кислород транспортируется кровью двумя способами: в связанном с гемоглобином виде — в форме оксигемоглобина и за счет физического растворения газа в плазме крови.

Физическое растворение. Все газы, в том числе и кислород, в соответствии со своим парциальным давлением могут физически растворяться в жидкости. Так, в артериальной крови содержание физически растворимого кислорода составляет 0,003 мл в 1 мл крови.

И хотя доля кислорода, переносимого за счет физического растворения невелика, этот процесс имеет огромное значение для жизнедеятельности.

Химическое соединение. Большая часть кислорода переносится кровью в виде химических соединений с гемоглобином. Один моль гемоглобина может связать до четырех молей кислорода и в среднем 1 г гемоглобина способен связать 1,34—1,36 мл кислорода. Исходя из этого, можно определить кислородную емкость крови, характеризующую количество кислорода, содержащееся в 1 л крови. Принимая во внимание, что в норме в 1 л крови присутствует 150 г гемоглобина, можно рассчитать, что в 1 л крови содержится 0,2 л кислорода.

Характеристика кривой диссоциации оксигемоглобина.

Связывание кислорода с гемоглобином и высвобождение его зависят от парциального давления кислорода. Соотношение количества гемоглобина и оксигемоглобина в крови иллюстрирует кривая диссоциации оксигемоглобина.

Чем выше парциальное давление кислорода, тем больше содержание оксигемоглобина; при парциальном давлении 80 мм рт.ст. практически весь гемоглобин насыщается кислородом, за исключением незначительного количества (1—2 %), «занятого» двуокисью углерода.

Факторы, влияющие на сродство гемоглобина к кислороду.

1)Н+ (↓ рН-сдвиг вправо) ,↑ рН –сдвиг влево) 2)рСО2

*влияние рН и рСо2 на кривую диссоциации оксигемоглобина наз-ся эффектом Бора 3)температура

↑ температуры→↑ скорости распада Hb →↓ сродства Hb к О2 *связывание О2 Hb-ом ↑ сродство его аминогрупп к СО2 –эффект Холдена

Кривая диссоциации оксигемоглобина имеет важное биологическое значение для переноса кислорода кровью. Участок кривой, соответствующий низким парциальным значениям кислорода, характеризует содержание оксигемоглобина в капиллярах тканей, а фрагмент кривой, лежащий в области высокого парциального давления кислорода 80—100 мм рт.ст., соответствует крови в легочных капиллярах.

Эффективность транспорта кислорода к тканям определяют два фактора: количество оксигемоглобина, образовавшегося в легких, и количество кислорода, отдаваемого тканям, что зависит от степени распада оксигемоглобина в восстановленный гемоглобин. Процесс наиболее эффективного переноса кислорода к тканям соответствует S-образной форме кривой диссоциации оксигемоглобина. В области высокого парциального давления кислорода кривая близка к насыщению кислородом крови, а в области низких значений парциального давления кислорода в тканях значительная часть оксигемоглобина отдает кислород и превращается в восстановленную форму.

Эффект Бора. Огромное биологическое значение для транспорта кислорода и двуокиси углерода имеет эффект Бора.

При увеличении парциального давления двуокиси углерода в тканях кривая диссоциации оксигемоглобина, сдвигаясь вправо, отражает повышение способности оксигемоглобина отдавать кислород тканям и тем самым высвобождаться для дополнительного связывания двуокиси углерода и переноса ее избытка из тканей в легкие.

Напротив, при снижении парциального давления двуокиси углерода и смещении рН крови в основную сторону (алкалоз) сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина влево означает снижение способности оксигемоглобина отдавать кислород тканям и поглощать двуокись углерода для транспорта ее к легким.

Сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина иллюстрирует взаимосвязь транспорта кислорода и двуокиси углерода в крови и сродство гемоглобина к этим газам.

Объясните механизмы транспорта углекислого газа кровью, раскройте роль карбоангидразы. Проанализируйте роль дыхания в регуляции рН крови

Перенос углекислого газа. Двуокись углерода, образующаяся в тканях, переносится с кровью к легким и выделяется с выдыхаемым воздухом в атмосферу. В отличие от транспорта кислорода она транспортируется кровью тремя способами.

Формы транспорта углекислого газа.

СО2 в венозной крови содержится всего 580 мл. Находится СО2 в крови в 3-ех фракциях: 1)физически растворенный 25 мл 2)химически связанный в виде бикарбонатов 510 мл(плазма: бикарбонат натрия-340 мл ,эритроциты: бикарбонаты калия -170 мл)

*СО2→в эритроцит→фермент карбоангидраза→угольная кислота(Н2СО3) →переносится к легким Механизм переноса двуокиси углерода. Перенос двуокиси углерода из тканей в легкие осуществляется следующим образом. Наибольшее парциальное давление двуокиси углерода в клетках тканей и в тканевой

жидкости — 60 мм рт.ст.; в притекающей артериальной крови оно составляет 40 мм рт.ст. Благодаря этому градиенту двуокись углерода движется из тканей в капилляры. В результате ее парциальное давление возрастает, достигая в венозной крови 46—48 мм рт.ст. Под влиянием высокого парциального давления часть двуокиси углерода физически растворяется в плазме крови.

Роль карбоангидразы. \

*СО2→в эритроцит→ фермент карбоангидраза→ угольная кислота(Н2СО3) → бикарбонат→переносится к легким :

бикарбонаты плазмы крови→в эритроцит→карбоангидраза→СО2

В целом 1 л венозной крови фиксирует около 2 ммоль двуокиси углерода. Из этого количества 10 % находится в виде карбоаминовой связи с гемоглобином, 35 % составляют ионы гидрокарбоната в эритроцитах, и оставшиеся 55 % представлены угольной кислотой в плазме.

Роль дыхания в регуляции рН крови.

Содержание двуокиси углерода и кислорода в крови и тканях активно влияет на рН. Избыток двуокиси углерода ведет к увеличению содержания угольной кислоты и повышению концентрации водородных ионов. Снижение двуокиси углерода вызывает обратную реакцию — развитие защелачивания (алкалоз).

При недостатке кислорода (гипоксия) усиливается доля гликолитических реакций в метаболизме, что проявляется в избытке недоокисленных продуктов, молочной, а-кетоглютаровой и пировиноградной кислот. При выраженной гипоксии наблюдается сдвиг рН в кислую сторону (ацидоз).

Кривая диссоциации двуокиси углерода.

Содержание двуокиси углерода в крови зависит от ее парциального давления; зависимость описывается кривой диссоциации двуокиси углерода.

По своему характеру эта кривая принципиально не отличается от кривой диссоциации оксигемоглобина. Однако содержание двуокиси углерода в крови не сводится только к диссоциации карбогемоглобина и описывает все способы транспорта. На рисунке ниже приведены кривые связывания двуокиси углерода для оксигенированной (артериальной) и дезоксигенированной (венозной) крови.

Общая закономерность проявляется в увеличении содержания двуокиси углерода в крови при возрастании ее парциального давления.

Охарактеризуйте дыхательный центр (в узком и широком смысле слова), современные представления о его структуре, локализации и участии отделов в регуляции дыхания. Объясните роль блуждающего нерва в регуляции дыхания

Дыхательный центр

ДЦ управляет 2-мя основными ф-ми:

1 двигательной , кот появляется в виде сокращения дыхательных м-ц *генерация дыхательного ритма и паттерна (длительность вдоха и выдоха , величина дыхательного объема , минутный объем дыхания)

2гомеостатической ,сязанной с поддержанием постоянства внутр среды организма при сдвигах в ней содержания О2 и СО2 *поддерживает стабильные величины дыхательных газов в крови и внеклеточной жидкости мозга,адаптирует

дых ф-ю к условиям измененной газовой среды и др. факторам среды обитания.

Современные представления о структуре ДЦ.

Современные исследования показали, что в продолговатом мозге нет четкого деления на инспираторный и экспираторный отделы , а есть скопления дыхательных нейронов с определенной функцией.Вваролиевом мосту нах-ся ядра дахытельных нейронов , образующих пневмотаксический центр. Считаеся , что дыхательные нейроны моста участвуют в мех-ме смены вдоха и выдоха и регулируют величину дыхательного объема. Дыхательн нейроны продолговатого мозга и варолиева моста связаны между собой восходящими и нисходящими нервными путями и функционируют согласованно.Получив импульсы от инспираторного центра продолговатого мозга , пневмотаксический центр посылает их к экспираторному центру продолговатого мозга , возбуждая последний. Инспираторные нейроны тормозятся. Разрушение мозга между продолговатыфм мозгом и мостом удлиняет фазу вдоха.Предполагается , что варолиев мост содержит и апнейстический центр , кот стимуолирует инспираторный центр. Роль апнейстического центра в регуляции дыхания оекончательно не установлена.

Проанализируйте роль гуморальных факторов в регуляции дыхания. Раскройте механизм первого вдоха новорожденного

Зависимость деятельности дыхательного центра от газового состава крови. Деятельность дыхательного центра в значительной степени зависит от напряжения газов в крови и концентрации в ней водородных ионов. Ведущее значение в определении величины легочной вентиляции имеет напряжение углекислого газа в артериальной крови.