Газообмен

СОСТАВ АТМОСФЕРНОГО, ВЫДЫХАЕМОГО И АЛЬВЕОЛЯРНОГО ВОЗДУХА

(% соотношение объемов разных газов в газовых смесях):

	атмосферный	выдыхаемый	альвеолярный
Кислород	21%	16%	14%
Углекислый газ	-	4%	5.5%

Примечание: выдыхаемый воздух является смесью альвеолярного воздуха (350 мл) и атмосферного воздуха (150 мл мертвого пространства), поэтому его состав отличается от состава альвеолярного воздуха.

ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВ (рО₂ и рСО₂) В ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ – часть общего давления газовой смеси, которая приходится на долю каждого газа (в соответсвии с его % объемом). Измеряется в мм рт.ст. Например: (1) Парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе = 21% от 760 мм рт.ст = 760 : 100 х 21 = 159 мм рт.ст. (2) Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе = 14% от 713 мм рт.ст. = 100 мм рт.ст. (Альвеолярный воздух всегда насыщен парами воды. Парциальное давление водяных паров 47 мм рт.ст. Значит на газовую смесь приходится 760 – 47 = 713 мм рт.ст). Парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе = 5.5% от 713 = 40 мм рт.ст.

ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ (НАПРЯЖЕНИЕ) ГАЗОВ, РАСТВОРЕННЫХ В ЖИДКОСТИ. Часть молекул газа, находящегося над жидкостью, растворяется в ней. Парциальное давление газа, растворенного в жидкости, всегда соответствует парциальному давлению данного газа, находящегося над жидкостью. Поэтому парциальное давление кислорода в артериальной крови такое же, как и парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе, а именно: 100 мм рт.ст. Парциальное давление углекислого газа в артериальной крови такое же, как и парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе, а именно: 40 мм рт.ст.

ГАЗООБМЕН: если парциальное давление газа над жидкостью увеличится, дополнительное число молекул газа диффундирует в жидкость и растворяется в ней. Если парциальное давление газа над жидкостью уменьшится, какое-то число молекул газа выйдет из жидкости – и парциальное давление газа, растворенного в жидкости, уменьшится. Происходит газообмен: газ из области с высоким парциальным давлением диффундирует в область с низким парциальным давлением. Таким образом, (1) в газообмене участвуют только свободно растворенные молекулы газа, (2) в основе газообмена лежит диффузия молекул газа из одной среды в другую, (3) движущей силой диффузии является разность парциального давления газа.

газообмен в легких газообмен в тканях

венозная кровь	альвеолярный воздух	артериальная кровь	ткани
рО2 = 40	рО2 = 100	рО2 = 100	рО2 = 10-20
рСО2 = 46	рСО2 = 40	рСО2 = 40	рСО2 = 50-60

Транспорт газов кровью

СОДЕРЖАНИЕ ГАЗОВ В ЖИДКОСТИ – общее количество газа, находящееся в жидкости как в физически растворенном состоянии, так и в химически связанном. Измеряется в мл/л (мл газа в 1 л жидкости) или в об% (мл газа в 100 мл жидкости).

ТРАНСПОРТ КИСЛОРОДА КРОВЬЮ

Содержание кислорода в артеральной крови: 200 мл/л (свободно растворенный – 3 мл/л, остальной – химически связанный с гемоглобином).

Содержание кислорода в венозной крови: 150 мл/л.

Артерио-венозная разница в содержании кислорода – 50 мл/л. Это значит, что из каждого литра артериальной крови ткани в покое потребляют 50 мл кислорода. При физической нагрузке артерио-венозная разница О₂ увеличивается за счет уменьшения содержания кислорода в венозной крови. Это значит, что при физической нагрузке ткани из каждого литра артериальной крови потребляют кислорода больше, чем в покое.

Кислородная емкость крови (максимальное содержание кислорода в 1 л артериальной крови) зависит от количества гемоглобина. 1 г гемоглобина присоединяет 1,34 мл кислорода.

Степень насыщения гемоглобина кислородом (% НвО₂) зависит от парциального давления кислорода. Эта зависимость отражается кривой диссоциации оксигемоглобина (смотри график в учебнике): (1) Кривая имеет S-образную форму. (2) Чем выше рО₂, тем больше %НвО₂ (по закону действующих масс при увеличении рО₂ реакция Нв + О₂ = НвО₂ смещается в сторону образования оксигемоглобина). Поэтому в легких происходит связывание кислорода с гемоглобином. (3) Чем меньше рО_2, тем меньше %НвО₂. Поэтому в тканях происходит диссоциация оксигемоглобина – и кислород освобождается. (4) При увеличении уровня метаболизма в тканях сродство гемоглобина к кислороду уменьшается, происходит сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо (за счет увеличения рСО₂, уменьшения рН и увеличения температуры).В этих условиях больше кислорода освобождается и диффундирует в ткани. (5) При уменьшении уровня метаболизма в тканях сродство гемоглобина к кислороду увеличивается, происходит сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина влево (за счет уменьшения рСО₂, увеличения рН и уменьшения температуры).В этих условиях меньше кислорода освобождается и диффундирует в ткани.

ТРАНСПОРТ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА КРОВЬЮ

Содержание углекислого газа в артериальной крови 500-520 мл/л

Содержание углекислого газа в венозной крови 560-580 мл/л (свободно растворенный – 25 мл/л, химически связанный с гемоглобином – 45 мл/л, остальной (большая часть!) – химически связанный в виде бикарбонатов.

В тканях СО₂ легко диффундирует в плазму крови и далее в эритроцит. В эритроците по действием фермента (карбоангидраза) происходит образование угольной кислоты (СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃). Угольная кислота диссоциирует на ионы. Водородный ион связывается с гемоглобином Гемоглобин при этом освобождает кислород, восстанавливается и присоединяет СО₂. Образуется карбгемоглобин (ННвСО₂). Анион угольной кислоты поступает из эритроцита в плазму (в обмен на ион хлора) и в плазме образуется NaНСО₃. В легких все эти реакции идут в обратную сторону, в результате чего СО₂ и Н₂О выделяются в атмосферу.