12. Газообмен в легких и тканях. Типы и частота дыхания.

Газообмен в лёгких

Газообмен О₂ и СО₂ через альвеолярно-капиллярную мембрану происходит с помощью диффузии, которая осуществляется в два этапа.

На первом этапе диффузионный перенос газов происходит через аэрогематический барьер, на втором – происходит связывание газов в крови легочных капилляров, объем которой у человека составляет 80-150 мл при толщине слоя крови в капиллярах всего 5-8 мкм.

Движение газов происходит в результате разницы парциальных давлений.

Парциальное давление газа (р) – это часть общего давления в смеси газов приходящаяся на данный газ (выражается в паскалях или мм рт. ст.). Сумма парциальных давлений отдельных газов, входящих в смесь, составляет общее давление данной смеси. Пониженное давление О₂ в тканях организма способствует движению кислорода к ним. Для СО₂ градиент давления направлен в обратную сторону, благодаря чему СО₂ с выдыхаемым воздухом уходит в окружающую среду.

Градиент парциального давления кислорода и углекислого газа – это направление, в котором движутся молекулы этих газов. Разница парциального напряжения газа в альвеолярном воздухе, крови и тканях обеспечивает силу, с которой молекулы растворимых газов стремятся выйти из области большего давления в область меньшего давления.

Газообмен в тканях

Парциальное напряжение СО₂ в тканях – 60-70 мм рт.ст., а в крови артериальных капилляров – 40 мм рт.ст., в этих условиях СО₂ диффундирует из клеток в тканевую жидкость и затем в кровь, делая ее венозной (образуется карбогемоглобин). Парциальное напряжение О₂ в артериальных капиллярах 100 мм рт.ст., в тканевой жидкости – 20-37 мм рт.ст., в клетках - 10-15 мм рт.ст. это вызывает диффузию О₂ из крови в ткани и насыщение их кислородом.

Газы в крови находятся в двух состояниях: физически растворенном и химически связанном. Растворение происходит в соответствии с законом Генри, согласно которому количество газа, растворенного в жидкости, прямо пропорционально парциальному давлению этого газа над жидкостью. На каждую единицу парциального давления в 100 мл крови растворяется 0,003 мл О₂ или 3 мл/л крови.

Каждый газ имеет свой коэффициент растворимости. При температуре тела растворимость СО₂ в 25 раз больше, чем О₂. Из-за хорошей растворимости углекислоты в крови и тканях СО₂ переносится в 20 раз легче, чем О₂. Стремление газа переходить из жидкости в газовую фазу называют напряжением газа. В обычных условиях в 100 мл крови человека находится в растворенном состоянии всего 0,3 мл 0₂ и 2,6 мл СО₂. Такие величины не могут обеспечить запросы организма в О₂. Газообмен кислорода между альвеолярным воздухом и кровью происходит благодаря наличию концентрационного градиента 0₂ между этими средами. Транспорт кислорода начинается в капиллярах легких, где основная масса поступающего в кровь О₂ вступает в химическую связь с гемоглобином.

Типы и частота дыхания

Различают следующие типы дыхания:

•Грудной (костальный, реберный) тип – при вдохе преобладает сокращение мышц инспираторов и движения грудной клетки.

•Диафрагмальный (абдоминальный, брюшной) тип – расширение грудной клетки происходит преимущественно за счет сокращения диафрагмы.

•Смешанный (реберно-брюшной) тип – вдох обеспечивается в равной степени мышцами инспираторами и экспираторами. У самцов преимущественно брюшной тип дыхания, у самок – грудной.

Частота дыхания у животных измеряется количеством дыхательных движений в минуту.

Частота дыхания зависит от многих факторов: вида животного, массы тела, уровня обменных процессов, температуры внешней среды, температуры тела животного (ее повышение на 1^оС вызывает учащение дыхания на 10 движений в минуту), газового состава воздуха, продуктивности, возраста (у человека в 1-е сутки – 45-60 дых/мин, в 1 год – 30-35 дых/мин, в 3 года – 25-30 дых/мин, в 21 год – 16-18 дых/мин), времени года, время суток (во время сна дыхание более редкое), атмосферного давления и других экзогенных и эндогенных факторов.