- •НовосибирсКий государственный
- •МедицинсКий университет
- •Кафедра нормальной физиологии учебно- методическое пособие
- •Предисловие
- •Введение
- •Занятие 1
- •Тема 4.1 внешнее дыхание, транспорт газов
- •Этапы процесса дыхания
- •Дополнительно для студентов педиатрического факультета
- •Этапы процесса дыхания
- •Вентиляция легких
- •Кровь легочных капилляров отделена от альвеол альвеоло-капиллярной мембраной, толщина которой не превышает 1мкм.
- •При сокращении диафрагмы
- •Соединительная ткань - основа упругости и эластичности легких
- •Легочный сурфактант
- •Транспульмональное давление
- •Легочные объемы и емкости
- •Минутный объем дыхания
- •Альвеолярная вентиляция
- •Соотношение между вентиляцией и перфузией легких.
- •Газообмен и транспорт газов
- •Газовый состав альвеолярного воздуха
- •Газовый состав атмосферного, альвеолярного и выдыхаемого воздуха (содержание в % и парциальное давление в мм рт.Ст.)
- •Содержание и парциальное давление (напряжение) кислорода и углекислого газа в различных средах
- •Диффузия газов через аэрогематический барьер
- •Капилляры легких
- •Транспорт кислорода кровью
- •На кривую диссоциации оксигемоглобина
- •Транспорт углекислого газа
- •Основные транспортные формы углекислого газа:
- •Стадии газопереноса Задания для самостоятельной работы
- •Ситуационные задачи
- •Тема 4.2 Регуляция дыхания Вопросы для подготовки к занятию
- •Дополнительно для студентов педиатрического факультета
- •Основные механизмы регуляции дыхания
- •Регуляция внешнего дыхания
- •От напряжения газов в крови.
- •Центральные хеморецепторы
- •Артериальные хеморецепторы
- •В сосудистой рефлексогенной зоне
- •Механорецепторы
- •Дыхательный центр
- •Локализация дыхательного центра
- •Дыхательный цикл
- •Фазы дыхательного цикла
- •Характеристика дыхательных нейронов
- •Активность различных дыхательных нейронов в соответствии с фазами дыхательного цикла.
- •Регуляции вентиляции легких по принципу отклонения
- •Пневмотаксический центр
- •И апнейстического центров
- •Отделы цнс, принимающие участие в регуляции дыхания Регуляция дыхания и другие функции организма
- •Ретикулярная формация ствола мозга
- •Гипоталамус
- •Кора больших полушарий
- •Заключение
- •Принимающие участие в регуляции дыхания
- •Дыхание в измененных условиях.
- •Задания для самостоятельной работы
- •Ситуационные задачи
- •Особенности дыхания у детей внешнее дыхание. Транспорт газов кровью
- •Возрастные изменения параметров дыхания.
- •Регуляция дыхания
- •Приложение Словарь темы
- •Показатели дыхания человека Легочные объемы в литрах)
Газовый состав атмосферного, альвеолярного и выдыхаемого воздуха (содержание в % и парциальное давление в мм рт.Ст.)
Газовый состав |
Атмосферный |
Альвеолярный |
Выдыхаемый |
О2 |
20,85 (159) |
13,5 (104) |
15,5 (120) |
СО2 |
0.03 (0,2) |
5.3 (40) |
3.7 (27) |
N2 |
78.62 (596) |
74.9 (569) |
74.6 (566) |
Н2О |
0.5 (3.8) |
6.3 (47) |
6.2 (47) |
Общий |
100 (760) |
100 (760) |
100 (760) |
Содержание и парциальное давление (напряжение) кислорода и углекислого газа в различных средах
Среда |
Кислород |
Углекислый газ | ||||
% |
мм рт. ст. |
мл/л |
% |
мм рт. ст. |
мл/л | |
Вдыхаемый воздух |
20,93 |
159 |
209,3 |
0,03 |
0,2 |
0,3 |
Выдыхаемый воздух |
16,0 |
121 |
160,0 |
4,5 |
34 |
45 |
Альвеолярный воздух |
14,0 |
100 |
140,0 |
5,5 |
40 |
55 |
Артериальная кровь |
- |
100-96 |
200,0 |
- |
40 |
560-540 |
Венозная кровь |
- |
40 |
140-160 |
- |
46 |
580 |
Тканевая жидкость |
- |
10-15 |
- |
- |
60 |
- |
Цитоплазма |
- |
0,1-1 |
- |
- |
70 |
- |
Как видим, газовый состав альвеолярного воздуха существенно отличается от атмосферного (21% кислорода и 0.03% углекислого газа). В альвеолярном воздухе содержится 14 % кислорода и 5.5% углекислого газа. Постоянство внутренней газовой среды организма на фоне перехода кислорода в кровь, а углекислого газа в альвеолярный воздух поддерживается с помощью вентиляции легких, которая обеспечивает необходимое обновление альвеолярного воздуха и при выполнении физической работы, и при эмоциональном возбуждении, когда количество используемого кислорода многократно возрастает. Таким образом, с помощью внешнего дыхания решается очень сложная задача: обеспечить и постоянство внутренней газовой среды, и ее необходимое обновление для обеспечения тканей организма кислородом в соответствии с потребностью.
Диффузия газов через аэрогематический барьер
В организме газообмен кислорода и углекислого газа, а так же других газообразных продуктов происходит с помощью диффузии.
Диффузия газов через альвеолокапиллярную мембрану легких осуществляется в два этапа. На первом этапе диффузионный перенос газов происходит по концентрационному градиенту через тонкий аэрогематический барьер (его толщина равна около 1мкм). На втором этапе происходит связывание газов в крови легочных капилляров.
Диффузия газов осуществляется в соответствии с градиентом парциальных давлений газов и описывается законом Фика:
Q газа = S DK (P1-P2) /T
Где Q газа - объем газа, проходящий через ткань в единицу времени, S- площадь ткани, DK- диффузионный коэффициент газа, P1-P2 - градиент парциального давления газа, Т - толщина барьера ткани.
Рисунок 8. Строение аэрогематического барьера
1-сурфактант, 2-эпителий альвеол, 3-интерстициальное пространство, 4-эндотелий капилляров ,5-плазма крови, 6-эритроцит
Как видно из приведенной формулы. Диффузия газа зависит от градиента давлений этого газа по обе стороны барьера, следовательно, нас интересуют парциальные давления кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе и напряжения этих газов в венозной крови. Все эти цифры представлены в таблице 2. Отметим лишь, что в альвеолярном воздухе часть общего давления ( 47 мм рт.ст.) приходится на пары воды, значит давление «сухого» воздуха = 760 – 47 = 713 мм рт.ст. Альвеолярный воздух обогащен углекислым газом, кислорода в нем не 21, а 14%, следовательно парциальное давление кислорода в нем составит 14 % от 713 = 100 мм рт.ст. В венозной крови легочных капилляров напряжение кислорода = 40 мм рт.ст. Градиент давлений, обеспечивающий диффузию кислорода равен 100 – 40 = 60 мм рт.ст.
Что касается диффузии СО2 из венозной крови в альвеолы, то даже сравнительно небольшого градиента РСО2 (6-10мм.рт.ст.) для этого оказывается вполне достаточно, поскольку растворимость углекислого газа в 20-25 раз больше, чем кислорода. Именно поэтому после прохождения венозной крови через легочные капилляры РСО2 в ней оказывается почти равным альвеолярному (около 40 мм.рт. ст.).
Для кислорода Р1- Р2 = 60 мм рт.ст
Для углекислого газа Р1- Р2 = 6 мм рт.ст