2 курс / физиология / документы / Газообмен и транспотрт газов в организме (2)

4

Газообмен и транспорт газов в организме.

При изучении внешнего дыхания используются следующие понятия:

Альвеолярный воздух – содержащийся в альвеолах после нормального выдоха;

Выдыхаемый воздух – первые порции выдыхаемого воздуха, представляют смесь альвеолярного воздуха и воздуха мертвого пространства.

Состав воздуха в %

газ	атмосферный	выдох	альвеолярный
О2	20,93	16	14
СО2	0,03	4,5	5,5

В результате газообмена между кровью и альвеолярным воздухом происходит превращение венозной крови в артериальную.

Факторы, определяющие диффузию газов в легких.

I Альвеолярно – капиллярный градиент.

II Отношение вентиляции к перфузии.

III Длина пути перфузии.

IV Диффузионная способность газов.

V Площадь диффузии.

1) Разность парциального давления и напряжения.

Парциальное давление это часть давления смеси газов, приходящаяся на долю одного газа.

Парциальное давление зависит:

а) от % содержания газа в смеси газов;

б) от величины общего давления: Рассчитывается по следующей формуле.

Например О₂ в атмосферном воздухе

100% газ – 760мм рт. ст.

21% - х

х = 159мм рт. ст. в атмосферном воздухе.

При расчете парциального давления газа в альвеолярном воздухе нужно учитывать давление находящихся там водяных паров = 47мм рт. ст.

Парциальное напряжение газа – это сила, с которой растворенный в жидкости газ стремится покинуть ее. Обычно устанавливается динамическое равновесие между газом в жидкости и над жидкостью.

В малом круге кровообращения О₂ идет в венозную кровь из легких, а СО₂ из крови в легкие.

Движущей силой является альвеолярно-капилярный градиент.

Для О₂ АКГ = 60мм рт. ст., для СО₂ – 6мм рт. ст. Т.е. диффузионные свойства у СО2 выше, чем у О₂.

2) Отношение вентиляции к перфузии = МАВ/МОК = 4 – 6 / 4,5 – 5 = 0,8 – 1,1 – в норме.

Вентиляция и перфузия легких должны соответствовать друг другу. Однако распределение кровотока по легким у человека не равномерное. Зависит от положения тела и изменяется под влиянием гравитации. В вертикальном положении величина Q кровотока на единицу объема ткани почти линейно убывает снизу в вверх и верхушки легких меньше снабжаются кровью. Лежа кровоток в верхушке увеличивается, в основании не меняется. Однако лежа на спине в задних отделах легких кровоток выше, чем в передних.

При работе кровоток примерно одинаков во всех отделах.

Вертикальное положение оказывает влияние и на вентиляцию. Интенсивность ее увеличивается сверху вниз (как и кровотока).

Однако ВПО не равномерны в разных отделах.

Механизмы, приспосабливающие кровоток к вентиляции – это вазомоторные и бронхомоторные реакции на изменение газового состава альвеолярного воздуха.

Вазоконстрипции при снижении рО₂ в альвеолах, или ↑ РСО₂.

Бронхоконстрипции при ↓ РСО₂ в альвеолярном воздухе.

На ВПО влияют:

а) неравномерность вентиляции отделов легких в различных положениях тела в пространстве;

б) характер легочного кровотока в зависимости от положения тела и активности организма;

в) скорость кровотока

3) Длина пути.

СО₂; О₂ проходят путь: альвеолярная стенка + межклеточное пространство + базальная мембрана капилляра + эндотелий капилляра + слой плазмы + мембрана эритроцита. Увеличение длины пути – ухудшение оксигенации крови – обратная зависимость.

4) Диффузионная способность газа – у СО₂ выше чем у О₂ (прямая зависимость).

5) Площадь диффузии – зависит от поверхности альвеол и капилляров, через которые идет диффузия (зависимость прямая).

Состав в %

Воздух	О2	СО2	N2
вдыхаемый	20,93	0,03	79,04
выдыхаемый	16,0	4,5	79,5
альвеолярный	14,0	5,5	80,5

Транспорт газов кровью.

1) Перенос кислорода:

а) физически растворенный 0,3мл в 100мл плазмы;

б) растворенный О₂ диффундирует в эритроцит и соединяется с Нв, образуется НвО₂ – оксигемоглобин. В таком виде содержится 18 – 20 об% или 180 – 200мл в 1000мл крови;

в) КЕК = Нв • 1,34мл.

Факторы влияющие на образование НвО₂.

1) Напряжение О₂ в крови. Графически эту зависимость можно представить в виде кривой диссоциации оксигемоглобина.

При напряжении О₂ = 0 НвО₂ = 0. Повышение содержания О₂ вызывает не совсем пропорциональный рост количества НвО₂.Она носит S – образный характер.

Количество НвО₂ быстро нарастает до 80% при повышении рО₂ с 10 до 40мм рт ст. При 60мм рт ст. Нв насыщается О₂ на 90%. При дальнейшем увеличении рО₂ количество НвО₂ увеличивается до 96%.

Фактически кривая диссоциации оксигемоглобина показывает сродство Нв к О₂ в зависимости от различных факторов.

2) Снижение сродства Нв к О₂ вызывает снижение рН (закисление крови). Кривая диссоциации НвО₂ сдвигается вправо.

3) Увеличение СО₂ в митохондриях – снижение сродства (эффект Вериго).

4) Повышение t⁰ снижает сродство.

5) Повышение активности 2 – 3 дифосфоглицерата. Фермент в эритроците, ускоряющий отдачу О₂ гемоглобином (гипоксия).

При работе тканей все эти факторы вызывают распад НвО₂.

Транспортные формы СО₂.

1) В виде Н₂СО₃ – 250мл; СО₂ + Н₂О ↔ (карбангидраза) Н₂СО₃

2) В виде карбгемоглобина – 50мл.

3) В виде натриевой соли угольной кислоты в плазме и К – соли в эритроцитах – 480мл.

4) В растворенном в плазме состоянии.

Содержание газов в крови.

	артериальная	венозная
О2	180 – 200мл/л	120 – 140мл/л
СО2	520мл/л	580мл/л

Газообмен в тканях.

Осуществляется путем диффузии по градиенту концентрации СО₂ в кровь, О₂ в ткани.

Причем удаление СО₂ происходит легче, чем насыщение О₂, т. к. СО₂ лучше диффундирует.

На газообмен в тканях влияют те же факторы, что и в легких.

1) Разность парциального напряжения газов в крови, межклеточном пространстве и клетке.

Направление диффузии газов в мм рт. ст.

Газ	Легкие	Венозная кровь	Артериальная кровь	Межклеточное пространство	Клетка
О2
СО2

2) Площадь диффузии зависит от площади поверхности работающих капилляров, числа эритроцитов.

3) Длина пути диффузии. Она меньше при хорошо развитой капиллярной сети.

4) Скорость кровотока.

5) рН, температура, парциальное напряжение, СО_2.

Количество потребленного О₂ в % от общего содержания его в артериальной крови называется КУК.

КУК = (18 – 20) – (12 – 14) / (18 – 20) ∙ 100 = 30 – 40

КУК = (О_2а – О_2в / О_2а) ∙ 100

В разных тканях КУК различен. В миокарде, сером веществе мозга, печени = 40 – 60%.

При работе КУК растет. В мышцах сердца и скелета может увеличиваться до 90%.

В тканях О₂ используется митохондриями. Напряжение О₂ в области митохондрий должно быть не менее 0,1 – 1мм рт. ст. Эта величина называется критическим напряжением О₂ в митохондриях.

Снижение поступления О₂ из крови приводит к кислородному голоданию.

Миоглобин депонирует О₂ в мышцах, близкий по строению к Нв. Имеет более высокое сродство к О₂ при РО₂ 3 – 4мм рт.ст. 50% миоглобина переходит в оксигемоглобин, а при 40мм рт. ст.- 95% миоглобина насыщается кислородом. Отдает мышце О₂, когда РО₂ в мышцах падает ниже 10 – 15мм рт. ст.

Транспорт газов кровью.

Перенос кислорода:

1) Физически растворенный 0,3мл в 100мл плазмы;

2) Растворенный О₂ диффундирует в эритроциты и соединяется с Нв, образуется НвО₂ – оксигемоглобин. В таком виде кривой его соединяется 18 – 20 об% или 180 – 200 мл в 1000 мл крови.

3) КСК = Нв ∙ 1,34 мл.

Факторы влияющие на образование НвО₂.

1) Напряжение О₂ в крови.

Графически эту зависимость можно представить в виде кривой диссоциации оксигемоглобина.

При напряжении О₂ = 0 Нв = 0. Повышение содержания О₂ вызывает не совсем пропорциональный рост количества НвО₂. Она носит S – образный характер.

Количество НвО₂ быстро нарастает до 80% при повышении рО₂ с 10 до 40мм рт ст. При 60мм рт ст. Нв насыщается О₂ на 90%. При дальнейшем увеличении рО₂ количество НвО₂ увеличивается до 96%.

Фактически кривая диссоциации оксигемоглобина показывает сродство Нв к О₂ в зависимости от различных факторов:

1) Снижение сродства Нв к О₂ вызывает снижение рН (закисление крови). Кривая диссоциации НвО₂ сдвигается вправо.

2) Увеличение СО₂. в митохондриях – снижение сродства (эффект Вериго).

3) Повышение t^о снижает сродство.

4) Повышение активности 2 – 3 дифосфоглицерата (фермент в эритроците, усиливающий отдачу О₂ гемоглобином – гипоксия).

При работе тканей все эти факторы вызывают распад НвО₂.

Транспортные формы СО₂.

1) в виде Н₂СО₃ – 25мл

СО₂ + Н₂О ← → Н₂СО₃

↓

карбангидраза

2) в виде карбгемоглобина – 50мл.

3) в виде Na соли угольной кислоты в плазме и К соли в эритроцитах – 480мл.

4) в растворенном в плазме виде.25/580мл.

Содержание газов в крови.

	артериальной	венозной
О2	180 – 200мл/л	120 140мл/л
СО2	520мл/л	580мл/л

4