6. Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

Газообмен или вентиляция легких – это объем воздуха, проходящий через легкие в одну минуту – минутный объем дыхания. В покое он равен – 5-8 л/мин, при мышечной работе увеличивается.

Человек вдыхает атмосферный воздух, в котором содержится 20,94% кислорода, 78,03% азота, 0,03% углекислого газа. Выдыхаемый воздух содержит кислорода меньше (16,3%) и 4% углекислого газа. За счет разности парционального давления О₂ во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе, кислород из воздуха поступает в альвеолы легких. Парциональное давление СО₂ в капиллярах венозной крови равно 47мм.рт.ст., а парциональное давление СО₂ в альвеолах равно 40. За счет разности парционального давления СО₂ из венозной крови выходит в воздух. Азот в газообмене не участвует. Условия газообмена в легких настолько благоприятны, что, не смотря на то, что время прохождения крови через капилляры легких составляет около 1 секунды, напряжение газов в альвеолярной крови, оттекающих от легких таково, каким оно было бы и после длительного контакта.

Если вентиляция легких недостаточна и в альвеолах повышается содержание СО₂,то повышается уровень СО₂ и в крови, что немедленно приводит к усилению дыхания – одышке.

Перенос газов кровью.

Газы очень слабо растворяются в жидкости: 100мл крови могут физически растворить около 2% кислорода и 3-4% углекислого газа. Но в эритроцитах крови содержится гемоглобин, который способен химически связывать О₂ и СО₂. Соединение гемоглобина с кислородом называется оксигемоглобин Hb+О₂HbО₂, который содержится в артериальной крови. Оксигемоглобин – не прочное соединение если учесть, что в крови человека содержится около 15% гемоглобина, то 100мл крови могут принести до 21мл О₂. Это так называемая кислородная емкость крови. Оксигемоглобин с артериальной кровью направляется к тканям и клеткам, где в результате непрерывно идущих окислительных процессов потребляется О₂. Гемоглобин подхватывает выделившийся из тканей углекислый газ и образуется непрочное соединение HbСО₂ – карбгемоглобин. В такое соединение вступает около 10% выделившегося углекислого газа. Остальная часть соединяется с водой и превращается в угольную кислоту. Эта реакция ускоряется в тысячи раз особым ферментом – карбоангидразой, находящийся в эритроцитах. Затем угольная кислота в тканевых капиллярах реагирует с ионами натрия и калия, образуя бикарбонаты (NaHСО₃, KHСО₃). Все эти соединения транспортируются к легким.

Гемоглобин особенно легко соединяется с угарным газом СО₂ (оксид углерода) с образованием карбоксигемоглобина, неспособного к переносу кислорода. Его химическая сродство к гемоглобину почти в 300 раз выше, чем к О₂. Так при концентрации СО в воздухе, равной 0,1%, около 80% гемоглобина крови оказывается в связи не с кислородом, а с угарным газом. Вследствие этого в организме человека возникают симптомы кислородного голодания (рвота, головная боль, потеря сознания). Легкая степень отравления угарным газом является обратимым процессом: СО постепенно отщепляется от гемоглобина и выводится при дыхании свежим воздухом. В тяжелых случаях наступает гибель организма.