19. Механизм вдоха и выдоха. Газообмен в легких и тканях. Транспорт газов кровью.

Про­цесс дыхания обусловлен движением грудной клетки и растяжением лег­ких. Акт вдоха (инспирация) – за счет сокращения наружных межреберных мышц, дорсального зубчатого вдыхателя ребра приподнимаются, диафрагма опускается в брюшную полость, и объем грудной клетки увеличивается в продольном и поперечном направлениях. При этом внутриплевральное давление будет на 4-6 мм ниже атмосферного, а внутрилегочное давление на 2 –3 мм ниже и воздух будет поступать в легкие. Акт выдоха (экспира­ция) – грудная клетка в силу эластичности реберных хрящей и собственной тяжести, а также за счет сокращения внутренних межреберных мышц возвращается в исходное положение. Диафрагма принимает форму конуса с вершиной обращенной в грудную полость. Объем грудной клетки уменьшается и внутрилегочное давление становится на 3-5 мм выше атмосферного и воздух выходит из легких.

Легочное дыхание заключается в обмене газов между альвеолярным воздухом и кровью. Он происходит в легких по за­кону диффузии, которая возможна благодаря разности парциальных давлений в альвеолярном воздухе и крови. Парциальное давление – это часть общего давления газовой сме­си, приходящегося на долю того или иного газа смеси. В атмосферном воздухе парциальное давление кислорода равно 158,25 мм.рт.ст. (20,82 × 760 мм. рт. ст.)

Газообмен в легких. Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе равно 100 мм, углекислого газа – 40 мм; давление кислорода в венозной крови, притекаемой к легким, равно 40 мм, а углекислого газа – 46 мм. В силу этой разницы углекислый газ будет переходить из крови в альвеолы, а кислород из альвеол в кровь (рис. 5).

Незначительная часть кислорода, поступающего в кровь, поглощается плазмой (0,3 мл), а основная его часть переходит в эритроциты, где связывается с гемоглобином (НЬ) и образуется оксигемоглобин – HbО₂. Количество кислорода, которое может связать 100 мл крови при полном переходе гемоглобина крови (НЬ) в оксигемоглобин (НЬО₂), составляет кислородную емкость крови. 1 г гемоглобина может свя­зать 1,34 мл кислорода. В 100 мл крови содержится 14 г гемоглобина. При условии, что весь гемоглобин превратится в оксигемоглобин, кислородная емкость 100 мл крови составит 19 мл (1,36 мл × 14=19 мл).

Газообмен в тканях. В артериальной крови, притекающей к тканям, парциальное давление кислорода составляет 100 мм, а углекислого газа – 40 мм, а в тканях парциальное давление кислорода – 40-46 мм, а углекислого газа - ≈ 60 мм. В силу этой разности углекислый газ будет переходить из тканей в кровь, соединяться с гемоглобином, образуя карбогемоглобин.

В эритроцитах углекислый газ, соединяясь с водой, под влиянием фермента карбоангидразы превращается в угольную кислоту: СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃. . Угольная кислота диссоциирует на ионы: Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + НСО₃^-. Поскольку весь углекислый газ в эритроцитах переходит в угольную кисло­ту, напряжение СО₂ внутри эритро­цитов падает до нуля.

В связи с этим в эритроциты постоянно поступают новые порции СО₂, концентрация ионов НСО₃^- постоянно возра­стает, и эти ионы начинают диффундировать в плазму. Здесь они при­соединяют Na, образуя NaHCO₃. Ионы НСО₃^- оставшиеся в эритроцитах соединяются с К, образуя КHCO₃. В капиллярах малого круга крово­обращения эти соединения распадаются (NaHCO₃ → Na₂ + H₂О + CO₂) и осво­бодившийся углекислый газ из крови поступает по законам диф­фузии в альвеолярный воздух.