Дыхание.
Потребность дышать - первостепенная потребность человеческого организма. Кислород необходим для окислительно-восстановительных процессов в организме, для энергетического обмена, углекислый газ поддерживает pH крови. Баланс кислорода и углекислого газа (газовый состав организма) обеспечивает функциональная система дыхания.
Процесс дыхания –газообмен между организмом и внешней средой включает три этапа:
внешнее дыхание – процессы протекающие в лёгких:
а) вентиляция лёгких (во время вдоха и выдоха);
б) газообмен между альвеолярным воздухом и кровью.
транспорт газов кровью, осуществляется в растворенном виде, а также в виде соединения с гемоглобином и ионами натрия;
тканевое (внутреннее) дыхание:
а) газообмен между кровью и газовой жидкостью;
б) газообмен между клетками и тканевой жидкостью (клеточное дыхание).
Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.
Газ |
Атмосферный воздух |
Выдыхаемый воздух |
Альвеолярный воздух |
Кислород |
20,94% |
16,3% |
14,2-14,6% |
Углекислый газ |
0,003% |
4% |
5,2-5,7% |
Азот |
79,03% |
79,7% |
79,7-80% |
Газообмен в лёгких.
Стенки лёгочных альвеол состоят из однослойного плоского эпителия. Альвеолы оплетены густой сетью лёгочных капилляров. Общая поверхность альвеол составляет около 100 м3, т. е в 50 раз поверхность тела. Стенки альвеол тонкие и влажные, что позволяет газам легко диффундировать согласно простому физическому закону диффузии. Направление и скорость диффузии определяются парциальным давлением газа или его напряжением. (Парциальное давление и напряжение – это по сути дела синонимы, но о парциальном давлении говорят, если данный газ находится в газовой среде, а о напряжении, если он растворён в жидкости.)
Парциальным давление газа называют ту часть общего давления газовой смеси, которая приходится на данный газ. Так, если атмосферное давление 760мм РТ.ст и в атмосферном воздухе содержится 20,94% O2, 0, 03% CO2, 79,03% N2, то легко рассчитать парциальное давление каждого газа в отдельности.
100% смеси газов имеют давление 760 мм рт.ст.
20,94% O2
Х= 760 * 20,94 =159 мм рт.ст.
100
Так же рассчитанное парциальное давление CO2 составляет 0,2 мм рт.ст. и N2 600,8 мм рт.ст.
Зная состав альвеолярного воздуха, можно рассчитать парциальное давление газов в лёгких. Парциальное давление кислорода в альвеолах равно 102, углекислого газа – 40, азота – 571 и водяных паров 47 мм рт.ст.
В притекающей к клеткам венозной крови напряжение кислорода составляет 40, а углекислого газа – 47 ммрт.ст. (Азот нас интересовать не будет, т.к. он в газообмене не участвует. Животный организм не способен использовать азот воздуха. 100 мл и артериальной и венозной крови содержат 1 мл физически растворённого азота.)
Если над жидкостью находится смесь газов или две жидкости разделены проницаемой для газов перепонкой, то газы будут диффундировать от места большего давления к месту меньшего до тех пор, пока не установится динамическое равновесие. Механизм газообмена в живом организме объясняется законами диффузии. Поскольку парциальное давление кислорода в альвеолах больше, чем в венозной крови, он диффундирует из альвеол в капилляры. Напротив, напряжение углекислого газа больше в венозной крови, чем в альвеолярном воздухе, поэтому он диффундирует в альвеолы. Условия для газообмена в лёгких настолько благоприятны, что, несмотря на то, что время прохождения крови через капилляры лёгких составляет около 1 с, напряжение газов в артериальной крови, оттекающей от лёгких таково, каким оно было после длительного контакта, т.е. полностью соответствует парциальному давлению в альвеолярном воздухе.
Если же вентиляция легких недостаточная и в альвеолах повышается содержание углекислого газа, то оно сейчас же повышается в крови, что немедленно приводит к усилению дыхания. При тяжёлом воспалении лёгких дыхание нарушается, наступает одышка, так как плазма крови просачивается в альвеолы и заполняет их, выключая дыхательную функцию большей части лёгких, поэтому больному дают дышать чистым кислородом.