Чрез последователно вдишване и издишване човек вентилира белите дробове, поддържайки относително постоянен газов състав в алвеолите. Човек диша атмосферен въздух от високо съдържаниекислород (20,9%) и ниско съдържание въглероден двуокис(0,03%) и издишва въздух, в който количеството на кислород намалява, а въглеродният диоксид се увеличава. Нека разгледаме процеса на обмен на газ в белите дробове и човешките тъкани.
Съставът на алвеоларния въздух се различава от този на вдишания и издишвания въздух. Това се обяснява с факта, че когато вдишвате, въздухът от дихателните пътища (т.е. издишаният) навлиза в алвеолите, а когато издишвате, напротив, атмосферният въздух, намиращ се в същите дихателни пътища (обемът на мъртвото пространство), се смесва с издишвания въздух (алвеоларен).
В белите дробове кислородът от алвеоларния въздух преминава в кръвта, а въглеродният диоксид от кръвта навлиза в белите дробове чрез дифузия през стените на алвеолите и кръвоносните капиляри. Общата им дебелина е около 0,4 микрона. Посоката и скоростта на дифузия се определят от парциалното налягане на газа или неговото напрежение.
Парциалното налягане и напрежението са по същество синоними, но ние говорим за парциално налягане, ако даден газ е в газообразна среда, и за напрежение, ако е разтворен в течност. Парциалното налягане на газ е тази част от общото налягане газова смес, което представлява този газ.
Разликата между напрежението на газа в венозна кръви тяхното парциално налягане в алвеоларния въздух е около 70 mm Hg за кислород. чл., а за въглероден диоксид - 7 mm Hg. Изкуство.
Експериментално е установено, че при разлика в напрежението на кислорода от 1 mm Hg. Изкуство. при възрастен в покой в кръвта може да влезе 25-60 cm 3 кислород на минута. Човек в покой се нуждае от приблизително 25-30 cm 3 кислород на минута. Следователно разликата в движенията на кислорода е 70 mm Hg. Изкуство. достатъчно, за да осигури на организма кислород различни условиянеговите дейности: по време на физическа работа, спортни упражнения и др.
Скоростта на дифузия на въглеродния диоксид от кръвта е 25 пъти по-голяма от тази на кислорода, следователно поради разликата от 7 mm Hg. Изкуство. въглеродният диоксид има време да излезе от кръвта.
Пренася кислорода от белите дробове до тъканите и въглеродния диоксид от тъканите до белите дробове - кръвта. В кръвта, както във всяка течност, газовете могат да бъдат в две състояния: физически разтворени и химически свързани. И кислородът, и въглеродният диоксид се разтварят в много малки количества в кръвната плазма. Основните количества кислород и въглероден диоксид се пренасят по химичен път подвързана форма. Основният носител на кислород е кръвният хемоглобин, всеки грам от който свързва 1,34 cm 3 кислород.
Въглеродният диоксид се транспортира в кръвта главно под формата на химични съединения - натриев и калиев бикарбонат, но част от него се транспортира и в състояние, свързано с хемоглобина.
Кръвта, обогатена с кислород в белите дробове, се пренася в голям кръг до всички тъкани на тялото, където се получава дифузия в тъканта поради разликата в нейното напрежение в кръвта и тъканите. В тъканните клетки кислородът се използва в биохимичните процеси на тъканно (клетъчно) дишане - окисление на въглехидрати и мазнини.
Количеството консумиран кислород и отделеният въглероден диоксид варира в рамките на едно и също лице. Това зависи не само от здравословното състояние, но и от физическа дейност, хранене, възраст, пол, температура на околната среда, тегло и телесна повърхност и др.
Например, в студа, обменът на газ се увеличава, което поддържа постоянна телесна температура. Състоянието на газообмена се използва за оценка на човешкото здраве. Предназначен за тази цел специални методиизследвания, базирани на анализ на състава на вдишания и събрания издишан въздух.
Една от най-важните функции на тялото е дишането. По време на него се извършва обмен на газ в тъканите и белите дробове, по време на който се поддържа редокс балансът. Дишането е труден процес, осигуряване на кислород за тъканите, използването му от клетките по време на метаболизма, както и отстраняването на отрицателните газове.
Етапи на дишане
За да разберете как се извършва обменът на газ в тъканите и белите дробове, трябва да знаете етапите на дишането. Общо са три:
- Външно дишане, при който се извършва обмен на газ между клетките на тялото и външната атмосфера. Външната версия е разделена на обмен на газове между външен и вътрешен въздух, както и обмен на газове между кръвта на белите дробове и алвеоларния въздух.
- Транспортиране на газове. Газовете в тялото се намират в свободна държава, а останалото се прехвърля на обвързано състояниехемоглобин. Обменът на газ в тъканите и белите дробове се осъществява именно чрез хемоглобина, който съдържа до двадесет процента въглероден диоксид.
- Тъканно дишане (вътрешно). Този видможе да се раздели на обмяната на газове между кръвта и тъканите и усвояването на кислород от клетките и освобождаването различни продуктижизненоважна дейност (метан, въглероден диоксид и др.).
В процеса на дишане участват не само белите дробове и дихателните пътища, но и мускулите гръден кош, както и мозъка и гръбначния мозък.
Процес на обмен на газ
По време на насищането на белите дробове с въздух и по време на издишване, той се променя на химично ниво.
В издишания въздух при температура нула градуса и налягане 765 mm Hg. Art., съдържа около шестнадесет процента кислород, четири процента въглероден диоксид, а останалото е азот. При температура от 37 o C въздухът в алвеолите се насища с пари, по време на този процес налягането се променя, падайки до петдесет милиметра живачен стълб. В същото време налягането на газа в алвеоларния въздух е малко повече от седемстотин mm Hg. Изкуство. Този въздух съдържа петнадесет процента кислород, шест процента въглероден диоксид, а останалото е азот и други примеси.
За физиологията на газообмена в белите дробове и тъканите има голямо значениеразликата в парциалното налягане между въглеродния диоксид и кислорода. Парциалното налягане на кислорода е около 105 mmHg. чл., а във венозната кръв е три пъти по-малко. Поради тази разлика кислородът преминава от алвеоларния въздух във венозната кръв. Така тя се насища и става артериална.
Парциалното налягане на CO 2 във венозната кръв е по-малко от петдесет милиметра живак, а в алвеоларния въздух - четиридесет. Поради тази малка разлика, въглеродният диоксид се движи от венозната кръв към алвеоларната кръв и се елиминира от тялото при издишване.
Газообменът в тъканите и белите дробове се извършва с помощта на капилярна мрежасъдове. Чрез стените им клетките се насищат с кислород и се отстранява въглероден диоксид. Този процес се наблюдава само при разлика в налягането: в клетките и тъканите кислородът достига нула, а налягането на въглеродния диоксид е около шестдесет mm Hg. Изкуство. Това позволява на CO 2 да премине от клетките в съдовете, превръщайки кръвта във венозна.
Транспорт на газове
По време на външното дишане процесът на превръщане на венозна кръв в артериална кръв се извършва в белите дробове чрез комбиниране на кислород с хемоглобин. В резултат на тази реакция се образува оксихемоглобин. Когато достигне клетките на тялото, този елемент се разпада. В комбинация с бикарбонатите, които се образуват в кръвта, въглеродният диоксид навлиза в кръвта. В резултат на това се образуват соли, но по време на този процес реакцията остава непроменена.
Достигайки до белите дробове, бикарбонатите се разпадат, отделяйки алкален радикал към оксихемоглобина. След това бикарбонатите се превръщат във въглероден диоксид и водна пара. Всички тези разлагащи се вещества се елиминират от тялото по време на издишване. Механизмът на газообмен в белите дробове и тъканите се осъществява чрез превръщане на въглероден диоксид и кислород в соли. Именно в това състояние тези вещества се транспортират от кръвта.
Роля на белите дробове
Основната функция на белите дробове е да осигурят обмена на газове между въздуха и кръвта. Този процес е възможен поради огромната площ на органа: при възрастен човек е 90 m2 и почти същата площ на ICC съдовете, където венозната кръв се насища с кислород и се освобождава въглероден диоксид.
По време на издишване повече от двеста се отделят от тялото различни вещества. Това е не само въглероден диоксид, но и ацетон, метан, етери и алкохоли, водна пара и др.
В допълнение към климатизацията, функцията на белите дробове е да предпазват тялото от инфекции. Когато вдишвате, всички патогенни вещества се утаяват по стените дихателната система, включително алвеолите. Те съдържат макрофаги, които улавят микробите и ги унищожават.
Макрофагите произвеждат хемотаксични вещества, които привличат гранулоцитите: те напускат капилярите и участват пряко във фагоцитозата. След поглъщане на микроорганизми, макрофагите могат да навлязат лимфна системакъдето може да възникне възпаление. Патологичните агенти причиняват производството на левкоцитни антитела.
Метаболитна функция
Характеристиките на белодробната функция включват метаболитни свойства. По време на метаболитни процесиОбразуват се и се синтезират фосфолипиди и протеини. Хепаринът също се синтезира в белите дробове. Дихателен органучаства в образуването и разрушаването на биологично активни вещества.
Общ модел на дишане
Структурната особеност на дихателната система позволява на въздушните маси лесно да преминават през дихателните пътища и да навлизат в белите дробове, където протичат метаболитни процеси.
Въздухът навлиза в дихателната система през носа, след което преминава през орофаринкса в трахеята, откъдето масата достига до бронхите. След преминаване през бронхиално дървовъздухът навлиза в белите дробове, където се извършва обмен между различни видовевъздух. По време на този процес кислородът се абсорбира от кръвните клетки, превръщайки венозната кръв в артериална и я доставя до сърцето, а оттам се разпределя в цялото тяло.
Анатомия на дихателната система
Устройството на дихателната система разграничава дихателните пътища и дихателна част. Последният е представен от белите дробове, където се извършва обмен на газ между въздушните маси и кръвта.
Въздухът преминава в дихателната част през дихателните пътища, представени от носната кухина, ларинкса, трахеята и бронхите.
Въздушнодесантна част
Дихателната система започва с носната кухина. Тя е разделена на две части от хрущялна преграда. Отпред носните канали се свързват с атмосферата, а отзад с назофаринкса.
От носа въздухът навлиза в устната и след това в ларингеалната част на фаринкса. Тук пресичането на дихателни и храносмилателни системи. При патология на носните проходи дишането може да се извършва през устата. В този случай въздухът също ще влезе във фаринкса и след това в ларинкса. Намира се на шесто ниво шиен прешлен, образувайки кота. Тази част от дихателната система може да се измести по време на разговор.
Чрез горния отвор ларинксът се свързва с фаринкса, а отдолу органът преминава в трахеята. Той е продължение на ларинкса и се състои от двадесет непълни хрущялни пръстена. На нивото на петия торакален гръбначен сегмент трахеята се разделя на двойка бронхи. Те отиват в белите дробове. Бронхите се разделят на части, образувайки обърнато дърво, което сякаш има поникнали клони вътре в белите дробове.
Дихателната система е завършена от белите дробове. Те се намират в гръдната кухина от двете страни на сърцето. Белите дробове са разделени на лобове, всеки от които е разделен на сегменти. Имат форма на неправилни конуси.
Белодробните сегменти са разделени на много части - бронхиоли, по стените на които са разположени алвеоли. Целият този комплекс се нарича алвеоларен. Това е мястото, където се извършва обмен на газ.
Дишането е едно от жизненоважните важни функциитяло, насочено към поддържане оптимално ниворедокс процеси в клетките. Дишането е затруднено физиологичен процес, който осигурява доставката на кислород до тъканите, използването му от клетките в метаболитния процес и отстраняването на генерирания въглероден диоксид.
Целият процес на дишане може да бъде разделен на три етапа: външно дишане, транспорт на газове чрез кръв и тъканно дишане.
Външно дишане -Това е газообмен между тялото и въздуха около него, т.е. атмосфера. Външното дишане от своя страна може да се раздели на два етапа: обмен на газове между атмосферния и алвеоларния въздух; обмен на газ между кръвта на белодробните капиляри и алвеоларния въздух.
Транспорт на газове. Кислородът и въглеродният диоксид в свободно разтворено състояние се транспортират в относително малки количества; по-голямата част от тези газове се транспортират в свързано състояние. Основният носител на кислород е хемоглобинът. Освен това хемоглобинът транспортира до 20% въглероден диоксид. Останалата част от въглеродния диоксид се транспортира под формата на бикарбонати в кръвната плазма.
Вътрешно или тъканно дишане. Този етап на дишане може да бъде разделен на две: обмен на газове между кръвта и тъканите и консумация на кислород от клетките и освобождаване на въглероден диоксид като продукт на дисимилация.
Кръвта, която тече към белите дробове от сърцето (венозна), съдържа малко кислород и много въглероден диоксид; въздухът в алвеолите, напротив, съдържа много кислород и по-малко въглероден диоксид. В резултат на това се осъществява двупосочна дифузия през стените на алвеолите и капилярите. кислородът преминава в кръвта, а въглеродният диоксид се движи от кръвта в алвеолите. В кръвта кислородът навлиза в червените кръвни клетки и се свързва с хемоглобина. Наситената с кислород кръв става артериална и тече през белодробните вени в лявото предсърдие.
При хората обменът на газове завършва за няколко секунди, докато кръвта преминава през алвеолите на белите дробове. Това е възможно благодарение на огромната повърхност на белите дробове, комуникиращи с външна среда. Общата повърхност на алвеолите е над 90 m3.
Обменът на газове в тъканите се извършва в капилярите. През тънките им стени кислородът преминава от кръвта в тъканната течност и след това в клетките, а въглеродният диоксид преминава от тъканите в кръвта. Концентрацията на кислород в кръвта е по-голяма, отколкото в клетките, така че той лесно дифундира в тях.
Концентрацията на въглероден диоксид в тъканите, където се натрупва, е по-висока, отколкото в кръвта. Следователно той преминава в кръвта, където се свързва химични съединенияплазма и отчасти с хемоглобин, се транспортира от кръвта до белите дробове и се освобождава в атмосферата.
100 рублибонус за първа поръчка
Изберете тип работа Дипломна работа Курсова работаРеферат Магистърска теза Доклад от практика Статия Доклад Рецензия ТестМонография Бизнес план за решаване на проблеми Отговори на въпроси Творческа работаЕсе Рисуване Работи Превод Презентации Въвеждане Друго Повишаване на уникалността на текста Магистърска теза Лабораторна работаОнлайн помощ
Разберете цената
Дихателният акт се състои от ритмично повтарящи се вдишвания и издишвания.
Вдишването се извършва, както следва. Повлиян нервни импулсимускулите, участващи в акта на вдишване, се свиват: диафрагмата, външните междуребрени мускули и др. Когато диафрагмата се свива, тя се спуска (сплесква), което води до увеличаване вертикален размергръдна кухина. Когато външните интеркостални и някои други мускули се свиват, ребрата се издигат, а предно-задните и напречните размери на гръдната кухина се увеличават. Така в резултат на свиването на мускулите обемът на гръдния кош се увеличава. Поради факта, че в плевралната кухина няма въздух и налягането в нея е отрицателно, едновременно с увеличаването на обема на гръдния кош се разширяват белите дробове. Когато белите дробове се разширяват, въздушното налягане вътре в тях намалява (става по-ниско от атмосферното налягане) и атмосферният въздух се втурва през дихателните пътища в белите дробове. Следователно при вдишване последователно се случва следното: мускулна контракция - увеличаване на обема на гръдния кош - разширяване на белите дробове и намаляване на налягането вътре в белите дробове - потокът въздух през дихателните пътища в белите дробове.
След вдишване настъпва издишване. Мускулите, участващи в акта на вдишване, се отпускат (диафрагмата се повдига), ребрата спадат в резултат на свиване на вътрешните междуребрени и други мускули и поради тяхната тежест. Обемът на гръдния кош намалява, белите дробове се компресират, налягането в тях се повишава (става по-високо от атмосферното) и въздухът изтича през дихателните пътища.
Процентният състав на издишания въздух е различен. В него остават само около 16% кислород, а количеството въглероден диоксид нараства до 4%. Увеличава се и съдържанието на водни пари. Само азотът и инертните газове в издишания въздух остават в същото количество като във вдишвания въздух.
Обмен на газове в белите дробове. В белодробните везикули се получава насищане на кръвта с кислород и освобождаване на въглероден диоксид. През техните капиляри тече венозна кръв. Той е отделен от въздуха, изпълващ белите дробове, от най-тънките стени на капиляри и белодробни везикули, пропускливи за газове.
Концентрацията на въглероден диоксид във венозната кръв е много по-висока, отколкото във въздуха, влизащ в мехурчетата. Благодарение на дифузията този газ прониква от кръвта в белодробен въздух. По този начин кръвта постоянно отделя въглероден диоксид във въздуха, който непрекъснато се променя в белите дробове.
Кислородът също прониква в кръвта чрез дифузия. Във вдишания въздух концентрацията му е много по-висока, отколкото във венозната кръв, движеща се през капилярите на белите дробове. Следователно кислородът прониква в него през цялото време. Но веднага влиза в химична комбинация с хемоглобина, в резултат на което съдържанието на свободен кислород в кръвта намалява. Тогава нова порция кислород незабавно прониква в кръвта, която също е свързана с хемоглобина. Този процес продължава, докато кръвта тече бавно през капилярите на белите дробове. След като абсорбира много кислород, той става артериален. След преминаване през сърцето такава кръв навлиза в системното кръвообращение.
Обмен на газове в тъканите. Придвижване през капилярите голям кръгкръвообращението, кръвта доставя кислород на тъканните клетки и се насища с въглероден диоксид.
Свободният кислород, постъпващ в клетките, се използва за окисление органични съединения. Следователно в клетките има много по-малко, отколкото в околните артериална кръв. Крехката връзка между кислорода и хемоглобина се прекъсва. Кислородът дифундира в клетките и веднага се използва за протичащите в тях окислителни процеси. Бавно преминавайки през капилярите, които проникват в тъканите, кръвта дава кислород на клетките поради дифузия. Така артериалната кръв се превръща във венозна (фиг. 84).
Когато органичните съединения се окисляват в клетките, се образува въглероден диоксид. Дифундира в кръвта. Малко количество въглероден диоксид влиза в крехка връзка с хемоглобина. Но по-голямата част от него се свързва с някои соли, разтворени в кръвта. Въглеродният диоксид се отвежда от кръвта в правилната странасърцата, а оттам към белите дробове.
Газообмен в белите дробове.
В белите дробове се извършва обмен на газ между вдишания и алвеоларния въздух.
Азотът не участва в дишането, но съдържанието на азот се увеличава, тъй като въздухът в белите дробове се овлажнява и съдържанието на водни пари се увеличава. Обменът на газ между газовите смеси се осъществява поради разликата в парциалните газови налягания. Общо наляганегазовата смес се подчинява Закон на Далтон -
Общото налягане на газовата смес е равно на сумата от парциалните налягания на съставните газове.
Ако газовата смес е вътре атмосферно налягане, тогава делът на кислорода ще бъде
На следващия етап се извършва обмен на газ между алвеоларния въздух и кръвните газове (венозната кръв се приближава към белите дробове). Газовете могат да бъдат физически разтворени или свързани с нещо. Разтварянето на газовете зависи от състава на течността, от обема и налягането на газовете над течността, от температурата и от естеството на самия газ, който се разтваря. Коефициентът на разтворимост показва колко газ може да се разтвори в 1 ml. течност при T=0 и налягане на газа над течността 760 mm. Частично напрежение на газ в течност. Създава се от разтворени форми, а не от химически съединения на даден газ. Количеството разтворен кислород във венозна кръв = 0,3 ml на 100 ml кръв. Въглероден диоксид = 2,5 ml на 100 ml кръв. Останалата част от съдържанието е в други форми - кислород - оксихемоглобин, въглероден диоксид - въглена киселина, нейните соли натриев и калиев бикарбонат и под формата на карбохемоглобин. На нивото на алвеолите се създават условия, при които кислородният газ, поради разликата в налягането, ще измести въглеродния диоксид. Основната причина за движението на кислорода и въглеродния диоксид е разликата в парциалното налягане.
В този случай газовете преминават въздушно-кръвна бариера, който разделя алвеоларния въздух от кръвоносния капиляр. Той включва повърхностно активен филм, алвеоларни пнумоцити, базална мембрана и капилярен ендотел. Дебелината на тази бариера е около 1 микрон. Скоростта на дифузия на газа се подчинява Законът на Греъм-
Скоростта на дифузия на газ през течност е право пропорционална на нейната разтворимост и обратно пропорционална на нейната плътност.
Разтворимостта на въглеродния диоксид е много по-висока (20 пъти) от тази на кислорода. 6-8 mm - разлика в налягането за обмен на въглероден диоксид
Закон на Фик (дифузия на газ)
M/t = k*A/l(p1-p2)=k*A/l*∆p
К-съотношение на Крог
A - площ, l - дебелина
Обменът на газ се извършва за 0,1 s.
Фактори, влияещи върху газообмена
- Алвеоларна вентилация
- Перфузия на белите дробове с кръв
- Дифузионният капацитет на белите дробове е количеството кислород, което може да проникне в белите дробове за 1 минута с разлика в парциалното налягане от 1 mm. За кислород (20-30 ml)
Идеалното съотношение на вентилация е 0,8-1 (5 литра въздух и 5 литра кръв, т.е. приблизително 1). Ако алвеолите не се вентилират и кръвоснабдяването е нормално, тогава парциалното налягане на газовете в алвеоларния въздух се настройва на същото като напрежението на газовете във венозната кръв (40 - за кислород 40-46 - за въглероден диоксид) Съотношението на вентилация към перфузия = 0. Ако вентилацията се извършва не работят алвеоли, а се хранят с кръв. Съотношението клони към безкрайност, парциалното налягане в алвеоларния въздух практически ще съответства на парциалното налягане на атмосферния въздух. Ако съотношението на вентилация към перфузия е 0,6, тогава това показва недостатъчна вентилация спрямо кръвния поток и следователно ниско съдържание на кислород в артериалната кръв. Високото съотношение вентилация-перфузия (например 8) е прекомерна вентилация по отношение на кръвния поток и съдържанието на кислород в артериалната кръв е нормално. Хипервентилацията на някои области не може да компенсира хиповентилацията на други.
Тъканите абсорбират 6 обемни процента кислород - артерио-венозна разлика (нормално 6-8 )
O2 - 0,3 об.%CO2 - 2,5 об.%
Останалото е в химически свързана форма. За кислород - оксихемоглобин, който се образува по време на оксигенацията (не променя степента на окисление на желязото) на молекулата на хемоглобина.
При високо парциално налягане хемоглобинът се свързва с кислорода, а при ниско парциално налягане се освобождава. Зависимостта на образуването на оксихемоглобин от парциалното налягане е крива с индиректна връзка. Кривата на дисоциация е S-образна
Зарядно напрежение - отговаря на 95% съдържание на оксихемоглобин (95% се постига при 80 mmHg)
Разрядно напрежение - намаление до 50%. P50=26-27 mmHg.
P O2 от 20 до 40 - съответства на деоксигенацията, напрежението на O2 в тъканите
1,34 ml кислород се свързва с 1 g хемоглобин.
Основният фактор, който ще допринесе за свързването на кислорода с хемоглобина, напрежението на кислорода, редица други ще повлияят на хода на кривата на дисоциация - спомагателни фактори-
Намаляване на pH на кръвта - изместване на кривата надясно
Повишаване на температурата - надясно
Увеличаването на 2.3DFG също измества кривата надясно
Увеличението на CO2 също се измества надясно
Физиологично е много полезно. Промените в тези показатели в обратна странаизмества кривата към образованието Повече ▼оксихемоглобин. Това ще направи разлика в белите дробове. Кривата на дисоциация зависи от формата на хемоглобина. Хемоглобин F има висок афинитет към кислорода. Това позволява на плода да вземе големи количествакислород.
Какво се случва в капилярите на системното кръвообращение.
В клетките протича окислителен процес, завършващ с абсорбцията на кислород и освобождаването на въглероден диоксид и вода. Има всички условия (парциално налягане) въглеродният диоксид да потече от клетките в плазмата (в нея се разтваря до 2,5%, но това е границата, не може да се разтваря повече). Въглеродният диоксид навлиза в червените кръвни клетки. Въглеродният диоксид и водата се свързват чрез въглероден анхидрид, за да образуват въглеродна киселина. В еритроцитите се образува въглеродна киселина, която се разпада на анион HCO3 и водороден анион. Настъпва натрупване на анион. Тяхната концентрация ще бъде по-голяма, отколкото в плазмата. Анионът HCO3 ще влезе в плазмата поради разликата в концентрацията. Кръвната плазма съдържа повече натрий, който винаги се намира заедно с хлора. Освобождаването на аниони увеличава отрицателните заряди - създава се електрохимичен градиент, който принуждава хлора от плазмата да отиде в еритроцита. В капилярите на големия кръг ще настъпи временно разделяне на Na и Cl. На влиза нова връзка HCO3 води до образуването на натриев бикарбонат, но в плазмата се образува форма на транспорт на въглероден диоксид.
С кислород.Съдържанието му в клетките е ниско - оксихемоглобинът се разпада на кислород и редуциран хемоглобин, който има по-слабо изразени киселинни свойства.
KHbO2 + H2CO3 = KHCO3 + HHb + O2/ Хемоглобинът изпълнява буферни свойства, предотвратява изместването към киселинната страна и също така се освобождава кислород.
Червените кръвни клетки произвеждат калиев бикарбонат, форма на транспорт на кислород.
Въглеродният диоксид може да се свърже директно с хемоглобина - към протеиновата част (NH2), образува се карбонинова връзка - R-NH2 + CO2 = R-NHCOOH.
Образуват се всички форми на пренос на въглероден диоксид - разтворената форма (2,5%), соли на въглеродна киселина и самата въглеродна киселина. Те представляват 60-70% от транспорта на CO2, 10-15% под формата на карбхемоглобин. По този начин кръвта се превръща във венозна кръв и след това тя трябва да пътува до белите дробове, където ще протичат процеси на обмен на газ в белите дробове. Задачата на белите дробове е да приемат кислород и да отделят въглероден диоксид.
В белите дробове кислородът от алвеоларния въздух преминава през аергометичната бариера в плазмата и в алвеоцита. Кислородът се свързва с хемоглобина, т.е. KHCO3 + HHb + O2 = KHbO2 + H2CO3. Въглеродната киселина при ниско напрежение на CO2 се разлага на вода и въглероден диоксид с помощта на въглероден анхидрид. Въглеродният диоксид напуска еритроцита и отива в алвеоларния въздух и съответно концентрацията на HCO3 аниона в еритроцита ще спадне. Анионът HCO3 напуска плазмата и навлиза в червените кръвни клетки. Има повече вътре в червените кръвни клетки отрицателни йонии хлорът се връща в натрий.
Карбониновата връзка се разпада. Въглеродният диоксид се отделя от хемоглобина и въглеродният диоксид отива в плазмата и алвеоларния въздух. Разрушаване на транспортните форми на въглероден диоксид. След това всички процеси се повтарят отново.
Регулация на дишането
Регулацията на дишането се разбира като комбинация от нервна и хуморални механизми, осигуряване на ритмична и координирана работа дихателни мускули, което осигурява достатъчна консумация на кислород и отстраняване на въглероден диоксид. Това може да се постигне чрез промяна на функционирането на дихателните мускули. Нервна системаучаства в регулирането на дишането. Това се проявява от една страна с автоматичната регулация на дишането (функция на центровете на мозъчния ствол). В същото време има доброволно регулиране на дишането, което зависи от функцията на кората на главния мозък. Областите на централната нервна система, които са свързани с регулацията на дихателната функция, се наричат дихателни центрове. В същото време се наблюдава клъстер от неврони, участващи в регулацията на дишането различни нива, кората, хипоталамуса, моста, продълговатия мозък и в гръбначния мозък. Значението на отделните области няма да бъде еднакво. Моторни неврони гръбначен мозък- това са 3-5 шийни сегмента, които инервират диафрагмата и горните 6 торакални сегмента, които инервират междуребрените крака. Това ще бъдат работнически или сегментни центрове. Те директно предават сигнала за свиване на дихателните мускули. Гръбначномозъчните центрове не могат да работят самостоятелно (без влияние). След увреждане на по-високите дишането спира. Автоматичното регулиране на дишането е свързано с функцията на жизнения център, който се намира в продълговатия мозък. Що се отнася до продълговатия мозък, там има 2 центъра - дихателен и циркулационен. Център продълговатия мозъкосигурява автоматично регулиране на дишането и дихателен центърпродълговатия мозък.
Legallois 1812, Flourens 1842, Mislavsky 1885 - подробно изследване на дихателните центрове на продълговатия мозък. Дихателният център включва медиалния отдел на ретикуларната формация на продълговатия мозък, който се намира от двете страни на линията и проксимално съответства на изхода на хипоглосалния нерв, а каудално достига до отлива и пирамидите. Дихателният център е сдвоена формация. Има неврони, които отговарят за вдишването и неврони, които отговарят за издишването - експираторната част. Сега е установено, че генерирането на централния дихателен ритъм е свързано с взаимодействието на 6 групи неврони, които са локализирани в 2 ядра - дорзално респираторно ядро, тя е в съседство с ядрото на единичния тракт. Солитарният тракт получава импулси от 9-та и 10-та двойка черепни нерви. Дорзалното респираторно ядро съдържа главно инспираторни и дорзални неврони. Дихателното ядро, когато е възбудено, изпраща поток от импулси към диафрагмалните нерви. Вентрално респираторно ядровключва 4 ядра. Най-каудалното е ретроамбигуларното ядро, състоящо се от експираторни неврони. Тази група включва и двойното ядро, което регулира релаксацията на фаринкса, ларинкса и езика; 4-ти неврон Bötzinger комплекс, който участва в издишването. В тези ядра има 6 групи неврони -
- ранен инспираторен
- неврони, подобряващи вдишването
- късно вдишване, включително интерневрон
- ранен експираторен
- неврони, подобряващи издишването
- късни експираторни неврони (пре-инспираторни)
3 фази на дихателния цикъл - инспираторна фаза, постинспираторна фаза или първа експираторна фаза, 2-ра експираторна фаза. В първата фаза се получава вдъхновение - сигналът на усилващите вдишването неврони се увеличава - невроните се концентрират в дорзалното респираторно ядро. ОТ низходящи пътекисигналите се предават към центровете на диафрагмалния нерв, диафрагмата се свива, възниква актът на вдишване,
За да може въздухът да премине в дихателните пътища, свиването на мускулите предизвиква разширяване на фаринкса и ларинкса. Това се дължи на активността на преинспираторните неврони. По време на акта на вдишване се контролират два параметъра - скоростта на нарастване на нарастващите сигнали на неврона и този момент определя продължителността на акта на вдишване, вторият фактор е достигането на граничната точка, при която инспираторният сигнал внезапно изчезва и това изчезва до първата фаза на издишване, това води до отпускане на инспираторните мускули и това ще бъде придружено от пасивно издишване. Инспираторните неврони също присъстват във вентралното респираторно ядро и тези неврони контролират свиването на външните коси междуребрени мускули и спомагателните инспираторни мускули, но по време на тихо дишане не е необходимо тези неврони да се включват. След първата фаза на издишване може да настъпи втора фаза на издишване, свързана с активно издишване и тази фаза се причинява от включването на неврони с повишено издишване, които се намират в каудалната част на вентралното респираторно ядро и сигналът от тези неврони се предава към вътрешните коси междуребрени мускули към коремните мускули - активно издишване. Че. На нивото на продълговатия мозък работят 6 групи респираторни неврони, които създават доста сложни невронни вериги, които осигуряват акта на вдишване и издишване, докато активирането на инхалаторните неврони потиска групата на издишващите неврони. Тези групи са в антагонистична връзка. Във веригите на тези неврони са открити множество предаватели, които са възбуждащи (глутамат, ацетилхоин, субстанция Р), инхибиторни предаватели – GABA и глицин. Пред вентралното респираторно ядро е комплексът на Бьотцингер. В този комплекс се съдържат само експираторни неврони. Активирането на този комплекс, който получава сигнали главно от tractus solitarius, има инхибиращ ефект върху инспираторните неврони в ядрата на дорзалния и вентралния комплекс и стимулира каудалната част на вентралното ядро на експираторните неврони. Комплексът Bötzinger е предназначен да стимулира експираторната фаза. В областта на Варолиевия мост има неврони, свързани с дихателния цикъл и се намират в две ядра на моста - парабрахиалното ядро и ядрото Kölliker Fuze. В тези ядра са открити неврони, свързани с акта на вдишване, издишване и междинни. Тези неврони се наричат пневмотоксичен център, но в съвременна литературатози термин е изоставен и се обозначава като респираторна група от неврони на моста. Невроните на моста участват в регулирането на активността на невроните в продълговатия мозък, осигурявайки ритъма на дишане. Този център е необходим за промяна на акта на вдишване от акта на издишване и Главна функцияСмята се, че тази група потиска активността на инспираторните неврони в дорзалното респираторно ядро. Те допринасят за промяната на акта на вдишване към издишване. Ако вдишването беше отделено от продълговатия мозък, тогава се наблюдаваше удължаване на фазата на вдишване Дихателният център на продълговатия мозък има свойството автоматичност, т.е. Тук възниква самовъзбуждане на невроните и на първо място автоматизацията е свързана с центровете за вдишване. В тях възникват потенциални флуктуации, които предизвикват самовъзбуждане. В допълнение към автоматичността, центърът на продълговатия мозък има ритъм - осигурява промяна във фазите на вдишване и издишване. Дейността на центровете на продълговатия мозък е да извършват сложна интегративна работа чрез адаптиране на дишането към различни сигнали от нашето тяло. Каквито и промени да настъпят в дишането, основната задача е да осигурят кислород и да отстранят въглеродния диоксид. Активността на центровете се променя както под влияние на рефлекторни ефекти, така и от хуморални фактори. Регулирането на дихателната функция се основава на принципа на обратната връзка. Чрез регулиране на доставката на кислород в тялото дихателният център SA реагира на съдържанието на O2 и CO2.
на второто издишване, без да ангажирате мускулите за издишване. В 3-ти етап - активно издишване - активират се издишвателните мускули.
Опитът на Фредерик с кръстосаната циркулация. За да проведат този експеримент, те взеха 2 кучета, при които беше постигната кръстосана циркулация - главата на едното получи кръв от долна частдруги торсове (свързани на кръст). Ако захванете трахеята на първото куче. Това доведе до намаляване на кислорода и излишния CO2 в кръвта на първото куче. Тази кръв влезе втори път в главата на кучето. Второто куче е имало задух (диспнея). Увеличеното дишане на второто куче гарантира, че кръвта е наситена с кислород и въглеродният диоксид е отстранен. Дихателният център при първото куче намалява активността и се наблюдава спиране на дишането (апнея), въпреки факта, че тъканите се задушават. Промяната в газовия състав на кръвта води до промяна във функциите на дихателния център, но опитът не дава отговор - това, което обикновено се отговаря, е липсата на кислород или излишъкът на въглероден диоксид. Това показа изследването на Холдън. Холдън провежда изследване на промените в дишането с различни нива на кислород и въглероден диоксид. Той провежда тези изследвания върху хора и открива, че намаляването на кислорода във вдишвания въздух от 21 до 12% не причинява видими променина дъха. Увеличаването на съдържанието на CO2 в алвеоларния въздух с 0% увеличава вентилацията на белите дробове със 100%. По-голяма стойноств регулацията на дихателния център има нивото на CO2 в кръвта. Допълнителни изследвания показват, че всички тези фактори водят до промени в дишането. Нивото на тези показатели се следи в организма с хеморецептори. Те усещат нивата на кислород и въглероден диоксид. Хеморецепторите се делят на 2 групи – периферни и централни. Периферните хеморецептори са разположени под формата на гломерули в областта на аортната дъга и в областта на каротидния синус - мястото на разделяне на общата каротидна артерия на вътрешна и външна. Тези рецептори получават инервация - каротидния глософаринкс, аортните гломерули - вагуса. тези гломерули лежат върху артериите. Най-интензивен е кръвотокът в гломерулните тъкани. Хистологично изследванепоказват, че гломерулите са изградени от главни клетки и поддържащи или поддържащи клетки. В същото време в мембраните на основните клетки има кислород-зависими калиеви канали, които реагират на намаляване на кислорода в кръвта, пропускливостта за калий намалява пропорционално и намалява. Намаляването на производството на калий води до деполяризация на мембраната. На следващия етап те се отварят калциеви канали. Калцият прониква в основните клетки, насърчавайки освобождаването на медиатора - допамин, вещество P. Тези медиатори ще възбудят нервни окончания. От хеморецепторите сигналът ще отиде до продълговатия мозък. Ще се появи стимулация, възбуждане на инспираторния неврон, дишането ще се учести. Тези рецептори показват особена чувствителност, когато кислородът намалее от 60 mm на 20 mm. Периферните хеморецептори показват висока чувствителност към недостиг на кислород. Когато хеморецепторите са възбудени, дишането се учестява, без да се променя дълбочината. Това са централни хеморецептори, които са разположени на вентралната повърхност на продълговатия мозък и три полета M, L, S са открити на вентралната повърхност. Централните хеморецептори проявяват селективна хемочувствителност. Към действието на протоните в гръбначно-мозъчна течност. Увеличаването на водородните протони се дължи на взаимодействието на въглероден диоксид и вода, което образува въглеродна киселина, която се дисоциира на водороден протон и анион. Има укрепване както на инспираторните, така и на експираторните неврони на дихателния център. Централните хеморецептори се характеризират с бавно, но по-продължително възбуждане и проява повишена чувствителносткъм наркотиците. Употребата на морфин като болкоуспокояващо причинява страничен ефект- респираторна депресия.
За саморегулация са много видими импулси, които сигнализират за обема на белите дробове, неговите промени, което осигурява регулиране на честотата и дълбочината на дишането. Дихателният център се влияе от рецепторите на мускулния и сухожилния апарат на гръдния кош; . Дихателният център получава информация от други системи - сърдечно-съдовата, от рецепторите на храносмилателните органи, температурните и болковите рецептори на кожата, от скелетните мускули и сухожилия, ставите, т.е. дихателният център получава много разнообразна информация.
Рецепторите са най-важни респираторен тракти белите дробове. Те съдържат 3 групи механорецептори -
- Бавно адаптиращи се рецептори за разтягане на дихателните пътища и белите дробове. Те реагират на увеличаването на белодробния обем по време на вдишване и тези рецептори са свързани с дебели аферентни влакна блуждаещи нервисъс скорост на провеждане 14,59 m/s.
- Втората група - рецептори, чувствителни към дразнещи влияния - ивитант. Те се вълнуват, когато обемът на белите дробове се увеличава или намалява, до механично дразнене от прахови частици, каустични изпарения. Тези рецептори са свързани с по-тънки влакна, със скорости на проводимост, вариращи от 4 до 26 m/s. Тези рецептори могат да се активират при патологии - пневмоторакс, бронхиална астма, стагнация на кръвта в малкия кръг.
- Група 3 - юкстакапилярни рецептори - J. Тези рецептори се намират в областта на капилярите. В нормално състояние тези рецептори са неактивни; белодробен отоки при възпалителни процеси. От тези процеси излизат тънки, без пулпа влакна от група с 0,5-3 m/s. При патологични състояния- тези рецептори са отговорни за задуха. Участието на механорецепторите в регулацията на дишането е доказано от 2 учени - Херинг и Бриър. Установено е, че ако по време на вдишване се изпомпва въздух в белия дроб (с помощта на спринцовка, свързана с главния бронх), вдишването спира и се появява издишване. Това се дължи на рецепторите за разтягане. Ако въздухът беше изсмукан и имаше по-голямо падане, тогава издишването спираше и актът на вдишване се стимулираше. Така ефектът може да се наблюдава при вдишване и издишване. Механорецепторите са свързани с блуждаещия нерв. От белия дроб импулсите навлизат в продълговатия мозък към солитарния тракт. Това причинява инхибиране на инспираторните неврони и активиране на експираторните неврони. Тези. Блуждаещият нерв участва в ритмичната промяна на акта на вдишване към издишване. Те действат подобно на респираторната група от неврони на моста. Прерязването на вагусните нерви води до удължаване на вдъхновението. Фазата на вдишване се удължи, което след това беше заменено от издишване. Това се нарича вагусна диспнея. Ако след пресичане на блуждаещите нерви мостът е прерязан, дишането спира за дълго време по време на фазата на вдишване. Промените в състоянието на кръвообращението, по-специално промените в налягането, засягат промените в дихателната функция. С увеличаване на налягането дишането се забавя. Намаляването на налягането води до задълбочаване на дишането. Този рефлекс възниква в барорецепторите на аортната дъга и каротидния синус, които реагират на промени в налягането.
- Отрицателното налягане в интерплевралното пространство засяга притока на кръв към сърцето. Колкото по-голяма е дълбочината на дишането, толкова по-голям е притокът на кръв към сърцето, следователно ще повече кръвосвобождава се в сърдечно-съдовата система и кръвното налягане се повишава. Рефлекторно увеличаване на дишането. Ако налягането е високо, дишането се потиска. Кожните рецептори също са свързани с рефлекторна регулациядишане. Топло влияние - учестено дишане, студено - намалено дишане. Рецепторите за болка предизвикват учестяване и дори спиране на дишането. Функцията на дихателния център се влияе от хипоталамуса. Хипоталамусът причинява промени в поведенческите реакции. Хипоталамусът също съдържа температурни рецептори. Повишаването на телесната температура е придружено от термичен задух. Хипоталамусът влияе върху центровете на моста и продълговатия мозък. Дишането също се регулира от кората на главния мозък. Големи полукълбаосигуряват фина адаптация на дишането към нуждите на тялото и низходящите влияния на кората могат да се реализират върху невроните на гръбначния мозък по протежение на пирамидните пътища. Волевата регулация на дишането се проявява във възможността за промяна на честотата и дълбочината на дишането. Човек може доброволно да задържи дъха си за 30-60 секунди. Условнорефлекторна промяна в дишането - участие на кората. Например, когато се комбинира активирането на звънец с вдишването на газова смес с повишено съдържание CO2, след известно време, когато се включи една камбана, дишането се увеличава. По време на хипноза може да се предложи честота на дишане. Кортикалните области, които участват, са соматосензорната и орбиталната кора. Волевата регулация на дишането не може да осигури постоянен контрол дихателна функция. Промени в дишането по време на физическа работа, което е свързано с въздействието върху дихателния център на мускулите и сухожилията, а самият факт на работа стимулира дихателна работа. - реакция, основана на възмущение. От дихателните пътища имаме защитни рефлекси - кашлица и кихане, както при кашляне, така и при кихане - дълбок дъх, след това спазъм гласни струнии същевременно свиване на мускулите, които осигуряват принудително издишване. Слузта и прахта се отстраняват.
