Функциональная система поддержания постоянства газового состава крови

 

 

 

Функциональная  система поддержания постоянства  газового состава крови

 

 

 

                                                      План:

 

 

Введение

1.Особенности газообмена  в лёгких: транспорт газов кровью  и обен газов в тканях.

2.Механизм первого вдоха.  Основные факторы, способствующие  возникновению первого вдоха.

3.Функциональная система  поддержания газового состава  крови.

 

Схема функциональной системы  обемпечения организма кислородом и выведение углекислого газа.

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                       Введение

 

     Дыхание - обмен газов, с одной стороны, между кровью и внешней средой (наружное дыхание), с другой - обмен газов между кровью и клетками тканей (внутреннее или тканевое дыхание). Посредником между тканями и внешней средой является кровь. Для жизнедеятельности организма нужны не только питательные вещества, но и кислород. Кислород участвует в обмене веществ. В процессе обмена веществ в тканях происходит непрерывное потребление кислорода и образование углекислого газа. Почти все окислительные процессы в тканях, в результате которых высвобождается необходимая для жизнедеятельности организма энергии, протекают с участием кислорода. Поэтому прекращение поступления кислорода приводит к гибели тканей и организма. Наиболее чувствительна к недостатку кислорода нервная ткань.

    Главной частью дыхательной системы организма человека являются лёгкие, которые выполняют основную функцию дыхания - обмен кислородом и углекислым газом между организмом и внешней средой обитания. Такой обмен возможен благодаря сочетанию вентиляции, диффузии газов через альвеолярно-капиллярную мембрану и лёгочного кровообращения.

    Регуляция дыхания контролируется ЦНС и периферической нервной системой.   Кровеносные сосуды содержат специальные хеморецепторы, которые реагируют на концентрацию продуктов обмена, парциальное напряжение кислорода и углекислого газа, pH организма. Благодаря этому осуществляется регуляция объёма вентиляции лёгких, частоты, глубины, длительности вдоха и выдоха.

    Условно процесс дыхания делится на 3 этапа:

       -внешнее дыхание;

      - диффузия кислорода и его транспортировка к тканям;

       -тканевое дыхание.

 

                    Первый этап дыхания - внешнее дыхание.

    Осуществление легочного дыхания возможно лишь при условии постоянного поступления в лёгкие из окружающей атмосферы свежего воздуха и выведения воздуха, находящегося в альвеолах. Такой процесс называется легочной вентиляцией.

                                  
Органы дыхания (схема). 1 - полость носа (cavitas nasi); 2 - полость рта (cavitas oris); 3 - глотка (pharynx); 4 - гортань (larynx); 5 - трахея (trachea); 6 - бронхи (bronchi); 7 - лёгкие (pulmones) [1989 Липченко В Я Самусев Р П - Атлас нормальной анатомии человека]

     В процессе внешнего дыхания кислород из внешней среды доставляется в альвеолы лёгких. На адекватность внешнего дыхания влияют многие факторы. Процесс внешнего дыхания начинается с верхних дыхательных путей, которые очищают, согревают и увлажняют вдыхаемый воздух. Эффективность очищения вдыхаемого воздуха зависит от количества и качественного состояния макрофагов, которые содержатся в слизистых оболочках дыхательных путей. Изнутри поверхность верхних дыхательных путей выстлана реснитчатым псевдомногослойным эпителием, который эвакуирует мокроту из верхних дыхательных путей. В норме из трахеи и бронхов за сутки удаляется до 100 мл мокроты.

    Очень важную функцию в нормальной работе верхних дыхательных путей играет кашлевый рефлекс, при нарушении которого не происходит своевременного освобождения верхних дыхательных путей от патологического секрета.

 

                  Дыхательные пути подразделяются на:

верхние дыхательные  пути: нос, рот, глотка, гортань;

нижние дыхательные  пути: трахея, бронхи.

    Ёмкость верхних дыхательных путей образует анатомически мёртвое пространство, воздух которого не участвует в газообмене. Объём анатомически мертвого пространства приблизительно равен 150 см³ (2,2 см³ на 1 кг массы тела человека).

    Вентиляция лёгких зависит от дыхательного обмена и частоты дыхания. Величина вдоха определяется как разница между силой сокращения дыхательных мышц и эластичностью лёгких, которая зависит от поверхностного натяжения жидкости, покрывающей альвеолы и эластичности самой легочной ткани.

    Значимость (по убыванию) вентилируемости лёгких во время дыхания:

          -нижний отдел;

          -передний отдел;

          -задний отдел;

          -верхушка.

   

 Второй этап дыхания - диффузия и транспортировка кислорода к тканям.

    Диффузия кислорода осуществляется через ацинус - структурную единицу лёгкого, который состоит из дыхательной бронхиолы и альвеол. Диффузия кислорода осуществляется за счёт парциальной разности содержания кислорода в альвеолярном воздухе и венозной крови, после чего незначительная часть кислорода растворяется в плазме, а основная часть кислорода связывается с гемоглобином, и транспортируется с током крови к органам и тканям организма. Соседние альвеолы сообщаются между собой порами межальвеолярных перегородок, через которые возможна незначительная вентиляция альвеол с закупоренными слизью ходами, например, при астме.

                           
Схема дольки лёгкого [1979 Курепина М М Воккен Г Г - Анатомия человека Атлас]

    Альвеолы изнутри покрыты сурфактантом - сложным белковым поверхностно-активным веществом, который очень чувствителен к снижению кровообращения, вентиляции лёгких, уменьшению парциального напряжения кислорода в артериальной крови, что вызывает уменьшение количества сурфактанта, из-за чего нарушается стабильность поверхности альвеол. Сурфактантный комплекс препятствует спадению терминальных бронхиол, осуществляет противоотёчную функцию, играет важную роль в регуляции водного баланса, оказывает защитное действие за счёт противоокислительной активности.

 

                     Третий этап дыхания - утилизация кислорода в тканях

    Кислород утилизируется в процессе биологического окисления белков, жиров и углеводов, с целью выработки энергии. Молекулярной основой клеточного дыхания является окисление углерода до углекислого газа и перенос атома водорода на атом кислорода с образованием молекулы воды. Это аэробный путь получения энергии, который в организме человека является ведущим (примерно 98% всей энергии, которую получает организм, образуется в условиях аэробного окисления; остальное приходится на анаэробное окисление).

    Атмосферный воздух, поступающий в лёгкие во время вдоха, называется вдыхаемым воздухом; воздух, выделяемый наружу через дыхательные пути во время выдоха - выдыхаемым. Выдыхаемый воздух - это смесь воздуха, заполнявшего альвеолы, - альвеолярного воздуха - с воздухом, находящимся в воздухоносных путях (в полости носа, гортани, трахеи и бронхов). Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха в нормальных условиях у здорового человека довольно постоянен. Параметры могут несколько колебаться в зависимости от различных условий (состояние покоя или работы и др.). Но при всех условиях альвеолярный воздух отличается от вдыхаемого значительно меньшим содержанием кислорода и большим содержанием углекислого газа. Это происходит в результате того, что в легочных альвеолах из воздуха поступает в кровь кислород, а обратно выделяется углекислый газ.

    Газообмен в лёгких обусловлен тем, что в легочных альвеолах и венозной крови, притекающей к лёгким, давление кислорода и углекислоты различно: давление кислорода в альвеолах выше, чем в крови, а давление углекислого газа, наоборот, в крови выше, чем в альвеолах. Поэтому в лёгких и осуществляется переход кислорода из воздуха в кровь, а углекислоты - из крови в воздух. Такой переход газов объясняется определенными физическими законами: если давление какого-нибудь газа, находящегося в жидкости и в окружающем её воздухе, различно, то газ переходит из жидкости в воздух и наоборот, пока давление не уравновесится.

    Содержание газов (в процентах) [1967 Татаринов В Г - Анатомия и физиология]

-	Кислород	Углекислый газ	Азот и другие газы
Вдыхаемый воздух	20,94	0,03	79,03
Выдыхаемый воздух	16,3	4,0	79,7
Альвеолярный воздух	14,2	5,2	80,6

    В смеси газов, какой является воздух, давление каждого газа определяется процентным содержанием данного газа и называется парциальным давлением.    Например, атмосферный воздух оказывает давление, равное 760 мм ртутного столба. Содержание кислорода в воздухе равно 20,94%. Парциальное давление кислорода атмосферного воздуха будет составлять 20,94% от общего давления воздуха, т. е. 760 мм, и равно 159 мм ртутного столба. Установлено, что парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе составляет 100-110 мм, а в венозной крови и капиллярах легких - 40 мм. Парциальное давление углекислого газа равняется в альвеолах 40 мм, а в крови - 47 мм. Разницей в парциальном давлении между газами крови и воздуха и объясняется газообмен в лёгких. В этом процессе активную роль играют клетки стенок легочных альвеол и кровеносных капилляров лёгких, через которые происходит переход газов.

   

                                           Перенос газов кровью.

    Кровь непрерывно переносит из лёгких в ткани кислород и из тканей в лёгкие углекислый газ. В артериальной крови, оттекающей от лёгких, кислорода содержится значительно больше, чем должно быть по физическим законам растворения газов в жидкостях. Это объясняется тем, что большая часть кислорода находится в крови не в растворённом, а в химически связанном состоянии.   Кислород, поступающий из легочных альвеол в плазму крови, активно проникает в эритроциты и соединяется с гемоглобином, образуя непрочное химическое соединение - оксигемоглобин. Новые порции кислорода поступают из альвеол в плазму крови, а из неё в эритроциты до тех пор, пока почти весь гемоглобин не перейдёт в оксигемоглобин. При дыхании атмосферным воздухом в обычных условиях 96% гемоглобина переходит в оксигемоглобин, и в результате в эритроцитах кислорода содержится в 60 раз больше, чем в плазме крови. Это и обеспечивает тканям необходимое для обмена количество кислорода.

     Газообмен в тканях происходит по тому же принципу, что и в лёгких. При прохождении крови по кровеносным капиллярам различных органов кислород из области высокого парциального давления (плазма крови) переходит в область низкого парциального давления (тканевая жидкость). Из тканевой жидкости кислород поступает в клетки и сразу вступает в химические реакции окисления. Вследствие этого парциальное давление кислорода внутри клеток всегда равняется нулю. По мере выхода кислорода из плазмы крови оксигемоглобин переходит в гемоглобин, обеспечивая достаточную концентрацию кислорода в плазме. Превращению оксигемоглобина в гемоглобин способствуют многие факторы и, в частности, насыщение крови углекислым газом, и повышение температуры крови в органах (например, в мышцах во время их сокращения).

    Углекислый газ, образующийся в клетках в процессе обмена, выходит в тканевую жидкость, создавая в ней высокое парциальное давление. В крови, протекающей по кровеносным капиллярам различных органов, парциальное давление углекислого газа значительно ниже, поэтому углекислый газ переходит из тканевой жидкости в кровь. Кровь содержит значительно больше углекислого газа, чем это возможно вследствие растворения его в жидкости. Это определяется также тем, что углекислый газ находится не только в растворенном состоянии в плазме, но и вступает в химическое соединение с гемоглобином эритроцитов и с солями плазмы.     При участии специального фермента углекислый газ сравнительно легко соединяется также с водой плазмы крови, образуя угольную кислоту, которая в лёгких вновь распадается на углекислый газ и воду. Этим обеспечивается возможность выноса всей углекислоты, образующейся в тканях. Кровь, отдавшая кислород и насыщенная углекислым газом, называется венозной.

    Венозная кровь поступает в лёгкие, где и происходит легочное дыхание.

          

          Механизм вдоха и выдоха. Регуляция дыхания Показатели внешнего дыхания - частота, ритм, глубина, легочные объёмы.

     Акт дыхания состоит из ритмично повторяющихся вдоха и выдоха.

    Вдох осуществляется следующим образом. Под влиянием нервных импульсов сокращаются мышцы, участвующие в акте вдоха: диафрагма, наружные межрёберные мышцы и др. Диафрагма при своём сокращении опускается (уплощается), что ведёт к увеличению вертикального размера грудной полости. При сокращении наружных межрёберных и некоторых других мышц поднимаются рёбра, при этом увеличиваются переднезадний и поперечный размеры грудной полости. Таким образом, в результате сокращения мышц увеличивается объём грудной клетки. Вследствие того, что в полости плевры воздух отсутствует и давление в ней отрицательное, одновременно с увеличением объёма грудной клетки расширяются и лёгкие. При расширении лёгких давление воздуха внутри них понижается (оно становится ниже атмосферного) и атмосферный воздух устремляется по дыхательным путям в лёгкие. Следовательно, при вдохе последовательно происходит: сокращение мышц - увеличение объёма грудной клетки - расширение лёгких и уменьшение давления внутри лёгких - поступление воздуха по воздухоносным путям в лёгкие.

    Выдох происходит вслед за вдохом. Мышцы, участвующие в акте вдоха, расслабляются (диафрагма при этом поднимается), рёбра в результате сокращения внутренних межрёберных и других мышц и вследствие своей тяжести опускаются.   Объём грудной клетки уменьшается, лёгкие сжимаются, давление в них повышается (становится выше атмосферного), и воздух по воздухоносным путям устремляется наружу.