फेफड़ों और ऊतकों में गैस विनिमय किसके कारण होता है? रक्त, फेफड़े और ऊतकों में गैस विनिमय क्या है? गैस विनिमय की विशेषताएं। फुफ्फुसीय एल्वियोली की संरचना

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साँस लेने की क्रिया में लयबद्ध रूप से दोहराई जाने वाली साँस लेना और साँस छोड़ना शामिल है।

साँस लेना निम्नानुसार किया जाता है। तंत्रिका आवेगों के प्रभाव में, साँस लेना अनुबंध के कार्य में शामिल मांसपेशियां: डायाफ्राम, बाहरी इंटरकोस्टल मांसपेशियां, आदि। इसके संकुचन के दौरान डायाफ्राम कम हो जाता है (चपटा हो जाता है), जिससे ऊर्ध्वाधर आकार में वृद्धि होती है वक्ष गुहा... बाहरी इंटरकोस्टल और कुछ अन्य मांसपेशियों के संकुचन के साथ, पसलियां ऊपर उठती हैं, जबकि अपरोपोस्टीरियर और अनुप्रस्थ आयामवक्ष गुहा। इस प्रकार, मांसपेशियों के संकुचन के परिणामस्वरूप, मात्रा बढ़ जाती है। छाती... इस तथ्य के कारण कि फुफ्फुस गुहा में हवा नहीं है और इसमें दबाव नकारात्मक है, साथ ही साथ छाती की मात्रा में वृद्धि के साथ, फेफड़े भी फैलते हैं। फेफड़ों के विस्तार के साथ, उनके अंदर हवा का दबाव कम हो जाता है (यह वायुमंडलीय से कम हो जाता है) और वायुमंडलीय हवा साथ चलती है श्वसन तंत्रफेफड़ों में। नतीजतन, जब साँस लेते हैं, तो क्रमिक रूप से निम्न होता है: मांसपेशियों में संकुचन - छाती की मात्रा में वृद्धि - फेफड़ों का विस्तार और फेफड़ों के अंदर दबाव में कमी - के माध्यम से हवा का प्रवाह एयरवेजफेफड़ों में।

साँस छोड़ने के बाद साँस छोड़ना होता है। इनहेलेशन के कार्य में भाग लेने वाली मांसपेशियां आराम करती हैं (डायाफ्राम एक ही समय में ऊपर उठता है), आंतरिक इंटरकोस्टल और अन्य मांसपेशियों के संकुचन के परिणामस्वरूप पसलियां और, उनकी गंभीरता के कारण, कम। छाती का आयतन कम हो जाता है, फेफड़े संकुचित हो जाते हैं, उनमें दबाव बढ़ जाता है (वायुमंडलीय से अधिक हो जाता है), और वायु वायुमार्ग से बाहर निकल जाती है।

निकाली गई हवा का प्रतिशत अलग है। इसमें लगभग 16% ऑक्सीजन ही रहता है और कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा 4% तक बढ़ जाती है। जलवाष्प की मात्रा भी बढ़ जाती है। साँस छोड़ने वाली हवा में केवल नाइट्रोजन और अक्रिय गैसें उतनी ही मात्रा में रहती हैं जितनी कि साँस की हवा में।

फेफड़ों में गैसों का आदान-प्रदान। रक्त का ऑक्सीजनकरण और उसमें से कार्बन डाइऑक्साइड का उत्सर्जन फुफ्फुसीय पुटिकाओं में होता है। शिरापरक रक्त उनकी केशिकाओं से बहता है। यह केशिकाओं और फुफ्फुसीय पुटिकाओं की सबसे पतली, गैस-पारगम्य दीवारों द्वारा फेफड़ों को भरने वाली हवा से अलग होती है।

शिरापरक रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता बुलबुले में प्रवेश करने वाली हवा की तुलना में बहुत अधिक होती है। विसरण के कारण यह गैस रक्त से फेफड़ों की वायु में जाती है। तो खून हर समय बहा देता है कार्बन डाईऑक्साइडहवा में, लगातार फेफड़ों में बदल रहा है।

ऑक्सीजन भी विसरण द्वारा रक्तप्रवाह में प्रवेश करती है। साँस की हवा में, इसकी सांद्रता फेफड़ों की केशिकाओं के माध्यम से चलने वाले शिरापरक रक्त की तुलना में बहुत अधिक होती है। इसलिए, ऑक्सीजन हर समय इसमें प्रवेश करती है। लेकिन तुरंत यह हीमोग्लोबिन के साथ एक रासायनिक यौगिक में प्रवेश करता है, जिसके परिणामस्वरूप रक्त में मुक्त ऑक्सीजन की मात्रा कम हो जाती है। फिर ऑक्सीजन का एक नया हिस्सा तुरंत रक्तप्रवाह में प्रवेश करता है, जो हीमोग्लोबिन से भी बंधा होता है। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक फेफड़ों की केशिकाओं से रक्त धीरे-धीरे बहता है। बहुत अधिक ऑक्सीजन अवशोषित करने के बाद, यह धमनी बन जाता है। हृदय से गुजरने के बाद, ऐसा रक्त प्रणालीगत परिसंचरण में प्रवेश करता है।

ऊतकों में गैस विनिमय। प्रणालीगत परिसंचरण की केशिकाओं के साथ चलते हुए, रक्त ऊतक कोशिकाओं को ऑक्सीजन देता है और कार्बन डाइऑक्साइड से संतृप्त होता है।

कोशिकाओं में प्रवेश करने वाली मुक्त ऑक्सीजन का उपयोग ऑक्सीकरण के लिए किया जाता है कार्बनिक यौगिक... इसलिए, यह धमनियों के रक्त की तुलना में कोशिकाओं में बहुत कम होता है जो उन्हें धोता है। हीमोग्लोबिन के साथ ऑक्सीजन का नाजुक बंधन टूट जाता है। ऑक्सीजन कोशिकाओं में फैल जाती है और तुरंत उपयोग की जाती है ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएंउनमें होता है। ऊतकों में प्रवेश करने वाली केशिकाओं के माध्यम से धीरे-धीरे बहते हुए, रक्त, प्रसार के कारण, कोशिकाओं को ऑक्सीजन देता है। यह धमनी रक्त का शिरापरक रक्त में परिवर्तन है (चित्र 84)।

जब कार्बनिक यौगिकों का ऑक्सीकरण होता है, तो कोशिकाओं में कार्बन डाइऑक्साइड का निर्माण होता है। यह रक्तप्रवाह में फैल जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड की एक छोटी मात्रा हीमोग्लोबिन के साथ ढीले संबंध में प्रवेश करती है। लेकिन इसका अधिकांश भाग रक्त में घुले कुछ लवणों के साथ मिल जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड रक्त द्वारा हृदय के दाहिनी ओर और वहाँ से फेफड़ों तक पहुँचाया जाता है।

बारी-बारी से साँस लेने और छोड़ने से, एक व्यक्ति फुफ्फुसीय पुटिकाओं (एल्वियोली) में अपेक्षाकृत स्थिर गैस संरचना को बनाए रखते हुए, फेफड़ों को हवादार करता है। एक व्यक्ति उच्च ऑक्सीजन सामग्री (20.9%) के साथ वायुमंडलीय हवा में सांस लेता है और कम सामग्रीकार्बन डाइऑक्साइड (0.03%), और हवा को बाहर निकालता है, जिसमें ऑक्सीजन 16.3% और कार्बन डाइऑक्साइड 4% (तालिका 13) है।

वायुकोशीय वायु की संरचना वायुमंडलीय, साँस की हवा की संरचना से काफी भिन्न होती है। इसमें कम ऑक्सीजन (14.2%) होती है।

और जो हवा बनाते हैं वे सांस लेने में भाग नहीं लेते हैं, और साँस, साँस और वायुकोशीय हवा में उनकी सामग्री व्यावहारिक रूप से समान होती है।

तालिका 13

साँस लेने, छोड़ने और वायुकोशीय वायु की संरचना

साँस छोड़ने वाली हवा में वायुकोशीय वायु की तुलना में अधिक ऑक्सीजन क्यों होती है? यह इस तथ्य से समझाया गया है कि जब आप साँस छोड़ते हैं, वायु को वायुकोशीय वायु में जोड़ा जाता है, जो श्वसन अंगों में, वायुमार्ग में होती है।

आंशिक दबाव और गैस वोल्टेज

वी वायुकोशीय से फेफड़ेहवा गुजरती है, और रक्त से कार्बन डाइऑक्साइड फेफड़ों में प्रवेश करती है। हवा से तरल और तरल से हवा में गैसों का संक्रमण हवा और तरल में इन गैसों के आंशिक दबाव में अंतर के कारण होता है।

आंशिकदबाव कॉल पार्ट कुल दबाव, जो गैस मिश्रण में इस गैस की हिस्सेदारी के लिए जिम्मेदार है। मिश्रण में गैस का प्रतिशत जितना अधिक होगा, उसका आंशिक दबाव उतना ही अधिक होगा। वायुमंडलीय वायु को गैसों के मिश्रण के रूप में जाना जाता है। गैसों के इस मिश्रण में 20.94% ऑक्सीजन, 0.03% कार्बन डाइऑक्साइड और 79.03% नाइट्रोजन होता है। वायुमंडलीय दबाव 760 मिमी एचजी। कला। वायुमंडलीय हवा में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव 760 मिमी का 20.94% है, यानी 159 मिमी, नाइट्रोजन - 760 मिमी का 79.03%, यानी लगभग 600 मिमी, वायुमंडलीय हवा में कार्बन डाइऑक्साइड छोटा है - 760 मिमी-0.2 मिमी एचजी का 0.03%। कला।

एक तरल में घुलने वाली गैसों के लिए, "तनाव" शब्द का प्रयोग किया जाता है, जो मुक्त गैसों के लिए प्रयुक्त "आंशिक दबाव" शब्द के अनुरूप होता है। गैस का दबाव दबाव (mmHg में) के समान इकाइयों में व्यक्त किया जाता है। यदि गैस का आंशिक दाब in वातावरणतरल में इस गैस के वोल्टेज से अधिक, गैस तरल में घुल जाती है।

वायुकोशीय वायु में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव 100-105 मिमी Hg है। कला।, और फेफड़ों में बहने वाले रक्त में, ऑक्सीजन का तनाव औसतन 40 मिमी एचजी होता है। कला।, इसलिए, वायुकोशीय वायु से फेफड़ों में गुजरती है।

गैसों की गति प्रसार के नियमों के अनुसार होती है, जिसके अनुसार गैस उच्च आंशिक दबाव वाले वातावरण से कम दबाव वाले वातावरण में फैलती है।

फेफड़ों में गैस विनिमय

वायुकोशीय वायु से ऑक्सीजन के फेफड़ों में संक्रमण और रक्त से फेफड़ों में कार्बन डाइऑक्साइड का प्रवाह ऊपर वर्णित नियमों का पालन करता है।

I.M.Sechenov के काम के लिए धन्यवाद, रक्त की गैस संरचना और फेफड़ों और ऊतकों में गैस विनिमय की स्थितियों का अध्ययन करना संभव हो गया।

फेफड़ों में गैस विनिमय वायुकोशीय वायु और रक्त के बीच विसरण द्वारा होता है। फेफड़ों की एल्वियोली केशिकाओं के घने नेटवर्क के साथ लटकी हुई है। एल्वियोली की दीवारें और केशिकाओं की दीवारें बहुत होती हैंपतला, जो फेफड़ों से रक्त में गैसों के प्रवेश की सुविधा प्रदान करता है और इसके विपरीत। गैस विनिमय उस सतह पर निर्भर करता है जिसके माध्यम से गैसें विसरित होती हैं और विसरित गैसों के आंशिक दबाव (वोल्टेज) में अंतर होता है। फेफड़ों में ऐसी स्थितियां मौजूद हैं। पर गहरी सांसएल्वियोली फैली हुई हैं और उनकी सतह 100-150 मीटर 2 तक पहुंचती है। फेफड़ों में केशिका की सतह भी बड़ी होती है। वायुकोशीय वायु के गैसों के आंशिक दबाव और शिरापरक रक्त में इन गैसों के तनाव में भी पर्याप्त अंतर है (तालिका 14)।

तालिका 14

साँस और वायुकोशीय हवा में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव और रक्त में उनका तनाव (मिमी एचजी में)

मेज से 14 यह इस प्रकार है कि शिरापरक रक्त में गैसों के वोल्टेज और वायुकोशीय वायु में उनके आंशिक दबाव के बीच का अंतर ऑक्सीजन के लिए 110-40 = 70 मिमी एचजी है। कला।, और कार्बन डाइऑक्साइड के लिए 47-40 = 7 मिमी एचजी। कला।

प्रयोगात्मक रूप से, यह स्थापित करना संभव था कि 1 मिमी एचजी के ऑक्सीजन तनाव में अंतर के साथ। कला। आराम करने वाले वयस्क में, प्रति मिनट 25-60 सेमी 3 ऑक्सीजन रक्तप्रवाह में प्रवेश कर सकती है। इसलिए, 70 मिमी एचजी के ऑक्सीजन दबाव में अंतर। कला। शरीर को ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए पर्याप्त है जब अलग-अलग स्थितियांउसकी गतिविधियों: at शारीरिक कार्य, खेल व्यायाम, आदि।

रक्त से कार्बन डाइऑक्साइड की प्रसार दर ऑक्सीजन की तुलना में 25 गुना अधिक है, इसलिए, 7 मिमी एचजी के अंतर के कारण। कला। रक्त से कार्बन डाइऑक्साइड निकलता है।

रक्त द्वारा गैसों का वहन

रक्त ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड वहन करता है। रक्त में, किसी भी तरल पदार्थ की तरह, गैसें दो अवस्थाओं में हो सकती हैं: शारीरिक रूप से भंग और रासायनिक रूप से बाध्य। ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड दोनों ही रक्त प्लाज्मा में बहुत कम मात्रा में घुलते हैं। के सबसेऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड को रासायनिक रूप से बाध्य रूप में ले जाया जाता है।

मुख्य ऑक्सीजन वाहक रक्त है। प्रत्येक ग्राम हीमोग्लोबिन 1.34 सेमी 3 ऑक्सीजन को बांधता है। ऑक्सीहीमोग्लोबिन बनाने, ऑक्सीजन के साथ संयोजन करने की क्षमता है। ऑक्सीजन का आंशिक दबाव जितना अधिक होता है, उतना ही अधिक ऑक्सीहीमोग्लोबिन बनता है। वायुकोशीय वायु मेंऑक्सीजन आंशिक दबाव 100-110 मिमी एचजी। कला। इन शर्तों के तहत, रक्त हीमोग्लोबिन का 97% ऑक्सीजन से बांधता है। ऑक्सीहीमोग्लोबिन के रूप में, ऑक्सीजन को रक्त द्वारा ऊतकों तक ले जाया जाता है। यहाँऑक्सीजन का आंशिक दबाव कम होता है और ऑक्सीहीमोग्लोबिन, एक नाजुक यौगिक, ऑक्सीजन छोड़ता है जिसका उपयोग ऊतकों द्वारा किया जाता है। हीमोग्लोबिन द्वारा ऑक्सीजन का बंधन कार्बन डाइऑक्साइड के तनाव से भी प्रभावित होता है। कार्बन डाइऑक्साइड हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन को बांधने की क्षमता को कम करता है और ऑक्सीहीमोग्लोबिन के पृथक्करण को बढ़ावा देता है। तापमान में वृद्धि से हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन को बांधने की क्षमता भी कम हो जाती है। यह ज्ञात है कि ऊतकों में तापमान फेफड़ों की तुलना में अधिक होता है। ये सभी स्थितियां ऑक्सीहीमोग्लोबिन के पृथक्करण में मदद करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप रक्त रासायनिक यौगिक से मुक्त ऑक्सीजन को ऊतक द्रव में छोड़ता है।

ऑक्सीजन को बांधने के लिए हीमोग्लोबिन की संपत्ति है बहुत जरूरीशरीर के लिए। कभी-कभी स्वच्छ हवा से घिरे शरीर में ऑक्सीजन की कमी से लोगों की मौत हो जाती है। यह उस व्यक्ति के साथ हो सकता है जो परिस्थितियों में है कम दबाव(उच्च ऊंचाई पर), जहां दुर्लभ वातावरण में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव बहुत कम होता है। 15 अप्रैल, 1875 गुब्बारा"जेनिथ", जिसके बोर्ड पर तीन गुब्बारे वाले थे, 8000 मीटर की ऊँचाई पर पहुँचे। जब गुब्बारा उतरा, तो केवल एक व्यक्ति जीवित रहा। मौत का कारण था तेज गिरावटउच्च ऊंचाई पर ऑक्सीजन का आंशिक दबाव। उच्च ऊंचाई (7-8 किमी) पर, धमनी रक्त इसकी गैस संरचना में शिरापरक रक्त तक पहुंचता है; सभी शरीर के ऊतकों को ऑक्सीजन की तीव्र कमी का अनुभव होने लगता है, जिसके कारण गंभीर परिणाम... 5000 मीटर से अधिक की ऊंचाई पर चढ़ने के लिए आमतौर पर विशेष ऑक्सीजन उपकरण के उपयोग की आवश्यकता होती है।

विशेष प्रशिक्षण के साथ, शरीर परिवेशी वायु में कम ऑक्सीजन सामग्री के अनुकूल हो सकता है। एक प्रशिक्षित व्यक्ति गहरा करता है

विषय:श्वसन प्रणाली

पाठ: फेफड़े की संरचना। फेफड़ों और ऊतकों में गैस विनिमय

मानव फेफड़े एक युग्मित शंकु के आकार के अंग हैं (चित्र 1 देखें)। बाहर, वे फुफ्फुसीय फुस्फुस से ढके हुए हैं, छाती गुहा पार्श्विका फुस्फुस के साथ कवर किया गया है। फुफ्फुस द्रव फुफ्फुस की 2 चादरों के बीच स्थित होता है, जो साँस लेने और छोड़ने के दौरान घर्षण बल को कम करता है।

चावल। एक।

1 मिनट में फेफड़े 100 लीटर हवा पंप करते हैं।

ब्रोंची शाखा बाहर निकलती है, ब्रोंचीओल्स बनाती है, जिसके सिरों पर पतली दीवार वाली फुफ्फुसीय पुटिकाएं होती हैं - एल्वियोली (चित्र 2 देखें)।

चावल। 2.

एल्वियोली और केशिकाओं की दीवारें एकल-स्तरित होती हैं, जो गैस विनिमय की सुविधा प्रदान करती हैं। वे उपकला द्वारा बनते हैं। वे सर्फेक्टेंट का स्राव करते हैं, जो एल्वियोली को एक साथ चिपके रहने से रोकता है, और ऐसे पदार्थ जो सूक्ष्मजीवों को मारते हैं। खर्च किए गए जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ फागोसाइट्स द्वारा पच जाते हैं या थूक के रूप में उत्सर्जित होते हैं।

चावल। 3.

एल्वियोली की हवा से ऑक्सीजन रक्त में जाती है, और रक्त से कार्बन डाइऑक्साइड वायुकोशीय वायु में जाती है (चित्र 3 देखें)।

यह आंशिक दबाव के कारण होता है, क्योंकि प्रत्येक गैस अपने आंशिक दबाव के कारण तरल में घुल जाती है।

यदि वातावरण में गैस का आंशिक दबाव तरल में उसके दबाव से अधिक है, तो गैस तब तक तरल में घुल जाएगी जब तक कि संतुलन नहीं बन जाता।

ऑक्सीजन आंशिक दबाव 159 मिमी है। आर टी. कला। वातावरण में और शिरापरक रक्त में - 44 मिमी। आर टी. कला। यह वातावरण से ऑक्सीजन को रक्त में जाने की अनुमति देता है।

रक्त फुफ्फुसीय धमनियों के माध्यम से फेफड़ों में प्रवेश करता है और एल्वियोली की केशिकाओं के माध्यम से एक पतली परत में फैलता है, जो गैस विनिमय को बढ़ावा देता है (चित्र 4 देखें)। ऑक्सीजन, वायुकोशीय वायु से रक्त में गुजरती है, हीमोग्लोबिन के साथ परस्पर क्रिया करके ऑक्सीहीमोग्लोबिन बनाती है। इस रूप में, ऑक्सीजन रक्त द्वारा फेफड़ों से ऊतकों तक ले जाया जाता है। वहां, आंशिक दबाव कम होता है, और ऑक्सीहीमोग्लोबिन अलग हो जाता है, ऑक्सीजन छोड़ता है।

चावल। 4.

कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई के लिए तंत्र ऑक्सीजन की आपूर्ति के तंत्र के समान हैं। कार्बन डाइऑक्साइड हीमोग्लोबिन के साथ एक अस्थिर यौगिक बनाता है - कार्बोहीमोग्लोबिन, जिसका पृथक्करण फेफड़ों में होता है।

चावल। 5.

कार्बन मोनोऑक्साइड हीमोग्लोबिन के साथ एक स्थिर यौगिक बनाता है, जो अलग नहीं होता है। और ऐसा हीमोग्लोबिन अब अपने कार्य को पूरा नहीं कर सकता - पूरे शरीर में ऑक्सीजन ले जाने के लिए। इसके परिणामस्वरूप, व्यक्ति की दम घुटने से मृत्यु भी हो सकती है सामान्य कामफेफड़े। इसलिए, एक बंद, बिना हवादार कमरे में रहना खतरनाक है जिसमें एक कार चल रही है या एक स्टोव गरम किया जाता है।

अतिरिक्त जानकारी

बहुत से लोग बार-बार सांस लेते हैं (प्रति मिनट 16 बार से अधिक), जबकि उथली श्वास गति करते हैं। इस तरह की सांस लेने के परिणामस्वरूप, हवा केवल फेफड़ों के ऊपरी हिस्सों में प्रवेश करती है, और निचले हिस्सों में हवा का ठहराव होता है। ऐसे वातावरण में बैक्टीरिया और वायरस का गहन गुणन होता है।

श्वास की शुद्धता की स्वतंत्र रूप से जांच करने के लिए आपको स्टॉपवॉच की आवश्यकता होगी। यह निर्धारित करना आवश्यक होगा कि कितना श्वसन गतिएक व्यक्ति एक मिनट में करता है। इस मामले में, साँस लेना और साँस लेना की प्रक्रिया की निगरानी करना आवश्यक है।

यदि सांस लेते समय आपकी मांसपेशियां तनावग्रस्त हो जाती हैं पेट, यह एक उदर प्रकार की श्वास है। यदि छाती का आयतन बदलता है, तो यह है छाती का प्रकारसांस लेना। यदि इन दोनों तंत्रों का उपयोग किया जाता है, तो व्यक्ति के पास मिश्रित प्रकारसांस लेना।

यदि कोई व्यक्ति प्रति मिनट 14 श्वास गति करता है, तो यह है उत्कृष्ट परिणाम... यदि कोई व्यक्ति 15-18 चक्कर लगाता है, तो यह एक अच्छा परिणाम है। और अगर 18 से अधिक आंदोलनों - यह एक बुरा परिणाम है।

ग्रन्थसूची

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3. ड्रैगोमिलोव ए.जी., मैश आर.डी. जीव विज्ञान। 8. - एम।: वेंटाना-ग्राफ।

होम वर्क

1. कोलेसोव डी.वी., मैश आर.डी., बिल्लाएव आई.एन. जीव विज्ञान। 8. - एम।: बस्टर्ड। - पृ. 141, कार्य और प्रश्न 1, 3, 4.

2. गैस विनिमय में आंशिक दबाव क्या भूमिका निभाता है?

3. फेफड़ों की संरचना क्या है?

4. यह बताते हुए एक संक्षिप्त संदेश तैयार करें कि साँस के दौरान नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य वायु घटक रक्त में क्यों नहीं जाते हैं।

हृदय (शिरापरक) से फेफड़ों में जाने वाले रक्त में बहुत कम ऑक्सीजन और बहुत अधिक कार्बन डाइऑक्साइड होता है; दूसरी ओर, एल्वियोली में हवा में बहुत अधिक ऑक्सीजन और कम कार्बन डाइऑक्साइड होता है। नतीजतन, एल्वियोली और केशिकाओं की दीवारों के माध्यम से द्विपक्षीय प्रसार होता है -। ऑक्सीजन रक्त में जाती है, और कार्बन डाइऑक्साइड रक्त से एल्वियोली में जाती है। रक्त में, ऑक्सीजन लाल रक्त कोशिकाओं में प्रवेश करती है और हीमोग्लोबिन के साथ मिलती है। ऑक्सीजन से संतृप्त रक्त धमनी बन जाता है और फुफ्फुसीय नसों के माध्यम से बाएं आलिंद में प्रवेश करता है।

मनुष्यों में, गैसों का आदान-प्रदान कुछ ही सेकंड में पूरा हो जाता है, जबकि रक्त फेफड़ों की एल्वियोली से होकर गुजरता है। यह फेफड़ों की विशाल सतह के साथ संचार करने के कारण संभव है बाहरी वातावरण. कुल सतहएल्वियोली 90 मीटर 3 से अधिक है।

ऊतकों में गैसों का आदान-प्रदान केशिकाओं में होता है। उनकी पतली दीवारों के माध्यम से, ऑक्सीजन रक्त से ऊतक द्रव में और फिर कोशिकाओं में प्रवेश करती है, और ऊतकों से कार्बन डाइऑक्साइड रक्त में जाती है। रक्त में ऑक्सीजन की सांद्रता कोशिकाओं की तुलना में अधिक होती है, इसलिए यह उनमें आसानी से फैल जाती है।

ऊतकों में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता जहां यह एकत्रित होती है, रक्त की तुलना में अधिक होती है। इसलिए, यह रक्त में चला जाता है, जहां यह बांधता है रासायनिक यौगिकप्लाज्मा, और आंशिक रूप से हीमोग्लोबिन के साथ, रक्त द्वारा फेफड़ों तक पहुँचाया जाता है और वातावरण में छोड़ा जाता है।

मानव शरीर में कोशिकाओं, ऊतकों और अंगों को ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए है श्वसन प्रणाली... इसमें निम्नलिखित अंग होते हैं: नाक गुहा, नासोफरीनक्स, स्वरयंत्र, श्वासनली, ब्रांकाई और फेफड़े। इस लेख में हम उनकी संरचना का अध्ययन करेंगे। और ऊतकों और फेफड़ों में गैस विनिमय पर भी विचार करें। आइए सुविधाओं को परिभाषित करें बाह्य श्वसन, जीव और वायुमंडल के बीच घटित होता है, और आंतरिक, सीधे कोशिकीय स्तर पर आगे बढ़ता है।

हम किस लिए सांस ले रहे हैं?

अधिकांश लोग बिना किसी हिचकिचाहट के उत्तर देंगे: ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए। लेकिन वे नहीं जानते कि हमें इसकी आवश्यकता क्यों है। बहुत से लोग सरलता से उत्तर देते हैं: सांस लेने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। यह कुछ पता चला है ख़राब घेरा... बायोकैमिस्ट्री, जो सेलुलर चयापचय का अध्ययन करती है, हमें इसे तोड़ने में मदद करेगी।

इस विज्ञान का अध्ययन करने वाले मानव जाति के उज्ज्वल दिमाग लंबे समय से इस निष्कर्ष पर पहुंचे हैं कि ऊतकों और अंगों में प्रवेश करने वाली ऑक्सीजन कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन का ऑक्सीकरण करती है। इस मामले में, ऊर्जावान रूप से खराब यौगिक बनते हैं: पानी, अमोनिया। लेकिन मुख्य बात यह है कि इन प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, एटीपी संश्लेषित होता है - एक सार्वभौमिक ऊर्जावान पदार्थ जो कोशिका द्वारा अपनी महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए उपयोग किया जाता है। हम कह सकते हैं कि ऊतकों और फेफड़ों में गैस विनिमय शरीर और उसकी संरचनाओं को ऑक्सीकरण के लिए आवश्यक ऑक्सीजन की आपूर्ति करेगा।

गैस विनिमय तंत्र

इसका तात्पर्य कम से कम दो पदार्थों की उपस्थिति से है, जिनका शरीर में परिसंचरण प्रदान करता है चयापचय प्रक्रियाएं... उपरोक्त ऑक्सीजन के अलावा, फेफड़ों, रक्त और ऊतकों में गैस विनिमय एक अन्य यौगिक - कार्बन डाइऑक्साइड के साथ होता है। यह विसरण अभिक्रियाओं में बनता है। चयापचय का एक विषैला पदार्थ होने के कारण, इसे कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य से हटा दिया जाना चाहिए। आइए इस प्रक्रिया पर करीब से नज़र डालें।

विसरण द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड कोशिका झिल्ली के माध्यम से अंतरालीय द्रव में प्रवेश करती है। इससे यह रक्त केशिकाओं - शिराओं में प्रवेश करता है। इसके अलावा, ये वाहिकाएँ विलीन हो जाती हैं, जिससे अवर और बेहतर वेना कावा बनता है। वे सीओ 2 से संतृप्त रक्त एकत्र करते हैं और इसे दाहिने आलिंद में निर्देशित करते हैं। इसकी दीवारों के संकुचन के साथ, शिरापरक रक्त का एक हिस्सा दाएं वेंट्रिकल में प्रवेश करता है। यहीं से रक्त परिसंचरण का फुफ्फुसीय (छोटा) चक्र शुरू होता है। इसका कार्य रक्त को ऑक्सीजन से संतृप्त करना है। फेफड़ों में शिरापरक धमनी बन जाती है। और सीओ 2, बदले में, रक्त छोड़ देता है और बाहर से बाहर निकाल दिया जाता है। यह कैसे होता है, यह समझने के लिए, आपको सबसे पहले फेफड़ों की संरचना का अध्ययन करना चाहिए। फेफड़ों और ऊतकों में गैस विनिमय विशेष संरचनाओं - एल्वियोली और उनकी केशिकाओं में किया जाता है।

फेफड़े की संरचना

ये छाती गुहा में स्थित युग्मित अंग हैं। बाएं फेफड़े में दो लोब होते हैं। दाहिना बड़ा है। इसके तीन भाग होते हैं। फेफड़ों के द्वार के माध्यम से, दो ब्रांकाई उनमें प्रवेश करती हैं, जो बाहर शाखा करके तथाकथित वृक्ष का निर्माण करती हैं। साँस लेने और छोड़ने के दौरान हवा अपनी शाखाओं के साथ चलती है। छोटे पर, श्वसन ब्रोन्किओल्स पुटिका होते हैं - एल्वियोली। वे एसिनी में एकत्र किए जाते हैं। ये, बदले में, फुफ्फुसीय पैरेन्काइमा बनाते हैं। यह महत्वपूर्ण है कि प्रत्येक श्वसन पुटिका फुफ्फुसीय और प्रणालीगत परिसंचरण के केशिका नेटवर्क के साथ घनी लट में है। शाखाएँ लाना फेफड़ेां की धमनियाँआपूर्ति जहरीला खूनदाएं वेंट्रिकल से, कार्बन डाइऑक्साइड को एल्वियोली के लुमेन में ले जाया जाता है। और बहिर्वाह फुफ्फुसीय शिराएं वायुकोशीय वायु से ऑक्सीजन लेती हैं।

यह फुफ्फुसीय शिराओं के माध्यम से बाएं आलिंद में, और इससे महाधमनी में प्रवेश करती है। धमनियों के रूप में इसकी शाखाएं शरीर की कोशिकाओं को आंतरिक श्वसन के लिए आवश्यक ऑक्सीजन प्रदान करती हैं। यह एल्वियोली में है कि शिरापरक रक्त धमनी बन जाता है। इस प्रकार, ऊतकों और फेफड़ों में गैस विनिमय सीधे रक्त परिसंचरण द्वारा छोटे और बड़े घेरेरक्त परिसंचरण। यह हृदय कक्षों की मांसपेशियों की दीवारों के लगातार संकुचन के कारण होता है।

बाहरी श्वसन

इसे फेफड़े का वेंटिलेशन भी कहा जाता है। यह पर्यावरण और एल्वियोली के बीच हवा का आदान-प्रदान है। नाक के माध्यम से शारीरिक रूप से सही साँस लेना शरीर को इस संरचना की हवा का एक हिस्सा प्रदान करता है: लगभग 21% O 2, 0.03% CO 2 और 79% नाइट्रोजन। उस पर एल्वियोली में प्रवेश करती है। उनके पास हवा का अपना हिस्सा है। इसकी संरचना इस प्रकार है: 14.2% ओ 2, 5.2% सीओ 2, 80% एन 2। साँस छोड़ना, जैसे साँस छोड़ना, दो तरह से नियंत्रित होता है: तंत्रिका और हास्य (कार्बन डाइऑक्साइड एकाग्रता)। श्वसन केंद्र की उत्तेजना के कारण मेडुला ऑबोंगटा, तंत्रिका आवेग श्वसन इंटरकोस्टल मांसपेशियों और डायाफ्राम को प्रेषित होते हैं। छाती का आयतन बढ़ जाता है। छाती गुहा के संकुचन के बाद निष्क्रिय रूप से चलने वाले फेफड़े, विस्तार करते हैं। उनमें वायुदाब वायुमंडलीय से कम हो जाता है। इसलिए, ऊपरी श्वसन पथ से हवा का एक हिस्सा एल्वियोली में प्रवेश करता है।

साँस छोड़ने के बाद साँस छोड़ना किया जाता है। यह इंटरकोस्टल मांसपेशियों को आराम देने और डायाफ्राम के अग्रभाग को ऊपर उठाने के साथ है। इससे फेफड़ों की मात्रा कम हो जाती है। उनमें वायुदाब वायुमंडलीय से अधिक हो जाता है। और अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड वाली हवा ब्रोन्किओल्स में ऊपर उठती है। इसके अलावा, ऊपरी श्वसन पथ के साथ, यह निम्नानुसार है नाक का छेद... साँस छोड़ने वाली हवा की संरचना इस प्रकार है: 16.3% O 2, 4% CO 2, 79 N 2। इस स्तर पर, बाहरी गैस विनिमय होता है। एल्वियोली द्वारा किया जाने वाला पल्मोनरी गैस एक्सचेंज, कोशिकाओं को आंतरिक श्वसन के लिए आवश्यक ऑक्सीजन प्रदान करता है।

कोशिकीय श्वसन

यह चयापचय और ऊर्जा की अपचयी प्रतिक्रियाओं की प्रणाली का हिस्सा है। इन प्रक्रियाओं का अध्ययन जैव रसायन और शरीर रचना विज्ञान दोनों द्वारा किया जाता है, और फेफड़ों और ऊतकों में गैस विनिमय परस्पर जुड़ा हुआ है और एक दूसरे के बिना असंभव है। तो, यह अंतरालीय द्रव को ऑक्सीजन की आपूर्ति करता है और उसमें से कार्बन डाइऑक्साइड निकालता है। और आंतरिक एक, अपने ऑर्गेनेल द्वारा सीधे कोशिका में किया जाता है - माइटोकॉन्ड्रिया, जो ऑक्सीडेटिव फॉस्फोलेशन और एटीपी अणुओं का संश्लेषण प्रदान करता है, इन प्रक्रियाओं के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करता है।

क्रेब्स चक्र

साइकिल तीन कार्बोक्जिलिक एसिडइसमें अग्रणी है, यह ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन से जुड़े एनोक्सिक चरणों और प्रक्रियाओं की प्रतिक्रियाओं को एकजुट और सुसंगत बनाता है। यह सेलुलर निर्माण सामग्री (एमिनो एसिड, साधारण शर्करा, उच्च कार्बोक्जिलिक एसिड), इसकी मध्यवर्ती प्रतिक्रियाओं में बनता है और कोशिका द्वारा वृद्धि और विभाजन के लिए उपयोग किया जाता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, इस लेख में, ऊतकों और फेफड़ों में गैस विनिमय का अध्ययन किया गया था, और इसके जैविक भूमिकामानव शरीर के जीवन में।