Tačiau odos dalis kvėpuojant žmogaus kūne yra nereikšminga, palyginti su plaučiais, nes bendras kūno paviršius yra mažesnis nei 2 m 2 ir neviršija 3% viso plaučių alveolių paviršiaus.
Pagrindinis sudedamosios dalys kvėpavimo organai yra kvėpavimo takai, plaučiai, kvėpavimo raumenys, įskaitant diafragmą. Atmosferos oras, patenkantis į žmogaus plaučius, yra dujų mišinys – azoto, deguonies, anglies dvideginio ir kai kurių kitų (2 pav.).
Ryžiai. 2. Vidutinės dalinio dujų slėgio vertės (mm Hg) sausoje
įkvėptas oras, alveolės, iškvėpiamas oras ir kraujas raumenų ramybės metu (vidurinė figūros dalis). Dalinis dujų slėgis veniniame kraujyje, tekančiame iš inkstų ir raumenų (apatinė figūros dalis)
Dalinis dujų slėgis dujų mišinyje yra slėgis, kurį šios dujos sukurtų, jei nebūtų kitų mišinio komponentų. Tai priklauso nuo dujų procento mišinyje: kuo jų daugiau, tuo didesnis šių dujų dalinis slėgis. Dalinis deguonies * slėgis alveolių ore yra 105 mm Hg. Art., o veniniame kraujyje – 40 mm Hg. Art., todėl deguonis difunduoja iš alveolių į kraują. Beveik visas kraujyje esantis deguonis yra chemiškai susietas su hemoglobinu. Dalinis deguonies slėgis audiniuose yra santykinai mažas, todėl iš kapiliarų kraujo difunduoja į audinį, užtikrindamas audinių kvėpavimą ir energijos konversijos procesus.
Anglies dioksido, vieno iš galutinių medžiagų apykaitos produktų, pernešimas taip pat vyksta priešinga kryptimi. Anglies dioksidas iš organizmo išsiskiria per plaučius. Azotas organizme nenaudojamas. Dalinis deguonies, anglies dioksido, azoto slėgis atmosferos ore ir toliau skirtingi lygiai deguonies transportavimo schemos parodytos fig. 2.
a- išorinis cilindras, b- stiklinis langas skaitymui, v- vidinis cilindras, G- oro cilindras vidiniam cilindrui subalansuoti, d- vanduo
Dėl difuzijos alveolinio oro sudėtis nuolat kinta: jame mažėja deguonies koncentracija, didėja anglies dioksido koncentracija. Norint išlaikyti kvėpavimo procesą, plaučių dujų sudėtis turi būti nuolat atnaujinama. Tai įvyksta ventiliuojant plaučius, t.y. kvėpavimas įprasta to žodžio prasme. Kai įkvepiame, padidėja plaučių tūris ir į juos patenka oras iš atmosferos. Tokiu atveju alveolės plečiasi. Ramybės būsenoje su kiekvienu įkvėpimu į plaučius patenka apie 500 ml oro. Šis oro tūris vadinamas potvynio tūris... Žmogaus plaučiai turi tam tikrą talpos rezervą, kurį galima panaudoti padidinus kvėpavimą. Ramiai įkvėpęs žmogus gali įkvėpti apie 1500 ml oro. Šis tūris vadinamas įkvėpimo rezervinis tūris... Po ramaus iškvėpimo, dedant pastangas, galite iškvėpti apie 1500 ml oro. tai iškvėpimo rezervo tūris... Potvynių ir įkvėpimo bei iškvėpimo rezervų tūriai padidėja plaučių talpa(YEL). V Ši byla jis lygus 3500 ml (500 + 1500 + 1500). Norėdami išmatuoti VC, darykite ypač gilus įkvėpimas o po jo maksimalus iškvėpimas į vamzdelį specialus prietaisas- spirometras. Matavimai atliekami stovint ramybės būsenoje (3 pav.). VC vertė priklauso nuo lyties, amžiaus, kūno dydžio ir tinkamumo. Šis rodiklis labai skiriasi - vidutiniškai 2,5–4 litrai moterų ir 3,5–5 litrai vyrų. Kai kuriais atvejais žmonės turi labai ūgio, pavyzdžiui, tarp krepšininkų VC gali siekti 9 litrus. Treniruotės įtakoje, pavyzdžiui, atliekant specialius kvėpavimo pratimai, VC padidėja (kartais net 30 proc.).
Ryžiai. 4. Milerio nomograma tinkamam plaučių gyvybingumui nustatyti
VC galima nustatyti pagal Millerio nomogramą (4 pav.). Norėdami tai padaryti, turite rasti savo ūgį skalėje ir sujungti jį su tiesia linija su amžiumi (atskirai moterims ir vyrams). Ši linija peržengs plaučių gyvybinės talpos skalę. Svarbus rodiklis atliekant fizinės veiklos tyrimus yra kvėpavimo minučių tūris, arba plaučių ventiliacija... Plaučių vėdinimas yra tikrasis oro kiekis, kuris yra skirtingos sąlygos praeina per plaučius per 1 min. Ramybės būsenoje plaučių ventiliacija yra 5–8 l/min.
Žmogus gali kontroliuoti savo kvėpavimą. Galite jį trumpam atidėti arba sustiprinti. Gebėjimas sustiprinti kvėpavimą matuojamas verte maksimali plaučių ventiliacija(MLV). Ši vertė, kaip ir VC, priklauso nuo kvėpavimo raumenų išsivystymo laipsnio. Fizinio darbo metu plaučių ventiliacija padidėja ir siekia 150-180 l/min. Kuo sunkesnis darbas, tuo didesnė plaučių ventiliacija.
Plaučių elastingumas labai priklauso nuo skysčio drėkinimo paviršiaus įtempimo jėgų vidinis paviršius alveolės (s = 5 x 10–2 n / m). Pati gamta pasirūpino, kad būtų lengviau kvėpuoti, ir sukūrė medžiagų, mažinančių paviršiaus įtempimą. Juos sintetina specialios ląstelės, esančios alveolių sienelėse. Šių aktyviųjų paviršiaus medžiagų (paviršinio aktyvumo medžiagų) sintezė vyksta visą žmogaus gyvenimą.
Tais retais atvejais, kai naujagimio nėra plaučių ląstelės, gamindamas paviršinio aktyvumo medžiagas, vaikas negali pats įkvėpti pirmojo įkvėpimo ir miršta. Dėl to, kad alveolėse nėra paviršinio aktyvumo medžiagų arba jų nėra, visame pasaulyje kasmet miršta apie pusę milijono naujagimių, neįkvėpę pirmojo kvėpavimo.
Tačiau kai kurie plaučiais kvėpuojantys gyvūnai apsieina be paviršinio aktyvumo medžiagų. Visų pirma, tai taikoma šaltakraujams - varlėms, gyvatėms, krokodilams. Kadangi šiems gyvūnams nereikia eikvoti energijos šildymui, jų deguonies poreikis nėra toks didelis kaip šiltakraujų gyvūnų, todėl jų plaučių paviršiaus plotas yra mažesnis. Jei žmogaus plaučiuose 1 cm 3 oro sąlyčio su kraujagyslėmis paviršiaus plotas yra apie 300 cm 2, tai varlės - tik 20 cm 2.
Santykinis plaučių ploto sumažėjimas, tenkantis jo tūrio vienetui, šaltakraujams gyvūnams atsiranda dėl to, kad jų alveolių skersmuo yra apie 10 kartų didesnis nei šiltakraujų gyvūnų. Ir iš Laplaso dėsnio ( p= 4a / R), tai reiškia, kad papildomas slėgis, kurį reikia įveikti įkvėpus, yra atvirkščiai proporcingas alveolių spinduliui. Didelis šaltakraujų žmonių alveolių spindulys leidžia jiems lengvai kvėpuoti net nemažėjant dydžio p dėl paviršinio aktyvumo medžiagų.
Paukščių plaučiuose nėra paviršinio aktyvumo medžiagų. Paukščiai yra šiltakraujai gyvūnai ir veda aktyvų gyvenimo būdą. Ramybės būsenoje paukščių deguonies poreikis yra didesnis nei kitų stuburinių, tarp jų ir žinduolių, o skrydžio metu jis padidėja daug kartų. Paukščių kvėpavimo sistema sugeba prisotinti kraują deguonimi net skrendant dideliame aukštyje, kur jo koncentracija daug mažesnė nei jūros lygyje. Bet kokie žinduoliai (taip pat ir žmonės), atsidūrę tokiame aukštyje, pradeda patirti deguonies badas, smarkiai sumažinti jų lokomotorinis aktyvumas, o kartais net patenka į pusiau silpną būseną. Kaip paukščių plaučiai, kai nėra aktyviųjų paviršiaus medžiagų, susidoroja su šia sunkia užduotimi?
Be įprastų plaučių, paukščiai turi papildomą sistemą, susidedančią iš penkių ar daugiau porų plonasienių oro maišelių, susijusių su plaučiais. Šių maišelių ertmės yra plačiai išsišakojusios kūne ir patenka į kai kuriuos kaulus, kartais net į mažus pirštų falangų kaulus. Dėl to kvėpavimo sistema, pavyzdžiui, ančių, užima apie 20 % kūno tūrio (2 % plaučiai ir 18 % oro maišeliai), o žmogaus – tik 5 %. Oro maišelių sienelės yra prastos induose ir nedalyvauja dujų mainuose. Oro pagalvės ne tik padeda pūsti orą per plaučius viena kryptimi, bet ir sumažina kūno tankį, trintį tarp atskirų jo dalių, prisideda prie efektyvaus kūno vėsinimo.
Paukščio plaučiai yra sudaryti iš plonų vamzdelių, apsuptų kraujagyslių, sujungtų lygiagrečiai, atviri iš abiejų pusių, - oro kapiliarai, besitęsiantys nuo parabroncho. Įkvėpus padidėja priekinių ir užpakalinių oro maišelių tūris. Oras iš trachėjos patenka tiesiai į užpakalinius maišelius. Priekiniai maišeliai nesusisiekia su pagrindiniu bronchu ir yra užpildyti oru, išeinančiu iš plaučių (5 pav. a).
Ryžiai. 5 . Oro judėjimas paukščio kvėpavimo sistemoje: a- įkvėpti, b- iškvėpti
(K1 ir K2 yra vožtuvai, keičiantys oro judėjimą)
Kai iškvepiate, atsistato priekinių maišelių ryšys su pagrindiniu bronchu, o užpakaliniai - nutrūksta. Dėl to iškvėpimo metu oras per paukščio plaučius teka ta pačia kryptimi kaip ir įkvėpus (5 pav. b). Kvėpuojant kinta tik oro maišelių tūriai, o plaučių tūris išlieka praktiškai pastovus. Pasidaro aišku, kodėl paukščio plaučiuose nėra aktyviųjų paviršiaus medžiagų: jos ten tiesiog nenaudingos, tk. nereikia išpūsti plaučių.
Kai kurie organizmai orą naudoja ne tik kvėpavimui. Indijos vandenyne ir Viduržemio jūroje gyvenančios pūkinės žuvies kūnas išmargintas daugybe spyglių – modifikuotų žvynų. Ramybės būsenoje adatos daugiau ar mažiau tvirtai priglunda prie kūno. Kilus pavojui, blowfish veržiasi į vandens paviršių ir, traukdamas orą į žarnyną, virsta išsipūtusiu kamuoliu. Tokiu atveju adatos pakyla ir išsikiša į visas puses. Žuvis laikoma pačiame vandens paviršiuje, pakreipta aukštyn kojomis, o dalis kūno išsikiša virš vandens. Šioje padėtyje žuvys yra apsaugotos nuo plėšrūnų tiek iš apačios, tiek iš viršaus. Kai pavojus praeina, pūslė išleidžia orą, o jos kūnas įgauna įprastą dydį.
Žemės oro apvalkalas (atmosfera) yra laikomas šalia Žemės dėl gravitacijos jėgų ir daro spaudimą visiems kūnams, su kuriais jis liečiasi. Žmogaus kūnas yra prisitaikęs prie atmosferos slėgio ir netoleruoja jo sumažėjimo. Kopiant į kalnus (4 tūkst. Metrų, o kartais ir žemiau) daugelis žmonių jaučiasi prastai, atsiranda traukulių “ aukščio liga»: Pasidaro sunku kvėpuoti, dažnai iš ausų ir nosies kraujavimas, galimas sąmonės netekimas. Kadangi dėl atmosferos slėgio sąnarių paviršiai tvirtai prilimpa vienas prie kito (sąnario kapsulėje, dengiančioje sąnarius, slėgis sumažėja), tai aukštai kalnuose, kur atmosferos slėgis labai sumažėja, sąnarių veikimas sutrinka, t. rankos ir kojos blogai "paklūsta", lengvai atsiranda išnirimų... Alpinistai ir pilotai, kopdami į didelį aukštį, su savimi pasiima deguonies prietaisus ir specialiai treniruojasi prieš pakilimą.
Į programą specialus mokymas Astronautams yra privalomas mokymas slėgio kameroje, kuri yra hermetiškai uždaryta plieninė kamera, sujungta su galingu siurbliu, kuris sukuria joje aukštą arba žemą slėgį. V šiuolaikinė medicina slėgio kamera naudojama daugelio ligų gydymui. Į kamerą tiekiamas grynas deguonis ir sukuriamas aukštas slėgis. Dėl deguonies difuzijos per odą ir plaučius žymiai padidėja jo įtampa audiniuose. Šis gydymo būdas yra labai efektyvus, pavyzdžiui, esant žaizdų infekcijoms (dujų gangrenai), kurias sukelia anaerobiniai mikroorganizmai, kuriems deguonis yra stiprus nuodas.
Tuose aukščiuose, kur skraido šiuolaikiniai erdvėlaiviai, oro praktiškai nėra, todėl laivų kajutės daromos sandarios, jose sukuriamas ir palaikomas normalus slėgis ir oro sudėtis, drėgmė ir temperatūra. Kabinos sandarumo pažeidimas sukelia tragiškų pasekmių.
Erdvėlaivis Sojuz-11 su trimis kosmonautais (G. Dobrovolskis, V. Volkovas, V. Patsajevas) į žemąją orbitą buvo paleistas 1971 m. birželio 6 d., o birželio 30 d., grįžtant į Žemę, įgula žuvo kaip dėl nusileidimo kapsulės slėgio sumažėjimo padalinus skyrius 150 km aukštyje.
Šiek tiek informacijos apie kvėpavimą
Žmogus kvėpuoja ritmingai. Naujagimis kvėpuoja 60 kartų per 1 min., penkiametis - 25 kartus per 1 min., 15-16 metų kvėpavimo dažnis sumažėja iki 16-18 per 1 min ir toks išlieka iki senatvės. amžiaus, kai vėl padažnėja.
Kai kuriems gyvūnams kvėpavimo dažnis yra daug mažesnis: kondoras vieną kartą įkvepia per 10 sekundžių, o chameleonas - per 30 minučių. Chameleono plaučius jungia specialūs maišeliai, į kuriuos jis traukia orą ir tuo pačiu labai išsipučia. Žemas kvėpavimo dažnis leidžia chameleonui ilgą laiką neaptikti savo buvimo.
Ramybės būsenoje ir esant normaliai temperatūrai žmogus per minutę suvartoja apie 250 ml deguonies, per valandą – 15 litrų, o per dieną – 360 litrų. Ramybės metu suvartojamo deguonies kiekis nėra pastovus – dieną jo daugiau nei naktį, net jei žmogus dieną miega. Tikriausiai tai yra cirkadinių ritmų pasireiškimas organizmo gyvenime. Gulėdamas žmogus per 1 valandą sunaudoja apie 15 litrų deguonies, stovėdamas - 20 litrų, tyliai vaikščiodamas - 50 litrų, eidamas 5 km / h greičiu - 150 litrų.
Esant atmosferos slėgiui, žmogus gali kvėpuoti grynas deguonis apie vieną dieną, po kurios yra plaučių uždegimas baigiasi mirtimi. Esant 2-3 atm slėgiui, žmogus grynu deguonimi gali kvėpuoti ne ilgiau kaip 2 valandas, tada pažeidžiama judesių koordinacija, dėmesys, atmintis.
Per 1 minutę per plaučius paprastai praeina 7-9 litrai oro, o treniruotam bėgikui – apie 200 litrų.
Vidaus organai intensyviai dirbant, jiems reikia didesnio deguonies tiekimo. Esant dideliam aktyvumui, deguonies suvartojimas širdyje padidėja 2 kartus, kepenys - 4 kartus, inkstai - 10 kartų.
Su kiekvienu įkvėpimu žmogus atlieka darbą, kurio pakanka 1 kg sveriančiam kroviniui pakelti į 8 cm aukštį.Panaudojus atliktą darbą per 1 valandą būtų galima šį krovinį pakelti į 86 m aukštį, o nakties metu - iki 690 m.
Yra žinoma, kad kvėpavimo centras susijaudina, kai kraujyje pakyla anglies dvideginio koncentracija. Sumažėjus anglies dvideginio koncentracijai kraujyje, žmogus gali nekvėpuoti ilgiau nei įprastai. Tai galima pasiekti greitu kvėpavimu. Panašią techniką naudoja narai, o patyrę perlų narai po vandeniu gali išbūti 5-7 minutes.
Dulkės yra visur. Netgi Alpių viršūnėje 1 ml oro yra apie 200 dulkių dalelių. Tame pačiame miesto oro tūryje yra daugiau nei 500 tūkstančių dulkių dalelių. Vėjas dulkes neša labai dideliais atstumais: pavyzdžiui, Norvegijoje rasta dulkių iš Sacharos, o Europoje – iš Indonezijos salų. Dulkių dalelės sulaikomos kvėpavimo sistemoje ir gali sukelti įvairias ligas.
Tokijuje, kur kiekvienam gyventojui tenka 40 cm 2 gatvės dangos, policija dirba su deguonies kaukėmis. Praeiviams Paryžiuje įrengtos švaraus oro kabinos. Patologai paryžiečius atpažįsta atlikę skrodimą pagal juodus plaučius. Los Andžele plastikiniai delnai montuojami gatvėje, nes dėl didelės oro taršos miršta gyvieji.
Tęsinys
* Tai reiškia dalinį deguonies slėgį ore, kai jis yra pusiausvyroje su deguonimi, ištirpusiu kraujyje ar kitoje terpėje, dar vadinamą deguonies įtampa šioje terpėje.
Testai
706-01. Stuburiniai gyvūnai su trijų kamerų širdimi, kurių dauginimasis glaudžiai susijęs su vandeniu, yra sujungti į klasę
A) Kaulinė žuvis
B) žinduoliai
C) Ropliai
D) Varliagyviai
Atsakymas
706-02. Kokiai klasei priklauso gyvūnai, kurių širdies struktūros schema parodyta paveikslėlyje?
A) Vabzdžiai
B) Kremzlinės žuvys
C) Varliagyviai
D) Paukščiai
Atsakymas
706-03. Varliagyvius nuo žuvų skiriantis bruožas yra
A) šaltakraujiškumas
B) širdies sandara
C) vystymasis vandenyje
D) izoliacija kraujotakos sistema
Atsakymas
706-04. Varliagyviai nuo žuvų skiriasi savo buvimu
A) smegenys
B) uždara kraujotakos sistema
C) suporuoti suaugusiųjų plaučiai
D) jutimo organai
Atsakymas
706-05. Koks iš išvardytų bruožų skiria daugumą varliagyvių klasės gyvūnų nuo žinduolių?
B) išorinis tręšimas
C) lytinis dauginimasis
D) naudoti vandens aplinkoje
Atsakymas
706-06. Ropliai evoliucijos procese, priešingai nei varliagyviai, įgijo
A) uždara kraujotakos sistema
B) didelis vaisingumas
B) didelis kiaušinis su embrioninėmis membranomis
D) trijų kamerų širdis
Atsakymas
706-07. Jei evoliucijos procese gyvūnas suformavo širdį, kaip parodyta paveikslėlyje, tada gyvūno kvėpavimo organai turi būti 
A) plaučiai
B) oda
C) plaučių maišeliai
D) žiaunos
Atsakymas
706-08. Kurioje gyvūnų grupėje dauginimasis nėra susijęs su vandeniu?
A) kaukolės (lanceletas)
B) kaulinė žuvis
C) varliagyviai
D) ropliai
Atsakymas
706-09. Kokių gyvūnų embrionas visiškai išsivysto kiaušinio viduje?
A) kaulinė žuvis
B) uodeginiai varliagyviai
C) beuodegės varliagyviai
D) ropliai
Atsakymas
706-10. Stuburiniai gyvūnai su trijų kamerų širdimi, kurių dauginimasis nesusijęs su vandeniu, yra sujungti į klasę
A) Kaulinė žuvis
B) žinduoliai
C) Ropliai
D) Varliagyviai
Atsakymas
706-11. Stuburiniai gyvūnai su kintama kūno temperatūra, plaučių kvėpavimu, trijų kamerų širdimi su nepilna pertvara skilvelyje priklauso klasei
A) kaulinė žuvis
B) varliagyviai
C) ropliai
D) kremzlinės žuvys
Atsakymas
706-12. Ropliai, skirtingai nei varliagyviai, linkę
A) išorinis tręšimas
B) vidinis tręšimas
C) vystymasis susidarant lervai
D) kūno padalijimas į galvą, liemenį ir uodegą
Atsakymas
706-13. Kuris iš šių gyvūnų yra šaltakraujis?
A) vikrus driežas
B) Amūro tigras
C) stepių lapė
D) paprastasis vilkas
Atsakymas
706-14. Kuriai klasei priklauso gyvūnai su sausa oda su raguotomis žvyneliais ir trijų kamerų širdimi su nepilna pertvara?
A) Ropliai
B) žinduoliai
C) Varliagyviai
D) Paukščiai
Atsakymas
706-15. Paukščiai nuo roplių skiriasi buvimu
A) vidinis tręšimas
B) centrinė nervų sistema
C) du kraujo apytakos ratai
G) pastovi temperatūra kūnas
Atsakymas
706-15. Kuo panašus šiuolaikinių roplių ir paukščių struktūrinis bruožas?
A) kaulai pripildyti oro
B) sausa oda, be liaukų
B) uodegos dalis stubure
D) maži dantys žandikauliuose
Atsakymas
706-16. Kurių gyvūnų dujų mainai tarp atmosferos oro ir kraujo vyksta per odą?
A) žudikas
B) tritonas
C) krokodilas
D) rožinė lašiša
Atsakymas
706-17. Kurios gyvūnų grupės širdyje yra dvi kameros?
Žuvis
B) varliagyviai
C) ropliai
D) žinduoliai
Atsakymas
706-18. Kūdikio vystymasis gimdoje vyksta
A) plėšrūs paukščiai
B) ropliai
C) varliagyviai
D) žinduoliai
Atsakymas
706-19. Kokios chordatų klasės atstovams būdingas odos kvėpavimas?
A) Varliagyviai
B) Ropliai
C) Paukščiai
D) Žinduoliai
Atsakymas
706-20. Varliagyvių klasės bruožas yra
A) chitininis dangalas
B) plika oda
C) gyvas gimimas
D) suporuotos galūnės
Atsakymas
706-21. Kokiomis savybėmis varliagyvių klasės atstovai skiriasi nuo kitų stuburinių?
A) stuburas ir laisvos galūnės
B) plaučių kvėpavimas ir kloakos buvimas
B) plika gleivinė oda ir išorinis tręšimas
D) uždara kraujotakos sistema ir dviejų kamerų širdis
Atsakymas
706-22. Koks iš išvardytų bruožas skiria roplių klasės gyvūnus nuo žinduolių klasės gyvūnų?
A) uždara kraujotakos sistema
B) nenuosekli kūno temperatūra
C) plėtra be transformacijos
D) naudojimas žemės-oro aplinkos apgyvendinimui
Kvėpavimo fiziologija 1.
1. Kvėpavimo esmė. Įkvėpimo ir iškvėpimo mechanizmas.
2. Neigiamojo slėgio atsiradimas peripulmoninėje erdvėje. Pneumotoraksas, atelektazė.
3. Kvėpavimo tipai.
4. Plaučių gyvybinė talpa ir jų ventiliacija.
n 1. Kvėpavimo esmė. Įkvėpimo ir iškvėpimo mechanizmas.
n Procesų visuma, užtikrinanti deguonies ir anglies dioksido mainus tarp aplinkos ir organizmo audinių, vadinama kvėpavimas ir kvėpavimą užtikrinančių organų visuma – Kvėpavimo sistema.
n Kvėpavimo tipai:
n Ląstelinis – vienaląsčiuose organizmuose per visą ląstelės paviršių.
n Odos – daugialąsčiuose organizmuose (kirmėlėse) per visą kūno paviršių.
n Trachėja – vabzdžiuose per specialią trachėją, kuri eina palei šoninį kūno paviršių.
n Gill – žuvyje per žiaunas.
n Plaučių – varliagyviams per plaučius.
n Žinduoliams per specializuotus kvėpavimo organus: nosiaryklę, gerklas, trachėją, bronchus, plaučius ir taip pat šonkaulių narvas, diafragma ir raumenų grupė: įkvėpimo ir iškvėpimo.
n Plaučiai (0,6-1,4 % kūno masės) – poriniai organai, turi skilteles (dešinėje – 3, kairėje – 2), dalijasi į skilteles (kiekvienoje po 12–20 acini), bronchai išsišakoja į bronchioles, baigiasi alveolėmis...
n Morfologinis ir funkcinis plaučių blokas – acinus (lot. acinus – vynuogių uogos)- kvėpavimo bronchiolės išsišakojimas į alveolinius kanalus, baigiant 400-600 alveolių maišelių.
n Alveolės yra pripildytos oro ir nesubyra dėl jų paviršiuje esančių paviršinio aktyvumo medžiagų - aktyviosios paviršiaus medžiagos (fosfolipoproteinai arba lipopolisacharidai).
n Kvėpavimo etapai:
n a) plaučių ventiliacija – dujų mainai tarp plaučių ir išorinės aplinkos;
n b) dujų mainai plaučiuose tarp alveolinio oro ir plaučių kraujotakos kapiliarų;
n c) O2 ir CO2 transportavimas krauju;
n d) dujų mainai tarp sisteminės kraujotakos kapiliarų kraujo ir audinių skysčio;
n e) intracelulinis kvėpavimas yra daugiapakopis fermentinis substratų oksidacijos procesas ląstelėse.
n Pagrindinis fizinis procesas, užtikrinantis O2 judėjimą iš išorinė aplinkaį ląsteles ir CO2 priešinga kryptimi yra difuzija , tai yra dujų judėjimas tirpios medžiagos pavidalu išilgai koncentracijos gradientų.
n Įkvėpimas - įkvėpimas .
n Oro judėjimą į plaučius ir iš jų į aplinką sukelia slėgio pokyčiai plaučiuose. Plaučiams plečiantis, slėgis juose tampa mažesnis už atmosferos slėgį (5-8 mm Hg) ir į plaučius įsiurbiamas oras. Patys plaučiai neturi raumenų audinio. Plaučių tūrio pokytis priklauso nuo krūtinės ląstos tūrio kitimo, t.y. plaučiai pasyviai seka pokyčius krūtinėje. Įkvėpus krūtinė plečiasi vertikalia, sagitaline ir frontaline kryptimis. Susitraukiant įkvėpimo raumenims (inhaliatoriams) - išorinėms tarpšonkaulinėms ir diafragmoms, šonkauliai kyla aukštyn, o krūtinė plečiasi. Diafragma įgauna kūginę formą. Visa tai padeda sumažinti slėgį plaučiuose ir oro įsiurbimą. Alveolių storis mažas, todėl dujos gali lengvai pasklisti per alveolių sienelę.
n Iškvėpimas – iškvėpimas .
n Iškvepiant atsipalaiduoja įkvėpimo raumenys, o krūtinė dėl savo svorio ir šonkaulių kremzlės elastingumo grįžta į pradinę padėtį. Diafragma atsipalaidavusi, kupolo formos. Taigi ramybės būsenoje iškvėpimas vyksta pasyviai, dėl įkvėpimo pabaigos.
n Esant priverstiniam kvėpavimui, suaktyvėja iškvėpimas – jis sustiprėja susitraukiant iškvepiamiesiems raumenims (iškvėpiamiesiems) – vidiniams tarpšonkauliniams raumenims, pilvo raumenims – išoriniams ir vidiniams įstrižiems, skersiniams ir tiesiajam pilvo raumenims, nugariniam dantytam iškvėpimui. Padidėja spaudimas pilvo ertmėje, dėl to diafragma stumiama į krūtinės ertmę, šonkauliai nusileidžia, artėja vienas prie kito, dėl to sumažėja krūtinės apimtis.
n Sugriuvus plaučiams, išspaudžiamas oras, slėgis juose tampa didesnis už atmosferos slėgį (3-4 mm Hg).
n 2. Neigiamojo slėgio atsiradimas peripulmoninėje erdvėje. Pneumotoraksas, atelektazė
n Plaučius krūtinėje skiria pleuros lakštai: visceraliniai – greta plaučių, parietaliniai – iš vidaus iškloja krūtinę. Tarp lapų yra pleuros ertmė. Jis užpildytas pleuros skysčiu. Slėgis pleuros ertmėje visada yra 4-10 mm Hg mažesnis už atmosferos slėgį. Art. (plaučiuose 760 mm Hg). Taip yra dėl: 1) daugiau staigus augimas krūtinė, palyginti su plaučiais postnatalinėje ontogenezėje; 2) elastinga trauka(elastinė įtampa) plaučiuose, tai yra jėga, prieštaraujanti jų tempimui oru. Pleuros ertmė uždaroma iš aplinką.
n Orui patekus į pleuros ertmę (pvz., traumos atveju), slėgis pleuros ertmėje susilygina su atmosferos slėgiu - pneumotoraksas , kol plaučiai griūva - atelektazė ir kvėpavimas gali sustoti.
n Gimimo metu atsiranda neigiamas pleuros spaudimas. Pirmuoju kvėpavimu krūtinė plečiasi, plaučiai plečiasi, nes jie yra hermetiškai atskirti - neigiamas slėgis susidaro pleuros ertmėje. Vaisiaus plaučiai yra subyrėję, krūtinė suplokšta, šonkaulių galva yra už glenoidinės duobės. Gimimo metu vaisiaus kraujas kaupiasi anglies dioksidas, stimuliuoja kvėpavimo centrą. Iš čia impulsai keliauja į raumenis – inspiratorius, kurie susitraukia, šonkaulių galvutės patenka į glenoidinę duobę. Krūtinės apimtis didėja, plaučiai plečiasi.
n Krūtinės ląstos ir plaučių tūrio ryšį kvėpuojant dažniausiai iliustruoja fizinis Donders modeliai:
n 1. Stiklo gaubtas,
n 2. Viršuje - kištukas su skylute,
n 3. Apačia - elastinga folija su žiedu,
n 4. Kapoto viduje – triušio plaučiai.
n Didėjant tūriui dangtelio viduje dėl elastinės plėvelės tempimo, mažėja slėgis dangtelio ertmėje, oras per kamščio angą patenka į plaučius, jie plečiasi ir atvirkščiai.
n 3. Kvėpavimo tipai.
n 1. Krūtinės arba šonkaulio - krūtinės ląstos apimties pokytis daugiausia vyksta dėl tarpšonkaulinių raumenų (iškvėpimo ir įkvėpimo). Tipiškas šunims ir moterims.
n 2. Pilvo ar diafragmos - krūtinės ląstos apimties pokytis daugiausia vyksta dėl diafragmos ir raumenų pilvo... Tipiškas vyrams.
n 3. Mišrus arba pilvinis - krūtinės ląstos apimties pokytis vyksta vienodai susitraukiant tarpšonkauliniams, diafragmos ir pilvo raumenims. Būdingas ūkio gyvūnams.
n Kvėpavimo tipai turi diagnostinę reikšmę: esant pilvo organų pažeidimui ar krūtinės ertmė pakeisti.
n 4. Plaučių gyvybinė talpa ir jų ventiliacija.
n Plaučių gyvybinė talpa (VC) susideda iš 3 tūrių oro, patenkančio į plaučius ir išsiskiriančio iš jų kvėpavimo metu:
n 1. Kvėpavimo - oro tūris ramaus įkvėpimo ir iškvėpimo metu. Smulkiems gyvūnams (šunims, smulkiems gyvūnams) - 0,3-0,5 litro, stambiems gyvūnams (galvijai, arkliai) - 5-6 litrai.
n 2. Papildomas arba rezervinis įkvėpimo tūris– oro tūris, patenkantis į plaučius maksimaliai įkvėpus po ramaus įkvėpimo. 0,5-1 ir 5-15 litrų.
n 3. Iškvėpimo rezervo tūris– oro tūris maksimaliu iškvėpimu po ramaus iškvėpimo. 0,5-1 ir 5-15 litrų.
n VC nustatomas spirometrija išmatuojant maksimalaus iškvėpimo tūrį po ankstesnio maksimalaus įkvėpimo. Gyvūnams jis nustatomas įkvėpus dujų mišinio su didelis kiekis anglies dioksidas.
n Likutinis tūris - oro tūris, kuris lieka plaučiuose net ir po maksimalaus iškvėpimo.
n „Žalingos“ arba „negyvos“ erdvės oras - oro tūris, kuris nedalyvauja dujų mainuose ir yra viršutinėje kvėpavimo aparato dalyje, nosies ertmė, ryklės, trachėjos (20-30%).
n „Žalingos“ erdvės reikšmė:
n 1) įšyla oras (gausus kraujagyslių aprūpinimas), todėl išvengiama plaučių hipotermijos;
n 2) oras valomas, drėkinamas (alveolių makrofagai, daug gleivinių liaukų);
n 3) sudirginus blakstieninio epitelio blakstienas, atsiranda čiaudulys - reflekso pašalinimas kenksmingų medžiagų;
n 4) receptoriai uoslės analizatorius(„Uoslės labirintas“);
n 5) įkvepiamo oro tūrio reguliavimas.
n Alveolių oro dujų sudėties atnaujinimo procesas įkvėpus ir iškvėpiant - plaučių ventiliacija .
n Vėdinimo greitį lemia įkvėpimo gylis ir kvėpavimo judesiai.
n Įkvėpimo gylis nustatoma pagal krūtinės judesių amplitudę, taip pat matuojant plaučių tūrius.
n Kvėpavimo dažnis apskaičiuojamas pagal krūtinės ekskursijų skaičių tam tikrą laiką (4-5 kartus mažesnis už širdies susitraukimų dažnį).
n Arklys (per minutę) - 8-16; KRS - 12-25; MRS - 12-16; kiaulė - 10-18; šuo - 14-24; triušis - 15-30; kailiniai - 18-40.
n Kvėpavimo minutinis tūris Oro potvynio tūrio rezultatas pagal kvėpavimo judesių dažnį minutėmis.
n Pvz.: arklys: 5 L x 8 = 40 L
n Kvėpavimo tyrimo metodai:
n 1. Pneumografija- kvėpavimo judesių registracija pneumografu.
n 2. Spirometrija- matavimas potvynių apimtys naudojant spirometrus.
25 paskaita.
Kvėpavimo fiziologija 2.
1. Dujų mainai tarp alveolių ir kraujo. Kraujo dujų būklė.
2. Dujų transportavimas ir jį lemiantys veiksniai. Audinių kvėpavimas.
3. Plaučių funkcijos, nesusijusios su dujų mainu.
4. Kvėpavimo reguliavimas, kvėpavimo centras ir jo savybės.
5. Paukščių kvėpavimo ypatybės.
Dujų mainai tarp alveolių ir kraujo. Kraujo dujų būklė.
Plaučių alveolėse O2 ir CO2 keičiasi tarp plaučių kraujotakos kapiliarų oro ir kraujo.
Iškvėptame ore yra daugiau O2 ir mažiau CO2 nei alveoliniame ore, nes kenksmingos erdvės oras sumaišomas su juo (7: 1).
Dujų difuzijos tarp alveolių ir kraujo kiekį lemia grynai fiziniai įstatymai, veikiantys dujų ir skysčių sistemoje, atskirti pusiau pralaidžia membrana.
Pagrindinis veiksnys, lemiantis dujų difuziją iš oro alveolių į kraują ir iš kraujo į alveoles, yra dalinio slėgio skirtumas arba dalinio slėgio gradientas. Difuzija vyksta iš didesnio dalinio slėgio srities į žemesnio slėgio sritį.
Oro dujų sudėtis
Dalinis slėgis(lot. dalinis – dalinis) - tai yra dujų slėgis dujų mišinyje, kurį jos veiktų esant tokiai pačiai temperatūrai, užimdamos visą tūrį
P = PA x a / 100,
kur P – dalinis dujų slėgis, PA – atmosferos slėgis ir į mišinį patenkančių dujų tūris, 100 %.
P O2 įkvėpimas = 760 x 21/100 = 159,5 mm Hg. Art.
P CO2 įkvėpimas. = 760 x 0,03 / 100 = 0,23 mm Hg. Art.
P N2 įkvėpkite. = 760 x 79/100 = 600,7 mm Hg. Art.
Р О2 arba Р СО2 lygybė niekada nebūna sąveikaujančioje terpėje. Plaučiuose yra nuolatinis srautas grynas oras dėl krūtinės ląstos kvėpavimo judesių, audiniuose dujų įtampos skirtumą palaiko oksidacijos procesai.
Skirtumas tarp dalinio O2 slėgio alveolių ore ir veninio plaučių kraujo yra: 100 - 40 = 60 mm Hg, dėl ko O2 difuzija į kraują. Kai O2 įtampos skirtumas yra 1 mm Hg. Art. karvei 100-200 ml O2 patenka į kraują per 1 min. Vidutinis gyvūno O2 poreikis ramybės būsenoje yra 2000 ml per minutę. Slėgio skirtumas 60 ml Hg. Art. daugiau nei pakankamai, kad kraujas būtų prisotintas O2 tiek ramybės metu, tiek fizinio krūvio metu.
60 mm Hg x 100-200 ml = 6000-12000 ml O2 per minutę
PASKAITA Nr. 15. Kvėpavimo fiziologija.
1.
2. Išorinis kvėpavimas(plaučių ventiliacija).
3.
4. Dujų (O2, CO2) pernešimas krauju.
5. Dujų mainai tarp kraujo ir audinių skysčio. Audinių kvėpavimas.
6. Kvėpavimo reguliavimas.
1. Kvėpavimo esmė. Kvėpavimo sistema.
Kvėpavimas fiziologinė funkcija, užtikrinantis dujų mainus tarp kūno ir išorinės aplinkos bei dujų mainuose dalyvaujančių organų rinkinį – kvėpavimo sistemą.
Kvėpavimo sistemos evoliucija.
1.Vienaląsčiuose organizmuose kvėpavimas atliekamas per ląstelės paviršių (membraną).
2.Apatiniuose daugialąsčiuose gyvūnuose dujų mainai vyksta per visą išorinių ir vidinių (žarnos) ląstelių paviršių.
3.Vabzdžiuose kūnas yra padengtas odelėmis, todėl atsiranda specialūs kvėpavimo vamzdeliai (trachėja), kurie persmelkia visą kūną.
4.Žuvyje kvėpavimo organai yra žiaunos – daugybė lapų su kapiliarais.
5.Varliagyviai atsiranda oro maišeliai (plaučiai), kuriuose kvėpavimo judesių pagalba atnaujinamas oras. Tačiau pagrindiniai dujų mainai vyksta per odos paviršių ir sudaro 2/3 viso tūrio.
6.Ropliuose, paukščiuose ir žinduoliuose plaučiai jau gerai išsivystę, o oda tampa apsauginiu dangteliu ir dujų mainai per jį neviršija 1 proc. Arkliai turi aukštą fizinė veikla kvėpavimas per odą padidėja iki 8%.
Kvėpavimo sistema.
Žinduolių kvėpavimo aparatas – tai visuma organų, atliekančių oro laidumo ir dujų mainų funkcijas.
Viršutiniai kvėpavimo takai: nosies ertmė, burna, nosiaryklės, gerklos.
Apatiniai kvėpavimo takai: trachėja, bronchai, bronchiolės.
Dujų mainų funkcija Atliekamas kvėpavimo takų poringas audinys – plaučių parenchima. Šio audinio struktūra apima plaučių pūsleles - alveolių.
kvėpavimo takų sienelė turi kremzlinis rėmas ir jų spindis niekada nenuslūgsta. Gleivinė kvėpavimo vamzdelis išklotas blakstienos epitelis su blakstienomis. Trachėja prieš patenkant į plaučius dichotomiškai yra padalintas į du pagrindinius bronchus (kairįjį ir dešinįjį), kurie toliau dalijasi ir formuojasi bronchų medis. Skirstymas baigiasi baigtiniu (galiniai) bronchioliai (skersmuo iki 0,5-0,7 mm).
Plaučiai yra krūtinės ertmėje ir turi nupjauto kūgio formą. Plaučių pagrindas yra pasuktas atgal ir ribojasi su diafragma. Išorėje plaučiai yra padengti serozine membrana - visceralinė pleura. Parietalinė pleura (kaulas) ištiesia krūtinės ertmę ir tvirtai susilieja su šonkaulių sienele. Tarp šių pleuros sluoksnių yra į plyšį panaši erdvė (5-10 mikronų)- pleuros ertmė pripildytas serozinio skysčio. Tarpas tarp dešinės ir kairysis plautis paskambino tarpuplaučio.Čia yra širdis, trachėja, kraujagyslės ir nervai. Plaučiai skirstomi į skiltis, segmentus ir skilteles. Šio skirstymo sunkumas skirtingiems gyvūnams yra nevienodas.
Morfologinis ir funkcinis plaučių vienetas yra acinus (lot. acinus – vynuogių uogos). Acinus apima kvėpavimo (kvėpavimo) bronchiolių ir alveolių kanalai, kurios baigiasi alveoliniai maišeliai. Viename acinus yra 400-600 alveolių; 12-20 acini sudaro plaučių skiltelę.
Alveolės - tai burbuliukai, kurių vidinis paviršius išklotas vienu sluoksniu plokščiasis epitelis... Tarp epitelio ląstelių išskiriamos : 1-osios eilės alveolocitai, kurie kartu su plaučių kapiliarų endoteliu formuojasi oro-kraujo barjeras ir 2 -os eilės alveocitai atlieka sekrecinę funkciją, išskiria biologiškai veiklioji medžiaga paviršinio aktyvumo. Surfaktanas (fosfolipoproteinai - paviršinio aktyvumo medžiaga) išlygina vidinį alveolių paviršių, padidina paviršiaus įtempimą ir neleidžia alveolėms subyrėti.
Kvėpavimo takų funkcijos.
Kvėpavimo takai(jie sulaiko iki 30% įkvepiamo oro) nedalyvauja dujų mainuose ir jie vadinami „Žalinga“ erdvė. Tačiau viršutiniai ir apatiniai kvėpavimo takai atlieka svarbų vaidmenį organizmo gyvenime.
Čia įkvepiamas oras pašildomas, drėkinamas ir išvalomas. Tai įmanoma dėl gerai išsivysčiusios kvėpavimo takų gleivinės, kurios yra gausu vaskuliarizuotas yra taurinių ląstelių, gleivinių liaukų ir didelis skaičius blakstienos epitelio blakstienėlės. Be to, yra uoslės analizatoriaus receptoriai, apsauginių kosulio, čiaudėjimo, šnopavimo ir dirginančių (dirginančių) receptorių receptoriai. Jie yra bronchiolėse ir reaguoja į dulkių daleles, gleives ir korozinius garus. Kai dirginami dirginantys receptoriai, atsiranda deginimo pojūtis, prakaitavimas, atsiranda kosulys ir padažnėja kvėpavimas.
Dujų mainus tarp organizmo ir išorinės aplinkos užtikrina griežtai suderintų procesų rinkinys, įtrauktas į aukštesniųjų gyvūnų kvėpavimo struktūrą.
2. Išorinis kvėpavimas (plaučių ventiliacija) nuolatinis alveolinio oro dujų sudėties atnaujinimo procesas, kuris atliekamas, kai įkvėpimas ir iškvėpimas.
Plaučių audinys neturi aktyvių raumenų elementų, todėl jo tūrio padidėjimas arba sumažėjimas vyksta pasyviai krūtinės ląstos judesiais (įkvėpimu, iškvėpimu). Dėl to neigiamas intrapleurinis spaudimas(žemiau atmosferos: įkvėpus 15-30 mm Hg. Art., iškvepiant 4-6 mm Hg. Art.) hermetiškai uždarytoje krūtinės ertmėje.
Išorinio kvėpavimo mechanizmas.
Įkvėpimo veiksmas (lot. įkvėpimas – įkvėpimas) atliekama didinant krūtinės apimtį. Tai apima įkvėpimo (inhaliatorių) raumenis: išoriniai tarpšonkauliniai raumenys ir diafragma. Su priverstiniu kvėpavimu raumenys yra sujungti: šonkaulių keltuvas, skaleninis virššonkaulinis raumuo, nugaros dantytas inhaliatorius. Tuo pačiu metu krūtinės apimtis padidėja trimis kryptimis - vertikali, sagitalinė (anteroposterior) ir priekinė.
Iškvėpimo veiksmas (lot. expiration - expiration) fiziologinio poilsio būsenoje vyrauja pasyvus. Kai tik inhaliatorių raumenys atsipalaiduoja, krūtinė dėl savo svorio ir šonkaulių kremzlės elastingumo grįžta į pradinę padėtį. Diafragma atsipalaiduoja ir jos kupolas vėl tampa išgaubtas.
Esant priverstiniam kvėpavimui, iškvėpimo raumenys prisideda prie iškvėpimo: vidiniai tarpšonkauliniai, išoriniai ir vidiniai įstrižai, skersiniai ir tiesieji raumenys pilvo siena, nugaros danties galiojimo laikas.
Kvėpavimo tipai.
Priklausomai nuo tam tikrų raumenų, dalyvaujančių kvėpavimo judesiuose, transformacijos, jie išskiria trijų tipų kvėpavimas:
1 - krūtinės (šonkaulio) kvėpavimo tipas atliekama sutraukiant išorinius tarpšonkaulinius raumenis ir krūtinės juostos raumenis;
2 - pilvinis (diafragminis) kvėpavimo tipas- vyrauja diafragmos ir pilvo raumenų susitraukimai;
3 - mišrus (šonkaulio-pilvo) kvėpavimo tipas dažniausiai pasitaiko ūkiniams gyvūnams.
At įvairių ligų kvėpavimo modelis gali skirtis. Sergant krūtinės ertmės organų ligomis, vyrauja diafragminis kvėpavimo tipas, o pilvo ertmės organų ligomis – šonkaulinis.
Kvėpavimo dažnis.
Kvėpavimo dažnis suprantamas kaip kvėpavimo ciklų skaičius (įkvėpimas-iškvėpimas) per 1 minutę.
Arklys 8 - 12 Šuo 10 - 30
Kryžius. ragas. gyvuliai 10 - 30 Triušiai 50 - 60
Avys 8-20 Vištos 20-40
Kiaulė 8 - 18 Antys 50 - 75
Asmuo 10 - 18 Pelė 200
Reikėtų pažymėti, kad lentelėje parodytas vidurkis. Kvėpavimo dažnis priklauso nuo gyvūno tipo, veislės, produktyvumo, funkcinė būklė, paros laikas, amžius, aplinkos temperatūra ir kt.
Plaučių tūriai.
Atskirkite bendrąjį ir gyvybinį plaučių pajėgumą. Plaučių gyvybinė talpa (VC) susideda iš trijų tūrių: kvėpavimo ir rezerviniai įkvėpimo ir iškvėpimo kiekiai.
1.Kvėpavimo tūris Ar tai yra oro kiekis, kuriuo galite įkvėpti ir iškvėpti be pastangų.
2.Įkvėpimo rezervinis tūris - tai oras, kurio ramiai įkvėpus galima papildomai įkvėpti.
3.Iškvėpimo rezervo tūris Ar oro tūris, kurį galima kuo daugiau iškvėpti po ramaus iškvėpimo.
Baigus giliausią iškvėpimą, dalis oro lieka plaučiuose. - liekamasis tūris. VC ir liekamojo oro tūrio suma yra bendros plaučių talpos.
Vadinama likusio oro tūrio ir rezervinio iškvėpimo tūrio suma alveolinis oras (funkcinė liekamoji talpa).
Plaučių tūris (litrais).
Arklio žmogus
1. Kvėpavimo V 5-6 0,5
2. Rezervas V įkvėpimas 12 1.5
3. Rezervo V galiojimo laikas 12 1.5
4. Likutis V 10 1
Plaučių ventiliacija- Tai alveolinio oro dujų sudėties atnaujinimas įkvėpimo ir iškvėpimo metu. Vertinant plaučių ventiliacijos intensyvumą, naudokite minutinis kvėpavimo tūris(per plaučius praeinančio oro kiekis per 1 minutę), kuris priklauso nuo kvėpavimo judesių gylio ir dažnumo.
Arklys ramybės būsenoje turi potvynio tūrį 5-6 litrai , kvėpavimo dažnis 12 kvėpavimo judesių per 1 minutę.
Taigi: 5 l.*12=60 litrų minutinis kvėpavimo tūris. su lengvu darbu jis yra lygus 150-200 litrų, su sunkiu darbu 400-500 litrų.
Kvėpuojant kai kurios plaučių dalys nevėdinamos, o su skirtingo intensyvumo... Todėl skaičiuojant alveolių ventiliacijos santykis Įkvepiamo oro ir alveolių tūrio santykis. Reikia turėti omenyje, kad arkliui įkvepiant 5 litrus, 30% oro lieka kvėpavimo takų „kenksmingoje erdvėje“.
Taigi 3,5 litro įkvėpto oro pasiekia alveoles (70 % 5 litrų potvynio tūrio). Todėl alveolių ventiliacijos santykis yra 3,5 L .: 22 L. arba 1: 6. Tai yra, su kiekvienu tyliu kvėpavimu 1/6 alveolių yra vėdinamos.
3. Dujų difuzija (dujų mainai tarp alveolių oro ir plaučių kraujotakos kapiliarų kraujo).
Dujų mainai plaučiuose vyksta dėl difuzijos anglies dioksidas (CO 2) iš kraujo į plaučių alveoles, o deguonis (O 2) iš alveolių į plaučių kraujotakos kapiliarų veninį kraują. Suskaičiuota, kad apie 5 % įkvepiamo oro deguonies lieka organizme, o iš organizmo išsiskiria apie 4 % anglies dvideginio. Azotas nedalyvauja dujų mainuose.
Dujų judėjimas nustatomas grynai fizikiniai dėsniai (osmosas ir difuzija), veikia dujų-skysčių sistemoje, atskirtoje pusiau pralaidžia membrana. Šie dėsniai grindžiami dujų dalinio slėgio skirtumu arba dalinio slėgio gradientu.
Dalinis slėgis (lot. partialis – dalinis) Ar vienų dujų, įtrauktų į dujų mišinį, slėgis.
Dujų difuzija vyksta iš didesnio ploto aukštas spaudimasį apatinį regioną.
Dalinis deguonies slėgis alveoliniame ore 102 mmrt. Art., Anglies dioksidas 40 mm Hg. Art. Plaučių kapiliarų veniniame kraujyje įtampa O2 = 40 mm Hg. Art., CO2 = 46 mm Hg. Art.
Taigi dalinio slėgio skirtumas yra:
deguonies (O2) 102 - 40 = 62 mm Hg. Art.;
anglies dioksidas (CO2) 46 - 40 = 6 mm Hg. Art.
Deguonis greitai patenka per plaučių membranas ir visiškai susijungia su hemoglobinu ir kraujas tampa arteriniu. Anglies dioksidas, nepaisant nedidelio skirtumo, turi dalinį slėgį didesnis difuzijos greitis (25 kartus) iš veninio kraujo į plaučių alveoles.
4. Dujų (О 2, СО 2) pernešimas krauju.
Deguonis, patenkantis iš alveolių į kraują, yra dviejų formų – apie 3% ištirpinta plazmoje ir apie 97% eritrocitų kartu su hemoglobinu (oksihemoglobinu). Kraujo prisotinimas deguonimi vadinamas deguonies prisotinimas.
Vienoje hemoglobino molekulėje yra 4 geležies atomai, todėl 1 hemoglobino molekulė gali sujungti 4 deguonies molekules.
NNb+ 4О 2 ↔ ННb(O 2) 4
Oksihemoglobinas (ННb (О 2) 4) - eksponuoja turtą silpna, lengvai išsiskirianti rūgštis.
Deguonies kiekis 100 mm kraujo per visišką hemoglobino perėjimą į oksihemoglobiną vadinamas kraujo deguonies talpa. Nustatyta, kad vidutiniškai gali surišti 1 g hemoglobino 1,34 mmdeguonies.Žinant hemoglobino koncentraciją kraujyje, ir ji yra vidutinė 15 g... / 100 ml, galima apskaičiuoti kraujo deguonies talpą.
15 * 1,34 = 20,4 tūrio proc. (Tūrio proc.).
Anglies dioksido pernešimas krauju.
Anglies dioksido pernešimas į kraują yra sunkus procesas, kuriame dalyvauja eritrocitai (hemoglobinas, karboanhidrazės fermentas) ir kraujo buferinės sistemos.
Anglies dioksidas yra kraujyje trys formos: 5% - fiziškai ištirpęs; 10% - karbohemoglobino pavidalu; 85% - kalio bikarbonatų pavidalu eritrocituose ir natrio bikarbonatų pavidalu plazmoje.
CO 2, patekęs iš audinio į kraujo plazmą, iš karto pasklinda į eritrocitus, kur vyksta hidratacijos reakcija, susidarant anglies rūgščiai (H 2 CO 3) ir jos disociacijai. Abi reakcijas katalizuoja fermentas karboanhidrazė, kurio yra raudonuosiuose kraujo kūneliuose.
H 2 O + CO 2 → H 2 CO 3
karboanhidrazė
↓
H 2 CO 3 → H + + HCO 3 -
Didėjant bikarbonato jonų koncentracijai (NSO 3 -) eritrocituose viena jų dalis išsisklaido į kraujo plazmą ir susijungia su buferinėmis sistemomis, sudarydama natrio bikarbonatą (NaHCO 3). Kita dalis NSO 3 – lieka eritrocituose ir jungiasi su hemoglobinu (karbohemoglobinu) o su kalio katijonais – kalio bikarbonatu (KHCO 3).
Alveolių kapiliaruose hemoglobinas jungiasi su deguonimi (oksihemoglobinas) – tai stipresnė rūgštis, kuri išstumia anglies rūgštį iš visų junginių. Veikiant karboanhidrazei, vyksta jo dehidratacija.
H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2
Taigi, karbohemoglobino disociacijos metu ištirpęs ir išsiskyręs anglies dioksidas pasklinda į alveolių orą.
5. Dujų mainai tarp kraujo ir audinių skysčio. Audinių kvėpavimas.
Dujų mainai tarp kraujo ir audinių vyksta tuo pačiu būdu dėl dalinio dujų slėgio skirtumo (pagal osmoso ir difuzijos dėsnius).Čia gaunamas arterinis kraujas yra prisotintas deguonies, jo įtampa yra 100 mmrt. Art. Deguonies įtampa audinių skystyje yra 20 - 40 mm Hg. Art., o ląstelėse jo lygis krenta iki 0.
Atitinkamai: О 2 100 - 40 = 60 mm Hg. Art.
60 - 0 = 60 mm Hg. Art.
Todėl oksihemoglobinas suspaudžia deguonį, kuris greitai patenka į audinių skystį, o paskui į audinių ląsteles.
Audinių kvėpavimas Ar procesas biologinė oksidacija ląstelėse ir audiniuose.Į audinius patenkantį deguonį veikia riebalų, angliavandenių ir baltymų oksidacija. Tokiu atveju išsiskirianti energija kaupiama formoje didelės energijos jungtys – ATP. Be oksidacinio fosforilinimo, naudojamas ir deguonis su mikrosominiu oksidavimu – ląstelių endoplazminio tinklo mikrosomose... Tačiau galutiniai oksidacinių reakcijų produktai yra vanduo ir anglies dioksidas.
Anglies dioksidas, ištirpęs audinių skystyje, sukuria ten įtampą 60-70 mm Hg. Art., kuris yra aukštesnis už kraują (40 mm Hg).
CO 2 70 - 40 = 30 mm Hg. Art.
Taigi didelis deguonies įtempimo gradientas ir anglies dioksido dalinio slėgio skirtumas intersticiniame skystyje ir kraujyje yra jo difuzijos iš intersticinio skysčio į kraują priežastis.
6. Kvėpavimo reguliavimas.
Kvėpavimo centras - tai neuronų rinkinys, esantis visose centrinės nervų sistemos dalyse ir dalyvaujantis reguliuojant kvėpavimą.
Pagrindinė Mislavskio kvėpavimo centro „šerdies“ dalis randasi pailgosios smegenys, tinklinio darinio srityje ketvirto apačioje smegenų skilvelis... Tarp šio centro neuronų yra griežta specializacija (funkcijų pasiskirstymas). Vieni neuronai reguliuoja įkvėpimą, kiti – iškvėpimą.
Bulbarinė kvėpavimo takų kaina tra turi unikalią savybę - automatinis, kuri išlieka net ir visiškai deaferentuojant (nutrūkus įvairių receptorių ir nervų poveikiui).
srityje Varoljevo tiltasįsikūręs „Pneumotaksinis centras“. Jis neturi automatikos, tačiau daro įtaką Mislavskio kvėpavimo centro neuronų veiklai, pakaitomis skatindamas neuronų aktyvumą įkvėpimo ir iškvėpimo metu.
Nerviniai impulsai eina iš kvėpavimo centro į motoneuronus pilvo nervo branduolys (3-4 kaklo slanksteliai- diafragminių raumenų centras) ir į motorinius neuronus, esančius šoniniai ragai krūtinės ląstos nugaros smegenys (inervuoja išorinius ir vidinius tarpšonkaulinius raumenis).
Plaučiuose (tarp lygiųjų kvėpavimo takų raumenų ir aplink plaučių kraujotakos kapiliarą) yra trys receptorių grupės: patempimai ir kolapsai, dirginantys, gretimo kapiliariniai. Informacija iš šių receptorių, apie plaučių būklę (tempimą, griūtį), jų pripildymą oru, nurijimą dirgikliaiį kvėpavimo takus (dujos, dulkės), kraujospūdžio pokyčiai plaučių kraujagyslėse, per aferentinius nervus patenka į kvėpavimo centrą. Tai turi įtakos kvėpavimo judesių dažnumui ir gyliui, apsauginių kosulio ir čiaudėjimo refleksų pasireiškimui.
Didelė svarba reguliuojant kvėpavimą turi humoraliniai veiksniai. Kraujagyslių refleksogeninės miego sinuso, aortos ir pailgųjų smegenų zonų.
Padidėjusi anglies dioksido koncentracija kraujyje sukelia kvėpavimo centro sužadinimą. Dėl to kvėpavimas pagreitėja - dusulys (dusulys). Sumažėjus anglies dioksido kiekiui kraujyje, sulėtėja kvėpavimo ritmas - apnėja.
Kas yra dujų mainai? Beveik nė viena gyva būtybė negali išsiversti be jos. Dujų mainai plaučiuose ir audiniuose, taip pat kraujyje, padeda prisotinti ląsteles maistinių medžiagų... Jo dėka mes gauname energijos ir gyvybingumo.
Kas yra dujų mainai?
Gyviems organizmams egzistuoti reikia oro. Tai daugelio dujų, kurių dauguma yra deguonis ir azotas, mišinys. Abi šios dujos yra esminiai komponentai teikti normalus gyvenimas organizmus.
Evoliucijos metu skirtingi tipai sukūrė savo prietaisus joms gauti, kai kuriems - plaučius, kitiems - žiaunas, treti naudoja tik oda... Šių organų pagalba vyksta dujų mainai.
Kas yra dujų mainai? Tai išorinės aplinkos ir gyvų ląstelių sąveikos procesas, kurio metu keičiamasi deguonimi ir anglies dioksidu. Kvėpuojant deguonis patenka į kūną kartu su oru. Prisotindamas visas ląsteles ir audinius, jis dalyvauja oksidacinė reakcija, virsta anglies dioksidu, kuris kartu su kitais medžiagų apykaitos produktais išsiskiria iš organizmo.
Dujų mainai plaučiuose
Kasdien įkvepiame daugiau nei 12 kilogramų oro. Plaučiai mums padeda tai padaryti. Jie yra didžiausio tūrio organas, galintis sulaikyti iki 3 litrų oro per vieną pilną gilų įkvėpimą. Dujų mainai plaučiuose vyksta alveolių pagalba – daugybe burbuliukų, susipynusių su kraujagyslėmis.
Oras į juos patenka per viršutinius kvėpavimo takus, pro trachėją ir bronchus. Kapiliarai, sujungti su alveolėmis, paima orą ir perneša jį per kraujotakos sistemą. Tuo pačiu metu jie išskiria anglies dioksidą į alveoles, kurios išeina iš kūno iškvepiant.
Apsikeitimo procesas tarp alveolių ir kraujagyslių vadinamas dvišalia difuzija. Tai užtrunka vos kelias sekundes ir atliekama dėl slėgio skirtumo. Deguonimi prisotintas atmosferos oras turi daugiau deguonies, todėl jis veržiasi į kapiliarus. Anglies dioksidas turi mažesnį slėgį, todėl jis patenka į alveoles.
Tiražas
Be kraujotakos sistemos dujų mainai plaučiuose ir audiniuose būtų neįmanomi. Mūsų kūnas yra persmelktas daugybe kraujagyslėsįvairaus ilgio ir skersmens. Juos vaizduoja arterijos, venos, kapiliarai, venulės ir tt Kraujagyslėse nuolat cirkuliuoja kraujas, skatinantis dujų ir medžiagų mainus.
Dujų mainai kraujyje atliekami naudojant du kraujotakos ratus. Kvėpuojant oras pradeda judėti dideliu ratu. Kraujyje jis pernešamas prisijungus prie specialaus baltymo, vadinamo hemoglobinu, kuris yra eritrocituose.
Iš alveolių oras patenka į kapiliarus, o paskui į arterijas, nukreipdamas tiesiai į širdį. Mūsų kūne jis atlieka galingo siurblio, pumpuojančio deguonies prisotintą kraują į audinius ir ląsteles, vaidmenį. Jie savo ruožtu išskiria kraują, pripildytą anglies dioksido, nukreipdami jį per venules ir venas atgal į širdį.
Einant per dešinįjį prieširdį, deguonies pašalintas kraujas užbaigia didelis ratas... Dešiniajame skilvelyje kraujas pradeda tekėti, jis juda per arterijas, arterioles ir kapiliarus, kur keičiasi oru su alveolėmis, kad ciklas prasidėtų iš naujo.
Keitimasis audiniuose
Taigi, mes žinome, kas yra dujų mainai tarp plaučių ir kraujo. Abi sistemos perneša ir keičia dujas. Tačiau pagrindinis vaidmuo tenka audiniams. Jie yra pagrindiniai procesai, kurie keičiasi cheminė sudėtis oro.
Prisotina ląsteles deguonimi, o tai sukelia daugybę redokso reakcijų jose. Biologijoje jie vadinami Krebso ciklu. Jų įgyvendinimui reikalingi fermentai, kurie taip pat ateina su krauju.
Susidarant citrinos, acto ir kitoms rūgštims, riebalų, amino rūgščių ir gliukozės oksidacijos produktams. Tai vienas iš kritiniai etapai, kuris lydi dujų mainus audiniuose. Jo metu išsiskiria energija, kuri yra būtina visų kūno organų ir sistemų darbui.
Reakcijai vykdyti aktyviai naudojamas deguonis. Palaipsniui jis oksiduojasi, virsdamas anglies dioksidu – CO 2, kuris iš ląstelių ir audinių patenka į kraują, paskui į plaučius ir atmosferą.
Dujų mainai gyvūnams
Daugelio gyvūnų kūno ir organų sistemų struktūra labai skiriasi. Žinduoliai yra labiausiai panašūs į žmones. Maži gyvūnai, tokie kaip planaria, neturi sudėtingos sistemos medžiagų mainams. Kvėpavimui jie naudoja išorinius dangčius.
Varliagyviai kvėpuoja odą, burną ir plaučius. Daugumoje vandenyje gyvenančių gyvūnų dujų mainai vyksta žiaunų pagalba. Tai plonos plokštelės, sujungtos su kapiliarais ir pernešančios deguonį iš vandens į juos.
Nariuotakojai, tokie kaip šimtakojai, medžio utėlės, vorai, vabzdžiai, neturi plaučių. Visame kūne yra trachėjos, kurios nukreipia orą tiesiai į ląsteles. Tokia sistema leidžia jiems greitai judėti nepatiriant dusulio ir nuovargio, nes energijos gamybos procesas vyksta greičiau.
Dujų mainai augaluose
Skirtingai nuo gyvūnų, augaluose dujų mainai audiniuose apima tiek deguonies, tiek anglies dioksido suvartojimą. Kvėpavimo procese jie sunaudoja deguonį. Augalai tam neturi specialių organų, todėl oras į juos patenka per visas kūno dalis.
Paprastai lapai turi didžiausią plotą, o ant jų patenka pagrindinis oro kiekis. Deguonis patenka į jas per mažas angas tarp ląstelių, vadinamas stomatomis, apdorojamas ir pašalinamas anglies dioksido pavidalu, kaip ir gyvūnams.
Išskirtinis augalų bruožas – gebėjimas fotosintezuoti. Taigi jie šviesos ir fermentų pagalba gali neorganinius komponentus paversti organiniais. Fotosintezės metu absorbuojamas anglies dioksidas ir gaminamas deguonis, todėl augalai yra tikros oro sodrinimo „gamyklos“.
Ypatumai
Dujų mainai yra vienas iš esmines funkcijas bet koks gyvas organizmas. Jis atliekamas kvėpavimo ir kraujotakos pagalba, prisidedant prie energijos ir medžiagų apykaitos išsiskyrimo. Dujų mainų ypatumai yra tai, kad jie ne visada vyksta vienodai.
Visų pirma, tai neįmanoma be kvėpavimo, jo sustabdymas per 4 minutes gali sukelti smegenų ląstelių veiklos sutrikimus. Dėl to kūnas miršta. Yra daug ligų, kurių metu pažeidžiamas dujų mainai. Audiniai negauna pakankamai deguonies, todėl sulėtėja jų vystymasis ir veikla.
Pastebimas dujų mainų netolygumas sveikų žmonių... Jis žymiai padidėja padidėjus raumenų darbui. Pažodžiui per šešias minutes jis pasiekia maksimalią galią ir jos laikosi. Tačiau didėjant krūviui gali imti didėti deguonies kiekis, o tai taip pat nemaloniai atsilieps organizmo savijautai.
Įkeliama...