Taču ādas līdzdalības īpatsvars cilvēka elpošanā ir niecīgs, salīdzinot ar plaušām, jo kopējā ķermeņa virsma ir mazāka par 2 m 2 un nepārsniedz 3% no kopējās plaušu alveolu virsmas.
Galvenais sastāvdaļas elpošanas orgāni ir elpceļi, plaušas, elpošanas muskuļi, ieskaitot diafragmu. Atmosfēras gaiss, kas nonāk cilvēka plaušās, ir gāzu maisījums - slāpeklis, skābeklis, oglekļa dioksīds un daži citi (2. att.).
Rīsi. 2. Gāzu daļējā spiediena vidējās vērtības (mm Hg) sausā
ieelpotais gaiss, alveolas, izelpotais gaiss un asinis muskuļu atpūtas laikā (figūras vidusdaļa). Daļējs gāzu spiediens venozās asinīs, kas plūst no nierēm un muskuļiem (attēla apakšējā daļa)
Gāzes daļējais spiediens gāzu maisījumā ir spiediens, ko šī gāze radītu, ja nebūtu citu maisījuma sastāvdaļu. Tas ir atkarīgs no gāzes procentuālā daudzuma maisījumā: jo vairāk tas ir, jo lielāks ir šīs gāzes daļējais spiediens. Skābekļa * daļējais spiediens alveolārajā gaisā ir 105 mm Hg. Art., Un venozās asinīs - 40 mm Hg. Art., Tāpēc skābeklis difundē no alveolām asinīs. Gandrīz viss asinīs esošais skābeklis ir ķīmiski saistīts ar hemoglobīnu. Daļēji skābekļa spiediens audos ir salīdzinoši zems, tāpēc tas izkliedējas no kapilāru asinīm audos, nodrošinot audu elpošanu un enerģijas pārveidošanas procesus.
Oglekļa dioksīda, viena no vielmaiņas galaproduktiem, transportēšana notiek tādā pašā veidā pretējā virzienā. Oglekļa dioksīds tiek izvadīts no ķermeņa caur plaušām. Slāpeklis netiek izmantots organismā. Skābekļa, oglekļa dioksīda, slāpekļa daļējais spiediens atmosfēras gaisā un tālāk dažādi līmeņi skābekļa transportēšanas shēmas ir parādītas attēlā. 2.
a- ārējais cilindrs, b- stikla logs lasījumiem, v- iekšējais cilindrs, G- gaisa balonu iekšējā cilindra līdzsvarošanai, d- ūdens
Difūzijas dēļ alveolārā gaisa sastāvs pastāvīgi mainās: skābekļa koncentrācija tajā samazinās, un oglekļa dioksīda koncentrācija palielinās. Lai saglabātu elpošanas procesu, gāzu sastāvs plaušās ir pastāvīgi jāatjauno. Tas notiek plaušu ventilācijas laikā, t.i. elpošana šī vārda parastajā nozīmē. Kad mēs ieelpojam, palielinās plaušu tilpums un no atmosfēras ieplūst tajās gaiss. Šajā gadījumā alveolas paplašinās. Miera stāvoklī ar katru elpas vilcienu plaušās nonāk aptuveni 500 ml gaisa. Šo gaisa daudzumu sauc plūdmaiņas tilpums... Cilvēka plaušām ir noteikta kapacitātes rezerve, ko var izmantot ar pastiprinātu elpošanu. Pēc mierīgas ieelpošanas cilvēks var ieelpot par aptuveni 1500 ml vairāk gaisa. Šo apjomu sauc iedvesmas rezerves tilpums... Pēc mierīgas izelpas, pieliekot pūles, varat izelpot aptuveni 1500 ml gaisa. to izelpas rezerves tilpums... Plūdmaiņas tilpums un ieelpas un izelpas rezerves apjoms summējas plaušu tilpums(YEL). V Šis gadījums tas ir vienāds ar 3500 ml (500 + 1500 + 1500). Lai izmērītu VC, rīkojieties īpaši dziļa elpa un pēc tās maksimālā izelpa caurulē īpaša ierīce- spirometrs. Mērījumus veic stāvēšanas stāvoklī miera stāvoklī (3. att.). VC vērtība ir atkarīga no dzimuma, vecuma, ķermeņa lieluma un fiziskās sagatavotības. Šis rādītājs ir ļoti atšķirīgs, vidēji 2,5–4 litri sievietēm un 3,5–5 litri vīriešiem. Dažos gadījumos cilvēkiem ir ļoti garš, piemēram, starp basketbolistiem VC var sasniegt 9 litrus. Apmācības ietekmē, piemēram, veicot īpašus elpošanas vingrinājumi, VC palielinās (dažreiz pat par 30%).
Rīsi. 4. Millera nomogramma, lai noteiktu pareizu plaušu dzīvotspēju
VC var noteikt pēc Millera nomogrammas (4. att.). Lai to izdarītu, uz skalas jāatrod savs augums un jāsavieno ar taisnu līniju ar vecumu (atsevišķi sievietēm un vīriešiem). Šī līnija šķērsos plaušu dzīvotspējas mērogu. Svarīgs rādītājs fiziskās veiktspējas pētījumos ir elpošanas minūtes tilpums, vai plaušu ventilācija... Plaušu ventilācija ir faktiskais gaisa daudzums, kas ir dažādi apstākļi iziet cauri plaušām 1 minūtes laikā. Mierīgā stāvoklī plaušu ventilācija ir 5–8 l / min.
Cilvēks spēj kontrolēt savu elpošanu. Jūs varat to atlikt uz īsu laiku vai stiprināt. Spēju uzlabot elpošanu mēra pēc vērtības maksimāla plaušu ventilācija(MLV). Šī vērtība, tāpat kā VC, ir atkarīga no elpošanas muskuļu attīstības pakāpes. Fiziskā darba laikā plaušu ventilācija palielinās un sasniedz 150-180 l / min. Jo grūtāks darbs, jo lielāka ir plaušu ventilācija.
Plaušu elastība lielā mērā ir atkarīga no šķidruma mitrināšanas virsmas spraiguma spēkiem iekšējā virsma alveolas (s = 5 x 10–2 n / m). Daba pati ir parūpējusies par elpošanas atvieglošanu un ir radījusi vielas, kas samazina virsmas spraigumu. Tos sintezē īpašas šūnas, kas atrodas alveolu sieniņās. Šo virsmaktīvo vielu (virsmaktīvo vielu) sintēze turpinās visas cilvēka dzīves laikā.
Tajos retos gadījumos, kad jaundzimušais nav klāt plaušu šūnas, ražojot virsmaktīvās vielas, bērns nevar patstāvīgi veikt pirmo elpu un nomirst. Virsmaktīvo vielu trūkuma vai trūkuma dēļ alveolos katru gadu pasaulē aptuveni pusmiljons jaundzimušo mirst, neizelpojot pirmo elpu.
Tomēr daži dzīvnieki, kas elpo plaušas, iztiek bez virsmaktīvām vielām. Pirmkārt, tas attiecas uz aukstasinīgajiem - vardēm, čūskām, krokodiliem. Tā kā šiem dzīvniekiem nav nepieciešams tērēt enerģiju apkurei, to skābekļa nepieciešamība nav tik augsta kā siltasiņu dzīvniekiem, un tāpēc tiem ir mazāks plaušu virsmas laukums. Ja cilvēka plaušās 1 cm 3 gaisa saskares ar asinsvadiem virsmas laukums ir aptuveni 300 cm 2, tad vardē tas ir tikai 20 cm 2.
Plaušu laukuma relatīvais samazinājums uz tās tilpuma vienību aukstasiņu dzīvniekiem ir saistīts ar faktu, ka to alveolu diametrs ir aptuveni 10 reizes lielāks nekā siltasiņu dzīvniekiem. Un no Laplasa likuma ( lpp= 4a / R) izriet, ka papildu spiediens, kas jāpārvar ieelpošanas laikā, ir apgriezti proporcionāls alveolu rādiusam. Lielais alveolu rādiuss aukstasiņu cilvēkiem ļauj viņiem viegli elpot, pat nesamazinot izmēru lpp virsmaktīvo vielu dēļ.
Putnu plaušās nav virsmaktīvās vielas. Putni ir siltasiņu dzīvnieki un vada aktīvu dzīvesveidu. Mierīgā stāvoklī putnu skābekļa patēriņš ir lielāks nekā citiem mugurkaulniekiem, ieskaitot zīdītājus, un lidojuma laikā tas daudzkārt palielinās. Putnu elpošanas sistēma spēj piesātināt asinis ar skābekli pat lidojot lielā augstumā, kur to koncentrācija ir daudz zemāka nekā jūras līmenī. Jebkurš zīdītājs (arī cilvēks), sasniedzot šādu augstumu, sāk piedzīvot skābekļa badu, krasi samazināt to kustību aktivitāte, un dažreiz pat nonāk daļēji vājā stāvoklī. Kā putnu plaušas, ja nav virsmaktīvo vielu, tiek galā ar šo grūto uzdevumu?
Papildus parastajām plaušām putniem ir papildu sistēma, kas sastāv no pieciem vai vairākiem pāriem plānu sienu gaisa maisiņu, kas saistīti ar plaušām. Šo maisiņu dobumi ir plaši sazaroti ķermenī un nonāk dažos kaulos, dažreiz pat pirkstu falangu mazajos kaulos. Rezultātā elpošanas sistēma, piemēram, pīlēm, aizņem aptuveni 20% no ķermeņa tilpuma (2% plaušas un 18% gaisa maisiņu), savukārt cilvēkiem - tikai 5%. Gaisa maisiņu sienas ir sliktas traukos un nepiedalās gāzes apmaiņā. Gaisa spilveni ne tikai palīdz izpūst gaisu caur plaušām vienā virzienā, bet arī samazina ķermeņa blīvumu, berzi starp tā atsevišķām daļām un veicina efektīvu ķermeņa atdzišanu.
Putna plaušas ir veidotas no plānām caurulēm, ko ieskauj asinsvadi, savienoti paralēli, atvērti no abām pusēm - gaisa kapilāri, kas stiepjas no parabronhu. Inhalācijas laikā palielinās priekšējo un aizmugurējo gaisa maisiņu tilpums. Gaiss no trahejas nonāk tieši aizmugurējos maisiņos. Priekšējie maisiņi nesazinās ar galveno bronhu un ir piepildīti ar gaisu, kas izplūst no plaušām (5. att. a).
Rīsi. 5. Gaisa kustība putna elpošanas sistēmā: a- ieelpot, b- izelpot
(K1 un K2 ir vārsti, kas maina gaisa kustību)
Izelpojot, tiek atjaunota priekšējo maisiņu saziņa ar galveno bronhu, un aizmugurējie tiek pārtraukti. Rezultātā izelpas laikā gaiss plūst cauri putna plaušām tajā pašā virzienā kā ieelpojot (5. att. b). Elpošanas laikā mainās tikai gaisa maisiņu tilpums, un plaušu tilpums paliek praktiski nemainīgs. Kļūst skaidrs, kāpēc putna plaušās nav virsmaktīvo vielu: tur tās ir vienkārši bezjēdzīgas, tk. nav nepieciešams uzpūst plaušas.
Daži organismi gaisu izmanto ne tikai elpošanai. Indijas okeānā un Vidusjūrā dzīvojošās zivju zivs ķermenis ir izraibināts ar daudzām adatām - modificētiem svariem. Mierīgā stāvoklī adatas ir vairāk vai mazāk cieši piestiprinātas pie ķermeņa. Briesmas gadījumā pūšamā zivs uzbrūk ūdens virsmai un, ievelkot gaisu zarnās, pārvēršas uzpūstā bumbiņā. Šajā gadījumā adatas paceļas un izliekas visos virzienos. Zivis tiek turētas pašā ūdens virsmā, noliektas otrādi, un daļa no ķermeņa izvirzīta virs ūdens. Šajā pozīcijā blowfish ir aizsargāts no plēsējiem gan no apakšas, gan no augšas. Kad briesmas ir pagājušas, pūkainais izdala gaisu, un tā ķermenis iegūst ierasto izmēru.
Zemes gaisa apvalks (atmosfēra) tiek turēts pie Zemes pievilcības spēku ietekmē un izdara spiedienu uz visiem ķermeņiem, ar kuriem tas saskaras. Cilvēka ķermenis ir pielāgots atmosfēras spiedienam un nepanes tā pazemināšanos. Kāpjot kalnos (4 tūkstoši metru un dažreiz pat zemāk), daudzi cilvēki jūtas slikti, parādās krampji. " augstuma slimība»: Kļūst grūti elpot, bieži no ausīm un deguna asiņošana, iespējams samaņas zudums. Tā kā locītavu virsmas cieši pieguļ viena otrai (locītavu kapsulā, kas pārklāj locītavas, spiediens tiek pazemināts) atmosfēras spiediena dēļ, tad augstu kalnos, kur atmosfēras spiediens ir ievērojami samazināts, locītavu darbība ir izjaukta, rokas un kājas slikti "pakļaujas", viegli rodas dislokācijas ... Alpīnisti un piloti, kāpjot lielos augstumos, ņem līdzi skābekļa aparātus un speciāli trenējas pirms kāpuma.
Programmā īpaša apmācība Astronautiem ir obligāta apmācība spiediena kamerā, kas ir hermētiski noslēgta tērauda kamera, kas savienota ar jaudīgu sūkni, kas tajā rada augstu vai zemu spiedienu. V mūsdienu medicīna spiediena kamera tiek izmantota daudzu slimību ārstēšanā. Kamerā tiek piegādāts tīrs skābeklis un rodas augsts spiediens. Skābekļa difūzijas dēļ caur ādu un plaušām ievērojami palielinās tā spriedze audos. Šī ārstēšanas metode ir ļoti efektīva, piemēram, brūču infekciju (gāzu gangrēna) gadījumā, ko izraisa anaerobie mikroorganismi, kuriem skābeklis ir spēcīga inde.
Tajos augstumos, kur lido mūsdienu kosmosa kuģi, gaisa praktiski nav, tāpēc kuģu kajītes ir noslēgtas, un tajās tiek radīts un uzturēts normāls spiediens un gaisa sastāvs, mitrums un temperatūra. Kabīnes blīvuma pārkāpšana noved pie traģiskām sekām.
Kosmosa kuģis Sojuz-11 ar trim kosmonautiem (G. Dobrovolskis, V. Volkovs, V. Patsajevs) tika palaists zemas zemes orbītā 1971. gada 6. jūnijā, un 30. jūnijā, atgriežoties uz Zemes, apkalpe nomira kā nolaišanās kapsulas spiediena samazināšanas rezultāts pēc nodalījumu sadalīšanas 150 km augstumā.
Daži dati par elpošanu
Cilvēks elpo ritmiski. Jaundzimušais bērns elpošanas kustības veic 60 reizes 1 minūtē, piecgadnieks - 25 reizes 1 minūtē, 15-16 gadu vecumā elpošanas ātrums samazinās līdz 16-18 1 minūtē un saglabājas līdz vecumam. vecumā, kad tas atkal kļūst biežāks.
Dažiem dzīvniekiem elpošanas ātrums ir daudz zemāks: kondors veic vienu elpu 10 sekundēs, bet hameleons - 30 minūtēs. Hameleona plaušas ir savienotas ar īpašiem maisiņiem, kuros tas ievelk gaisu un vienlaikus stipri uzbriest. Zemais elpošanas ātrums ļauj hameleonam ilgstoši neatklāt tā klātbūtni.
Miera stāvoklī un normālā temperatūrā cilvēks patērē aptuveni 250 ml skābekļa minūtē, 15 litrus stundā un 360 litrus dienā. Mierīgā stāvoklī patērētais skābekļa daudzums nav nemainīgs - dienas laikā tas ir vairāk nekā naktī, pat ja cilvēks guļ dienas laikā. Iespējams, tā ir diennakts ritmu izpausme organisma dzīvē. Guļus stāvoklī cilvēks stundā patērē aptuveni 15 litrus skābekļa, stāvot - 20 litrus, mierīgi ejot - 50 litrus, ejot ar ātrumu 5 km / h - 150 litrus.
Pie atmosfēras spiediena cilvēks var elpot tīrs skābeklis apmēram vienu dienu, pēc tam ir pneimonija beidzas ar nāvi. Pie 2-3 atm spiediena cilvēks var elpot tīru skābekli ne ilgāk kā 2 stundas, tad tiek pārkāpts kustību koordinācija, uzmanība, atmiņa.
1 minūtes laikā caur plaušām parasti izplūst 7-9 litri gaisa, bet apmācītam skrējējam-aptuveni 200 litri.
Iekšējie orgāni intensīvi strādājot, tiem ir nepieciešams palielināt skābekļa daudzumu. Ar intensīvu darbību skābekļa patēriņš sirdī palielinās 2 reizes, aknās - 4 reizes, nierēs - 10 reizes.
Ar katru ieelpu cilvēks veic pietiekami daudz darba, lai paceltu 1 kg smagu kravu līdz 8 cm augstumam. Izmantojot 1 stundas laikā veikto darbu, šo slodzi būtu iespējams pacelt līdz 86 m augstumam un nakts laikā - līdz 690 m.
Ir zināms, ka elpošanas centrs ir satraukts, kad asinīs paaugstinās oglekļa dioksīda koncentrācija. Ja oglekļa dioksīda koncentrācija asinīs tiek samazināta, cilvēks var neelpot ilgāk nekā parasti. To var panākt ar ātru elpošanu. Līdzīgu paņēmienu izmanto ūdenslīdēji, un pieredzējuši pērļu nirēji zem ūdens var uzturēties 5-7 minūtes.
Putekļi ir visur. Pat Alpu virsotnē 1 ml gaisa satur apmēram 200 putekļu daļiņas. Tajā pašā pilsētas gaisa tilpumā ir vairāk nekā 500 tūkstoši putekļu daļiņu. Vējš putekļus nes ļoti lielos attālumos: piemēram, Norvēģijā tika atrasti putekļi no Sahāras, bet Eiropā - Indonēzijas salu vulkāniskie putekļi. Putekļu daļiņas tiek aizturētas elpošanas sistēmā un var izraisīt dažādas slimības.
Tokijā, kur katram iedzīvotājam ir 40 cm 2 ielas seguma, policija strādā skābekļa maskās. Parīzē ir uzstādītas tīra gaisa kabīnes garāmgājējiem. Patologi atpazīst parīziešus pēc autopsijas pēc melnajām plaušām. Losandželosā plastmasas palmas tiek uzstādītas uz ielas, jo dzīvās iet bojā lielā gaisa piesārņojuma dēļ.
Turpinājums sekos
* Tas attiecas uz skābekļa daļējo spiedienu gaisā, kurā tas ir līdzsvarā ar skābekli, kas izšķīdināts asinīs vai citā vidē, ko sauc arī par skābekļa spriedzi šajā vidē.
Testi
706-01. Mugurkaulnieki ar trīskameru sirdi, kuru vairošanās ir cieši saistīta ar ūdeni, ir apvienoti klasē
A) Kaulainas zivis
B) Zīdītāji
C) Rāpuļi
D) Abinieki
Atbilde
706-02. Kurai klasei pieder dzīvnieki, kuru sirds struktūras shēma ir parādīta attēlā?
A) Kukaiņi
B) Skrimšļzivis
C) abinieki
D) putni
Atbilde
706-03. Pazīme, kas atšķir abiniekus no zivīm, ir
A) aukstasinība
B) sirds uzbūve
C) attīstība ūdenī
D) izolācija asinsrites sistēma
Atbilde
706-04. Abinieki no zivīm atšķiras ar klātbūtni
A) smadzenes
B) slēgta asinsrites sistēma
C) pāru plaušas pieaugušajiem
D) maņu orgāni
Atbilde
706-05. Kāda iezīme starp uzskaitītajiem atšķir lielāko daļu abinieku klases dzīvnieku no zīdītājiem?
B) ārēja apaugļošana
C) seksuālā pavairošana
D) izmantošana ūdens vides apdzīvošanai
Atbilde
706-06. Rāpuļi evolūcijas procesā, atšķirībā no abiniekiem, ir ieguvuši
A) slēgta asinsrites sistēma
B) augsta auglība
B) liela olšūna ar embriju membrānām
D) trīskameru sirds
Atbilde
706-07. Ja evolūcijas procesā dzīvniekam ir izveidojusies sirds, kas parādīta attēlā, tad dzīvnieka elpošanas orgāniem jābūt 
A) plaušas
B) āda
C) plaušu maisiņi
D) žaunas
Atbilde
706-08. Kurā dzīvnieku grupā vairošanās nav saistīta ar ūdeni?
A) bez galvaskausa (lancelet)
B) kaulainas zivis
C) abinieki
D) rāpuļi
Atbilde
706-09. Kuriem dzīvniekiem embrija attīstība ir pilnībā pabeigta olšūnas iekšienē?
A) kaulainas zivis
B) astes abinieki
C) abinieki bez astes
D) rāpuļi
Atbilde
706-10. Mugurkaulnieki ar trīskameru sirdi, kuru vairošanās nav saistīta ar ūdeni, apvieno klasē
A) Kaulainas zivis
B) Zīdītāji
C) Rāpuļi
D) Abinieki
Atbilde
706-11. Klasei pieder mugurkaulnieki ar mainīgu ķermeņa temperatūru, plaušu elpošanu, trīs kameru sirdi ar nepilnīgu starpsienu
A) kaulainas zivis
B) abinieki
C) rāpuļi
D) skrimšļzivis
Atbilde
706-12. Rāpuļi, atšķirībā no abiniekiem, mēdz
A) ārēja apaugļošana
B) iekšēja apaugļošana
C) attīstība ar kāpura veidošanos
D) ķermeņa sadalīšana galvā, rumpī un asti
Atbilde
706-13. Kurš no šiem dzīvniekiem ir aukstasiņu?
A) veiklā ķirzaka
B) Amūras tīģeris
C) stepju lapsa
D) parastais vilks
Atbilde
706-14. Kurai klasei pieder dzīvnieki ar sausu ādu ar ragveida zvīņām un trīskameru sirdi ar nepilnīgu starpsienu?
A) Rāpuļi
B) Zīdītāji
C) abinieki
D) putni
Atbilde
706-15. Putni atšķiras no rāpuļiem ar klātbūtni
A) iekšēja apaugļošana
B) centrālā nervu sistēma
C) divi asinsrites apļi
G) nemainīga temperatūraķermeni
Atbilde
706-15. Kāda ir mūsdienu rāpuļu un putnu strukturālā iezīme?
A) kauli, kas piepildīti ar gaisu
B) sausa āda, bez dziedzeriem
B) astes daļa mugurkaulā
D) mazi zobi žokļos
Atbilde
706-16. Kurā dzīvnieku gāzu apmaiņā starp atmosfēras gaisu un asinīm notiek caur ādu?
A) slepkava
B) tritons
C) krokodils
D) rozā lasis
Atbilde
706-17. Kurai dzīvnieku grupai sirdī ir divas kameras?
Zivs
B) abinieki
C) rāpuļi
D) zīdītāji
Atbilde
706-18. Bērna attīstība dzemdē notiek
A) plēsīgie putni
B) rāpuļi
C) abinieki
D) zīdītāji
Atbilde
706-19. Kādas hordātu klases pārstāvjiem raksturīga ādas elpošana?
A) Abinieki
B) Rāpuļi
C) Putni
D) Zīdītāji
Atbilde
706-20. Abinieku klases iezīme ir
A) chitinous segums
B) kaila āda
C) dzīva dzimšana
D) sapārotas ekstremitātes
Atbilde
706-21. Kādas ir abinieku klases pārstāvju īpašības, kas atšķiras no citiem mugurkaulniekiem?
A) mugurkauls un brīvās ekstremitātes
B) plaušu elpošana un kloakas klātbūtne
B) kaila gļotāda un ārējā apaugļošana
D) slēgta asinsrites sistēma un divkameru sirds
Atbilde
706-22. Kāda iezīme starp uzskaitītajiem atšķir rāpuļu klases dzīvniekus no zīdītāju klases dzīvniekiem?
A) slēgta asinsrites sistēma
B) nekonsekventa ķermeņa temperatūra
C) attīstība bez transformācijas
D) izmantošana zemes un gaisa vides apdzīvošanai
Elpošanas fizioloģija 1.
1. Elpošanas būtība. Ieelpošanas un izelpas mehānisms.
2. Negatīvā spiediena rašanās peri-plaušu telpā. Pneimotorakss, atelektāze.
3. Elpošanas veidi.
4. Plaušu vitālā kapacitāte un to ventilācija.
n 1. Elpošanas būtība. Ieelpošanas un izelpas mehānisms.
n Tiek saukts procesu kopums, kas nodrošina skābekļa un oglekļa dioksīda apmaiņu starp vidi un ķermeņa audiem elpošana un orgānu kopums, kas nodrošina elpošanu - elpošanas sistēmas.
n Elpošanas veidi:
n Šūnu – vienšūnu organismos cauri visai šūnas virsmai.
n Āda - daudzšūnu organismos (tārpos) caur visu ķermeņa virsmu.
n Traheja - insektos caur īpašu traheju, kas iet gar ķermeņa sānu virsmu.
n Žaunas - zivīs caur žaunām.
n Plaušu – abiniekiem caur plaušām.
n Zīdītājiem, izmantojot specializētus elpošanas orgānus: nazofarneks, balsene, traheja, bronhi, plaušas, kā arī ribu būris, diafragma un muskuļu grupa: inspiratori un izelpas.
n Plaušas (0,6-1,4% no ķermeņa svara) - sapāroti orgāni, ir daivas (labajā - 3, kreisajā pusē - 2), kas sadalās daiviņās (katrā ar 12-20 acini), bronhi sazarojas bronhiolos, beidzas ar alveolām ...
n Morfoloģiskā un funkcionālā plaušu vienība - acinus (Latīņu acinus - vīnogu oga)- elpošanas bronhiolu sazarošanās alveolārajās ejās, kas beidzas ar 400-600 alveolu maisiņiem.
n Alveolas ir piepildītas ar gaisu un nesabrūk virsmaktīvo vielu klātbūtnes dēļ uz sienām - virsmaktīvās vielas (fosfolipoproteīni vai lipopolisaharīdi).
n Elpošanas posmi:
n a) plaušu ventilācija - gāzu apmaiņa starp plaušām un ārējo vidi;
n b) gāzu apmaiņa plaušās starp alveolāro gaisu un plaušu cirkulācijas kapilāriem;
n c) O2 un CO2 transportēšana ar asinīm;
n d) gāzu apmaiņa starp sistēmiskās cirkulācijas kapilāru asinīm un audu šķidrumu;
n e) intracelulārā elpošana ir daudzpakāpju fermentatīvs substrātu oksidācijas process šūnās.
n Galvenais fiziskais process, kas nodrošina O2 kustību no ārējā videšūnām un CO2 pretējā virzienā difūzija , tas ir, gāzes kustība izšķīdušās vielas veidā pa koncentrācijas gradientiem.
n Iedvesma – iedvesma .
n Gaisa pārvietošanos plaušās un no tām vidē izraisa spiediena izmaiņas plaušās. Plaušām izplešoties, spiediens tajās kļūst zemāks par atmosfēras spiedienu (par 5-8 mm Hg) un gaiss tiek iesūkts plaušās. Pašās plaušās nav muskuļu audu. Plaušu tilpuma izmaiņas ir atkarīgas no krūškurvja tilpuma izmaiņām, t.i. plaušas pasīvi seko izmaiņām krūtīs. Ieelpojot, krūtis izplešas vertikālā, sagitālā un frontālā virzienā. Ar ieelpošanas muskuļu (inhalatoru) - ārējo starpribu un diafragmu - kontrakciju ribas paceļas uz augšu, bet krūtis izplešas. Diafragma iegūst konusveida formu. Tas viss veicina spiediena samazināšanos plaušās un gaisa iesūkšanu. Alveolu biezums ir mazs, tāpēc gāzes var viegli izkliedēties caur alveolu sienu.
n Izelpošana - izbeigšanās .
n Kad jūs izelpojat, ieelpošanas muskuļi atslābinās, un krūškurvis svara un piekrastes skrimšļa elastības dēļ atgriežas sākotnējā stāvoklī. Diafragma ir atvieglota, kupola formas. Tādējādi miera stāvoklī izelpošana notiek pasīvi, pateicoties ieelpas beigām.
n Ar piespiedu elpošanu izelpošana kļūst aktīva - pastiprinās, saraujoties izelpas muskuļiem (ekspiratoriem) - iekšējiem starpribu muskuļiem, vēdera muskuļiem - ārējiem un iekšējiem slīpajiem, šķērseniskiem un taisnajiem vēdera muskuļiem, muguras zobainajam izelpas. Palielinās spiediens vēdera dobumā, kas iespiež diafragmu krūšu dobumā, ribas nolaižas, tuvojas viena otrai, kas samazina krūškurvja tilpumu.
n Kad plaušas sabrūk, gaiss tiek izspiests, spiediens tajās kļūst lielāks par atmosfēras spiedienu (par 3-4 mm Hg).
n 2. Negatīvā spiediena rašanās periopulmonālajā telpā. Pneimotorakss, atelektāze
n Krūškurvja plaušas ir atdalītas ar pleiras loksnēm: viscerāli - blakus plaušām, parietāli - oderē krūtis no iekšpuses. Starp lapām ir pleiras dobums. Tas ir piepildīts ar pleiras šķidrumu. Spiediens pleiras dobumā vienmēr ir par 4-10 mm Hg zemāks par atmosfēras spiedienu. Art. (plaušās 760 mm Hg). Tas ir saistīts ar: 1) vairāk strauja izaugsme krūškurvis salīdzinājumā ar plaušām pēcdzemdību ontoģenēzē; 2) elastīga vilkme(elastīgais spriegums) plaušās, tas ir, spēks, kas iebilst pret to izstiepšanu pa gaisu. Pleiras dobums ir noslēgts no vide.
n Kad gaiss nonāk pleiras dobumā (piemēram, traumas gadījumā), spiediens pleiras dobumā tiek izlīdzināts ar atmosfēras spiedienu - pneimotorakss , kamēr plaušas sabrūk - atelektāze un elpošana var apstāties.
n Negatīvs pleiras spiediens rodas dzimšanas brīdī. Pirmajā elpas vilcienā krūtis izplešas, plaušas paplašinās, jo tās ir hermētiski atdalītas - pleiras dobumā veidojas negatīvs spiediens. Auglim plaušas ir sabrukušas, krūtis ir saplacinātas, ribu galva atrodas ārpus glenoīda iedobes. Piedzimstot augļa asinis uzkrājas oglekļa dioksīds, tas stimulē elpošanas centru. No šejienes impulsi nonāk muskuļos - iedvesmotājos, kas saraujas, ribu galvas nonāk glenoidālajā iedobē. Krūškurvja apjoms palielinās, plaušas paplašinās.
n Attiecības starp krūšu tilpumu un plaušu tilpumu elpošanas laikā parasti ilustrē fiziski Donders modeļi:
n 1. Stikla pārsegs,
n 2. Virs - kontaktdakša ar caurumu,
n 3. Apakšā - elastīga folija ar gredzenu,
n 4. Kapuces iekšpusē - trušu plaušas.
n Palielinoties tilpumam vāciņa iekšpusē elastīgās plēves izstiepšanās dēļ, spiediens vāciņa dobumā samazinās, gaiss caur spraudņa atveri nokļūst plaušās, tie izplešas un otrādi.
n 3. Elpošanas veidi.
n 1. Krūškurvja vai krasta - krūškurvja tilpuma izmaiņas notiek galvenokārt starpribu muskuļu (izelpu un iedvesmu) dēļ. Tipiski suņiem un sievietēm.
n 2. Vēdera vai diafragmas - krūškurvja tilpuma izmaiņas galvenokārt notiek diafragmas un muskuļu dēļ vēdera... Tipiski vīriešiem.
n 3. Jaukta vai vēdera - krūškurvja tilpuma izmaiņas notiek vienādi ar starpribu muskuļu, diafragmas un vēdera muskuļu kontrakciju. Raksturīgi lauksaimniecības dzīvniekiem.
n Elpošanas veidiem ir diagnostiska vērtība: vēdera dobuma bojājuma gadījumā vai krūšu dobums mainīt.
n 4. Plaušu vitālā kapacitāte un to ventilācija.
n Plaušu dzīvotspēja (VC) sastāv no 3 tilpumiem gaisa, kas elpošanas laikā ieplūst un izdalās no plaušām:
n 1. Elpošanas - gaisa tilpums mierīgas ieelpošanas un izelpas laikā. Maziem dzīvniekiem (suņiem, maziem dzīvniekiem) - 0,3-0,5 litri, lieliem dzīvniekiem (liellopiem, zirgiem) - 5-6 litri.
n 2. Papildu vai rezerves ieelpas tilpums– gaisa tilpums, kas pēc mierīgas ieelpošanas ieplūst plaušās maksimāli ieelpojot. 0,5-1 un 5-15 litri.
n 3. Izelpas rezerves tilpums– gaisa tilpums pie maksimālās izelpas pēc mierīgas izelpas. 0,5-1 un 5-15 litri.
n VC nosaka, mērot maksimālās izelpas tilpumu pēc iepriekšējās maksimālās iedvesmas ar spirometriju. Dzīvniekiem to nosaka, ieelpojot gāzes maisījumu ar augsts saturs oglekļa dioksīds.
n Atlikušais tilpums - gaisa daudzums, kas paliek plaušās pat pēc maksimālās izelpas.
n "Kaitīgas" vai "mirušas" telpas gaiss - gaisa tilpums, kas nepiedalās gāzu apmaiņā un atrodas elpošanas aparāta augšējā daļā, deguna dobuma, rīkle, traheja (20-30%).
n "Kaitīgās" telpas nozīme:
n 1) tiek uzsildīts gaiss (bagātīgs asinsvadu pieplūdums), kas novērš plaušu hipotermiju;
n 2) gaiss tiek attīrīts, samitrināts (alveolārie makrofāgi, daudzi gļotādas dziedzeri);
n 3) kad ir kairinātas skropstu epitēlija skropstas, rodas šķaudīšana - refleksu noņemšana kaitīgas vielas;
n 4) receptori ožas analizators("Ožas labirints");
n 5) ieelpotā gaisa tilpuma regulēšana.
n Alveolārā gaisa gāzes sastāva atjaunināšanas process ieelpošanas un izelpas laikā - plaušu ventilācija .
n Ventilācijas ātrumu nosaka iedvesmas dziļums un elpošanas kustības.
n Iedvesmas dziļums nosaka krūšu kustību amplitūda, kā arī plaušu tilpuma mērīšana.
n Elpošanas ātrums aprēķina pēc krūšu ekskursiju skaita noteiktā laika periodā (4-5 reizes mazāks par sirdsdarbības ātrumu).
n Zirgs (minūtē) - 8-16; KRS - 12-25; MRS - 12-16; cūka - 10-18; suns - 14-24; trusis - 15-30; kažokādas-18-40.
n Elpošanas minūšu tilpums Vai gaisa plūsmas plūdmaiņas reizinājums ir elpošanas kustību biežums minūtēs.
n Piemēram: zirgs: 5 L x 8 = 40 L
n Elpošanas pētījumu metodes:
n 1. Pneimogrāfija- elpošanas kustību reģistrācija, izmantojot pneimogrāfu.
n 2. Spirometrija- mērīšana plūdmaiņu apjomi izmantojot spirometrus.
25. lekcija.
Elpošanas fizioloģija 2.
1. Gāzu apmaiņa starp alveolām un asinīm. Asins gāzu stāvoklis.
2. Gāzu transportēšana un to noteicošie faktori. Audu elpošana.
3. Plaušu funkcijas, kas nav saistītas ar gāzes apmaiņu.
4. Elpošanas regulēšana, elpošanas centrs un tā īpašības.
5. Putnu elpošanas īpatnības.
Gāzu apmaiņa starp alveolām un asinīm. Asins gāzu stāvoklis.
Plaušu alveolās O2 un CO2 tiek apmainīti starp gaisu un plaušu asinsrites kapilāru asinīm.
Izelpotais gaiss satur vairāk O2 un mazāk CO2 nekā alveolārais gaiss, jo kaitīgās telpas gaiss tiek sajaukts ar to (7: 1).
Gāzu difūzijas daudzumu starp alveolām un asinīm nosaka tīri fizikāli likumi, kas darbojas gāzes-šķidruma sistēmā, ko atdala puscaurlaidīga membrāna.
Galvenais faktors, kas nosaka gāzu difūziju no gaisa alveolām asinīs un no asinīm alveolās, ir daļējā spiediena atšķirība vai daļēja spiediena gradients. Difūzija notiek no augstāka parciālā spiediena apgabala uz zemāku spiediena zonu.
Gāzu sastāvs gaisā
Daļējs spiediens(lat. daļējs – daļējs) - tas ir gāzes spiediens gāzu maisījumā, ko tā izdarītu tādā pašā temperatūrā, aizņemot vienu veselu tilpumu
P = PA x a / 100,
kur P ir gāzes daļējais spiediens, PA ir atmosfēras spiediens, un gāzes tilpums, kas nonāk maisījumā,%, 100 -%.
P O2 ieelpošana = 760 x 21/100 = 159,5 mm Hg. Art.
P CO2 ieelpošana. = 760 x 0,03 / 100 = 0,23 mm Hg. Art.
P N2 ieelpot. = 760 x 79/100 = 600,7 mm Hg. Art.
Р О2 vai Р СО2 vienlīdzība nekad nenotiek mijiedarbojošos plašsaziņas līdzekļos. Plaušās ir pastāvīga plūsma svaigs gaiss krūškurvja elpošanas kustību dēļ audos gāzes spriedzes starpību uztur oksidācijas procesi.
Atšķirība starp O2 daļējo spiedienu alveolārajā gaisā un plaušu venozajām asinīm ir: 100 - 40 = 60 mm Hg, kas izraisa O2 difūziju asinīs. Kad O2 sprieguma starpība ir 1 mm Hg. Art. govī 1 min laikā asinīs nokļūst 100-200 ml O2. Dzīvnieka vidējā prasība pēc O2 miera stāvoklī ir 2000 ml minūtē. Spiediena starpība 60 ml Hg. Art. vairāk nekā pietiekami, lai piesātinātu asinis ar O2 gan miera stāvoklī, gan fiziskās slodzes laikā.
60 mm Hg x 100-200 ml = 6000-12000 ml O2 minūtē
LEKCIJA Nr. 15. Elpošanas fizioloģija.
1.
2. Ārējā elpošana(plaušu ventilācija).
3.
4. Gāzu (O2, CO2) transportēšana ar asinīm.
5. Gāzu apmaiņa starp asinīm un audu šķidrumu. Audu elpošana.
6. Elpošanas regulēšana.
1. Elpas būtība. Elpošanas sistēmas.
Elpa fizioloģiskā funkcija, nodrošinot gāzu apmaiņu starp ķermeni un ārējo vidi, un gāzu apmaiņā iesaistīto orgānu kopumu - elpošanas sistēmu.
Elpošanas sistēmas evolūcija.
1.Vienšūnu organismos elpošana tiek veikta caur šūnas virsmu (membrānu).
2.Zemākiem daudzšūnu dzīvniekiem gāzu apmaiņa iet cauri visai ķermeņa ārējo un iekšējo (zarnu) šūnu virsmai.
3.Kukaiņosķermenis ir pārklāts ar kutikulu, un tāpēc parādās īpašas elpošanas caurules (traheja), kas caurvij visu ķermeni.
4.Zivīs elpošanas orgāni ir žaunas - daudzas lapas ar kapilāriem.
5.Abinieki parādās gaisa maisiņi (plaušas), kuros ar elpošanas kustību palīdzību tiek atjaunots gaiss. Tomēr galvenā gāzu apmaiņa iet caur ādas virsmu un veido 2/3 no kopējā tilpuma.
6.Rāpuļiem, putniem un zīdītājiem plaušas jau ir labi attīstītas, un āda kļūst par aizsargapvalku, un gāzu apmaiņa caur to nepārsniedz 1%. Zirgi ar augstu fiziskā aktivitāte elpošana caur ādu palielinās līdz 8%.
Elpošanas sistēmas.
Zīdītāju elpošanas aparāts ir orgānu kopums, kas veic gaisa vadīšanas un gāzu apmaiņas funkcijas.
Augšējie elpceļi: deguna dobums, mute, nazofarneks, balsene.
Apakšējie elpceļi: traheja, bronhi, bronhioli.
Gāzes apmaiņas funkcija Tiek veikti elpošanas poraini audi - plaušu parenhīma. Šo audu struktūra ietver plaušu pūslīšus - alveolas.
elpceļu sienai ir skrimšļainais ietvars un to lūmenis nekad nesamazinās. Gļotāda elpošanas caurule izklāta ar skropstu epitēlijs ar skropstām. Traheja pirms iekļūšanas plaušās divkosīgi ir sadalīts divos galvenajos bronhos (kreisajā un labajā), kas tālāk sadalās un veidojas bronhu koks. Dalījums beidzas ar ierobežotu (gala) bronhioli (diametrs līdz 0,5-0,7 mm).
Plaušas atrodas krūšu dobumā un ir saīsināta konusa forma. Plaušu pamatne ir pagriezta atpakaļ un pieguļ diafragmai. Ārpusē plaušas ir pārklātas ar serozu membrānu - viscerālā pleira. Parietālā pleira (kauls) izklāj krūškurvja dobumu un cieši savienojas ar piekrastes sienu. Starp šiem pleiras slāņiem ir sprauga (5-10 mikroni) - pleiras dobums piepildīts ar serozu šķidrumu. Atstarpe starp labo un kreisā plauša sauca videnes.Šeit atrodas sirds, traheja, asinsvadi un nervi. Plaušas ir sadalītas daivās, segmentos un lobulās. Šī sadalījuma smagums dažādiem dzīvniekiem nav vienāds.
Plaušu morfoloģiskā un funkcionālā vienība ir acinus (latīņu valodā acinus - vīnogu oga). Acinus ietver elpošanas (elpošanas) bronhiolu un alveolu ejas, kurš gals alveolu maisiņi. Viens acinus satur 400-600 alveolu; 12-20 acini veido plaušu lobu.
Alveolas - tie ir burbuļi, kuru iekšējā virsma ir izklāta ar vienu slāni plakanais epitēlijs... Starp epitēlija šūnām izšķir : Pirmās kārtas alveolocīti, kas kopā ar plaušu kapilāru endotēliju veidojas gaisa-asins barjera un Otrās kārtas alveocīti veic sekrēcijas funkciju, izdalot bioloģiski aktīvā viela virsmaktāns. Surfaktāns (fosfolipoproteīni - virsmaktīvā viela) izklāj alveolu iekšējo virsmu, palielina virsmas spraigumu un novērš alveolu sabrukšanu.
Elpceļu funkcijas.
Elpceļi(tie aiztur līdz 30% no ieelpotā gaisa) nepiedalās gāzu apmaiņā un tiek saukti "Kaitīga" telpa. Tomēr augšējiem un apakšējiem elpceļiem ir svarīga loma ķermeņa dzīvē.
Šeit notiek ieelpotā gaisa sasilšana, mitrināšana un attīrīšana. Tas ir iespējams, pateicoties labi attīstītai elpošanas trakta gļotādai, kas ir bagātīga vaskularizēts satur kausa šūnas, gļotādas dziedzerus un liels skaits skropstu epitēlija skropstas. Turklāt ir ožas analizatora receptori, klepus, šķaudīšanas, šņākšanas un kairinošo (kairinājuma) receptoru aizsardzības refleksu receptori. Tie atrodas bronhiolos un reaģē uz putekļu daļiņām, gļotām un kodīgiem tvaikiem. Kad kairinoši receptori ir kairināti, rodas dedzinoša sajūta, svīšana, parādās klepus un elpošana kļūst biežāka.
Gāzu apmaiņu starp organismu un ārējo vidi nodrošina stingri saskaņotu procesu kopums, kas iekļauts augstāko dzīvnieku elpošanas struktūrā.
2. Ārējā elpošana (plaušu ventilācija) pastāvīgs alveolārā gaisa gāzes sastāva atjaunināšanas process, kas tiek veikts, kad ieelpojot un izelpojot.
Plaušu audi nav aktīvu muskuļu elementu, un tāpēc tā apjoma palielināšanās vai samazināšanās notiek pasīvi laikā ar krūškurvja kustībām (ieelpojot, izelpojot). Tas ir saistīts ar negatīvs intrapleirālais spiediens(zem atmosfēras: ieelpojot par 15-30 mm Hg. Art., uz izelpas par 4-6 mm Hg. Art.) hermētiski noslēgtā krūšu dobumā.
Ārējās elpošanas mehānisms.
Ieelpošanas akts (latīņu valodā inspiration — iedvesma) ko veic, palielinot krūšu tilpumu. Tas ietver iedvesmotāju (inhalatoru) muskuļus: ārējie starpribu muskuļi un diafragma. Ar piespiedu elpošanu muskuļi ir savienoti: ribu pacēlājs, skalena suprakostālais muskulis, muguras zobu inhalators. Tajā pašā laikā krūšu kurvja tilpums palielinās trīs virzienos - vertikāli, sagitāli (anteroposterior) un frontāli.
Izelpas akts (latīņu valodā expiration — expiration) fizioloģiskās atpūtas stāvoklī pārsvarā ir pasīva. Tiklīdz inhalatoru muskuļi atslābinās, krūtis sava svara un piekrastes skrimšļa elastības dēļ atgriežas sākotnējā stāvoklī. Diafragma atslābinās, un tās kupols atkal kļūst izliekts.
Ar piespiedu elpošanu izelpas veicina izelpas muskuļi: iekšējie starpribu muskuļi, ārējie un iekšējie slīpie, šķērseniskie un taisnie muskuļi vēdera siena, muguras zoba izbeigšanās.
Elpošanas veidi.
Atkarībā no dažu elpošanas kustībās iesaistīto muskuļu transformācijas tie izšķir trīs elpošanas veidi:
1 - krūškurvja (krasta) elpošanas veids ko veic ārējo starpribu muskuļu un krūšu jostas muskuļu kontrakcija;
2 - vēdera (diafragmas) elpošanas veids- dominē diafragmas un vēdera muskuļu kontrakcijas;
3 - jaukts (krasta-vēdera) elpošanas veids visbiežāk sastopami lauksaimniecības dzīvniekiem.
Plkst dažādas slimības elpošanas modelis var būt atšķirīgs. Krūšu dobuma orgānu slimību gadījumā dominē diafragmas elpošanas veids, bet vēdera dobuma orgānu slimību gadījumā - piekrastes elpošana.
Elpošanas ātrums.
Elpošanas ātrums tiek saprasts kā elpošanas ciklu skaits (ieelpošana-izelpošana) 1 minūtē.
Zirgs 8 - 12 Suns 10 - 30
Krups. rags. liellopi 10 - 30 Truši 50 - 60
Aitas 8-20 Vistas 20-40
Cūka 8 - 18 Pīles 50 - 75
Persona 10 - 18 Pele 200
Jāpiebilst, ka tabulā ir norādīts vidējais. Elpošanas ātrums ir atkarīgs no dzīvnieka veida, šķirnes, produktivitātes, funkcionālais stāvoklis, diennakts laiks, vecums, apkārtējā temperatūra utt.
Plaušu tilpumi.
Atšķirt plaušu vispārējo un dzīvotspēju. Plaušu vitālā kapacitāte (VC) sastāv no trim tilpumiem: elpošanas un rezerves ieelpošanas un izelpas tilpumi.
1.Elpošanas tilpums Vai tas ir gaisa daudzums, ko varat ieelpot un izelpot bez piepūles.
2.Iedvesmas rezerves tilpums - tas ir gaiss, ko pēc mierīgas elpas var papildus ieelpot.
3.Izelpas rezerves tilpums Vai pēc mierīgas izelpas pēc iespējas vairāk var izelpot gaisa daudzums.
Pēc dziļākās izelpas daļa gaisa paliek plaušās. - atlikušais tilpums. VC un atlikušā gaisa tilpuma summa ir kopējā plaušu ietilpība.
Tiek saukta atlikušā gaisa tilpuma un rezerves izelpas tilpuma summa alveolārais gaiss (funkcionālā atlikušā ietilpība).
Plaušu tilpums (litros).
Zirgu cilvēks
1. Elpošanas V 5-6 0,5
2. Rezerves iedvesma 12 1.5
3. Rezerves V izelpas 12 1.5
4. Atlikušais V 10 1
Plaušu ventilācija- Tā ir alveolārā gaisa gāzes sastāva atjaunošana ieelpošanas un izelpas laikā. Novērtējot plaušu ventilācijas intensitāti, izmantojiet minūtes elpošanas apjoms(gaisa daudzums, kas iziet cauri plaušām 1 minūtē), kas ir atkarīgs no elpošanas kustību dziļuma un biežuma.
Zirgam miera stāvoklī ir plūdmaiņas tilpums 5-6 litri , elpošanas ātrums 12 elpošanas kustības 1 minūtē.
Tātad: 5 l.*12=60 litri minūtes elpošanas apjoms. ar vieglu darbu tas ir vienāds ar 150-200 litri, ar smagu darbu 400-500 litri.
Elpošanas laikā dažas plaušu daļas netiek vēdinātas, un ar dažāda intensitāte... Tāpēc skaitīšana alveolu ventilācijas koeficients Ir ieelpotā gaisa attiecība pret alveolu tilpumu. Jāpatur prātā, ka tad, kad zirgs ieelpo 5 litrus, 30% gaisa paliek elpceļu "kaitīgajā telpā".
Tādējādi alveolus sasniedz 3,5 litri ieelpotā gaisa (70% no 5 litriem plūdmaiņas tilpuma). Tāpēc alveolārās ventilācijas attiecība ir 3,5 L: 22 L. vai 1:6. Tas ir, ar katru klusu elpu tiek izvēdināta 1/6 no alveolām.
3. Gāzu difūzija (gāzu apmaiņa starp alveolāro gaisu un plaušu cirkulācijas kapilāru asinīm).
Gāzu apmaiņa plaušās tiek veikta difūzijas rezultātā oglekļa dioksīds (CO 2) no asinīm plaušu alveolās un skābeklis (O 2) no alveolām plaušu asinsrites kapilāru venozajās asinīs. Ir aprēķināts, ka aptuveni 5% no ieelpotā gaisa skābekļa paliek organismā, un no organisma izdalās aptuveni 4% oglekļa dioksīda. Slāpeklis nepiedalās gāzes apmaiņā.
Gāzu kustību nosaka tīri fiziskie likumi (osmoze un difūzija), darbojas gāzes-šķidruma sistēmā, atdalīta ar puscaurlaidīgu membrānu. Šie likumi ir balstīti uz gāzu daļējā spiediena vai daļējā spiediena gradienta starpību.
Daļējs spiediens (latīņu valodā partialis — daļējs) Vai gāzes maisījumā ir iekļauts vienas gāzes spiediens.
Gāzu difūzija notiek no apgabala, kurā ir vairāk augstspiediena uz zemāko reģionu.
Skābekļa daļējs spiediens alveolārajā gaisā 102 mmrt. Art., Oglekļa dioksīds 40 mm Hg. Art. Plaušu kapilāru venozās asinīs sasprindzinājums O2 = 40 mm Hg. Art., CO2 = 46 mm Hg. Art.
Tādējādi daļējā spiediena atšķirība ir:
skābekli (O2) 102 - 40 = 62 mm Hg. Art .;
oglekļa dioksīds (CO2) 46 - 40 = 6 mm Hg. Art.
Skābeklis ātri iekļūst caur plaušu membrānām un pilnībā apvienojas ar hemoglobīnu, un asinis kļūst arteriālas. Oglekļa dioksīdam, neskatoties uz nelielo atšķirību, ir daļējs spiediens augstāks difūzijas ātrums (25 reizes) no venozajām asinīm plaušu alveolās.
4. Gāzu (О 2, СО 2) transportēšana ar asinīm.
Skābeklis, pārejot no alveolām asinīs, ir divos veidos - apmēram 3% izšķīdis plazmā un apmēram 97% eritrocītu apvienojumā ar hemoglobīnu (oksihemoglobīnu). Asins piesātinājumu ar skābekli sauc skābekļa piesātināšana.
Vienā hemoglobīna molekulā ir 4 dzelzs atomi, tāpēc 1 hemoglobīna molekula var apvienot 4 skābekļa molekulas.
NNb+ 4О 2 ↔ ННb(O 2) 4
Oksihemoglobīns (ННb (О 2) 4) - eksponē īpašumu vāja, viegli disociējoša skābe.
Skābekļa daudzumu 100 mm asiņu hemoglobīna pilnīgas pārejas laikā uz oksihemoglobīnu sauc asins skābekļa kapacitāte. Ir konstatēts, ka vidēji 1 g hemoglobīna var saistīties 1,34 mmskābekli. Zinot hemoglobīna koncentrāciju asinīs, un tas ir vidēji 15 g... / 100 ml, var aprēķināt asins skābekļa ietilpību.
15 * 1,34 = 20,4 tilp.% (Tilpuma procenti).
Oglekļa dioksīda transportēšana ar asinīm.
Oglekļa dioksīda asins transportēšana ir grūts process, kurā piedalās eritrocīti (hemoglobīns, karboanhidrāzes enzīms) un asins bufersistēmas.
Oglekļa dioksīds ir asinīs trīs formas: 5% - fiziski izšķīdinātā veidā; 10% - karbohemoglobīna veidā; 85% - kālija bikarbonātu veidā eritrocītos un nātrija bikarbonāti plazmā.
CO 2, iekļuvis asins plazmā no audiem, nekavējoties izkliedējas eritrocītos, kur notiek hidratācijas reakcija, veidojot ogļskābi (H 2 CO 3) un tās disociāciju. Abas reakcijas katalizē enzīms karboanhidrāze, kas atrodas sarkanajās asins šūnās.
H 2 O + CO 2 → H 2 CO 3
karboanhidrāze
↓
H 2 CO 3 → H + + HCO 3 -
Palielinoties bikarbonāta jonu koncentrācijai (NSO 3 -) eritrocītos viena daļa no tām izkliedējas asins plazmā un apvienojas ar buferšķīduma sistēmām, veidojot nātrija bikarbonātu (NaHCO 3). Vēl viena NSO 3 daļa - paliek eritrocītos un savienojas ar hemoglobīnu (karbohemoglobīnu) un ar kālija katjoniem - kālija bikarbonātu (KHCO 3).
Alveolu kapilāros hemoglobīns apvienojas ar skābekli (oksihemoglobīnu) - šī ir stiprāka skābe, kas izspiež ogļskābi no visiem savienojumiem. Karboanhidrāzes ietekmē notiek tā dehidratācija.
H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2
Tādējādi oglekļa dioksīds, kas izšķīst un izdalās karbohemoglobīna disociācijas laikā, izkliedējas alveolārajā gaisā.
5. Gāzu apmaiņa starp asinīm un audu šķidrumu. Audu elpošana.
Gāzu apmaiņa starp asinīm un audiem notiek tādā pašā veidā gāzu daļējā spiediena starpības dēļ (saskaņā ar osmozes un difūzijas likumiem).Šeit saņemtās arteriālās asinis ir piesātinātas ar skābekli, tā spriegums ir 100 mmrt. Art. Skābekļa spriedze audu šķidrumā ir 20 - 40 mm Hg Art., un šūnās tā līmenis krītas uz 0.
Attiecīgi: О 2100 - 40 = 60 mm Hg. Art.
60 - 0 = 60 mm Hg. Art.
Tāpēc oksihemoglobīns izspiež skābekli, kas ātri nonāk audu šķidrumā un pēc tam audu šūnās.
Audu elpošana Ir process bioloģiskā oksidēšanāsšūnās un audos. Skābekļa iekļūšanu audos ietekmē tauku, ogļhidrātu un olbaltumvielu oksidēšanās. Šajā gadījumā izdalītā enerģija tiek uzkrāta formā augstas enerģijas savienojumi - ATP. Papildus oksidatīvajai fosforilēšanai tiek izmantots arī skābeklis ar mikrosomu oksidāciju - šūnu endoplazmatiskā retikuluma mikrosomās... Tomēr oksidatīvo reakciju galaprodukti ir ūdens un oglekļa dioksīds.
Oglekļa dioksīds, izšķīdinot audu šķidrumā, rada tur spriedzi 60-70 mm Hg. Art., kas ir augstāks par asinīm (40 mm Hg).
CO 2 70 - 40 = 30 mm Hg. Art.
Tādējādi augsts skābekļa spriedzes gradients un oglekļa dioksīda daļējā spiediena atšķirība starpšūnu šķidrumā un asinīs ir iemesls tā difūzijai no starpšūnu šķidruma asinīs.
6. Elpošanas regulēšana.
Elpošanas centrs - tas ir neironu kopums, kas atrodas visās centrālās nervu sistēmas daļās un piedalās elpošanas regulēšanā.
Mislavska elpošanas centra "kodola" galvenā daļa atrodas iegarenas smadzenes, retikulārā veidojuma zonā ceturtā apakšā smadzeņu kambara... Starp šī centra neironiem ir stingra specializācija (funkciju sadalījums). Daži neironi regulē ieelpošanas darbību, citi - izelpas darbību.
Bulbar elpošanas cena tra ir unikāla iezīme - automātisks, kas saglabājas pat ar pilnīgu deaferentāciju (pēc dažādu receptoru un nervu iedarbības pārtraukšanas).
Apgabalā Varoļjeva tilts atrodas "Pneimotaksiskais centrs". Tam nav automatizācijas, bet tas ietekmē Mislavska elpošanas centra neironu darbību, pārmaiņus stimulējot neironu aktivitāti ieelpas un izelpas aktā.
Nervu impulsi no elpošanas centra nonāk motoneuronos vēdera nerva kodols (3-4 kakla skriemeļi- diafragmas muskuļu centrs) un motorajiem neironiem, kas atrodas iekšā sānu ragi krūšu kurvja muguras smadzenes (inervē ārējos un iekšējos starpribu muskuļus).
Plaušās (starp elpceļu gludajiem muskuļiem un ap plaušu cirkulācijas kapilāru) ir trīs receptoru grupas: sastiepumi un sabrukumi, kairinoši, jukstakapilāri. Informācija no šiem receptoriem, par plaušu stāvokli (izstiepšanās, kolapss), to piepildīšanos ar gaisu, norīšanu kairinātāji elpošanas traktā (gāzes, putekļi), asinsspiediena izmaiņas plaušu asinsvados, caur aferentiem nerviem nonāk elpošanas centrā. Tas ietekmē elpošanas kustību biežumu un dziļumu, klepus un šķaudīšanas aizsargājošo refleksu izpausmi.
Liela nozīme elpošanas regulēšanā ir humorālie faktori. Asinsvadu miega artērijas sinusa, aortas un iegarenās smadzenes refleksogēnās zonas.
Oglekļa dioksīda koncentrācijas palielināšanās asinīs izraisa elpošanas centra uzbudinājumu. Tā rezultātā elpošana paātrinās - aizdusa (elpas trūkums). Oglekļa dioksīda līmeņa pazemināšanās asinīs palēnina elpošanas ritmu - apnoja.
Kas ir gāzes apmaiņa? Gandrīz neviena dzīva radība nevar iztikt bez tā. Gāzu apmaiņa plaušās un audos, kā arī asinis palīdz piesātināt šūnas barības vielas... Pateicoties viņam, mēs saņemam enerģiju un vitalitāti.
Kas ir gāzes apmaiņa?
Dzīviem organismiem ir vajadzīgs gaiss. Tas ir daudzu gāzu maisījums, no kuriem lielākā daļa ir skābeklis un slāpeklis. Abas šīs gāzes ir būtiskas sastāvdaļas nodrošināt normālu dzīvi organismiem.
Evolūcijas laikā dažādi veidi ir izstrādājuši savas ierīces to iegūšanai, dažiem ir attīstījušās plaušas, citiem ir žaunas, bet vēl citi izmanto tikai āda... Ar šo orgānu palīdzību tiek veikta gāzes apmaiņa.
Kas ir gāzes apmaiņa? Tas ir ārējās vides un dzīvo šūnu mijiedarbības process, kura laikā notiek skābekļa un oglekļa dioksīda apmaiņa. Elpošanas laikā kopā ar gaisu ķermenī nonāk skābeklis. Piesātinot visas šūnas un audus, tā piedalās oksidatīvā reakcija, pārvēršoties oglekļa dioksīdā, kas kopā ar citiem vielmaiņas produktiem izdalās no organisma.
Gāzu apmaiņa plaušās
Katru dienu mēs ieelpojam vairāk nekā 12 kilogramus gaisa. Plaušas mums palīdz šajā jautājumā. Tie ir apjomīgākie orgāni, kas spēj vienā dziļā elpā aizturēt līdz 3 litriem gaisa. Gāzu apmaiņa plaušās notiek ar alveolu palīdzību - daudziem burbuļiem, kas ir savstarpēji saistīti ar asinsvadiem.
Gaiss tajos iekļūst caur augšējiem elpceļiem, iet caur traheju un bronhiem. Kapilāri, kas savienoti ar alveolām, uzņem gaisu un izvada to caur asinsrites sistēmu. Tajā pašā laikā tie izdala oglekļa dioksīdu alveolām, kas atstāj ķermeni ar izelpu.
Apmaiņas procesu starp alveolām un asinsvadiem sauc par divpusēju difūziju. Tas notiek tikai dažās sekundēs un tiek veikts spiediena atšķirību dēļ. Skābekļa piesātinātajā atmosfēras gaisā ir vairāk skābekļa, tāpēc tas steidzas uz kapilāriem. Oglekļa dioksīdam ir mazāks spiediens, tāpēc tas tiek iespiests alveolos.
Cirkulācija
Bez asinsrites sistēmas gāzes apmaiņa plaušās un audos nebūtu iespējama. Mūsu ķermenis ir caurstrāvots ar daudziem asinsvadus dažāda garuma un diametra. Tos attēlo artērijas, vēnas, kapilāri, venulas utt. Kuģos asinis cirkulē nepārtraukti, veicinot gāzu un vielu apmaiņu.
Gāzu apmaiņa asinīs tiek veikta, izmantojot divus asinsrites apļus. Elpojot, gaiss sāk kustēties pa lielu apli. Asinīs tas tiek pārnests, pievienojoties īpašam proteīnam, ko sauc par hemoglobīnu, kas atrodas eritrocītos.
No alveolām gaiss iekļūst kapilāros un pēc tam artērijās, virzoties tieši uz sirdi. Mūsu ķermenī tam ir spēcīgs sūknis, kas sūknē asinis ar audiem un šūnām. Tie savukārt izdala asinis, kas piepildītas ar oglekļa dioksīdu, virzot tās caur venulām un vēnām atpakaļ uz sirdi.
Iet caur labo ātriju, deoksigenētas asinis pabeidz liels aplis... Labajā kambarī asinis caur to sāk destilēt.Tas pārvietojas pa artērijām, arteriolām un kapilāriem, kur apmainās ar gaisu ar alveolām, lai ciklu sāktu no jauna.
Apmaiņa audos
Tātad, mēs zinām, kāda ir gāzu apmaiņa starp plaušām un asinīm. Abas sistēmas pārvadā un apmaina gāzes. Bet galvenā loma ir audiem. Tie ir galvenie procesi, kas mainās ķīmiskais sastāvs gaiss.
Piesātina šūnas ar skābekli, kas tajās izraisa vairākas redoksreakcijas. Bioloģijā tos sauc par Krebsa ciklu. To īstenošanai nepieciešami fermenti, kas arī nāk ar asinīm.
Veidojot citronskābi, etiķskābi un citas skābes, produkti tauku, aminoskābju un glikozes oksidēšanai. Šis ir viens no kritiskie atskaites punkti, kas pavada gāzu apmaiņu audos. Tās gaitā izdalās enerģija, kas nepieciešama visu ķermeņa orgānu un sistēmu darbībai.
Reakcijas veikšanai aktīvi tiek izmantots skābeklis. Pamazām tas tiek oksidēts, pārvēršoties oglekļa dioksīdā - CO 2, kas no šūnām un audiem izdalās asinīs, pēc tam plaušās un atmosfērā.
Gāzu apmaiņa dzīvniekiem
Daudzu dzīvnieku ķermeņa un orgānu sistēmu struktūra ievērojami atšķiras. Zīdītāji ir visvairāk līdzīgi cilvēkiem. Maziem dzīvniekiem, piemēram, planārijai, nav sarežģītas sistēmas vielu apmaiņai. Elpošanai viņi izmanto ārējos vākus.
Elpošanai abinieki izmanto ādu, kā arī muti un plaušas. Lielākajā daļā dzīvnieku, kas dzīvo ūdenī, gāzes apmaiņa tiek veikta ar žaunu palīdzību. Tās ir plānas plāksnes, kas savienotas ar kapilāriem un transportē skābekli no ūdens uz tiem.
Posmkājiem, piemēram, tūkstoškājām, mežu utis, zirnekļiem, kukaiņiem, nav plaušu. Viņiem visā ķermenī ir trahejas, kas gaisu vada tieši uz šūnām. Šāda sistēma ļauj viņiem ātri pārvietoties, neizjūtot elpas trūkumu un nogurumu, jo enerģijas ražošanas process ir ātrāks.
Gāzes apmaiņa iekārtās
Atšķirībā no dzīvniekiem, augos gāzu apmaiņa audos ietver gan skābekļa, gan oglekļa dioksīda patēriņu. Elpošanas procesā viņi patērē skābekli. Augiem tam nav īpašu orgānu, tāpēc gaiss tajos iekļūst caur visām ķermeņa daļām.
Parasti lapām ir vislielākā platība, un galvenais gaisa daudzums nokrīt uz tām. Skābeklis tajos iekļūst caur nelielām atverēm starp šūnām, ko sauc par stomatām, tiek apstrādāts un izdalīts oglekļa dioksīda veidā, tāpat kā dzīvniekiem.
Augu atšķirīgā iezīme ir spēja fotosintēzei. Tātad viņi var pārvērst neorganiskās sastāvdaļas organiskās ar gaismas un enzīmu palīdzību. Fotosintēzes laikā tiek absorbēts oglekļa dioksīds un ražots skābeklis, tāpēc augi ir īstas "rūpnīcas" gaisa bagātināšanai.
Īpatnības
Gāzes apmaiņa ir viena no būtiskas funkcijas jebkurš dzīvs organisms. To veic ar elpošanas un asinsrites palīdzību, veicinot enerģijas izdalīšanos un vielmaiņu. Gāzes apmaiņas īpatnības ir tādas, ka tā ne vienmēr notiek vienādi.
Pirmkārt, tas nav iespējams bez elpošanas; apstāšanās 4 minūšu laikā var izraisīt smadzeņu šūnu darbības traucējumus. Tā rezultātā ķermenis nomirst. Ir daudzas slimības, kurās tiek traucēta gāzes apmaiņa. Audi nesaņem pietiekami daudz skābekļa, kas palēnina to attīstību un darbību.
Gadā tiek novērota gāzes apmaiņas nevienmērība veseliem cilvēkiem... Tas ievērojami palielinās, palielinoties muskuļu darbam. Burtiski sešās minūtēs viņš sasniedz maksimālo jaudu un ievēro to. Tomēr, palielinoties slodzei, var sākt palielināties skābekļa daudzums, kas arī atstās nepatīkamu iespaidu uz organisma pašsajūtu.
Notiek ielāde ...