ФІЗІОЛОГІЯ СИСТЕМИ ДИХАННЯ

ДИХАННЯ

• Ззовні процес дихання - це процес забезпечення організму киснем, і видалення продуктів окислення: С02 і Н2О.

• Цей процес здійснюється шляхом газообміну. Тобто, дихання - це безперервний біологічний процес газообміну між організмом і зовнішнім середовищем.

• В біологічному плані дихання - це процес біологічного окислення, який відбувається в тканинах.

ОСНОВНІ ЕТАПИ ГАЗОПЕРЕНОСУ

1) конвекційне надходження повітря в повітроносні шляхи і дифузія газів між повітроносними шляхами та альвеолами (зовнішнє дихання);

2) дифузія газів між альвеолами і кров'ю;

3) перенос газів кров'ю;

4) дифузія газів між капілярною кров'ю і тканинами;

5) внутрішнє або тканинне дихання.

ЗОВНІШНЄ ДИХАННЯ

Під зовнішнім диханням розуміють обмін газів між зовнішнім середовищем і альвеолами.

Обмін газів між альвеолою легень і капіляром

Обмін газів між альвеолою легень і капіляром

ТРАНСПОРТ ДИХАЛЬНИХ ГАЗІВ

• Транспорт дихальних газів до тканин тіла здійснює ССС, а транспортним засобом, що переносить їх від легень до тканин і навпаки є КРОВ, де гази знаходяться в розчиненому і хімічно-зв'язаному стані.

• Показником розчинності газів є коефіцієнт розчинності. Його величина показує той V газів, що розчиняється в 1 см3 рідини при температурі 0°С і тискові - 760 мм рт.ст.

• Парціальний тиск — внесок газу певного роду в загальний тиск суміші газів.

ПАРЦІАЛЬНИЙ ТИСК

КОЕФІЦІЄНТ РОЗЧИННОСТІ ГАЗІВ

• K розчинності в крові: 02 = 0,022

N - 0,011 С02 - 0,53.

• В зв'язку з тим, що К розчинення 02 дуже малий у порівнянні з К розчинення С02, він транспортується хімічним переносником - гемоглобіном.

• Доведено, що у 100 мл артеріальної крові міститься 19,21 мл 02, з яких тільки 0,25 мл знаходиться у розчиненому стані; С02 - 2,69 мл; N - 1,04 мл.

Перед тим, як вільний кисень утворить хімічні зв'язки з гемоглобіном

еритроцита, він розчиняється в рідині, що змочує альвеолу і у

плазмі крові

ВЛАСТИВІСТЬ ПЕРЕНОСЧИКА ГАЗІВ

• Основною властивістю переносника кисню є здатність приєднувати таку кількість кисню, яка необхідна для потреб організму.

• Реакція, що відбувається між 02 і гемоглобіном (Нв + 02 = Нв02 – оксигемоглобін) має зворотній характер.

• Зв'язок Нв з 02 залежить від величини напруги газів: якщо вона збільшується, то Нв + 02 і утворюється оксигемоглобін. При зменшенні напруги кисню, Нв02 розпадається і віддає 02.

КРИВА ДИСОЦІАЦІЇ ГЕМОГЛОБІНУ• Криву, що відображає залежність насичення

Нв киснем від напруги 02, називають кривою дисоціації оксигемоглобіну

• При невеликому парціальному тискові 02 (40 мм рт.ст.) з ним зв'язується 75-80% Нв. При тискові 80-90 м рт.ст. Нв майже повністю насичується 02.

• В альвеолярному повітрі парціальний тиск 02 = 120 мм рт.ст., тому кров в легенях буде повністю насичена 02.

• При нульовому тискові 02 Нв02 може віддавати весь сполучений з ним О2.

• Завдяки легкій віддачі гемоглобіном 02 при зниженні парціального тиску забезпечується безперервне постачання тканин киснем, в яких внаслідок постійного споживання 02, парціальний тиск = 0.

Крива дисоціації оксигемоглобіну в крові

людини в спокої: А – точка, яка виражає

відношення між рО2 і % Нв

О2 в артеріальній крові;

В – точка, яка виражає відношення між рО2 і % Нв

О2 у венозній крові.

ЗВ’ЯЗОК ГЕМОГЛОБІНУ З ГАЗАМИ

• Розпад оксигемоглобіну на Нв і 02 збільшується з підвищенням температури, із збільшенням кислотності крові, від наявності С02 в крові.

• Чим > міститься С02 в крові, тим < зв'язується Нв з 02 і тим швидше відбувається дисоціація Нв02.

• Гемоглобін здатен сполучатися з СО. Його спорідненість до цього газу у 210 разів вища, ніж до 02.

• СО перешкоджає утворенню Нв02. Якщо в повітрі, що вдихається буде 0,2 % - СО, кров втратить здатність переносити 02 і настане смерть від аноксії.

КИСНЕВА ЄМКІСТЬ КРОВІ

• Кількість 02, що може окислити 100 мл крові при повному насиченні гемоглобіном, називається КИСНЕВОЮ ЄМКІСТЮ КРОВІ /КЄК/.

• Відомо, що в 100 г крові людини міститься в середньому 15 % Нв.

• Кожний грам Нв може зв'язувати 1,34 мл 02. Отже, 100 мл крові може перенести 1,34 х 15% = 20,10 мл . Це і є КЄК. У чоловіків = 20 мл, у жінок = 18 мл О2/100 мл крові.

• При фізичному навантажені КЄК збільшується до 24 %, тому що в циркулюючу кров виходять еритроцити з депо.

ТРАНСПОРТ ВУГЛЕКИСЛОГО ГАЗУ

• Транспорт СО2 відбувається фізичним (розчинення) і хімічним шляхами.

• Розчинений у плазмі крові С02 становить приблизно 5% загальної кількості С02, що транспортується; 95% його переноситься у хімічно-зв'язаному стані.

• Спрощено процес транспорту С02 можна уявити так :

С02 (потрапляючи у кров) + Н20 -- вугільна кислота, яка відразу ►з'єднується з білками плазми:

Nа (білка плазми) + Н2С03 -- NаНСОз + Н (білка) (бікарбонат Nа).►

У легенях NаНСОз дисоціює і звільнений С02 виходить в альвеоли.

ТРАНСПОРТ ВУГЛЕКИСЛОГО ГАЗУ• Процес утворення вугільної кислоти і її дисоціація прискорюються

ферментом - карбоангідразою, який міститься в еритроцитах.• При збільшенні вмісту С02 в крові, фермент сприяє гідратації С02 і

реакція йде в бік утворення Н2СОз.

• При зниженні парціальної напруги С02 в крові, фермент сприяє дегідратації Н3С03 і реакція йде в бік утворення С02 і Н20 (в легенях).

• Частина молекул С02 + з гемоглобіном і утворюється карбоксигемоглобін. У капілярах тканин, Нв віддає 02, чим полегшує насичення крові С02.

• Парціальний тиск С02 = 40 мм рт.ст. - відповідає артеріальній крові, а парціальний тиск С02 = 46 мм рт.ст. – венозній.

• При 40 мм рт.ст. - в крові міститься 52% вугільної кислоти; при 46 мм рт.ст. - 58% вугільної кислоти.

ОБМІН ГАЗІВ У ТКАНИНАХ• Артеріальна кров, що надходить до тканин,

містить 20 мл 02 і 52 мл С02, а парціальна напруга 02 -100 і С02 - 40 мм рт.ст.

ОБМІН ГАЗІВ У ТКАНИНАХОскільки в тканинах в процесі обміну речовин 02 постійно використовується, то його напруга в тканинній рідині утримується близько 0, тому 02 внаслідок різниці напруг дифундує із артеріальної крові в тканини.В результаті обмінних процесів в тканинах, утворюється С02 і його напруга в тканинній рідині = 60 мм рт.ст., а в артеріальній крові 40 мм рт.ст., тому С02 дифундує із тканини в кров (в бік меншої напруги).

• С02, надходячи із тканинної рідини в плазму крові приєднує Н20 і перетворюється у легко дисоційовану вугільну кислоту: Н20 + С02 --

Н► 2С03 , яка дисоціює на іони Н+ і НСОз- , і її кількість зменшується, внаслідок чого підсилюється утворення Н2С03 із С02 і Н20, що покращує зв'язування С02.

• Дифузія молекул 02 з крові в тканини здійснюється за його градієнтом.

• На проміжку від артеріальної частини капіляра до MTX клітин (де 02 використовується для хімічних реакцій окислення) різниця тиску 02 = 100 мм рт.ст.

• Внаслідок цієї різниці відбувається дисоціація оксигемоглобіну і рух 02

через стінку капіляра-- міжклітинний простір-- цитолему--► ►внутрішньоклітинний простір -- оболонку мітохондрій.► ►

• На різних ділянках цього шляху тиск 02 такий: біля MTX - 3-5 мм рт.ст.; всередині клітин - 10 мм рт.ст., в тканинній рідині біля капіляра - 20-40 мм рт.ст..