Aerul alveolar și expirat are. Compoziția chimică a aerului și semnificația sa igienică. I. Moment organizatoric

Sensul respirației

Respirația este un proces vital de schimb constant de gaze între organism și mediul său extern. În procesul de respirație, o persoană absoarbe din mediu inconjurator oxigen și eliberează dioxid de carbon.

Aproape toate reacțiile complexe de transformare a substanțelor din organism au loc cu participarea obligatorie a oxigenului. Fără oxigen, metabolismul este imposibil și este necesar un aport constant de oxigen pentru a păstra viața. Ca urmare a metabolismului, în celule și țesuturi se formează dioxid de carbon, care trebuie îndepărtat din organism. Acumularea unei sume semnificative dioxid de carbonîn interiorul corpului este periculos. Dioxidul de carbon este transportat de sânge către organele respiratorii și expirat. Oxigenul care intră în organele respiratorii în timpul inhalării difuzează în sânge și este livrat de sânge către organe și țesuturi.

Nu există rezerve de oxigen în corpul uman și animal și, prin urmare, furnizarea sa continuă a organismului este o necesitate vitală. Dacă o persoană, în cazurile necesare, poate trăi fără hrană mai mult de o lună, fără apă până la 10 zile, atunci în absența oxigenului apar modificări ireversibile în 5-7 minute.

Compoziția aerului inspirat, expirat și alveolar

Inspirând și expirând alternativ, o persoană ventilează plămânii, menținând o compoziție de gaz relativ constantă în veziculele pulmonare (alveole). O persoană respiră aer atmosferic cu un conținut ridicat de oxigen (20,9%) și un conținut scăzut de dioxid de carbon (0,03%) și expiră aer în care oxigenul este de 16,3%, dioxidul de carbon este de 4% (Tabelul 8).

Compoziția aerului alveolar este semnificativ diferită de compoziția aerului atmosferic, inhalat. Are mai puțin oxigen (14,2%) și un numar mare de dioxid de carbon (5,2%).

Azotul și gazele inerte, care fac parte din aer, nu participă la respirație, iar conținutul lor în aerul inspirat, expirat și alveolar este aproape același.

De ce există mai mult oxigen în aerul expirat decât în ​​aerul alveolar? Acest lucru se explică prin faptul că în timpul expirației, aerul care se află în organele respiratorii, în căile respiratorii, este amestecat cu aerul alveolar.

Presiunea și tensiunea parțială a gazelor

În plămâni, oxigenul din aerul alveolar trece în sânge, iar dioxidul de carbon din sânge intră în plămâni. Trecerea gazelor de la aer la lichid și de la lichid la aer are loc datorită diferenței de presiune parțială a acestor gaze în aer și lichid. Presiunea parțială este partea din presiunea totală care cade asupra proporției unui anumit gaz dintr-un amestec de gaze. Cu cât procentul de gaz din amestec este mai mare, cu atât presiunea parțială a acestuia este mai mare. Aerul atmosferic, după cum știți, este un amestec de gaze. Presiunea aerului atmosferic 760 mm Hg. Artă. Presiunea parțială a oxigenului în aerul atmosferic este de 20,94% din 760 mm, adică 159 mm; azot - 79,03% din 760 mm, adică aproximativ 600 mm; există puțin dioxid de carbon în aerul atmosferic - 0,03%, prin urmare presiunea sa parțială este de 0,03% din 760 mm - 0,2 mm Hg. Artă.

Pentru gazele dizolvate într-un lichid se folosește termenul „tensiune”, corespunzător termenului „presiune parțială” folosit pentru gazele libere. Tensiunea gazului este exprimată în aceleași unități ca și presiunea (în mmHg). Dacă presiunea parțială a gazului din mediu este mai mare decât tensiunea acelui gaz în lichid, atunci gazul se dizolvă în lichid.

Presiunea parțială a oxigenului în aerul alveolar este de 100-105 mm Hg. Art., iar în sângele care curge către plămâni, tensiunea oxigenului este în medie de 60 mm Hg. Art., prin urmare, în plămâni, oxigenul din aerul alveolar trece în sânge.

Mișcarea gazelor are loc conform legilor difuziei, conform cărora un gaz se propagă dintr-un mediu cu o presiune parțială mare într-un mediu cu o presiune mai mică.

Schimbul de gaze în plămâni

Tranziția în plămâni a oxigenului din aerul alveolar în sânge și fluxul de dioxid de carbon din sânge în plămâni respectă legile descrise mai sus.

Datorită muncii marelui fiziolog rus Ivan Mikhailovici Sechenov, a devenit posibil să se studieze compoziția gazelor din sânge și condițiile schimbului de gaze în plămâni și țesuturi.

Schimbul de gaze în plămâni are loc între aerul alveolar și sânge prin difuzie. Alveolele plămânilor sunt înconjurate de o rețea densă de capilare. Pereții alveolelor și capilarelor sunt foarte subțiri, ceea ce contribuie la pătrunderea gazelor din plămâni în sânge și invers. Schimbul de gaze depinde de dimensiunea suprafeței prin care se realizează difuzia gazelor și de diferența de presiune parțială (tensiune) a gazelor care difuzează. Cu o respirație profundă, alveolele se întind, iar suprafața lor ajunge la 100-105 m2. Suprafața capilarelor din plămâni este de asemenea mare. Există o diferență suficientă între presiunea parțială a gazelor din aerul alveolar și tensiunea acestor gaze în sângele venos (Tabelul 9).

Din tabelul 9 rezultă că diferența dintre tensiunea gazelor din sângele venos și presiunea parțială a acestora în aerul alveolar este de 110 - 40 = 70 mm Hg pentru oxigen. Art., iar pentru dioxid de carbon 47 - 40 = 7 mm Hg. Artă.

Din punct de vedere empiric, a fost posibil să se stabilească că cu o diferență de tensiune a oxigenului de 1 mm Hg. Artă. la un adult în repaus, 25-60 ml de oxigen pot intra în sânge în 1 minut. O persoană în repaus are nevoie de aproximativ 25-30 ml de oxigen pe minut. Prin urmare, diferența de presiune a oxigenului de 70 mm Hg. st, suficient pentru a asigura organismului oxigen în diferite condiții ale activității sale: în timpul muncii fizice, exercițiilor sportive etc.

Rata de difuzie a dioxidului de carbon din sânge este de 25 de ori mai mare decât cea a oxigenului, prin urmare, cu o diferență de presiune de 7 mm Hg. Art., dioxidul de carbon are timp să iasă în evidență din sânge.

Transportarea gazelor în sânge

Sângele transportă oxigen și dioxid de carbon. În sânge, ca în orice lichid, gazele pot fi în două stări: dizolvate fizic și legate chimic. Atât oxigenul, cât și dioxidul de carbon se dizolvă în cantități foarte mici în plasma sanguină. Majoritatea oxigenului și a dioxidului de carbon sunt transportate sub formă legată chimic.

Principalul transportator de oxigen este hemoglobina din sânge. 1 g de hemoglobină leagă 1,34 ml de oxigen. Hemoglobina are capacitatea de a se combina cu oxigenul pentru a forma oxihemoglobina. Cu cât presiunea parțială a oxigenului este mai mare, cu atât se formează mai multă oxihemoglobină. În aerul alveolar, presiunea parțială a oxigenului este de 100-110 mm Hg. Artă. În aceste condiții, 97% din hemoglobina din sânge se leagă de oxigen. Sângele transportă oxigen către țesuturi sub formă de oxihemoglobină. Aici, presiunea parțială a oxigenului este scăzută, iar oxihemoglobina - un compus fragil - eliberează oxigen, care este folosit de țesuturi. Legarea oxigenului de către hemoglobină este, de asemenea, afectată de tensiunea dioxidului de carbon. Dioxidul de carbon reduce capacitatea hemoglobinei de a lega oxigenul și promovează disocierea oxihemoglobinei. O creștere a temperaturii reduce, de asemenea, capacitatea hemoglobinei de a lega oxigenul. Se știe că temperatura în țesuturi este mai mare decât în ​​plămâni. Toate aceste condiții ajută la disocierea oxihemoglobinei, în urma căreia sângele eliberează oxigenul eliberat din compusul chimic în fluidul tisular.

Proprietatea hemoglobinei de a lega oxigenul este vitală importanţă pentru corp. Uneori oamenii mor din cauza lipsei de oxigen din organism, înconjurați de cel mai curat aer. Acest lucru se poate întâmpla unei persoane care se află într-un mediu cu presiune scăzută (la altitudini mari), unde atmosfera rarefiată are o presiune parțială foarte scăzută a oxigenului. La 15 aprilie 1875, balonul Zenith, care transporta trei aeronauți, a atins o înălțime de 8000 m. Când balonul a aterizat, o singură persoană a supraviețuit. Cauza morții a fost o scădere bruscă a presiunii parțiale a oxigenului la mare altitudine. La altitudini mari (7-8 km), sângele arterial în compoziția sa gazoasă se apropie de sângele venos; toate țesuturile corpului încep să experimenteze o lipsă acută de oxigen, ceea ce duce la consecințe grave. Urcarea peste 5000 m necesită de obicei utilizarea unor dispozitive speciale de oxigen.

Cu antrenament special, organismul se poate adapta la conținutul redus de oxigen din aerul atmosferic. La o persoană antrenată, respirația se adâncește, numărul de eritrocite din sânge crește datorită formării lor crescute în organele hematopoietice și din depozitul de sânge. În plus, contracțiile inimii cresc, ceea ce duce la o creștere a volumului minut al sângelui.

Camerele de presiune sunt utilizate pe scară largă pentru antrenament.

Dioxidul de carbon este transportat în sânge sub formă de compuși chimici - bicarbonați de sodiu și potasiu. Legarea dioxidului de carbon și eliberarea acestuia de către sânge depind de tensiunea acestuia în țesuturi și sânge.

În plus, hemoglobina din sânge este implicată în transferul de dioxid de carbon. În capilarele tisulare, hemoglobina intră într-o combinație chimică cu dioxidul de carbon. În plămâni, acest compus se descompune odată cu eliberarea de dioxid de carbon. Aproximativ 25-30% din dioxidul de carbon eliberat în plămâni este transportat de hemoglobină.

corpul ceresc se numește caudat? 5) Oceanele cele mai apropiate de Astana, Almaty, Aktau. Oceanele cele mai îndepărtate de Astana, Almaty, Aktau. 6) În ce se măsoară fenomenul de culoare și sunet? 7) Lista 10 rezerve? 10) Cât este un cerc complet al pământului în jurul axei? 10) Cât este un cerc complet al pământului în jurul soarelui? 11) Enumerați râurile „cel mai”? plante? 15) Enumerați tipurile de comunități? poți sări peste care nu le cunoști și îți mulțumesc foarte mult anticipat, doar că avem un examen în științe naturale în curând și am mare nevoie de el și încă o dată îți mulțumesc foarte mult pentru tot ceea ce faci

SI ASTA ESTE NECESAR
DAM TOATE PUNCTE
1. Ce celule sanguine transportă oxigen și dioxid de carbon?
1) trombocite 2) eritrocite
3) leucocite 4) limfocite
2. Care este diferența dintre aerul expirat și aerul inspirat?
1) conținut ridicat de azot, oxigen și dioxid de carbon
2) conținut scăzut de dioxid de carbon și oxigen
și mare - azot
3) conținut scăzut de azot și oxigen
4) un conținut mai scăzut de oxigen, un conținut mare de dioxid de carbon și un conținut neschimbat de azot
3. Din cauza ce are loc schimbul de gaze în plămâni?
1) difuzie 2) transport activ
3) transport pasiv 4) osmoză
4. De unde începe circulația sistemică?
1) atriul drept 2) atriul stâng
3) ventriculul stâng 4) ventriculul drept
5. . Ce dispozitiv este folosit pentru a determina VC (capacitatea vitală a plămânilor)?
4) spirometru
6. Ce știință studiază structura internă a organismelor?
1) anatomie 2) fiziologie
3) genetică 4) citologie
7. Sensul respirației este de a oferi corpului
1) energie
2) material de construcție
3) rezerve de nutrienți
4) vitamine
8. Dacă o persoană fumează mult, atunci el
1) crește cantitatea de substanțe biologic active din veziculele pulmonare
2) veziculele pulmonare se lipesc împreună din cauza deteriorării
căptușindu-le din interiorul unei pelicule de substanțe biologic active
3) capacitatea hemoglobinei de a atașa oxigenul crește
4) veziculele pulmonare își pierd elasticitatea și capacitatea de curățare
9. Conduce la eliberarea de energie în organism
1) educație compusi organici
2) difuzia substantelor prin membranele celulare
3) oxidare materie organicăîn celulele corpului
4) descompunerea oxihemoglobinei în oxigen și hemoglobină
10. Fumul de țigară conține peste 200 de substanțe nocive,
inclusiv monoxidul de carbon, care
1) reduce viteza de mișcare a sângelui
2) formează o legătură stabilă cu hemoglobina
3) crește coagularea sângelui
4) reduce capacitatea organismului de a produce anticorpi
11. Rolul respirației în viața organismelor este de a produce%
1) formarea şi depunerea substanţelor organice
2) absorbția din mediu a dioxidului de carbon
3) eliberarea energiei necesare vieții lor
4) absorbția materiei organice din mediu

12. Aerul din căile respiratorii este încălzit prin faptul că
1) pereții lor sunt căptușiți cu epiteliu ciliat
2) în pereții lor sunt glande care secretă mucus
3) vase mici de sânge se ramifică în pereții lor
4) veziculele pulmonare constau dintr-un singur strat de celule
13. Când o persoană este otrăvită cu monoxid de carbon
1) celulele corpului primesc mai puțin oxigen
2) scade capacitatea vitală a plămânilor
3) se modifică forma globulelor roșii
4) procesul de absorbție încetinește nutrienți
14. Capacitatea vitală a plămânilor la o persoană adultă sănătoasă variază de la
1)1 până la 2 l 2)6 până la 7 l 3)3 până la 5 l 4)7 până la 8 l
15. Ce fel de sânge la mamifere și oameni curge în venele circulației sistemice?
1) saturat cu dioxid de carbon 2) saturat cu oxigen
3) arterial 4) mixt

Lecția numărul 7.

Subiect: Respirația externă. Structura ciclului respirator.

Suflare- un set de procese care au ca rezultat consumul de oxigen de către organism și eliberarea de dioxid de carbon.

Respirația la oameni și la animalele superioare include următoarele procese:

1. Schimb de aer între mediul extern și alveolele plămânilor.

2. Schimb de gaze între aerul alveolar și sângele care curge prin capilarele pulmonare.

3. Transportul gazelor prin sânge.

4. Schimb de gaze între sânge și țesuturi din capilarele tisulare.

5. Consumul de oxigen de către celule și eliberarea lor de dioxid de carbon.

La organisme unicelulare schimbul de gaze are loc pe întreaga suprafață a corpului, la insecte - prin trahee, care pătrund în întregul corp, la pești - în branhii. La amfibieni, 2/3 din schimbul de gaze are loc prin piele și 1/3 prin plămâni. La mamifere, schimbul de gaze are loc aproape în întregime în plămâni și ușor prin piele și tractul digestiv.

Respirația externă.

Plămânii la animalele de fermă sunt localizați într-o cavitate toracică închisă ermetic, unde presiunea este negativă (sub atmosferă). Din interior, cavitatea toracică este căptușită cu o pleură, una dintre foile căreia (parietală) este adiacentă toracelui, iar cealaltă (viscerală) acoperă plămânii. Între ele există un spațiu umplut cu lichid seros pentru a reduce frecarea plămânilor în timpul inhalării și expirării. Plămânii sunt lipsiți de mușchi și urmăresc pasiv mișcarea toracelui: atunci când acesta din urmă se extinde, se extind și aspiră aer (inhalează), iar când cad, se potolesc (expiră). Mușchii respiratori ai toracelui și diafragmei se contractă din cauza impulsurilor venite din centrul respirator, ceea ce asigură o respirație normală. Dacă deschideți pieptul, aerul intră în cavitatea pleurală (pneumotorax) și presiunea din aceasta devine egală cu presiunea atmosferică, ca urmare, plămânii se prăbușesc (atelectazie).

Presiune negativă în cavitatea pleurală.

La fetușii de animale, plămânii umplu întreaga cavitate toracică. Schimbul de gaze are loc prin placentă. Plămânii fetali nu sunt implicați în respirație.

După naștere, la prima respirație, coastele se ridică, dar înăuntru poziția inițială nu se pot întoarce, deoarece sunt fixate în vertebre.

Țesutul elastic al plămânilor tinde să cadă, se formează un decalaj între plămâni și piept, în care presiunea este sub atmosferică. Deci, în alveolele plămânilor, presiunea este egală cu atmosferică -760, în cavitatea pleurală - 745-754 mm Hg. Acești 10-30 mm asigură expansiunea plămânilor. Când inhalați, volumul cavității toracice crește, presiunea scade, aerul intră în plămâni. Când pieptul se prăbușește, cavitatea toracică scade, presiunea din el crește și aerul este forțat spre exterior - are loc expirația.

Sub frecvență respirația înțelegeți numărul de cicluri respiratorii (inhalare-exhalare) în 1 min. Frecvența mișcărilor respiratorii la animale depinde de intensitatea metabolismului, de temperatura ambiantă, de productivitatea animală etc.

Animalele mari respiră mai rar decât cele mici, animalele tinere mai des decât adulții. Vacile cu producție mare respiră mai frecvent decât vacile cu producție scăzută. Munca fizică, aportul alimentar, entuziasmul accelerează respirația.

Frecvența respiratorie

La animale în 1 min

La actul respirației, mușchii intercostali externi și interni participă mușchii diafragmei. În funcție de ce mușchi sunt mai implicați în expansiunea toracelui, se disting trei tipuri de respirație: costală sau toracică (la inhalare, mușchii intercostali externi se contractă în principal); abdominală sau diafragmatică (datorită contracției diafragmei); costabdominal, când mușchii toracelui și diafragmei participă la respirație. În timpul sarcinii, boli ale organelor abdominale, tipul de respirație se schimbă în piept, deoarece animalele „protejează” organele bolnave.

La respirație, pieptul se extinde și se prăbușește. O înregistrare a mișcărilor respiratorii se numește pneumogramă, care poate fi utilizată pentru a determina frecvența și profunzimea respirației.

Reflexele respiratorii de protecție includ tusea, strănutul, oprirea, creșterea sau accelerarea respirației.

Tusea, strănutul apar din cauza iritației receptorilor tractului respirator superior de către particule mecanice, mucus. În timpul tusei, strănutului, are loc o expirație ascuțită cu glota închisă, în urma căreia substanțele iritante sunt îndepărtate.

Răspunsul organismului este de a opri respirația. Dacă unui animal i se permite să inhaleze amoniac, eter, clor sau alte substanțe cu miros înțepător, apare stopul respirator, care împiedică pătrunderea iritanților în plămâni.

Iritația prin durere provoacă mai întâi o întârziere, apoi o creștere a respirației.

Transportarea gazelor în sânge.

Când inhalați, aerul intră în alveolele plămânilor, unde schimbul de gaze are loc prin capilare. Aerul inhalat este un amestec de gaze: oxigen - 20,82%, dioxid de carbon - 0,03 și azot - 79,15%. Schimbul de gaze în plămâni are loc ca urmare a difuzării dioxidului de carbon din sânge în aerul alveolar și a oxigenului din aerul alveolar în sânge, datorită diferenței de presiune parțială a gazelor din aerul alveolar și din sânge.

Presiune parțială- aceasta este partea din presiunea totală a amestecului de gaze atribuită ponderii unuia sau altuia gaz în amestec. Deci, tensiunea dioxidului de carbon din sângele venos este de 46 mm Hg. Art., iar în aerul alveolar - 40, oxigen în alveolele plămânilor - 100 mm Hg. Art. și sânge venos - 90.

Oxigenul care intră în sânge este dizolvat în plasmă în cantitate de 0,3 vol.%, iar restul se leagă de hemoglobină, rezultând formarea oxihemoglobinei, care se descompune în țesuturi. Se numește cantitatea de oxigen pe care o pot lega 100 ml de sânge capacitatea de oxigen a sângelui. Hemoglobina eliberată se leagă de dioxidul de carbon (formând carbohemoglobina), 2,5 vol.% din dioxid de carbon se dizolvă în plasma sanguină. Dioxidul de carbon este eliberat din plămâni cu aerul expirat.

Compoziția aerului inspirat și expirat

Aerul atmosferic care intră în plămâni în timpul inhalării se numește inhalat aer; aerul eliberat prin tractul respirator în timpul expirației, - expirat. Aerul expirat este un amestec de aer umplere alveole, - aer alveolar- cu aer în căile respiratorii (în cavitatea nazală, laringe, trahee și bronhii). Compoziția aerului inspirat, expirat și alveolar conditii normale la o persoană sănătoasă, este destul de constantă și este determinată de următoarele numere (Tabelul 3).

Aceste cifre pot varia oarecum în funcție de diferite condiții (stare de odihnă sau de muncă etc.). Dar, în toate condițiile, aerul alveolar diferă de aerul inhalat printr-un conținut semnificativ mai mic de oxigen și un conținut mai mare de dioxid de carbon. Acest lucru se întâmplă ca urmare a faptului că, în alveolele pulmonare, oxigenul intră în sânge din aer, iar dioxidul de carbon este eliberat înapoi.

Schimbul de gaze în plămâni datorită faptului că în alveole pulmonare și sânge venos curgând în plămâni, presiunea oxigenului și a dioxidului de carbon diferit: presiunea oxigenului în alveole este mai mare decât în ​​sânge, iar presiunea dioxidului de carbon, dimpotrivă, în sânge este mai mare decât în ​​alveole. Prin urmare, în plămâni, oxigenul este transferat din aer în sânge, iar dioxidul de carbon este transferat din sânge în aer. O astfel de tranziție a gazelor se explică prin anumite legi fizice: dacă presiunea unui gaz într-un lichid și în aerul care îl înconjoară este diferită, atunci gazul trece din lichid în aer și invers până când presiunea este echilibrată.

Tabelul 3

Într-un amestec de gaze, care este aer, presiunea fiecărui gaz este determinată de procentul acestui gaz și se numește presiune parțială(din cuvântul latin pars - parte). De exemplu, aerul atmosferic exercită o presiune egală cu 760 mm Hg. Conținutul de oxigen din aer este de 20,94%. Presiunea parțială a oxigenului atmosferic va fi de 20,94% din presiunea totală a aerului, adică 760 mm, și egală cu 159 mm Hg. S-a stabilit că presiunea parțială a oxigenului în aerul alveolar este de 100 - 110 mm, iar în sângele venos și capilarele plămânilor - 40 mm. Presiunea parțială a dioxidului de carbon este de 40 mm în alveole și 47 mm în sânge. Diferența de presiune parțială dintre gazele din sânge și aer explică schimbul de gaze în plămâni. În acest proces, celulele pereților alveolelor pulmonare și capilarele sanguine ale plămânilor joacă un rol activ, prin care are loc trecerea gazelor.

Transportarea gazelor în sânge

Sângele transportă continuu oxigen de la plămâni la țesuturi și dioxid de carbon de la țesuturi la plămâni. Sângele arterial care curge din plămâni conține mult mai mult oxigen decât ar trebui să fie conform legilor fizice ale dizolvării gazelor în lichide. Acest lucru se explică prin majoritatea oxigenul se află în sânge nu în stare dizolvată, ci într-o stare legată chimic. Oxigenul care vine din alveolele pulmonare în plasma sanguină pătrunde activ în celulele roșii din sânge și se combină cu hemoglobina, formând un compus chimic fragil - oxihemoglobina. Noi porțiuni de oxigen vin din alveole în plasma sanguină și din aceasta în celulele roșii din sânge până când aproape toată hemoglobina trece în oxihemoglobină. Când se respiră aer atmosferic în condiții normale, 96% din hemoglobină este transformată în oxihemoglobină și, ca urmare, eritrocitele conțin de 60 de ori mai mult oxigen decât plasma sanguină. Aceasta oferă țesuturilor cantitatea de oxigen de care au nevoie să o schimbe.

Schimbul de gaze în țesuturi are loc după același principiu ca și în plămâni. Când sângele trece prin capilarele sanguine ale diferitelor organe, oxigenul din regiunea de presiune parțială mare (plasma sanguină) trece în regiunea de presiune parțială scăzută (lichidul tisular). Din lichidul tisular, oxigenul intră în celule și intră imediat în reacții chimice oxidare. Ca rezultat, presiunea parțială a oxigenului din interiorul celulelor este întotdeauna zero. Pe măsură ce oxigenul părăsește plasma sanguină, oxihemoglobina este transformată în hemoglobină, oferind o concentrație suficientă de oxigen în plasmă. Mulți factori contribuie la conversia oxihemoglobinei în hemoglobină, în special, saturația sângelui cu dioxid de carbon și creșterea temperaturii sângelui în organe (de exemplu, în mușchi în timpul contracției lor).

Dioxidul de carbon format în celule în procesul de metabolism intră în fluidul tisular, creând o presiune parțială mare în acesta. În sângele care curge prin capilarele sanguine ale diferitelor organe, presiunea parțială a dioxidului de carbon este mult mai mică, astfel încât dioxidul de carbon trece din fluidul tisular în sânge. Sângele conține mult mai mult dioxid de carbon decât este posibil datorită dizolvării sale în lichid. Acest lucru este determinat și de faptul că dioxidul de carbon nu este doar în stare dizolvată în plasmă, ci intră și într-o combinație chimică cu hemoglobina eritrocitară și sărurile plasmatice. Cu participarea unei enzime speciale, dioxidul de carbon se combină, de asemenea, relativ ușor cu apa din plasmă sanguină, formând acid carbonic, care se descompune din nou în dioxid de carbon și apă în plămâni. Acest lucru asigură posibilitatea de a efectua tot dioxidul de carbon format în țesuturi. Sângele care a renunțat la oxigen și este saturat cu dioxid de carbon se numește venos.

Sângele venos intră în plămâni, unde are loc respirația pulmonară.

Mecanismul de inspirație și expirare

Actul de respirație constă în inhalare și expirare repetate ritmic.

Se efectuează inhalarea în felul următor. Sub influența impulsurilor nervoase, mușchii implicați în actul de inhalare se contractă: diafragma, mușchii intercostali externi etc. Diafragma coboară (se aplatizează) în timpul contracției sale, ceea ce duce la creșterea dimensiunii verticale a cavității toracice. Odată cu contracția intercostalului extern și a altor mușchi, coastele se ridică, în timp ce dimensiunile anteroposterioare și transversale ale cavității toracice cresc. Astfel, ca urmare a contracției musculare, volumul toracelui crește (Fig. 74). Datorită faptului că nu există aer în cavitatea pleurală și presiunea în aceasta este negativă, concomitent cu creșterea volumului toracelui, plămânii se extind. Când plămânii se extind, presiunea aerului din interiorul lor scade (devine mai mică decât presiunea atmosferică) și aerul atmosferic trece prin tractul respirator în plămâni. În consecință, la inhalare, se produce secvențial următoarele: contracția musculară - o creștere a volumului toracelui - dilatarea plămânilor și o scădere a presiunii în interiorul plămânilor - fluxul de aer prin căile respiratorii în plămâni.

Orez. 74. Schemă care prezintă modificări ale toracelui și diafragmei în timpul respirației

Expirația urmează după inspirație. Mușchii implicați în actul de inhalare se relaxează (diafragma se ridică în același timp), coastele, ca urmare a contracției mușchilor intercostali interni și a altor mușchi și datorită severității lor, cad. Volumul toracelui scade (vezi fig. 74), plămânii sunt comprimați, presiunea din ei crește (devine mai mare decât presiunea atmosferică) și aerul iese în fugă prin căile respiratorii.

Mișcările de respirație sunt ritmice. Un adult în stare de calm are 16-20 de mișcări respiratorii pe minut. La copii, acestea sunt mai frecvente (la un nou-născut, aproximativ 60 pe minut). De regulă, activitatea fizică, în special la persoanele slab pregătite, este însoțită de o creștere a respirației. În multe boli, există și o creștere a mișcărilor respiratorii. Creșterea respirației poate fi însoțită de o scădere a adâncimii acesteia. În timpul somnului, respirația încetinește.

Există două tipuri de respirație: abdominală (predominantă la bărbați) și toracică (la femei). În primul tip, volumul cavității toracice crește în principal ca urmare a contracției diafragmei (creșterea dimensiunii verticale), în al doilea - ca urmare a contracției altor mușchi respiratori (o creștere a dimensiunilor anteroposterioare și transversale ale cufăr).

Capacitatea vitală a plămânilor

Pentru caracteristicile funcționale ale plămânilor se utilizează definiția capacității lor vitale. Capacitatea vitală a plămânilor este cantitatea de aer pe care o persoană o poate expira după ce a inspirat adânc. În medie, este de 3500 cm3. Valoarea capacității pulmonare depinde în mare măsură de antrenament, vârstă și sex.

Educația fizică sistematică și sportul contribuie la creșterea capacității vitale a plămânilor (la unii sportivi ajunge la 6000 - 7000 cm3). La femei, capacitatea vitală este în medie mai mică decât la bărbați; este mai mare la tineri decât la persoanele în vârstă. Pentru a determina capacitatea vitală a plămânilor, se folosește un dispozitiv special - un spirometru (Fig. 75).

Fig 75. Spirometrie (subiectul a făcut o expirație profundă)

Cu o respirație calmă, aproximativ 500 cm 3 de aer intră în plămâni dintr-o singură respirație. Acest volum se numește aer respirat. Cu o inspirație maximă după o expirație calmă, aerul intră în plămâni cu 1500 cm 3 mai mult decât cu o respirație calmă. Acest volum de aer se numește adiţional. Cu o expirație maximă după o inspirație normală, în medie se poate elimina din plămâni cu 1500 cm 3 aer mai mult decât cu o expirație normală. Acest volum de aer se numește rezervă. Toate cele trei volume de aer - respirație, suplimentară și rezervă - și împreună alcătuiesc capacitate vitala plămânii; în medie: 500 cm 3 + 1500 cm 3 + 1500 cm 3 \u003d 3500 cm 3 de aer.

După expirare, chiar și cea mai profundă, în plămâni rămân aproximativ 1000 cm 3 de aer. Acest volum se numește aer rezidual.

Datorită prezenței aerului rezidual, plămânul, coborât în ​​apă, nu se scufundă. Înainte de naștere, respirația pulmonară este absentă la făt și plămânii nu conțin aer. O bucată dintr-un astfel de plămân se scufundă în apă. Aerul intră în plămâni după naștere cu prima respirație.

Pneumotorax. În cazul unei leziuni toracice cu afectare a pleurei, aerul atmosferic intră în cavitatea pleurală - pneumotorax. În acest caz, presiunea în cavitatea pleurală va fi aceeași ca și în plămân. Plămânul, datorită elasticității sale, se prăbușește și nu participă la respirație. În practica medicală, uneori se recurge la introducerea artificială a aerului în cavitatea pleurală (pneumotorax artificial).

Reglarea respirației

Mecanismul de reglare a respirației este foarte complex. Într-o prezentare schematică, se rezumă la următoarele. În medula oblongata există un grup de celule nervoase care reglează respirația - centrul respirator. Prezența sa a fost remarcată de omul de știință rus N. A. Mislavsky în 1885. În centrul respirator se disting două secțiuni: secțiunea de inspirație și secțiunea de expirare. Funcția ambelor secțiuni este interconectată: atunci când secțiunea de inhalare este excitată, secțiunea de expirare este inhibată și, dimpotrivă, secțiunea de expirare este însoțită de inhibarea secțiunii de inspirație. Pe lângă centrul respirator, care se află în medula oblongata, în reglarea respirației sunt implicate acumulări speciale de celule nervoase în puț și în diencefal. Centrul respirator își exercită influența asupra mușchilor respiratori, de care depinde modificarea volumului toracelui în timpul inhalării și expirației, nu direct, ci prin măduva spinării. În măduva spinării există grupuri de celule ale căror procese (fibre nervoase) merg ca parte a nervilor spinali către mușchii respiratori. Când centrul respirator (departamentul de inhalare) este excitat impulsuri nervoase sunt transmise la măduva spinării, iar de acolo de-a lungul nervilor până la mușchii respiratori, provocând contracția acestora; ca urmare, pieptul se extinde și inhalează. Oprirea transmiterii impulsurilor de la centrul respirator (în timpul inhibării departamentului de inhalare) la măduva spinării și de la aceasta la mușchii respiratori este însoțită de relaxarea acestor mușchi; ca urmare, pieptul se prăbușește și are loc expirația.

În centrul respirator, există o schimbare alternativă a stării de excitație și inhibiție (inhalare și expirație), care provoacă alternanțe ritmice ale inspirației și expirației. Modificările stării centrului respirator depind de influențele nervoase și umorale. În acest caz, un rol important revine receptorilor plămânilor și dioxidului de carbon din sânge. În timpul inhalării, plămânii sunt întinși și din această cauză, terminațiile nervoase vag înglobate în țesutul pulmonar sunt iritate. Impulsurile nervoase care au apărut în receptori sunt transmise de-a lungul nervului vag către centrul respirator, provocând excitarea secțiunii expiratorii și, în același timp, inhibarea secțiunii de inhalare. Ca urmare, transmiterea impulsurilor de la centrul respirator la măduva spinării se oprește, are loc expirația. La expirare, țesutul pulmonar se prăbușește, receptorii plămânului nu sunt iritați, impulsurile nervoase de la receptori nu intră în centrul respirator. Ca rezultat, secțiunea de expirare intră într-o stare de inhibiție, în timp ce secțiunea de inspirație este excitată și are loc inhalarea. Apoi totul se repetă din nou. Astfel, se realizează autoreglarea automată a respirației: inhalarea provoacă expirație, iar expirația provoacă inhalare.

Dioxidul de carbon este un agent cauzal specific al respirației. Odată cu acumularea de dioxid de carbon în sânge până la o anumită concentrație, receptorii speciali din pereții vaselor de sânge sunt iritați. Impulsurile care au apărut în receptori sunt transmise de-a lungul fibrelor nervoase către centrul respirator (departamentul de inspirație) și provoacă excitarea acestuia, care este însoțită de o adâncire și accelerare a respirației. În plus, dioxidul de carbon are și un efect direct asupra centrului respirator: o creștere a concentrației de dioxid de carbon în sângele din jurul centrului respirator provoacă excitarea acestuia. O scădere a concentrației de dioxid de carbon din sânge este însoțită, dimpotrivă, de o scădere a excitabilității centrului respirator (secțiunea inspiratorie).

Dacă, ca urmare a muncii musculare intense sau din alte motive, în sânge se acumulează o cantitate în exces de dioxid de carbon, atunci din cauza excitării centrului respirator, respirația devine rapidă - apare scurtarea respirației. Ca urmare, dioxidul de carbon este rapid excretat din organism și conținutul său în sânge devine normal. Frecvența respirației devine și ea normală. Acumularea de dioxid de carbon determină automat îndepărtarea sa rapidă și, prin urmare, o scădere a excitabilității centrului respirator (secțiunea inspiratorie).

Împreună cu un exces de dioxid de carbon, excitarea centrului respirator este cauzată și de lipsa de oxigen, precum și de alte substanțe care intră în sânge, în special substanțe medicinale speciale. Trebuie remarcat faptul că efectul reflex asupra centrului respirator este exercitat nu numai prin iritarea receptorilor pereților vaselor de sânge și a receptorilor plămânilor înșiși, ci și prin alte influențe (de exemplu, iritarea mucoasei nazale cu amoniac, iritarea pielii cu apă rece etc.).

Respirația este subordonată cortexului cerebral, dovadă fiind faptul că o persoană își poate ține voluntar respirația (deși pentru o perioadă foarte scurtă de timp) sau își poate schimba profunzimea și frecvența. Dovada reglării corticale a respirației este, de asemenea, o creștere a respirației în timpul stări emoționale. Actele protectoare sunt asociate cu respiratia: tusea si stranutul. Ele sunt efectuate în mod reflex, iar centrii acestor reflexe sunt localizați în medula oblongata.

Tuse apare ca răspuns la iritația membranei mucoase a laringelui, faringelui sau bronhiilor (când ajung acolo particule de praf, alimente etc.). Când tușiți după o respirație adâncă, aerul este forțat să iasă din tractul respirator cu forță și pune în mișcare corzile vocale (se produce un sunet caracteristic). Împreună cu aerul, ceea ce a iritat căile respiratorii este îndepărtat.

Strănut apare ca răspuns la iritația mucoasei nazale pe același principiu ca și tusea.

Tusea si stranutul sunt reflexe respiratorii protectoare.

Fiziologia respirației

Activitatea vitală a unui organism viu este asociată cu absorbția sa de O 2 și cu eliberarea de CO 2. Din acest motiv, conceptul de respirație include toate procesele asociate cu livrarea de O 2 din mediul extern în celule și cu eliberarea de CO 2 din celulă în mediu.

Sub fiziologia respirației înțelegem următoarele procese: respirația externă, schimbul de gaze în plămâni, transportul gazelor prin sânge, țesut și respirație celulară.

Respirația externă este efectuată de aparatul respirator uman. Include pieptul cu mușchii care îl pun în mișcare și plămânii cu căile respiratorii. Principalii mușchi respiratori sunt diafragma și mușchii intercostali - interni și externi.

Când inhalați, fibrele musculare ale diafragmei se contractă, se aplatizează și cade. În acest caz, pieptul crește pe verticală. Contracția mușchilor costali externi ridică coastele și le împinge în lateral, iar sternul înainte. În acest caz, pieptul se extinde în direcțiile transversale și anteroposterioare. Odată cu extinderea cavității toracice, plămânii se extind pasiv datorită presiune atmosferică acţionând prin căile respiratorii până la suprafaţa interioară a plămânilor. Odată cu expansiunea plămânilor, aerul din ei este distribuit într-un volum mai mare, iar presiunea din cavitatea plămânilor devine mai mică decât presiunea atmosferică (cu 3-4 mm Hg). Diferența de presiune este motivul pentru care aerul atmosferic începe să curgă în plămâni - are loc inhalarea.

Expirația se efectuează ca urmare a relaxării mușchilor respiratori. Când contracția lor se oprește, pieptul coboară și revine la poziția inițială. Diafragma relaxată se ridică și ia forma unui dom. Plămânii dilatați scad în volum. Toate luate împreună conduc la o creștere a presiunii intrapulmonare. Aerul iese din plămâni - există o expirație.

Schimbul de gaze sau ventilația plămânilor - ϶ᴛᴏ volumul de aer care trece prin plămâni într-un minut - volumul minut al respirației. În repaus, este egal cu 5-8 l/min, cu munca musculară crește.

O persoană inhalează aerul atmosferic, care conține 20,94% oxigen, 78,03% azot și 0,03% dioxid de carbon. Aerul expirat conține mai puțin oxigen (16,3%) și 4% dioxid de carbon. Datorită diferenței de presiune parțială a O 2 din aerul inspirat și cel expirat, oxigenul din aer pătrunde în alveolele plămânilor. Presiunea parțială a CO 2 în capilarele sângelui venos este de 47 mm Hg, iar presiunea parțială a CO 2 în alveole este de 40. Datorită diferenței de presiune parțială, CO 2 din sângele venos intră în aer. Azotul nu participă la schimbul de gaze. Condițiile pentru schimbul de gaze în plămâni sunt atât de favorabile încât, în ciuda faptului că timpul de trecere a sângelui prin capilarele plămânilor este de aproximativ 1 secundă, tensiunea gazelor din sângele alveolar care curge din plămâni este aceeași cu ar fi după un contact prelungit.

Dacă ventilația plămânilor este insuficientă și conținutul de CO 2 crește în alveole, atunci crește și nivelul de CO 2 din sânge, ceea ce duce imediat la o creștere a respirației - dificultăți de respirație.

Transportarea gazelor în sânge.

Gazele sunt foarte puțin solubile în lichid: 100 ml de sânge pot dizolva fizic aproximativ 2% oxigen și 3-4% dioxid de carbon. Dar celulele roșii din sânge conțin hemoglobină, care este capabilă să lege chimic O 2 și CO 2. Combinația de hemoglobină cu oxigen se numește în mod obișnuit oxihemoglobină Hb + O 2 ®HbO 2, care este conținută în sângele arterial. Oxihemoglobina nu este un compus puternic, dat fiind că sângele uman conține aproximativ 15% hemoglobină, atunci 100 ml de sânge pot aduce până la 21 ml de O 2. Aceasta este așa-numita capacitate de oxigen a sângelui. Oxihemoglobina cu sânge arterial este trimisă către țesuturi și celule, unde, ca urmare a proceselor oxidative în desfășurare continuă, O 2 este consumat. Hemoglobina preia dioxidul de carbon eliberat din țesuturi și se formează un compus instabil HbCO 2 - carbhemoglobina. Aproximativ 10% din dioxidul de carbon eliberat intră într-un astfel de compus. Restul se combină cu apa și se transformă în acid carbonic. Această reacție este accelerată de mii de ori de o enzimă specială - anhidraza carbonică, localizată în globulele roșii. Mai departe acid carbonicîn capilarele tisulare reacţionează cu ionii de sodiu şi potasiu, formând bicarbonaţi (NaHCO 3 , KHCO 3 ). Toți acești compuși sunt transportați în plămâni.

Hemoglobina se combină foarte ușor cu monoxidul de carbon CO 2 (monoxidul de carbon) pentru a forma carboxihemoglobina, care este incapabilă de a transporta oxigen. Afinitatea sa chimică pentru hemoglobină este de aproape 300 de ori mai mare decât pentru O 2 . Deci, la o concentrație de CO în aer egală cu 0,1%, aproximativ 80% din hemoglobina din sânge se dovedește a fi conectată nu cu oxigenul, ci cu monoxidul de carbon. Ca urmare, în corpul uman apar simptome de foamete de oxigen (vărsături, dureri de cap, pierderea conștienței). Otrăvirea ușoară cu monoxid de carbon este un proces reversibil: CO este separat treptat de hemoglobină și excretat atunci când se inspiră aer curat. În cazurile severe, apare moartea.

Compoziția aerului inspirat și expirat - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Compoziția aerului inspirat și expirat” 2017, 2018.