Na czym polega wymiana gazowa we krwi, płucach i tkankach? Cechy wymiany gazowej. Jak zachodzi wymiana gazowa w płucach Jaka wymiana gazowa zachodzi w płucach

Wymiana gazowa w płucach powstaje w wyniku dyfuzji gazów przez cienkie ściany nabłonka pęcherzyków i naczyń włosowatych. Zawartość tlenu w powietrzu pęcherzykowym jest znacznie wyższa niż w krwi żylnej naczyń włosowatych, a zawartość dwutlenku węgla jest mniejsza. W rezultacie ciśnienie cząstkowe tlenu w powietrzu pęcherzykowym wynosi 100-110 mm Hg. Art. oraz w naczyniach włosowatych płuc - 40 mm Hg. Sztuka. Natomiast ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla jest wyższe we krwi żylnej (46 mm Hg) niż w powietrzu pęcherzykowym (40 mm Hg). Ze względu na różnice w ciśnieniu cząstkowym gazów tlen z powietrza pęcherzykowego będzie dyfundował do wolno płynącej krwi naczyń włosowatych pęcherzyków płucnych, a dwutlenek węgla będzie dyfundował w przeciwnym kierunku. Cząsteczki tlenu dostające się do krwi oddziałują z hemoglobiną czerwonych krwinek iw jej formie powstała oksyhemoglobina przenoszone do tkanek.

Wymiana gazowa w tkankach odbywa się na podobnej zasadzie. W wyniku procesów oksydacyjnych zachodzących w komórkach tkanek i narządów stężenie tlenu jest niższe, a stężenie dwutlenku węgla wyższe niż we krwi tętniczej. Dlatego tlen z krwi tętniczej dyfunduje do płynu tkankowego, a stamtąd do komórek. Ruch dwutlenku węgla następuje w przeciwnym kierunku. W rezultacie krew tętnicza, bogata w tlen, zamienia się w żylną, wzbogaconą dwutlenek węgla.

Zatem, siła napędowa wymiana gazowa to różnica w zawartości, a co za tym idzie, ciśnieniu cząstkowym gazów w komórkach tkankowych i naczyniach włosowatych.

Nerwowa i humoralna regulacja oddychania.

Oddychanie jest uregulowane ośrodek oddechowy, położony w rdzeń przedłużony. Jest reprezentowany przez ośrodek wdechu i ośrodek wydechu. Impulsy nerwowe powstają w tych ośrodkach naprzemiennie, wg zstępujące ścieżki docierają do nerwów motorycznych przeponowych i międzyżebrowych, które kontrolują ruchy odpowiednich mięśni oddechowych. Informacje o stanie układu oddechowego ośrodki nerwowe otrzymywany z licznych mechano- i chemoreceptorów zlokalizowanych w płucach, drogach oddechowych i mięśniach oddechowych.

Zmiana w oddychaniu następuje odruchowo. Zmienia się z bolesnym podrażnieniem, z podrażnieniem narządów Jama brzuszna, receptory naczynia krwionośne, skóra, receptory dróg oddechowych. Na przykład podczas wdychania par amoniaku receptory błony śluzowej nosogardzieli ulegają podrażnieniu, co prowadzi do odruchowego wstrzymania oddechu. Jest to ważne urządzenie, które zapobiega przedostawaniu się toksycznych i drażniących substancji do płuc.

Szczególne znaczenie w regulacji oddychania mają impulsy pochodzące z receptorów mięśni oddechowych oraz z receptorów samych płuc. Od nich w dużej mierze zależy głębokość wdechu i wydechu. Dzieje się tak: podczas wdechu, gdy płuca się rozciągają, receptory w ich ścianach ulegają podrażnieniu. Impulsy z receptorów płuc wzdłuż włókien dośrodkowych docierają do ośrodka oddechowego, hamują ośrodek wdechowy i pobudzają ośrodek wydechowy. W rezultacie mięśnie oddechowe rozluźnia się, klatka piersiowa opada, przepona przyjmuje formę kopuły, objętość klatki piersiowej zmniejsza się i następuje wydech. Dlatego mówią, że wdech odruchowo powoduje wydech. Wydech z kolei odruchowo pobudza wdech.

Kora mózgowa bierze udział w regulacji oddychania, zapewniając najlepsze dostosowanie oddychania do potrzeb organizmu w związku ze zmianami warunków środowiskowych i funkcji życiowych organizmu.

Oto przykłady wpływu kory mózgowej półkule mózgowe do oddychania. Osoba może wstrzymać oddech na chwilę i dowolnie zmieniać rytm i głębokość ruchów oddechowych. Wpływ kory mózgowej wyjaśnia przedstartowe zmiany w oddychaniu u sportowców - znaczne pogłębienie i wzmożone oddychanie przed rozpoczęciem zawodów. Możliwe jest rozwinięcie warunkowych odruchów oddechowych. Jeżeli do wdychanego powietrza dodamy około 5-7% dwutlenku węgla, który w takim stężeniu przyspiesza oddychanie i towarzyszymy wdechowi dźwiękiem metronomu lub dzwonka, to po kilku kombinacjach zabrzmi sam dzwonek lub dźwięk metronomu spowoduje wzmożone oddychanie.

Ochronne odruchy oddechowe - kichanie i kaszel - pomagają usunąć ciała obce, nadmiar śluzu itp., Które przedostały się do dróg oddechowych.

Humoralna regulacja oddychania polega na tym, że wzrost stężenia dwutlenku węgla we krwi zwiększa pobudliwość ośrodka wdechowego w wyniku wytwarzania Impulsy nerwowe z chemoreceptorów zlokalizowanych w dużych naczyniach tętniczych i pniu mózgu.

Obecnie ustalono, że dwutlenek węgla ma nie tylko bezpośrednie działanie stymulujące na ośrodek oddechowy. Nagromadzenie dwutlenku węgla we krwi podrażnia receptory w naczyniach krwionośnych doprowadzających krew do głowy ( tętnice szyjne) i odruchowo pobudza ośrodek oddechowy. Podobnie działają inne kwaśne produkty dostające się do krwi, np. kwas mlekowy, którego zawartość we krwi wzrasta w trakcie praca mięśni. Kwasy zwiększają stężenie jonów wodorowych we krwi, co powoduje pobudzenie ośrodka oddechowego.

Higiena dróg oddechowych.

Narządy oddechowe są bramą dla patogenów, kurzu i innych substancji przedostających się do organizmu człowieka. Znaczna część drobnych cząstek i bakterii osadza się na błonie śluzowej górnych dróg oddechowych i jest usuwana z organizmu za pomocą nabłonka rzęskowego. Niektóre mikroorganizmy nadal dostają się do dróg oddechowych i płuc i mogą powodować różne choroby (ból gardła, grypa, gruźlica itp.). Aby zapobiegać chorobom układu oddechowego należy regularnie wietrzyć pomieszczenia mieszkalne, utrzymywać je w czystości, chodzić na długie spacery na świeżym powietrzu i unikać odwiedzania miejsc zatłoczonych, zwłaszcza w okresie epidemii chorób układu oddechowego.

Wielka krzywda Palenie uszkadza układ oddechowy wyroby tytoniowe- zarówno dla samego palacza, jak i dla jego otoczenia (palenie bierne) Substancje toksyczne dym tytoniowy zatruwa organizm i powoduje różne choroby(zapalenie oskrzeli, gruźlica, astma, rak płuc itp.).

Gruźlica - infekcja znana od czasów starożytnych i nazywana „konsumpcją”, ponieważ ci, którzy zachorowali, więdli na naszych oczach i usychali. Ta choroba jest przewlekła infekcja pewien rodzaj bakterii (Mycobacterium tuberculosis), który zwykle atakuje płuca. Zakażenie gruźlicą nie przenosi się tak łatwo jak inne choroba zakaźna dróg oddechowych, ponieważ aby wystarczająca liczba bakterii dostała się do płuc, konieczne jest wielokrotne i długotrwałe narażenie na cząstki uwalniane podczas kaszlu lub kichania pacjenta. Istotnym czynnikiem ryzyka jest przebywanie w zatłoczonych pomieszczeniach, w złych warunkach sanitarnych i częsty kontakt z chorymi na gruźlicę.

Prątki gruźlicy charakteryzują się znaczną opornością w środowisku zewnętrznym. W ciemne miejsce w plwocinie mogą zachować żywotność przez wiele miesięcy. Wystawione na bezpośrednie działanie promieni słonecznych prątki giną w ciągu kilku godzin. Są wrażliwe na wysoką temperaturę, roztwory aktywowanej chloraminy i wybielacze. Zobacz, jak leczyć tę chorobę za pomocą środków ludowych tutaj.

Infekcja ma dwa etapy. Bakterie najpierw przedostają się do płuc, gdzie większość z nich zostaje zniszczona przez układ odpornościowy. Bakterie, które nie zostaną zniszczone, są wychwytywane przez układ odpornościowy w twardych kapsułkach zwanych guzkami, które składają się z wielu różne komórki. Bakteria gruźlica nie może powodować uszkodzeń ani objawów w czasie przebywania w guzkach, a u wielu osób choroba nigdy się nie rozwija. Tylko niewielka część (około 10 procent) zakażonych osób przechodzi do drugiego, aktywnego stadium choroby.

Aktywny etap choroby rozpoczyna się, gdy bakterie opuszczają guzki i infekują inne obszary płuc. Bakterie mogą również przedostać się do krwi i układu limfatycznego i rozprzestrzeniać się po całym organizmie. U niektórych osób faza aktywna występuje kilka tygodni po początkowej infekcji, ale w większości przypadków druga faza rozpoczyna się dopiero kilka lat lub dziesięcioleci później. Czynniki takie jak starzenie się, osłabiony układ odpornościowy i złe odżywianie, zwiększają ryzyko rozprzestrzenienia się bakterii poza guzki. Najczęściej w aktywnej gruźlicy bakterie niszczą tkankę płuc i bardzo utrudniają oddychanie, ale choroba może zająć także inne części ciała, w tym mózg. Węzły chłonne, nerki i przewód pokarmowy. Nieleczona gruźlica może być śmiertelna.

Chorobę tę nazywa się czasami białą zarazą ze względu na popielatą cerę jej ofiar. Gruźlica jest główną przyczyną zgonów na świecie, pomimo opracowania skutecznych metod leczenia

Narkotyki.

Źródłem zakażenia jest chory człowiek, chore zwierzęta domowe i ptaki. Najbardziej niebezpieczni pacjenci otwarta forma gruźlica płuc, uwalniając patogeny z plwociną, kroplami śluzu podczas kaszlu, mówienia itp. Pacjenci ze zmianami gruźliczymi jelit, dróg moczowo-płciowych i innych narządów wewnętrznych są mniej niebezpieczni epidemiologicznie.

Wśród zwierząt domowych najważniejszymi źródłami infekcji są bydło, które wydziela patogeny z mlekiem, oraz świnie.

Drogi przenoszenia infekcji są różne. Częściej dochodzi do infekcji kroplówką poprzez plwocinę i ślinę wydzielaną przez pacjenta podczas kaszlu, mówienia, kichania, a także przez unoszący się w powietrzu kurz.

Ważną rolę odgrywa kontaktowe i domowe rozprzestrzenianie się infekcji, zarówno bezpośrednio od pacjenta (ręce zabrudzone plwociną), jak i poprzez różne przedmioty gospodarstwa domowego zanieczyszczone plwociną. Produkty spożywcze mogą zostać skażone przez osobę chorą na gruźlicę; Ponadto infekcja może zostać przeniesiona ze zwierząt chorych na gruźlicę poprzez ich mleko, produkty mleczne i mięso.

Podatność na gruźlicę jest absolutna. Przepływ proces zakaźny zależy od stanu organizmu i jego odporności, odżywiania, środowiska życia, warunków pracy itp.

Funkcja wydalnicza płuc - usunięcie ponad 200 substancji lotnych powstających w organizmie lub przedostających się do niego z zewnątrz. W szczególności dwutlenek węgla, metan, aceton, substancje egzogenne powstające w organizmie ( etanol, eter etylowy), gazy odurzające (fluorotan, podtlenek azotu) są w różnym stopniu usuwane z krwi przez płuca. Woda również odparowuje z powierzchni pęcherzyków płucnych.

Oprócz klimatyzacji płuca biorą udział w ochronie organizmu przed infekcjami. Mikroorganizmy osadzone na ścianach pęcherzyków płucnych są wychwytywane i niszczone przez makrofagi pęcherzykowe. Aktywowane makrofagi wytwarzają czynniki chemotaktyczne, które przyciągają neutrofile i granulocyty eozynofili, które opuszczają naczynia włosowate i biorą udział w fagocytozie. Makrofagi z pochłoniętymi mikroorganizmami są w stanie migrować kapilary limfatyczne oraz węzły, w których może rozwinąć się reakcja zapalna. W ochronie organizmu przed czynniki zakaźne które dostają się do płuc wraz z powietrzem, ważne są lizozym, interferon, immunoglobuliny (IgA, IgG, IgM) i specyficzne przeciwciała leukocytowe powstające w płucach.

Filtracja i hemostazafunkcja płuc— gdy krew przepływa przez krąg płucny, małe skrzepy krwi i zatory są zatrzymywane i usuwane z krwi.

Skrzepy krwi są niszczone przez układ fibrynolityczny płuc. Płuca syntetyzują do 90% heparyny, która uwolniona do krwi zapobiega jej krzepnięciu i poprawia jej właściwości reologiczne.

Depozyt krwi w płucach może sięgać do 15% objętości krwi krążącej. W takim przypadku krew dostająca się do płuc z krążenia nie wyłącza się. Zwiększa się dopływ krwi do naczyń łożyska mikrokrążenia i żył płuc, a „odłożona” krew w dalszym ciągu bierze udział w wymianie gazowej z powietrzem pęcherzykowym.

Funkcja metaboliczna obejmuje: tworzenie fosfolipidów i białek środków powierzchniowo czynnych, syntezę białek tworzących kolagen i włókna elastyczne, produkcję mukopolisacharydów tworzących śluz oskrzelowy, syntezę heparyny, udział w tworzeniu i niszczeniu substancji biologicznie czynnych i innych.

W płucach angiotensyna I przekształca się w wysoce aktywny czynnik zwężający naczynia krwionośne - angiotensynę II, bradykinina ulega inaktywacji w 80%, wychwytywana i odkładana jest serotonina, a także 30-40% noradrenaliny. Histamina jest inaktywowana i gromadzi się w nich do 25% insuliny, 90-95% prostaglandyn z grupy E i F jest inaktywowanych; powstają prostaglandyny (prosniklina rozszerzająca naczynia krwionośne) i tlenek azotu (NO). Substancje biologicznie czynne zdeponowane pod wpływem stresu mogą zostać uwolnione z płuc do krwi i przyczynić się do rozwoju reakcji szokowych.

Tabela. Nieoddechowe funkcje płuc

Funkcjonować	Charakterystyka
Ochronny	Oczyszczanie powietrza (rzęskowe komórki nabłonkowe. właściwości reologiczne), komórkowe (makrofagi pęcherzykowe, neutrofile, limfocyty), humoralne (immunoglobuliny, dopełniacz, laktoferyna, antyproteazy, interferon) odporność, lizozym (komórki surowicze, makrofagi pęcherzykowe)
Detoksykacja	Układ oksydazowy
Synteza substancji fizjologicznie czynnych	Bradykinina, serotonina, leukotrieny, tromboksan A2, kininy, prostaglandyny, NO
Metabolizm różnych substancji	W małym kółku inaktywowanych jest do 80% bradykininy, do 98% serotoniny i do 60% kalikreiny
Metabolizm lipidów	Synteza środków powierzchniowo czynnych (surfaktant), synteza własnych struktur komórkowych
Metabolizm białek	Synteza kolagenu i elastyny ​​(„zręb” płuc)
Metabolizm węglowodanów	Jeśli wystąpi niedotlenienie, do 1/3 spożytego Gb jest wykorzystywane do utleniania glukozy
Hemostatyczny	Synteza prostacykliny, NO, ADP, fibrynoliza
Klimatyzacja	Nawilżanie powietrza
wydalniczy	Usuwanie produktów przemiany materii
Bilans wodny	Parowanie wody z powierzchni, wymiana transkapilarna (pot)
Termoregulacja	Wymiana ciepła w górnych drogach oddechowych
Deponowanie	Do 500 ml krwi
Niedotleniona budowa naczyń	Zwężenie naczynia płucne ze spadkiem O2 w pęcherzykach płucnych

Wymiana gazowa w płucach

Najważniejsza funkcja płuc- zapewnienie wymiany gazowej pomiędzy powietrzem pęcherzyków płucnych a krwią naczyń włosowatych płuc. Aby zrozumieć mechanizmy wymiany gazowej, należy poznać skład gazowy wymieniających się ze sobą ośrodków, właściwości pęcherzykowych struktur kapilarnych, przez które zachodzi wymiana gazowa, a także wziąć pod uwagę charakterystykę przepływu krwi w płucach i wentylacji.

Skład powietrza pęcherzykowego i wydychanego

Skład powietrza atmosferycznego, pęcherzykowego (zawartego w pęcherzykach płucnych) i wydychanego powietrza przedstawiono w tabeli. 1.

Tabela 1. Zawartość głównych gazów w powietrzu atmosferycznym, pęcherzykowym i wydychanym

Na podstawie określenia procentowej zawartości gazów w powietrzu pęcherzykowym oblicza się ich ciśnienie cząstkowe. W obliczeniach przyjmuje się, że ciśnienie pary wodnej w gazie pęcherzykowym wynosi 47 mmHg. Sztuka. Na przykład, jeśli zawartość tlenu w gazie pęcherzykowym wynosi 14,4%, i Ciśnienie atmosferyczne 740 mmHg Art., wówczas ciśnienie cząstkowe tlenu (p0 2) będzie wynosić: p0 2 = [(740-47)/100]. 14,4 = 99,8 mm Hg. Sztuka. W warunkach spoczynkowych ciśnienie cząstkowe tlenu w gazie pęcherzykowym waha się w granicach 100 mmHg. Art., a ciśnienie cząstkowe dwutlenku węgla wynosi około 40 mm Hg. Sztuka.

Pomimo naprzemiennego wdechu i wydechu podczas spokojnego oddychania, skład gazu pęcherzykowego zmienia się tylko o 0,2-0,4%, względna stałość składu powietrza pęcherzykowego i wymiana gazowa między nim a to krwawi bez przerwy. Stałość składu powietrza pęcherzykowego zostaje zachowana dzięki niskiej wartości współczynnika wentylacji płuc (LVC). Współczynnik ten pokazuje, jaka część funkcjonału pojemność resztkowa wymienione na powietrze atmosferyczne na 1 cykl oddechowy. Zwykle CVL wynosi 0,13–0,17 (tj. podczas spokojnej inhalacji wymienia się około 1/7 FRC). Skład gazu pęcherzykowego pod względem zawartości tlenu i dwutlenku węgla różni się o 5-6% od gazu atmosferycznego.

Tabela. 2. Skład gazu powietrze wdychane i pęcherzykowe

Współczynnik wentylacji różne obszary płuca mogą się różnić, dlatego skład gazu pęcherzykowego ma różne wartości nie tylko w odległych, ale także w sąsiednich obszarach płuc. Zależy to od średnicy i drożności oskrzeli, produkcji środka powierzchniowo czynnego i rozciągliwości płuc, pozycji ciała i stopnia wypełnienia naczyń płucnych krwią, szybkości i stosunku czasu trwania wdechu i wydechu itp. Grawitacja ma szczególnie duży wpływ na ten wskaźnik.

Ryż. 2. Dynamika ruchu tlenu w płucach i tkankach

Z wiekiem ciśnienie parcjalne tlenu w pęcherzykach płucnych praktycznie się nie zmienia, choć jest znaczne zmiany związane z wiekiem wiele wskaźników oddychania zewnętrznego (zmniejszenie, TLC, drożność oskrzeli, wzrost FRC, TLC itp.). Związany z wiekiem wzrost częstości oddechów przyczynia się do utrzymania stabilności pO 2 w pęcherzykach płucnych.

Dyfuzja gazów pomiędzy pęcherzykami płucnymi a krwią

Dyfuzja gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią podlega prawo ogólne dyfuzja, zgodnie z którą siłą napędową jest różnica ciśnień cząstkowych (naprężeń) gazu pomiędzy pęcherzykami a krwią (ryc. 3).

Gazy rozpuszczone w osoczu krwi napływającym do płuc wytwarzają we krwi swoje napięcie, które wyraża się w tych samych jednostkach (mmHg), co ciśnienie parcjalne powietrza. Średnia wartość ciśnienia tlenu (pO 2) we krwi naczyń włosowatych małego koła wynosi 40 mm Hg. Art., a jego ciśnienie cząstkowe w powietrzu pęcherzykowym wynosi 100 mm Hg. Sztuka. Gradient ciśnienia tlenu pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią wynosi 60 mmHg. Sztuka. Ciśnienie dwutlenku węgla w napływającej krwi żylnej wynosi 46 mm Hg. Art., w pęcherzykach płucnych - 40 mm Hg. Sztuka. a gradient ciśnienia dwutlenku węgla wynosi 6 mmHg. Sztuka. Te gradienty są siłą napędową wymiany gazowej pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią. Należy wziąć pod uwagę, że wskazane wartości gradientu są dostępne tylko na początku naczyń włosowatych, ale w miarę przemieszczania się krwi przez naczynia włosowate różnica między ciśnieniem parcjalnym w gazie pęcherzykowym a napięciem we krwi maleje.

Ryż. 3. Fizykochemiczne i morfologiczne warunki wymiany gazowej pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią

Na szybkość wymiany tlenu pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią wpływają zarówno właściwości ośrodka, przez który zachodzi dyfuzja, jak i czas (około 0,2 s), w ciągu którego przeniesiona część tlenu wiąże się z hemoglobiną.

Aby przejść z powietrza pęcherzykowego do czerwonych krwinek i związać się z hemoglobiną, cząsteczka tlenu musi przedostać się przez:

• warstwa środka powierzchniowo czynnego wyściełająca pęcherzyki płucne;
• nabłonek pęcherzykowy;
• błony podstawne i przestrzeń śródmiąższowa między nabłonkiem a śródbłonkiem;
• śródbłonek naczyń włosowatych;
• warstwa osocza krwi pomiędzy śródbłonkiem a erytrocytem;
• błona krwinek czerwonych;
• warstwa cytoplazmy w erytrocycie.

Całkowita odległość tej przestrzeni dyfuzyjnej wynosi od 0,5 do 2 µm.

Czynniki wpływające na dyfuzję gazów w płucach odzwierciedla wzór Ficka:

V = −kS(P 1 −P 2)/d,

gdzie V jest objętością dyfundującego gazu; k jest współczynnikiem przepuszczalności ośrodka dla gazów, zależnym od rozpuszczalności gazu w tkankach i jego masy cząsteczkowej; S to powierzchnia dyfuzyjna płuc; P 1 i P 2 - napięcie gazu we krwi i pęcherzykach płucnych; d jest grubością przestrzeni dyfuzyjnej.

W praktyce w celach diagnostycznych zdefiniuj wskaźnik tzw zdolność dyfuzyjna płuc dla tlenu(DLO2). Jest ona równa objętości tlenu przedostającej się z powietrza pęcherzykowego do krwi przez całą powierzchnię wymiany gazowej w ciągu 1 minuty przy gradiencie ciśnienia tlenu wynoszącym 1 mm Hg. Sztuka.

DL O2 = Vo 2 /(P 1 − P 2)

gdzie Vo 2 oznacza dyfuzję tlenu do krwi w ciągu 1 minuty; P 1 - ciśnienie cząstkowe tlenu w pęcherzykach płucnych; P 2 - napięcie tlenu we krwi.

Czasami nazywa się ten wskaźnik współczynnik przenoszenia. Zwykle, gdy dorosły jest w spoczynku, wartość DL O2 = 20-25 ml/min mmHg. Sztuka. Podczas aktywności fizycznej DL O2 wzrasta i może osiągnąć 70 ml/min mmHg. Sztuka.

U osób starszych wartość O2 DL maleje; w wieku 60 lat jest o około 1/3 mniejsza niż u osób młodych.

Aby określić DL O2, często stosuje się łatwiej wykonalne technicznie oznaczenie DL CO. Weź jeden oddech powietrza zawierającego 0,3% tlenek węgla, wstrzymaj oddech na 10-12 s, następnie zrób wydech i określając zawartość CO w ostatniej porcji wydychanego powietrza, oblicz przejście CO do krwi: DL O2 = DL CO. 1,23.

Współczynnik przepuszczalności ośrodków biologicznych dla CO 2 jest 20-25 razy wyższy niż dla tlenu. Dlatego dyfuzja CO 2 w tkankach organizmu i w płucach, przy niższych gradientach stężeń niż w przypadku tlenu, przebiega szybko, a dwutlenek węgla zawarty w krwi żylnej jest większy (46 mm Hg) niż w pęcherzykach płucnych (40 mm Hg. Art.), ciśnienie parcjalne z reguły udaje się uciec do powietrza pęcherzykowego nawet przy pewnym niedoborze przepływu krwi lub wentylacji, podczas gdy wymiana tlenu w takich warunkach maleje.

Ryż. 4. Wymiana gazowa w naczyniach włosowatych krążenia ogólnoustrojowego i płucnego

Prędkość przepływu krwi w naczyniach włosowatych płuc jest taka, że ​​jedna czerwona krwinka przechodzi przez naczynia włosowate w ciągu 0,75-1 sekundy. Czas ten wystarcza do prawie całkowitego zrównoważenia ciśnienia parcjalnego tlenu w pęcherzykach płucnych i jego napięcia we krwi naczyń włosowatych płuc. Związanie tlenu z hemoglobiną czerwonych krwinek zajmuje tylko około 0,2 sekundy. Ciśnienie dwutlenku węgla między krwią a pęcherzykami płucnymi również szybko się wyrównuje. W krwi tętniczej wypływającej z płuc przez żyły małego koła zdrowa osoba w normalnych warunkach ciśnienie tlenu wynosi 85-100 mm Hg. Art., a napięcie CO 2 wynosi 35-45 mm Hg. Sztuka.

Do scharakteryzowania warunków i efektywności wymiany gazowej w płucach oprócz DL 0 wykorzystuje się także współczynnik wykorzystania tlenu (CI O2), który odzwierciedla ilość tlenu (w ml) pochłoniętą z 1 litra powietrza dostającego się do płuc: CI 02 = V O2 ml*min - 1 /MOD l*min -1 Normalnie CI = 35-40 ml*l -1.

Wymiana gazowa w tkankach

Wymiana gazowa w tkankach podlega tym samym prawom, co wymiana gazowa w płucach. Dyfuzja gazów następuje w kierunku ich gradientów napięcia, a jej prędkość zależy od wielkości tych gradientów, powierzchni funkcjonujących naczyń włosowatych, grubości przestrzeni dyfuzyjnej i właściwości gazów. Wiele z tych czynników, a co za tym idzie i szybkość wymiany gazowej, może się zmieniać w zależności od liniowej i objętościowej prędkości przepływu krwi, zawartości i właściwości hemoglobiny, temperatury, pH, aktywności enzymów komórkowych i szeregu innych warunków.

Oprócz tych czynników wymianę gazów (zwłaszcza tlenu) pomiędzy krwią i tkankami ułatwiają: mobilność cząsteczek oksyhemoglobiny (ich dyfuzja na powierzchnię błony erytrocytów), konwekcja cytoplazmy i płynu śródmiąższowego, a także filtracja i reabsorpcja płynu w mikrokrążeniu.

Wymiana gazowo-tlenowa

Wymiana gazowa pomiędzy krwią tętniczą a tkankami rozpoczyna się już na poziomie tętniczek o średnicy 30-40 mikronów i zachodzi w całym układzie mikronaczyniowym aż do poziomu żyłek. Jednak kapilary odgrywają główną rolę w wymianie gazowej. Do badania wymiany gazowej w tkankach warto wyobrazić sobie tzw. „cylinder tkankowy (stożek)”, który obejmuje kapilarę i sąsiadujące z nią struktury tkankowe zaopatrywane w tlen (ryc. 5). Średnicę takiego cylindra można ocenić na podstawie odległości międzykapilarnej. Jest to około 25 mikronów w mięśniu sercowym, w korze mózgowej duży mózg— 40 µm, cale mięśnie szkieletowe topór - 80 mikronów.

Siłą napędową wymiany gazowej w butli z tkankami jest gradient napięcia tlenu. Występują nachylenia podłużne i poprzeczne. Gradient podłużny jest skierowany wzdłuż kapilary. Napięcie tlenu w początkowej części kapilary może wynosić około 100 mmHg. Sztuka. W miarę jak czerwone krwinki przemieszczają się w kierunku żylnej części naczyń włosowatych, a tlen przenika do tkanki, pO2 spada średnio do 35–40 mm Hg. Art., ale w niektórych warunkach może spaść do 10 mm Hg. Sztuka. Poprzeczny gradient napięcia O2 w cylindrze z chusteczką może osiągnąć 90 mm Hg. Sztuka. (w obszarach tkanki najbardziej oddalonych od kapilary, w tzw. „martwym kącie”, p0 2 może wynosić 0-1 mm Hg).

Ryż. 5. Schematyczne przedstawienie „cylindra tkankowego” i rozkładu prężności tlenu w zakończeniach tętniczych i żylnych kapilary w spoczynku i podczas intensywnej pracy

Zatem w strukturach tkankowych dostarczanie tlenu do komórek zależy od stopnia ich usunięcia z naczyń włosowatych. Znajdują się w nim komórki sąsiadujące z żylną częścią kapilary najgorsze warunki dostarczanie tlenu. Do prawidłowego przebiegu procesów oksydacyjnych w komórkach wystarczające jest ciśnienie tlenu wynoszące 0,1 mm Hg. Sztuka.

Na warunki wymiany gazowej w tkankach wpływa nie tylko odległość między kapilarami, ale także kierunek ruchu krwi w sąsiednich naczyniach włosowatych. Jeżeli kierunek przepływu krwi w sieci naczyń włosowatych otaczających daną komórkę tkankową jest wielokierunkowy, zwiększa to niezawodność zaopatrzenia tkanki w tlen.

Skuteczność wychwytywania tlenu przez tkanki charakteryzuje się wartością stopień wykorzystania tlenu(KUC) to stosunek, wyrażony w procentach, objętości tlenu wchłoniętego przez tkankę z krwi tętniczej w jednostce czasu do całkowitej objętości tlenu dostarczonego przez krew do naczyń tkankowych w tym samym czasie. CUC tkanki można określić na podstawie różnicy zawartości tlenu we krwi naczyń tętniczych i krwi żylnej wypływającej z tkanki. W stanie spoczynku fizycznego u ludzi Średnia wartość AUC wynosi 25-35%. Nawet podczas koszenia wartość CUC w różnych narządach nie jest taka sama. W spoczynku CV mięśnia sercowego wynosi około 70%.

Podczas wysiłku fizycznego stopień wykorzystania tlenu wzrasta do 50-60%, a w niektórych najaktywniej pracujących mięśniach i sercu może osiągnąć 90%. Ten wzrost CUC w mięśniach wynika przede wszystkim ze zwiększenia przepływu krwi w nich. Jednocześnie otwierają się naczynia włosowate, które nie działały w stanie spoczynku, zwiększa się powierzchnia dyfuzji i zmniejsza się odległość dyfuzji tlenu. Zwiększenie przepływu krwi może nastąpić zarówno odruchowo, jak i pod wpływem lokalnych czynników rozszerzających naczynia mięśniowe. Czynnikami takimi są wzrost temperatury pracującego mięśnia, wzrost pCO 2 i spadek pH krwi, które nie tylko przyczyniają się do zwiększenia przepływu krwi, ale także powodują zmniejszenie powinowactwa hemoglobiny do tlenu i przyspieszenie dyfuzji tlenu z krwi do tkanek.

Nazywa się zmniejszeniem prężności tlenu w tkankach lub trudnością w jego wykorzystaniu do oddychania tkankowego niedotlenienie. Niedotlenienie może być skutkiem upośledzonej wentylacji płuc lub niewydolności krążenia, upośledzonej dyfuzji gazów w tkankach, a także niewystarczającej aktywności enzymów komórkowych.

Rozwojowi niedotlenienia tkanek mięśni szkieletowych i serca w pewnym stopniu zapobiega zawarta w nich chromoproteina – mioglobina, która pełni rolę magazynu tlenu. Grupa prostetyczna mioglobiny jest podobna do hemu hemoglobiny, a część białkowa cząsteczki jest reprezentowana przez jeden łańcuch polipeptydowy. Jedna cząsteczka mioglobiny jest w stanie związać tylko jedną cząsteczkę tlenu, a 1 g mioglobiny - 1,34 ml tlenu. Mioglobina występuje szczególnie obficie w mięśniu sercowym – średnio 4 mg/g tkanki. Przy całkowitym utlenowaniu mioglobiny podaż tlenu, który ona wytwarza w 1 g tkanki, wyniesie 0,05 ml. Tlen ten może wystarczyć na 3-4 skurcze serca. Powinowactwo mioglobiny do tlenu jest wyższe niż powinowactwo hemoglobiny. Ciśnienie półnasycenia P50 dla mioglobiny wynosi od 3 do 4 mm Hg. Sztuka. Dlatego w warunkach wystarczającego ukrwienia mięśnia magazynuje tlen i uwalnia go dopiero wtedy, gdy pojawiają się warunki bliskie niedotlenienia. Mioglobina u człowieka wiąże do 14% całkowitej ilości tlenu w organizmie.

W ostatnie lata Odkryto inne białka, które mogą wiązać tlen w tkankach i komórkach. Należą do nich białko neuroglobina występujące w tkance mózgowej i siatkówce oka oraz cytoglobina występująca w neuronach i innych typach komórek.

Hiperoksja - zwiększone w stosunku do normy ciśnienie tlenu we krwi i tkankach. Stan ten może rozwinąć się, gdy osoba oddycha czystym tlenem (dla osoby dorosłej takie oddychanie jest dopuszczalne nie dłużej niż 4 godziny) lub gdy zostanie umieszczony w komorach o wysokim ciśnieniu powietrza. W przypadku hiperoksji mogą stopniowo pojawiać się objawy toksyczności tlenowej. Dlatego przy długotrwałym stosowaniu oddychania mieszaniną gazów o dużej zawartości tlenu jej zawartość nie powinna przekraczać 50%. Szczególnie niebezpieczne zwiększona zawartość tlen w wdychanym powietrzu dla noworodków. Długotrwałe wdychanie czystego tlenu stwarza ryzyko uszkodzenia siatkówki, nabłonka płuc i niektórych struktur mózgu.

Wymiana gazowa dwutlenku węgla

Zwykle ciśnienie dwutlenku węgla we krwi tętniczej waha się w granicach 35–45 mm Hg. Sztuka. Gradient napięcia dwutlenku węgla pomiędzy napływającą krwią tętniczą a komórkami otaczającymi tkankę włosowatą może sięgać 40 mmHg. Sztuka. (40 mm Hg we krwi tętniczej i do 60-80 mm w głębokich warstwach komórek). Pod wpływem tego gradientu dwutlenek węgla dyfunduje z tkanek do wnętrza krew kapilarna, powodując w nim wzrost napięcia do 46 mm Hg. Sztuka. oraz wzrost zawartości dwutlenku węgla do 56-58% obj. Około jedna czwarta całego dwutlenku węgla uwalnianego z tkanki do krwi wiąże się z hemoglobiną, reszta dzięki enzymowi anhydrazie węglanowej łączy się z wodą i tworzy kwas węglowy, który jest szybko neutralizowany przez dodatek jonów Na” i K” i jest transportowany do płuc w postaci wodorowęglanów.

Ilość rozpuszczonego dwutlenku węgla w organizmie człowieka wynosi 100-120 litrów. Oznacza to około 70 razy większe rezerwy tlenu we krwi i tkankach. Kiedy zmienia się napięcie dwutlenku węgla we krwi, następuje jego intensywna redystrybucja pomiędzy nią a tkankami. Dlatego też, gdy wentylacja jest niewystarczająca, poziom dwutlenku węgla we krwi zmienia się wolniej niż poziom tlenu. Ponieważ tkanka tłuszczowa i kostna zawierają szczególnie duża liczba rozpuszczony i związany dwutlenek węgla, wówczas mogą działać jako bufor, wychwytując dwutlenek węgla w czasie hiperkapnii i uwalniając go w czasie hipokapnii.

Krew płynąca z serca do płuc (żylna) zawiera mało tlenu i dużo dwutlenku węgla; przeciwnie, powietrze w pęcherzykach płucnych zawiera dużo tlenu i mniej dwutlenku węgla. W rezultacie następuje dwukierunkowa dyfuzja przez ściany pęcherzyków i naczyń włosowatych. tlen przedostaje się do krwi, a dwutlenek węgla przedostaje się z krwi do pęcherzyków płucnych. We krwi tlen dostaje się do czerwonych krwinek i łączy się z hemoglobiną. Krew, dotleniony, staje się tętniczy i wchodzi do lewego przedsionka przez żyły płucne.

U ludzi wymiana gazowa trwa kilka sekund, podczas gdy krew przepływa przez pęcherzyki płucne. Jest to możliwe dzięki ogromnej powierzchni płuc, z którą komunikują się otoczenie zewnętrzne. Całkowita powierzchnia pęcherzyków płucnych wynosi ponad 90 m3.

Wymiana gazowa w tkankach zachodzi w naczyniach włosowatych. Przez ich cienkie ścianki tlen przepływa z krwi do płynu tkankowego, a następnie do komórek, a dwutlenek węgla przedostaje się z tkanek do krwi. Stężenie tlenu we krwi jest większe niż w komórkach, dlatego łatwo do nich przenika.

Stężenie dwutlenku węgla w tkankach, w których się on gromadzi, jest wyższe niż we krwi. Dlatego przedostaje się do krwi, gdzie wiąże się ze związkami chemicznymi zawartymi w osoczu i częściowo z hemoglobiną, jest transportowany przez krew do płuc i uwalniany do atmosfery.

Temat:Układ oddechowy

Lekcja: Budowa płuc. Wymiana gazowa w płucach i tkankach

Ludzkie płuca to sparowany narząd w kształcie stożka (patrz ryc. 1). Na zewnątrz pokryte są opłucną płucną, Jama klatki piersiowej pokryta opłucną ciemieniową. Pomiędzy obiema warstwami opłucnej znajduje się płyn opłucnowy, który zmniejsza siłę tarcia podczas wdechu i wydechu.

Ryż. 1.

W ciągu 1 minuty płuca pompują 100 litrów powietrza.

Gałąź oskrzeli, tworząca oskrzeliki, na końcach których znajdują się cienkościenne pęcherzyki płucne - pęcherzyki płucne (patrz ryc. 2).

Ryż. 2.

Ściany pęcherzyków i naczyń włosowatych są jednowarstwowe, co ułatwia wymianę gazową. Tworzą je nabłonek. Wydzielają środek powierzchniowo czynny, który zapobiega sklejaniu się pęcherzyków płucnych oraz substancje zabijające mikroorganizmy. Zużyte substancje biologicznie czynne są trawione przez fagocyty lub wydalane w postaci plwociny.

Ryż. 3.

Tlen z powietrza pęcherzykowego przedostaje się do krwi, a dwutlenek węgla z krwi do powietrza pęcherzykowego (patrz ryc. 3).

Dzieje się tak z powodu ciśnienia cząstkowego, ponieważ każdy gaz rozpuszcza się w cieczy dokładnie ze względu na swoje ciśnienie cząstkowe.

Jeżeli ciśnienie cząstkowe gazu w otoczeniu jest wyższe niż jego ciśnienie w cieczy, wówczas gaz będzie rozpuszczał się w cieczy aż do osiągnięcia równowagi.

Ciśnienie cząstkowe tlenu wynosi 159 mm. Hg Sztuka. w atmosferze i krwi żylnej - 44 mm. Hg Sztuka. Dzięki temu tlen z atmosfery przedostaje się do krwi.

Krew dostaje się do płuc przez tętnice płucne i rozprzestrzenia się cienką warstwą przez naczynia włosowate pęcherzyków płucnych, co sprzyja wymianie gazowej (patrz ryc. 4). Tlen przechodząc z powietrza pęcherzykowego do krwi oddziałuje z hemoglobiną, tworząc oksyhemoglobinę. W tej postaci tlen jest przenoszony przez krew z płuc do tkanek. Tam ciśnienie parcjalne jest niskie i oksyhemoglobina dysocjuje, uwalniając tlen.

Ryż. 4.

Mechanizmy uwalniania dwutlenku węgla są podobne do mechanizmów pobierania tlenu. Dwutlenek węgla tworzy z hemoglobiną niestabilny związek – karbohemoglobinę, której dysocjacja zachodzi w płucach.

Ryż. 5.

Tlenek węgla tworzy z hemoglobiną stabilny związek, którego dysocjacja nie zachodzi. I taka hemoglobina nie może już pełnić swojej funkcji - przenoszenia tlenu w całym organizmie. W rezultacie osoba może umrzeć z powodu uduszenia, nawet przy normalnej czynności płuc. Dlatego niebezpieczne jest przebywanie w zamkniętym, niewentylowanym pomieszczeniu, w którym pracuje samochód lub pali się piec.

Dodatkowe informacje

Wiele osób oddycha szybko (ponad 16 razy na minutę), wykonując jednocześnie płytkie ruchy oddechowe. W wyniku takiego oddychania powietrze dostaje się tylko do górnych partii płuc, a do dolnych dochodzi do zastoju powietrza. W takim środowisku dochodzi do intensywnego rozmnażania się bakterii i wirusów.

Dla Sprawdzenie siebie Aby zapewnić prawidłowe oddychanie, będziesz potrzebować stopera. Konieczne będzie określenie, ile ruchów oddechowych wykonuje dana osoba na minutę. W takim przypadku konieczne jest monitorowanie procesu wdychania i inhalacji.

Jeśli mięśnie brzucha napinają się podczas oddychania, mamy do czynienia z oddychaniem przeponą. Jeśli objętość klatki piersiowej się zmienia, jest to oddychanie klatki piersiowej. Jeśli zastosuje się oba te mechanizmy, osoba ma mieszany rodzaj oddychania.

Jeśli dana osoba wykonuje do 14 ruchów oddechowych na minutę, jest to doskonały wynik. Jeśli dana osoba wykona 15 - 18 ruchów, jest to dobry wynik. A jeśli ruchów jest więcej niż 18, to jest to zły wynik.

Bibliografia

1. Kolesov D.V., Mash R.D., Belyaev I.N. Biologia. 8. - M.: Drop.

2. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Shvetsov G.G. / wyd. Pasechnik V.V. Biologia. 8. - M.: Drop.

3. Dragomilov A.G., Mash R.D. Biologia. 8. - M.: Ventana-Graf.

Praca domowa

1. Kolesov D.V., Mash R.D., Belyaev I.N. Biologia. 8. - M.: Drop. - s. 141, zadania i pytania 1, 3, 4.

2. Jaką rolę w wymianie gazowej odgrywa ciśnienie cząstkowe?

3. Jaka jest budowa płuc?

4. Przygotuj się mała wiadomość, w którym wyjaśniono, dlaczego azot, dwutlenek węgla i inne składniki powietrza nie przedostają się do krwi podczas wdychania.

W płucach następuje wymiana gazowa pomiędzy powietrzem wpływającym do pęcherzyków płucnych a krwią przepływającą przez naczynia włosowate. Intensywną wymianę gazową pomiędzy powietrzem pęcherzyków płucnych a krwią ułatwia niewielka grubość tzw. bariery powietrzno-hematycznej. Ściany pęcherzyków zbudowane są z jednowarstwowego nabłonka płaskiego, pokrytego od wewnątrz cienką warstwą fosfolipidów – środka powierzchniowo czynnego, który zapobiega sklejaniu się pęcherzyków podczas wydechu oraz zmniejsza napięcie powierzchniowe i wymianę gazową pomiędzy powietrzem a krwią. Podczas wdechu stężenie ciśnienia parcjalnego tlenu w pęcherzykach płucnych jest znacznie wyższe niż 100 mmHg. Art. niż we krwi żylnej 40 mm Hg. Art., przepływający przez naczynia włosowate płucne. Dlatego tlen łatwo opuszcza pęcherzyki płucne do krwi, gdzie szybko łączy się z hemoglobiną czerwonych krwinek. Jednocześnie dwutlenek węgla, którego stężenie we krwi żylnej naczyń włosowatych jest wysokie (47 mm Hg). Art., dyfunduje do pęcherzyków płucnych, gdzie jego ciśnienie parcjalne wynosi poniżej 40 mm Hg. Art.. Z pęcherzyków płucnych wraz z wydychanym powietrzem usuwany jest lekki dwutlenek węgla.Dzięki specjalnej właściwości hemoglobiny łączenia się z tlenem i dwutlenkiem węgla, krew jest w stanie wchłonąć te gazy w znacznych ilościach

W tkankach organizmu, w wyniku ciągłego metabolizmu i intensywnych procesów oksydacyjnych, zużywany jest tlen i powstaje dwutlenek węgla, który powstający podczas metabolizmu przechodzi z tkanek do krwi i łączy się z hemoglobiną. W tym przypadku powstaje delikatny związek - karbohemoglobina. Szybkie połączenie hemoglobiny z dwutlenkiem węgla ułatwia enzym anhydraza węglanowa występująca w czerwonych krwinkach.

Niewystarczający dopływ tlenu do tkanek i niedotlenienie mogą wystąpić, gdy we wdychanym powietrzu brakuje tlenu.

Kiedy oddech ustanie lub zatrzyma się, rozwija się uduszenie i asfiksja. Ten stan może wystąpić w wyniku utonięcia lub innych nieoczekiwanych okoliczności.

23. Pojęcie niedotlenienia. Pikantne i formy przewlekłe. Rodzaje niedotlenienia.

Niedotlenienie jest typowym procesem patologicznym, który występuje, gdy niedostateczny dopływ tlenu do tkanek organizmu lub naruszenie jego wykorzystania w procesie utlenianie biologiczne. Jest to niedobór tlenu w tkankach, który może wystąpić pod wpływem czynników fizycznych, chemicznych, biologicznych itp. Różne narządy i tkanki mają nierówną wrażliwość na brak tlenu i ATP. Tkanka mózgowa jest najbardziej wrażliwa na niedotlenienie. Podczas niedotlenienia wpływają przede wszystkim komórki tkanki centralnej. system nerwowy.rodzaje niedotlenienia Niedotlenienie egzogenne: 1 niedotlenienie normobaryczne - występuje, gdy długi pobyt w zamkniętych, słabo wentylowanych pomieszczeniach: kopalniach, studniach, kabinach samolotów itp.; 2 niedotleniony hipobaryczny - rozwija się, gdy ciśnienie parcjalne tlenu p02 we wdychanym powietrzu spada w wyniku spadku ciśnienia barometrycznego podczas wspinaczki na wysokość, choroby górskiej lub choroby wysokościowej; 3 hiperoksyczny – występuje w stanach nadmiaru tlenu, który nie jest zużywany przez organizm i ma efekt toksyczny, blokowanie oddychania tkanek, powikłanie podczas hiperbarii tlenowej Endogenne niedotlenienie podczas procesy patologiczne w organizmie: 1 oddechowy - występuje przy chorobach płuc, tchawicy, opłucnej, rozwija się przy chorobach serca i naczyń krwionośnych 3 krwionośny - on- Gn podaje się, gdy liczba czerwonych krwinek jest zmniejszona przy różnych niedokrwistościach lub gdy właściwości hemoglobiny zmieniają się i jej zdolność do uwalniania upośledzonego tlenu; 4 tkankowy - występuje, gdy procesy redoks w komórkach są zakłócone, 5 mieszany - rozwija się przy jednoczesnym zaburzeniu wielu układów dostarczających tlen do tkanek Niedotlenienie stresowe - powstaje w wyniku wzmożonej funkcji narządów i tkanek podczas wzmożonego wysiłku fizycznego. Ostre niedotlenienie rozwija się szybko i często występuje podczas ostrego oddychania i niewydolność sercowo-naczyniowa. - duszność, tachykardia, bóle głowy, nudności, wymioty, zaburzenia psychiczne, zaburzenia koordynacji ruchów, sinica, a czasami zaburzenia wzroku i słuchu.Przewlekłe niedotlenienie charakteryzuje się długim przebiegiem i występuje przy chorobach krwi, przewlekłej niewydolności krążeniowo-oddechowej, zaburzeniach układu oddechowego i krążenia, bólach głowy, drażliwości, zmianach zwyrodnieniowych tkanek.. Ogólne niedotlenienie charakteryzuje się niedoborem tlenu i energii w całym organizmie. Miejscowe niedotlenienie charakteryzuje się niedoborem tlenu i energii u jednostki

24. Zaburzenia funkcji organizmu podczas niedotlenienia.

Najwcześniejszymi oznakami niedoboru tlenu w mózgu są ogólne podekscytowanie, euforia, osłabienie uwagi i wzrost liczby błędów przy podejmowaniu decyzji. złożone zadania. Następnie pojawia się zahamowanie, senność, utrata koordynacji ruchów. możliwa jest utrata przytomności, drgawki i paraliż.Przy ciężkim niedoborze tlenu oddychanie jest upośledzone: staje się częste, powierzchowne, z objawami hipowentylacji. Następnie pojawia się depresja oddechowa. Nieregularne ruchy oddechowe można zastąpić krótkotrwałym wstrzymaniem oddechu. W przypadku niektórych rodzajów niedotlenienia pojawia się sinica - sinica - po prostu skóra, co wiąże się ze zmniejszeniem zawartości CO2 i oksyhemoglobiny we krwi. W przypadku niedotlenienia układu oddechowego, ze względu na spadek CO2 we krwi tętniczej, rozwija się centralna rozproszona sinica. W przypadku niedotlenienia krążeniowego rozwija się akrocyjanoza obwodowa z powodu spadku CO2 we krwi żylnej. Niedotlenienie zaburza także funkcjonowanie układu sercowo-naczyniowego. tachykardia i podwyższone ciśnienie krwi. depresja czynności serca. We wszystkich narządach i tkankach, z wyjątkiem mózgu i serca, występuje wyraźne zaburzenie mikrokrążenia, co zwiększa nasilenie głód tlenu tkaniny.. niebezpieczne gwałtowny spadek przepływ krwi przez nerki, ponieważ może to prowadzić do rozwoju martwicy kory nerkowej i ostrej niewydolności nerek. Podstawowy metabolizm początkowo wzrasta, a następnie przy ciężkiej hipoksemii maleje. Spada temperatura ciała, wzrasta również rozkład tłuszczów. Z powodu braku tlenu kwasy tłuszczowe nie mogą zostać całkowicie rozłożone, dlatego podczas niedotlenienia ketokwasy gromadzą się w komórkach i krwi. W wyniku niedoboru energii następuje zakłócenie pracy pomp jonowych i gromadzenie się jonów potasu.

25. Mechanizmy kompensacyjne podczas niedotlenienia.

W warunkach niedotlenienia natychmiast aktywują się pilne reakcje adaptacyjne. Zapewniają je mechanizmy odruchowe z udziałem ośrodkowego układu nerwowego. Mechanizmy oddechowe: 1. zwiększenie wentylacji płuc poprzez zwiększenie głębokości i częstotliwości oddychania, kompensacyjna duszność; 2 wzrost powierzchni oddechowej płuc w wyniku wentylacji dodatkowych pęcherzyków płucnych; 3 wzrost przepuszczalności błony pęcherzykowo-kapilarnej dla O2 i CO2 Mechanizmy hemodynamiczne: 1 wzrost pojemności minutowej serca w wyniku wzrostu objętości wyrzutowej i częstości akcji serca; 2 zwiększenie napięcia naczyń krwionośnych i przyspieszenie przepływu krwi; 3 redystrybucja krwi w naczyniach krwionośnych Mechanizmy krwiotwórcze: 1 wzrost zawartości erytrocytów we krwi obwodowej w wyniku ich mobilizacji z magazynu; 2 zwiększona hematopoeza; 3 wzrost dysocjacji oksyhemoglobiny na tlen i hemoglobinę Mechanizmy tkankowe. 1 zwiększenie ilości tlenu dostarczanego do tkanek z krwi tętniczej; 2 aktywacja glikolizy beztlenowej; 3 osłabienie intensywności metabolizmu w narządach Długotrwałe reakcje adaptacyjne są reprezentowane przez adaptację do niedotlenienia Asfiksja to stan, który występuje wraz z gwałtownym spadkiem lub całkowitym zaprzestaniem dostarczania tlenu i uwolnieniem dwutlenku węgla. Najczęstszy uduszenie mechaniczne, który występuje, gdy występują przeszkody w przepływie powietrza do dróg oddechowych lub gdy są one ściskane z zewnątrz: składa się z czterech etapów.Pierwszy etap to wzrost pobudliwości ośrodków oddechowych i naczynioruchowych oraz napięcie układu oddechowego współczulny układ nerwowy. zwiększa się duszność wdechowa ciśnienie tętnicze; w drgawkach W drugim etapie wzrasta napięcie przywspółczulnego układu nerwowego; rozwija się duszność wydechowa. bradykardia, trzeci etap -. Oddech zatrzymuje się na kilka minut, ciśnienie krwi spada, czynność serca zwalnia.Czwarty etap objawia się końcowym oddechem, spadkiem ciśnienia krwi, biciem serca jest rzadkie, zanikają odruchy; pojawiają się skurcze, mimowolne oddawanie moczu, defekacja. Śmierć następuje w wyniku paraliżu oddechowego.

26. Metabolizm białek i jego regulacja.

Podczas wzrostu białko jest niezbędne do tworzenia nowych komórek i tkanek. Jak młodszy wiek dziecko, duża ilość Białko jest wymagane na każdy kilogram masy ciała. W pierwszym roku życia dziecka na każdy kilogram potrzeba 5-5,5 g białka, od 1 roku do 3 lat - 4-4,5 g. Zapotrzebowanie na białko chłopców jest większe niż dziewcząt. Synteza białek w rozwijającym się organizmie dominuje nad rozkładem. Dlatego dzieci charakteryzują się dodatnim bilansem azotowym. Istnieją optymalne dzienne dawki białek, przy których obserwuje się maksymalną retencję, czyli retencję azotu w organizmie. Zwiększeniu ilości białka powyżej tej normy nie towarzyszy wzrost retencji azotu w organizmie. Bardzo ważne jest, aby dzieci otrzymywały z diety wystarczającą ilość niezbędnych aminokwasów. Lizyna, która wspomaga hematopoezę, spożycie tryptofanu, również niezbędnego do wzrostu.U dzieci w wieku od 1 do 3 lat 75% białka otrzymywanego z pożywienia powinno być pochodzenia zwierzęcego, 25% pochodzenia roślinnego.Białka nie są magazynowane w organizmie w rezerwie, więc jeśli podasz im z pożywieniem więcej, niż potrzebuje organizm, to nie nastąpi wzrost retencji azotu i wzrost syntezy białek. Jednocześnie zaburzona zostaje równowaga kwasowo-zasadowa dziecka, pogarsza się apetyt, wzrasta wydalanie azotu z moczem i kałem. Wraz z wiekiem zawartość białek zwierzęcych powinna się zmniejszać, a po 5 latach ilość obu białek powinna być taka sama. Metabolizm azotu u dzieci charakteryzuje się obecnością kreatyny w moczu, natomiast mocz dorosłych jej nie zawiera. Dzieje się tak na skutek niedostatecznego rozwoju mięśni zatrzymujących kreatynę w wieku dorosłym. Dopiero w wieku 17-18 lat kreatyna znika z moczu. Aktywność wielu enzymów wzrasta po urodzeniu,

27. Metabolizm węglowodanów i tłuszczów, ich regulacja.

Tłuszcze roślinne i zwierzęce otrzymywane z pożywienia dzielą się na przewód pokarmowy na glicerol i kwasy tłuszczowe, które wchłaniają się do krwi i limfy i tylko częściowo do krwi. Z tych substancji, a także z produktów przemiany materii węglowodanów i białek, syntetyzowane są lipidy. lipidy są obowiązkowe część integralna struktury komórkowe: szczególnie cytoplazma, jądro i błona komórkowa komórki nerwowe. Lipidy, które nie są trawione w organizmie, odkładają się w postaci złogów tłuszczowych.Niektóre nienasycone kwasy tłuszczowe, niezbędne dla organizmu linolowy, linolenowy, arachidonowy muszą przedostać się do organizmu gotowa forma, ponieważ organizm nie jest w stanie ich syntetyzować - niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych. Zawarte w olejach roślinnych.Wraz z tłuszczami organizm otrzymuje rozpuszczalne w nich witaminy: A, D, E, K, które pełnią ważne funkcje ważny. Im młodszy wiek dziecka, tym większe zapotrzebowanie jego organizmu na lipidy. Bez tłuszczów nie da się rozwinąć ogólnej i specyficznej odporności.Dzienna ilość tłuszczu w pożywieniu dzieci od 1 do 3 lat powinna wynosić 32,7 g. Podczas karmienia piersią wchłania się do 98% tłuszczów mleka, przy sztucznym mleku - 85%.Stwierdzono, że metabolizm tłuszczów u dzieci jest niestabilny, przy braku węglowodanów w pożywieniu lub przy ich zwiększonym spożyciu, zapasy tłuszczu szybko się wyczerpują.Zmiany zawartości różnych lipidów w organizmie powodują stopniowe zaburzenia przepuszczalność i gęstość błony komórkowe, któremu towarzyszy pogorszenie funkcji komórek. Cechy metabolizmu węglowodanów. Węglowodany są głównym źródłem energii. Największe ilości znajdują się w zbożach, ziemniakach, owocach i warzywach. Węglowodany rozkładane są w przewodzie pokarmowym na glukozę, wchłanianą do krwi i wchłanianą przez komórki organizmu. Niewykorzystana glukoza magazynowana jest w postaci polisacharydu glikogenu w wątrobie i mięśniach, co stanowi rezerwę węglowodanów w organizmie. Centralny układ nerwowy jest szczególnie wrażliwy na brak glukozy we krwi i hipoglikemię. Przy niewielkim spadku poziomu glukozy we krwi obserwuje się osłabienie i zawroty głowy, a przy znacznym spadku węglowodanów występują różne zaburzenia autonomiczne, drgawki i utrata przytomności. Rozkład węglowodanów może odbywać się w warunkach tlenowych lub beztlenowych. Szybkość rozkładu glukozy oraz możliwość szybkiego wydobycia i przetworzenia jej rezerwy – glikogenu – stwarzają warunki do awaryjnej mobilizacji zasoby energii z ostrym pobudzeniem emocjonalnym, intensywnym obciążeniem mięśni. Jak wiadomo, węglowodany są częścią kwasy nukleinowe, cytoplazma, odgrywają ważną rolę plastyczną w tworzeniu błon komórkowych.Cecha charakterystyczna metabolizm węglowodanów Dzieci charakteryzują się wysoką strawnością węglowodanów sięgającą 99%. Należy wziąć pod uwagę, że w pierwszym roku życia głównym węglowodanem jest laktaza. Organizm dziecka ma większe zapotrzebowanie na węglowodany, ponieważ intensywność glikolizy w nim jest bardzo wysoka, jest o 35% wyższa niż u dorosłych. Dzienne zapotrzebowanie w węglowodanach dzieciństwo 10-12 g na 1 kg masy ciała, w wieku od 1 do 3 lat -193 g. Tolerancja glukozy u dzieci jest większa niż u dorosłych.

28. Wymiana wody i soli mineralnych, jej regulacja.

Sole mineralne nie są źródłem energii, ale ich spożycie i wydalanie jest jej warunkiem normalne życie. Sole mineralne wytwarzają określone ciśnienie osmotyczne. Ilość soli zawartych w organizmie dziecka zwiększa się wraz z wiekiem. Dzieci mają szczególnie duże zapotrzebowanie na Ca i P, które są niezbędne do formacji tkanka kostna. Wapń wpływa na pobudliwość układu nerwowego, kurczliwość mięśni, krzepliwość krwi, metabolizm białek i tłuszczów w organizmie. Największe zapotrzebowanie na Ca obserwuje się w pierwszym roku życia oraz w okresie dojrzewania. W pierwszym roku życia Ca jest potrzebne 8 razy więcej niż w drugim, gdy u dorosłych ilość Ca w organizmie spada, zaczyna on przedostawać się do krwi z tkanki kostnej, n. Przeciwnie, u dzieci w tym przypadku Ca jest zatrzymywany przez tkankę kostną i krew. Do normalnego procesu kostnienia konieczne jest, aby do organizmu dostała się wystarczająca ilość fosforu. U dzieci wiek przedszkolny stosunek wapnia i fosforu powinien być równy jedności. W wieku 8-10 lat wapń jest wymagany nieco mniej niż fosfor: Fosfor jest potrzebny nie tylko do wzrostu tkanki kostnej, ale także do prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego, większości gruczołów i innych narządów.Ilość Na+, Jony K+ i Cl- w żywności dla dzieci powinny być mniejsze niż w żywności osoby dorosłej, dziecko powinno otrzymać z pożywienia więcej żelaza niż osoba dorosła. Rosnący organizm potrzebuje także mikroelementów, z których wiele bierze udział w procesach krwiotwórczych – miedź, kobalt, molibden. gromadzą się w organizmie. Jod jest niezbędny do tworzenia hormonów Tarczyca. Jego brak w pożywieniu prowadzi do rozwoju choroby, wola endemicznego. Fluor jest niezbędny do prawidłowego tworzenia tkanek zębów, zwłaszcza szkliwa zębów. Metabolizm wody i soli. Wzrost i rozwój dziecka zależy od wystarczającej ilości wody w organizmie, co zapewnia intensywny metabolizm. = woda w organizmie człowieka to = materiał budowlany, katalizator dla wszystkich procesy metaboliczne i termostat ciała. Całkowita ilość wody w organizmie zależy od wieku, płci i otłuszczenia. Ciało mężczyzny zawiera średnio około 61% wody, ciało kobiety 51%. U dzieci woda jest bardzo szybko rozprowadzana pomiędzy krwią i tkankami. W jelitach dzieci wchłania się szybciej niż u dorosłych. U dzieci tkanki szybko tracą i gromadzą wodę. Brak wody powoduje u dzieci poważne zaburzenia metabolizmu pośredniego. Jak młodsze dziecko, te więcej wody powinien przybierać na kilogram masy ciała. Względne zapotrzebowanie na wodę maleje wraz z wiekiem, ale zapotrzebowanie bezwzględne wzrasta. Chłopcy potrzebują więcej wody niż dziewczęta.

29. Układ wydalniczy człowieka. Nefron jest głównym składnikiem strukturalnym i Jednostka funkcyjna nerka Fazy ​​powstawania moczu.

Narządy wydalnicze obejmują: nerki, moczowody, pęcherz moczowy, cewkę moczową. Normalna funkcja układ wydalniczy utrzymuje równowagę kwasowo-zasadową oraz zapewnia funkcjonowanie narządów i układów organizmu.

Nerka łac. Ren; grecki nephos to sparowany narząd wydalniczy wytwarzający mocz, ma masę 100-200 g, znajduje się po bokach kręgosłupa na poziomie XI kręgów piersiowych i II-III lędźwiowych.

Nerki mają kształt fasoli, górny i dolny biegun, zewnętrzne wypukłe i wewnętrzne wklęsłe krawędzie, przednią i tylną powierzchnię. Nerki są pokryte trzema błonami - powięzią nerkową, torebką włóknistą i tłuszczową. Nerka składa się z dwóch warstw: zewnętrznej jasnej kory i wewnętrznego ciemnego rdzenia.Kora w postaci kolumn wchodzi do rdzenia i dzieli go na 5-20 piramid nerkowych. tworzące piramidy nerkowe.Główną jednostką funkcjonalną i strukturalną nerki jest nefron, jest ich około 1,5 miliona.Nefron rys. 83 składa się z ciałka nerkowego, w tym kłębuszka naczyniówkowego. Ciało otoczone jest kapsułą o podwójnych ściankach, kapsułą Shumlyansky'ego-Bowmana. Jama torebki wyłożona jest jednowarstwowym nabłonkiem sześciennym.Około 80% nefronów zlokalizowanych jest w grubości kory mózgowej – nefrony korowe, a 18-20% zlokalizowane jest w rdzeniu nerkowym – okołoszpikowe okołomózgowe nefrony Dopływ krwi do nerek następuje z powodu dobrze-. istniejąca sieć naczyń krwionośnych. Moczowód moczowód jest sparowanym narządem, który pełni funkcję usuwania moczu z nerek do pęcherza. Ma kształt rurki o średnicy 6-8 mm i długości 30-35 cm, ma część brzuszną, miedniczą i śródścienną.Moczowód ma trzy rozszerzenia - lędźwiowy, miedniczy i przed wejściem do pęcherza moczowego oraz trzy zwężenia na styku miedniczki nerkowej, z przejściem części brzusznej do części miedniczej i przed wpłynięciem do pęcherza Pęcherz jest niesparowanym pustym narządem, w którym gromadzi się 250-500 ml moczu; znajduje się w dolnej części miednicy. Jego kształt i wielkość zależą od stopnia napełnienia moczem.Pęcherz ma wierzchołek, trzon, dno i szyję. Cewka moczowa przeznaczony do okresowego usuwania moczu Pęcherz moczowy i wyrzut nasienia u mężczyzn Dzienna ilość diurezy moczu u osoby dorosłej wynosi zwykle 1,2-1,8 litra i zależy od płynu wchodzącego do organizmu, temperatury otoczenia i innych czynników. Kolor normalnego moczu jest słomkowożółty i najczęściej zależy od jego gęstości względnej. Odczyn moczu jest lekko kwaśny, Gęstość względna 1,010-1,025. Mocz zawiera 95% wody, 5% ciała stałe, którego główną częścią jest mocznik - 2%, kwas moczowy– 0,05%, kreatynina – 0,075%. Mocz pierwotny przemieszcza się wzdłuż kanalików nefronowych. Z niego wszystkie substancje potrzebne organizmowi są wchłaniane z powrotem do krwi i większość II faza wodna powstawania moczu – reabsorpcja. Produkty rozkładu pozostają w kanalikach, składniki odżywcze, których organizm nie potrzebuje, lub takich, których nie jest w stanie w trakcie zmagazynować np. glukozy cukrzyca. W rezultacie powstaje mocz wtórny o objętości około 1,5 litra dziennie. Z krętych kanalików mocz dostaje się do przewodów zbiorczych, które łączą się i przenoszą mocz do miedniczki nerkowej. Stamtąd mocz przepływa przez moczowody do pęcherza.

30. Nerwowa i humoralna regulacja czynności nerek. Regulacja czynności nerek.

31. Pojęcie termoregulacji. Termoregulacja chemiczna i fizyczna.

Temperatura poszczególnych części ciała człowieka jest różna, co wiąże się z nierównymi warunkami wytwarzania i przekazywania ciepła. W stanie spoczynku i umiarkowanej aktywności fizycznej następuje największa produkcja ciepła i najmniejsza wymiana ciepła narządy wewnętrzne dlatego też ich temperatura jest najwyższa, najwyższa w wątrobie – 37,8-38°C. Najniższą temperaturę skóry u człowieka obserwuje się w okolicy dłoni i stóp, znacznie wyższą jest ona pod pachami, gdzie jest zwykle mierzona.W normalnych warunkach u zdrowej osoby temperatura pod pachą wynosi 36,5-36,9°C. W ciągu dnia temperatura ciała człowieka zmienia się: minimalnie po 3-4 godzinach, maksymalnie po 16-18 godzinach. Zdolność zwierząt homeotermicznych do utrzymywania temperatury ciała na stałym poziomie zapewniają dwa powiązane ze sobą procesy - wytwarzanie ciepła i przenoszenie ciepła. Termoregulacja chemiczna zapewnia pewien poziom produkcji ciepła niezbędny do normalnej realizacji procesów enzymatycznych w tkankach. Najbardziej intensywne wytwarzanie ciepła zachodzi w mięśniach. W zimnych warunkach wytwarzanie ciepła w mięśniach gwałtownie wzrasta. Oprócz mięśni, w procesach wytwarzania ciepła znaczącą rolę odgrywają wątroba i nerki. Termoregulacja fizyczna odbywa się poprzez zmianę wydzielanego ciepła przez organizm. Przenikanie ciepła odbywa się w następujący sposób: Promieniowanie cieplne zapewnia, że ​​ciało przekazuje ciepło do otoczenia za pomocą promieniowania podczerwonego z powierzchni ciała. Przewodzenie ciepła następuje w wyniku kontaktu z przedmiotami o temperaturze niższej od temperatury ciała. Konwekcja zapewnia przenoszenie ciepła do powietrza lub cieczy przylegającej do ciała. Organizm oddaje ciepło również poprzez odparowanie wody z powierzchni skóry i błon śluzowych dróg oddechowych podczas oddychania. Przez skórę paruje do 0,5 litra wody dziennie. Ośrodek wytwarzania ciepła znajduje się w ogonowej części podwzgórza. Kiedy ta część mózgu zwierzęcia ulegnie zniszczeniu, mechanizmy wytwarzania ciepła zostają zakłócone i zwierzę nie jest w stanie utrzymać temperatury ciała, gdy temperatura spada środowisko i rozwija się hipotermia. Ośrodek wymiany ciepła znajduje się w przedniej części podwzgórza. Kiedy ten obszar ulega zniszczeniu, zwierzę traci także zdolność do utrzymywania izotermy, a jednocześnie zdolność do tolerowania niskie temperatury on to trzyma.