Газообмін.

Склад вдихуваного і видихуваного повітря. Атмосферне повітря, що його вдихає людина, містить у своєму складі кисню до 21%, вуглекислого газу — 0,03% і азоту та інертних газів — близько 79%. Склад видихуваного повітря такий: кисню — 16,4%, вуглекислого газу — 4,1%, азоту — 79,5%. Наведені цифри є середні і коливаються в значних межах. Несталість складу видихуваного повітря залежить від інтенсивності обміну речовин, а також від частоти та глибини дихання.

Як видно з наведених даних, вміст кисню у видихуваному повітрі менший, а вуглекислого газу більший, ніж в атмосферному. Ця зміна складу повітря пояснюється газообміном, який відбувається в легенях між кров’ю і альвеолярним повітрям. Кисень з альвеолярного повітря безперервно проникає в кров, яка тече по густій сітці кровоносних капілярів, що обплутують альвеоли, а вуглекислий газ виходить з крові в альвеолярне повітря.

Що ж до азоту, то його вміст у видихуваному повітрі, як і вуглекислого газу, вищий, ніж в атмосферному. Проте азоту вдихається стільки, скільки й видихається, бо азот і інертні гази в газообміні участі не беруть. Ця різниця зумовлена тим, що об’єм вдихуваного повітря більший, ніж видихуваного, бо кисню споживається більше, ніж виділяється вуглекислого газу і тому процентний вміст азоту зростає внаслідок того, що одна й та сама кількість його розподіляється в меншому об’ємі. Так, при відносному спокої людини за добу з альвеолярного повітря у кров переходить до 500л кисню, а вуглекислого газу з крові в альвеолярне повітря переходить близько 400 л. При м’язовій діяльності ці кількості значно зростають, але приблизно в такому самому співвідношенні.

Газообмін у легенях. Газообмін між альвеолярним повітрям і кров’ю здійснюється через перетинку, яка складається з стінки альвеоли і стінки капіляра. Товщина цієї перетинки, яка складається лише з двох шарів клітин, дуже мала — близько 4мк. Така незначна товщина перетинки, що відокремлює газ від крові, не перешкоджає вільному проходженню газів.

Перехід кисню з альвеолярного повітря в кров, а вуглекислого газу з крові в альвеолярне повітря відбувається за законом дифузії. За цим законом газ завжди пересувається з того простору, де його парціальний тиск більший, у простір, де він менший. Дифузія кисню з альвеолярного повітря в кров можлива тому, що парціальний тиск кисню в альвеолярному повітрі становить 110 мм рт. ст., а у венозній крові, яка надходить до легень, лише 40 мм.

Таким чином, створюється різниця тиску в 70 мм, а цього цілком досить, щоб забезпечити перехід кисню в кров.

Що ж до вуглекислого газу, то вміст, а отже, і парціальний тиск його в альвеолярному повітрі менший, ніж у венозній крові, яка рухається по капілярах легень. У венозній крові, яка надходить до легень, парціальний тиск вуглекислого газу дорівнює 47 мм рт. ст., а в альвеолярному повітрі — 40 мм. Цієї різниці цілком досить для забезпечення дифузії вуглекислого газу з крові в альвеолярне повітря.

Венозна кров, віддавши в легенях вуглекислий газ і збагатившись на кисень, перетворюється в артеріальну. З легень вона повертається до серця і по великому колу кровообігу розноситься до всіх органів і тканин тіла.

Транспортування газів. Кисень та вуглекислий газ переносяться кров’ю. Обидва ці гази перебувають у крові в розчиненому і в хімічно зв’язаному стані.

Із 100 мл артеріальної крові можна виділити близько 20 мл кисню, тоді як у фізично розчиненому стані в 100 мл крові може бути тільки 0,3 мл кисню. Отже, основна частина кисню в крові перебуває в хімічно зв’язаному вигляді. Речовиною, яка хімічно зв’язує кисень у крові, є гемоглобін.

З альвеолярного повітря кисень дифундує в плазму крові, а з плазми надходить в еритроцити і легко вступає в хімічний зв’язок з гемоглобіном. Гемоглобін при цьому перетворюється в оксигемоглобін. Оксигемоглобін — сполука нетривка: якщо оксигемоглобін попадає в середовище, бідне на кисень (наприклад, у тканинах), то кисень легко від нього відщеплюється. В артеріальній крові майже весь гемоглобін перебуває у вигляді оксигемоглобіну, тоді як у венозній крові переважає відновлений гемоглобін.

Вуглекислого газу в 100 мл крові може розчинитися лише 3 мл, тоді як з такої самої кількості венозної крові можна виділити 50мл СО₂. Отже, вуглекислий газ, як і кисень, перебуває в крові не тільки у вигляді фізичного розчину, але і в хімічно зв’язаному стані.

Вуглекислий газ у крові сполучається головним чином з лугами, утворюючи з ними двовуглекислі солі, або бікарбонати (переважно бікарбонати натрію і калію). Крім цих солей, у перенесенні вуглекислого газу бере участь і гемоглобін. Це вперше встановив ще наприкінці XIX ст. І.М. Сєченов.

Сполука гемоглобіну з вуглекислим газом нетривка і може легко розпадатись, що й відбувається в легенях.

Газообмін у тканинах. У тканинах безперервно відбуваються окислювальні процеси, при яких споживається кисень. Необхідний для цього кисень до тканин приноситься артеріальною кров’ю, яка віддає тканинам кисень і перетворюється у венозну.

Перехід кисню з крові в тканини зумовлюється різницею парціальних тисків його в крові і тканинах. Справді, парціальний тиск кисню в артеріальній крові 100—110 мм рт. ст., а в тканинній рідині — 20—40 мм. Різниця тиску кисню, яка дорівнює 70—80 мм рт. ст., і забезпечує енергійний перехід кисню з плазми крові через стінку капіляра у тканинну рідину.

Оксигемоглобін еритроцитів, який є нетривкою сполукою, віддає кисень у кров’яну плазму, з якої завдяки різниці парціального тиску він дифундує у тканинну рідину, а звідти в клітини, де вступає в окислювальні процеси.

Крім різниці парціального тиску, на ступінь віддачі кисню оксигемоглобіном дуже впливає величина тиску вуглекислого газу, розчиненого в крові. Чим більше в крові СО₂, тим слабший зв’язок гемоглобіну з киснем, тобто тим більше відщеплюється кисню від оксигемоглобіну.

У тканинах, поряд з дифузією кисню з крові в тканинну рідину, відбувається і дифузія вуглекислого газу з тканинної рідини в кров. Кількість СО₂ в крові збільшується, а це викликає послаблення зв’язку гемоглобіну з киснем і сприяє більшому звільненню кисню.

У легенях відбувається віддача вуглекислого газу, його тиск у крові зменшується, завдяки чому спорідненість гемоглобіну з киснем збільшується, тобто гемоглобін починає енергійніше сполучатися з киснем і перетворюватися в оксигемоглобін.

Крім концентрації СО₂, на міцність зв’язку гемоглобіну з киснем впливає також реакція крові. Навіть незначне зрушення реакції в бік кислої спричиняє посилення віддачі кисню. Таке зрушення реакції відбувається в м’язах, де утворена під час роботи молочна кислота надходить у кров. Енергійне звільнення й перехід кисню з крові у м’язи під час їх роботи відповідає зрослій потребі їх у великих кількостях кисню.

Міцність зв’язку гемоглобіну з киснем залежить також і від температури: при підвищенні температури зв’язок слабшає, при зниженні — сильнішає.

Отруєння чадним газом. Багато речовин, зокрема наркотики (ефір, хлороформ, спирти), гальмують процеси дихання. Але особливо небезпечною отрутою є чадний газ — СО, який утворюється в результаті неповного згоряння в печі дров, вугілля тощо. При вдиханні чадного газу в легені він дифундує в кров і утворює стійку хімічну сполуку з гемоглобіном. Внаслідок цього гемоглобін втрачає здатність приєднувати кисень, і його надходження до тканин утруднюється. Досить людині вдихнути 1 л чадного газу, щоб настала смерть від припинення тканинного дихання.

При легкому отруєнні для поліпшення газообміну і прискорення розпаду сполуки чадного газу з гемоглобіном потерпілому необхідно забезпечити доступ свіжого повітря (відкриті двері, вікна, а в теплу погоду винести з приміщення) і робити штучне дихання.

При тяжкому отруєнні чадним газом можна врятувати життя лише переливанням крові, тобто, ввівши в організм гемоглобін, здатний зв’язувати кисень.

Захисні рефлекси. Дуже важливе значення мають захисні рефлекси з слизових оболонок дихальних шляхів. Ці рефлекси перешкоджають попаданню в дихальні шляхи шкідливих речовин або сприяють видаленню подразнюючих речовин, які вже попали туди. Так, при подразненні пилом або слизом чутливих рецепторів у гортані і трахеї повітря судорожне виштовхується з легень при широко розкритій голосовій щілині (кашель). З виштовхнутим повітрям видаляється й подразник. При подразненні слизової оболонки носа виникає чхання. При чханні, як і при кашлі, людина робить глибокий вдих, а потім дуже сильний і швидкий видих при закритому роті.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Легенева вентиляція	\|	Гігієна органів дихання дитини

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.01 сек.