Механизм газообмена между воздухом и тканями организма

При дыханиипочти 30% воздуха, вдихуеться, находится в дыхательных путях, а 70% заполняет объем альвеол. Именно эта часть воздуха обеспечивает вентиляцию альвеол, его отношение к вдыхаемого воздуха называется коэффициентом легочной вентиляции. Атмосферный воздух это смесь азота (до 78%), кислорода (до 21%), углекислого газа (до 0,03%), водяного пара и незначительной примеси других газов.

Часть атмосферного давления, которая зависит от количества отдельного газа, называется его парциальным давлением, например, атмосферное давление составляет 760 мм рт.ст., а судьба кисню21% от воздуха, то есть этот газ создает 21% общего атмосферного давления, а именно: 160 мм рт.ст. Согласно углекислый газ создает парциальное давление 0,23 мм рт.ст. Однако в альвеолах не происходит полной замены воздуха атмосферным, поэтому реальный уровень газов в альвеолярном воздухе характеризуется такими значеннями102104 мм рт.ст. для кислорода и 40 мм рт.ст. для углекислого газа.

Концентрация газов в жидкостях характеризуется термином напряжение газов. Он означает, с какой силой растворенный газ пытается оставить жидкость.

Газообмен кислорода и углекислого газа между альвеолярной воздухом и кровью легочных капилляров обеспечивается путемпростой диффузии, обусловленной различными их парциальными давлениями (напряжением) по обе стороны стенок альвеол.

В обычных условиях парциальное давление кислорода в альвеолах всегда больше, чем его напряжение в венозной крови (40 мм рт.ст.), а парциальное давление углекислого газа наоборот меньше, чем его напряжения (46 мм рт.ст.).

Таким образом, разница концентрации кислорода по обе стороны альвеол превышает 60 мм рт.ст., поэтому он перемещается в кровь. Углекислый газ выходит наружу тоже быстро, потому что незначительная разница его концентрации компенсируется лучшей растворимостью в воде. Кроме того, на насыщенности крови газами сказывается то, что они в ней преимущественно находятся в химически связанном состоянии, это способствует постоянной диффузии.

Кислород, поступивший в плазму крови из альвеол, перемещается к эритроцитам, в которых соединяется с гемоглобином в соединение оксиге моглобин (1 г гемоглобина присоединяет 1,34 мл кислорода. Кислородная емкость кровице максимальное количество кислорода, которое может быть связано 100 мл крови при условии, что весь гемоглобин превратился в окси Фиксация кислорода и распад оксигемоглобина зависит не только от напряжения газа,но и от других факторов, которые сказываются на этой реакции, в частности температуры, наличия кислых веществ и углекислого газа.

Повышение температуры в работающих органах и тканях, увеличение концентрации углекислого газа и органических кислот способствуют распаду оксигемоглобина, высвобождению кислорода и перехода его в клетки. А противоположные условия наоборот обеспечивают образование оксигемоглобина, например, в легких.

Перемещение углекислого газа преимущественно происходит в виде гидрокарбонатов натрия и калия, значительно меньшей степени в форме газа и соединения с гемоглобином карбогемоглобину. Образование и распад гидрокарбонатов зависит от активности карбоангидразы (фермента эритроцитов, который катализирует синтез и распад угольной кислоты), а также концентрации углекислого газа и наличия кислот, 'сильнее угольную.

Каждая ткань в состоянии относительного покоя потребляет разное количество кислорода. Например, каждую минуту 1 кг печени необходимо 27 мл кислорода, поджелудочной залози40 мл, селезинки50 мл, а если поступает меньше этого количества, возникает состояние гипоксии. В таких условиях клетки не получают достаточно энергии для выполнения своих функций, что проявляется нарушением состояния всего организма. Наиболее выразительные изменения наблюдаются при гипоксии нервнойсистемы, так как возникает расстройство нейрогуморальной регуляции работы всех систем. Первое, что виникаеце потеря сознания через торможения нервных процессов в коре больших полушарий, которая наиболее зависит от потребления кислорода.

Максимальное потребление кислорода (МСК) является показателем аэробной производительности работы организма. Аэробная продуктивнистьце способность человека выполнять очень тяжелую работу, обеспечивая свои энергетические расходы потреблением кислорода непосредственно во время нагрузки. Размер МСК зависит от функциональных возможностей дыхательной, сердечно-сосудистой систем и крови. У спортсменов во время соревнований МСК должен обеспечиваться на уровне 66,5 л / мин, что требует легочной вентиляции на уровне 150 л / мин, кислородной емности2225 мл кислорода на 100 мл крови, минутного объема крови3335 л.