Gaasivahetus kudedes ja kopsudes. Hingamissüsteemi struktuur
Teema:Hingamissüsteem
Õppetund: Kopsude struktuur. Gaasivahetus kopsudes ja kudedes
Inimese kopsud on paariskoonusekujuline organ (vt joonis 1). Väljastpoolt on need kaetud kopsupleuraga, rindkere õõnsus on kaetud parietaalse pleuraga. Pleura kahe kihi vahel on pleura vedelik, mis vähendab hõõrdejõudu sisse- ja väljahingamisel.
Riis. 1.
1 minutiga pumpavad kopsud 100 liitrit õhku.
Bronhide haru, moodustades bronhioolid, mille otstes on õhukese seinaga kopsuvesiikulid - alveoolid (vt. Joon. 2).
Riis. 2.
Alveoolide ja kapillaaride seinad on ühekihilised, mis hõlbustab gaasivahetust. Neid moodustab epiteel. Nad eritavad pindaktiivset ainet, mis takistab alveoolide kokkukleepumist, ja aineid, mis tapavad mikroorganisme. Kulutatud bioloogiliselt aktiivsed ained seeditakse fagotsüütide poolt või erituvad röga kujul.
Riis. 3.
Alveolaarsest õhust hapnik liigub verre ja süsihappegaas verest alveolaarõhku (vt joonis 3).
See tekib osarõhu tõttu, kuna iga gaas lahustub vedelikus just selle osarõhu tõttu.
Kui gaasi osarõhk sisse keskkond kõrgem kui selle rõhk vedelikus, lahustub gaas vedelikus, kuni tekib tasakaal.
Hapniku osarõhk on 159 mm. rt. Art. atmosfääris ja sees venoosne veri- 44 mm. rt. Art. See võimaldab hapnikul atmosfäärist verre pääseda.
Veri siseneb kopsuarterite kaudu kopsudesse ja levib läbi alveoolide kapillaaride õhukese kihina, mis soodustab gaasivahetust (vt joonis 4). Alveolaarsest õhust verre liikuv hapnik interakteerub hemoglobiiniga, moodustades oksühemoglobiini. Sellisel kujul kantakse hapnik verega kopsudest kudedesse. Seal on osarõhk madal ja oksühemoglobiin dissotsieerub, vabastades hapniku.
Riis. 4.
Eritumise mehhanismid süsinikdioksiid sarnased hapnikuvarustuse mehhanismidega. Süsinikdioksiid moodustab hemoglobiiniga ebastabiilse ühendi – karbohemoglobiini, mille dissotsiatsioon toimub kopsudes.
Riis. 5.
Süsinikoksiid moodustab hemoglobiiniga stabiilse ühendi, mille dissotsiatsiooni ei toimu. Ja selline hemoglobiin ei suuda enam täita oma ülesannet – kanda hapnikku kogu kehas. Selle tulemusena võib inimene surra lämbumist isegi koos normaalne töö kopsud. Seetõttu on ohtlik viibida suletud, ventilatsioonita ruumis, kus sõidab auto või põleb ahi.
Lisainformatsioon
Paljud inimesed hingavad kiiresti (rohkem kui 16 korda minutis), tehes samal ajal pinnapealseid hingamisliigutusi. Sellise hingamise tulemusena satub õhk ainult kopsude ülemistesse osadesse ja alumistes osades tekib õhu stagnatsioon. Sellises keskkonnas toimub bakterite ja viiruste intensiivne paljunemine.
Et iseseisvalt kontrollida, kas hingate õigesti, vajate stopperit. On vaja kindlaks teha, mitu hingamisliigutust inimene minutis teeb. Sellisel juhul on vaja jälgida sissehingamise ja sissehingamise protsessi.
Kui kõhulihased hingates pingestuvad, on tegemist kõhuhingamisega. Kui helitugevus muutub rind, see on rindkere hingamine. Kui kasutada mõlemat mehhanismi, on inimesel segatüüpi hingamine.
Kui inimene teeb kuni 14 hingamisliigutust minutis, on see suurepärane tulemus. Kui inimene teeb 15–18 liigutust, on see nii hea tulemus. Ja kui liigutusi on rohkem kui 18, on see halb tulemus.
Bibliograafia
1. Kolesov D.V., Mash R.D., Beljajev I.N. Bioloogia. 8. - M.: Bustard.
2. Pasetšnik V.V., Kamensky A.A., Shvetsov G.G. / Toim. Pasechnik V.V. Bioloogia. 8. - M.: Bustard.
3. Dragomilov A.G., Mash R.D. Bioloogia. 8. - M.: Ventana-Graf.
Kodutöö
1. Kolesov D.V., Mash R.D., Beljajev I.N. Bioloogia. 8. - M.: Bustard. - Lk 141, ülesanded ja küsimus 1, 3, 4.
2. Millist rolli mängib osarõhk gaasivahetuses?
3. Milline on kopsude ehitus?
4. Koosta lühike sõnum, milles selgitad, miks lämmastik, süsihappegaas ja muud õhukomponendid sissehingamisel verre ei satu.
0
Gaasivahetus kopsudes ja kudedes
Me hingame atmosfääriõhku. See sisaldab ligikaudu 21% hapnikku, 0,03% süsinikdioksiidi, peaaegu 79% lämmastikku ja veeauru. Õhk, mida me välja hingame, erineb koostiselt atmosfääriõhust. See sisaldab juba 16% hapnikku, umbes 4% süsihappegaasi ja veeauru on rohkem. Lämmastiku hulk ei muutu.
Gaasivahetus kopsudes- see on gaasivahetus alveolaarse õhu ja kopsukapillaaride vere vahel difusiooni teel. Kopsudes vabaneb veri süsinikdioksiidist ja küllastub hapnikuga.
Kopsuvereringe arterite kaudu saavad kopsud hapnikuvaba veri. Õhk, mida inimene sisse hingab, sisaldab palju rohkem hapnikku kui venoosne veri. Seetõttu selle tulemusena ta difusioon läbib alveoolide ja kapillaaride seinu vabalt verre. Siin hapnik ühineb hemoglobiini- erütrotsüütide punane pigment. Veri küllastub hapnikuga ja muutub arteriaalne. Samal ajal siseneb süsinikdioksiid alveoolidesse. Tänu kopsu hingamine hapniku ja süsinikdioksiidi suhe alveoolide õhus hoitakse konstantsel tasemel ning gaasivahetus vere ja alveolaarne õhk käib pidevalt, olenemata sellest, kas me hingame parasjagu õhku või hoiame hinge kinni.
Gaasivahetus kopsudes toimub erinevuse olemasolu tõttu osaline rõhk hingamisteede gaasid. Osarõhk (st osarõhk) on osa kogurõhust, mis langeb iga gaasi osakaalule gaasisegu. Seda rõhku mõõdetakse mmHg. Art. Osarõhk sõltub gaasi protsendist gaasisegus: mida suurem protsent, seda suurem on osarõhk.
Osarõhku saab arvutada Daltoni valemiga: p = (P x a)/100, kus p on antud gaasi osarõhk, P on gaasisegu kogurõhk mm Hg. Art., a on gaasi protsent gaasisegus. Näiteks hapniku osarõhk sissehingatavas õhus on: (760 x 20,94)/100 = 159 mmHg. Art. Süsinikdioksiidi osarõhk sissehingatavas õhus on 0,2 mmHg. Art. Kopsualveoolides on hapniku osarõhk 106 mmHg. Art., Ja süsinikdioksiid - 40 mm Hg. Art. Seetõttu liiguvad piirkonnast hapnik ja süsihappegaas rohkem survet madalama rõhuga piirkonda.
Gaasivahetus kudedes- see on gaasivahetus sissevoolava arteriaalse vere, rakkudevahelise vedeliku, rakkude ja väljavoolava venoosse vere vahel. Selle vahetuse mehhanism on sama, mis kopsudes. See on difusioon, mis on seotud gaaside osarõhu erinevusega veres, rakkudevaheline vedelik ja keharakud. Kudedes eraldab veri hapnikku ja on süsihappegaasiga küllastunud.
Arteriaalne veri laevade poolt suur ring vereringe saadetakse keha organitesse. Arteriaalses veres on hapnikusisaldus suurem kui koerakkudes. Seetõttu hapnik tänu difusioon läbib kapillaaride õhukeste seinte vabalt rakkudesse. Hapnikku kasutatakse bioloogiliseks oksüdatsiooniks ning vabanev energia läheb raku elutähtsatesse protsessidesse. See tekitab süsihappegaasi, mis siseneb koerakkudest verre. Arteriaalne veri muutub venoosne. See naaseb kopsudesse ja muutub siin jälle arteriaalseks.
On teada, et gaasid lahustuvad halvasti soe vesi, veelgi hullem soojas ja soolases vees. Kuidas seletada, et hapnik tungib verre, hoolimata sellest, et veri on soe ja soolane vedelik? Vastus sellele küsimusele peitub omadustes hemoglobiini punased verelibled, mis kannavad hapnikku hingamiselunditest kudedesse ja neist - süsihappegaasi hingamiselundid. Selle molekul suhtleb keemiliselt hapnikuga: see püüab kinni 8 hapnikuaatomit ja toimetab need kudedesse.
Kopsude elutähtis maht
Kopsude elutähtis maht- See suurim arvõhk, mida saab välja hingata pärast maksimaalset sissehingamist. See võimsus on võrdne loodete mahu, sissehingamise reservmahu ja väljahingamise reservmahu summaga. See näitaja jääb vahemikku 3500 kuni 4700 ml. Kopsude erinevate mahtude ja võimsuste määramiseks kasutatakse spetsiaalseid seadmeid: spiromeetrid , spirograafid ja jne.
Kui palute inimesel kõige sügavamalt hingata ja seejärel kogu õhk välja hingata, on väljahingatav õhu maht elutähtis võime(VEL). On selge, et isegi pärast seda väljahingamist jääb kopsudesse õhku alles - jääkõhk- umbes 1000–1200 cm3.
Kopsude elutähtsus oleneb inimese vanusest, soost, pikkusest ja lõpuks ka inimese treenituse astmest. Olulise õhu mahu arvutamiseks võite kasutada järgmisi valemeid:
VC (l) mehed = 2,5 x pikkus (m); VC (l) naised = 1,9 x pikkus (m).
Eluvõime on kopsude elutähtsus (liitrites), kõrgus tuleb väljendada meetrites ning 2,5 ja 1,9 on katseliselt leitud koefitsiendid. Kui kopsude tegelik elutähtsus osutub arvutuslike väärtustega võrdseks või sellest suuremaks, tuleb tulemused lugeda headeks, kui väiksemaks, siis halvaks. Kopsude elutähtsust mõõdetakse spetsiaalse aparaadiga – spiromeetriga.
Millised on kõrge elujõulisusega inimeste eelised? Rasketele füüsiline töö, näiteks joostes saavutatakse kopsude ventilatsioon tänu suurele hingamissügavusele. Inimene, kelle kopsude elutähtsus on väike ja hingamislihased nõrgad, peab hingama sageli ja pinnapealselt. See toob kaasa Värske õhk jääb hingamisteedesse ja ainult väike osa sellest jõuab kopsudesse. Selle tulemusena saavad kuded ebaolulises koguses hapnikku ja inimene ei saa tööd jätkata.
Tervist parandava võimlemise süsteem peab sisaldama hingamisharjutused. Paljud neist on suunatud kopsude ülaosa ventileerimisele, mis reeglina on enamikul inimestel halvasti ventileeritud. Kui tõstad käed üles, painutad tagasi ja hingad sisse, tõmbavad lihased rindkere ülaosa üles ja kopsude tipud tuulutuvad. Hästi arenenud kõhulihased aitavad läbi viia täielikku hingamist. See tähendab, et hingamislihaseid arendades saame suurendada rinnaõõne mahtu ja seega ka elujõudu.
Hingamise füsioloogia
üldised omadused hingamissüsteem
Hingamine on keha elutähtis funktsioon, mis tagab gaasivahetuse keharakkude ja väliskeskkonna vahel. Energiaprotsesside läbiviimiseks tarbivad rakud hapnikku ja eraldavad süsihappegaasi. Kui need protsessid peatuvad maksimaalselt 5 minutiks, tekivad rakkudes pöördumatud muutused. Kortikaalsed rakud on eriti tundlikud hapnikupuuduse suhtes ajupoolkerad aju ja süda.
Hingamine hõlmab viit omavahel seotud protsessi:
1. Väline hingamine - õhuvahetus väliskeskkonna ja kopsualveoolide vahel (viiakse läbi sisse- ja väljahingamise aktide kaudu).
2. Gaasivahetus kopsudes – gaaside difusioon kopsualveoolide ja vere vahel, mille tulemusena muutub venoosne veri arteriaalseks vereks.
3. Gaaside (hapniku ja süsinikdioksiidi) transport verega.
4. Gaasivahetus kudedes - hapniku difusioon süsteemse vereringe kapillaaridest rakkudesse ja süsihappegaas rakkudest verre.
5. Kudede hingamine – oksüdatiivsed protsessid rakkudes.
Teave hingamiselundite ehituse kohta
Hingamisorganite hulka kuuluvad kopsud, hingetoru, kõri ja ninakäigud. Gaasivahetus vere ja õhu vahel toimub ainult kopsualveoolides, ülejäänud teid nimetatakse pneumaatilisteks. Viimaste hulka kuuluvad ülemised hingamisteed - ninakäikudest hääletoruni ja alumised - glottist alveoolidesse.
Kuna gaasivahetust hingamisteedes ei toimu, nimetatakse neid "kahjulikuks" või "surnud" ruumiks - analoogselt kolbmehhanismidega. Siiski on neil suur tähtsus, kuna neid läbides õhk soojeneb, niisutatakse ja puhastatakse makro- ja mikroosakestest (tolm, tahm, mikroorganismid). Siin tekib palju lima ja ripsepiteel töötab. Submukoosne kiht sisaldab palju lümfotsüüte, makrofaage ja eosinofiile, mis kaitsevad keha väliskeskkonna tungimise eest patogeenne mikrofloora. Hingamisteed on kaitsmiseks vastuvõtlikud tsoonid hingamisteed- aevastamine ja köha.
Kopsud asuvad rinnaõõnes, moodustades kaks pleura kihti - vistseraalne ja parietaalne. Vistseraalne kiht sulandub tihedalt kopsude, aga ka teiste rinnaõõne organitega. Parietaalne kiht sulandub ranniku seina ja diafragmaga. Nende pleura kihtide vahel on kitsas kapillaaride vahe, seda nimetatakse interpleura või pleuraõõnde. See on täidetud väikese koguse seroosse vedelikuga. Rangelt võttes on interpleuraalne lõhe rindkere õõnsus. Rõhk vahel pleura õõnsus alla atmosfääri, st negatiivne. Seetõttu on kopsud pidevalt õhuga täidetud ja venitatud – nii sisse- kui väljahingamisel.
Riis. 9. Kopsu ehitus: 1 – hingetoru;
2 – parem bronh; 3 – vasak bronh; 4 – alveoolid.
Alveoolide sisepind on kaetud spetsiaalse ainega, mis koosneb fosfolipiididest, valkudest ja glükoproteiinidest - pindaktiivset ainet . Pindaktiivne aine vähendab alveoolide pindpinevust, mängib oluline roll vältides alveoolide kokkuvarisemist väljahingamisel ja hõlbustades nende venitamist sissehingamisel. Lisaks toimub gaasivahetus läbi alveoolide seina ainult siis, kui need on pindaktiivses aines lahustatud.
Väline hingamine
Väline hingamine ehk kopsuventilatsioon on gaasivahetus kopsualveoolide ja ümbritseva õhu vahel. See koosneb sisse- ja väljahingamisest. Kopsud laienevad sissehingamisel ja vajuvad kokku väljahingamisel rõhumuutuste tagajärjel rinnaõõnes.
Rindkere on kitsas kapillaaride vahe pleura parietaalse ja vistseraalse kihi vahel, mis on täidetud seroosse vedelikuga. Enne sündi on ribide pead fikseeritud lülikehade külge – ühel hetkel. Roided on langetatud, rindkere surutakse kokku, rõhk rinnaõõnes on võrdne atmosfäärirõhuga. Vastsündinu esimese hingetõmbe hetkel tõusevad ribid üles ja kaldatorud fikseeritakse selgroolülide põikisuunalisele ogajätkele - teises fikseerimispunktis. Selle tulemusena suureneb rindkere õõnsuse maht ja rõhk selles väheneb ning muutub atmosfäärist madalamaks ehk negatiivseks. Väljahingamisel säilitavad ribid oma uue asendi, rindkereõõs jääb mõnevõrra venitatud ja rõhk selles jääb negatiivseks.
Hinga sisse
Protsesside jada sissehingamisel on järgmine:
1. Inspiratoorsete (inspiratoorsete) lihaste rühm tõmbub kokku, millest peamised on välised roietevahelised lihased ja diafragma. Samal ajal organid kõhuõõnde, diafragma poolt kokku surutud, surutakse kaudaalses suunas, ribid kirjeldavad kaaret ülespoole ja rinnaku läheb veidi alla.
2. Muutused roidekaare ja diafragma asendis toovad kaasa rinnaõõne mahu suurenemise.
3. Rinnaõõne mahu suurenemine toob kaasa rõhu vähenemise selles, mille tulemusena kopsud venivad, järgides passiivselt muutusi rinnaõõne mahus
4. Rõhk alveoolides väheneb ja neisse imetakse õhku.
Suurenenud hingamisega kaasatakse täiendavad hingamislihased, mis kokkutõmbumisel suurendavad veelgi rinnaõõne mahtu ja vähendavad rõhku selles. Seetõttu on sissehingamine sügavam ja kopsudesse siseneb rohkem õhku.
Väljahingamine
Väljahingamine algab sissehingamislihaste lõdvestumisega, mille tulemusena rindkere naaseb algsesse asendisse. Rõhk rinnaõõnes suureneb, kuid ei jõua atmosfäärirõhuni. Kopsudes aga tõuseb rõhk atmosfäärirõhust kõrgemaks, mis toob kaasa õhu nihkumise ja nende mahu vähenemise. Kopsude kokkusurumist väljahingamisel soodustab parenhüümi elastne tõmbejõud. Väljahingamislihaste (peamiselt sisemised roietevahelised lihased ja kõhulihased) kaasamine on vajalik ainult suurenenud sunnitud hingamise korral.
Rõhu muutused rindkere (st pleura) õõnes hingamise ajal:
1. Vaikse sissehingamise korral on see 30 mm Hg võrra väiksem kui atmosfääriline (st negatiivne). Art., rahuliku väljahingamisega - 5–8 võrra. Väga sügava sissehingamise korral (näiteks enne aevastamist või lihaspinge ajal) muutub see atmosfääritasemest 60–65 mm Hg madalamaks ja täieliku maksimaalse väljahingamisega (kell. näiteks aevastamise lõpp) – see on 1,5–2 mm alla atmosfääri.
2. Kui muutub atmosfääri rõhk keskkonnas muutub ka rõhk rinnaõõnes, kuid jääb siiski näidatud väärtuste võrra negatiivseks.
Seega rõhk pleuraõõnes alati negatiivne. Kui rindkere õõnsuse terviklikkus on rikutud (läbiv vigastus või pindmiste alveoolide rebend), imetakse atmosfääriõhk pleuraõõnde. Seda seisundit nimetatakse pneumotooraksiks. Rõhk rinnaõõnes võrdsustub atmosfäärirõhuga, elastse tõmbe tõttu vajuvad kopsud kokku ja hingamine muutub võimatuks.
Hingamisliigutuste arv loomadel 1 minutiga - liigiomane. Puhkeseisundis on see hobustel 8 - 16, lehmadel - 10 - 30, sigadel - 8 - 18, koertel -10 - 30, kassidel 10 - 25, in merisead – 100 – 150.
Ventilatsioon
Vaikse hingamise ajal hingavad loomad sisse ja välja suhteliselt väikese koguse õhku, nn hingamisteede(hingamisteede) maht: hobustel ja lehmadel on see – 5 – 6, in suured koerad- umbes 0,5 liitrit.
Maksimaalse sissehingamise korral saab loom rohkem sisse hingata – see täiendav sissehingamise maht(suurtel loomadel on see vahemikus 10 kuni 12, suurtel koertel on see 1 liiter) ja pärast rahulikku väljahingamist hingake välja täiendav kogus ( väljahingamise reservi maht). Hingamismahu, täiendava sissehingamise ja täiendava väljahingamise mahu summa on kopsude elutähtis võime. Lisamahtusid kasutatakse hingamise suurendamisel – näiteks füüsilise töö ajal.
Pärast rahulikku väljahingamist jääb kopsudesse veel päris palju õhku - see on alveolaarne maht. See koosneb väljahingamise reservi mahust ja jääkõhku, mida ei saa kopsudest välja hingata. See on tingitud asjaolust, et isegi pärast sügavaimat väljahingamist jääb rinnaõõnde alarõhk ja kopsud täituvad pidevalt õhuga. Seda asjaolu kasutatakse isegi kohtuveterinaarekspertiis juhtudel, kui on vaja kindlaks teha, kas loode sündis surnult või suri pärast sündi (esimesel juhul ei ole kopsudes õhku, teisel juhul hingas vastsündinu enne surma ja õhk sattus kopsudesse).
Loodetava ja alveoolide mahu suhet nimetatakse kopsu (alveolaarse) ventilatsiooni koefitsient. Iga vaikse hingetõmbega ventileeritakse ligikaudu 1/6 kopsumahust ja intensiivse hingamise korral see koefitsient suureneb.
Gaasivahetus kopsudes ja kudedes
Gaasivahetus alveolaarse õhu ja vere vahel, samuti vere ja kudede vahel toimub läbi füüsikalised seadused, – lihtsa difusiooni teel. Gaasid läbivad erinevuse tõttu poolläbilaskvaid bioloogilisi membraane osalised rõhud(ühe gaasi rõhk gaaside segus) kõrgemast piirkonnast kõrgemasse piirkonda madal rõhk. Vedelikus (veres) lahustunud gaaside kohta kasutatakse terminit - Pinge.
Gaasi osarõhu arvutamiseks on vaja teada selle kontsentratsiooni gaasikeskkonnas ja gaasisegu kogurõhku. Näiteks sissehingatavas (atmosfääris) õhus on hapnikusisaldus 21%, süsihappegaas - 0,03%. Alveolaarses õhus on gaasisisaldus veidi erinev: vastavalt 14% ja 5,5%. Oluline on märkida, et vaikse hingamise ajal jääb alveolaarse õhu koostis konstantseks ja sõltub vähe sisse- või väljahingamise faasist. See on omamoodi keha sisemine gaasikeskkond, mis tagab gaaside pideva uuenemise veres. Muutused alveolaarse õhu koostises tekivad ainult tugeva õhupuuduse või hingamisraskuste (seiskumise) korral.
Rõhk kopsualveoolides on veeauru tekitatud koguse võrra (umbes 47 mm Hg) atmosfäärirõhust madalam.
Seega, kui välisõhurõhk on umbes 760 mm, siis hapniku osarõhk alveoolides on umbes 100 ja süsihappegaasil 40 mm Hg. Kui muutub ilmastikutingimused, samuti kõrgmäestiku tingimustes või vette kastmisel muutub gaaside osarõhk alveoolides.
Kopsuarteri kaudu kopsudesse voolavas venoosses veres on hapniku pinge umbes 40 mmHg ja süsinikdioksiidi pinge 46 mmHg. Hg Järelikult difundeerub hapnik alveolaarsest õhust verre ja süsinikdioksiid verest alveolaarsesse õhku.
Õhus on lämmastikku umbes 80%, seda leidub ka alveoolide õhus; selle osarõhk on kõrgem kui kõigis teistes gaasides. Normaalsete atmosfäärirõhu kõikumiste korral ei lahustu aga lämmastik ei alveoolide veeaurus ega pindaktiivses aines, mistõttu see ei satu verre.
Arteriaalne veri, hapnikuga küllastunud, jõuab elunditesse. Selle pinge on umbes 100 mmHg. Süsinikdioksiid sisaldub ka arteriaalses veres, selle pinge on umbes 40 mm Hg. Rakkudes on süsinikdioksiidi sisaldus palju suurem, selle pinge ulatub 70 mm Hg-ni. Rakud neelavad hapnikku ja kasutavad seda selleks oksüdatiivsed protsessid, seetõttu väheneb selle pinge peaaegu 0-ni. Seega toimub gaaside lihtne difusioon sissevoolava arteriaalse vere ja elundite kudede vahel - hapnik läheb verest kudedesse, süsinikdioksiid aga kudedest verre.
Gaaside transport verega
Verega saab transportida ainult väikest osa hapnikust lahustunud olekus (0,3 ml gaasi 100 ml veres).
Peamine hapniku transpordivorm veres on oksühemoglobiin(14 – 20 ml 100 ml veres). See moodustub hapniku lisamise tulemusena vere hemoglobiinile. On kindlaks tehtud, et 1 g hemoglobiini (eeldusel, et see on täielikult küllastunud) võib lisada umbes 1,34 ml hapnikku.
Vere hapnikumaht määratakse 100 ml veres leitud hapniku koguse milliliitris hemoglobiini maksimaalse hapnikuga küllastumise korral. See sõltub hemoglobiini kogusest veres. Atmosfäärirõhu oluliste muutuste või õhu gaasi koostise äärmuslike kõikumiste korral võib vere hapnikumaht muutuda.
Süsinikdioksiid transporditakse veres kolmel kujul: naatrium- ja kaaliumvesinikkarbonaatide kujul (peamine vorm), kombinatsioonis hemoglobiiniga (karbohemoglobiin) ja lahustunud olekus: iga vormi protsent on vastavalt 80, 18 ja 2%.
Bikarbonaadi moodustumise mehhanism on järgmine. Kudedest verre sisenev süsihappegaas tungib läbi punaste vereliblede ja muundatakse rakulise ensüümi karboanhüdraasi osalusel süsihappeks. H 2 CO 3 dissotsieerub kergesti, moodustades H + ja HCO 3 - ioone. HCO 3 - difundeerub erütrotsüütidest vereplasmasse, selle asemel satuvad klooriioonid plasmast erütrotsüütidesse. Selle tulemusena seovad naatriumi- ja kaaliumiioonid vereplasmas erütrotsüütidest pärinevat HCO 3, moodustades naatrium- või kaaliumvesinikkarbonaate.
Hingamise reguleerimine
Hingamise reguleerimine toimub refleksiivselt, neuro-humoraalsete mehhanismide osalusel. Mis tahes funktsiooni refleksregulatsioon hõlmab närvikeskust, mis saab teavet erinevatelt retseptoritelt, ja täidesaatvaid organeid.
Hingamiskeskus esindab neuronite kogumit erinevad osakonnad Kesknärvisüsteem, struktuurselt ja funktsionaalselt omavahel seotud. Hingamiskeskuse "tuum" asub retikulaarse moodustumise piirkonnas piklik medulla. See koosneb kahest osast: sissehingamise ja väljahingamise keskustest. Kui see ajupiirkond on kahjustatud, muutub hingamine võimatuks ja loom sureb.
Neuronidel, mis moodustavad ülalmainitud tuuma, on automaatne, need. võimeline spontaanseks (spontaanseks) depolarisatsiooniks - ergastuse esinemine. Sissehingamise ja väljahingamise automaatsel vaheldumisel on oluline hingamiskeskuse selle osa automatiseerimine, mis asub medulla oblongata. Muudel hingamiskeskuse struktuuridel puudub automaatika. Medulla longata sulgeb ka aevastamis- ja köhareflekside reflekskaared. Peaosas see osakond väline hingamine muutub, kui vere gaasi koostis muutub.
Medulla oblongata'st laskuvad impulsid seljaajusse. IN rindkere piirkond Seljaaju sisaldab motoorseid neuroneid, mis innerveerivad roietevahelisi (hingamis-) lihaseid ja seljaaju kaelapiirkonnas 3.-5. selgroolüli tasemel asub freniaalse närvi kese. Need neuronid edastavad ergastust medulla oblongata sisse- ja väljahingamiskeskustest lihastesse, nad kuuluvad somaatilisse närvisüsteemi.
Peamine hingamiskeskus sisaldab ka keskaju ja vaheaju neuroneid, mis koordineerivad hingamist teiste kehafunktsioonidega ( lihaste kokkutõmbed, neelamine, regurgitatsioon, nuuskamine). Ajukoor on selle keskuse kõrgeim asutus, mis kontrollib kõigi eelnevalt loetletud struktuursete moodustiste tööd ja tagab hingamise vabatahtliku suurenemise või vähenemise. Ajukoore kohustuslikul osalusel tekivad hingamises konditsioneeritud refleksilised muutused.
Hingamise reguleerimises osalevad erinevad retseptorid – need asuvad kopsudes, sees veresooned, V skeletilihased. Stiimulite olemuse järgi võivad need olla mehaanilised ja kemoretseptorid.
TO kopsu retseptorid hõlmavad venitusretseptoreid ja ärritavaid retseptoreid.
Venitusretseptoreid stimuleerib sissehingamise ajal kopsude venitus. Neis tekkiv impulsside vool tormab mööda oksi vagusnärv sissehingamise keskele ja sissehingamise kõrgusel põhjustab selle pärssimise. Tänu sellele lõpeb sissehingamine juba enne kopsude maksimaalset venitamist. Kopsude kokkuvarisemisega väljahingamisel kaasneb ka mehhanoretseptorite ärritus, mis põhjustab väljahingamise pärssimist. Seega edastavad kopsude mehhanoretseptorid hingamiskeskusesse infot kopsude venituse või kokkuvarisemise astme kohta, mis reguleerib hingamissügavust ning on vajalik sisse- ja väljahingamise automaatseks vaheldumiseks.
Ärritavad retseptorid asuvad hingamisteede ja kopsude epiteeli kihis. Nad reageerivad tolmule, ebameeldivate või lämmatavate gaaside mõjule ja tubakasuitsule. Sel juhul on kurguvalu, köha ja hinge kinni hoidmine. Nende reflekside eesmärk on vältida kahjulike gaaside ja tolmu sattumist alveoolidesse.
Kemoretseptorid paiknevad erinevates veresoontes, kudedes ja kesknärvisüsteemis. Nad on tundlikud hapniku, süsinikdioksiidi ja vesinikioonide kontsentratsiooni suhtes. Hingamiskeskuse jaoks on kõige olulisem humoraalne ärritaja süsinikdioksiid. Selle kontsentratsiooni muutus arteriaalses veres põhjustab alati hingamise sageduse ja sügavuse muutumist: suurenemine põhjustab hingamisfunktsiooni tugevnemist, vähenemine nõrgeneb. Suur tähtsus hingamise humoraalses regulatsioonis on neil sinokarotiidi ja aordi veresoonte refleksogeensete tsoonide kemoretseptorid. Medulla piklikus paiknevad hingamiskeskuse neuronid on süsihappegaasi suhtes väga tundlikud. Seega hoiab organism nii veres kui ka tserebrospinaalvedelikus püsivat süsihappegaasi taset.
Teine piisav hingamiskeskuse ärritaja on hapnik. Tõsi, selle mõju avaldub vähemal määral. See on tingitud asjaolust, et tervete loomade atmosfäärirõhu normaalsete kõikumiste ajal ühineb peaaegu kogu hemoglobiin hapnikuga.
Humoraalne regulatsioon hingamine on vastsündinu esimese hingetõmbe ajal oluline. Sünnituse ajal, kui nabanöör on kokku surutud, suureneb süsihappegaasi kontsentratsioon beebi kehas kiiresti ja samal ajal areneb hapnikupuudus. See toob kaasa hingamiskeskuse refleksergastuse ja vastsündinu teeb oma elus esimese hingetõmbe.
Orgaanilised happed osalevad aktiivselt hingamise reguleerimise mehhanismis, eriti piimhape, mis koguneb lihaste töö käigus verre ja lihastesse. See hape, mis on süsihappest tugevam, tõrjub vere bikarbonaatidest välja süsihappegaasi, mis põhjustab hingamiskeskuse suurenenud erutuvust ja õhupuuduse tekkimist.
Südamest (venoosne) kopsudesse voolav veri sisaldab vähe hapnikku ja palju süsihappegaasi; alveoolide õhk, vastupidi, sisaldab palju hapnikku ja vähem süsihappegaasi. Selle tulemusena toimub kahesuunaline difusioon läbi alveoolide ja kapillaaride seinte. hapnik liigub verre ja süsihappegaas liigub verest alveoolidesse. Veres siseneb hapnik punastesse verelibledesse ja ühineb hemoglobiiniga. Hapnikuga rikastatud veri muutub arteriaalseks ja voolab läbi kopsuveenide vasakusse aatriumi.
Inimestel lõpeb gaasivahetus mõne sekundiga, samal ajal kui veri läbib kopsualveoole. See on võimalik tänu tohutule kopsupinnale, mis suhtleb väliskeskkonnaga. Alveoolide üldpind on üle 90 m3.
Gaaside vahetus kudedes toimub kapillaarides. Nende õhukeste seinte kaudu voolab hapnik verest koevedelikku ja sealt edasi rakkudesse ning süsihappegaas liigub kudedest verre. Hapniku kontsentratsioon veres on suurem kui rakkudes, seega difundeerub see neisse kergesti.
Süsinikdioksiidi kontsentratsioon kudedes, kuhu see koguneb, on kõrgem kui veres. Seetõttu läheb see verre, kus see seondub keemilised ühendid plasma ja osaliselt hemoglobiiniga, transporditakse verega kopsudesse ja paisatakse atmosfääri.
Sait pakub taustainfo ainult informatiivsel eesmärgil. Haiguste diagnoosimine ja ravi peab toimuma spetsialisti järelevalve all. Kõigil ravimitel on vastunäidustused. Vajalik on konsultatsioon spetsialistiga!
Kopsud on meie keha kõige mahukam organ. Kopsude struktuur ja mehhanism on üsna huvitav. Iga sissehingamine täidab meie keha hapnikuga, väljahingamisel eemaldatakse süsihappegaas ja osa mürgised ained. Me hingame pidevalt – nii unes kui ka ärkvel olles. Sissehingamise ja väljahingamise protsess on üsna keerukas tegevus, mida viivad läbi mitmed süsteemid ja organid samaaegse interaktsiooniga.Mõned üllatavad faktid kopsude kohta
Kas teadsite, et kopsudes on 700 miljonit alveooli ( kotikeste otsad, milles toimub gaasivahetus)?Huvitav fakt on see, et alveoolide sisepinna pindala muutub rohkem kui 3 korda - sissehingamisel rohkem kui 120 ruutmeetrit ja väljahingamisel 40 ruutmeetrit.
Alveoolide pindala on rohkem kui 50 korda suurem kui naha pindala.
Kopsu anatoomia
![](https://i2.wp.com/tiensmed.ru/news/uimg/89/legkierab2.jpeg)
1. Õhuosa ( bronhipuu) - mille kaudu õhk, nagu kanalite süsteem, jõuab alveoolidesse.
2. Sektsioon, milles gaasivahetus toimub, on alveolaarsüsteem.
3. Erilist tähelepanu väärib kopsude vereringesüsteem.
Täpsemaks uurimiseks kopsu struktuur Vaatame iga esitatud süsteemi eraldi.
Bronhipuu – nagu õhusüsteem
Seda esindavad bronhide oksad, mis visuaalselt meenutavad gofreeritud torusid. Nagu hargneb bronhipuu bronhide luumen kitseneb, kuid need muutuvad üha arvukamaks. Bronhide terminaalsete harude, mida nimetatakse bronhioolideks, luumeni suurus on alla 1 millimeetri, kuid nende arv on mitu tuhat.Bronhide seina struktuur
Bronhide sein koosneb kolmest kihist:1. Sisemine kiht – limane. Vooderdatud sammaskujulise ripsepiteeliga. Selle limakihi eripäraks on ripsmeliste harjaste olemasolu pinnal, mis tekitavad pinnal lima ühesuunalist liikumist ja aitavad kaasa tolmuosakeste või muude mikroskoopiliste osakeste mehaanilisele eemaldamisele väliskeskkonda. Limaskesta pind on alati niisutatud ning sisaldab antikehi ja immuunrakke.
2. Keskmine kest – lihasekõhreline. See kest toimib mehaanilise raamina. Kõhrelised rõngad loovad gofreeritud vooliku välimuse. Kõhre kude bronhid takistavad kopsude õhurõhu muutuste tõttu bronhide valendiku kokkuvarisemist. Samuti tagavad elastse sidekoega ühendatud kõhrelised rõngad bronhipuu liikuvuse ja painduvuse. Bronhide kaliibri vähenedes hakkab keskmises kihis domineerima lihaseline komponent. Kasutades sileda lihaskoe Kopsudel on võimalus reguleerida õhuvoolu, piirata nakkuse ja võõrkehade levikut.
3. Välimine kest – adventitsia. See membraan tagab mehaanilise ühenduse bronhipuu ja ümbritsevate elundite ja kudede vahel. Koosneb kollageenist sidekoe.
Bronhide hargnemine meenutab väga ümberkukkunud puu välimust. Sellest ka nimi - bronhipuu. Bronhipuu hingamisteede algust võib nimetada hingetoru luumeniks. Selle alumises osas paiknev hingetoru hargneb kaheks peamiseks bronhiks, mis suunavad õhuvoolu igaüks oma kopsu. parem ja vasak). Kopsu sees jätkub hargnemine lobaarbronhideni ( 3 vasakus kopsus ja 2 paremas), segmendiline jne. Bronhipuu hingamisteede süsteem lõpeb terminaalsete bronhioolidega, millest moodustub kopsu hingamisosa ( toimub gaasivahetus kopsudes vere ja õhu vahel).
Kopsu hingamisteede osa
Kopsu hingamisteede süsteemi hargnemine ulatub bronhioolide tasemeni. Igast bronhioolist, mille läbimõõt ei ületa 1 mm, tekib 13–16 respiratoorset bronhiooli, millest omakorda tekivad alveoolidega lõppevad hingamisteed. viinamarjakujulised kotid), milles toimub peamine gaasivahetus.Kopsualveoolide struktuur
![](https://i0.wp.com/tiensmed.ru/news/uimg/69/legkierab3.jpg)
Alveoolide sisepind on kaetud spetsiaalse orgaanilise ainega - pindaktiivset ainet.
See aine sisaldab orgaanilisi komponente, mis takistavad alveoolide kokkuvarisemist väljahingamisel; see sisaldab antikehi ja immuunrakke, mis pakuvad kaitsefunktsioonid. Pindaktiivne aine takistab ka vere tungimist alveoolide luumenisse.
Kopsu asukoht rinnus
![](https://i2.wp.com/tiensmed.ru/news/uimg/cd/legkierab4.jpeg)
Kuidas siis kopsud hingamise ajal laienevad?
Fakt on see, et kops asub rindkere spetsiaalses õõnes, mida nimetatakse pleura. See õõnsus on vooderdatud ühe limaskesta kihiga - rinnakelme. Sama kude ääristab kopsu enda välispinda. Need limaskestad puutuvad üksteisega kokku, säilitades libisemise võimaluse. Tänu erituvale määrdeainele on sissehingamisel ja väljahingamisel võimalik kopsu välispinnal libiseda mööda rindkere ja diafragma sisepinda.
Hingamistegevuses osalevad lihased
Tegelikult on sisse- ja väljahingamine üsna keeruline ja mitmetasandiline protsess. Selle kaalumiseks on vaja tutvuda protsessis osaleva luu- ja lihaskonna süsteemiga väline hingamine.Välises hingamises osalevad lihased
Diafragma
- See on lame lihas, mis on venitatud nagu batuut piki rannikukaare serva. Diafragma eraldub rindkere õõnsus kõhupiirkonnast. Diafragma põhifunktsioon on aktiivne hingamine.
Interkostaalsed lihased
– on esindatud mitme lihaskihiga, mille kaudu on ühendatud külgnevate ribide ülemine ja alumine serv. Reeglina on need lihased seotud sügava sissehingamise ja pika väljahingamisega.
Hingamise mehaanika
![](https://i1.wp.com/tiensmed.ru/news/uimg/41/legkierab5.jpeg)
Diafragma kokkutõmbumisel lameneb see. Vaakumi tõttu tekib pleuraõõnes negatiivne rõhk. Negatiivne rõhk pleuraõõnes kandub edasi kopsu kudedesse, mis kuulekalt laienevad, tekitades negatiivse rõhu hingamisteedes ja hingamisteedes. Selle tulemusena tungib piirkonda atmosfääriõhk madal vererõhk- kopsudesse. Pärast hingamisteede läbimist seguneb värske õhk kopsuõhu jääkosaga ( õhk, mis jääb pärast väljahingamist alveoolide ja hingamisteede luumenisse). Selle tulemusena suureneb hapniku kontsentratsioon alveoolide õhus ja väheneb süsinikdioksiidi kontsentratsioon.
Sügaval sissehingamisel lõdvestub teatud osa kaldus roietevahelistest lihastest ja risti asetsev osa lihaseid tõmbub kokku, mis suurendab roietevahelisi kaugusi, suurendades rindkere mahtu. Seetõttu on võimalik suurendada sissehingatava õhu mahtu 20–30%.
Väljahingamine on enamasti passiivne protsess. Rahulik väljahingamine ei nõua ühegi lihase pinget - vaja on ainult diafragma lõdvestamist. Kops tõrjub oma elastsuse ja elastsuse tõttu välja suurema osa õhust. Ainult sunnitud väljahingamisel võivad kõhulihased ja roietevahelised lihased pingestuda. Näiteks aevastades või köhides tõmbuvad kõhulihased kokku, tõuseb kõhusisene rõhk, mis kandub diafragma kaudu edasi kopsukoesse. Konkreetne osa roietevahelised lihased põhjustavad kokkutõmbumisel roietevaheliste ruumide vähenemist, mis vähendab rindkere mahtu ja suurendab väljahingamist.
Kopsu vereringesüsteem
Kopsuveresooned pärinevad südame paremast vatsakesest, millest veri siseneb kopsutüvesse. See jaotab verd paremale ja vasakule kopsuarterid vastavad kopsud. Kopsukudedes hargnevad veresooned paralleelselt bronhidega. Lisaks kulgevad arterid ja veenid paralleelselt bronhiga vahetus läheduses. Kopsu hingamisosa tasandil hargnevad arterioolid kapillaarideks, mis ümbritsevad alveoole tiheda veresoonte võrgustikuga. Selles võrgus toimub aktiivne gaasivahetus. Vere läbimise tulemusena kopsu hingamisosa tasemel rikastuvad punased verelibled hapnikuga. Alveolaarsetest struktuuridest lahkudes jätkab veri liikumist, kuid südame suunas - selle vasakpoolsetesse osadesse.Kuidas toimub gaasivahetus kopsudes?
![](https://i2.wp.com/tiensmed.ru/news/uimg/55/legkierab6.jpg)
Alveoolid on kaetud üsna tiheda võrguga väikseimad laevad– kapillaarid, mis punaseid vereliblesid aeglaselt läbi juhtides soodustavad aktiivset gaasivahetust. Hemoglobiiniga koormatud punased verelibled, mis läbivad alveoolide kapillaaride võrgustikku, lisavad hemoglobiinile hapnikku.
Samal ajal eemaldatakse verest süsihappegaas – see väljub verest ja läheb hingamisteede õõnsusse. Lisateavet selle kohta, kuidas molekulaarne tase Gaasivahetusprotsess toimub punastes verelibledes, saate lugeda artiklit: "Punased verelibled - kuidas need töötavad? "
Kopsude kaudu toimub hingamise ajal pidev gaasivahetus atmosfääriõhu ja vere vahel. Kopsude ülesanne on varustada keha vajaliku koguse hapnikuga, eemaldades samaaegselt organismi kudedes moodustuva ja transporditava. kopsud verega süsinikdioksiid.
Kuidas hingamisprotsessi kontrollitakse?
Hingamine on poolautomaatne protsess. Me suudame teatud aja hinge kinni hoida või vabatahtlikult hingamist kiirendada. Päevasel ajal määrab hingamise sageduse ja sügavuse aga peamiselt automaatselt tsentraalne närvisüsteem. Medulla oblongata tasemel on spetsiaalsed keskused, mis reguleerivad hingamise sagedust ja sügavust sõltuvalt süsihappegaasi kontsentratsioonist veres. See keskus ajus on närvitüvede kaudu ühendatud diafragmaga ja tagab selle rütmilise kokkutõmbumise hingamistoimingu ajal. Kui hingamise juhtimiskeskus või seda keskust diafragmaga ühendavad närvid on kahjustatud, on välist hingamist võimalik säilitada ainult hingamise abiga. kunstlik ventilatsioon kopsud.Tegelikult on kopsudel palju rohkem funktsioone: vere happe-aluse tasakaalu säilitamine (vere pH hoidmine vahemikus 7,35-7,47), immuunkaitse, vere puhastamine mikrotrombidest, vere hüübimise reguleerimine, mürgiste ainete eemaldamine. lenduvad ained. Selle artikli eesmärk oli aga välja tuua kopsu hingamisfunktsioon, peamised välishingamise mehhanismid.