Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений каждого газа

20, 93 % из кислорода (0^) и на 0, 03 % из диокси­да углерода (СО^). В местности, расположенной на уровне моря, атмосферное (или барометричес­кое) давление составляет примерно 760 мм рт.ст. Это давление считается стандартным атмосфер­ным давлением. Его рассматривают как общее давление или 100 %. Следовательно, если общее атмосферное давление составляет 760 мм рт.ст., то парциальное давление азота (^) в воздухе будет 600, 7 мм рт.ст. (79, 04 % от общего давления 760 мм рт.ст.). Парциальное давление кислорода (Лэ, ) составляет 159, 0 мм рт.ст. (20, 93 % от 760 мм рт.ст.), а диоксида углерода (^со, )— 0, 3 мм рт.ст. (0, 03 % от 760 мм рт.ст.).

Газы в нашем организме растворены в жидко­стях, например, в плазме крови. Согласно закону Генри, газы растворяются в жидкостях пропор­ционально своему парциальному давлению, а так­же в зависимости от способности растворяться в определенных жидкостях и от температуры. Спо­собность газа растворяться в крови является по­стоянной, температура крови также относитель­но постоянна. Следовательно, наиболее критичес­кий фактор газообмена между альвеолами и кровью — градиент парциального давления газов в них.

ГАЗООБМЕН В АЛЬВЕОЛАХ

Различие парциальных давлений газов в аль­веолах и в крови создает градиент давления через легочную мембрану. Это является основой для осуществления газообмена во время диффузии

Рис. 9.4. Легочная мембрана 178

кислорода и углекислого газа. Если бы давление по обе стороны мембраны было одинаковым, газы находились бы в состоянии равновесия и вряд ли двигались бы. Однако давление не одинаково. Рассмотрим сначала давление кислорода.

Обмен кислорода

^ воздуха при стандартном атмосферном дав­лении равно 159 мм рт.ст. Однако во время вдоха в альвеолах оно снижается до 100 — 105 мм рт.ст. Поступивший воздух смешивается с тем, который находится в альвеолах; альвеолярный воздух со­держит большее количество водяного пара и ди­оксида углерода, обеспечивающих общее давле­ние. Свежий воздух, вентилирующий легкие, по­стоянно смешивается с воздухом, остающимся в альвеолах, тогда как некоторые из альвеолярных газов выводятся во внешнюю среду. В результате этого концентрации альвеолярного газа остаются относительно постоянными.

Кровь, лишенная большей части кислорода,

поступает в легочные капилляры с порядка Р.

40 — 45 мм рт.ст. (рис. 9.5). Это почти на 55 — 65 мм рт.ст. меньше, чем Р<.^ в альвеолах. Иными словами, градиент давления кислорода через ле­гочную мембрану составляет, как правило, 55 — 65 мм рт.ст. Как отмечалось выше, этот градиент давления содействует перемещению кислорода из альвеол в кровь, чтобы уравновесить давление кислорода по обе стороны легочной мембраны.

Р»^ в альвеолах относительно постоянно и со­ставляет около 104 мм рт.ст. На артериальном конце капилляра в момент начала газообмена ^о, в крови составляет всего 40 мм рт.ст., однако по мере продвижения крови по капилляру газооб­мен протекает более интенсивно. К моменту дос­тижения венозного конца капилляра парциаль­

Рис. 9.5. Парциальное давление кислорода в крови, проходящей через легочный капилляр

ное давление кислорода в крови соответствует давлению в альвеоле. Ро2 довольно быстро урав­новешивается и его показатели в альвеолах и в крови достигают 104 мм рт.ст. Следовательно, кровь, покидающая легкие через легочные вены, возвращается в сердце с достаточным количеством кислорода, который может быть использован тка­нями.

Интенсивность диффундирования кислорода из альвеол в кровь называется диффузионной спо­собностью кислорода. В состоянии покоя на каж­дый 1 мм рт.ст. разности давления каждую мину­ту в кровь диффундирует около 23 мл кислорода. При максимальном мышечном усилии потребле­ние кислорода у нетренированных людей может

повышаться до 45 мл-кг -мин, а у сильнейших спортсменов, занимающихся циклическими ви­дами спорта, — до 80 мл-кг^-мин" '. Повышение диффузионной способности кислорода при пере­ходе от состояния покоя к выполнению физичес­кой нагрузки обусловлено относительно неэффек­тивной, " вялой" циркуляцией крови в легких, в основном обусловленной ограниченной перфузи-ей верхних участков легких вследствие действия силы тяжести. В то же время при максимальном усилии кровоток в легких усиливается главным образом вследствие повышения давления крови, обусловливающего более интенсивную перфузию легких.

Т Чем выше градиент давления через легоч­ную мембрану, тем быстрее диффузия кис­лорода через нее

У спортсменов с более высокими аэробными возможностями, как правило, выше и диффузи­онная способность кислорода. По-видимому, это обусловлено увеличенным сердечным выбросом, большей альвеолярной площадью и пониженным сопротивлением диффузии через легочную мем­брану.

Обмен диоксида углерода

Обмен диоксида углерода, как и обмен кис­лорода, зависит от градиента давления. Как вид­но из рис. 9.6, парциальное давление углекис­лого газа (рсо^ ) в крови, проходящей по альвео­лам, составляет около 45 мм рт.ст. В альвеолах оно составляет около 40 мм рт.ст. Несмотря на относительно небольшой градиент давления (около 5 мм рт.ст.), он более чем достаточен. Растворимость диоксида углерода в легочной мембране в 20 раз больше, чем растворимость кислорода, поэтому СО^ диффундирует через нее намного быстрее. Показатели парциального дав­ления газов, участвующих в процессе диффу­зии в легких, приводятся в табл. 9.1.

! 2*                                                                                       179

Рис. 9.6. Парциальное давление диоксида углерода в крови, проходящей через легочной капилляр

В ОБЗОРЕ...

1. Диффузия представляет собой процесс га­зообмена через легочную мембрану в альвеолах.

2. Величина газообмена через легочную мемб­рану главным образом зависит от парциального давления каждого из газов. В то же время опреде­ленное значение имеют растворимость газов и температура. Газы диффундируют из области с более высоким парциальным давлением данного газа в область с более низким его давлением. Та­ким образом, кислород поступает в кровь, а ди­оксид углерода выводится из нее.

3. Диффузионная способность кислорода по­вышается при переходе из состояния покоя в со­стояние выполнения физической нагрузки. Ког­да организму требуется больше кислорода, про­цесс газообмена интенсифицируется.

4. Градиент давления обмена диоксида углеро­да меньше, чем градиент давления обмена кисло­

рода, в то же время растворимость СО^ в легочной мембране в 20 раз больше, чем растворимость кис­лорода, поэтому он легче диффундирует через нее даже при меньшем градиенте давления.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: