ДИФФУЗИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ЛЕГКИХ

⇐ ПредыдущаяСтр 23 из 31Следующая ⇒

Легочная вентиляция (внешнее дыхание) представляет собой процесс, обеспечивающий поступление воздуха в легкие и выведение его из них. Она состоит из двух фаз — вдоха и выдоха.

Вдох — активный процесс, во время которого увеличиваются размеры диафрагмы и внешних межреберных мышц, а следовательно, и объем грудной клетки. Это приводит к снижению давления в легких и поступлению в них воздуха.

Выдох, как правило, — пассивный процесс. Дыхательные мышцы расслабляются, а эластичная ткань легких принимает исходное положение, обеспечивая возвращение объема грудной клетки в обычное исходное положение. Это приводит к увеличению давления в легких и выделению из них воздуха.

Вдох и выдох, выполняемые с усилием, — активные процессы.

Газообмен в легких, выполняет главные функции:

1) восполняет запасы кислорода в крови, истощающиеся на тканевом уровне, при его использовании для образования энергии путем окисления;

2) выводит диоксид углерода из венозной крови.

Газообмен в легких осуществляются на основании диффузии

Диффузия представляет собой процесс газообмена через легочную мембрану в альвеолах.

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.

Для осуществления диффузии необходимы воздух, транспортирующий кислород в легкие, и кровь, утилизирующая этот кислород и выделяющая диоксид углерода. Воздух поступает в легкие во время легочной вентиляции, при этом осуществляется газообмен между ним и кровью.

Кровь из большинства участков тела возвращается по полой вене в легочную (правую) часть сердца. Из правого желудочка она выкачивается через легочную артерию в легкие, прокладывая

себе путь к легочным капиллярам. Эти капилляры образуют плотную сеть вокруг альвеолярных мешочков. Легочные капилляры настолько малы, что эритроциты могут передвигаться по ним лишь в один ряд, подвергаясь воздействию окружающей легочной ткани. Именно здесь происходит процесс диффузии.

Рис. 15.Альвеолярно-капиллярная мембрана

Газообмен между воздухом в альвеолах и кровью в легочных капиллярах осуществляется через легочную мембрану (или как ее еще называют, — альвеолярно-капиллярную мембрану). Эта мембрана (рис. 15) состоит из альвеолярной стенки; капиллярной стенки и их базальных мембран. Различие парциальных давлений газов в альвеолах и в крови создает градиент давления через легочную мембрану. Это является основой для осуществления газообмена во время диффузии кислорода и углекислого газа.

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

Градиент давления обмена диоксида углерода меньше, чем градиент давления обмена кисорода, в то же время растворимость С0₂ в легочной мембране в 20 раз больше, чем растворимость кислорода, поэтому он легче диффундирует через нее даже при меньшем градиенте давления.

ТРАНСПОРТ КИСЛОРОДА И ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

ТРАНСПОРТ КИСЛОРОДА

Кислород транспортируется эритроцитами крови (> 98 %) либо растворяясь в плазме крови (< 2 %). В 1 л плазмы может раствориться всего 3 мл кислорода. Исходя из того, что общий объем плазмы 3 — 5 л, легко определить, что в растворенном виде может транспортироваться не более 9 —15 мл кислорода. Такое ограниченное количество кислорода не может удовлетворить потребности тканей организма, даже находящегося в состоянии покоя. В этом случае тканям необходимо более 250 мл кислорода в минуту (в зависимости от размеров тела). К счастью, гемоглобин, содержащийся в 4— 6 млрд эритроцитов, может обеспечить транспорт в 70 раз большего количества кислорода.

Насыщение гемоглобина

Каждая молекула гемоглобина может связывать 4 молекулы кислорода, образуя оксигемоглобин; гемоглобин, который не связывается с кислородом, называется дезоксигемоглобином. Интенсивность соединения кислорода с гемоглобином зависит от Р_0г крови и силы связи между ними. На рис. 16, а приведена кривая диссоциации кислород-гемоглобина, демонстрирующая насыщенность гемоглобина при различных показателях Р_0г Высокое Р_0г крови обеспечивает почти полное насыщение гемоглобина кислородом, т.е. максимальное количество присоединяемого гемоглобином кислорода. При понижении Р_0г уменьшается и насыщенность гемоглобина.

На насыщенность гемоглобина влияет множество факторов. Если, например, кровь становится более кислой, кривая диссоциации смещается вправо. Это показывает, что на тканевом уровне от гемоглобина отделилось большее количество кислорода. Смещение кривой вправо (рис. 16, 6) вследствие снижения рН называется эффектом Бора [6]. рН в легких, как правило, высокий, поэтому гемоглобин, проходящий по легким, может " рассчитывать" на значительное насыщение кислородом. С другой стороны, на уровне тканей рН ниже, что приводит к диссоциации кислорода и гемоглобина и доставке кислорода к тканям. При физической нагрузке способность " выгружать" кислород в мышцы увеличивается, поскольку рН мышц снижается.

Температура крови также влияет на диссоциацию кислорода. Как видно из рис. 16, в, повышение температуры крови вызывает смещение кривой диссоциации вправо, что свидетельствует о более интенсивной " отгрузке" кислорода. Вследствие этого гемоглобин отдает больше кислорода, когда кровь проходит по активным мышцам, " согретым" вследствие метаболических процессов. В легких, где температура крови ниже, процесс насыщения гемоглобина кислородом более интенсивен.

Повышенная температура крови и концентрация ионов водорода (Н⁺) в работающих мышцах влияют на кривую диссоциации кислорода, обеспечивая его увеличенную доставку к активным мышцам

Рис. 16. Обычная кривая диссоциации кислород-гемоглобина (а) и влияние рН крови (б) и температуры крови (в) на ее форму: 1 — высокий рН крови (низкое Р_со, ); 2 — нормальный рН крови (нормальное Р_со<); 3 — низкий рИ крови (высокое Р_с0 )

⇐ Предыдущая 18 19 20 21 222324 25 26 27 Следующая ⇒