4. Обмен газов в лёгких и тканях:

а) Газообмен в лёгких

Стенки лёгочных альвеол состоят из однослойного плоского эпителия. Альвеолы покрыты густой сетью кровеносных капилляров. Общая поверхность альвеол составляет около 100 кв.мм, т.е. в 50 раз превосходит поверхность. Стенки альвеол тонкие и влажные, что позволяет газам легко диффундировать согласно простому физическому закону диффузии. Направление и скорость диффузии определяются парциальным давлением газа или его напряжением. Парциальное давление и напряжение – это по сути дела синонимы, но о парциальном давлении говорят, если данный газ находится в газовой среде, а о напряжении, если он растворен в жидкости. Парциальное давление газа называют ту часть общего давления газовой смеси, которая приходится на данный газ. Так, если атмосферное давление 760 мм. рт. ст. и в атмосферном воздухе содержится 20,94% О₂, 0,03% СО₂ и 79,03% N₂, то легко рассчитать парциальное давление каждого газа в отдельности.

100% смеси газов имеют давление 760 мм. рт. ст.

20,94% О₂ х

Х= (760*20,94)/100= 159 мм. рт. ст.

Так же рассчитанное парциальное давление СО₂ составляет 0,2 мм. рт. ст. и N₂ 600,8 мм. рт.ст. Зная состав альвеолярного воздуха, можно рассчитать парциальное давление газов в лёгких. Парциальное давление О₂ в альвеолах равно 102, СО₂ - 40. В протекающей к клеткам венозной крови напряжение О₂ составляет 40, а СО₂ – 47 мм. рт. ст. Механизм газообмена в живом организме объясняется законами диффузии. Газы будут диффундировать от места большого давления к месту меньшего до тех пор, пока не установится динамическое равновесие.

Поскольку парциальное давление О₂ в альвеолах больше, чем в венозной крови, он диффундирует из альвеол в капилляры. Напротив, напряжение СО₂ больше в венозной крови, чем в альвеолярном воздухе, поэтому он диффундирует в альвеолы. Условия для газообмена в лёгких настолько благоприятны, что, несмотря на то что время прохождения крови через капилляры лёгких составляет около 1 сек., напряжение газов в артериальной крови, оттекающей от лёгких, таково, каким оно было бы и после длительного контакта, т.е. полностью соответствует парциальному давлению в альвеолярном воздухе.

Если же вентиляция лёгких недостаточна и в альвеолах повышается содержание СО₂, то оно сейчас же повышается и в крови, что немедленно приводит к усилению дыхания.

б) Газообмен в тканях

Кровь в лёгких из венозной превращается в артериальную, богатую О₂ и бедную СО₂. Артериальная кровь направляется к тканям, где в результате непрерывно идущих окислительных процессов потребляется О₂ и образуется СО₂. В тканях напряжение О₂ близко к нулю, а напряжение СО₂ около 60 мм. рт. ст.. Из-за разности давления СО₂ из ткани диффундирует в кровь, а О₂ – к тканям. Кровь становится венозной и по венам поступает в лёгкие, где цикл обмена газов повторяется.

III. Регуляция дыхания.

1. Дыхательный центр.

Изменения условий внешней среды, различные виды деятельности влияют на интенсивность окислительных процессов, составляющих основу жизни. В обычных условиях внешней среды и в состоянии покоя их интенсивность относительно невелика. При умственной деятельности она несколько повышается, а при тяжелой физической работе возрастает во много раз. Повышение интенсивности окислительных процессов невозможно без увеличения количества употребляемого кислорода. В свою очередь, это требует усиления работы дыхательной системы. Постоянное приспособление деятельности дыхательной системы к текущим потребностям организма предполагает наличие механизмов, регулирующих её деятельность.

• Регуляция дыхания – это изменение режима работы дыхательной системы, направленное на точное и своевременное удовлетворение потребности организма в кислороде.

Основным объектом регулирования является альвеолярный воздух, а конечной целью регулирования – поддержание постоянства его состава. Средством регуляции дыхания служит легочная вентиляция. Регуляция дыхания осуществляется нервным и гуморальным путями.

Подробное исследование дыхательного центра – его местоположения, структуры, строения, функций – было произведено известным русским физиологом Н.А. Миславским. Он установил, что дыхательный центр расположен в продолговатом мозге и состоит из двух отделов – центра вдоха и центра выдоха. Современное, значительно дополненное и уточненное, представление о дыхательном центре построено на данных исследований Миславского (1919г.)

• Дыхательный центр – это совокупность нервных клеток, расположенных в разных отделах центральной нервной системы, обеспечивающих координирующую деятельность дыхательных мышц и приспособление дыхания к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды организма.

Разрушение дыхательного центра приводит к остановке дыхания.

Дыхательный центр находится в состоянии постоянной активности: в нем ритмически возникают импульсы возбуждения. Эти импульсы возникают автоматически. Даже после полного выключения центростремительных путей, идущих к дыхательному центру, в нем можно зарегистрировать ритмическую активность. Автоматизм дыхательного центра связывают с процессом обмена веществ в нем. Ритмические импульсы передаются из дыхательного центра по центробежным нейронам к межреберным мышцам и диафрагме, обеспечивая последовательное чередование вдоха и выдоха. Деятельность дыхательного центра регулируется рефлекторно, импульсацией, поступающей из различных рецепторов, и гуморально, изменяясь в зависимости от химического состава крови.