Fizjologia oddychania

Ogólna charakterystyka układu oddechowego

Oddychanie jest istotną funkcją organizmu, zapewniając wymianę gazową między komórkami ciała a środowiskiem zewnętrznym. Aby przeprowadzić procesy energetyczne, komórki zużywają tlen i uwalniają dwutlenek węgla. Jeśli te procesy zatrzymają się na maksymalnie 5 minut, nastąpią nieodwracalne zmiany w komórkach. Szczególnie wrażliwe na brak tlenu są komórki kory mózgowej mózgu i serca.

Oddychanie obejmuje pięć powiązanych ze sobą procesów:

1. Oddychanie zewnętrzne - wymiana powietrza między środowiskiem zewnętrznym a pęcherzykami płucnymi (prowadzona poprzez akty wdechu i wydechu).

2. Wymiana gazowa w płucach - dyfuzja gazów między pęcherzykami płucnymi a krwią, w wyniku której krew żylna zamienia się w tętniczą.

3. Transport gazów (tlenu i dwutlenku węgla) przez krew.

4. Wymiana gazowa w tkankach - dyfuzja tlenu z naczyń włosowatych krążenia ogólnoustrojowego do komórek, a dwutlenku węgla - z komórek do krwi.

5. Oddychanie tkankowe – procesy oksydacyjne w komórkach.

Kilka informacji o budowie układu oddechowego

Narządy oddechowe obejmują płuca, tchawicę, krtań i przewody nosowe. Wymiana gazowa między krwią a powietrzem zachodzi tylko w pęcherzykach płucnych, pozostałe ścieżki nazywane są drogami oddechowymi. Te ostatnie obejmują górne drogi oddechowe – od przewodów nosowych do głośni i dolne – od głośni do pęcherzyków płucnych.

Ponieważ wymiana gazowa nie zachodzi w drogach oddechowych, nazywa się je „szkodliwymi” lub „martwymi” przestrzeniami – analogicznie do mechanizmów tłokowych. Mają jednak ogromne znaczenie, ponieważ przechodząc przez nie powietrze jest ogrzewane, nawilżane i oczyszczane z makro- i mikrocząstek (kurz, sadza, mikroorganizmy). Powstaje tu dużo śluzu, działa nabłonek rzęskowy. W warstwie podśluzówkowej znajduje się wiele limfocytów, makrofagów, eozynofili, które chronią organizm przed przenikaniem patogennej mikroflory ze środowiska zewnętrznego. Drogi oddechowe są strefami chłonnymi ochronnych dróg oddechowych podczas kichania i kaszlu.

Płuca znajdują się w jamie klatki piersiowej, utworzonej przez dwie warstwy opłucnej - trzewną i ciemieniową. Arkusz trzewny jest ściśle połączony z płucami, a także z innymi narządami klatki piersiowej. Arkusz ciemieniowy łączy się ze ścianą żebrową i przeponą. Pomiędzy tymi arkuszami opłucnej znajduje się wąska szczelina kapilarna, nazywana jest jamą międzyopłucnową lub opłucnową. Jest wypełniony niewielką ilością surowiczego płynu. Ściśle mówiąc, szczelina międzyopłucnowa to jama klatki piersiowej. Ciśnienie w jamie opłucnowej jest poniżej atmosferycznego, to znaczy ujemne. Dlatego płuca są stale wypełnione powietrzem i rozciągnięte – zarówno podczas wdechu, jak i wydechu.

Ryż. 9. Struktura płuc: 1 - tchawica;

2 - prawy oskrzele; 3 - lewy oskrzele; 4 - pęcherzyki.

Wewnętrzna powierzchnia pęcherzyków pokryta jest specjalną substancją składającą się z fosfolipidów, białek i glikoprotein - surfaktant . Surfaktant zmniejsza napięcie powierzchniowe pęcherzyków, odgrywa ważną rolę w zapobieganiu zapadaniu się pęcherzyków podczas wydechu oraz ułatwia ich rozszerzanie się podczas wdechu. Ponadto wymiana gazów przez ścianę pęcherzyków zachodzi tylko wtedy, gdy zostaną one rozpuszczone w środku powierzchniowo czynnym.

oddychanie zewnętrzne

oddychanie zewnętrzne, lub wentylacja płuc to wymiana gazów między pęcherzykami płucnymi a otaczającym powietrzem. Składa się z wdechu i wydechu. Płuca rozszerzają się podczas wdechu i zapadają podczas wydechu w wyniku zmian ciśnienia w jamie klatki piersiowej.

Jama klatki piersiowej to wąska szczelina kapilarna między opłucną ścienną i trzewną, wypełniona płynem surowiczym. Przed urodzeniem głowy żeber mocowano na trzonach kręgów - w jednym punkcie. Żebra są opuszczone, klatka piersiowa jest ściśnięta, ciśnienie w jamie klatki piersiowej jest równe atmosferycznemu. W momencie pierwszego oddechu noworodka żebra unoszą się, a guzki żebrowe są mocowane na poprzecznym wyrostku kolczystym kręgów - w drugim punkcie mocowania. W rezultacie zwiększa się objętość jamy klatki piersiowej, a ciśnienie w niej spada i staje się poniżej atmosferycznego lub ujemne. Podczas wydechu żebra utrzymują swoją nową pozycję, jama klatki piersiowej pozostaje nieco rozciągnięta, a ciśnienie w niej pozostaje ujemne.

wdychać

Sekwencja procesów podczas inhalacji jest następująca:

1. Zmniejsza się grupa mięśni wdechowych (wdechowych), z których główne to zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe i przepona. W tym przypadku narządy jamy brzusznej, ściśnięte przez przeponę, są odpychane w kierunku ogonowym, żebra zataczają łuk w górę, a mostek lekko opada.

2. Zmiany położenia klatki piersiowej i przepony prowadzą do zwiększenia objętości klatki piersiowej.

3. Zwiększenie objętości klatki piersiowej prowadzi do spadku w niej ciśnienia, w wyniku czego płuca są rozciągnięte, biernie podążając za zmianami objętości klatki piersiowej

4. W pęcherzykach ciśnienie spada i zasysane jest do nich powietrze.

Przy zwiększonym oddychaniu zaangażowane są dodatkowe mięśnie oddechowe, które po skurczeniu dodatkowo zwiększają objętość klatki piersiowej i zmniejszają w niej ciśnienie. Dlatego oddech jest głębszy, a do płuc dostaje się więcej powietrza.

Wydychanie

Wydech rozpoczyna się rozluźnieniem mięśni wdechowych, w wyniku czego klatka piersiowa powraca do swojej pierwotnej pozycji. Jednocześnie wzrasta ciśnienie w klatce piersiowej, nie osiągając jednak ciśnienia atmosferycznego. W płucach jednak ciśnienie staje się wyższe niż ciśnienie atmosferyczne, co prowadzi do przemieszczenia powietrza i zmniejszenia ich objętości. Kompresja płuc podczas wydechu jest ułatwiona dzięki elastycznemu odrzutowi miąższu. Włączenie do pracy mięśni wydechowych (głównie mięśni międzyżebrowych wewnętrznych i mięśni brzucha) jest konieczne tylko przy wzmożonym, wymuszonym oddychaniu.

zmiany ciśnienia w jamie piersiowej (czyli opłucnej) podczas oddychania są następujące:

1. Przy spokojnym oddechu jest mniej niż atmosferyczny (czyli ujemny) o 30 mm Hg. Art., ze spokojnym wydechem - o 5 - 8. Z bardzo głębokim oddechem (na przykład przed kichaniem lub podczas ćwiczeń mięśni) - staje się 60-65 mm Hg poniżej atmosferycznego i przy pełnym, maksymalnym wydechu (przy na przykład koniec kichania) - jest 1,5 - 2 mm poniżej atmosferycznego.

2. Wraz ze zmianami ciśnienia atmosferycznego w otoczeniu zmienia się również ciśnienie w klatce piersiowej, ale nadal pozostaje ujemne o wskazane wartości.

Dlatego ciśnienie w jamie opłucnej zawsze negatywne. W przypadku naruszenia integralności jamy klatki piersiowej (rana penetrująca lub pęknięcie powierzchownych pęcherzyków płucnych) powietrze atmosferyczne jest zasysane do jamy opłucnej. Ten stan nazywa się odmą opłucnową. Ciśnienie w klatce piersiowej wyrównuje się z ciśnieniem atmosferycznym, płuca zapadają się na skutek elastycznego naciągu, a oddychanie staje się niemożliwe.

Liczba oddechów u zwierząt w 1 minutę - znak gatunku. U koni w stanie spoczynku 8-16, krów 10-30, świń 8-18, psów 10-30, kotów 10-25, świnek morskich 100-150.

Wentylacja

Podczas spokojnego oddychania zwierzęta wdychają i wydychają stosunkowo niewielką ilość powietrza, tzw oddechowy(oddechowa) objętość: u konia i krowy 5-6, u dużych psów około 0,5 litra.

Przy maksymalnej inspiracji zwierzę może więcej wdychać - to jest dodatkowa objętość wdechowa(u dużych zwierząt waha się od 10 do 12, u dużych psów 1 litr), a po spokojnym wydechu tyle samo wydychać ( wydechowa objętość rezerwowa). Suma objętości oddechowej, dodatkowej objętości wdechowej i dodatkowej objętości wydechowej wynosi pojemność życiowa płuc. Dodatkowe objętości są używane przy zwiększonym oddychaniu - na przykład podczas pracy fizycznej.

Po cichym wydechu w płucach wciąż pozostaje dużo powietrza - to objętość pęcherzykowa. Składa się z wydechowej objętości rezerwowej i pozostały powietrze, którego nie można wydychać z płuc. Wynika to z faktu, że nawet po najgłębszym wydechu w klatce piersiowej pozostaje podciśnienie, a płuca są stale wypełnione powietrzem. Ta okoliczność jest wykorzystywana nawet w sądowych badaniach weterynaryjnych w przypadkach, gdy konieczne jest ustalenie, czy płód urodził się martwy lub zmarł po urodzeniu (w pierwszym przypadku nie ma powietrza w płucach, w drugim noworodek oddychał przed śmiercią i powietrze dostało się do płuc).

Nazywa się stosunek objętości oddechowej do objętości pęcherzykowej współczynnik wentylacji płucnej (pęcherzykowej). Z każdym cichym oddechem wentylowana jest około 1/6 objętości płuc, a przy zwiększonym oddychaniu współczynnik ten wzrasta.

Wymiana gazowa w płucach i tkankach

Wymiana gazowa między powietrzem pęcherzykowym a krwią oraz między krwią a tkankami odbywa się zgodnie z prawami fizyki - poprzez prostą dyfuzję. Ze względu na różnicę gazy przechodzą przez półprzepuszczalne błony biologiczne ciśnienia cząstkowe(ciśnienie jednego gazu w mieszaninie gazów) z obszaru o wyższym do obszaru o niższym ciśnieniu. W przypadku gazów rozpuszczonych w cieczy (krwi) używa się terminu - Napięcie.

Aby obliczyć ciśnienie cząstkowe gazu, konieczne jest poznanie jego stężenia w medium gazowym i całkowitego ciśnienia mieszaniny gazowej. Na przykład zawartość tlenu we wdychanym powietrzu (atmosferycznym) wynosi 21%, dwutlenek węgla - 0,03%. W powietrzu pęcherzykowym zawartość gazów jest nieco inna: odpowiednio - 14% i 5,5%. Należy zauważyć, że podczas spokojnego oddychania skład powietrza pęcherzykowego pozostaje stały i w niewielkim stopniu zależy od fazy wdechu lub wydechu. Jest to rodzaj wewnętrznego środowiska gazowego organizmu, które zapewnia ciągłą odnowę gazów we krwi. Zmiany w składzie powietrza pęcherzykowego występują tylko przy silnej duszności lub trudnościach (zatrzymywaniu) oddychania.

Ciśnienie w pęcherzykach płucnych jest niższe od ciśnienia atmosferycznego o wartość wytworzoną przez parę wodną (około 47 mm Hg).

Tak więc, jeśli zewnętrzne ciśnienie atmosferyczne wynosi około 760 mm, to ciśnienie cząstkowe tlenu w pęcherzykach wynosi około 100, a dwutlenku węgla 40 mm Hg. Wraz ze zmianami warunków pogodowych, a także na dużych wysokościach lub po zanurzeniu w wodzie, ciśnienie cząstkowe gazów w pęcherzykach zmieni się.

W krwi żylnej napływającej do płuc przez tętnicę płucną prężność tlenu wynosi około 40 mm Hg, a dwutlenku węgla 46 mm. Hg W konsekwencji tlen dyfunduje z powietrza pęcherzykowego do krwi, a dwutlenek węgla dyfunduje z krwi do powietrza pęcherzykowego.

Azot w powietrzu wynosi około 80%, jest również zawarty w powietrzu pęcherzykowym, jego ciśnienie parcjalne jest większe niż wszystkich innych gazów. Jednak przy normalnych wahaniach ciśnienia atmosferycznego azot nie rozpuszcza się ani w parze wodnej pęcherzyków, ani w środku powierzchniowo czynnym, więc nie dostaje się do krwi.

Krew tętnicza nasycona tlenem zbliża się do narządów. Jego napięcie wynosi około 100 mmHg. Dwutlenek węgla znajduje się również we krwi tętniczej, jego napięcie wynosi około 40 mmHg. W ogniwach zawartość dwutlenku węgla jest znacznie wyższa, jego napięcie sięga 70 mm Hg. Komórki absorbują tlen i wykorzystują go do procesów oksydacyjnych, więc jego napięcie spada do prawie 0. W ten sposób między napływającą krwią tętniczą a tkankami narządowymi zachodzi prosta dyfuzja gazów – tlen z krwi przechodzi do tkanek, a dwutlenek węgla z tkanek do tkanek. Krew.

Transport gazu przez krew

Tylko niewielka część tlenu może być transportowana przez krew w stanie rozpuszczonym (0,3 ml gazu na 100 ml krwi).

Główną formą transportu tlenu we krwi jest oksyhemoglobina(14 - 20 ml na 100 ml krwi). Powstaje w wyniku dodania tlenu do hemoglobiny we krwi. Ustalono, że 1 g hemoglobiny (pod warunkiem jej całkowitego wysycenia) może przyłączyć około 1,34 ml tlenu.

pojemność tlenowa krwi określa ilość ml tlenu w 100 ml krwi przy maksymalnym nasyceniu hemoglobiny tlenem. To zależy od ilości hemoglobiny we krwi. Wraz ze znacznymi zmianami ciśnienia atmosferycznego lub przy ekstremalnych wahaniach składu gazowego powietrza pojemność tlenowa krwi może ulec zmianie.

Transport dwutlenku węgla przez krew odbywa się w 3 formach: w postaci wodorowęglanów sodu i potasu (forma główna), w połączeniu z hemoglobiną (karbohemoglobina) oraz w stanie rozpuszczonym: odpowiednio udział każdej z form w procentach to 80, 18 i 2%.

Mechanizm powstawania wodorowęglanów jest następujący. Dwutlenek węgla przechodzący z tkanek do krwi przedostaje się do erytrocytów i przy udziale enzymu komórkowego anhydrazy węglanowej jest przekształcany w kwas węglowy. H 2 CO 3 łatwo dysocjuje z tworzeniem jonów H + i HCO 3 -. HCO 3 - dyfunduje z erytrocytów do osocza krwi, zamiast tego jony chlorkowe dostają się do erytrocytów z osocza. W efekcie jony sodu i potasu w osoczu krwi wiążą HCO 3 – pochodzące z erytrocytów, tworząc wodorowęglany sodu lub potasu.

Regulacja oddychania

Oddychanie regulowane jest odruchowo, z udziałem mechanizmów neurohumoralnych. Regulacja odruchowa dowolnej funkcji obejmuje ośrodek nerwowy, który otrzymuje informacje z różnych receptorów i narządów wykonawczych.

ośrodek oddechowy reprezentuje zestaw neuronów w różnych częściach ośrodkowego układu nerwowego, połączonych strukturalnie i funkcjonalnie. „Rdzeń” ośrodka oddechowego znajduje się w rejonie siatkowatej formacji rdzenia przedłużonego. Składa się z dwóch działów: ośrodków wdechu i wydechu. Jeśli ten obszar mózgu jest uszkodzony, oddychanie staje się niemożliwe i zwierzę umiera.

Neurony tworzące wspomniane jądro mają automatyzacja, tych. zdolny do spontanicznej (spontanicznej) depolaryzacji - pojawienie się wzbudzenia. Automatyzacja tej części ośrodka oddechowego, która znajduje się w rdzeniu przedłużonym, jest ważna w automatycznej naprzemiennej wdechu i wydechu. Inne struktury ośrodka oddechowego nie posiadają automatyzmu. Łuki odruchowe kichania i kaszlu również zamykają się w rdzeniu przedłużonym. Przy udziale tego działu oddychanie zewnętrzne zmienia się wraz ze zmianą składu gazu we krwi.

Z rdzenia przedłużonego impulsy schodzą do rdzenia kręgowego. W odcinku piersiowym rdzenia kręgowego znajdują się neurony ruchowe, które unerwiają mięśnie międzyżebrowe (oddechowe), aw odcinku szyjnym rdzenia kręgowego na poziomie 3-5 kręgów znajduje się środek nerwu przeponowego. Neurony te przekazują pobudzenie z ośrodków wdechu i wydechu rdzenia przedłużonego do mięśni, należą do somatycznego układu nerwowego.

Główny ośrodek oddechowy obejmuje również neurony w środkowej i środkowej części mózgu, które koordynują oddychanie z innymi funkcjami organizmu (skurcze mięśni, połykanie, odbijanie, wąchanie). Najwyższą instancją tego ośrodka jest kora mózgowa, która kontroluje pracę wszystkich wymienionych wcześniej formacji strukturalnych i zapewnia arbitralny wzrost lub spadek oddychania. Przy obowiązkowym udziale kory dochodzi do warunkowanych zmian odruchowych w oddychaniu.

W regulacji oddychania biorą udział różne receptory - znajdują się w płucach, naczyniach krwionośnych, mięśniach szkieletowych. Z natury bodźców mogą być mechano- i chemoreceptorami.

Do receptory płucne obejmują receptory rozciągania i receptory drażniące.

Receptory rozciągające są aktywowane z powodu rozszerzania się płuc podczas inhalacji. Powstający w nich strumień impulsów pędzi gałęziami nerwu błędnego do centrum wdechu, a u szczytu wdechu powoduje jego zahamowanie. Dzięki temu inhalacja kończy się jeszcze przed maksymalnym rozciągnięciem płuc. Zapadnięciu się płuc podczas wydechu towarzyszy również podrażnienie mechanoreceptorów, co prowadzi do zahamowania wydechu. W ten sposób mechanoreceptory płuc przekazują do ośrodka oddechowego informację o stopniu rozciągnięcia lub zapadnięcia się płuc, co reguluje głębokość oddychania i jest niezbędne do automatycznej zmiany wdechu i wydechu.

Receptory drażniące znajdują się w warstwie nabłonkowej dróg oddechowych i płuc. Reagują na kurz, działanie nieprzyjemnych lub duszących gazów oraz dym tytoniowy. W tym przypadku pojawia się uczucie bólu gardła, kaszlu, wstrzymywania oddechu. Znaczenie tych odruchów polega na zapobieganiu przedostawaniu się szkodliwych gazów i cząstek pyłu do pęcherzyków płucnych.

Chemoreceptory zlokalizowane są w różnych naczyniach krwionośnych, w tkankach oraz w ośrodkowym układzie nerwowym. Są wrażliwe na stężenie tlenu, dwutlenku węgla, jonów wodorowych. Najważniejszym humoralnym środkiem drażniącym dla ośrodka oddechowego jest dwutlenek węgla. Zmiana jego stężenia we krwi tętniczej niezmiennie prowadzi do zmiany częstotliwości i głębokości oddychania: wzrost - wzrost, spadek - osłabienie funkcji oddechowej. Duże znaczenie w humoralnej regulacji oddychania mają chemoreceptory strefy odruchowej zatoki szyjnej i naczyń aorty. Bardzo wysoka wrażliwość neuronów ośrodka oddechowego zlokalizowanego w rdzeniu przedłużonym na dwutlenek węgla. W ten sposób utrzymywany jest stały poziom dwutlenku węgla w organizmie zarówno we krwi, jak iw płynie mózgowo-rdzeniowym.

Innym odpowiednim środkiem drażniącym ośrodek oddechowy jest tlen. To prawda, że ​​jego wpływ przejawia się w mniejszym stopniu. Wynika to z faktu, że przy normalnych wahaniach ciśnienia atmosferycznego u zdrowych zwierząt prawie cała hemoglobina łączy się z tlenem.

Humoralna regulacja oddychania jest ważna podczas pierwszego oddechu noworodka. Podczas porodu, gdy pępowina jest ściskana, stężenie dwutlenku węgla w ciele niemowlaka gwałtownie wzrasta i jednocześnie rozwija się niedobór tlenu. Prowadzi to do odruchowego pobudzenia ośrodka oddechowego i noworodek bierze pierwszy w życiu oddech.

Kwasy organiczne, w szczególności kwas mlekowy, który gromadzi się we krwi i mięśniach podczas pracy mięśni, biorą czynny udział w mechanizmie regulacji oddychania. Kwas ten, będąc silniejszym niż węglowy, wypiera dwutlenek węgla z wodorowęglanów krwi, co prowadzi do wzrostu pobudliwości ośrodka oddechowego i wystąpienia duszności.

Temat:Układ oddechowy

Lekcja: Struktura płuc. Wymiana gazowa w płucach i tkankach

Ludzkie płuca to sparowany narząd w kształcie stożka (patrz ryc. 1). Na zewnątrz są pokryte opłucną płucną, jamę klatki piersiowej pokrywa opłucna ciemieniowa. Pomiędzy 2 warstwami opłucnej znajduje się płyn opłucnowy, który zmniejsza siłę tarcia podczas wdechu i wydechu.

Ryż. jeden.

W ciągu 1 minuty płuca pompują 100 litrów powietrza.

Gałąź oskrzeli, tworząca oskrzeliki, na końcach których znajdują się cienkościenne pęcherzyki płucne - pęcherzyki (patrz ryc. 2).

Ryż. 2.

Ścianki pęcherzyków i naczyń włosowatych są jednowarstwowe, co ułatwia wymianę gazową. Składają się z nabłonka. Wydzielają środek powierzchniowo czynny, który zapobiega sklejaniu się pęcherzyków oraz substancje zabijające mikroorganizmy. Odpady substancji biologicznie czynnych są trawione przez fagocyty lub wydalane w postaci plwociny.

Ryż. 3.

Tlen z powietrza pęcherzyków przechodzi do krwi, a dwutlenek węgla z krwi przechodzi do powietrza pęcherzyków (patrz ryc. 3).

Wynika to z ciśnienia cząstkowego, ponieważ każdy gaz rozpuszcza się w cieczy właśnie z powodu jego ciśnienia cząstkowego.

Jeżeli ciśnienie parcjalne gazu w środowisku jest wyższe niż jego ciśnienie w cieczy, to gaz będzie rozpuszczał się w cieczy aż do ukształtowania się równowagi.

Ciśnienie parcjalne tlenu wynosi 159 mm. rt. Sztuka. w atmosferze i we krwi żylnej - 44 mm. rt. Sztuka. Pozwala to na przenikanie tlenu z atmosfery do krwi.

Krew dostaje się do płuc przez tętnice płucne i cienką warstwą rozprzestrzenia się przez naczynia włosowate pęcherzyków, co sprzyja wymianie gazowej (patrz ryc. 4). Tlen, przechodząc z powietrza pęcherzykowego do krwi, oddziałuje z hemoglobiną, tworząc oksyhemoglobinę. W tej postaci tlen jest przenoszony przez krew z płuc do tkanek. Tam ciśnienie parcjalne jest niskie, a oksyhemoglobina dysocjuje, uwalniając tlen.

Ryż. cztery.

Mechanizmy uwalniania dwutlenku węgla są podobne do mechanizmów pobierania tlenu. Dwutlenek węgla tworzy z hemoglobiną niestabilny związek - karbohemoglobina, która dysocjuje w płucach.

Ryż. 5.

Tlenek węgla tworzy z hemoglobiną trwały związek, który nie dysocjuje. I taka hemoglobina nie może już pełnić swojej funkcji - przenosić tlenu w całym ciele. W rezultacie osoba może umrzeć z powodu uduszenia nawet przy prawidłowej czynności płuc. Dlatego niebezpieczne jest przebywanie w zamkniętym, niewentylowanym pomieszczeniu, w którym jeździ samochód lub rozgrzany jest piec.

Dodatkowe informacje

Wiele osób oddycha często (więcej niż 16 razy na minutę), wykonując płytkie ruchy oddechowe. W wyniku takiego oddychania powietrze dostaje się tylko do górnych części płuc, a stagnacja powietrza występuje w dolnych partiach. W takim środowisku dochodzi do intensywnego rozmnażania się bakterii i wirusów.

Aby samodzielnie sprawdzić poprawność oddychania, potrzebujesz stopera. Konieczne będzie określenie, ile ruchów oddechowych wykonuje osoba na minutę. W takim przypadku konieczne jest monitorowanie procesu inhalacji i inhalacji.

Jeśli mięśnie brzucha napinają się podczas oddychania, jest to rodzaj oddychania brzusznego. Jeśli zmienia się objętość klatki piersiowej, jest to oddech klatki piersiowej. Jeśli stosuje się oba te mechanizmy, osoba ma mieszany rodzaj oddychania.

Jeśli osoba wykonuje do 14 ruchów oddechowych na minutę, jest to doskonały wynik. Jeśli dana osoba wykonuje 15 - 18 ruchów - to dobry wynik. A jeśli więcej niż 18 ruchów - to zły wynik.

Bibliografia

1. Kolesov D.V., Mash R.D., Belyaev I.N. Biologia. 8. - M.: Drop.

2. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Shvetsov G.G. / Wyd. Pasechnik V.V. Biologia. 8. - M.: Drop.

3. Dragomilov A.G., Mash R.D. Biologia. 8. - M.: Hrabia Ventana.

Praca domowa

1. Kolesov D.V., Mash R.D., Belyaev I.N. Biologia. 8. - M.: Drop. - S. 141, zadania i pytania 1, 3, 4.

2. Jaką rolę w wymianie gazowej odgrywa ciśnienie parcjalne?

3. Jaka jest budowa płuc?

4. Przygotuj krótką wiadomość, w której wyjaśnisz, dlaczego azot, dwutlenek węgla i inne składniki powietrza nie dostają się do krwi podczas inhalacji.

0

Wymiana gazowa w płucach i tkankach

Oddychamy powietrzem atmosferycznym. Zawiera około 21% tlenu, 0,03% dwutlenku węgla, prawie 79% azotu, parę wodną. Wydychane przez nas powietrze różni się od powietrza atmosferycznego. Zawiera już 16% tlenu, około 4% dwutlenku węgla i jest więcej pary wodnej. Ilość azotu się nie zmienia.

Wymiana gazowa w płucach- jest to wymiana gazów między powietrzem pęcherzykowym a krwią naczyń włosowatych płuc przez dyfuzję. W płucach krew jest uwalniana z dwutlenku węgla i nasycana tlenem.

Przez tętnice krążenia płucnego dostaje się do płuc Odtleniona krew. Powietrze, które osoba wdycha, zawiera znacznie więcej tlenu niż krew żylna. Dlatego w rezultacie dyfuzja swobodnie przechodzi przez ściany pęcherzyków i naczyń włosowatych do krwi. Tutaj tlen łączy się z hemoglobina- czerwony pigment erytrocytów. Krew jest nasycona tlenem i staje się arterialny. W tym samym czasie do pęcherzyków płucnych dostaje się dwutlenek węgla. Dzięki oddychaniu płucnemu stosunek tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu pęcherzyków jest utrzymywany na stałym poziomie, a wymiana gazowa między krwią i powietrze pęcherzykowe trwa nieprzerwanie, niezależnie od tego, czy w danej chwili wdychamy powietrze, czy na chwilę wstrzymujemy oddech.

Wymiana gazowa w płucach następuje z powodu istnienia różnicy Ciśnienie cząstkowe gazy oddechowe. Ciśnienie cząstkowe (tj. cząstkowe) to część ciśnienia całkowitego, która przypada na udział każdego gazu w mieszaninie gazów. To ciśnienie jest mierzone w mm Hg. Sztuka. Ciśnienie cząstkowe zależy od zawartości procentowej gazu w mieszaninie gazowej: im wyższy procent, tym wyższe ciśnienie cząstkowe.

Ciśnienie cząstkowe można obliczyć za pomocą wzoru Daltona: p \u003d (P x a) / 100, gdzie p to ciśnienie cząstkowe danego gazu, P to całkowite ciśnienie mieszaniny gazów w mm Hg. art., oraz - procent gazu w mieszaninie gazów. Na przykład ciśnienie cząstkowe tlenu we wdychanym powietrzu wynosi: (760 x 20,94)/100 = 159 mm Hg. Sztuka. Ciśnienie cząstkowe dwutlenku węgla we wdychanym powietrzu wynosi 0,2 mm Hg. Sztuka. W pęcherzykach płucnych ciśnienie parcjalne tlenu wynosi 106 mm Hg. Art., a dwutlenek węgla - 40 mm Hg. Sztuka. Dlatego tlen i dwutlenek węgla przemieszczają się z obszaru o wyższym ciśnieniu do obszaru o niższym ciśnieniu.

Wymiana gazowa w tkankach- jest to wymiana gazów między napływającą krwią tętniczą, płynem międzykomórkowym, komórkami i odpływającą krwią żylną. Mechanizm tej wymiany jest taki sam jak w płucach. Jest to dyfuzja związana z różnicą ciśnienia parcjalnego gazów we krwi, płynie śródmiąższowym i komórkach ciała. W tkankach krew oddaje tlen i jest nasycona dwutlenkiem węgla.

krew tętnicza przez naczynia krążenia ogólnoustrojowego jest kierowany do narządów ciała. Zawartość tlenu we krwi tętniczej jest większa niż w komórkach tkankowych. Dlatego tlen dyfuzja swobodnie przechodzi przez cienkie ściany naczyń włosowatych do komórek. Tlen jest wykorzystywany do biologicznego utleniania, a uwolniona energia trafia do procesów życiowych komórki. W tym przypadku powstaje dwutlenek węgla, który dostaje się do krwi z komórek tkankowych. Krew jest przekształcana z tętniczej do żylny. Wraca do płuc i znów staje się tętnicą.

Wiadomo, że gazy słabo rozpuszczają się w ciepłej wodzie, jeszcze gorzej w ciepłej i słonej wodzie. Jak wytłumaczyć, że tlen przenika do krwi, mimo że krew jest ciepłym i słonym płynem? Odpowiedź na to pytanie tkwi w właściwościach hemoglobina czerwone krwinki, które przenoszą tlen z narządów oddechowych do tkanek, a z nich - dwutlenek węgla do narządów oddechowych. Jego cząsteczka oddziałuje chemicznie z tlenem: wychwytuje 8 atomów tlenu i dostarcza je do tkanek.

Pojemność życiowa płuc

Pojemność życiowa płuc to maksymalna ilość powietrza, którą można wydychać po maksymalnym wdechu. Ta pojemność jest równa sumie objętości oddechowej, objętości rezerwy wdechowej i objętości rezerwy wydechowej. Wskaźnik ten waha się od 3500 do 4700 ml. Aby określić różne objętości i pojemności płuc, stosuje się specjalne urządzenia: spirometry , spirografy itd.

Jeśli poprosisz osobę o wzięcie najgłębszego oddechu, a następnie wydychanie całego powietrza, wydychana objętość powietrza będzie pojemność płuc(ŻYCZENIE). Oczywiste jest, że po tym wydechu w płucach pozostanie pewna ilość powietrza - powietrze resztkowe- równa około 1000-1200 cm 3 .

Pojemność życiowa płuc zależy od wieku, płci, wzrostu i wreszcie od stopnia wytrenowania osoby. Aby obliczyć pojemność życiową powietrza, możesz użyć następujących wzorów:

VC (l) mężczyźni = 2,5 x wzrost (m); VC (l) kobiety = 1,9 x wzrost (m).

VC to pojemność życiowa płuc (w litrach), wzrost musi być wyrażony w metrach, a 2,5 i 1,9 to współczynniki znalezione eksperymentalnie. Jeśli rzeczywista pojemność życiowa płuc okaże się równa lub większa od wartości obliczonych, wyniki należy uznać za dobre, jeśli mniejsze - złe. Pojemność życiową płuc mierzy się za pomocą specjalnego urządzenia - spirometru.

Jakie są zalety osób o dużej pojemności życiowej? Podczas ciężkiej pracy fizycznej, na przykład podczas biegania, uzyskuje się wentylację płuc dzięki dużej głębokości oddychania. Osoba, która ma małą pojemność życiową płuc, a nawet słabe mięśnie oddechowe, musi oddychać często i powierzchownie. Prowadzi to do tego, że świeże powietrze pozostaje w drogach oddechowych i tylko niewielka jego część dociera do płuc. W rezultacie tkanki otrzymują niewielką ilość tlenu, a osoba nie może kontynuować pracy.

System gimnastyki poprawiającej zdrowie koniecznie obejmuje ćwiczenia oddechowe. Wiele z nich ma na celu wentylację górnych części płuc, które z reguły są słabo wentylowane u większości ludzi. Jeśli podnosisz ręce do góry, schylasz się i robisz wdech, mięśnie podciągają górną część klatki piersiowej do góry, a górna część płuc jest wentylowana. Dobrze rozwinięte mięśnie brzucha pomagają w pełnym oddychaniu. Oznacza to, że rozwijając mięśnie oddechowe możemy zwiększyć objętość klatki piersiowej, a w konsekwencji pojemność życiową.

Wymiana gazowa w płucach. Powietrze wdychane przez człowieka i powietrze wydychane różnią się znacznie składem. W powietrzu atmosferycznym zawartość tlenu sięga 21%, dwutlenku węgla - 0,03-0,04%. W wydychanym powietrzu ilość tlenu spada do 16%, ale dwutlenek węgla staje się większy - 4-4,5%. Co dzieje się z powietrzem w płucach?

Pamiętasz, że pęcherzyki płucne tworzą ogromną powierzchnię. Wszystkie pęcherzyki są okryte naczyniami włosowatymi krwi, do których przez krążenie płucne wpływa krew żylna z serca. Ściany pęcherzyków płucnych i naczyń włosowatych są bardzo cienkie. Krew, która dostaje się do płuc, jest uboga w tlen i nasycona dwutlenkiem węgla. Przeciwnie, powietrze w pęcherzykach płucnych jest bogate w tlen i jest w nim znacznie mniej dwutlenku węgla. Dlatego, zgodnie z prawami osmozy i dyfuzji, tlen z pęcherzyków płucnych wpada do krwi, gdzie łączy się z hemoglobiną erytrocytów. Krew przybiera szkarłatny kolor. Dwutlenek węgla z krwi, gdzie jest zawarty w nadmiarze, przenika do pęcherzyków płucnych. Woda jest również uwalniana z krwi żylnej do pęcherzyków płucnych, która jest usuwana z płuc w postaci pary podczas wydechu.

Wymiana gazowa w tkankach. W narządach naszego ciała nieustannie zachodzą procesy oksydacyjne, do których zużywany jest tlen. Dlatego stężenie tlenu we krwi tętniczej, która przedostaje się do tkanek przez naczynia krążenia ogólnoustrojowego, jest większe niż w płynie tkankowym. W rezultacie tlen swobodnie przechodzi z krwi do płynu tkankowego i do tkanek. Natomiast dwutlenek węgla, który powstaje podczas licznych przemian chemicznych, przechodzi z tkanek do płynu tkankowego, a z niego do krwi. W ten sposób krew jest nasycona dwutlenkiem węgla.

Ruchy oddechowe. Wymiana gazowa w organizmie jest możliwa tylko pod warunkiem stałej zmiany powietrza w płucach. Więc oddychanie trwa cały czas. Po pierwszym wdechu po urodzeniu osoba oddycha przez całe życie. Cykl oddechowy składa się z wdechu i wydechu, które rytmicznie następują po sobie. W płucach nie ma mięśni, które mogłyby je naprzemiennie ściskać i rozszerzać. Płuca rozciągają się biernie, podążając za ruchami ścian klatki piersiowej. Ruchy oddechowe wykonywane są za pomocą mięśni oddechowych. Dwie grupy mięśni biorą udział w wydechu i wdechu. Głównymi mięśniami oddechowymi są mięśnie międzyżebrowe i przepona.

Wraz ze skurczem zewnętrznych mięśni międzyżebrowych żebra unoszą się, a przepona, kurcząc się, staje się płaska. Dlatego zwiększa się objętość jamy klatki piersiowej. Płuca, podążając za ścianami jamy klatki piersiowej, rozszerzają się, ciśnienie w nich spada i staje się poniżej atmosferycznego. Dlatego powietrze przez drogi oddechowe wpada do płuc - następuje inhalacja.

Podczas wydechu wewnętrzne mięśnie międzyżebrowe obniżają żebra, przepona rozluźnia się i staje się wypukła. Żebra pod wpływem własnego ciężaru i skurczu wewnętrznych mięśni międzyżebrowych, a także mięśni brzucha przyczepionych do żeber, opadają. Jama klatki piersiowej wraca do swojego pierwotnego stanu, płuca zmniejszają objętość, ciśnienie w nich wzrasta, staje się nieco wyższe niż ciśnienie atmosferyczne. Dlatego nadmiar powietrza opuszcza płuca - następuje wydech.

W ten sposób przeprowadzane są spokojne wdechy i wydechy. Podczas głębokiego wdechu biorą udział mięśnie szyi, ściany klatki piersiowej i brzucha.

Ruchy oddechowe wykonuje się z określoną częstotliwością: u młodzieży - 12-18 na minutę, u dorosłych - 16-20.

Pojemność życiowa płuc. Ważnym wskaźnikiem rozwoju układu oddechowego jest życiowa pojemność płuc. Jest to największa objętość powietrza, jaką osoba może wydychać po wzięciu głębokiego oddechu. Mierzy się go za pomocą specjalnego urządzenia - spirometru. Osoba dorosła ma średnią pojemność życiową 3500 ml.

Dla sportowców liczba ta jest zwykle większa o 1000-1500 ml, a dla pływaków może osiągnąć 6200 ml. Dzięki dużej pojemności życiowej płuca są lepiej wentylowane, organizm otrzymuje więcej tlenu.

U osób otyłych pojemność życiowa płuc jest o 10-11% mniejsza, więc mają one zmniejszoną wymianę gazową w płucach.

Regulacja oddychania. Aktywność układu oddechowego jest kontrolowana przez ośrodek oddechowy. Znajduje się w rdzeniu przedłużonym. Pochodzące stąd impulsy koordynują skurcze mięśni podczas wdechu i wydechu. Z tego centrum włókna nerwowe poprzez rdzeń kręgowy otrzymują impulsy, które powodują w określonej kolejności skurcz mięśni odpowiedzialnych za wdech i wydech.

Samo wzbudzenie ośrodka zależy od wzbudzeń pochodzących z różnych receptorów oraz od składu chemicznego krwi. Tak więc skok do zimnej wody lub polewanie zimną wodą powoduje głęboki oddech i wstrzymanie oddechu. Substancje o silnym zapachu mogą również powodować wstrzymanie oddechu. Wynika to z faktu, że zapach podrażnia receptory węchowe w ściankach jamy nosowej. Pobudzenie przenoszone jest do ośrodka oddechowego, a jego aktywność jest hamowana. Wszystkie te procesy odbywają się odruchowo.

Słabe podrażnienie błony śluzowej jamy nosowej powoduje kichanie, a krtań, tchawica, oskrzela - kaszel. To jest reakcja obronna organizmu. Podczas kichania, kaszlu, ciała obce, które dostały się do dróg oddechowych, są usuwane z organizmu.

W ośrodku oddechowym znajdują się komórki wrażliwe na najmniejszą zmianę zawartości dwutlenku węgla w substancji międzykomórkowej. Nadmiar dwutlenku węgla pobudza ośrodek oddechowy, co z kolei powoduje zwiększenie oddychania. Nadmiar dwutlenku węgla jest szybko usuwany, a gdy jego stężenie wraca do normy, częstość oddechów spada.

Jak widać, regulacja oddychania następuje odruchowo, ale pod kontrolą kory mózgowej. Łatwo to udowodnić; w końcu każdy z nas może dowolnie zmieniać częstotliwość ruchów oddechowych.

Krótka historia palenia

Jedna z najczęstszych ludzkich wad – palenie tytoniu – ma 500-letnią historię. Liście i nasiona tytoniu przywieźli do Europy z Ameryki marynarze wyprawy Krzysztofa Kolumba. Początkowo tytoń uznano za wszechlecznicze zioło lecznicze. Tak jego cudowne właściwości zostały opisane w jednej z hiszpańskich książek: „Tytoń usypia, łagodzi zmęczenie, łagodzi ból, leczy bóle głowy…”

Nic więc dziwnego, że już w XVI wieku. tytoń mocno zawładnął arystokratycznymi salonami. Palenie stało się szczególnie popularne w XVII i XVIII wieku. Mężczyźni, kobiety i młodzi ludzie zaczęli palić, wąchać i żuć tytoń.

Polecany początkowo jako lek, tytoń jednak szybko popadł w niesławę. Hiszpańska królowa Izabela rozpoczęła walkę z paleniem. Za jej przykładem poszedł francuski król Ludwik XIV, a rosyjski car Michaił Fiodorowicz Romanow nakazał odciąć nos każdemu, kto pali. Jednak nic nie mogło powstrzymać rozprzestrzeniania się tej „trucizny do palenia”. Palenie tytoniu stało się dla wielu kupców nowym źródłem dochodu. Około połowy XVIII wieku. w Brazylii zaczęli produkować papierosy, a na początku XIX wieku. - do produkcji papierosów.

W ten sposób w stosunkowo krótkim czasie powstały wszelkie warunki do szybkiego rozprzestrzeniania się palenia tytoniu. Ten występek stopniowo objął wszystkie segmenty populacji. Obecnie palenie jest najczęstszym rodzajem narkomanii na świecie.

Skład dymu tytoniowego i jego wpływ na organizm

Palenie jest bardzo niebezpieczne dla tkanek płuc. Wszak żywicy powstałej podczas spalania tytoniu i papieru nie można usunąć z płuc i przez wiele lat osadza się na ściankach dróg oddechowych, dosłownie zabijając komórki ich błony śluzowej. Płuca palacza tracą swój naturalny różowy kolor i stają się czarne. Takie płuca są bardziej podatne na różne choroby, w tym raka. Obecnie nauka dysponuje tysiącami dowodów potwierdzających, że tytoń zawiera substancje szkodliwe dla organizmu człowieka. Jest ich około 400! Substancje szkodliwe zawarte w dymie tytoniowym można podzielić na cztery grupy: trujące alkaloidy, substancje drażniące, trujące gazy i czynniki rakotwórcze.

Jedną z najbardziej znanych substancji jest nikotyna, której nazwa pochodzi od francuskiego posła w Lizbonie J. Nico, który w drugiej połowie XVI wieku. podarował Marie de Medici to „wszechlecznicze” zioło do leczenia migreny. Nikotyna zawarta jest w liściach różnych roślin: tytoniu, konopi indyjskich, polskiego skrzypu, niektórych widłaków itp. Jedna kropla czystej nikotyny (0,05 g) wystarczy, by zabić człowieka. Nikotyna z krwi matki łatwo przenika przez łożysko do układu krążenia płodu.

Oprócz nikotyny liście tytoniu zawierają 11 więcej alkaloidów, z których najważniejsze to: nornikotyna, nikotyryna, nikotyna, nikotymina. Wszystkie są podobne do nikotyny pod względem struktury i właściwości, a zatem mają podobne nazwy.

Smutne statystyki dotyczące raka palaczy są dość wymowne. Działanie rakotwórcze mają różne węglowodory aromatyczne zawarte w dymie tytoniowym (na przykład benzopiren), niektóre fenole zawarte w dymie, a także nitrozoamina, hydrazyna, chlorek winylu itp. Spośród substancji nieorganicznych są to przede wszystkim związki arsen i kadm, radioaktywny polon, cyna i bizmut-210.

Z dymu tytoniowego wyizolowano kilkanaście substancji, które działają drażniąco na błonę śluzową. Najważniejszym z nich jest nienasycony aldehyd propenal. Ma wysoką aktywność chemiczną i biologiczną, powodując kaszel palaczy.

Frakcja gazowa dymu tytoniowego zawiera dużą liczbę związków nieorganicznych o wysokiej aktywności chemicznej i biologicznej, takich jak tlenek węgla, siarkowodór, cyjanowodór itp.

• Kiedy chory na grypę lub inną chorobę kicha, mikroskopijne kropelki śliny i śluzu zawierające bakterie i wirusy lecą na odległość do 10 m i przez pewien czas potrafią „wisieć” w powietrzu, zarażając innych.

Sprawdź swoją wiedzę

1. Opisz, jakie procesy zachodzą w pęcherzykach płucnych.
2. Jaki jest mechanizm wymiany gazowej w tkankach?
3. Jak wykonywane są ruchy oddechowe?

Myśleć

1. Czym różni się wymiana gazowa płuc od wymiany gazowej tkanek?
2. Co jest korzystniejsze dla nurka - zrobić kilka wdechów i wydechów przed nurkowaniem, czy nabrać jak najwięcej powietrza do płuc?

W pęcherzykach płucnych dochodzi do wymiany gazowej: krew jest nasycona tlenem i uwalnia dwutlenek węgla. W tkankach zachodzi proces odwrotny. Wentylacja płuc następuje w wyniku wdechu i wydechu, które są przeprowadzane przy skurczu i rozluźnieniu przepony i mięśni międzyżebrowych. Aktywność układu oddechowego kontrolowana jest przez układ nerwowy. Zmiany stężenia dwutlenku węgla we krwi wpływają na częstotliwość ruchów oddechowych.

Prace zakończone

TE PRACE

Dużo jest już za sobą, a teraz jesteś absolwentem, jeśli oczywiście napiszesz swoją pracę na czas. Ale życie jest czymś takim, że dopiero teraz staje się dla ciebie jasne, że przestając być studentem, stracisz wszystkie studenckie radości, z których wielu nie próbowałeś, odkładając wszystko na później. A teraz zamiast nadrabiać zaległości, majstrujesz przy swojej tezie? Jest świetne wyjście: pobierz potrzebną Ci pracę z naszej strony internetowej - a od razu będziesz miał dużo wolnego czasu!
Prace dyplomowe zostały z powodzeniem obronione na czołowych uczelniach Republiki Kazachstanu.
Koszt pracy od 20 000 tenge

KURS DZIAŁA

Projekt kursu jest pierwszą poważną pracą praktyczną. Od napisania pracy semestralnej rozpoczyna się przygotowanie do opracowania projektów dyplomowych. Jeśli student nauczy się poprawnie przedstawiać treść tematu w projekcie kursu i poprawnie go sporządzać, to w przyszłości nie będzie miał problemów ani z pisaniem raportów, ani z opracowywaniem tez, ani z wykonywaniem innych praktycznych zadań. W celu ułatwienia studentom pisania tego typu pracy studenckiej oraz wyjaśnienia pytań, które pojawiają się w trakcie jej przygotowania, w rzeczywistości stworzono ten dział informacyjny.
Koszt pracy od 2 500 tenge

PRACE MAGISTERSKIE

Obecnie w szkołach wyższych Kazachstanu i krajów WNP bardzo powszechny jest etap wyższej edukacji zawodowej, który następuje po uzyskaniu stopnia licencjata - magistra. W magistracie studenci uczą się w celu uzyskania tytułu magistra, który w większości krajów świata jest uznawany bardziej niż tytuł licencjata, a także jest uznawany przez zagranicznych pracodawców. Efektem szkolenia w magistracie jest obrona pracy magisterskiej.
Dostarczymy Ci aktualny materiał analityczny i tekstowy, w cenie 2 artykuły naukowe i streszczenie.
Koszt pracy od 35 000 tenge

RAPORTY Z PRAKTYKI

Po odbyciu dowolnego typu praktyk studenckich (edukacyjnych, przemysłowych, licencjackich) wymagany jest raport. Dokument ten będzie potwierdzeniem pracy praktycznej studenta i podstawą do formułowania oceny z praktyki. Zwykle, aby sporządzić raport ze stażu, trzeba zebrać i przeanalizować informacje o przedsiębiorstwie, wziąć pod uwagę strukturę i harmonogram pracy organizacji, w której odbywa się staż, sporządzić plan kalendarza i opisać swoje praktyczne działania.
Pomożemy Ci napisać raport ze stażu uwzględniający specyfikę działalności konkretnego przedsiębiorstwa.