Trao đổi khí là gì? Hầu như không có sinh vật sống nào có thể làm được nếu không có nó. Trao đổi khí trong phổi và các mô, cũng như trong máu, giúp bão hòa tế bào với các chất dinh dưỡng. Nhờ anh ấy, chúng tôi có được năng lượng và sức sống.

Trao đổi khí là gì?

Các sinh vật sống cần không khí để tồn tại. Nó là hỗn hợp của nhiều loại khí, phần chính là oxy và nitơ. Cả hai loại khí này đều là những thành phần thiết yếu cho hoạt động bình thường của các sinh vật.

Trong quá trình tiến hóa, các loài khác nhau đã phát triển khả năng thích nghi của riêng mình để có được chúng, một số loài đã phát triển phổi, những loài khác có mang và những loài khác chỉ sử dụng da. Những cơ quan này được sử dụng để trao đổi khí.

Trao đổi khí là gì? Đây là quá trình tương tác giữa môi trường bên ngoài và tế bào sống, trong quá trình đó xảy ra quá trình trao đổi khí oxi và cacbonic. Trong quá trình thở, oxy đi vào cơ thể cùng với không khí. Bão hòa tất cả các tế bào và mô, nó tham gia vào phản ứng oxy hóa, biến thành carbon dioxide, được bài tiết ra khỏi cơ thể cùng với các sản phẩm trao đổi chất khác.

Trao đổi khí ở phổi

Mỗi ngày chúng ta hít thở hơn 12 kg không khí. Phổi giúp chúng ta điều này. Chúng là cơ quan đồ sộ nhất, có khả năng chứa tới 3 lít không khí trong một hơi thở sâu. Trao đổi khí trong phổi xảy ra với sự trợ giúp của phế nang - nhiều bong bóng đan xen với các mạch máu.

Không khí đi vào chúng qua đường hô hấp trên, đi qua khí quản và phế quản. Các mao mạch kết nối với phế nang lấy không khí và đưa nó qua hệ thống tuần hoàn. Đồng thời, chúng cung cấp carbon dioxide cho phế nang, khiến cơ thể thở ra.

Quá trình trao đổi chất giữa phế nang và mạch máu được gọi là khuếch tán hai bên. Nó xảy ra chỉ trong vài giây và được thực hiện nhờ sự chênh lệch áp suất. Khi không khí trong khí quyển bão hòa oxy, nó lớn hơn nên nó lao vào các mao mạch. Carbon dioxide có ít áp suất hơn, đó là lý do tại sao nó được đẩy vào phế nang.

Vòng tuần hoàn

Nếu không có hệ thống tuần hoàn, sự trao đổi khí trong phổi và các mô sẽ không thể thực hiện được. Cơ thể chúng ta được bao phủ bởi nhiều mạch máu có độ dài và đường kính khác nhau. Chúng được đại diện bởi các động mạch, tĩnh mạch, mao mạch, tĩnh mạch, v.v. Máu lưu thông liên tục trong mạch, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi khí và chất.

Trao đổi khí trong máu được thực hiện với sự trợ giúp của hai vòng tuần hoàn máu. Khi hít thở, không khí bắt đầu chuyển động theo một vòng tròn lớn. Trong máu, nó được vận chuyển bằng cách gắn vào một loại protein đặc biệt gọi là huyết sắc tố, được tìm thấy trong các tế bào hồng cầu.

Từ phế nang, không khí đi vào mao mạch, rồi vào động mạch, hướng thẳng đến tim. Trong cơ thể chúng ta, nó đóng vai trò của một chiếc máy bơm mạnh mẽ, bơm máu giàu oxy đến các mô và tế bào. Ngược lại, chúng cung cấp máu chứa đầy carbon dioxide, hướng nó qua các tĩnh mạch và tĩnh mạch trở về tim.

Đi qua tâm nhĩ phải, máu tĩnh mạch tạo thành một vòng tròn lớn. Nó bắt đầu ở tâm thất phải. Thông qua đó, máu được chưng cất thành Nó di chuyển qua các động mạch, tiểu động mạch và mao mạch, nơi nó trao đổi không khí với phế nang để bắt đầu chu trình mới.

chuyển hóa mô

Như vậy, chúng ta đã biết thế nào là sự trao đổi khí của phổi và máu. Cả hai hệ thống đều mang khí và trao đổi chúng. Nhưng vai trò then chốt thuộc về các mô. Chúng là những quá trình chính làm thay đổi thành phần hóa học của không khí.

Nó bão hòa các tế bào bằng oxy, gây ra một số phản ứng oxy hóa khử trong chúng. Trong sinh học, chúng được gọi là chu trình Krebs. Để thực hiện chúng, cần có các enzym cũng đi kèm với máu.

Trong quá trình hình thành axit xitric, axetic và các axit khác, các sản phẩm của quá trình oxy hóa chất béo, axit amin và glucose. Đây là một trong những giai đoạn quan trọng nhất đi kèm với quá trình trao đổi khí trong các mô. Trong suốt quá trình của nó, năng lượng cần thiết cho hoạt động của tất cả các cơ quan và hệ thống của cơ thể được giải phóng.

Oxy được sử dụng tích cực để thực hiện phản ứng. Dần dần, nó bị oxy hóa, biến thành carbon dioxide - CO 2, được giải phóng khỏi tế bào và mô vào máu, sau đó vào phổi và khí quyển.

Trao đổi khí ở động vật

Cấu trúc của cơ thể và các hệ cơ quan ở nhiều loài động vật thay đổi đáng kể. Động vật có vú giống con người nhất. Động vật nhỏ, chẳng hạn như hành tinh, không có hệ thống trao đổi chất phức tạp. Họ sử dụng lớp phủ bên ngoài của họ để thở.

Động vật lưỡng cư sử dụng da, miệng và phổi để thở. Ở hầu hết các loài động vật sống dưới nước, quá trình trao đổi khí được thực hiện với sự trợ giúp của mang. Chúng là những tấm mỏng nối với các mao mạch và vận chuyển oxy từ nước vào chúng.

Động vật chân đốt, chẳng hạn như rết, rận gỗ, nhện, côn trùng, không có phổi. Chúng có khí quản trên khắp cơ thể để dẫn không khí trực tiếp đến các tế bào. Một hệ thống như vậy cho phép họ di chuyển nhanh chóng mà không bị khó thở và mệt mỏi, bởi vì quá trình tạo năng lượng diễn ra nhanh hơn.

Trao đổi khí thực vật

Không giống như động vật, ở thực vật, quá trình trao đổi khí trong các mô liên quan đến việc tiêu thụ cả oxy và carbon dioxide. Chúng tiêu thụ oxy trong quá trình hô hấp. Thực vật không có các cơ quan đặc biệt cho việc này, vì vậy không khí đi vào chúng qua tất cả các bộ phận của cơ thể.

Theo quy luật, những chiếc lá có diện tích lớn nhất và lượng không khí chính rơi vào chúng. Oxy đi vào chúng thông qua các lỗ nhỏ giữa các tế bào, được gọi là khí khổng, được xử lý và bài tiết dưới dạng carbon dioxide, như ở động vật.

Một tính năng đặc biệt của thực vật là khả năng quang hợp. Vì vậy, chúng có thể chuyển đổi các thành phần vô cơ thành hữu cơ với sự trợ giúp của ánh sáng và enzyme. Trong quá trình quang hợp, carbon dioxide được hấp thụ và oxy được tạo ra, vì vậy thực vật là “nhà máy” thực sự để làm giàu không khí.

đặc thù

Trao đổi khí là một trong những chức năng quan trọng nhất của bất kỳ cơ thể sống nào. Nó được thực hiện với sự trợ giúp của hơi thở và lưu thông máu, góp phần giải phóng năng lượng và trao đổi chất. Đặc điểm của trao đổi khí là nó không phải lúc nào cũng diễn ra theo cùng một cách.

Trước hết, không thể không thở, ngừng thở trong 4 phút có thể dẫn đến phá vỡ các tế bào não. Kết quả là, sinh vật chết. Có nhiều bệnh trong đó có sự vi phạm trao đổi khí. Các mô không nhận đủ oxy, làm chậm quá trình phát triển và hoạt động của chúng.

Sự trao đổi khí không đều cũng được quan sát thấy ở những người khỏe mạnh. Nó tăng lên đáng kể với sự gia tăng hoạt động của cơ bắp. Chỉ trong sáu phút, anh ta đạt đến sức mạnh tối đa và dính vào nó. Tuy nhiên, khi tải trọng tăng lên, lượng oxy có thể bắt đầu tăng lên, điều này cũng sẽ ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của cơ thể.

Tuy nhiên, tỷ lệ của da trong quá trình hô hấp của con người là không đáng kể so với phổi, vì tổng bề mặt cơ thể nhỏ hơn 2 m 2 và không vượt quá 3% tổng bề mặt của phế nang phổi.

Các bộ phận cấu tạo chính của cơ quan hô hấp là ống hô hấp, phổi, cơ hô hấp trong đó có cơ hoành. Không khí trong khí quyển đi vào phổi con người là hỗn hợp các khí - nitơ, oxy, carbon dioxide và một số loại khác (Hình 2).

Cơm. 2. Giá trị trung bình của áp suất riêng phần của khí (mm Hg) trong khô

trong không khí hít vào, phế nang, trong không khí thở ra và trong máu khi cơ bắp nghỉ ngơi (phần giữa của hình). Áp suất riêng phần của khí trong máu tĩnh mạch chảy từ thận và cơ (phần dưới của hình)

Áp suất riêng phần của khí trong hỗn hợp khí là áp suất mà khí này sẽ tạo ra khi không có các thành phần khác của hỗn hợp. Nó phụ thuộc vào tỷ lệ phần trăm của khí trong hỗn hợp: càng lớn thì áp suất riêng phần của khí này càng cao. Áp suất riêng phần của oxy* trong không khí phế nang là 105 mm Hg. Art., và trong máu tĩnh mạch - 40 mm Hg. Art., vì vậy oxy khuếch tán từ phế nang vào máu. Hầu như tất cả oxy trong máu được liên kết hóa học với huyết sắc tố. Áp suất riêng phần của oxy trong các mô tương đối thấp nên nó khuếch tán từ các mao mạch máu vào mô, cung cấp cho quá trình hô hấp và chuyển hóa năng lượng của mô.

Quá trình vận chuyển carbon dioxide, một trong những sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất, diễn ra theo cách tương tự theo hướng ngược lại. Carbon dioxide được bài tiết ra khỏi cơ thể qua phổi. Nitơ không được sử dụng trong cơ thể. Áp suất riêng phần của oxy, carbon dioxide, nitơ trong không khí trong khí quyển và ở các cấp độ khác nhau của sơ đồ vận chuyển oxy được thể hiện trong hình. 2.

một- xi lanh ngoài b- cửa sổ kính để đọc, Trong- xi lanh trong g- một xi lanh không khí để cân bằng xi lanh bên trong, đ- nước

Do sự khuếch tán, thành phần của không khí phế nang liên tục thay đổi: nồng độ oxy trong đó giảm và nồng độ carbon dioxide tăng lên. Để duy trì quá trình thở, thành phần khí trong phổi phải được cập nhật liên tục. Điều này xảy ra trong quá trình thông khí của phổi, tức là. thở theo nghĩa thông thường của từ này. Khi chúng ta hít vào, thể tích của phổi tăng lên và không khí đi vào chúng từ bầu khí quyển. Đồng thời, các phế nang mở rộng. Khi nghỉ ngơi, khoảng 500 ml không khí đi vào phổi với mỗi hơi thở. Khối lượng không khí này được gọi là lượng thủy triều. Phổi của con người có một khả năng dự trữ nhất định, có thể được sử dụng khi tăng nhịp thở. Sau một hơi thở yên tĩnh, một người có thể hít vào khoảng 1500 ml không khí. Tập này được gọi là thể tích dự trữ hô hấp. Sau khi thở ra bình tĩnh, bạn có thể cố gắng thở ra khoảng 1500 ml không khí. nó thể tích dự trữ thở ra. Thể tích khí lưu thông và thể tích dự trữ hít vào và thở ra cộng lại thành dung tích phổi(ƯỚC). Trong trường hợp này, nó bằng 3500 ml (500 + 1500 + 1500). Để đo VC, hãy hít một hơi thật sâu và sau đó thở ra tối đa vào ống của một thiết bị đặc biệt - phế dung kế. Các phép đo được thực hiện ở tư thế đứng yên (Hình 3). Giá trị của VC phụ thuộc vào giới tính, tuổi tác, kích thước cơ thể và thể lực. Con số này rất khác nhau, trung bình là 2,5–4 lít đối với phụ nữ và 3,5–5 lít đối với nam giới. Trong một số trường hợp, ở những người có vóc dáng rất cao, chẳng hạn như vận động viên bóng rổ, VC có thể đạt tới 9 lít. Dưới ảnh hưởng của đào tạo, ví dụ, khi thực hiện các bài tập thở đặc biệt, VC tăng lên (đôi khi thậm chí 30%).

Cơm. 4. Biểu đồ Miller để xác định dung tích phổi thích hợp

VC có thể được xác định bằng biểu đồ Miller (Hình 4). Để làm điều này, bạn cần tìm chiều cao của mình trên thang đo và nối nó với một đường thẳng theo tuổi (riêng cho nữ và nam). Đường này sẽ vượt qua thang năng lực quan trọng. Một chỉ số quan trọng trong các nghiên cứu về hoạt động thể chất là thể tích thở phút, hoặc là thông khí phổi. Thông khí của phổi là lượng không khí thực tế mà ở những điều kiện khác nhau sẽ đi qua phổi trong 1 phút. Khi nghỉ ngơi, thông khí phổi là 5–8 l/phút.

Một người có thể kiểm soát hơi thở của mình. Bạn có thể trì hoãn hoặc tăng cường nó trong một thời gian ngắn. Khả năng tăng nhịp thở được đo bằng giá trị thông khí phổi tối đa(MLV). Giá trị này, giống như VC, phụ thuộc vào mức độ phát triển của cơ hô hấp. Trong quá trình lao động chân tay, thông khí phổi tăng lên và đạt 150–180 l/phút. Công việc càng vất vả thì thông khí phổi càng lớn.

Độ đàn hồi của phổi phần lớn phụ thuộc vào lực căng bề mặt của chất lỏng làm ướt bề mặt bên trong của phế nang (s = 5 x 10–2 N/m). Bản thân thiên nhiên đã quan tâm đến việc làm cho hơi thở dễ dàng hơn và tạo ra các chất làm giảm sức căng bề mặt. Chúng được tổng hợp bởi các tế bào đặc biệt nằm trong thành phế nang. Quá trình tổng hợp các chất hoạt động bề mặt này (chất hoạt động bề mặt) diễn ra trong suốt cuộc đời của một người.

Trong những trường hợp hiếm hoi mà trẻ sơ sinh không có tế bào sản xuất chất hoạt động bề mặt trong phổi, đứa trẻ không thể tự hít hơi thở đầu tiên và chết. Do thiếu hoặc không có chất hoạt động bề mặt trong phế nang, khoảng nửa triệu trẻ sơ sinh trên toàn thế giới chết mỗi năm khi chưa trút hơi thở đầu tiên.

Tuy nhiên, một số động vật thở bằng phổi mà không cần chất hoạt động bề mặt. Trước hết, điều này áp dụng cho loài máu lạnh - ếch, rắn, cá sấu. Vì những động vật này không cần tiêu tốn năng lượng để sưởi ấm nên nhu cầu oxy của chúng không cao bằng động vật máu nóng, và do đó diện tích bề mặt phổi của chúng nhỏ hơn. Nếu ở phổi người, diện tích bề mặt tiếp xúc của 1 cm 3 không khí với mạch máu là khoảng 300 cm 2 thì ở ếch chỉ là 20 cm 2.

Sự giảm tương đối diện tích phổi trên một đơn vị thể tích ở động vật máu lạnh là do đường kính phế nang của chúng lớn hơn khoảng 10 lần so với động vật máu nóng. Và từ định luật Laplace ( P= 4a/R) nên áp lực bổ sung phải vượt qua trong quá trình hít vào tỷ lệ nghịch với bán kính của phế nang. Bán kính lớn của phế nang ở động vật máu lạnh cho phép chúng dễ dàng hít vào mà không bị giảm kích thước. P do PAV.

Không có chất hoạt động bề mặt trong phổi của chim. Chim là động vật máu nóng và có lối sống năng động. Khi nghỉ ngơi, nhu cầu oxy của chim cao hơn so với các động vật có xương sống khác, kể cả động vật có vú và trong quá trình bay, nhu cầu này tăng lên gấp nhiều lần. Hệ thống hô hấp của chim có thể bão hòa máu bằng oxy ngay cả khi bay ở độ cao lớn, nơi nồng độ của nó thấp hơn nhiều so với mực nước biển. Bất kỳ động vật có vú nào (bao gồm cả con người), ở độ cao như vậy, bắt đầu bị thiếu oxy, giảm mạnh hoạt động vận động và đôi khi thậm chí rơi vào trạng thái nửa tỉnh nửa mê. Làm thế nào để phổi của chim, trong trường hợp không có chất hoạt động bề mặt, đối phó với nhiệm vụ khó khăn này?

Ngoài phổi bình thường, chim còn có một hệ thống bổ sung bao gồm năm hoặc nhiều cặp túi khí có thành mỏng liên kết với phổi. Các khoang của các túi này phân nhánh rộng rãi trong cơ thể và đi vào một số xương, thậm chí đôi khi vào các xương nhỏ của đốt ngón tay. Kết quả là hệ hô hấp, ví dụ ở vịt, chiếm khoảng 20% ​​thể tích cơ thể (2% phổi và 18% túi khí), trong khi ở người chỉ có 5%. Thành túi khí nghèo mạch máu, không tham gia trao đổi khí. Túi khí không chỉ giúp thổi khí qua phổi theo một hướng mà còn giảm tỷ trọng cơ thể, giảm ma sát giữa các bộ phận riêng lẻ, góp phần làm mát cơ thể hiệu quả.

Phổi của chim được xây dựng từ các ống mỏng mở ở cả hai bên được nối song song với các mạch máu - mao mạch không khí kéo dài từ parabronchi. Trong khi hít vào, thể tích của túi khí trước và sau tăng lên. Không khí từ khí quản đi trực tiếp vào túi sau. Các túi trước không thông với phế quản chính và chứa đầy không khí rời khỏi phổi (Hình 5, một).

Cơm. số năm . Sự chuyển động của không khí trong hệ hô hấp của chim: một- hơi thở, b- thở ra
(K1 và K2 - van thay đổi chuyển động của không khí)

Khi thở ra, sự liên lạc của các túi trước với phế quản chính được khôi phục và các túi sau bị gián đoạn. Kết quả là, khi thở ra, không khí đi qua phổi của chim theo cùng hướng với khi hít vào (Hình 5, b). Trong quá trình thở, chỉ có thể tích của các túi khí thay đổi, còn thể tích của phổi hầu như không đổi. Rõ ràng là tại sao không có chất hoạt động bề mặt trong phổi của chim: chúng đơn giản là vô dụng ở đó, bởi vì. không cần làm phồng phổi.

Một số sinh vật sử dụng không khí nhiều hơn là chỉ thở. Cơ thể của loài cá nóc sống ở Ấn Độ Dương và Địa Trung Hải được điểm xuyết bằng vô số kim - vảy biến đổi. Ở trạng thái bình tĩnh, những chiếc kim ít nhiều bám chặt vào cơ thể. Trong trường hợp nguy hiểm, cá nóc lao lên mặt nước và hít không khí vào ruột, biến thành một quả bóng căng phồng. Trong trường hợp này, các kim nhô lên và nhô ra theo mọi hướng. Con cá giữ ở ngay trên mặt nước, ngửa bụng lên và một phần cơ thể nhô lên trên mặt nước. Ở vị trí này, cá nóc được bảo vệ khỏi những kẻ săn mồi cả từ bên dưới và bên trên. Khi nguy hiểm qua đi, con cá nóc thở ra không khí và cơ thể của nó có kích thước bình thường.

Lớp vỏ không khí của Trái đất (khí quyển) được giữ gần Trái đất do lực hấp dẫn và gây áp lực lên tất cả các vật thể mà nó tiếp xúc. Cơ thể con người thích nghi với áp suất khí quyển và không chịu được sự giảm sút của nó. Khi leo núi (4 nghìn mét, thậm chí có khi thấp hơn), nhiều người cảm thấy khó chịu, xuất hiện các cơn “say độ cao”: khó thở, máu thường chảy ra từ tai và mũi, có thể bất tỉnh. Do các mặt khớp nằm sát nhau (trong bao khớp bao bọc khớp, áp suất giảm) do áp suất khí quyển, khi lên núi cao áp suất khí quyển giảm mạnh, hoạt động của khớp bị rối loạn. tay, chân không “nghe lời” tốt, dễ xảy ra trật khớp. . Những người leo núi và phi công, khi leo lên những độ cao tuyệt vời, hãy mang theo thiết bị thở oxy và huấn luyện đặc biệt trước khi leo núi.

Chương trình đào tạo đặc biệt dành cho các phi hành gia bao gồm đào tạo bắt buộc trong buồng áp suất, là buồng thép kín được kết nối với một máy bơm mạnh tạo ra áp suất tăng hoặc giảm trong đó. Trong y học hiện đại, bình áp được dùng trong điều trị nhiều bệnh. Oxy tinh khiết được cung cấp cho buồng và áp suất cao được tạo ra. Do sự khuếch tán oxy qua da và phổi, sức căng của nó trong các mô tăng lên đáng kể. Phương pháp điều trị này rất hiệu quả, chẳng hạn như nhiễm trùng vết thương (hoại thư khí) do vi sinh vật kỵ khí gây ra, đối với oxy là chất độc mạnh.

Ở độ cao mà tàu vũ trụ hiện đại bay, thực tế không có không khí, vì vậy cabin của tàu được làm kín khí, áp suất và thành phần không khí, độ ẩm và nhiệt độ bình thường được tạo ra và duy trì trong đó. Vi phạm độ kín của cabin dẫn đến hậu quả bi thảm.

Tàu vũ trụ Soyuz-11 với ba nhà du hành vũ trụ trên tàu (G. Dobrovolsky, V. Volkov, V. Patsaev) được phóng lên quỹ đạo thấp của Trái đất vào ngày 6 tháng 6 năm 1971 và vào ngày 30 tháng 6, khi trở về Trái đất, phi hành đoàn đã chết như một kết quả của việc giảm áp suất của phương tiện đi xuống sau khi tách các khoang ở độ cao 150 km.

Một số sự thật về hơi thở

Người thở nhịp nhàng. Trẻ sơ sinh thực hiện cử động hô hấp 60 lần mỗi 1 phút, trẻ năm tuổi - 25 lần mỗi 1 phút, ở 15–16 tuổi, nhịp hô hấp giảm xuống 16–18 mỗi 1 phút và duy trì như vậy cho đến tuổi già, khi nó lại trở nên thường xuyên hơn.

Ở một số động vật, tốc độ hô hấp thấp hơn nhiều: dây dẫn thực hiện một chuyển động hô hấp trong 10 giây và tắc kè hoa - trong 30 phút. Phổi của tắc kè hoa được nối với nhau bằng các túi đặc biệt để nó hút không khí vào đồng thời phồng lên mạnh mẽ. Tốc độ thở thấp cho phép tắc kè hoa không phát hiện ra sự hiện diện của nó trong một thời gian dài.

Khi nghỉ ngơi và ở nhiệt độ bình thường, một người tiêu thụ khoảng 250 ml oxy mỗi phút, 15 lít mỗi giờ và 360 lít mỗi ngày. Lượng oxy tiêu thụ khi nghỉ ngơi không cố định - vào ban ngày nhiều hơn vào ban đêm, ngay cả khi một người ngủ vào ban ngày. Có lẽ, đây là một biểu hiện của nhịp điệu hàng ngày trong cuộc sống của cơ thể. Một người nằm tiêu thụ khoảng 15 lít oxy mỗi giờ, khi đứng - 20 lít, khi đi bình tĩnh - 50 lít, khi đi với tốc độ 5 km / h - 150 lít.

Ở áp suất khí quyển, một người có thể hít thở oxy nguyên chất trong khoảng một ngày, sau đó bệnh viêm phổi xảy ra, kết thúc bằng cái chết. Ở áp suất 2-3 atm, một người có thể hít thở oxy nguyên chất trong không quá 2 giờ, sau đó có sự vi phạm về phối hợp vận động, chú ý, trí nhớ.
Thông thường, 7-9 lít không khí đi qua phổi trong 1 phút và khoảng 200 lít đối với một vận động viên được đào tạo.

Các cơ quan nội tạng trong quá trình làm việc chuyên sâu đòi hỏi phải tăng cường cung cấp oxy. Với hoạt động gắng sức, mức tiêu thụ oxy của tim tăng gấp 2 lần, gan - 4 lần, thận - 10 lần.

Với mỗi hơi thở, một người thực hiện công đủ để nâng tải trọng 1 kg lên độ cao 8 cm, sử dụng công thực hiện trong vòng 1 giờ, có thể nâng tải trọng này lên độ cao 86 m và qua đêm - để 690 mét.

Được biết, trung tâm hô hấp bị kích thích bởi sự gia tăng nồng độ carbon dioxide trong máu. Nếu nồng độ carbon dioxide trong máu giảm, một người có thể không thở trong một thời gian dài hơn bình thường. Điều này có thể đạt được bằng cách thở nhanh. Một kỹ thuật tương tự được sử dụng bởi các thợ lặn và những thợ lặn ngọc trai có kinh nghiệm có thể ở dưới nước trong 5-7 phút.

Bụi ở khắp mọi nơi. Ngay cả trên đỉnh dãy An-pơ, 1 ml không khí chứa khoảng 200 hạt bụi. Cùng một thể tích không khí đô thị chứa hơn 500.000 hạt bụi. Gió mang bụi đi rất xa: ví dụ, bụi từ sa mạc Sahara đã được tìm thấy ở Na Uy và bụi núi lửa từ các đảo của Indonesia đã được tìm thấy ở châu Âu. Các hạt bụi bị mắc kẹt trong hệ thống hô hấp và có thể dẫn đến các bệnh khác nhau.

Ở Tokyo, nơi có 40 cm2 mặt đường cho mỗi người dân, cảnh sát đeo mặt nạ dưỡng khí làm việc. Các gian hàng không khí sạch đã được thiết lập ở Paris cho người qua đường. Các nhà nghiên cứu bệnh học nhận ra người Paris khi khám nghiệm tử thi bởi lá phổi đen của họ. Ở Los Angeles, những cây cọ bằng nhựa đã được lắp đặt trên đường phố khi người dân đang chết dần chết mòn do ô nhiễm không khí cao.

Còn tiếp

* Điều này đề cập đến áp suất riêng phần của oxy trong không khí, tại đó nó cân bằng với oxy hòa tan trong máu hoặc môi trường khác, còn được gọi là sức căng oxy trong môi trường này.

BÀI GIẢNG SỐ 15. SINH LÝ HÔ HẤP.

1.

2. Hô hấp bên ngoài (thông khí phổi).

3.

4. Vận chuyển khí (O2, CO2) của máu.

5. Trao đổi khí giữa máu và dịch mô. hô hấp mô.

6. Điều hòa hơi thở.

1. Bản chất của hơi thở. Hệ hô hấp.

Hô hấp là chức năng sinh lý đảm bảo sự trao đổi khí giữa cơ thể với môi trường bên ngoài và toàn bộ các cơ quan tham gia trao đổi khí - hệ hô hấp.

Sự tiến hóa của hệ hô hấp.

1.Ở sinh vật đơn bào hô hấp được thực hiện thông qua bề mặt (màng) của tế bào.

2.Ở động vật đa bào bậc thấp trao đổi khí xảy ra thông qua toàn bộ bề mặt của các tế bào bên ngoài và bên trong (ruột) của cơ thể.

3.Ở côn trùng cơ thể được bao phủ bởi lớp biểu bì và do đó các ống hô hấp đặc biệt (khí quản) xuất hiện xuyên qua toàn bộ cơ thể.

4.trong cá cơ quan hô hấp là mang - nhiều tờ rơi có mao mạch.

5.Động vật lưỡng cư các túi khí (phổi) xuất hiện, trong đó không khí được làm mới nhờ các chuyển động hô hấp. Tuy nhiên, sự trao đổi khí chính đi qua bề mặt da và chiếm 2/3 tổng thể tích.

6.Ở bò sát, chim và động vật có vú phổi đã phát triển tốt và da trở thành lớp vỏ bảo vệ và trao đổi khí qua da không vượt quá 1%. Ở những con ngựa gắng sức cao, hô hấp qua da tăng lên 8%.

Hệ hô hấp.

Bộ máy hô hấp của động vật có vú là tập hợp các cơ quan thực hiện chức năng dẫn khí và trao đổi khí.

đường hô hấp trên: hốc mũi, miệng, vòm họng, thanh quản.

đường hô hấp dưới: khí quản, phế quản, tiểu phế quản.

chức năng trao đổi khí thực hiện hô hấp mô xốp - nhu mô phổi. Cấu trúc của mô này bao gồm các túi phổi - phế nang.

tường đường thở có khung sụn và lumen của chúng không bao giờ lắng xuống. Màng nhầy của ống hô hấp được lót biểu mô có lông mao. Khí quản trước khi vào phổi phân đôi chia thành hai phế quản chính (trái và phải), tiếp tục phân chia và hình thành cây phế quản. Sự phân chia kết thúc với cuối cùng (đầu cuối) tiểu phế quản (đường kính lên tới 0,5-0,7 mm).

Phổi nằm trong khoang ngực và có hình nón cụt. Đáy phổi quay ra sau và tiếp giáp với cơ hoành. Bên ngoài, phổi được bao phủ bởi một màng huyết thanh - màng phổi tạng. Màng phổi thành (xương) lót khoang ngực và dính chặt với thành sườn. Giữa các tấm màng phổi này có một khoảng trống giống như khe (5-10 micron) - khoang màng phổi chứa đầy dịch huyết thanh. Không gian giữa phổi phải và trái được gọi là trung thất.Đây là tim, khí quản, mạch máu và dây thần kinh. Phổi được chia thành các thùy, phân đoạn và tiểu thùy. Mức độ nghiêm trọng của sự phân chia này ở các loài động vật khác nhau là không giống nhau.

Đơn vị hình thái và chức năng của phổi là acinus (lat. acinus - quả nho). Acinus bao gồm tiểu phế quản hô hấp (hô hấp) và ống phế nang, kết thúc đó túi phế nang. Một tuyến nang chứa 400-600 phế nang; 12-20 acini tạo thành một tiểu thùy phổi.

phế nang -Đây là những mụn nước, bề mặt bên trong của chúng được lót bằng biểu mô vảy một lớp. Trong số các tế bào biểu mô có : phế nang bậc 1, cùng với lớp nội mô của mao mạch phổi tạo thành rào cản trên không và phế nang bậc 2 thực hiện chức năng bài tiết, giải phóng hoạt chất sinh học surfactan. Surfactan (phospholipoprotein - chất hoạt động bề mặt) lót bề mặt bên trong của phế nang, làm tăng sức căng bề mặt và ngăn không cho phế nang xẹp xuống.

Chức năng của đường dẫn khí.

đường hàng không(có tới 30% không khí hít vào được giữ lại trong chúng) không tham gia trao đổi khí và được gọi là không gian "có hại". Tuy nhiên, đường hô hấp trên và dưới đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống của sinh vật.

Nó làm ấm, làm ẩm và thanh lọc không khí hít vào.Điều này có thể là do màng nhầy của đường hô hấp phát triển tốt, có nhiều có mạch máu chứa các tế bào cốc, tuyến nhầy và một số lượng lớn lông mao của biểu mô có lông. Ngoài ra, còn có các thụ thể cho bộ phân tích khứu giác, các thụ thể cho các phản xạ bảo vệ khi ho, hắt hơi, khịt mũi và các thụ thể kích thích (kích thích). Chúng nằm trong tiểu phế quản và phản ứng với các hạt bụi, chất nhầy, hơi của chất ăn da. Khi các thụ thể kích thích bị kích thích, cảm giác nóng rát, đổ mồ hôi xuất hiện, ho xuất hiện và thở gấp.

Trao đổi khí giữa sinh vật và môi trường bên ngoài được cung cấp bởi một tập hợp các quá trình phối hợp chặt chẽ, là một phần của cấu trúc hô hấp của động vật bậc cao.

2. Hô hấp bên ngoài (thông khí phổi) một quá trình liên tục cập nhật thành phần khí của không khí phế nang, được thực hiện khi hít vào và thở ra.

Mô phổi không có các yếu tố cơ hoạt động và do đó, sự tăng hoặc giảm thể tích của nó diễn ra một cách thụ động cùng với các cử động của lồng ngực (hít vào, thở ra). Điều này là do áp lực âm trong màng phổi(dưới khí quyển: khi hít vào ở mức 15-30 mm Hg. Mỹ thuật., khi thở ra ở mức 4-6 mm Hg. Mỹ thuật.) trong khoang ngực bịt kín.

Cơ chế hô hấp ngoài.

Hành động truyền cảm hứng (lat. cảm hứng - cảm hứng)được thực hiện bằng cách tăng thể tích của lồng ngực. Các cơ hít vào (ống hít) tham gia vào việc này: cơ liên sườn ngoài và cơ hoành. Với hơi thở cưỡng bức, các cơ được kết nối: dụng cụ nâng sườn, cơ vảy trên sườn, dụng cụ hít khí dung răng cửa. Thể tích của ngực đồng thời tăng theo ba hướng - dọc, dọc (trước sau) và phía trước.

Hành động thở ra (lat. hết hạn - hết hạn) trong trạng thái nghỉ ngơi sinh lý chủ yếu là thụ động. Ngay sau khi các cơ hít vào thư giãn, lồng ngực do sức nặng và tính đàn hồi của các sụn sườn sẽ trở lại vị trí ban đầu. Cơ hoành giãn ra và vòm của nó lại lồi lên.

Trong quá trình thở cưỡng bức, hành động thở ra được tạo điều kiện thuận lợi bởi các cơ thở ra: cơ liên sườn trong, cơ xiên bên ngoài và bên trong, cơ ngang và cơ thẳng của thành bụng, cơ thở ra của răng cửa.

Các loại hơi thở.

Tuỳ theo sự biến đổi của một số cơ tham gia cử động hô hấp mà có ba kiểu thở:

1 - kiểu thở ngực (chi phí)được thực hiện với sự co thắt của các cơ liên sườn bên ngoài và các cơ của cơ ngực;

2 - kiểu thở bụng (cơ hoành)- cơ hoành và cơ bụng chiếm ưu thế;

3 - kiểu thở hỗn hợp (xương sườn-bụng) phổ biến nhất ở động vật trang trại.

Với các bệnh khác nhau, kiểu thở có thể thay đổi. Trong các bệnh về các cơ quan của khoang ngực, kiểu thở bằng cơ hoành chiếm ưu thế và trong các bệnh về các cơ quan ở bụng, kiểu thở bằng xương sườn chiếm ưu thế.

Tần số hô hấp.

Nhịp hô hấp là số chu kỳ hô hấp (hít vào-thở ra) trong 1 phút.

Ngựa 8 - 12 Chó 10 - 30

ngũ cốc. sừng. gia súc 10 - 30 thỏ 50 - 60

Cừu 8 - 20 Gà 20 - 40

Lợn 8 - 18 Vịt 50 - 75

Người 10 - 18 Chuột 200

Xin lưu ý rằng bảng hiển thị trung bình. Tần suất của các chuyển động hô hấp phụ thuộc vào loại động vật, giống, năng suất, trạng thái chức năng, thời gian trong ngày, tuổi, nhiệt độ môi trường, v.v.

Thể tích phổi.

Phân biệt giữa dung tích toàn phần và dung tích sống của phổi. Dung tích sống của phổi (VC) bao gồm ba phần: thể tích dự trữ hít vào và thở ra.

1.lượng thủy triều là thể tích không khí có thể được hít vào và thở ra một cách bình tĩnh, không cần nỗ lực.

2.Thể tích dự trữ hít vàoĐây là không khí có thể được hít vào thêm sau một hơi thở yên tĩnh.

3.thể tích dự trữ thở ra là thể tích không khí có thể thở ra nhiều nhất có thể sau khi thở ra bình thường.

Sau khi thở ra hết sức sâu hết mức có thể, một ít không khí vẫn còn trong phổi. - khối lượng còn lại. Tổng của YCL và thể tích khí còn lại là tổng dung tích phổi.

Tổng thể tích khí còn lại và thể tích dự trữ thở ra được gọi là khí phế nang (dung tích cặn chức năng).

Thể tích phổi (tính bằng lít).

người ngựa

1. Hô hấp V 5-6 0,5

2. Hít dự trữ V 12 1.5

3. Thở ra dự trữ V 12 1.5

4. Dư V 10 1

thông gió- đây là bản cập nhật thành phần khí của không khí phế nang trong quá trình hít vào và thở ra. Khi đánh giá cường độ thông khí của phổi, sử dụng thể tích thở phút(lượng không khí đi qua phổi trong 1 phút), phụ thuộc vào độ sâu và tần suất của chuyển động hô hấp.

Thể tích thủy triều của con ngựa khi nghỉ ngơi 5-6 lít , nhịp thở 12 nhịp thở mỗi phút.

Do đó: 5 l.*12=60 lít thể tích hơi thở phút. với công việc nhẹ nhàng thì bằng 150-200 lít, trong thời gian làm việc chăm chỉ 400-500 lít.

Trong quá trình thở, các phần riêng lẻ của phổi không được thông gió tất cả và với cường độ khác nhau. Vì vậy, họ mong đợi hệ số thông khí phế nang là tỷ lệ không khí hít vào với thể tích phế nang. Cần lưu ý rằng khi một con ngựa hít vào 5 lít, 30% không khí vẫn còn trong đường thở "không gian có hại".

Do đó, 3,5 lít không khí hít vào (70% của 5 lít thể tích khí lưu thông) đến phế nang. Do đó hệ số thông khí phế nang là 3,5 lít: 22 lít. hoặc 1:6. Tức là với mỗi hơi thở êm dịu, 1/6 phế nang được thông khí.

3. Khuếch tán khí (trao đổi khí giữa không khí phế nang và máu của mao mạch tuần hoàn phổi).

Trao đổi khí ở phổi được thực hiện nhờ hiện tượng khuếch tán carbon dioxide (CO 2 ) từ máu vào phế nang của phổi và oxy (O 2 ) từ phế nang vào máu tĩnh mạch của các mao mạch của tuần hoàn phổi. Theo tính toán, người ta đã xác định rằng khoảng 5% lượng oxy của không khí hít vào vẫn còn trong cơ thể và khoảng 4% lượng carbon dioxide được bài tiết ra khỏi cơ thể. Nitơ không tham gia trao đổi khí.

Chuyển động của chất khí hoàn toàn được xác định định luật vật lý (thẩm thấu và khuếch tán), hoạt động trong hệ thống khí-lỏng được ngăn cách bởi màng bán thấm. Các định luật này dựa trên chênh lệch áp suất riêng phần hoặc độ dốc áp suất riêng phần của chất khí.

Áp suất riêng phần (tiếng Latinh partialis - một phần) là áp suất của một khí trong hỗn hợp khí.

Hiện tượng khuếch tán các chất khí xảy ra từ vùng có áp suất cao hơn đến vùng có áp suất thấp hơn.

Áp suất riêng phần của oxy trong không khí phế nang 102mmr.t. Nghệ thuật, carbon dioxide 40 mm Hg. Mỹ thuật. Trong máu tĩnh mạch của các mao mạch phổi, sức căng O2 \u003d 40 mm Hg. Nghệ thuật, CO2=46 mm Hg. Mỹ thuật.

Do đó, chênh lệch áp suất riêng phần là:

ôxy (O2) 102 - 40 \u003d 62 mm Hg. Mỹ thuật.;

khí cacbonic (CO2) 46 - 40 \u003d 6 mm Hg. Mỹ thuật.

Oxy nhanh chóng đi qua màng phổi và kết hợp hoàn toàn với huyết sắc tố và máu trở thành động mạch. Carbon dioxide, mặc dù có sự khác biệt nhỏ về áp suất riêng phần, đã tốc độ khuếch tán cao hơn (25 lần) từ máu tĩnh mạch đến phế nang phổi.

4. Vận chuyển khí (O 2, CO 2) của máu.

Oxy đi từ phế nang vào máu ở hai dạng - khoảng 3% hòa tan trong huyết tương và về 97% hồng cầu liên kết với huyết sắc tố (oxyhemoglobin).Độ bão hòa của máu với oxy được gọi là oxy hóa.

Có 4 nguyên tử sắt trong một phân tử huyết sắc tố, do đó, 1 phân tử huyết sắc tố có thể liên kết 4 phân tử oxy.

hộb+ 4O 2 ↔ Hb(Ô 2) 4

Oxyhemoglobin (ННb (О 2) 4) - thể hiện tính chất axit yếu, dễ phân li.

Lượng oxy trong 100 mm máu trong quá trình chuyển đổi hoàn toàn huyết sắc tố thành oxyhemoglobin được gọi là khả năng oxy của máu. Người ta đã xác định rằng trung bình 1 g huyết sắc tố có thể liên kết 1,34mmôxy. Biết nồng độ huyết sắc tố trong máu, và nó trung bình 15 g. / 100ml, bạn có thể tính toán khả năng oxy của máu.

15 * 1,34 \u003d 20,4 vol.% (phần trăm âm lượng).

Vận chuyển khí cacbonic trong máu.

Sự vận chuyển carbon dioxide trong máu là một quá trình phức tạp liên quan đến hồng cầu (hemoglobin, men carbonic anhydrase) và hệ đệm máu.

Carbon dioxide được tìm thấy trong máu ở ba dạng: 5% - ở dạng hòa tan vật lý; 10% - ở dạng carbohemoglobin; 85% - ở dạng kali bicacbonat trong hồng cầu và natri bicacbonat trong huyết tương.

CO 2, sau khi đi vào huyết tương từ mô, ngay lập tức khuếch tán vào hồng cầu, tại đây xảy ra phản ứng hydrat hóa với sự hình thành axit carbonic (H 2 CO 3) và sự phân ly của nó. Cả hai phản ứng đều được xúc tác bởi enzim carbonic anhydrase,được tìm thấy trong hồng cầu.

H 2 O + CO 2 → H 2 CO 3

carbonic anhydrase

↓

H 2 CO 3 → H + + HCO 3 -

Khi nồng độ ion bicacbonat tăng (NSO 3 -) trong hồng cầu, một phần khuếch tán vào huyết tương và kết hợp với hệ đệm, tạo thành natri bicacbonat (NaHCO3). Một phần khác của HCO 3 - vẫn còn trong hồng cầu và kết hợp với huyết sắc tố (carbohemoglobin) và với các cation kali - kali bicacbonat (KHCO 3 ).

Trong các mao mạch của phế nang, huyết sắc tố kết hợp với oxy (oxyhemoglobin) - đây là một loại axit mạnh hơn, thay thế axit carbonic từ tất cả các hợp chất. Dưới tác dụng của carbonic anhydrase, quá trình khử nước của nó xảy ra.

H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2

Do đó, carbon dioxide hòa tan và giải phóng trong quá trình phân ly carbohemoglobin khuếch tán vào không khí phế nang.

5. Trao đổi khí giữa máu và dịch mô. hô hấp mô.

Sự trao đổi khí giữa máu và các mô xảy ra theo cùng một cách do sự chênh lệch áp suất riêng phần của các chất khí (theo quy luật thẩm thấu và khuếch tán). Máu động mạch đi vào đây được bão hòa oxy, sức căng của nó là 100mmr.t. Mỹ thuật. Trong dịch mô, sức căng oxy là 20 - 40 mmHg Mỹ thuật., và trong các ô, mức độ của nó giảm xuống đến 0.

Tương ứng: Khoảng 2 100 - 40 \u003d 60 mm Hg. Mỹ thuật.

60 - 0 = 60 mmHg Mỹ thuật.

Do đó, oxyhemoglobin tách oxy, nhanh chóng đi vào dịch mô, rồi vào tế bào mô.

hô hấp mô là một quá trình oxy hóa sinh học trong tế bào và mô. Oxy đi vào các mô bị ảnh hưởng bởi quá trình oxy hóa chất béo, carbohydrate và protein. Năng lượng giải phóng được lưu trữ ở dạng liên kết vĩ mô - ATP. Ngoài quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, oxy còn được sử dụng với quá trình oxy hóa microsome - trong microsome của mạng lưới nội chất của tế bào. Trong trường hợp này, nước và carbon dioxide trở thành sản phẩm cuối cùng của phản ứng oxy hóa.

Carbon dioxide, hòa tan trong dịch mô, tạo ra sức căng ở đó 60-70 mmHg Mỹ thuật., cao hơn trong máu (40 mmHg).

CO 2 70 - 40 \u003d 30 mm Hg. Mỹ thuật.

Do đó, gradient căng thẳng oxy cao và sự khác biệt về áp suất riêng phần của carbon dioxide trong dịch mô và máu là nguyên nhân khiến nó khuếch tán từ dịch mô vào máu.

6. Điều hòa hơi thở.

Trung tâm hô hấp -đây là tập hợp các tế bào thần kinh nằm ở tất cả các bộ phận của hệ thần kinh trung ương và tham gia vào quá trình điều hòa hô hấp.

Phần chính của "lõi" của trung tâm hô hấp Mislavsky nằm trong tủy não, trong khu vực hình thành lưới ở dưới cùng của não thất thứ tư. Trong số các tế bào thần kinh của trung tâm này có một chuyên môn hóa nghiêm ngặt (phân phối chức năng). Một số tế bào thần kinh điều chỉnh hành động hít vào, một số khác điều chỉnh hành động thở ra.

Bộ phận giá hô hấp Bulbar tra có một tính năng độc đáo - tự động hóa, vẫn tồn tại ngay cả khi nó bị điếc hoàn toàn (sau khi ngừng tiếp xúc với các thụ thể và dây thần kinh khác nhau).

Trong khu vực cầu não nằm "trung tâm hút khí". Nó không có tính tự động, nhưng nó ảnh hưởng đến hoạt động của các tế bào thần kinh của trung tâm hô hấp Mislavsky, luân phiên kích thích hoạt động của các tế bào thần kinh của hành động hít vào và thở ra.

Từ trung khu hô hấp xung thần kinh đi đến các nơron vận động nhân thần kinh ngực(đốt sống cổ 3-4 - trung tâm của cơ hoành) và các nơ-ron vận động nằm ở sừng bên của tủy sống ngực(chi phối các cơ liên sườn bên ngoài và bên trong).

Trong phổi (giữa các cơ trơn của đường thở và xung quanh các mao mạch của tuần hoàn phổi) có ba nhóm thụ thể: căng và co rút, kích ứng, cận mao mạch. Thông tin từ các thụ thể này về trạng thái của phổi (giãn ra, xẹp xuống), không khí tràn vào phổi, sự xâm nhập của các chất kích thích vào đường hô hấp (khí, bụi), thay đổi huyết áp trong mạch phổi, đi vào trung tâm hô hấp thông qua các dây thần kinh hướng tâm. Điều này ảnh hưởng đến tần suất và độ sâu của chuyển động hô hấp, biểu hiện của phản xạ bảo vệ khi ho và hắt hơi.

đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa hô hấp. yếu tố hài hước. Các tế bào mạch máu phản ứng với những thay đổi trong thành phần khí máu. vùng phản xạ của xoang cảnh, động mạch chủ và hành tủy.

Sự gia tăng nồng độ carbon dioxide trong máu dẫn đến kích thích trung tâm hô hấp. Kết quả là, hơi thở trở nên nhanh hơn - khó thở (thở gấp). Việc giảm mức độ carbon dioxide trong máu làm chậm nhịp điệu của các chuyển động hô hấp. - ngưng thở.

Sinh lý hô hấp 1.

1. Bản chất của hơi thở. Cơ chế hít vào và thở ra.

2. Sự xuất hiện của áp suất âm trong khoang quanh phổi. Tràn khí màng phổi, xẹp phổi.

3. Các kiểu thở.

4. Dung tích sống của phổi và khả năng thông khí của chúng.

N 1. Bản chất của hơi thở. Cơ chế hít vào và thở ra.

n Tập hợp các quá trình đảm bảo sự trao đổi khí oxi và cacbonic giữa môi trường bên ngoài và các mô trong cơ thể được gọi là hơi thở , và tổng số các cơ quan cung cấp hô hấp - hệ hô hấp.

N Các kiểu thở:

n Tế bào - trong các sinh vật đơn bào thông qua toàn bộ bề mặt của tế bào.

n Da - trong các sinh vật đa bào (giun) xuyên qua toàn bộ bề mặt cơ thể.

n Khí quản - ở côn trùng thông qua các khí quản đặc biệt chạy dọc theo bề mặt bên của cơ thể.

n Mang - trong cá qua mang.

n Phổi - ở động vật lưỡng cư qua phổi.

n Ở động vật có vú, thông qua các cơ quan hô hấp chuyên biệt: vòm họng, thanh quản, khí quản, phế quản, phổi, cũng như lồng ngực, cơ hoành và nhóm cơ: cơ hít vào và cơ thở ra.

n Phổi (0,6-1,4% trọng lượng cơ thể) - cơ quan ghép đôi, có thùy (phải - 3, trái - 2), chia thành tiểu thùy (mỗi tiểu thùy có 12-20 acini), phế quản phân nhánh thành tiểu phế quản, tận cùng bằng phế nang.

n Đơn vị hình thái và chức năng của phổi - nang lông (lat. acinus - quả nho)- sự phân nhánh của tiểu phế quản hô hấp thành các phế nang, kết thúc bằng 400-600 túi phế nang.

n Các phế nang chứa đầy không khí và không bị xẹp do có chất hoạt động bề mặt trên thành phế nang - chất hoạt động bề mặt (phospholipoprotein hoặc lipopolysaccharid).

N Các giai đoạn thở:

n a) thông khí phổi - trao đổi khí giữa phổi và môi trường;

n b) sự trao đổi khí trong phổi giữa không khí phế nang và mao mạch của vòng tuần hoàn phổi;

n c) vận chuyển O2 và CO2 của máu;

n d) trao đổi khí giữa máu của các mao mạch của tuần hoàn hệ thống và dịch mô;

n e) hô hấp nội bào là một quá trình oxy hóa các chất nền trong tế bào bằng enzym nhiều giai đoạn.

n Quá trình vật lý chủ yếu đảm bảo cho sự di chuyển của O2 từ môi trường ngoài vào tế bào và CO2 theo chiều ngược lại là khuếch tán , tức là, sự chuyển động của chất khí ở dạng chất tan dọc theo gradient nồng độ.

N Hít vào - cảm hứng .

n Sự chuyển động của không khí vào và ra khỏi phổi vào môi trường là do sự thay đổi áp suất bên trong phổi. Khi phổi mở rộng, áp suất trong chúng thấp hơn áp suất khí quyển (5-8 mm Hg) và không khí bị hút vào phổi. Bản thân phổi không có mô cơ. Sự thay đổi thể tích phổi phụ thuộc vào sự thay đổi thể tích lồng ngực, tức là phổi thụ động theo những thay đổi trong lồng ngực. Khi hít vào, ngực mở rộng theo các hướng thẳng đứng, dọc và trước. Với sự co lại của các cơ hít vào (cơ hít vào) - cơ liên sườn ngoài và cơ hoành, các xương sườn nâng lên, trong khi lồng ngực nở ra. Cơ hoành có hình dạng hình nón. Tất cả điều này góp phần làm giảm áp suất trong phổi và lượng khí nạp vào. Độ dày của phế nang nhỏ nên khí dễ dàng khuếch tán qua thành phế nang.

N Thở ra - hết hạn .

n Khi thở ra, các cơ hít vào giãn ra và lồng ngực do nặng và tính đàn hồi của các sụn sườn trở về vị trí ban đầu. Cơ hoành giãn ra, hình vòm. Do đó, khi nghỉ ngơi, sự hết hạn xảy ra một cách thụ động, do hết cảm hứng.

n Với hơi thở cưỡng bức, quá trình thở ra trở nên tích cực - nó được tăng cường bằng cách co cơ thở ra (thở ra) - cơ liên sườn trong, cơ bụng - cơ xiên bên ngoài và bên trong, cơ bụng ngang và thẳng, cơ thở ra ở lưng. Áp suất trong khoang bụng tăng lên đẩy cơ hoành vào khoang ngực, các xương sườn hạ xuống, áp sát vào nhau làm giảm thể tích lồng ngực.

n Khi phổi xẹp xuống, không khí bị ép ra ngoài, áp suất trong phổi cao hơn áp suất khí quyển (3-4 mm Hg).

N 2. Sự xuất hiện của áp suất âm trong khoang quanh phổi. Tràn khí màng phổi, xẹp phổi

n Phổi trong ngực được ngăn cách bởi các tấm màng phổi: nội tạng - liền kề với phổi, thành - lót ngực từ bên trong. Giữa các tấm là khoang màng phổi. Nó chứa đầy dịch màng phổi. Áp suất trong khoang màng phổi luôn thấp hơn khí quyển từ 4-10 mm Hg. Mỹ thuật. (trong phổi 760 mm Hg). Điều này là do: 1) ngực phát triển nhanh hơn so với phổi trong quá trình phát triển cơ thể sau khi sinh; 2) lực kéo đàn hồi(ứng suất đàn hồi) của phổi, tức là lực chống lại sự giãn nở của chúng bằng không khí. Khoang màng phổi được bịt kín khỏi môi trường.

n Khi không khí đi vào khoang màng phổi (ví dụ: trong trường hợp chấn thương), áp suất trong khoang màng phổi cân bằng với áp suất khí quyển - tràn khí màng phổi , trong khi phổi sụp đổ - xẹp phổi và hơi thở có thể ngừng lại.

n Áp lực màng phổi âm được hình thành khi sinh. Ở hơi thở đầu tiên, lồng ngực nở ra, phổi thẳng ra do chúng bị tách rời - một áp suất âm được hình thành trong khoang màng phổi. Ở thai nhi, phổi ở trạng thái xẹp xuống, lồng ngực phẳng, đầu xương sườn nằm ngoài hố ổ chảo. Khi sinh ra, carbon dioxide tích tụ trong máu của thai nhi, nó kích thích trung tâm hô hấp. Từ đây, các xung động đi đến các cơ - cơ hít vào, co lại, đầu các xương sườn đi vào hố khớp. Lồng ngực tăng thể tích, phổi thẳng ra.

n Mối quan hệ giữa thể tích lồng ngực và thể tích phổi trong quá trình thở thường được minh họa bằng vật lý Mô hình Donder:

n 1. Mái vòm kính,

n 2. Đầu cắm có lỗ,

n 3. Đáy - màng đàn hồi có vòng,

n 4. Bên trong nắp là phổi của một con thỏ.

n Với sự gia tăng thể tích bên trong nắp do màng đàn hồi bị kéo căng, áp suất trong khoang của nắp giảm, không khí đi vào phổi qua lỗ trên nút chai, chúng giãn ra và ngược lại.

N 3. Các kiểu thở.

N 1. Ngực hoặc costal - sự thay đổi thể tích lồng ngực xảy ra chủ yếu do các cơ liên sườn (máy thở ra và máy hít vào). Điển hình cho chó và phụ nữ.

N 2. Bụng hoặc cơ hoành - sự thay đổi thể tích lồng ngực xảy ra chủ yếu do cơ hoành và cơ bụng. Điển hình cho nam giới.

N 3. Hỗn hợp hoặc lồng ngực - sự thay đổi thể tích lồng ngực xảy ra đồng đều với sự co cơ liên sườn, cơ hoành và cơ bụng. Điển hình cho động vật trang trại.

n Các kiểu thở có giá trị chẩn đoán: nếu các cơ quan trong khoang bụng hoặc lồng ngực bị tổn thương, chúng sẽ thay đổi.

N 4. Dung tích sống của phổi và khả năng thông khí của chúng.

N Dung tích sống (VC) gồm 3 thể tích không khí vào và ra khỏi phổi trong quá trình thở:

N 1. hô hấp - thể tích không khí trong quá trình hít vào và thở ra yên tĩnh. Ở động vật nhỏ (chó, động vật nhỏ) - 0,3-0,5 lít, ở động vật lớn (gia súc, ngựa) - 5-6 lít.

N 2. Thể tích hít vào bổ sung hoặc dự trữ– thể tích không khí đi vào phổi khi hít vào tối đa sau khi hít vào bình thường. 0,5-1 và 5-15 lít.

N 3. thể tích dự trữ thở ra– thể tích không khí trong quá trình thở ra tối đa sau khi thở ra yên tĩnh. 0,5-1 và 5-15 lít.

n VC được xác định bằng cách đo thể tích thở ra tối đa sau lần hít vào tối đa trước đó bằng phép đo phế dung. Ở động vật, nó được xác định bằng cách hít phải hỗn hợp khí có hàm lượng carbon dioxide cao.

N Khối lượng còn lại Thể tích không khí còn lại trong phổi ngay cả sau khi thở ra tối đa.

N Không khí của không gian "có hại" hoặc "chết" - thể tích không khí không tham gia trao đổi khí và nằm ở phần trên của bộ máy hô hấp - khoang mũi, hầu, khí quản (20-30%).

N Ý nghĩa của không gian "có hại":

n 1) không khí nóng lên (nguồn mạch máu dồi dào), giúp ngăn ngừa tình trạng hạ thân nhiệt của phổi;

n 2) không khí được làm sạch, làm ẩm (đại thực bào phế nang, nhiều tuyến nhầy);

n 3) khi các lông mao của biểu mô lông bị kích thích, hắt hơi xảy ra - phản xạ loại bỏ các chất có hại;

n 4) các thụ thể phân tích khứu giác (“mê cung khứu giác”);

n 5) điều chỉnh thể tích khí hít vào.

n Quá trình cập nhật thành phần khí của không khí phế nang trong quá trình hít vào và thở ra - thông khí phổi .

n Cường độ thông khí được xác định bởi độ sâu hít vào và tần số chuyển động hô hấp.

N Độ sâu của cảm hứng được xác định bởi biên độ chuyển động của ngực, cũng như bằng cách đo thể tích phổi.

N tần số hô hấp được tính bằng số lần du ngoạn ngực trong một khoảng thời gian nhất định (ít hơn 4-5 lần so với nhịp tim).

n Ngựa (mỗi phút) - 8-16; gia súc - 12-25; MRS - 16-12; heo - 10-18; con chó - 14-24; thỏ - 15-30; lông - 18-40.

N Thể tích thở phút là tích của thể tích khí lưu thông và tần số chuyển động hô hấp mỗi phút.

n Ví dụ: ngựa: 5 l x 8 = 40 l

N Phương pháp nghiên cứu hơi thở:

n1. chụp phổi– đăng ký chuyển động hô hấp bằng máy chụp phổi.

n2. phép đo phế dung- đo thể tích hô hấp bằng phế dung kế.

Bài giảng 25

Sinh lý hô hấp 2.

1. Trao đổi khí giữa phế nang và máu. Tình trạng khí huyết.

2. Vận chuyển khí và các yếu tố quyết định. hô hấp mô.

3. Các chức năng của phổi không liên quan đến trao đổi khí.

4. Điều hòa hô hấp, trung tâm hô hấp và tính chất của nó.

5. Đặc điểm hô hấp của chim.

Trao đổi khí giữa phế nang và máu. Tình trạng khí huyết.

Trong phế nang của phổi, O2 và CO2 được trao đổi giữa không khí và máu trong các mao mạch của vòng tuần hoàn phổi.

Khí thở ra chứa nhiều O2 và ít CO2 hơn khí phế nang, bởi vì không khí của không gian có hại được trộn lẫn với nó (7:1).

Lượng khí khuếch tán giữa phế nang và máu được xác định bởi các quy luật vật lý thuần túy hoạt động trong hệ thống khí-lỏng, được ngăn cách bởi màng bán thấm.

Yếu tố chính quyết định sự khuếch tán khí từ phế nang khí vào máu và từ máu vào phế nang là sự khác biệt về áp suất riêng phần, hoặc độ dốc áp suất riêng phần. Hiện tượng khuếch tán xảy ra từ vùng có áp suất riêng phần cao hơn sang vùng có áp suất thấp hơn.

Thành phần khí của không khí

Áp lực bán phần(lat. một phần – một phần) - là áp suất của một chất khí trong một hỗn hợp khí mà nó sẽ tác dụng ở cùng một nhiệt độ, chiếm toàn bộ một thể tích

P \u003d RA x a / 100,

trong đó P là áp suất riêng phần của khí, PA là áp suất khí quyển và là thể tích khí đi vào hỗn hợp theo %, 100 -%.

P O2 hít vào = 760 x 21/100 = 159,5 mm Hg. Mỹ thuật.

P hít khí CO2. \u003d 760 x 0,03 / 100 \u003d 0,23 mm Hg. Mỹ thuật.

P N2 hít vào. \u003d 760 x 79/100 \u003d 600,7 mm Hg. Mỹ thuật.

Bình đẳng P O2 hoặc P CO2 không bao giờ xảy ra trong môi trường tương tác. Trong phổi, có một luồng không khí trong lành liên tục do các chuyển động hô hấp của lồng ngực, trong khi ở các mô, sự chênh lệch về sức căng khí được duy trì bởi các quá trình oxy hóa.

Hiệu số giữa phân áp riêng phần của O2 trong khí phế nang và máu tĩnh mạch của phổi là: 100 - 40 = 60 mm Hg gây ra sự khuếch tán của O2 vào máu. Với hiệu điện thế của O2 là 1 mm Hg. Mỹ thuật. ở một con bò, 100-200 ml O2 đi vào máu trong 1 phút. Nhu cầu trung bình của động vật đối với O2 khi nghỉ ngơi là 2000 ml mỗi 1 phút. Chênh lệch áp suất trong 60 ml thủy ngân. Mỹ thuật. quá đủ để bão hòa máu với O2 cả khi nghỉ ngơi và khi tập thể dục.

60 mmHg x 100-200 ml = 6000-12000 ml O2 mỗi phút

kiểm tra

706-01. Động vật có xương sống, tim ba ngăn, sinh sản liên quan chặt chẽ với nước, được kết hợp thành một lớp
A) cá xương
B) Động vật có vú
B) bò sát
D) Lưỡng cư

Câu trả lời

706-02. Động vật thuộc lớp nào, sơ đồ cấu trúc của tim được thể hiện trong hình?

A) côn trùng
B) Cá sụn
b) lưỡng cư
D) Chim

Câu trả lời

706-03. Đặc điểm phân biệt lưỡng cư với cá là
A) máu lạnh
B) cấu trúc của trái tim
B) phát triển trong nước
D) hệ tuần hoàn kín

Câu trả lời

706-04. Lưỡng cư khác cá ở chỗ có
A) bộ não
B) hệ tuần hoàn kín
C) ghép phổi ở người lớn
D) cơ quan cảm giác

Câu trả lời

706-05. Đặc điểm nào trong số các loài được liệt kê giúp phân biệt hầu hết các động vật thuộc lớp Lưỡng cư với Động vật có vú?

B) thụ tinh ngoài
B) sinh sản hữu tính
D) sử dụng cho môi trường sống dưới nước

Câu trả lời

706-06. Loài bò sát trong quá trình tiến hóa thu được, không giống như động vật lưỡng cư,
A) hệ tuần hoàn kín
B) khả năng sinh sản cao
B) một quả trứng lớn với màng phôi
D) tim ba ngăn

Câu trả lời

706-07. Nếu trong quá trình tiến hóa, một con vật đã hình thành trái tim như hình vẽ thì cơ quan hô hấp của con vật đó phải là

A) phổi
b) da
B) túi phổi
D) mang

Câu trả lời

706-08. Nhóm động vật nào sinh sản không phụ thuộc vào nước?
A) không sọ (lancelets)
B) cá xương
b) lưỡng cư
D) bò sát

Câu trả lời

706-09. Phôi phát triển hoàn thiện bên trong trứng ở động vật nào?
A) cá xương
B) lưỡng cư có đuôi
B) lưỡng cư không đuôi
D) bò sát

Câu trả lời

706-10. Động vật có xương sống với tim ba ngăn, sinh sản không liên quan đến nước, được kết hợp thành một lớp
A) cá xương
B) Động vật có vú
B) bò sát
D) Lưỡng cư

Câu trả lời

706-11. Động vật có xương sống có thân nhiệt thay đổi, hô hấp bằng phổi, tim có ba ngăn với tâm thất có vách ngăn không hoàn chỉnh được xếp vào nhóm
A) cá xương
b) lưỡng cư
B) bò sát
D) cá sụn

Câu trả lời

706-12. Bò sát, không giống như lưỡng cư, có xu hướng
A) thụ tinh ngoài
B) thụ tinh trong
C) phát triển với sự hình thành của ấu trùng
D) phân chia cơ thể thành đầu, thân và đuôi

Câu trả lời

706-13. Động vật nào sau đây là động vật máu lạnh?
A) một con thằn lằn
B) Hổ Amur
B) cáo thảo nguyên
D) sói thông thường

Câu trả lời

706-14. Động vật có da khô, có vảy sừng, tim ba ngăn không hoàn chỉnh thuộc lớp nào?
A) bò sát
B) Động vật có vú
b) lưỡng cư
D) Chim

Câu trả lời

706-15. Chim khác bò sát ở chỗ có
A) thụ tinh trong
B) hệ thống thần kinh trung ương
B) hai vòng tuần hoàn máu
D) nhiệt độ cơ thể không đổi

Câu trả lời

706-15. Đặc điểm cấu trúc nào giống nhau ở bò sát và chim hiện đại?
A) xương chứa đầy không khí
B) da khô, không có tuyến
B) vùng đuôi ở cột sống
D) răng nhỏ trong hàm

Câu trả lời

706-16. Ở động vật nào sự trao đổi khí giữa không khí trong khí quyển và máu diễn ra qua da?
A) cá voi sát thủ
B) triton
B) cá sấu
D) cá hồi hồng

Câu trả lời

706-17. Nhóm động vật nào có tim hai ngăn?
Một con cá
b) lưỡng cư
B) bò sát
D) động vật có vú

Câu trả lời

706-18. Sự phát triển của em bé trong tử cung xảy ra trong
A) chim săn mồi
B) bò sát
b) lưỡng cư
D) động vật có vú

Câu trả lời

706-19. Loại hợp âm nào được đặc trưng bởi hô hấp da?
A) lưỡng cư
B) Bò sát
b) chim
D) Động vật có vú

Câu trả lời

706-20. Dấu hiệu của lớp lưỡng cư là
A) vỏ kitin
B) da trần
B) sinh sống
D) các chi được ghép nối

Câu trả lời

706-21. Các thành viên của lớp Lưỡng cư khác với các động vật có xương sống khác như thế nào?
A) cột sống và các chi tự do
B) hô hấp phổi và sự hiện diện của cloaca
C) niêm mạc trần và thụ tinh ngoài
D) hệ tuần hoàn kín và tim hai ngăn

Câu trả lời

706-22. Đặc điểm nào trong số các loài được liệt kê giúp phân biệt động vật thuộc lớp Bò sát với động vật thuộc lớp Động vật có vú?
A) hệ tuần hoàn kín
B) nhiệt độ cơ thể dao động
C) phát triển không biến đổi
D) sử dụng môi trường không khí trên mặt đất để sinh sống