Парциальное давление газов в альвеолах легких
• Альвеолярный воздух представлен смесью в основном О2 , СО2 и N2.
• В альвеолярном воздухе содержатся водяные пары, которые также оказывают определенное парциальное давление, поэтому при общем давлении смеси газов 760 мм. рт. ст. парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе (Ро2) составляет около 104 мм рт.ст.,
• Рсо -40мм.рт.ст., РN2 – 569 мм.рт.ст.
• Парциальное давление водяных паров при температуре 37º С составляет 47 мм.рт.ст.
Диффузия газов через альвеоло-капиллярную мембрану
• На первом этапе диффузионный перенос газов происходит по концентрационному градиенту через тонкий аэрогематический барьер.
• На втором – происходит связывание газов в крови легочных капилляров, объем которых составляет 80-15- мл, при толщине слоя крови в капиллярах всего 5-8 мкм и скорости кровотока около 0,1 мм/сек.
• После преодоления аэрогематического барьера газы диффундируют через плазму крови в эритроциты.
Газообмен и транспорт кислорода
• Транспорт О2 осуществляется в физически растворенном виде и химически связанном виде.
• Физически растворенный кислород может поддерживать нормальные процессы жизнедеятельности в организме (250 мл в мин.), если минутный объем кровообращения составит примерно 83 л мин. в покое.
• Оптимальным является механизм транспорта кислорода в связанном виде, т.е. в связи с гемоглобином
Физико-химические свойства гемоглобина
• Гемоглобин способен избирательно связывать О2 и образовывать оксигемоглобин (HbO2) в зоне высоких концентраций в легких и освобождать молекулярной кислород в области пониженного содержания О2 в тканях.
• Зависимость степени оксигенации гемоглобина от парциального давления О2 в альвеоляром воздухе представляется в виде кривой диссоциации оксигемоглобина.
• Но сродство кислорода к гемоглобину влияют различные метаболические факторы, что выражается в виде смещения кривой диссоциации влево или вправо.
Кислородная емкость крови
Количество кислорода, которое может связать гемоглобин при условии его полного насыщения, называется кислородной емкостью крови (КЕК)
• 1грамм Нв связывает 1,39 мл О2
Коэффициент утилизации кислорода
• Коэффициент утилизации кислорода это количество кислорода отданного при прохождении крови через тканевые капилляры, отнесенное к кислородной емкости крови.
• Напряжение кислорода в артериальной крови капилляров равно 100 мм рт. ст.
• На мембранах клеток, находящихся между капиллярами 20 мм рт. ст.
• В митохондриях – 0,5 мм рт. ст.
Дыхательный коэффициент
• Отношение образующегося в результате окисления СО2 к количеству потребляемого в организме кислорода называется дыхательным коэффициентом.
• В условиях покоя в организме за минуту потребляется в среднем 250 мл О2 и выделяется около 230 мл СО2.
• Из всего О2 вдыхаемого воздуха в кровь через аэрогематический барьер в легких поступает только 1/3.
• Главное значение имеют оптимальные отношения альвеолярной вентиляции к кровотоку
Газообмен и транспорт СО2
• Поступление СО2 в альвеолы легких из крови обеспечивается из следующих источников:
1. Из СО2, растворенного в плазме крови (5-10%),
2. Из гидрокарбонатов (80-90%).
3. Из карбаминовых соединений эритроцитов (5-15%), которые способны диссоциировать
Физиологическая роль оксида азота
Оксид азота снижает выброс и продукцию стресс гормонов, способен ограничивать стрессорные повреждения организма.
Увеличение продукции NO, происходит при действии кратковременных или умеренных стрессоров, а снижение его образования выявлено в условиях длительных и повреждающих воздействий стресс факторов
Физиологические функции СО
1. Нейротрансмиссия
2.Расширение сосудов
3.Расслабление гладкой мускулатуры внутренних органов
4.Подавление агрегации тромбоцитов
5.Анти-пролиферативный эффект.
Физиологическое объяснение:
СО – тоническое влияние, т.к.:СО – долгоживущая молекула слабый сосудорасширяющий эффект.
NO – фазическое влияние, т.к.: NO – короткоживущая молекула сильный сосудорасширяющий эффект.
Лекция 18
Регуляция дыхания
Регуляция внешнего дыхания представляет собой системную реакцию организма связанную с изменением минутного объема дыхания(МОД) , а значит и минутного объема кровообращения (МОК) в различных условиях для обеспечения постоянства газового состава внутренней среды организма, а значит и гомеостаза в целом.
1. Для нормального протекания процессов жизнедеятельности организма особенно важны содержание и баланс О2 и СО2 в артериальной крови.
2. Это обеспечивается за счет установления в капиллярах легких газового равновесия (неравновесия), обеспечивающего процессы синхронного массопереноса кислорода и СО2 в легочном компартменте.
3. Холдейн пришел к выводу, что основным фактором регуляции дыхания является напряжение углекислоты в артериальной крови.
4. Его главный вывод о том, что повышение напряжения углекислоты в артериальной крови приводит к увеличению МОД, остался справедливым до настоящего времени.
Регулируемые параметры
| Внешнее дыхание | Минутный объем дыхания (МОД), в который включены: Частота дыхательных движений Глубина дыхания (дыхательный объем) |
| Диффузия газов в кровь | Парциальное давление газов в альвеолярном воздухе, напряжение газов в крови, площадь поверхности легких, скорость тока крови, адекватность вентиляционно - перфузионных отношений |
| Транспорт газов кровью | Количество крови, кислородная емкость крови, концентрации гемоглобина и его свойства, скорость тока крови |
| Диффузия газов в ткани | Напряжение газов в клетках и крови, число открытых капилляров способность гемоглобина отдавать кислород |
Центральное звено
(Дыхательный центр)
В начале ХIX века было показано, что в продолговатом мозге на дне IV желудочка расположены структуры, разрушение которых уколом иглы ведет к прекращению дыхания и гибели организма.
Этот небольшой участок мозга в нижнем углу ромбовидной ямки был назван дыхательным центром (ДЦ).
ДЦ осуществляет координированную ритмическую деятельность дыхательных межреберных мышц и диафрагмы.
ДЦ обеспечивает приспособление дыхания к меняющимся условиям окружающей и внутренней среды
• В физиологических условиях дыхательный центр получает афферентные сигналы от периферических и центральных хеморецепторов, сигнализирующих соответственно о парциальном давлении кислорода в крови и концентрации Н+ во внеклеточной жидкости мозга.
• В период бодрствования деятельность дыхательного центра регулируется дополнительными сигналами, исходящими из различных структур ЦНС.
• *Химический, или гуморальный механизм контроля дыхания доминирует над нейрогенным.