Газообмен. Жизненная ёмкость лёгких. Регуляция дыхания
НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ
легко понять и запомнить
79% (по объему) азота,
21% (по объему) кислорода
<1% (по объему) прочих газов (аргон, углекислый газ и др.).
Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха
Следует различать газообмен на уровне легких как органов дыхания и на уровне тканей.
Газообмен в тканях происходит через тонкие стенки капилляров, где кислород поступает из крови в тканевую жидкость и потом в клетки, а углекислый газ из тканей переходит в кровь. Газообмен в легких и тканях подчиняется единым законам движения газов в зависимости от показателя их парциального давления.
Общее давление газовой смеси (в нашем случае — воздуха) является суммой парциальных давлений каждого газа в смеси.
В альвеолах парциальное давление кислорода 100 мм рт. ст., в венозной крови — 40 мм рт. ст., следовательно, кислород переходит из альвеолярного воздуха в венозную кровь (из места большей концентрации в место меньшей концентрации).
Парциальное давление углекислого газа выше в венозной крови (46 мм рт. ст.), чем в альвеолярном воздухе (40 мм рт. ст.) и, таким образом, он диффундирует в альвеолы. Данный механизм лежит в основе превращения венозной крови в артериальную.
Схема газообмена в легких
Для оценки состояния дыхательной системы существуют несколько физиологических показателей.
ЖЕЛ взрослого человека составляет 3500-4500 . Этот показатель зависит от развития грудной клетки человека, от пола, возраста. ЖЕЛ больше у спортсменов, а вот под влиянием курения этот показатель снижается.
ЖЕЛ состоит из дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха.
Объем воздуха, который человек может дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха, называется резервным. После спокойного выдоха при максимальном напряжении можно выдохнуть еще 1500 воздуха (резервный объем выдоха). Если после спокойного вдоха сделать напряженный дополнительный вдох, то в легкие может поступить еще около 1500 воздуха (резервный объем вдоха). ЖЕЛ измеряется с помощью спирометра.
Портативный сухой спирометр
Нервная регуляция осуществляется дыхательным центром в продолговатом мозге, где различают центр вдоха и центр выдоха.
Возникающее в центре вдоха возбуждение передается по нервам к дыхательным мышцам (межреберные, диафрагма) и происходит вдох.
Вдох рефлекторно вызывает выдох, а выдох — вдох.
Во время вдоха происходит растяжение легочной ткани и находящиеся в ней специальные рецепторы передают возбуждение продолговатому мозгу, что вызывает торможение центра дыхания. Сокращение дыхательных мышц прекращается, они самопроизвольно расслабляются, и происходит выдох. При выдохе передача нервных импульсов от рецепторов прекращается, дыхательный центр растормаживается, наступает вдох.
Центр выдоха принимает непосредственное участие только в том случае, когда происходит глубокий выдох.
Помимо дыхательного центра в продолговатом мозге в регуляции дыхания принимает участие и кора, которая обеспечивает адаптацию организма к различной деятельности. Например, человек произвольно может на время задержать дыхание по собственному желанию.
Гуморальная регуляция дыхания подчиняется изменениям концентраций различных газов в крови.
Например, повышение концентрации углекислого газа в крови возбуждает дыхательный центр — частота и глубина дыхания увеличиваются. Низкое содержание углекислого газа в крови вызывает торможение дыхательного центра — частота и глубина дыхания уменьшаются. Также на частоту дыхания оказывают влияние гормоны: например, адреналин повышает частоту дыхательных движений.
Механизм вдоха и выдоха
Процесс вдоха совершается за счет увеличением объема грудной клетки вследствие сокращения наружных межреберных мышц, а также диафрагмы. При увеличении объема грудной клетки давление в плевральной полости уменьшается, возникает разница между давлением атмосферного воздуха на внутреннюю стенку легких и давлением воздуха в плевральной полости на наружную стенку легких. Первое начинает преобладать и воздух засасывается в легкие.
При совершении выдоха происходит следующее: дыхательные мышцы расслабляются, ребра и диафрагма возвращаются в изначальное положение, уменьшается объем грудной клетки, повышается давление в плевральной полости, возрастает давление на наружную поверхность легких, воздух из системы альвеол выталкивается наружу.
Механизм вдоха и выдоха
Важно понимать, что изменение объема грудной клетки — не следствие, а причина дыхательных движений.
