Lekcija br. 7.
Tema: Spoljno disanje. Struktura respiratornog ciklusa.
Breath- skup procesa koji rezultiraju time da tijelo troši kisik i oslobađa ugljični dioksid.
Disanje kod ljudi i viših životinja uključuje sljedeće procese:
1. Razmjena zraka između vanjskog okruženja i alveola pluća.
2. Razmjena plinova između alveolarnog zraka i krvi koja teče kroz plućne kapilare.
3. Transport gasova krvlju.
4. Izmjena gasova između krvi i tkiva u tkivnim kapilarama.
5. Ćelije troše kisik i oslobađaju ugljični dioksid.
Kod jednoćelijskih organizama razmjena plinova se odvija kroz cijelu površinu tijela, kod insekata - kroz dušnik, koji prodire u cijelo tijelo, kod riba - u škrge. Kod vodozemaca 2/3 razmjene plinova se odvija kroz kožu, a 1/3 kroz pluća. Kod sisara se izmjena plinova gotovo u potpunosti odvija u plućima, a malo kroz kožu i probavni trakt.
Spoljašnje disanje.
Pluća domaćih životinja nalaze se u hermetički zatvorenoj grudnoj šupljini, gdje je pritisak negativan (ispod atmosferskog). Unutrašnjost prsne šupljine obložena je pleurom, čiji je jedan sloj (parietalni) uz grudni koš, a drugi (visceralni) pokriva pluća. Između njih postoji praznina ispunjena seroznom tečnošću kako bi se smanjilo trenje pluća tokom udisaja i izdisaja. Pluća su lišena mišića i pasivno prate kretanje prsnog koša: kada se potonji šire, šire se i usisavaju zrak (udisanje), kada se kolabiraju, kolabiraju (izdisaj). Dišni mišići grudnog koša i dijafragme se skupljaju zbog impulsa koji dolaze iz respiratornog centra, što osigurava normalno disanje. Ako otvorite grudni koš, zrak ulazi u pleuralnu šupljinu (pneumotoraks) i tlak u njoj postaje jednak atmosferskom, uslijed čega se pluća kolabiraju (atelektaza).
Negativan pritisak u pleuralnoj šupljini.
Kod fetalnih životinja, pluća ispunjavaju cijelu grudnu šupljinu. Razmjena plinova se odvija kroz placentu. Pluća fetusa ne učestvuju u disanju.
Nakon rođenja, s prvim udahom, rebra se podižu, ali se ne mogu vratiti u prvobitni položaj, jer su fiksirana u pršljenovi.
Elastično tkivo pluća ima tendenciju kolapsa; između pluća i grudnog koša nastaje jaz, u kojem je pritisak ispod atmosferskog. Tako je u alveolama pluća pritisak jednak atmosferskom pritisku - 760, u pleuralnoj šupljini - 745-754 mm Hg. Ovih 10-30 mm osiguravaju širenje pluća. Kada udišete, volumen prsne šupljine se povećava, pritisak se smanjuje, zrak ulazi u pluća. Kada se grudni koš sruši, grudna šupljina se smanjuje, pritisak u njoj raste i zrak se istiskuje - dolazi do izdisaja.
Ispod frekvencija disanje se odnosi na broj respiratornih ciklusa (udisanje-izdisaj) u 1 minuti. Učestalost respiratornih pokreta kod životinja ovisi o intenzitetu metabolizma, temperaturi okruženje, produktivnost životinja itd.
Velike životinje dišu rjeđe od malih, mlade životinje češće od odraslih. Visoko produktivne krave dišu češće od krava sa niskim proizvodom. Fizički rad, jedenje hrane i uzbuđenje povećavaju disanje.
Brzina disanja
Kod životinja za 1 min
| Vrsta životinje | Frekvencija |
| Konj Govedo Svinja Pas Piletina | 8-12 10-30 8-18 10-30 22-25 |
Spoljni i unutrašnji interkostalni mišići i mišići dijafragme učestvuju u činu disanja. Ovisno o tome koji mišići su više uključeni u ekspanziju grudnog koša, razlikuju se tri tipa disanja: rebarno ili torakalno (pri udisanju se uglavnom kontrahiraju vanjski interkostalni mišići); abdominalni ili dijafragmatski (zbog kontrakcije dijafragme); kosto-abdominalni, kada su mišići grudnog koša i dijafragme uključeni u disanje. U trudnoći i bolestima trbušnih organa, tip disanja se mijenja u torakalni, jer životinje “štite” oboljele organe.
Prilikom disanja grudi se šire i skupljaju. Snimak respiratornih pokreta naziva se pneumogram iz kojeg se može odrediti učestalost i dubina disanja.
Zaštitni respiratorni refleksi uključuju kašljanje, kijanje, zaustavljanje, pojačano ili ubrzano disanje.
Kašalj i kijanje nastaju zbog iritacije receptora gornjih disajnih puteva mehaničkim česticama i sluzi. Prilikom kašljanja ili kihanja dolazi do oštrog izdisaja sa zatvorenim glotisom, zbog čega se uklanjaju nadražujuće tvari.
Odbrambena reakcija tijela je prestanak disanja. Ako se životinji dozvoli da udiše amonijak, eter, hlor ili druge supstance oštrog mirisa, disanje prestaje, što sprečava prodiranje nadražujućih materija u pluća.
Bolna stimulacija u početku uzrokuje kašnjenje, a zatim pojačano disanje.
Prijenos plinova krvlju.
Kada udišete, zrak ulazi u alveole pluća, gdje se kroz kapilare odvija izmjena plinova. Udahnuti vazduh je mešavina gasova: kiseonika - 20,82%, ugljen-dioksida - 0,03 i azota - 79,15%. Izmjena plinova u plućima nastaje kao rezultat difuzije ugljičnog dioksida iz krvi u alveolarni zrak i kisika iz alveolarnog zraka u krv zbog razlike u parcijalnom tlaku plinova u alveolarnom zraku i krvi.
Parcijalni pritisak- ovo je dio ukupnog pritiska gasne mešavine koji se može pripisati udelu određenog gasa u smeši. Dakle, napetost ugljičnog dioksida u venskoj krvi iznosi 46 mm Hg. čl., a u alveolarnom zraku - 40, kisik u alveolama pluća - 100 mm Hg. čl., a venska krv – 90.
Kiseonik koji ulazi u krv rastvara se u plazmi u količini od 0,3 vol.%, a ostatak se vezuje za hemoglobin, što rezultira stvaranjem oksihemoglobina koji se raspada u tkivima. Količina kisika koja može vezati 100 ml krvi naziva se kapacitet krvi za kiseonik. Oslobođeni hemoglobin se veže sa ugljičnim dioksidom (formirajući karbohemoglobin), 2,5 vol.% ugljičnog dioksida otapa se u krvnoj plazmi. Ugljični dioksid se oslobađa iz pluća s izdahnutim zrakom.
Sastav udahnutog i izdahnutog vazduha
Čovek diše atmosferski vazduh, koji ima sledeći sastav: 20,94% kiseonika, 0,03% ugljen-dioksida, 79,03% azota. U izdahnutom vazduhu Otkriveno je 16,3% kisika, 4% ugljičnog dioksida, 79,7% dušika.
Alveolarni vazduh njegov sastav se razlikuje od atmosferskog. U alveolarnom zraku sadržaj kisika naglo opada, a količina ugljičnog dioksida raste. Procenat sadržaja pojedinačnih gasova u alveolarnom vazduhu: 14,2-14,6% kisika, 5,2-5,7% ugljičnog dioksida, 79,7-80% azota.
STRUKTURA PLUĆA.
Pluća su upareni respiratorni organi smješteni u hermetički zatvorenoj grudnoj šupljini. Njihova disajnih puteva predstavljen nazofarinksom, larinksom, dušnikom. Traheja u grudnoj šupljini podijeljena je na dva bronha - desni i lijevi, od kojih svaki, granajući se više puta, formira takozvano bronhijalno stablo. Najmanji bronhi - bronhiole na krajevima se šire u slijepe vezikule - plućne alveole.
U respiratornom traktu ne dolazi do izmjene plinova, a sastav zraka se ne mijenja. Prostor zatvoren u respiratornom traktu naziva se smrt, ili štetno. Tokom tihog disanja, zapremina vazduha u mrtvom prostoru je 140-150 ml.
Struktura pluća osigurava da obavljaju respiratornu funkciju. Tanak zid alveola sastoji se od jednoslojnog epitela, lako propustljivog za plinove. Prisutnost elastičnih elemenata i glatkih mišićnih vlakana osigurava brzo i lako rastezanje alveola, tako da mogu primiti velike količine zraka. Svaka alveola je prekrivena gustom mrežom kapilara u koje se grana plućna arterija.
Svako plućno krilo je sa vanjske strane prekriveno seroznom membranom - pleura, koji se sastoji od dva lista: parijetalnog i plućnog (visceralnog). Između slojeva pleure nalazi se uska praznina ispunjena seroznom tekućinom - pleuralna šupljina.
Širenje i kolaps plućnih alveola, kao i kretanje zraka duž dišnih puteva, praćeno je pojavom respiratornih zvukova koji se mogu ispitati auskultacijom. (auskultacija).
Pritisak u pleuralnoj šupljini i medijastinumu je uvijek normalan negativan. Zbog toga su alveole uvijek u rastegnutom stanju. Negativan intratorakalni pritisak ima značajnu ulogu u hemodinamici, osiguravajući venski povratak krvi u srce i poboljšavajući cirkulaciju krvi u plućnom krugu, posebno u fazi inhalacije.
CIKLUS DISANJA.
Respiratorni ciklus se sastoji od udisaja, izdisaja i respiratorne pauze. Trajanje udisanje kod odrasle osobe od 0,9 do 4,7 s, trajanje izdisanje - 1,2-6 s. Pauza disanja varira po veličini i može čak i izostati.
Pokreti disanja se izvode sa određenim ritam i frekvencija, koji su određeni brojem ekskurzija prsa u 1 minuti. Kod odrasle osobe, brzina disanja je 12-18 za 1 min.
Dubina pokreta disanja određena amplitudom ekskurzija grudnog koša i korištenjem posebnih metoda koje omogućavaju proučavanje plućnih volumena.
Mehanizam udisanja. Udisanje se osigurava širenjem prsnog koša zbog kontrakcije respiratornih mišića – vanjskih međurebarnih mišića i dijafragme. Protok zraka u pluća u velikoj mjeri ovisi o negativnom tlaku u pleuralnoj šupljini.
Mehanizam izdisaja. Izdisaj (izdisaj) nastaje kao rezultat opuštanja respiratornih mišića, kao i zbog elastične vuče pluća koja pokušavaju zauzeti prvobitni položaj. Elastične sile pluća su predstavljene komponentom tkiva i silama površinski napon, koji nastoje svesti alveolarnu sfernu površinu na minimum. Međutim, alveole se normalno nikada ne kolabiraju. Razlog tome je prisustvo surfaktant stabilizirajuće tvari u zidovima alveola - surfaktant koje proizvode alveolociti.
PLUĆNI VOLUMEN. PLUĆNA VENTILACIJA.
Volumen plime- količina vazduha koju osoba udiše i izdiše tokom tihog disanja. Njegova zapremina je 300 - 700 ml.
Rezervni volumen udaha- količina zraka koja se može unijeti u pluća ako se nakon tihog udisaja napravi maksimalni udah. Rezervni volumen inspiracije je jednak 1500-2000 ml.
Rezervni volumen izdisaja- volumen zraka koji se uklanja iz pluća ako se nakon mirnog udaha i izdisaja napravi maksimalni izdisaj. To iznosi 1500-2000 ml.
Preostali volumen- ovo je volumen vazduha koji ostaje u plućima nakon najdubljeg izdisaja. Preostali volumen je jednak 1000-1500 ml zrak.
Dišni volumen, inspiratorni i ekspiratorni rezervni volumeni
čine tzv vitalni kapacitet.
Vitalni kapacitet pluća kod muškaraca mlad
iznosi 3,5-4,8 l, za žene - 3-3,5 l.
Ukupni kapacitet pluća sastoji se od vitalnog kapaciteta pluća i preostalog volumena zraka.
Plućna ventilacija- količina zraka razmijenjena u 1 minuti.
Plućna ventilacija se određuje množenjem disajnog volumena sa brojem udisaja u minuti (minutni volumen disanja). Kod odrasle osobe u stanju relativnog fiziološkog mirovanja, plućna ventilacija je 6-8 l na 1 min.
Volumen pluća se može odrediti pomoću posebnih uređaja - spirometar i spirograf.
TRANSPORT GASOVA KRVI.
Krv dostavlja kiseonik u tkiva i odnosi ugljen-dioksid.
Kretanje gasova iz okoline u tečnost i iz tečnosti u okolinu vrši se zbog razlike u njihovom parcijalnom pritisku. Gas uvijek difundira iz sredine u kojoj postoji visok pritisak u okruženje sa nižim pritiskom.
Parcijalni pritisak kiseonika u atmosferski vazduh 21,1 kPa (158 mmHg st.), u alveolarnom vazduhu - 14,4-14,7 kPa (108-110 mm Hg. st.) i u venskoj krvi koja teče u pluća - 5,33 kPa (40 mmHg st.). U arterijskim krvnim kapilarima veliki krug cirkulacija krvi napetost kiseonika je 13,6-13,9 kPa (102-104 mmHg), u intersticijskoj tečnosti - 5,33 kPa (40 mm Hg), u tkivima - 2,67 kPa (20 mm Hg). Dakle, u svim fazama kretanja kiseonika postoji razlika u njegovom parcijalnom pritisku, što pospešuje difuziju gasa.
Kretanje ugljičnog dioksida odvija se u suprotnom smjeru. Tenzija ugljen-dioksida u tkivima je 8,0 kPa ili više (60 ili više mm Hg), u venskoj krvi - 6,13 kPa (46 mm Hg), u alveolarnom vazduhu - 0,04 kPa (0,3 mmHg). dakle, razlika u napetosti ugljičnog dioksida duž njegovog puta uzrokuje difuziju plina iz tkiva u okoliš.
Transport kiseonika krvlju. Kiseonik u krvi postoji u dva stanja: fizičko otapanje i hemijska veza sa hemoglobinom. Hemoglobin stvara vrlo krhko jedinjenje koje se lako disocira sa kiseonikom - oksihemoglobin: 1g hemoglobina vezuje 1,34 ml kiseonika. Maksimalna količina kiseonika koja se može vezati u 100 ml krvi je kapacitet krvi za kiseonik(18,76 ml ili 19 vol%).
Zasićenost hemoglobina kiseonikom kreće se od 96 do 98%. Stepen zasićenosti hemoglobina kiseonikom i disocijacija oksihemoglobina (formiranje redukovanog hemoglobina) nisu direktno proporcionalni napetosti kiseonika. Ova dva procesa nisu linearna, već se odvijaju duž krive, koja se naziva krivulja vezivanja ili disocijacije oksihemoglobina.
Rice. 25. Krive disocijacije oksihemoglobina u vodeni rastvor(I) i u krvi (II) pri napetosti ugljičnog dioksida od 5,33 kPa (40 mm Hg) (prema Barcroftu).
Pri nultom naponu kiseonika, u krvi nema oksihemoglobina. Pri niskim parcijalnim pritiscima kiseonika, brzina stvaranja oksihemoglobina je niska. Maksimalna količina hemoglobina (45-80%) se vezuje za kiseonik kada je njegova napetost 3,47-6,13 kPa (26-46 mm Hg). Dalje povećanje napetosti kiseonika dovodi do smanjenja brzine stvaranja oksihemoglobina (slika 25).
Afinitet hemoglobina prema kiseoniku je značajno smanjen kada reakcija krvi prelazi na kiselu stranu, koji se uočava u tkivima i ćelijama tijela zbog stvaranja ugljičnog dioksida
Od toga zavisi i prelazak hemoglobina u oksihemoglobin i iz njega u redukovani temperatura. Pri istom parcijalnom pritisku kiseonika u okolini na temperaturi od 37-38°C prelazi u redukovani oblik najveći broj oksihemoglobin,
Prijenos ugljičnog dioksida krvlju. Ugljični dioksid se prenosi u pluća u obliku bikarbonati i u stanju hemijske veze sa hemoglobinom ( karbohemoglobin).
RESPIRATORNI CENTAR.
Reguliše se ritmički slijed udisaja i izdisaja, kao i promjene u prirodi respiratornih pokreta u zavisnosti od stanja organizma. respiratorni centar nalazi se u produženoj moždini.
Postoje dvije grupe neurona u respiratornom centru: inspirativno I expiratory. Kada su inspiratorni neuroni koji daju inspiraciju pobuđeni, aktivnost ekspiratornih nervnih ćelija je inhibirana, i obrnuto.
Na vrhu mosta ( pons) nalazi pneumotaksički centar, koji kontroliše aktivnost donjih centara za udisaj i izdisaj i obezbeđuje ispravnu izmjenu ciklusa respiratornih pokreta.
Centar za disanje, koji se nalazi u produženoj moždini, šalje impulse motornih neurona kičmena moždina , inervira respiratorne mišiće. Dijafragmu inerviraju aksoni motornih neurona koji se nalaze na nivou III-IV cervikalni segmenti kičmena moždina. Motorni neuroni, čiji procesi formiraju interkostalne živce koji inerviraju međurebarne mišiće, nalaze se u prednjim rogovima (III-XII) torakalnih segmenata kičmena moždina.
Značenje disanja
Disanje je vitalni proces stalne izmjene plinova između tijela i okoline. U procesu disanja, osoba apsorbira kisik iz okoline i oslobađa ugljični dioksid.
Gotovo sve složene reakcije transformacije tvari u tijelu zahtijevaju učešće kisika. Bez kiseonika metabolizam je nemoguć, a za očuvanje života neophodna je stalna opskrba kiseonikom. U stanicama i tkivima, kao rezultat metabolizma, nastaje ugljični dioksid koji se mora ukloniti iz tijela. Akumulacija značajnih količina ugljičnog dioksida u tijelu je opasna. Ugljični dioksid se krvlju prenosi do respiratornih organa i izdiše se. Kiseonik koji ulazi u respiratorne organe tokom udisanja difunduje u krv i krvlju se isporučuje u organe i tkiva.
U ljudskom i životinjskom tijelu nema rezervi kisika, te je stoga njegovo kontinuirano snabdijevanje u tijelu vitalna potreba. Ako osoba, u potrebnim slučajevima, može živjeti bez hrane više od mjesec dana, bez vode do 10 dana, tada u nedostatku kisika dolazi do nepovratnih promjena u roku od 5-7 minuta.
Sastav udahnutog, izdahnutog i alveolarnog zraka
Naizmjeničnim udisanjem i izdisajem, osoba ventilira pluća, održavajući relativno konstantan sastav plina u plućnim vezikulama (alveolama). Čovek udiše atmosferski vazduh sa visokim sadržajem kiseonika (20,9%) i niskim sadržajem ugljen-dioksida (0,03%), a izdiše vazduh u kome ima 16,3% kiseonika i 4% ugljen-dioksida (tabela 8).
Sastav alveolarnog zraka značajno se razlikuje od sastava atmosferskog, udahnutog zraka. Sadrži manje kiseonika (14,2%) i veliki broj ugljični dioksid (5,2%).
Dušik i inertni gasovi koji čine vazduh ne učestvuju u disanju, a njihov sadržaj u udahnutom, izdahnutom i alveolarnom vazduhu je skoro isti.
Zašto izdahnuti vazduh sadrži više kiseonika nego alveolarni vazduh? To se objašnjava činjenicom da se kada izdišete, vazduh koji se nalazi u disajnim organima, u disajnim putevima, meša sa alveolarnim vazduhom.
Parcijalni pritisak i napetost gasova
U plućima kisik iz alveolarnog zraka prelazi u krv, a ugljični dioksid iz krvi ulazi u pluća. Prijelaz plinova iz zraka u tekućinu i iz tekućine u zrak nastaje zbog razlike u parcijalnim tlakovima ovih plinova u zraku i tekućini. Parcijalni pritisak je dio ukupnog pritiska koji predstavlja udio datog plina u mješavini plina. Što je veći procenat gasa u mešavini, to je odgovarajući njen parcijalni pritisak. Atmosferski vazduh, kao što je poznato, je mešavina gasova. Atmosferski pritisak vazduha 760 mm Hg. Art. Parcijalni pritisak kiseonika u atmosferskom vazduhu iznosi 20,94% od 760 mm, odnosno 159 mm; azot - 79,03% od 760 mm, odnosno oko 600 mm; U atmosferskom vazduhu ima malo ugljen-dioksida - 0,03%, pa je njegov parcijalni pritisak 0,03% od 760 mm - 0,2 mm Hg. Art.
Za gasove rastvorene u tečnosti koristi se termin „napon“, koji odgovara terminu „parcijalni pritisak“ koji se koristi za slobodne gasove. Napon gasa se izražava u istim jedinicama kao i pritisak (mmHg). Ako je parcijalni pritisak gasa u okolini veći od napona tog gasa u tečnosti, tada se gas rastvara u tečnosti.
Parcijalni pritisak kiseonika u alveolarnom vazduhu je 100-105 mm Hg. čl., a u krvi koja teče u pluća tenzija kiseonika je u prosjeku 60 mm Hg. Čl., dakle, u plućima kisik iz alveolarnog zraka prelazi u krv.
Kretanje gasova odvija se prema zakonima difuzije, prema kojima se gas širi iz sredine sa visokim parcijalnim pritiskom u medij sa nižim pritiskom.
Izmjena plinova u plućima
Prijelaz kisika iz alveolarnog zraka u krv u plućima i protok ugljičnog dioksida iz krvi u pluća podliježu gore opisanim zakonima.
Zahvaljujući radu velikog ruskog fiziologa Ivana Mihajloviča Sečenova, postalo je moguće proučavati plinski sastav krvi i uvjete izmjene plinova u plućima i tkivima.
Razmjena plinova u plućima se odvija između alveolarnog zraka i krvi difuzijom. Alveole pluća su isprepletene gustom mrežom kapilara. Zidovi alveola i kapilara su vrlo tanki, što olakšava prodiranje plinova iz pluća u krv i obrnuto. Razmjena plinova ovisi o veličini površine kroz koju difundiraju plinovi i razlici parcijalnog tlaka (napetosti) difuznih plinova. Uz dubok udah, alveole se rastežu, a njihova površina dostiže 100-105 m2. Površina kapilara u plućima je takođe velika. Postoji, i to dovoljna, razlika između parcijalnog pritiska gasova u alveolarnom vazduhu i napetosti ovih gasova u venskoj krvi (tabela 9).
Iz tabele 9 proizilazi da je razlika između napetosti gasova u venskoj krvi i njihovog parcijalnog pritiska u alveolarnom vazduhu 110 - 40 = 70 mm Hg za kiseonik. čl., a za ugljični dioksid 47 - 40 = 7 mm Hg. Art.
Eksperimentalno je to bilo moguće utvrditi uz razliku u napetosti kiseonika od 1 mm Hg. Art. kod odrasle osobe u mirovanju 25-60 ml kisika može ući u krv za 1 minut. Osobi u mirovanju potrebno je otprilike 25-30 ml kiseonika u minuti. Dakle, razlika u pritisku kiseonika od 70 mmHg. st, dovoljan je da obezbedi organizam kiseonikom pod različitim uslovima njegove aktivnosti: kada fizički rad, sportske vježbe itd.
Brzina difuzije ugljičnog dioksida iz krvi je 25 puta veća od one kisika, dakle, s razlikom tlaka od 7 mm Hg. Čl., ugljični dioksid ima vremena da se oslobodi iz krvi.
Prijenos plinova krvlju
Krv prenosi kiseonik i ugljični dioksid. U krvi, kao iu svakoj tekućini, plinovi mogu biti u dva stanja: fizički otopljeni i kemijski vezani. I kisik i ugljični dioksid otapaju se u vrlo malim količinama u krvnoj plazmi. Većina kiseonika i ugljen-dioksida se transportuju u hemijski vezanom obliku.
Glavni nosilac kiseonika je hemoglobin u krvi. 1 g hemoglobina vezuje 1,34 ml kiseonika. Hemoglobin ima sposobnost spajanja sa kiseonikom, formirajući oksihemoglobin. Što je veći parcijalni pritisak kiseonika, formira se više oksihemoglobina. U alveolarnom vazduhu parcijalni pritisak kiseonika je 100-110 mm Hg. Art. U takvim uslovima, 97% hemoglobina u krvi se vezuje za kiseonik. Krv donosi kiseonik u tkiva u obliku oksihemoglobina. Ovdje je parcijalni pritisak kiseonika nizak, a oksihemoglobin - krhko jedinjenje - oslobađa kiseonik koji koriste tkiva. Na vezivanje kiseonika hemoglobinom utiče i napetost ugljen-dioksida. Ugljični dioksid smanjuje sposobnost hemoglobina da veže kisik i potiče disocijaciju oksihemoglobina. Povećanje temperature takođe smanjuje sposobnost hemoglobina da veže kiseonik. Poznato je da je temperatura u tkivima viša nego u plućima. Sva ova stanja pomažu u disociaciji oksihemoglobina, zbog čega krv oslobađa kisik oslobođen iz kemijskog spoja u tkivnu tekućinu.
Svojstvo hemoglobina da veže kiseonik je od vitalnog značaja za organizam. Ponekad ljudi umiru od nedostatka kiseonika u telu, okruženi najčistijim vazduhom. Ovo se može desiti osobi koja se nađe u uslovima niskog pritiska (na velikim visinama), gde tanka atmosfera ima veoma nizak parcijalni pritisak kiseonika. 15. aprila 1875 balon Zenit, koji je imao tri balonista, dostigao je visinu od 8000 m. Kada je balon sletio, samo je jedna osoba ostala živa. Uzrok smrti bio je nagli pad parcijalnog pritiska kiseonika velika visina. Na velikim visinama (7-8 km), arterijska krv se u svom gasovitom sastavu približava venskoj krvi; sva tkiva u tijelu počinju osjećati akutni nedostatak kisika, što dovodi do ozbiljnih posljedica. Penjanje na visine iznad 5000 m obično zahtijeva upotrebu posebnih uređaja za kisik.
Uz poseban trening, tijelo se može prilagoditi niskom sadržaju kisika u atmosferskom zraku. Uvježbana osoba se produbljuje disanje, povećava se broj crvenih krvnih zrnaca u krvi zbog njihovog pojačanog stvaranja u hematopoetskim organima i njihovog snabdijevanja iz depoa krvi. Osim toga, povećavaju se srčane kontrakcije, što dovodi do povećanja minutnog volumena krvi.
Tlačne komore se široko koriste za trening.
Ugljični dioksid se prenosi krvlju u obliku hemijskih jedinjenja - natrijum i kalijum bikarbonata. Vezanje ugljičnog dioksida i njegovo oslobađanje u krv ovise o njegovoj napetosti u tkivima i krvi.
Osim toga, hemoglobin u krvi je uključen u prijenos ugljičnog dioksida. U kapilare tkiva ulazi hemoglobin hemijsko jedinjenje sa ugljičnim dioksidom. U plućima se ovo jedinjenje razgrađuje i oslobađa ugljični dioksid. Hemoglobin prenosi oko 25-30% ugljičnog dioksida koji se oslobađa u plućima.
Cilj: ovladavanje vještinama samostalne primjene znanja, vještina i sposobnosti na složen način, prenošenja u nove uslove praktične i istraživačke aktivnosti
Zadaci:
Obrazovni: ovladavanje sadržajem ekološkog obrazovanja, čiji je smisao razumijevanje prirodnih zakona prirode i njihove korelacije sa „vještačkim zakonima” razvoja društva.
Razvojni: razvoj ključnih kompetencija učenika na primjeru sadržaja ekološkog obrazovanja; razvoj istraživačkih vještina učenika za procjenu stanja različitih komponenti životne sredine.
edukativni: formiranje sistema osnovnih vrijednosti (život, zdravlje, ljudi, očuvanje biološke raznolikosti, kulturno nasljeđe itd.), stvaranje uslova za kreativno samoostvarenje i samorazvoj učenika.
Regulatorno: organizuj svoje radno mjesto pod vodstvom nastavnika; odredite plan za izvršavanje zadataka u lekciji, procijenite rezultate svojih aktivnosti.
Komunikativna: razvijene vještine i navike ekološki pismenog ponašanja u okruženju, sa drugim ljudima, harmonične interakcije i održivi razvoj u sistemu “Priroda – društvo”.
Planirani rezultati
kognitivni: razumijevanje učenika o vrijednostima fenomena života, vrijednosti svakog oblika postojanja života; vrijednost ljudskog postojanja, njegovo zdravlje, društveno-kosmički značaj; formiranje ključnih kompetencija zasnovanih na ekološkom obrazovanju;
Predmet: formiranje prirodnog stila ponašanja čovjeka u okolini, zasnovanog na poznavanju zakona interakcije čovjeka sa okolinom; razvoj ekološkog mišljenja koje pretpostavlja sposobnost uspostavljanja uzročno-posljedičnih veza, analiza sistema realnost, modeliranje i predviđanje razvoja životne sredine;
Lični: razvoj ekološkog mišljenja - fleksibilno probabilističko mišljenje, koje pretpostavlja sposobnost uspostavljanja uzročno-posledičnih veza, sistematsku analizu stvarnosti, modeliranje i predviđanje razvoja i životne sredine; razvoj istraživačkih veština u proceni i sistemskoj analizi stanja životne sredine.
Metasubject: veze sa takvim akademske discipline poput biologije, hemije, fizike, geografije - doprinijeće više visoki nivo ovladavanje vještinama iz ovog predmeta i realizacija zadataka za predstručnu obuku školaraca.
Vrsta lekcije -- demonstracija u kojoj eksperiment služi kao vizualna pomoć
Forma- oblici praksi orijentisanih aktivnosti za studente
Metode:, djelomično traženje, istraživanje, učenici sprovode eksperimente.
Određivanje sastava udahnutog i izdahnutog vazduha
Cilj rada: proučavanje relativnog sadržaja ugljičnog dioksida u udahnutom i izdahnutom zraku.
Informacije. Određivanje ugljičnog dioksida vrši se zamućenjem vapnene vode kako bi se uporedio sadržaj ove komponente zraka prije i nakon disanja učenika. Ovako je napisana jednačina hemijska reakcija, što objašnjava zamućenost vapnene vode zbog izlaganja zraku koji sadrži ugljični dioksid.
Zamagljivanje je uzrokovano stvaranjem suspenzije nerastvorljivog kalcijum karbonata (CaC03 ). Daljnjim prolaskom zraka dolazi do reakcije rastvaranja kalcijevog karbonata sa stvaranjem odgovarajućeg bikarbonata:
Tako zamućenje brže nestaje (ili nestaje potpuno) u boci kroz koju prolazi izdahnuti vazduh.
Uključena oprema: Konične tikvice od 50 ml sa čepovima i cijevima za odvod plina u obliku slova L - 2 kom., stakleni usnik, komadi gumene cijevi - 3 kom., T-oblika staklena trojnica.
Reagensi i materijali: krečna voda, bris, rastvor za dezinfekciju (za pripremu rastvora, videti paragraf 3.3).
Napredak
1. Sastavite uređaj kao što je prikazano na slici.
2.U svaku tikvicu sipajte 74 zapremine krečne vode.
3. Temeljito obrišite usnik štapićem navlaženim dezinfekcijskim rastvorom.
4. Izdahnite vazduh, zatim uzmite usnik uređaja u usta i polako, da tečnost ne uđe u usta, uvucite vazduh kroz nastavak za usta. Kroz koju tikvicu zrak ulazi u uređaj?
5.Udahnite i zatim polako izdahnite u nastavak za usta. Kroz koju bocu izdahnuti vazduh napušta uređaj?
6.Uzmite nekoliko udisaja i izdaha za redom kroz nastavak za usta. U kojoj posudi se vapnena voda zamutila?
Uređaj za određivanje sastava udahnutog i izdahnutog vazduha:
Obrada rezultata i zaključaka
1. Zabilježite rezultate eksperimenata u svoju bilježnicu.
2. Izvucite zaključak iz eksperimenta i napišite jednadžbu za hemijsku reakciju koja objašnjava zamućenje vapnene vode
IndikativnocijeviKompanija « Božić+»
Fiziologija disanja.
Tijelo postoji na energiji koja dolazi s nutrijentima. U tijelu ove hranljive materije oksidiraju, a energija neophodna za život se oslobađa. Kiseonik je organizmu stalno potreban, a ugljični dioksid se također mora stalno oslobađati iz tijela. Stoga je disanje vitalni proces života. Čovek može da živi 60 dana bez hrane, 2-3 dana bez vode i 3 minuta bez vazduha. Postoji nekoliko faza disanja:
1. Transport vazduha iz spoljašnje sredine u pluća, a iz pluća u spoljašnje okruženje- zove se ventilacija.
2. Izmjena plinova između alveola i krvi plućne cirkulacije.
3. Transport gasova krvlju
4. Izmjena gasova u tkivima.
5. Ćelijsko ili tkivno disanje.
Respiratorni sistem se sastoji od disajnih puteva i pluća.
1. Dišni ili dišni putevi uključuju nosnu šupljinu, nazofarinks, larinks, dušnik i oklop.
3. Respiratorni mišići
4. Respiratorni centri
5. Respiratorni nervi koji napuštaju respiratorne centre i inerviraju respiratorne mišiće.
Morfofunkcionalna jedinica pluća je acinus. Zapremina vazduha u plućima je 150 ml3. Ovaj vazduh u disajnim putevima ne učestvuje u razmeni gasova i stoga se naziva mrtvi prostor. Ali evo šta se dešava:
1. Pročišćavanje zraka, čestice prašine se zadržavaju zbog vlakana.
2. Zagrijavanje zbog guste mreže kapilara
3. Vlaženje zbog sluzi
4. Neutralizacija zbog lizozima. Volumen disajnih puteva se može odrediti na lešu popunjavanjem disajnih puteva gipsom, zatim se ovaj odljevak potapa u vodu, a volumen mrtvog prostora određuje se zapreminom istisnute vode.
Spoljašnje disanje. U prosjeku, osoba napravi 16-20 respiratornih pokreta u minuti, kod novorođenčadi od 30 do 70. Pluća su prekrivena filmom koji se zove pleura.
Pritisak u pleuralnoj šupljini. Pleuralna šupljina sadrži tečnost koja je po sastavu slična limfi, ali u njoj nema proteina, jer proteini privlače vodu. Zbog toga ima vrlo malo vode u pleuralnoj šupljini. U pleuralnoj fisuri pritisak je uvijek negativan, ovaj je negativan. pritisak se obezbeđuje elastičnom trakcijom pluća. Sa tihim izdisajem, pritisak je 3 mm Hg, sa tihim udisajem - 6 mm Hg; sa dubokim dahom -20mm Hg. Sila pritiska djeluje na pluća, a elastični otpor pluća povezan je s površinskim aktivna supstanca Surfantant. Oblaže površinu alveola tankim slojem. Funkcija surfaktanta je da spriječi preopterećenje i kolaps pluća. Sila površinske napetosti osigurava elastičnu vuču pluća; određuju je 3 faktora:
1. Prisutnost elastičnih vlakana
2. Tonus bronhijalnih mišića
3. Prisustvo surfaktanta.
Surfaktant formiraju pneumociti tipa II, a njegovu sintezu kontroliše vagusni nerv. Transekcija vagusa inhibira proizvodnju surfaktanta. To može uzrokovati da se pluća drže zajedno i može biti fatalno. Ako je integritet pleuralne šupljine poremećen, zrak može ući u pleuralnu šupljinu - to se naziva pneumotoraks. Može biti jednostrano ili dvostrano. Bilateralni pneumotoraks nije kompatibilan sa životom, a ako krv dođe tamo, naziva se hemotoraks.
Mehanizam udisanja i izdisaja. Udah i izdisaj su respiratorni ciklus. Udah je inspiracija, izdisaj izdisanje. Tokom respiratornog ciklusa, zrak se kreće, što je praćeno naizmjeničnim povećanjem i smanjenjem volumena grudnog koša. U činu disanja, pluća preuzimaju pasivnu ulogu, dok su respiratorni mišići aktivni. Pasivnu ulogu pluća dokazao je naučnik Donders.
Mehanizam udisanja. Može biti miran i dubok. Mirno dah– u tome učestvuju glavni respiratorni mišići:
1. Otvor blende. Prilikom tihog udisaja, dijafragma se spljošti, tj. postaje ravna
2. Interkostalni mišići. Podižu rebra.
3. Spoljašnji intercartilaginous mišići. Oni takođe učestvuju u podizanju rebara. Pritisak u pleuralnoj šupljini postaje -6 mm Hg. Količina zraka koja ulazi u pluća je u prosjeku 500 ml.
Miran izdisaj - glavni respiratorni mišići: dijafragma, vanjski interkostalni i vanjski interkartilaginalni mišići se opuštaju. Dolazi do mirnog izdisaja, pritisak u pleuralnoj fisuri postaje -3 mm Hg.
Duboko dah. Mehanizam duboke inspiracije uključuje:
1. Glavni mišići: dijafragma. Prilikom dubokog udisaja, dijafragma se pomiče dolje 1-1,5 cm.Spoljni interkostalni i interkartilaginalni mišići se kontrahuju, dajući rebrima horizontalni položaj.
2. Pomoćni mišići: grudni i leđni mišići: veliki i mali pektoralis povlače sternum prema naprijed, a mišići leđa kao što su skalana, romboidi, trapezius i levator scapulae povlače rebra unazad. Volumen prsne šupljine se povećava u anteroposteriornom i bočnom smjeru. U tom slučaju do 4-5 litara zraka može ući u pluća. A u pleuralnoj pukotini pritisak postaje negativniji na -20 mm Hg.
3. Dubok izdisaj. Glavni uključeni mišići su dijafragma. Prilikom dubokog izdisaja dijafragma se savija ka unutra za 1-1,5 cm jer... mišići trbušnog zida, stežući se, vrše pritisak na unutrašnje organe, a oni vrše pritisak na dijafragmu, pa se dijafragma savija prema unutra. Vanjski interkostalni i intercartilaginous mišići se kontrahiraju i spuštaju rebra i daju im vertikalniji položaj. Dodatni mišići: veliki i manji mišići se kontrahuju i povlače grudnu kost prema unutra. U smanjenju volumena grudnog koša sudjeluju i kontrakcijski mišići leđa i dolazi do dubokog izdisaja. Disanje se postiže radom mišića. Postoji razlika između abdominalnog tipa disanja - uglavnom je kod muškaraca, zbog promjena na dijafragmi, i torakalnog tipa disanja, uglavnom je kod žena zbog kontrakcije respiratornih mišića. Normalno disanje se naziva eipnea, pojačano disanje se naziva tahipneja, sporo disanje se naziva bradipneja, a otežano disanje je dispneja. Brzina disanja u 1 minuti – 16 respiratornih pokreta. Važan pokazatelj je volumen plućne ventilacije.
Plimne zapremine:
1. Vitalni kapacitet (vitalni kapacitet pluća) – broj vazduh koji se može izdahnuti što je više moguće nakon najdubljeg udaha. Za muškarce je 4-5l, za žene 3-4l. Vitalni vitalni kapacitet zavisi od pola, starosti i visine, tada će se zvati Dužni vitalni kapacitet. Vitalni kapacitet se sastoji od 3 toma:
1) plimni volumen (TO)- količina vazduha koja se može mirno izdahnuti nakon mirnog udisaja. Jednako je od 300-800ml (prosjek 500).
2) inspiratorni rezervni volumen– ovo je količina vazduha koja se može dodatno udahnuti nakon mirnog daha. Jednako je od 2-2500 ml.
3) rezervni volumen izdisaja– to je količina vazduha koja se može dodatno izdahnuti nakon mirnog izdisaja, jednaka je 1500 ml.
VC=BLO + inspiratorni rezervni volumen + rezervni volumen izdisaja
4) rezidualni volumen- to je količina zraka koja ostaje u plućima nakon dubokog izdisaja, jednaka je 1000-1200 ml.
5) ukupan kapacitet pluća. Određuje se formulom Vitalni kapacitet + rezidualni volumen.
6) minutni volumen disanja (MOV). Određeno formulom:
Frekvencija disanja(16) *TO(600)=9600. MOD se povećava s fizičkom aktivnošću zbog dubine i učestalosti disanja. Kod djece zbog učestalosti. MVR odražava plućnu ventilaciju, ali postoji i alveolarna ventilacija. Ova alveolarna ventilacija je razlika između plućne ventilacije i ventilacije mrtvog prostora. Da bi razmjena plinova u alveolama bila dovoljna za organizam, potrebno je da alveolarna ventilacija odgovara protoku krvi u plućnoj cirkulaciji. Tada će izmjena plinova biti normalna i koeficijent se naziva koeficijent ventilacijske perfuzije, jednak je 0,8. Postoje alveole s nedovoljnom cirkulacijom krvi, tada će biti poremećena izmjena plinova.
Sastav udahnutog, izdahnutog i alveolarnog zraka.
Kao što se vidi iz tabele, razlika je između izdahnutog i alveolarnog vazduha u smislu CO2. Alveolarni vazduh je unutrašnja gasovita sredina organizma, a od sastava alveolarnog vazduha zavisi sastav arterijske krvi i stanje celog organizma. Razmjena plinova u plućima nastaje kao rezultat razlike parcijalnog tlaka u plinovima i u krvi. Parcijalni tlak je sila kojom plin teži da prođe kroz polupropusnu membranu iz područja visoke vrijednosti u područje niske vrijednosti. Gas je u gasnoj mešavini. Mešavina gasova je O2, CO2, azot i drugi gasovi. Sila kretanja gasa zavisi od njegovog napona, tj. broj gasova u gasnoj mešavini. Ako je napon gasa proporcionalan pritisku, to ukazuje da je gas rastvoren u tečnosti u ravnoteži sa gasom iznad tečnosti. A ako je napetost gasa u gasnoj mešavini veća, onda će ovaj gas, u smislu parcijalnog pritiska, težiti da iz gasne mešavine pređe u tečnost, tj. u krv, a gas će se rastvoriti u krvi. Poznato je da se gasovi u krvi nalaze u 2 stanja, hemijski vezani i slobodni. Difuzija uključuje plinove koji su u stanju jednostavnog fizičkog rastvaranja. Glavna sila za prijelaz O2 i CO2 je razlika parcijalnog tlaka u alveolama zraka i krvi. Razlozi za difuziju:
1. Propustljivost tkiva
2. Brzina krvotoka. Ako se napon poveća, dolazi do kretanja, tj. difuzija.
Parcijalni pritisak
