Pelajaran No.7.

Topik: Respirasi eksternal. Struktur siklus pernapasan.

Napas- serangkaian proses yang mengakibatkan tubuh mengonsumsi oksigen dan melepaskan karbon dioksida.

Respirasi pada manusia dan hewan tingkat tinggi meliputi proses sebagai berikut:

1. Pertukaran udara antara lingkungan luar dengan alveoli paru-paru.

2. Pertukaran gas antara udara alveolus dan darah yang mengalir melalui kapiler paru.

3. Pengangkutan gas melalui darah.

4. Pertukaran gas antara darah dan jaringan di kapiler jaringan.

5. Sel mengonsumsi oksigen dan melepaskan karbon dioksida.

Pada organisme uniseluler, pertukaran gas terjadi melalui seluruh permukaan tubuh, pada serangga - melalui trakea, yang menembus seluruh tubuh, pada ikan - melalui insang. Pada amfibi, 2/3 pertukaran gas terjadi melalui kulit dan 1/3 melalui paru-paru. Pada mamalia, pertukaran gas hampir seluruhnya terjadi di paru-paru dan sedikit melalui kulit dan saluran pencernaan.

Pernapasan luar.

Paru-paru hewan ternak terletak di rongga dada yang tertutup rapat, yang tekanannya negatif (di bawah tekanan atmosfer). Rongga dada bagian dalam dilapisi dengan pleura, salah satu lapisannya (parietal) berbatasan dengan dada, dan lapisan lainnya (visceral) menutupi paru-paru. Di antara keduanya terdapat celah berisi cairan serosa untuk mengurangi gesekan paru-paru saat menghirup dan menghembuskan napas. Paru-paru tidak memiliki otot dan secara pasif mengikuti pergerakan dada: ketika dada mengembang, ia mengembang dan menyedot udara (inhalasi), ketika mengempis, ia mengempis (menghembuskan napas). Otot-otot pernafasan dada dan diafragma berkontraksi karena impuls yang datang dari pusat pernafasan, sehingga menjamin pernafasan normal. Jika dada dibuka, udara masuk ke rongga pleura (pneumotoraks) dan tekanan di dalamnya menjadi sama dengan tekanan atmosfer, akibatnya paru-paru kolaps (atelektasis).

Tekanan negatif di rongga pleura.

Pada janin hewan, paru-paru mengisi seluruh rongga dada. Pertukaran gas terjadi melalui plasenta. Paru-paru janin tidak ikut bernapas.

Setelah lahir, pada napas pertama, tulang rusuk terangkat, tetapi tidak dapat kembali ke posisi semula, karena tertancap di tulang belakang.

Jaringan elastis paru-paru cenderung kolaps, terbentuk celah antara paru-paru dan dada, yang tekanannya berada di bawah atmosfer. Jadi, di alveoli paru-paru tekanannya sama dengan tekanan atmosfer – 760, di rongga pleura – 745-754 mm Hg. 10-30 mm ini memastikan perluasan paru-paru. Saat Anda menarik napas, volume rongga dada meningkat, tekanan menurun, udara masuk ke paru-paru. Ketika dada kolaps, rongga dada mengecil, tekanan di dalamnya meningkat dan udara dipaksa keluar - terjadi pernafasan.

Di bawah frekuensi pernapasan mengacu pada jumlah siklus pernapasan (menghirup-menghembuskan napas) dalam 1 menit. Frekuensi gerakan pernafasan pada hewan tergantung pada intensitas metabolisme, suhu lingkungan, produktivitas hewan, dll.

Hewan besar bernapas lebih jarang dibandingkan hewan kecil, hewan muda lebih sering bernapas dibandingkan hewan dewasa. Sapi dengan produktivitas tinggi bernapas lebih sering dibandingkan sapi dengan produktivitas rendah. Pekerjaan fisik, makan, dan kegembiraan meningkatkan pernapasan.

Tingkat pernapasan

Pada hewan dalam 1 menit

Jenis binatang Frekuensi
Ayam Anjing Babi Sapi Kuda 8-12 10-30 8-18 10-30 22-25

Otot interkostal eksternal dan internal serta otot diafragma berperan dalam tindakan pernapasan. Tergantung pada otot mana yang lebih terlibat dalam perluasan dada, tiga jenis pernapasan dibedakan: kosta atau toraks (saat menghirup, otot interkostal eksternal terutama berkontraksi); perut, atau diafragma (karena kontraksi diafragma); costo-abdominal, ketika otot-otot dada dan diafragma terlibat dalam pernapasan. Selama kehamilan dan penyakit pada organ perut, jenis pernapasan berubah menjadi pernapasan dada, karena hewan “melindungi” organ yang sakit.

Saat bernafas, dada mengembang dan berkontraksi. Rekaman gerakan pernapasan disebut pneumogram, yang dapat digunakan untuk menentukan frekuensi dan kedalaman pernapasan.

Refleks pernapasan protektif termasuk batuk, bersin, berhenti, bernapas cepat atau meningkat.

Batuk dan bersin terjadi karena iritasi pada reseptor saluran pernafasan bagian atas oleh partikel mekanik dan lendir. Saat batuk atau bersin, pernafasan yang tajam terjadi dengan glotis tertutup, akibatnya zat-zat yang mengiritasi dikeluarkan.

Reaksi pertahanan tubuh adalah berhenti bernapas. Jika seekor hewan dibiarkan menghirup amonia, eter, klorin, atau zat berbau menyengat lainnya, pernapasan akan terhenti, yang mencegah penetrasi zat yang mengiritasi ke dalam paru-paru.

Stimulasi yang menyakitkan awalnya menyebabkan penundaan dan kemudian peningkatan pernapasan.

Perpindahan gas melalui darah.

Saat Anda menarik napas, udara memasuki alveoli paru-paru, tempat pertukaran gas terjadi melalui kapiler. Udara yang dihirup merupakan campuran gas: oksigen - 20,82%, karbon dioksida - 0,03 dan nitrogen - 79,15%. Pertukaran gas di paru-paru terjadi sebagai akibat difusi karbon dioksida dari darah ke udara alveolus dan oksigen dari udara alveolus ke dalam darah akibat perbedaan tekanan parsial gas di udara alveolus dan darah.

Tekanan parsial- ini adalah bagian dari tekanan total campuran gas yang disebabkan oleh bagian gas tertentu dalam campuran. Jadi, tekanan karbon dioksida dalam darah vena adalah 46 mm Hg. Seni., dan di udara alveolar - 40, oksigen di alveoli paru-paru - 100 mm Hg. Seni., dan darah vena – 90.

Oksigen yang masuk ke dalam darah larut dalam plasma dalam jumlah 0,3 vol.%, dan sisanya berikatan dengan hemoglobin, menghasilkan pembentukan oksihemoglobin, yang terurai di jaringan. Banyaknya oksigen yang dapat mengikat 100 ml darah disebut kapasitas oksigen darah. Hemoglobin yang dilepaskan berikatan dengan karbon dioksida (membentuk karbohemoglobin), 2,5 vol.% karbon dioksida larut dalam plasma darah. Karbon dioksida dilepaskan dari paru-paru dengan udara yang dihembuskan.

Komposisi udara yang dihirup dan dihembuskan

Manusia bernafas udara atmosfer, yang memiliki komposisi sebagai berikut: 20,94% oksigen, 0,03% karbon dioksida, 79,03% nitrogen. Di udara yang dihembuskan 16,3% oksigen, 4% karbon dioksida, 79,7% nitrogen terdeteksi.

Udara alveolus komposisinya berbeda dengan atmosfer. Di udara alveolar, kandungan oksigen menurun tajam dan jumlah karbon dioksida meningkat. Persentase kandungan gas individu di udara alveolar: 14,2-14,6% oksigen, 5,2-5,7% karbon dioksida, 79,7-80% nitrogen.

STRUKTUR PARU-PARU.

Paru-paru merupakan organ pernapasan berpasangan yang terletak di rongga dada yang tertutup rapat. Milik mereka saluran udara diwakili oleh nasofaring, laring, trakea. Trakea di rongga dada terbagi menjadi dua bronkus - kanan dan kiri, yang masing-masing bercabang berulang kali, membentuk apa yang disebut pohon bronkial. Bronkus terkecil - bronkiolus di ujungnya berkembang menjadi vesikel buta - alveoli paru.

Pertukaran gas tidak terjadi di saluran pernapasan, dan komposisi udara tidak berubah. Ruang yang tertutup pada saluran pernafasan disebut mati, atau berbahaya. Selama pernapasan tenang, volume udara di ruang mati adalah 140-150ml.

Struktur paru-paru memastikan bahwa mereka menjalankan fungsi pernapasan. Dinding tipis alveoli terdiri dari epitel satu lapis yang mudah ditembus gas. Adanya unsur elastis dan serat otot polos memastikan peregangan alveoli yang cepat dan mudah, sehingga mampu menampung udara dalam jumlah besar. Setiap alveolus ditutupi dengan jaringan kapiler padat tempat arteri pulmonalis bercabang.

Setiap paru-paru ditutupi di bagian luar dengan membran serosa - pleura, terdiri dari dua daun: parietal dan paru (visceral). Di antara lapisan pleura terdapat celah sempit berisi cairan serosa - rongga pleura.

Perluasan dan kolapsnya alveolus paru serta pergerakan udara sepanjang saluran pernafasan disertai dengan munculnya bunyi pernafasan yang dapat diperiksa dengan auskultasi. (auskultasi).



Tekanan pada rongga pleura dan mediastinum selalu normal negatif. Oleh karena itu, alveoli selalu dalam keadaan meregang. Tekanan intratoraks negatif berperan penting dalam hemodinamik, memastikan aliran balik vena ke jantung dan meningkatkan sirkulasi darah di lingkaran paru, terutama pada fase inhalasi.

SIKLUS PERNAPASAN.

Siklus pernafasan terdiri dari inhalasi, pernafasan dan jeda pernafasan. Durasi inhalasi pada orang dewasa dari 0,9 hingga 4,7 detik, durasi penghembusan - 1,2-6 detik. Jeda pernapasan bervariasi ukurannya dan bahkan mungkin tidak ada.

Gerakan pernafasan dilakukan dengan tertentu ritme dan frekuensi, yang ditentukan oleh jumlah kunjungan dada dalam 1 menit. Pada orang dewasa, frekuensi pernapasan adalah 12-18 dalam 1 menit.

Kedalaman gerakan pernafasan ditentukan oleh amplitudo kunjungan dada dan menggunakan metode khusus yang memungkinkan seseorang mempelajari volume paru.

Mekanisme inhalasi. Penghirupan dipastikan dengan perluasan dada karena kontraksi otot pernapasan - otot interkostal eksternal dan diafragma. Aliran udara ke paru-paru sangat bergantung pada tekanan negatif di rongga pleura.

Mekanisme pernafasan. Pernafasan (ekspirasi) terjadi akibat relaksasi otot-otot pernafasan, serta akibat traksi elastis paru-paru yang berusaha mengambil posisi semula. Kekuatan elastis paru-paru diwakili oleh komponen dan kekuatan jaringan tegangan permukaan, yang berusaha untuk mengurangi permukaan bola alveolar seminimal mungkin. Namun, alveoli biasanya tidak pernah kolaps. Alasannya adalah adanya zat penstabil surfaktan di dinding alveoli - surfaktan diproduksi oleh alveolosit.

VOLUME PARU. VENTILASI PARU.

Volume pasang surut- jumlah udara yang dihirup dan dihembuskan seseorang selama pernapasan tenang. Volumenya adalah 300 - 700ml.

Volume cadangan inspirasi- jumlah udara yang dapat dimasukkan ke dalam paru-paru jika, setelah inhalasi tenang, dilakukan inhalasi maksimal. Volume cadangan inspirasi sama dengan 1500-2000ml.

Volume cadangan ekspirasi- volume udara yang dikeluarkan dari paru-paru jika, setelah inhalasi dan pernafasan yang tenang, dilakukan pernafasan yang maksimal. Jumlahnya adalah 1500-2000ml.

Volume sisa- ini adalah volume udara yang tersisa di paru-paru setelah pernafasan terdalam. Volume sisa sama dengan 1000-1500ml udara.

Volume tidal, volume cadangan inspirasi dan ekspirasi
merupakan apa yang disebut kapasitas vital.
Kapasitas vital paru-paru pada pria muda
sebanyak 3,5-4,8 l, untuk wanita - 3-3,5 l.

Kapasitas paru-paru total terdiri dari kapasitas vital paru-paru dan volume sisa udara.

Ventilasi paru- jumlah udara yang ditukar dalam 1 menit.

Ventilasi paru ditentukan dengan mengalikan volume tidal dengan jumlah napas per menit (volume pernapasan menit). Pada orang dewasa dalam keadaan istirahat fisiologis relatif, ventilasi paru terjadi 6-8 liter per 1 menit.

Volume paru-paru dapat ditentukan menggunakan perangkat khusus - spirometer dan spirograf.

TRANSPORTASI GAS DENGAN DARAH.

Darah mengantarkan oksigen ke jaringan dan membawa karbon dioksida.

Pergerakan gas dari lingkungan ke dalam cairan dan dari cairan ke lingkungan terjadi karena adanya perbedaan tekanan parsial. Gas selalu berdifusi dari lingkungan yang bertekanan tinggi ke lingkungan yang bertekanan lebih rendah.

Tekanan parsial oksigen masuk udara atmosfer 21,1 kPa (158 mmHg st.), di udara alveolar - 14,4-14,7 kPa (108-110 mmHg. st.) dan di darah vena mengalir ke paru-paru - 5,33kPa (40 mmHg st.). Di kapiler darah arteri lingkaran besar tekanan oksigen sirkulasi darah adalah 13,6-13,9 kPa (102-104 mmHg), dalam cairan interstisial - 5,33 kPa (40 mm Hg), dalam jaringan - 2,67 kPa (20 mm Hg). Jadi, pada semua tahap pergerakan oksigen terdapat perbedaan tekanan parsial, yang mendorong difusi gas.

Pergerakan karbon dioksida terjadi dalam arah yang berlawanan. Ketegangan karbon dioksida dalam jaringan adalah 8,0 kPa atau lebih (60 atau lebih mm Hg), dalam darah vena - 6,13 kPa (46 mm Hg), di udara alveolar - 0,04 kPa (0,3 mmHg). Karena itu, perbedaan tegangan karbon dioksida sepanjang jalurnya menyebabkan difusi gas dari jaringan ke lingkungan.

Transportasi oksigen oleh darah. Oksigen dalam darah ada dalam dua keadaan: pembubaran fisik dan ikatan kimia dengan hemoglobin. Hemoglobin membentuk senyawa yang sangat rapuh dan mudah terdisosiasi dengan oksigen - oksihemoglobin: 1g hemoglobin mengikat 1,34 ml oksigen. Jumlah oksigen maksimum yang dapat diikat dalam 100 ml darah adalah kapasitas oksigen darah(18,76 ml atau 19 vol%).

Saturasi oksigen hemoglobin berkisar antara 96 ​​hingga 98%. Derajat kejenuhan hemoglobin dengan oksigen dan disosiasi oksihemoglobin (pembentukan hemoglobin tereduksi) tidak berbanding lurus dengan tekanan oksigen. Kedua proses ini tidak linier, tetapi terjadi sepanjang kurva yang disebut kurva pengikatan atau disosiasi oksihemoglobin.

Beras. 25. Kurva disosiasi oksihemoglobin B larutan berair(I) dan di dalam darah (II) pada tekanan karbon dioksida 5,33 kPa (40 mm Hg) (menurut Barcroft).

Pada tekanan oksigen nol, tidak ada oksihemoglobin dalam darah. Pada tekanan parsial oksigen rendah, laju pembentukan oksihemoglobin rendah. Jumlah maksimum hemoglobin (45-80%) yang berikatan dengan oksigen ketika tegangannya 3,47-6,13 kPa (26-46 mm Hg). Peningkatan lebih lanjut dalam ketegangan oksigen menyebabkan penurunan laju pembentukan oksihemoglobin (Gbr. 25).

Afinitas hemoglobin terhadap oksigen berkurang secara signifikan ketika reaksi darah bergeser ke sisi asam, yang diamati pada jaringan dan sel tubuh karena pembentukan karbon dioksida

Peralihan hemoglobin menjadi oksihemoglobin dan darinya menjadi oksihemoglobin tereduksi juga bergantung pada suhu. Pada tekanan parsial oksigen yang sama di lingkungan pada suhu 37-38 ° C, ia berubah menjadi bentuk tereduksi jumlah terbesar oksihemoglobin,

Transportasi karbon dioksida oleh darah. Karbon dioksida diangkut ke paru-paru dalam bentuk bikarbonat dan dalam keadaan terikat secara kimia dengan hemoglobin ( karbohemoglobin).

PUSAT PERNAPASAN.

Urutan ritmis inhalasi dan pernafasan, serta perubahan sifat gerakan pernapasan tergantung pada keadaan tubuh, diatur pusat pernapasan terletak di medula oblongata.

Ada dua kelompok neuron di pusat pernapasan: inspirasi Dan ekspirasi. Ketika neuron inspirasi yang memberikan inspirasi tereksitasi, aktivitas sel saraf ekspirasi terhambat, dan sebaliknya.

Di bagian atas pons ( pons) terletak pusat pneumotaksik, yang mengontrol aktivitas pusat inhalasi dan pernafasan bagian bawah dan memastikan pergantian siklus gerakan pernapasan yang benar.

Pusat pernapasan, yang terletak di medula oblongata, mengirimkan impuls ke neuron motorik sumsum tulang belakang , mempersarafi otot-otot pernapasan. Diafragma dipersarafi oleh akson neuron motorik yang terletak di tingkat tersebut Segmen serviks III-IV sumsum tulang belakang. Neuron motorik, yang prosesnya membentuk saraf interkostal yang mempersarafi otot interkostal, berada di tanduk anterior (III-XII) segmen toraks sumsum tulang belakang.

Arti bernafas

Pernapasan adalah proses penting pertukaran gas yang konstan antara tubuh dan lingkungan sekitarnya. Dalam proses bernafas, seseorang menyerap oksigen dari lingkungan dan melepaskan karbon dioksida.

Hampir semua reaksi kompleks transformasi zat dalam tubuh memerlukan partisipasi oksigen. Tanpa oksigen, metabolisme tidak mungkin terjadi, dan pasokan oksigen yang konstan diperlukan untuk mempertahankan kehidupan. Di dalam sel dan jaringan, sebagai hasil metabolisme, karbon dioksida terbentuk, yang harus dikeluarkan dari tubuh. Akumulasi karbon dioksida dalam jumlah besar di dalam tubuh berbahaya. Karbon dioksida dibawa oleh darah ke organ pernafasan dan dihembuskan. Oksigen yang masuk ke organ pernapasan selama inhalasi berdifusi ke dalam darah dan dikirim ke organ dan jaringan melalui darah.

Tidak ada cadangan oksigen dalam tubuh manusia dan hewan, oleh karena itu pasokan oksigen yang terus menerus ke dalam tubuh merupakan kebutuhan yang vital. Jika seseorang, jika perlu, dapat hidup tanpa makanan selama lebih dari sebulan, tanpa air hingga 10 hari, maka tanpa adanya oksigen, perubahan ireversibel terjadi dalam 5-7 menit.

Komposisi udara yang dihirup, dihembuskan dan udara alveolar

Dengan menghirup dan menghembuskan napas secara bergantian, seseorang memberikan ventilasi pada paru-parunya, menjaga komposisi gas yang relatif konstan di vesikel paru (alveoli). Seseorang menghirup udara atmosfer dengan kandungan oksigen tinggi (20,9%) dan kandungan karbon dioksida rendah (0,03%), serta menghembuskan udara yang mengandung 16,3% oksigen dan 4% karbon dioksida (Tabel 8).

Komposisi udara alveolar berbeda secara signifikan dengan komposisi udara atmosferik yang dihirup. Ini mengandung lebih sedikit oksigen (14,2%) dan sejumlah besar karbon dioksida (5,2%).

Nitrogen dan gas inert yang menyusun udara tidak ikut serta dalam respirasi, dan kandungannya dalam udara inhalasi, ekshalasi, dan alveolar hampir sama.

Mengapa udara yang dihembuskan mengandung lebih banyak oksigen dibandingkan udara alveolar? Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa pada saat pernafasan, udara yang ada di organ pernafasan, di saluran pernafasan, bercampur dengan udara alveolus.

Tekanan parsial dan tegangan gas

Di paru-paru, oksigen dari udara alveolar masuk ke dalam darah, dan karbon dioksida dari darah masuk ke paru-paru. Peralihan gas dari udara ke cair dan dari cair ke udara terjadi karena perbedaan tekanan parsial gas-gas tersebut di udara dan cairan. Tekanan parsial adalah bagian dari tekanan total yang menentukan bagian gas tertentu dalam campuran gas. Semakin tinggi persentase gas dalam campuran, semakin tinggi pula tekanan parsialnya. Udara atmosfer diketahui merupakan campuran gas. Tekanan udara atmosfer 760 mm Hg. Seni. Tekanan parsial oksigen di udara atmosfer adalah 20,94% dari 760 mm, yaitu 159 mm; nitrogen - 79,03% dari 760 mm, yaitu sekitar 600 mm; Ada sedikit karbon dioksida di udara atmosfer - 0,03%, oleh karena itu tekanan parsialnya adalah 0,03% dari 760 mm - 0,2 mm Hg. Seni.

Untuk gas yang terlarut dalam cairan, istilah “tegangan” digunakan, sesuai dengan istilah “tekanan parsial” yang digunakan untuk gas bebas. Ketegangan gas dinyatakan dalam satuan yang sama dengan tekanan (mmHg). Jika tekanan parsial suatu gas di lingkungan lebih tinggi dari tegangan gas tersebut di dalam cairan, maka gas tersebut larut dalam cairan.

Tekanan parsial oksigen di udara alveolar adalah 100-105 mm Hg. Seni., dan dalam darah yang mengalir ke paru-paru, tekanan oksigen rata-rata 60 mm Hg. Seni., oleh karena itu, di paru-paru, oksigen dari udara alveolar masuk ke dalam darah.

Pergerakan gas terjadi menurut hukum difusi, yang menyatakan bahwa gas berpindah dari medium yang bertekanan parsial tinggi ke medium yang bertekanan lebih rendah.

Pertukaran gas di paru-paru

Transisi oksigen dari udara alveolus ke dalam darah di paru-paru dan aliran karbon dioksida dari darah ke paru-paru mengikuti hukum yang dijelaskan di atas.

Berkat karya ahli fisiologi besar Rusia Ivan Mikhailovich Sechenov, komposisi gas darah dan kondisi pertukaran gas di paru-paru dan jaringan dapat dipelajari.

Pertukaran gas di paru-paru terjadi antara udara alveolar dan darah melalui difusi. Alveoli paru-paru terjalin dengan jaringan kapiler yang padat. Dinding alveoli dan kapiler sangat tipis sehingga memudahkan penetrasi gas dari paru-paru ke dalam darah dan sebaliknya. Pertukaran gas bergantung pada ukuran permukaan tempat gas berdifusi dan perbedaan tekanan parsial (tegangan) gas yang berdifusi. Dengan pernafasan yang dalam, alveolus meregang, dan permukaannya mencapai 100-105 m2. Luas permukaan kapiler di paru-paru juga besar. Terdapat perbedaan yang cukup antara tekanan parsial gas di udara alveolus dan tegangan gas-gas tersebut di dalam darah vena (Tabel 9).

Dari Tabel 9 dapat disimpulkan bahwa perbedaan antara tegangan gas dalam darah vena dan tekanan parsialnya di udara alveolus adalah 110 - 40 = 70 mm Hg untuk oksigen. Seni., dan untuk karbon dioksida 47 - 40 = 7 mm Hg. Seni.

Secara eksperimental, dimungkinkan untuk menetapkan bahwa dengan perbedaan tekanan oksigen sebesar 1 mm Hg. Seni. pada orang dewasa saat istirahat, 25-60 ml oksigen dapat masuk ke dalam darah dalam 1 menit. Seseorang saat istirahat membutuhkan kurang lebih 25-30 ml oksigen per menit. Oleh karena itu, perbedaan tekanan oksigen sebesar 70 mmHg. st, cukup untuk menyediakan oksigen bagi tubuh dalam berbagai kondisi aktivitasnya: kapan pekerjaan fisik, latihan olahraga, dll.

Laju difusi karbon dioksida dari darah 25 kali lebih besar dibandingkan oksigen, oleh karena itu, dengan perbedaan tekanan 7 mm Hg. Seni., karbon dioksida punya waktu untuk dilepaskan dari darah.

Perpindahan gas melalui darah

Darah membawa oksigen dan karbon dioksida. Dalam darah, seperti halnya cairan apa pun, gas dapat berada dalam dua keadaan: terlarut secara fisik dan terikat secara kimia. Baik oksigen dan karbon dioksida larut dalam jumlah yang sangat kecil di plasma darah. Sebagian besar oksigen dan karbon dioksida diangkut dalam bentuk terikat secara kimia.

Pembawa oksigen utama adalah hemoglobin dalam darah. 1 g hemoglobin mengikat 1,34 ml oksigen. Hemoglobin memiliki kemampuan untuk bergabung dengan oksigen, membentuk oksihemoglobin. Semakin tinggi tekanan parsial oksigen, semakin banyak oksihemoglobin yang terbentuk. Di udara alveolar, tekanan parsial oksigen adalah 100-110 mm Hg. Seni. Dalam kondisi seperti itu, 97% hemoglobin darah berikatan dengan oksigen. Darah membawa oksigen ke jaringan dalam bentuk oksihemoglobin. Di sini tekanan parsial oksigen rendah, dan oksihemoglobin – senyawa rapuh – melepaskan oksigen, yang digunakan oleh jaringan. Pengikatan oksigen oleh hemoglobin juga dipengaruhi oleh tekanan karbon dioksida. Karbon dioksida mengurangi kemampuan hemoglobin untuk mengikat oksigen dan mendorong disosiasi oksihemoglobin. Peningkatan suhu juga menurunkan kemampuan hemoglobin untuk mengikat oksigen. Diketahui bahwa suhu di jaringan lebih tinggi dibandingkan di paru-paru. Semua kondisi ini membantu memisahkan oksihemoglobin, akibatnya darah melepaskan oksigen yang dilepaskan dari senyawa kimia ke dalam cairan jaringan.

Sifat hemoglobin untuk mengikat oksigen sangat penting bagi tubuh. Terkadang orang meninggal karena kekurangan oksigen dalam tubuhnya, dikelilingi oleh udara yang paling bersih. Hal ini dapat terjadi pada seseorang yang berada dalam kondisi tekanan rendah (di dataran tinggi), dimana atmosfer tipis memiliki tekanan parsial oksigen yang sangat rendah. 15 April 1875 balon Zenit yang membawa tiga penerbang balon mencapai ketinggian 8000 m, ketika balon mendarat, hanya satu orang yang masih hidup. Penyebab kematiannya adalah penurunan tajam tekanan parsial oksigen sebesar dataran tinggi. Di dataran tinggi (7-8 km), darah arteri dalam komposisi gasnya mendekati darah vena; semua jaringan tubuh mulai mengalami kekurangan oksigen akut, yang menyebabkan konsekuensi serius. Pendakian ke ketinggian di atas 5000 m biasanya memerlukan penggunaan alat oksigen khusus.

Dengan pelatihan khusus, tubuh dapat beradaptasi dengan rendahnya kandungan oksigen di udara atmosfer. Nafas orang yang terlatih semakin dalam, jumlah sel darah merah dalam darah meningkat karena peningkatan pembentukannya di organ hematopoietik dan suplainya dari depot darah. Selain itu, kontraksi jantung meningkat, yang menyebabkan peningkatan volume darah.

Ruang tekanan banyak digunakan untuk pelatihan.

Karbon dioksida dibawa oleh darah dalam bentuk senyawa kimia - natrium dan kalium bikarbonat. Pengikatan karbon dioksida dan pelepasannya ke dalam darah bergantung pada ketegangannya di jaringan dan darah.

Selain itu, hemoglobin darah terlibat dalam transfer karbon dioksida. Di kapiler jaringan, hemoglobin masuk senyawa kimia dengan karbon dioksida. Di paru-paru, senyawa ini terurai untuk melepaskan karbon dioksida. Sekitar 25-30% karbon dioksida yang dilepaskan di paru-paru dibawa oleh hemoglobin.

Target: menguasai keterampilan untuk secara mandiri menerapkan pengetahuan, keterampilan dan kemampuan dalam cara yang kompleks, untuk mentransfernya ke kondisi baru kegiatan praktis dan penelitian

Tugas:

Pendidikan: menguasai muatan pendidikan lingkungan hidup yang maknanya memahami hukum alam dan korelasinya dengan “hukum buatan” perkembangan masyarakat.

Pembangunan: pengembangan kompetensi utama anak sekolah dengan menggunakan contoh muatan pendidikan lingkungan hidup; pengembangan keterampilan penelitian siswa untuk menilai keadaan berbagai komponen lingkungan.

Pendidikan: pembentukan sistem nilai-nilai dasar (kehidupan, kesehatan, manusia, konservasi keanekaragaman hayati, warisan budaya dll), menciptakan kondisi untuk realisasi diri kreatif dan pengembangan diri anak sekolah.

Peraturan: mengatur Anda tempat kerja di bawah bimbingan seorang guru; menentukan rencana penyelesaian tugas dalam pelajaran, mengevaluasi hasil kegiatannya.

Komunikatif: mengembangkan keterampilan dan kebiasaan perilaku berwawasan lingkungan dalam lingkungan, dengan orang lain, interaksi yang harmonis dan pembangunan berkelanjutan dalam sistem “Alam – Masyarakat”.

Hasil yang direncanakan

Kognitif: pemahaman siswa terhadap nilai-nilai fenomena kehidupan, nilai setiap wujud eksistensi kehidupan; nilai keberadaan manusia, kesehatannya, signifikansi sosio-kosmik; pembentukan kompetensi utama berbasis pendidikan lingkungan hidup;

Subjek: terbentuknya gaya tingkah laku manusia yang sesuai dengan alam dalam lingkungannya, berdasarkan pengetahuan tentang hukum-hukum interaksi manusia dengan lingkungannya; pengembangan pemikiran ekologi, yang mengandaikan kemampuan untuk membangun hubungan sebab-akibat, analisa sistem realitas, pemodelan dan prakiraan pembangunan lingkungan hidup;

Pribadi: pengembangan pemikiran ekologis - pemikiran probabilistik fleksibel, yang mengandaikan kemampuan untuk membangun hubungan sebab-akibat, analisis sistematis terhadap realitas, pemodelan dan peramalan pembangunan dan lingkungan; pengembangan keterampilan penelitian dalam penilaian dan analisis sistem keadaan lingkungan.

Metasubjek: koneksi dengan itu disiplin akademis seperti biologi, kimia, fisika, geografi - akan berkontribusi lebih banyak level tinggi penguasaan keterampilan dalam kursus ini dan pelaksanaan tugas pelatihan pra-profesional anak sekolah.

Jenis pelajaran -- demonstrasi di mana percobaan berfungsi sebagai alat bantu visual

Membentuk- bentuk kegiatan yang berorientasi pada praktik bagi siswa

Metode:, sebagian pencarian, penelitian, siswa melakukan eksperimen.

Penentuan komposisi udara yang dihirup dan dihembuskan

Tujuan pekerjaan: studi tentang kandungan relatif karbon dioksida di udara yang dihirup dan dihembuskan.

Informasi. Penentuan kadar karbon dioksida dilakukan dengan mengetahui kekeruhan air kapur untuk membandingkan kandungan komponen udara tersebut sebelum dan sesudah pernafasan siswa. Beginilah persamaannya ditulis reaksi kimia, yang menjelaskan kekeruhan air kapur akibat paparan udara yang mengandung karbon dioksida.

Kekeruhan ini disebabkan oleh terbentuknya suspensi kalsium karbonat yang tidak larut (CaC03 ). Dengan aliran udara lebih lanjut, reaksi pelarutan kalsium karbonat terjadi dengan pembentukan bikarbonat yang sesuai:

Dengan demikian, kekeruhan menghilang lebih cepat (atau hilang sama sekali) di dalam labu yang dilalui udara yang dihembuskan.

Peralatan termasuk: Labu berbentuk kerucut 50 ml dengan sumbat dan tabung saluran keluar gas berbentuk L - 2 pcs., corong kaca, potongan tabung karet - 3 pcs., tee kaca berbentuk T.

Reagen dan bahan: air kapur, kapas, larutan desinfektan (untuk pembuatan larutan, lihat paragraf 3.3).

Kemajuan

1.Rakit perangkat seperti yang ditunjukkan pada gambar.

2. Tuangkan 74 volume air jeruk nipis ke dalam setiap labu.

3. Bersihkan corong secara menyeluruh dengan kapas yang dibasahi dengan larutan disinfektan.

4. Hembuskan udara, lalu masukkan corong alat ke dalam mulut dan perlahan-lahan agar cairan tidak masuk ke dalam mulut, tarik udara melalui corong. Melalui labu manakah udara masuk ke perangkat?

5. Tarik napas lalu hembuskan perlahan ke dalam corong. Melalui labu manakah udara yang dihembuskan keluar dari perangkat?

6. Ambil beberapa kali tarikan dan embusan napas berturut-turut melalui corong. Di wadah manakah air kapur menjadi keruh?

Alat untuk menentukan komposisi udara yang dihirup dan dihembuskan:

Pengolahan hasil dan kesimpulan

1. Catatlah hasil percobaan dalam buku catatan anda.

2. Buatlah kesimpulan dari percobaan tersebut dan tuliskan persamaan reaksi kimia yang menjelaskan kekeruhan air kapur

IndikatiftabungPerusahaan « Natal+»

Fisiologi pernapasan.

Tubuh ada dari energi yang datang dengan nutrisi. Di dalam tubuh ini nutrisi teroksidasi, dan energi yang diperlukan untuk kehidupan dilepaskan. Oksigen selalu dibutuhkan oleh tubuh, dan karbon dioksida juga harus dikeluarkan dari tubuh secara terus-menerus. Oleh karena itu, pernapasan merupakan proses kehidupan yang vital. Seseorang dapat hidup 60 hari tanpa makanan, 2-3 hari tanpa air, dan 3 menit tanpa udara. Ada beberapa tahapan pernapasan:

1. Transportasi udara dari lingkungan luar ke paru-paru, dan dari paru-paru ke lingkungan luar- disebut ventilasi.

2. Pertukaran gas antara alveoli dan darah sirkulasi pulmonal.

3. Pengangkutan gas melalui darah

4. Pertukaran gas dalam jaringan.

5. Respirasi seluler atau jaringan.

Sistem pernafasan terdiri dari saluran pernafasan dan paru-paru.

1. Saluran pernafasan atau pernafasan meliputi rongga hidung, nasofaring, laring, trakea, dan lapis baja.

3. Otot pernafasan

4. Pusat pernafasan

5. Saraf pernafasan yang meninggalkan pusat pernafasan dan mempersarafi otot pernafasan.

Unit morfofungsional paru adalah Acinus. Volume udara dalam paru-paru adalah 150 ml3. Udara pada saluran napas ini tidak ikut serta dalam pertukaran gas sehingga disebut ruang mati. Namun inilah yang terjadi:

1. Pemurnian udara, partikel debu tertahan karena serat.

2. Pemanasan akibat jaringan kapiler yang padat

3. Melembabkan karena adanya lendir

4. Netralisasi akibat lisozim. Volume saluran nafas pada mayat dapat ditentukan dengan mengisi saluran nafas dengan plester, kemudian gips ini direndam dalam air, dan volume ruang mati ditentukan oleh volume air yang dipindahkan.

Pernapasan luar. Rata-rata, seseorang melakukan 16-20 gerakan pernapasan per menit, pada bayi baru lahir 30 hingga 70 gerakan. Paru-paru ditutupi dengan lapisan yang disebut pleura.

Tekanan di rongga pleura. Rongga pleura mengandung cairan yang komposisinya mirip dengan getah bening, tetapi tidak mengandung protein karena protein menarik air. Oleh karena itu, hanya ada sedikit air di rongga pleura. Pada fisura pleura tekanannya selalu negatif, ini negatif. tekanan diberikan oleh traksi elastis paru-paru. Dengan pernafasan yang tenang, tekanannya adalah 3 mm Hg, dengan pernafasan yang tenang - 6 mm Hg; dengan nafas dalam -20mm Hg. Kekuatan tekanan bekerja pada paru-paru dan resistensi elastis paru-paru berhubungan dengan permukaan zat aktif surfantan. Ini melapisi permukaan alveoli dengan lapisan tipis. Fungsi surfaktan adalah untuk mencegah overextension dan kolapsnya paru-paru. Kekuatan tegangan permukaan memberikan traksi elastis pada paru-paru, hal ini ditentukan oleh 3 faktor:



1. Adanya serat elastis

2. Tonus otot bronkus

3. Adanya surfaktan.

Surfaktan dibentuk oleh pneumosit tipe II dan sintesisnya dikendalikan oleh saraf vagus. Transeksi vagus menghambat produksi surfaktan. Hal ini dapat menyebabkan paru-paru saling menempel dan berakibat fatal. Jika integritas rongga pleura terganggu, udara dapat masuk ke rongga pleura - ini disebut pneumotoraks. Itu bisa satu sisi atau dua sisi. Pneumotoraks bilateral tidak sesuai dengan kehidupan, dan jika ada darah di sana, disebut hemotoraks.

Mekanisme inhalasi dan ekshalasi. Menghirup dan menghembuskan napas merupakan siklus pernafasan. Menghirup adalah inspirasi, pernafasan adalah ekspirasi. Selama siklus pernapasan, udara bergerak, yang disertai dengan peningkatan dan penurunan volume dada secara bergantian. Dalam melakukan pernafasan, paru-paru berperan pasif, sedangkan otot-otot pernafasan berperan aktif. Peran pasif paru-paru dibuktikan oleh ilmuwan Donders.

Mekanisme inhalasi. Itu bisa tenang dan dalam. Nafas yang tenang– otot pernapasan utama mengambil bagian di dalamnya:

1. Bukaan. Selama inhalasi yang tenang, diafragma menjadi rata, mis. menjadi datar

2. Otot interkostal. Mereka mengangkat tulang rusuk.

3. Otot antar tulang rawan luar. Mereka juga ikut serta dalam membesarkan tulang rusuk. Tekanan di rongga pleura menjadi -6mm Hg. Jumlah udara yang masuk ke paru-paru rata-rata 500 ml.

Pernafasan yang tenang - otot pernapasan utama: diafragma, otot interkostal eksternal dan interkartilaginosa eksternal rileks. Terjadi pernafasan yang tenang, tekanan pada celah pleura menjadi -3 mm Hg.

Napas dalam. Mekanisme inspirasi mendalam meliputi:

1. Otot utama: diafragma. Selama inhalasi dalam, diafragma bergerak ke bawah 1-1,5 cm, otot interkostal eksternal dan interkartilago berkontraksi, sehingga tulang rusuk berada dalam posisi horizontal.

2. Otot aksesori: otot dada dan punggung: otot pektoralis mayor dan minor menarik tulang dada ke depan, dan otot punggung seperti otot tak sama panjang, belah ketupat, trapezius, dan skapula levator menarik tulang rusuk ke belakang. Volume rongga dada meningkat ke arah anteroposterior dan lateral. Dalam hal ini, hingga 4-5 liter udara bisa masuk ke paru-paru. Dan pada fisura pleura, tekanannya menjadi lebih negatif hingga -20 mm Hg.

3. Pernafasan dalam-dalam. Otot utama yang terlibat adalah diafragma. Selama pernafasan dalam, diafragma menekuk ke dalam sebesar 1-1,5 cm karena... otot-otot dinding perut, berkontraksi, memberi tekanan pada organ dalam, dan memberi tekanan pada diafragma, sehingga diafragma menekuk ke dalam. Otot interkostal dan interkartilago eksternal berkontraksi dan menurunkan tulang rusuk serta memberikan posisi yang lebih vertikal. Otot tambahan: otot besar dan kecil berkontraksi dan menarik tulang dada ke dalam. Otot-otot punggung yang berkontraksi juga berperan dalam pengurangan volume rongga dada dan terjadi pernafasan yang dalam. Pernapasan dicapai melalui kerja otot. Ada perbedaan antara jenis pernapasan perut - terutama pada pria, karena perubahan diafragma, dan jenis pernapasan toraks, terutama pada wanita karena kontraksi otot pernapasan. Pernapasan normal disebut eipnea, peningkatan pernapasan disebut takipnea, pernapasan lambat disebut bradipnea, dan sesak napas disebut dispnea. Laju pernapasan per 1 menit – 16 gerakan pernapasan. Indikator penting adalah volume ventilasi paru.

Volume pasang surut:

1. Kapasitas vital (kapasitas vital paru-paru) – jumlahnya udara yang dapat dihembuskan sebanyak-banyaknya setelah menarik napas sedalam-dalamnya. Untuk pria 4-5l, untuk wanita 3-4l. Kapasitas vital vital tergantung pada jenis kelamin, umur, dan tinggi badan, maka disebut kapasitas vital karena. Kapasitas vital terdiri dari 3 jilid :

1) volume pasang surut (TO)- jumlah udara yang dapat dihembuskan dengan tenang setelah dihirup dengan tenang. Itu sama dengan 300-800ml (rata-rata 500).

2) volume cadangan inspirasi– ini adalah jumlah udara yang dapat dihirup tambahan setelah bernapas dengan tenang. Itu sama dengan 2-2500ml.

3) volume cadangan ekspirasi– ini adalah jumlah udara yang dapat dihembuskan tambahan setelah pernafasan yang tenang, sama dengan 1500 ml.

VC=BLO + volume cadangan inspirasi + volume cadangan ekspirasi

4) volume sisa- ini adalah jumlah udara yang tersisa di paru-paru setelah pernafasan dalam-dalam, sama dengan 1000-1200 ml.

5) kapasitas paru total. Ditentukan dengan rumus Kapasitas vital + volume sisa.

6) volume pernapasan menit (MOV). Ditentukan dengan rumus:

Frekuensi pernapasan(16) *KE(600)=9600. MOD meningkat seiring dengan aktivitas fisik karena kedalaman dan frekuensi pernapasan. Pada anak-anak karena frekuensinya. MVR mencerminkan ventilasi paru, namun ventilasi alveolar juga ada. Ventilasi alveolar inilah yang membedakan ventilasi pulmonal dengan ventilasi ruang mati. Agar pertukaran gas di alveolus mencukupi bagi tubuh, ventilasi alveolus perlu disesuaikan dengan aliran darah dalam sirkulasi paru. Maka pertukaran gas akan normal dan koefisiennya disebut koefisien ventilasi perfusi yaitu sebesar 0,8. Alveoli mengalami sirkulasi darah yang tidak mencukupi, maka pertukaran gas akan terganggu.

Komposisi udara yang dihirup, dihembuskan dan udara alveolar.

Seperti dapat dilihat dari tabel, perbedaan antara udara yang dihembuskan dan udara alveolar dalam hal CO2. Udara alveolar adalah lingkungan gas internal tubuh, dan komposisi darah arteri serta kondisi seluruh organisme bergantung pada komposisi udara alveolar. Pertukaran gas di paru-paru terjadi karena perbedaan tekanan parsial gas dan darah. Tekanan parsial adalah gaya yang dimiliki suatu gas untuk melewati membran semipermeabel dari area bernilai tinggi ke area bernilai rendah. Gas ada dalam campuran gas. Campuran gas tersebut adalah O2, CO2, Nitrogen dan gas lainnya. Kekuatan pergerakan gas bergantung pada tegangannya, mis. jumlah gas dalam campuran gas. Jika tegangan gas sebanding dengan tekanan, hal ini menunjukkan bahwa gas yang terlarut dalam cairan berada dalam kesetimbangan dengan gas di atas cairan. Dan jika tegangan gas dalam campuran gas lebih tinggi, maka gas tersebut berdasarkan tekanan parsialnya akan cenderung berpindah dari campuran gas ke dalam cairan, yaitu. ke dalam darah, dan gas akan larut dalam darah. Diketahui bahwa gas-gas dalam darah berada dalam 2 keadaan, terikat secara kimia dan bebas. Difusi melibatkan gas yang berada dalam keadaan pelarutan fisik sederhana. Kekuatan utama transisi O2 dan CO2 adalah perbedaan tekanan parsial di alveoli udara dan darah. Alasan difusi:

1. Permeabilitas jaringan

2. Kecepatan aliran darah. Jika tegangan meningkat, maka terjadi pergerakan, yaitu. difusi.

Tekanan parsial