Lekcja nr 7.

Temat: Oddychanie zewnętrzne. Struktura cyklu oddechowego.

Oddech- zespół procesów, w wyniku których organizm zużywa tlen i uwalnia dwutlenek węgla.

Oddychanie u ludzi i zwierząt wyższych obejmuje następujące procesy:

1. Wymiana powietrza pomiędzy środowiskiem zewnętrznym a pęcherzykami płucnymi.

2. Wymiana gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią przepływającą przez naczynia włosowate płuc.

3. Transport gazów przez krew.

4. Wymiana gazów pomiędzy krwią a tkankami w naczyniach włosowatych tkankowych.

5. Komórki zużywają tlen i uwalniają dwutlenek węgla.

U organizmów jednokomórkowych wymiana gazowa zachodzi całą powierzchnią ciała, u owadów – przez tchawicę, która penetruje całe ciało, u ryb – przez skrzela. U płazów 2/3 wymiany gazowej odbywa się przez skórę, a 1/3 przez płuca. U ssaków wymiana gazowa zachodzi prawie wyłącznie w płucach, a niewielka część przez skórę i przewód pokarmowy.

Oddychanie zewnętrzne.

Płuca zwierząt hodowlanych znajdują się w hermetycznie zamkniętej jamie klatki piersiowej, w której panuje ujemne ciśnienie (poniżej ciśnienia atmosferycznego). Wnętrze jamy klatki piersiowej wyłożone jest opłucną, której jedna z warstw (ciemieniowa) przylega do klatki piersiowej, a druga (trzewna) pokrywa płuca. Pomiędzy nimi znajduje się szczelina wypełniona płynem surowiczym, aby zmniejszyć tarcie płuc podczas wdechu i wydechu. Płuca są pozbawione mięśni i biernie podążają za ruchem klatki piersiowej: gdy ta się rozszerza, rozszerzają się i zasysają powietrze (wdech), gdy zapadają się, zapadają się (wydech). Mięśnie oddechowe klatki piersiowej i przepony kurczą się pod wpływem impulsów pochodzących z ośrodka oddechowego, co zapewnia prawidłowe oddychanie. Jeśli otworzysz klatkę piersiową, powietrze dostanie się do jamy opłucnej (odma opłucnowa), a ciśnienie w niej zrówna się z ciśnieniem atmosferycznym, w wyniku czego płuca zapadną się (niedodma).

Podciśnienie w jamie opłucnej.

U zwierząt płodowych płuca wypełniają całą jamę klatki piersiowej. Wymiana gazowa zachodzi przez łożysko. Płuca płodu nie biorą udziału w oddychaniu.

Po urodzeniu, przy pierwszym oddechu, żebra unoszą się, ale nie mogą powrócić do pierwotnej pozycji, ponieważ są unieruchomione w kręgach.

Elastyczna tkanka płuc ma tendencję do zapadania się, pomiędzy płucami a klatką piersiową tworzy się szczelina, w której ciśnienie jest niższe od atmosferycznego. Zatem w pęcherzykach płucnych ciśnienie jest równe ciśnieniu atmosferycznemu – 760, w jamie opłucnej – 745-754 mm Hg. Te 10-30 mm zapewniają ekspansję płuc. Podczas wdechu zwiększa się objętość klatki piersiowej, ciśnienie maleje, powietrze dostaje się do płuc. Kiedy klatka piersiowa zapada się, jama klatki piersiowej zmniejsza się, ciśnienie w niej wzrasta i powietrze jest wypychane na zewnątrz - następuje wydech.

Pod częstotliwość oddychanie odnosi się do liczby cykli oddechowych (wdech-wydech) w ciągu 1 minuty. Częstotliwość ruchów oddechowych u zwierząt zależy od intensywności metabolizmu, temperatury środowisko, produktywność zwierząt itp.

Duże zwierzęta oddychają rzadziej niż małe, młode częściej niż dorosłe. Krowy wysokowydajne oddychają częściej niż krowy niskoprodukcyjne. Praca fizyczna, jedzenie i podekscytowanie przyspieszają oddychanie.

Częstość oddechów

U zwierząt w ciągu 1 minuty

Rodzaj zwierzęcia Częstotliwość
Koń Bydło Świnia Pies Kurczak 8-12 10-30 8-18 10-30 22-25

W akcie oddychania biorą udział mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne i wewnętrzne oraz mięśnie przepony. W zależności od tego, które mięśnie są bardziej zaangażowane w rozszerzanie klatki piersiowej, wyróżnia się trzy rodzaje oddychania: żebrowy lub piersiowy (podczas wdechu kurczą się głównie zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe); brzuszny lub przeponowy (z powodu skurczu przepony); żebrowo-brzuszny, gdy w oddychaniu biorą udział mięśnie klatki piersiowej i przepony. Podczas ciąży i chorób narządów jamy brzusznej rodzaj oddychania zmienia się na klatkę piersiową, ponieważ zwierzęta „chronią” chore narządy.

Podczas oddychania klatka piersiowa rozszerza się i kurczy. Rejestracja ruchów oddechowych nazywa się pneumogramem, na podstawie którego można określić częstotliwość i głębokość oddechów.

Ochronne odruchy oddechowe obejmują kaszel, kichanie, zatrzymanie, wzmożenie lub przyspieszenie oddechu.

Kaszel i kichanie powstają na skutek podrażnienia receptorów górnych dróg oddechowych przez cząstki mechaniczne i śluz. Podczas kaszlu lub kichania następuje ostry wydech przy zamkniętej głośni, w wyniku czego usuwane są substancje drażniące.

Reakcją obronną organizmu jest zatrzymanie oddechu. Jeśli zwierzę wdycha amoniak, eter, chlor lub inną substancję o ostrym zapachu, następuje zatrzymanie oddechu, co zapobiega przedostawaniu się substancji drażniących do płuc.

Bolesna stymulacja początkowo powoduje opóźnienie, a następnie zwiększenie oddechu.

Przenoszenie gazów przez krew.

Podczas wdechu powietrze dostaje się do pęcherzyków płucnych, gdzie następuje wymiana gazowa poprzez naczynia włosowate. Wdychane powietrze jest mieszaniną gazów: tlenu – 20,82%, dwutlenku węgla – 0,03 i azotu – 79,15%. Wymiana gazowa w płucach następuje w wyniku dyfuzji dwutlenku węgla z krwi do powietrza pęcherzykowego i tlenu z powietrza pęcherzykowego do krwi w wyniku różnicy ciśnień parcjalnych gazów w powietrzu pęcherzykowym i krwi.

Ciśnienie cząstkowe- jest to część całkowitego ciśnienia mieszaniny gazów, przypadająca na udział danego gazu w mieszaninie. Zatem ciśnienie dwutlenku węgla we krwi żylnej wynosi 46 mm Hg. Art., a w powietrzu pęcherzykowym - 40, tlen w pęcherzykach płucnych - 100 mm Hg. Art., a krew żylna – 90.

Tlen dostający się do krwi rozpuszcza się w osoczu w ilości 0,3% obj., a pozostała część wiąże się z hemoglobiną, w wyniku czego powstaje oksyhemoglobina, która ulega rozpadowi w tkankach. Nazywa się ilość tlenu, która może związać 100 ml krwi pojemność tlenu we krwi. Uwolniona hemoglobina wiąże się z dwutlenkiem węgla (tworząc karbohemoglobinę), 2,5% obj. dwutlenku węgla rozpuszcza się w osoczu krwi. Dwutlenek węgla jest uwalniany z płuc wraz z wydychanym powietrzem.

Skład powietrza wdychanego i wydychanego

Człowiek oddycha powietrze atmosferyczne, który ma następujący skład: 20,94% tlenu, 0,03% dwutlenku węgla, 79,03% azotu. W wydychanym powietrzu Wykrywa się 16,3% tlenu, 4% dwutlenku węgla i 79,7% azotu.

Powietrze pęcherzykowe jego skład różni się od składu atmosfery. W powietrzu pęcherzykowym zawartość tlenu gwałtownie maleje, a ilość dwutlenku węgla wzrasta. Procentowa zawartość poszczególnych gazów w powietrzu pęcherzykowym: 14,2-14,6% tlenu, 5,2-5,7% dwutlenku węgla, 79,7-80% azotu.

STRUKTURA PŁUC.

Płuca to sparowane narządy oddechowe umieszczone w hermetycznie zamkniętej jamie klatki piersiowej. Ich drogi oddechowe reprezentowane przez nosogardło, krtań, tchawicę. Tchawica w jamie klatki piersiowej jest podzielona na dwa oskrzela - prawy i lewy, z których każde, wielokrotnie rozgałęziając się, tworzy tzw. Drzewo oskrzelowe. Najmniejsze oskrzela - oskrzeliki na końcach rozszerzają się w ślepe pęcherzyki - pęcherzyki płucne.

W drogach oddechowych nie zachodzi wymiana gazowa, a skład powietrza nie ulega zmianie. Przestrzeń zamknięta w drogach oddechowych nazywa się martwy, lub szkodliwe. Podczas spokojnego oddychania objętość powietrza w przestrzeni martwej wynosi 140-150ml.

Budowa płuc zapewnia pełnienie przez nie funkcji oddechowej. Cienka ściana pęcherzyków składa się z jednowarstwowego nabłonka, łatwo przepuszczalnego dla gazów. Obecność elementów elastycznych i włókien mięśni gładkich zapewnia szybkie i łatwe rozciąganie pęcherzyków, dzięki czemu mogą one przyjąć duże ilości powietrza. Każdy pęcherzyk pokryty jest gęstą siecią naczyń włosowatych, do których odgałęzia się tętnica płucna.

Każde płuco jest pokryte na zewnątrz błoną surowiczą - opłucna, składający się z dwóch liści: ciemieniowego i płucnego (trzewnego). Pomiędzy warstwami opłucnej znajduje się wąska szczelina wypełniona surowiczym płynem - jama opłucnowa.

Rozszerzaniu i zapadaniu się pęcherzyków płucnych, a także ruchowi powietrza w drogach oddechowych towarzyszy pojawienie się szmerów oddechowych, które można zbadać za pomocą osłuchiwania (osłuchiwanie).



Ciśnienie w jamie opłucnej i śródpiersiu jest zawsze prawidłowe negatywny. Z tego powodu pęcherzyki są zawsze w stanie rozciągniętym. Ujemne ciśnienie wewnątrz klatki piersiowej odgrywa znaczącą rolę w hemodynamice, zapewniając żylny powrót krwi do serca i poprawiając krążenie krwi w kręgu płucnym, zwłaszcza w fazie wdechu.

CYKL ODDYCHANIA.

Cykl oddechowy składa się z wdechu, wydechu i pauzy oddechowej. Czas trwania inhalacja u osoby dorosłej od 0,9 do 4,7 s, czas trwania wydychanie - 1,2-6 sek. Przerwa w oddychaniu ma różną wielkość i może nawet być nieobecna.

Ruchy oddechowe wykonywane są z pewnym rytm i częstotliwość, które są określane na podstawie liczby ruchów klatki piersiowej w ciągu 1 minuty. U osoby dorosłej częstość oddechów wynosi 12-18 za 1 minutę

Głębokość ruchów oddechowych określana na podstawie amplitudy ruchów klatki piersiowej i przy użyciu specjalnych metod pozwalających na badanie objętości płuc.

Mechanizm inhalacyjny. Wdychanie zapewnia rozszerzenie klatki piersiowej w wyniku skurczu mięśni oddechowych - zewnętrznych mięśni międzyżebrowych i przepony. Dopływ powietrza do płuc jest w dużej mierze zależny od podciśnienia panującego w jamie opłucnej.

Mechanizm wydechowy. Wydech (wydech) następuje w wyniku rozluźnienia mięśni oddechowych, a także w wyniku elastycznego ciągu płuc próbujących przyjąć pierwotną pozycję. Siły sprężyste płuc są reprezentowane przez składnik tkankowy i siły napięcie powierzchniowe, które dążą do zmniejszenia do minimum powierzchni sferycznej pęcherzyków płucnych. Jednak pęcherzyki zwykle nigdy się nie zapadają. Powodem tego jest obecność substancji stabilizującej środek powierzchniowo czynny w ścianach pęcherzyków płucnych - środek powierzchniowo czynny wytwarzany przez pęcherzyki płucne.

OBJĘTOŚĆ PŁUC. WENTYLACJA PŁUCNA.

Objętość oddechowa- ilość powietrza, którą osoba wdycha i wydycha podczas spokojnego oddychania. Jego objętość jest 300 - 700ml.

Rezerwowa objętość wdechowa- ilość powietrza, jaką można wprowadzić do płuc, jeżeli po spokojnym wdechu nastąpi maksymalny wdech. Rezerwowa objętość wdechowa jest równa 1500-2000ml.

Rezerwowa objętość wydechowa- objętość powietrza usuwana z płuc, jeśli po spokojnym wdechu i wydechu nastąpi maksymalny wydech. To wynosi 1500-2000ml.

Objętość zalegająca- jest to objętość powietrza, która pozostaje w płucach po najgłębszym wydechu. Pozostała objętość jest równa 1000-1500ml powietrze.

Objętość oddechowa, rezerwowe objętości wdechowe i wydechowe
stanowią tzw Pojemność życiowa.
Pojemność życiowa płuc u mężczyzn młody
wynosi 3,5-4,8 l, dla kobiet - 3-3,5 l.

Całkowita pojemność płuc składa się z pojemności życiowej płuc i objętości resztkowej powietrza.

Wentylacja płuc- ilość powietrza wymieniona w ciągu 1 minuty.

Wentylację płuc określa się, mnożąc objętość oddechową przez liczbę oddechów na minutę (minutowa objętość oddechu). U osoby dorosłej znajdującej się w stanie względnego spoczynku fizjologicznego wentylacja płucna jest 6-8 l na 1 min.

Objętość płuc można określić za pomocą specjalnych urządzeń - spirometr i spirograf.

TRANSPORT GAZÓW PRZEZ KRWI.

Krew dostarcza tlen do tkanek i odprowadza dwutlenek węgla.

Przepływ gazów z otoczenia do cieczy i z cieczy do otoczenia odbywa się na skutek różnicy ich ciśnień cząstkowych. Gaz zawsze dyfunduje ze środowiska o wysokim ciśnieniu do środowiska o niższym ciśnieniu.

Częściowe ciśnienie tlenu w powietrze atmosferyczne 21,1 kPa (158 mmHg ul.), w powietrzu pęcherzykowym - 14,4-14,7 kPa (108-110 mm Hg. ul.) i w krwi żylnej płynącej do płuc - 5,33 kPa (40 mmHg ul.). W naczyniach włosowatych krwi tętniczej wielkie koło ciśnienie tlenu w krążeniu krwi wynosi 13,6-13,9 kPa (102-104 mmHg), w płynie śródmiąższowym – 5,33 kPa (40 mm Hg), w tkankach - 2,67 kPa (20 mm Hg). Zatem na wszystkich etapach ruchu tlenu występuje różnica w jego ciśnieniu cząstkowym, co sprzyja dyfuzji gazu.

Ruch dwutlenku węgla następuje w przeciwnym kierunku. Napięcie dwutlenku węgla w tkankach wynosi 8,0 kPa i więcej (60 i więcej mm Hg), we krwi żylnej – 6,13 kPa (46 mm Hg), w powietrzu pęcherzykowym – 0,04 kPa (0,3 mmHg). Stąd, różnica prężności dwutlenku węgla na jego drodze powoduje dyfuzję gazu z tkanek do środowiska.

Transport tlenu przez krew. Tlen we krwi występuje w dwóch stanach: fizycznego rozpuszczenia i wiązanie chemiczne z hemoglobiną. Hemoglobina tworzy z tlenem bardzo delikatny, łatwo dysocjujący związek - oksyhemoglobina: 1 g hemoglobiny wiąże 1,34 ml tlenu. Maksymalna ilość tlenu, jaką można związać w 100 ml krwi wynosi pojemność tlenu we krwi(18,76 ml lub 19% obj.).

Nasycenie hemoglobiny tlenem waha się od 96 do 98%. Stopień nasycenia hemoglobiny tlenem i dysocjacja oksyhemoglobiny (powstanie zredukowanej hemoglobiny) nie są wprost proporcjonalne do prężności tlenu. Te dwa procesy nie mają charakteru liniowego, ale zachodzą po krzywej, która jest tzw krzywa wiązania lub dysocjacji oksyhemoglobiny.

Ryż. 25. Krzywe dysocjacji oksyhemoglobiny w roztwór wodny(I) i we krwi (II) przy ciśnieniu dwutlenku węgla 5,33 kPa (40 mm Hg) (wg Barcrofta).

Przy zerowym napięciu tlenu we krwi nie ma oksyhemoglobiny. Przy niskim ciśnieniu parcjalnym tlenu szybkość tworzenia się oksyhemoglobiny jest niska. Maksymalna ilość hemoglobiny (45-80%) wiąże się z tlenem, gdy jego napięcie wynosi 3,47-6,13 kPa (26-46 mm Hg). Dalszy wzrost prężności tlenu prowadzi do zmniejszenia szybkości tworzenia się oksyhemoglobiny (ryc. 25).

Powinowactwo hemoglobiny do tlenu jest znacznie zmniejszone kiedy reakcja krwi przechodzi na stronę kwaśną, który obserwuje się w tkankach i komórkach organizmu w wyniku tworzenia się dwutlenku węgla

Zależy również od przejścia hemoglobiny do oksyhemoglobiny i od niej do zredukowanej temperatura. Przy tym samym ciśnieniu cząstkowym tlenu w środowisku w temperaturze 37-38 ° C przechodzi on do postaci zredukowanej największa liczba oksyhemoglobina,

Transport dwutlenku węgla przez krew. Dwutlenek węgla transportowany jest do płuc w postaci wodorowęglany oraz w stanie chemicznego wiązania z hemoglobiną ( karbohemoglobina).

CENTRUM ODDECHOWE.

Regulowana jest rytmiczna sekwencja wdechów i wydechów, a także zmiany charakteru ruchów oddechowych w zależności od stanu organizmu ośrodek oddechowy zlokalizowane w rdzeniu przedłużonym.

W ośrodku oddechowym znajdują się dwie grupy neuronów: wdechowy I wydechowy. Kiedy neurony wdechowe zapewniające wdech są pobudzone, aktywność komórek nerwowych wydechowych zostaje zahamowana i odwrotnie.

Na szczycie mostu ( pon) usytuowany ośrodek pneumotaktyczny, który kontroluje aktywność dolnych ośrodków wdechowych i wydechowych oraz zapewnia prawidłową naprzemienność cykli ruchów oddechowych.

Ośrodek oddechowy, znajdujący się w rdzeniu przedłużonym, wysyła impulsy do neurony ruchowe rdzeń kręgowy unerwiające mięśnie oddechowe. Przepona jest unerwiona przez aksony neuronów ruchowych znajdujących się na jej poziomie Odcinki szyjne III-IV rdzeń kręgowy. Znajdują się neurony ruchowe, których procesy tworzą nerwy międzyżebrowe unerwiające mięśnie międzyżebrowe w rogach przednich (III-XII) odcinków piersiowych rdzeń kręgowy.

Znaczenie oddychania

Oddychanie jest istotnym procesem ciągłej wymiany gazów pomiędzy organizmem a otaczającym go środowiskiem. W procesie oddychania człowiek pobiera tlen z otoczenia i wydziela dwutlenek węgla.

Prawie wszystkie złożone reakcje przemian substancji w organizmie wymagają udziału tlenu. Bez tlenu metabolizm jest niemożliwy, a do zachowania życia niezbędny jest stały dopływ tlenu. W komórkach i tkankach w wyniku metabolizmu powstaje dwutlenek węgla, który należy usunąć z organizmu. Nagromadzenie znacznych ilości dwutlenku węgla w organizmie jest niebezpieczne. Dwutlenek węgla transportowany jest wraz z krwią do narządów oddechowych i wydychany. Tlen dostający się do narządów oddechowych podczas wdychania dyfunduje do krwi i przez nią dostarczany jest do narządów i tkanek.

W organizmie człowieka i zwierząt nie ma zapasów tlenu, dlatego jego ciągłe dostarczanie do organizmu jest koniecznością. Jeśli dana osoba w niezbędnych przypadkach może żyć bez jedzenia dłużej niż miesiąc, bez wody do 10 dni, to przy braku tlenu nieodwracalne zmiany zachodzą w ciągu 5-7 minut.

Skład powietrza wdychanego, wydychanego i pęcherzykowego

Poprzez naprzemienny wdech i wydech osoba wentyluje płuca, utrzymując względnie stały skład gazu w pęcherzykach płucnych (pęcherzykach płucnych). Człowiek oddycha powietrzem atmosferycznym o dużej zawartości tlenu (20,9%) i niskiej zawartości dwutlenku węgla (0,03%), a wydycha powietrzem, w którym znajduje się 16,3% tlenu i 4% dwutlenku węgla (tab. 8).

Skład powietrza pęcherzykowego znacznie różni się od składu powietrza atmosferycznego wdychanego. Zawiera mniej tlenu (14,2%) i duża liczba dwutlenek węgla (5,2%).

Azot i gazy obojętne zawarte w powietrzu nie biorą udziału w oddychaniu, a ich zawartość w powietrzu wdychanym, wydychanym i pęcherzykowym jest prawie taka sama.

Dlaczego wydychane powietrze zawiera więcej tlenu niż powietrze pęcherzykowe? Wyjaśnia to fakt, że podczas wydechu powietrze znajdujące się w narządach oddechowych, w drogach oddechowych, miesza się z powietrzem pęcherzykowym.

Ciśnienie cząstkowe i napięcie gazów

W płucach tlen z powietrza pęcherzykowego przedostaje się do krwi, a dwutlenek węgla z krwi dostaje się do płuc. Przejście gazów z powietrza do cieczy i z cieczy do powietrza następuje w wyniku różnicy ciśnień cząstkowych tych gazów w powietrzu i cieczy. Ciśnienie cząstkowe to część ciśnienia całkowitego, która odpowiada udziałowi danego gazu w mieszaninie gazowej. Im wyższy procent gazu w mieszaninie, tym odpowiednio wyższe jest jej ciśnienie cząstkowe. Jak wiadomo, powietrze atmosferyczne jest mieszaniną gazów. Ciśnienie powietrza atmosferycznego 760 mm Hg. Sztuka. Ciśnienie cząstkowe tlenu w powietrzu atmosferycznym wynosi 20,94% z 760 mm, tj. 159 mm; azot - 79,03% z 760 mm, tj. około 600 mm; W powietrzu atmosferycznym jest niewiele dwutlenku węgla - 0,03%, dlatego jego ciśnienie cząstkowe wynosi 0,03% z 760 mm - 0,2 mm Hg. Sztuka.

W przypadku gazów rozpuszczonych w cieczy stosuje się termin „napięcie”, odpowiadający terminowi „ciśnienie cząstkowe” stosowanemu w przypadku wolnych gazów. Napięcie gazu wyraża się w tych samych jednostkach co ciśnienie (mmHg). Jeżeli ciśnienie cząstkowe gazu w otoczeniu jest wyższe niż napięcie tego gazu w cieczy, wówczas gaz rozpuszcza się w cieczy.

Ciśnienie parcjalne tlenu w powietrzu pęcherzykowym wynosi 100-105 mm Hg. Art., a we krwi płynącej do płuc ciśnienie tlenu wynosi średnio 60 mm Hg. Art. zatem w płucach tlen z powietrza pęcherzykowego przedostaje się do krwi.

Ruch gazów odbywa się zgodnie z prawami dyfuzji, zgodnie z którymi gaz przedostaje się z ośrodka o większym ciśnieniu cząstkowym do ośrodka o niższym ciśnieniu.

Wymiana gazowa w płucach

Przejście tlenu z powietrza pęcherzykowego do krwi w płucach i przepływ dwutlenku węgla z krwi do płuc podlegają opisanym powyżej prawom.

Dzięki pracy wielkiego rosyjskiego fizjologa Iwana Michajłowicza Sieczenowa możliwe stało się badanie składu gazowego krwi oraz warunków wymiany gazowej w płucach i tkankach.

Wymiana gazowa w płucach zachodzi pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią na drodze dyfuzji. Pęcherzyki płucne są splecione gęstą siecią naczyń włosowatych. Ściany pęcherzyków i naczyń włosowatych są bardzo cienkie, co ułatwia przenikanie gazów z płuc do krwi i odwrotnie. Wymiana gazowa zależy od wielkości powierzchni, przez którą dyfundują gazy i różnicy ciśnień cząstkowych (naprężenia) dyfundujących gazów. Przy głębokim oddechu pęcherzyki rozciągają się, a ich powierzchnia osiąga 100-105 m2. Powierzchnia naczyń włosowatych w płucach jest również duża. Istnieje wystarczająca różnica pomiędzy ciśnieniem cząstkowym gazów w powietrzu pęcherzykowym a ciśnieniem tych gazów we krwi żylnej (tab. 9).

Z tabeli 9 wynika, że ​​różnica pomiędzy ciśnieniem gazów we krwi żylnej a ich ciśnieniem parcjalnym w powietrzu pęcherzykowym wynosi 110 - 40 = 70 mm Hg dla tlenu. Art., a dla dwutlenku węgla 47 - 40 = 7 mm Hg. Sztuka.

Doświadczalnie udało się to ustalić przy różnicy prężności tlenu wynoszącej 1 mm Hg. Sztuka. u dorosłego człowieka w spoczynku 25–60 ml tlenu może przedostać się do krwi w ciągu 1 minuty. Osoba pozostająca w stanie spoczynku potrzebuje około 25-30 ml tlenu na minutę. Dlatego różnica ciśnień tlenu wynosi 70 mmHg. st, wystarczy, aby zapewnić organizmowi tlen w różnych warunkach jego działania: kiedy Praca fizyczna, zajęcia sportowe itp.

Szybkość dyfuzji dwutlenku węgla z krwi jest zatem 25 razy większa niż tlenu, przy różnicy ciśnień 7 mm Hg. Art., dwutlenek węgla ma czas na uwolnienie się z krwi.

Przenoszenie gazów przez krew

Krew przenosi tlen i dwutlenek węgla. We krwi, jak w każdej cieczy, gazy mogą występować w dwóch stanach: fizycznie rozpuszczonym i związanym chemicznie. Zarówno tlen, jak i dwutlenek węgla rozpuszczają się w bardzo małych ilościach w osoczu krwi. Większość tlenu i dwutlenku węgla jest transportowana w postaci związanej chemicznie.

Głównym nośnikiem tlenu jest hemoglobina we krwi. 1 g hemoglobiny wiąże 1,34 ml tlenu. Hemoglobina ma zdolność łączenia się z tlenem, tworząc oksyhemoglobinę. Im wyższe ciśnienie parcjalne tlenu, tym więcej powstaje oksyhemoglobiny. W powietrzu pęcherzykowym ciśnienie parcjalne tlenu wynosi 100-110 mm Hg. Sztuka. W takich warunkach 97% hemoglobiny we krwi wiąże się z tlenem. Krew dostarcza tlen do tkanek w postaci oksyhemoglobiny. Tutaj ciśnienie parcjalne tlenu jest niskie, a oksyhemoglobina – delikatny związek – uwalnia tlen, który jest wykorzystywany przez tkanki. Na wiązanie tlenu przez hemoglobinę wpływa również napięcie dwutlenku węgla. Dwutlenek węgla zmniejsza zdolność hemoglobiny do wiązania tlenu i sprzyja dysocjacji oksyhemoglobiny. Rosnąca temperatura zmniejsza również zdolność hemoglobiny do wiązania tlenu. Wiadomo, że temperatura w tkankach jest wyższa niż w płucach. Wszystkie te warunki sprzyjają dysocjacji oksyhemoglobiny, w wyniku czego krew uwalnia do płynu tkankowego tlen uwolniony ze związku chemicznego.

Właściwość hemoglobiny do wiązania tlenu jest niezbędna dla organizmu. Czasem ludzie umierają z braku tlenu w organizmie, w otoczeniu najczystszego powietrza. Może się to zdarzyć osobie, która znajduje się w warunkach niskiego ciśnienia (na dużych wysokościach), gdzie w cienkiej atmosferze panuje bardzo niskie ciśnienie parcjalne tlenu. 15 kwietnia 1875 balon Zenit, który miał na pokładzie trzech balonistów, osiągnął wysokość 8000 m. Kiedy balon wylądował, przy życiu pozostała tylko jedna osoba. Przyczyną śmierci był gwałtowny spadek ciśnienia parcjalnego tlenu przez wysoki pułap. Na dużych wysokościach (7-8 km) krew tętnicza w swoim składzie gazowym zbliża się do krwi żylnej; wszystkie tkanki organizmu zaczynają odczuwać ostry brak tlenu, co prowadzi do poważnych konsekwencji. Wspinaczka na wysokości powyżej 5000 m zwykle wymaga użycia specjalnych aparatów tlenowych.

Dzięki specjalnemu treningowi organizm może przystosować się do niskiej zawartości tlenu w powietrzu atmosferycznym. Oddech wyszkolonej osoby pogłębia się, wzrasta liczba czerwonych krwinek we krwi ze względu na ich zwiększone tworzenie się w narządach krwiotwórczych i ich dostarczanie z magazynu krwi. Ponadto zwiększają się skurcze serca, co prowadzi do zwiększenia minimalnej objętości krwi.

Komory ciśnieniowe są szeroko stosowane w treningu.

Dwutlenek węgla transportowany jest przez krew w postaci związków chemicznych – wodorowęglanów sodu i potasu. Wiązanie dwutlenku węgla i jego uwalnianie do krwi zależy od jego napięcia w tkankach i krwi.

Ponadto hemoglobina we krwi bierze udział w przenoszeniu dwutlenku węgla. W naczyniach włosowatych tkanek wchodzi hemoglobina związek chemiczny z dwutlenkiem węgla. W płucach związek ten rozkłada się, uwalniając dwutlenek węgla. Około 25-30% dwutlenku węgla uwalnianego w płucach jest przenoszone przez hemoglobinę.

Cel: opanowanie umiejętności samodzielnego zastosowania wiedzy, umiejętności i zdolności w sposób kompleksowy, przeniesienia ich do nowych warunków działalności praktycznej i badawczej

Zadania:

Edukacyjny: opanowanie treści edukacji ekologicznej, której celem jest zrozumienie naturalnych praw natury i ich korelacji z „sztucznymi prawami” rozwoju społeczeństwa.

Rozwojowy: kształtowanie kompetencji kluczowych uczniów w wieku szkolnym na przykładzie treści edukacji ekologicznej; rozwijanie umiejętności badawczych studentów w zakresie oceny stanu różnych elementów środowiska.

Edukacyjny: kształtowanie systemu podstawowych wartości (życie, zdrowie, ludzie, ochrona różnorodności biologicznej, dziedzictwo kulturowe itp.), stwarzanie warunków do twórczej samorealizacji i samorozwoju uczniów.

Przepisy: zorganizuj swoje Miejsce pracy pod okiem nauczyciela; ustal plan wykonania zadań na lekcji, oceń wyniki swoich działań.

Rozmowny: rozwinięte umiejętności i nawyki świadomego ekologicznie zachowania w środowisku, z innymi ludźmi, harmonijnej interakcji i zrównoważony rozwój w systemie „Przyroda – Społeczeństwo”.

Planowane wyniki

Kognitywny: zrozumienie przez uczniów wartości fenomenu życia, wartości każdej formy istnienia życia; wartość egzystencji człowieka, jego zdrowie, znaczenie społeczno-kosmiczne; kształtowanie kompetencji kluczowych w oparciu o edukację ekologiczną;

Temat: kształtowanie zgodnego z naturą stylu zachowania człowieka w środowisku, opartego na znajomości praw interakcji człowieka ze środowiskiem; rozwój myślenia ekologicznego, które zakłada umiejętność ustalania związków przyczynowo-skutkowych, Analiza systemu rzeczywistość, modelowanie i prognozowanie rozwoju środowiska;

Osobisty: rozwój myślenia ekologicznego - elastyczne myślenie probabilistyczne, które zakłada umiejętność ustalania związków przyczynowo-skutkowych, systematycznej analizy rzeczywistości, modelowania i prognozowania rozwoju i środowiska; rozwijanie umiejętności badawczych w zakresie oceny i systemowej analizy stanu środowiska.

Metatemat: powiązania z takimi dyscyplin akademickich jak biologia, chemia, fizyka, geografia - przyczynią się do więcej wysoki poziom opanowanie umiejętności w ramach tego kursu i realizacja zadań z zakresu przygotowania zawodowego uczniów.

Rodzaj lekcji -- demonstracja, w której eksperyment służy jako pomoc wizualna

Formularz- formy zajęć praktycznych dla studentów

Metody:, częściowo poszukiwania, badania, studenci przeprowadzający eksperymenty.

Oznaczanie składu powietrza wdychanego i wydychanego

Cel pracy: badanie względnej zawartości dwutlenku węgla w powietrzu wdychanym i wydychanym.

Informacja. Oznaczanie dwutlenku węgla przeprowadza się poprzez zmętnienie wody wapiennej w celu porównania zawartości tego składnika powietrza przed i po oddychaniu ucznia. W ten sposób zapisuje się równanie Reakcja chemiczna, co wyjaśnia zmętnienie wody wapiennej w wyniku wystawienia na działanie powietrza zawierającego dwutlenek węgla.

Zmętnienie jest spowodowane tworzeniem się zawiesiny nierozpuszczalnego węglanu wapnia (CaCO3 ). Przy dalszym przepływie powietrza zachodzi reakcja rozpuszczania węglanu wapnia z utworzeniem odpowiedniego wodorowęglanu:

Dzięki temu zmętnienie znika szybciej (lub znika całkowicie) w kolbie, przez którą przepływa wydychane powietrze.

Wyposażenie w zestawie: Kolby stożkowe 50 ml z korkami i rurkami wylotowymi gazu w kształcie litery L - 2 szt., ustnik szklany, kawałki rurki gumowej - 3 szt., trójnik szklany w kształcie litery T.

Odczynniki i materiały: woda wapienna, wacik, roztwór środka dezynfekującego (przygotowanie roztworów patrz paragraf 3.3).

Postęp

1. Zmontuj urządzenie zgodnie z rysunkiem.

2. Do każdej kolby wlać 74 objętości wody wapiennej.

3. Dokładnie przetrzyj ustnik wacikiem zwilżonym roztworem dezynfekującym.

4. Wykonaj wydech, następnie weź ustnik urządzenia do ust i powoli, tak aby płyn nie dostał się do ust, wciągnij powietrze przez ustnik. Przez którą kolbę powietrze dostaje się do urządzenia?

5. Wykonaj wdech, a następnie powolny wydech do ustnika. Przez którą kolbę wydychane powietrze opuszcza urządzenie?

6. Wykonaj kilka wdechów i wydechów z rzędu przez ustnik. W którym naczyniu woda wapienna zmętniała?

Urządzenie do określania składu powietrza wdychanego i wydychanego:

Przetwarzanie wyników i wniosków

1. Zapisz wyniki doświadczeń w swoim zeszycie.

2. Wyciągnij wnioski z doświadczenia i napisz równanie reakcji chemicznej wyjaśniające zmętnienie wody wapiennej

OrientacyjnyrurkiFirma « Boże Narodzenie+»

Fizjologia oddychania.

Ciało żyje dzięki energii dostarczanej wraz ze składnikami odżywczymi. W ciele te składniki odżywcze utleniają się i uwalniana jest energia niezbędna do życia. Tlen jest stale potrzebny organizmowi, a dwutlenek węgla również musi być stale uwalniany z organizmu. Dlatego oddychanie jest istotnym procesem życiowym. Człowiek może przeżyć 60 dni bez jedzenia, 2-3 dni bez wody i 3 minuty bez powietrza. Istnieje kilka etapów oddychania:

1. Transport powietrza ze środowiska zewnętrznego do płuc i z płuc do otoczenie zewnętrzne- zwana wentylacją.

2. Wymiana gazów pomiędzy pęcherzykami płucnymi a krwią w krążeniu płucnym.

3. Transport gazów przez krew

4. Wymiana gazowa w tkankach.

5. Oddychanie komórkowe lub tkankowe.

Układ oddechowy składa się z dróg oddechowych i płuc.

1. Drogi oddechowe obejmują jamę nosową, nosogardło, krtań, tchawicę i zbroję.

3. Mięśnie oddechowe

4. Ośrodki oddechowe

5. Nerwy oddechowe opuszczające ośrodki oddechowe i unerwiające mięśnie oddechowe.

Morfofunkcjonalną jednostką płuc jest Acinus. Objętość powietrza w płucach wynosi 150 ml3. Powietrze znajdujące się w drogach oddechowych nie uczestniczy w wymianie gazowej i dlatego nazywane jest przestrzenią martwą. Ale oto co się dzieje:

1. Oczyszczanie powietrza, cząsteczki kurzu są zatrzymywane przez kłaczki.

2. Ocieplenie spowodowane gęstą siecią naczyń włosowatych

3. Nawilżanie dzięki śluzowi

4. Neutralizacja pod wpływem lizozymu. Objętość dróg oddechowych można określić na zwłokach, wypełniając je gipsem, następnie ten odlew zanurza się w wodzie, a objętość przestrzeni martwej określa się na podstawie objętości wypartej wody.

Oddychanie zewnętrzne.Średnio osoba wykonuje 16-20 ruchów oddechowych na minutę, u noworodków od 30 do 70 lat. Płuca pokryte są błoną zwaną opłucną.

Ciśnienie w jamie opłucnej. Jama opłucnowa zawiera płyn, który ma skład podobny do limfy, ale nie ma tam białek, ponieważ białka przyciągają wodę. Dlatego w jamie opłucnej jest bardzo mało wody. W szczelinie opłucnej ciśnienie jest zawsze ujemne, to jest ujemne. ciśnienie zapewnia elastyczna przyczepność płuc. Przy cichym wydechu ciśnienie wynosi 3 mm Hg, przy cichym wdechu - 6 mm Hg; z głębokim oddechem -20mm Hg. Na płuca działa siła nacisku, a opór sprężysty płuc jest powiązany z powierzchnią substancja aktywna Surfantant. Wyściela powierzchnię pęcherzyków cienką warstwą. Funkcją środka powierzchniowo czynnego jest zapobieganie nadmiernemu rozciągnięciu i zapadnięciu się płuc. Siła napięcia powierzchniowego zapewnia elastyczną przyczepność płuc, zależy od 3 czynników:



1. Obecność włókien elastycznych

2. Napięcie mięśni oskrzeli

3. Obecność środka powierzchniowo czynnego.

Środek powierzchniowo czynny jest wytwarzany przez pneumocyty typu II, a jego synteza jest kontrolowana przez nerw błędny. Przecięcie nerwu błędnego hamuje wytwarzanie środka powierzchniowo czynnego. Może to spowodować sklejenie się płuc i może być śmiertelne. Jeśli integralność jamy opłucnej zostanie naruszona, powietrze może przedostać się do jamy opłucnej - nazywa się to odmą opłucnową. Może być jednostronny lub dwustronny. Obustronna odma opłucnowa nie jest zgodna z życiem, a jeśli dostanie się tam krew, nazywa się to krwiakiem opłucnowym.

Mechanizm wdechu i wydechu. Wdech i wydech to cykl oddechowy. Wdech to wdech, wydech to wydech. Podczas cyklu oddechowego powietrze przemieszcza się, czemu towarzyszy naprzemienny wzrost i spadek objętości klatki piersiowej. Podczas oddychania płuca pełnią rolę pasywną, podczas gdy mięśnie oddechowe są aktywne. Bierną rolę płuc udowodnił naukowiec Donders.

Mechanizm inhalacyjny. Może być spokojny i głęboki. Spokojny oddech– biorą w nim udział główne mięśnie oddechowe:

1. Przysłona. Podczas cichego wdechu przepona spłaszcza się, tj. staje się płaski

2. Mięśnie międzyżebrowe. Podnoszą żebra.

3. Zewnętrzne mięśnie międzychrzęstne. Biorą także udział w podnoszeniu żeber. Ciśnienie w jamie opłucnej wynosi -6 mm Hg. Ilość powietrza dostającego się do płuc wynosi średnio 500 ml.

Spokojny wydech - rozluźniają się główne mięśnie oddechowe: przepona, mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne i mięśnie międzychrzęstne zewnętrzne. Następuje spokojny wydech, ciśnienie w szczelinie opłucnej wynosi -3 mm Hg.

Głęboki oddech. Mechanizm głębokiej inspiracji polega na:

1. Główne mięśnie: przepona. Podczas głębokiego wdechu przepona przesuwa się w dół o 1-1,5 cm, zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe i międzychrzęstne kurczą się, nadając żebrom pozycję poziomą.

2. Mięśnie dodatkowe: mięśnie klatki piersiowej i pleców: mięsień piersiowy większy i mniejszy ciągną mostek do przodu, a mięśnie pleców, takie jak mięsień pochyły, romboidalny, czworoboczny i dźwigacz łopatek, odciągają żebra do tyłu. Objętość jamy klatki piersiowej zwiększa się w kierunku przednio-tylnym i bocznym. W takim przypadku do płuc może przedostać się do 4-5 litrów powietrza. A w szczelinie opłucnej ciśnienie staje się bardziej ujemne do -20 mm Hg.

3. Głęboki wydech. Głównymi zaangażowanymi mięśniami są przepona. Podczas głębokiego wydechu przepona ugina się do wewnątrz o 1-1,5 cm, ponieważ... mięśnie ściany brzucha, kurcząc się, wywierają nacisk na narządy wewnętrzne i wywierają nacisk na przeponę, przez co przepona wygina się do wewnątrz. Zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe i międzychrzęstne kurczą się i obniżają żebra, nadając im bardziej pionową pozycję. Dodatkowe mięśnie: główne i mniejsze mięśnie kurczą się i wciągają mostek do wewnątrz. Kurczące się mięśnie pleców biorą również udział w zmniejszaniu objętości klatki piersiowej i następuje głęboki wydech. Oddychanie odbywa się dzięki pracy mięśni. Rozróżnia się oddychanie brzuszne – występuje ono głównie u mężczyzn ze względu na zmiany w przeponie oraz oddychanie piersiowe, które występuje głównie u kobiet na skutek skurczu mięśni oddechowych. Normalne oddychanie nazywa się eipnea, wzmożone oddychanie nazywa się tachypneą, powolne oddychanie nazywa się bradypneą, a duszność nazywa się dusznością. Częstość oddechów na 1 minutę – 16 ruchów oddechowych. Ważnym wskaźnikiem jest objętość wentylacji płuc.

Objętości oddechowe:

1. Pojemność życiowa (pojemność życiowa płuc) – liczba powietrze, które można maksymalnie wydychać po wzięciu najgłębszego oddechu. Dla mężczyzn jest to 4-5l, dla kobiet 3-4l. Witalna pojemność życiowa zależy od płci, wieku i wzrostu, wtedy będzie nazywana odpowiednią pojemnością życiową. Pojemność życiowa składa się z 3 tomów:

1) objętość oddechowa (TO)- ilość powietrza, którą można spokojnie wydychać po spokojnym wdechu. Jest to 300-800ml (średnio 500).

2) rezerwowa objętość wdechowa– to ilość powietrza, którą można dodatkowo wciągnąć po spokojnym oddechu. Jest równy 2-2500 ml.

3) rezerwowa objętość wydechowa– jest to ilość powietrza, którą można dodatkowo wydychać po spokojnym wydechu, wynosi ona 1500 ml.

VC=BLO + rezerwowa objętość wdechowa + rezerwowa objętość wydechowa

4) pozostała objętość- jest to ilość powietrza, która pozostaje w płucach po głębokim wydechu, wynosi 1000-1200 ml.

5) całkowita pojemność płuc. Określane wzorem Pojemność życiowa + objętość resztkowa.

6) minutowa objętość oddechowa (MOV). Określone według wzoru:

Częstotliwość oddechowa(16) *TO(600)=9600. MOD wzrasta wraz z aktywnością fizyczną ze względu na głębokość i częstotliwość oddychania. U dzieci ze względu na częstotliwość. MVR odzwierciedla wentylację płucną, ale istnieje również wentylacja pęcherzykowa. Ta wentylacja pęcherzykowa stanowi różnicę między wentylacją płucną a wentylacją przestrzeni martwej. Aby wymiana gazów w pęcherzykach płucnych była wystarczająca dla organizmu, konieczne jest, aby wentylacja pęcherzykowa odpowiadała przepływowi krwi w krążeniu płucnym. Wtedy wymiana gazów będzie normalna, a współczynnik nazywa się współczynnikiem perfuzji wentylacji i wynosi 0,8. Istnieją pęcherzyki z niewystarczającym krążeniem krwi, wówczas wymiana gazowa zostanie zaburzona.

Skład powietrza wdychanego, wydychanego i pęcherzykowego.

Jak widać z tabeli, różnica między powietrzem wydychanym a powietrzem pęcherzykowym pod względem zawartości CO2. Powietrze pęcherzykowe to wewnętrzne środowisko gazowe organizmu, od którego składu powietrza pęcherzykowego zależy skład krwi tętniczej i kondycja całego organizmu. Wymiana gazowa w płucach następuje w wyniku różnicy ciśnień parcjalnych gazów i krwi. Ciśnienie cząstkowe to siła, z jaką gaz ma tendencję do przechodzenia przez półprzepuszczalną membranę z obszaru o dużej wartości do obszaru o niskiej wartości. Gaz znajduje się w mieszaninie gazów. Mieszanką gazów jest O2, CO2, azot i inne gazy. Siła ruchu gazu zależy od jego napięcia, tj. liczba gazów w mieszaninie gazów. Jeśli napięcie gazu jest proporcjonalne do ciśnienia, oznacza to, że gaz rozpuszczony w cieczy znajduje się w równowadze z gazem nad cieczą. A jeśli napięcie gazu w mieszaninie gazów jest wyższe, wówczas gaz ten pod względem ciśnienia cząstkowego będzie miał tendencję do przemieszczania się z mieszaniny gazów do cieczy, tj. do krwi, a gaz rozpuści się we krwi. Wiadomo, że gazy we krwi występują w 2 stanach, związanym chemicznie i wolnym. Dyfuzja obejmuje gazy znajdujące się w stanie prostego fizycznego rozpuszczenia. Główną siłą przejścia O2 i CO2 jest różnica ciśnienia parcjalnego w pęcherzykach powietrza i krwi. Powody rozpowszechniania:

1. Przepuszczalność tkanek

2. Prędkość przepływu krwi. Jeśli napięcie wzrośnie, nastąpi ruch, tj. dyfuzja.

Ciśnienie cząstkowe