Что способствует газообмену в легких. Легкие – как они работают? Урок: Строение легких. Газообмен в легких и тканях

Инструкция

В легочном дыхании принимают участие межреберные мышцы и диафрагма - плоская мышца, находящаяся на границе брюшной и грудной полостей. При сокращении диафрагмы давление в легких понижается давление, и в результате в них устремляется воздух. Выдох делается пассивно: легкие самостоятельно выталкивают воздух наружу. Процесс дыхания контролируется частью головного мозга – продолговатым мозгом. В нем находится центр регуляции дыхания, который реагирует на присутствие в крови углекислого газа. Как только его уровень повышается, центр посылает сигнал диафрагме по нервным путям, она сокращается, и происходит вдох. При повреждениях дыхательного центра применяют искусственную вентиляцию легких.

Процесс газообмена осуществляется в альвеолах легких - микроскопических пузырьках, находящихся на концах бронхиол. Они состоят из сквамозных (дыхательных) альвеоцитов, больших альвеоцитов и хеморецепторов. Основная роль в данном случае принадлежит кровеносной системе. Поступивший в альвеолы легких кислород проникает в стенки капилляров. Подобный процесс происходит вследствие разницы в крови и в воздухе, находящемся в альвеолах. Кровь в венах имеет меньшее давление, поэтому из альвеол кислород устремляется в капилляры. Углекислый газ в альвеолах имеет меньшее давление, поэтому из венозной крови он поступает в просвет альвеол.

В крови находятся эритроциты, содержащие белок гемоглобин. К гемоглобину присоединяются молекулы кислорода. Обогащенная кислородом кровь называется артериальной, она переносится к сердцу. Сердце перегоняет ее к клеткам тканей. В клетках кровь отдает кислород, а взамен забирает углекислый газ, который также переносится с помощью гемоглобина. Затем происходит обратный процесс: кровь поступает из тканевых капилляров в вены, в сердце и в легкие. В легких венозная кровь с углекислым газом поступает в альвеолы, углекислый газ вместе с воздухом выталкивается наружу. Двойной газообмен происходит в альвеолах молниеносно.

Жизненная емкость легких включает в себя дыхательный объем, а также резервные объемы вдоха и выдоха. Дыхательный объем – это количество воздуха, поступающее в легкие при 1-ом вдохе. Если после спокойного вдоха сделать усиленный вдох, в легкие поступит дополнительное количество воздуха, которое называется резервом объема вдоха. После спокойного выдоха можно выдохнуть еще некоторое количество воздуха (резервный объем выдоха). В целом, жизненная емкость легких составляет наибольшее количество воздуха, которое человек способен выдохнуть после глубокого вдоха.

В легких происходит газообмен между поступающим в альвеолы воздухом и протекающей по капиллярам кровью. Интенсивному газообмену между воздухом альвеол и кровью способствует малая толщина такназываемого аэрогематического барьера. Стенки альвеол построены из однослойного плоского эпителия, покрытого изнутритонкой пленкой фосфолипида - сурфактантом, который препятствует сли-панию альвеол при выдохе и понижает поверхностное натяжение.газообмен между воздухом и кровью. При вдохе концентрация парциальное давление кислорода в альве-олах намного выше 100 мм рт. ст., чем в венозной крови 40 мм рт. ст.,протекающей по легочным капиллярам. Поэтому кислород легко выходит из альвеол в кровь, где он быстро вступает в соединение с гемоглобиномэритроцитов. Одновременно углекислый газ, концентрация которого в ве-нозной крови капилляров высокая 47 мм рт. ст., диффундирует в альвеолы, где его парциальное давление ниже 40 мм рт. ст.. Из альвеол легкогоуглекислый газ выводится с выдыхаемым воздухом.Благодаря особому свойству гемоглобина вступать в соединение скислородом и углекислым газом кровь способна поглощать эти газы взначительном количестве

В тканях организма в результате непрерывного обмена веществ и интенсивных окислительных процессов расходуется кислород и образуется углекислый газ.. Образовавшийся при обмене веществ углекислый газ переходит из тканей в кровь и присоединяется к гемоглобину. При этом образуется непрочное соединение - карбогемоглобин. Быстрому соединению гемоглобина с углекислым газом способствует находящийся в эритроцитах фермент карбоангидраза.

Недостаточное поступление кислорода в ткани гипоксия может возникнуть при недостатке его во вдыхаемом воздухе.

При остановке, прекращении дыхания развивается удушье асфиксия. Такое состояние может случиться при утоплении или других неожиданных обстоятельствах.

23. Понятие о гипоксии. Острые и хронические формы. Виды гипоксий.

Гипоксия - типовой патологический процесс, возникающий при недостаточном снабжении тканей организма кислородом или нарушении его утилизации в процессе биологического окисления. это кислородное голодание тканей, может возникать под влиянием физических, химических, биологических и других факторов, Разные органы и ткани имеют неодинаковую чувствительность к недостатку кислорода и АТФ. Наиболее чувствительна к гипоксии ткань головного мозга. при гипоксии в первую очередь страдают клетки центральной нервной системы.виды гипоксий.Экзогенные гипоксии: 1 гипоксическая нормобарическая - возникает при длительном нахождении в замкнутых, плохо вен-тилируемых помещения шахтах, колодцах, кабинах летательных аппаратов и т.п.; 2 гипоксическая гипобарическая - раз-вивается при снижении парциального давления кислорода р02 во вдыхаемом воздухе вследствие снижения барометрического давления, при подъеме на высоту горная или высотная болезнь; 3 гипероксическая - возникает в условиях избытка кислорода, который не потребляется организмом и оказывает токсическое действие, блокируя тканевое дыхание осложнение при гипербарической оксигенации.Эндогенные гипоксии при патологических процессах в организме: 1 дыхательная - возникает при заболеваниях легких, трахеи, плевры, развивается при заболеваниях сердца и кро- оносных сосудов 3 кровяная гемическая - на- Гнподается при уменьшении количества эритроцитов при раз- ничпых анемиях или при изменении свойств гемоглобина и нарушении его способности отдавать кислород; 4 тканевая - возникает при нарушении окислительно-восста- повительных процессов в клетках, 5 смешанная - развивается при одновременном нарушении функции ряда систем, обеспечивающих снабжение тканей кислородом Нагрузочная гипоксия - возникает в результате усиления функции органов и тканей при большой физической нагрузке,. Острая гипоксия развивается быстро и часто возникает при ост-рой дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности. -одышка, тахикардия, головные боли, тошнота, рвота, психические расстройства, нарушение координации движений, цианоз, иногда - расстройства зрения и слуха.Хроническая гипоксия характеризуется длительным течением и возникает при заболеваниях крови, хронической сердечно-сосудистой и дыхательной недостаточности, -расстройства дыха-ния и кровообращения, головные боли, раздражительность, дистрофические изменения в тканях.. Общая гипоксия характеризуется кислородным и энергетическим голоданием всего организма. Для местной гипоксии характерно кислородное и энергетическое голодание отдельных

24. Нарушения функций организма при гипоксии.

Наиболее ранними показателями кислородной недостаточ-ности головного мозга являются общее возбуждение эйфория, ослабление внимания, увеличение числа ошибок при решении сложных задач. Затем наступают торможение, сонливость, нарушение координации движений,. возможна потеря сознания, возникновение судорог, паралич.При выраженной кислородной недостаточности нарушавшей дыхание: оно становится частым, поверхностным, с явлениями гиповентиляции. Затем наступает угнетение дыхания. Не-регулярные дыхательные движения могут сменяться кратко- иременной остановкой дыхания. При некоторых видах гипоксии возникает цианоз - синюш- I юсть кожных покровов, которая связана с уменьшением С02 и содержания оксигемоглобина в крови. При дыхательной гипоксии вследствие снижения СО2 в артериальной крови развивается центральный диффузный цианоз. При циркуляторной гипоксии из-за снижения СО2в венозной крови развивается пе-риферический акроцианоз. При гипоксии нарушается также работасердечно-сосудистой системы. тахикардия и повышение артериального давления. угнетение сердечной деятельности. Во всех органах и тканях, кроме мозга и сердца, наблюдается выраженное нарушение микроциркуляции, что увеличивает тяжесть кислородного голодания тканей.. опасно резкое снижение почечного кровотока, так как это может привести к развитию некроза коркового слоя почки и острой почечной недостаточности. Основной обмен вначале повышается, а затем при выраженной гипоксемии понижается. Падает температура тела.. Увеличива-ется и распад жиров. Вследствие недостатка кислорода жирные кислоты не могут расщепиться полностью, поэтому при гипоксии в клетках и крови накапливаются кетокислоты. В результате дефицита энергии нарушается работа ионных насосов, и к накоплению ионов калия.

25. Компенсаторные механизмы при гипоксии.

В условиях гипоксии немедленно включаются срочные приспособительные реакции. Они обеспечиваются рефлекторными механизмами с участием ЦНС. Дыхательные механизмы: 1 увеличение легочной вентиляции за счет повышения глубины и частоты дыхания компенсаторная одышка; 2 увеличение дыхательной поверхности легких за счет вентиляции дополнительных альвеол; 3 повышение проницаемости альвеолокапиллярной мембраны для 02 и С02.Гемодинамическиемеханизмы: 1 повышение минутного объема сердца вследствие увеличения ударного объема и частоты сердечных сокращений; 2 повышение тонуса кровеносных сосудов и ускорение тока крови; 3 перераспределение крови в кровеносных сосудах Гематогенные механизмы: 1 увеличение содержания эритроцитов в периферической крови за счет мобилизации их из депо; 2 усиление гемопоэза; 3 увеличение диссоциации окси- гемоглобина на кислород и гемоглобин Тканевые механизмы. 1 увеличение количества кислорода, поступающего к тканям из артериальной крови; 2 активация анаэробного гликолиза; 3 ослабление интенсивности метаболизма в органах, Долговременные приспособительные реакции представлены адаптацией к гипоксии Асфиксия - состояние, возникающее при резком уменьшении или полном прекращении поступления кислорода и выделения углекислого газа.Наиболее часто встречается механическая асфиксия, которая возникает при наличии препятствий для поступления воздуха в дыхательные пути или их сдавлении извне:выделяют четыре стадии.Первая стадия повышением возбудимости дыхательного и сосудодвигательного центров, тонуса симпатической нервной системы. инспираторная одышка повышается артериальное давление; в судороги.Во второй стадии повышается тонус парасимпатической нервной системы; развивается экспираторная одышка. брадикардия, Третья стадия -. Дыха-ние останавливается на несколько минут, артериальное давление снижается, сердечная деятельностьзамедляется.Четвертая стадия проявляется терминальным дыханием,артериальное давление падает, сердечные сокращения редкие, рефлексы угасают; появляются су-дороги, непроизвольные мочеиспускание, дефекация. Смерть наступает от паралича дыхания.

26. Белковый обмен и его регуляция.

В период роста белок необходим для формирования новых клеток и тканей. Чем меньше возраст ребенка, тем большее количество белка требуется на каждый кг массы тела. На первом году жизни ребенка на каждый кг требуется 5-5,5 г белка, в возрасте от 1 года до 3 лет - 4-4,5 г, Потребность мальчиков в белках больше, чем у девочек. Синтез белка в развивающемся организме доминирует над распадом. Поэтому для детей характерен положительный азотистый баланс. Существуют оптимальные суточные дозы белков, при которых отмечается максимальная задержка, или ретенция, азота в организме. Увеличение количества белка выше этой нормы не сопровождается ростом задержки азота в организме. Очень важно, чтобы дети получали с пищей достаточное количество незаменимых аминокислот. Лизина, который способствует кроветворению, потребление триптофана, также необходимого для роста У детей в возрасте от 1 до 3 лет 75% белка, получаемого с пищей, должно быть животного происхождения, 25% - растительного.Белки не откладываются в организме про запас, поэтому если давать их с пищей больше, чем это требуется организму, то увеличение задержки азота и нарастание синтеза белка не произойдет. При этом у ребенка нарушается кислотно-щелочное равновесие, ухудшается аппетит, усиливается выведение азота с мочой и калом. С увеличением возраста содержание белков животного происхождения должно уменьшаться, и в 5 лет количество того и другого белка должно быть одинаковым. Азотистый обмен детей характеризуется наличием в их моче креатина, в то время как моча взрослых его не содержит. Это связано с недостаточным развитием мышц, удерживающих во взрослом состоянии креатин. Только к 17-18 годам креатин исчезает из мочи. Активность многих ферментов повышается после рождения,

27. Углеводный и жировой обмены, их регуляция.

Поступившие с пищей растительные и животные жиры расщепляются в пищеварительном тракте на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются, в кровь и лимфу и лишь частично в кровь. Из этих веществ, а также из продуктов обмена углеводов и белков синтезируются липиды. липиды являются обязательной составной частью клеточных структур: цитоплазмы, ядра и клеточной мембраны, особенно нервных клеток. Не израсходованные в организме липиды откладываются в запас в виде жировых отложений.Некоторые непредельные жирные кислоты, необходимые организму линолевая, линоленовая, арахидоновая, должны поступать в организм в готовом виде, так как организм не способен ихсинтезировать - незаменимые жирные кислоты. Содержатся в растительных маслах.С жирами в организм поступают растворимые в них витамины: А, D, E, K, имеющие жизненно важное значение. Потребность организма детей в липидах тем выше, чем меньше возраст ребенка. Без жиров невозможна выработка общего и специфического иммунитета.. Суточное количество жира в пище детей от 1 года до 3 лет должно быть 32,7 г, При грудном вскармливании усваивается до 98% жиров молока, при искусственном - 85%.Установлено, что обмен жиров у детей неустойчив, при недостатке в пище углеводов или при их усиленном расходе быстро истощается жировое депо.Изменения содержания в организме различных липидов вызывают постепенные нарушения проницаемости и плотности клеточных мембран, что сопровождается ухудшением функции клеток. Особенности обмена углеводов. Углеводы являются основным источником энергии. Наибольшее количество содержится в злаках, картофеле, фруктах и овощах. Углеводы расщепляются в пищеварительном тракте до глюкозы, всасываются в кровь и усваиваиваются клетками организма. Неиспользуемая глюкоза депонируется в виде полисахарида гликогена в печени и мышцах, который является резервом углеводов в организме. Особенно чувствительна к недостатку глюкозы в крови гипогликемии ЦНС. При незначительном снижении глюкозы в крови отмечается слабость, головокружение, а при значительном падении углеводов наступают различные вегетативные расстройства, судороги, потеря сознания. Распад углеводов может проходить как в аэробных или в анаэробных условиях. Быстрота распада глюкозы и возможность быстрого извлечения и переработки ее резерва - гликогена создают условия для экстренной мобилизации энергетических ресурсов при резком эмоциональном возбуждении, интенсивных мышечных нагрузках. Как известно, углеводы входят в состав нуклеиновых кислот, цитоплазмы, играют важную пластическую роль при формировании клеточных оболочек.Характерной особенностью углеводного обмена у детей является высокая усвояемость углеводов до 99%,. Необходимо учитывать, что на первом году жизни основным углеводом является лактаза. Организм ребенка испытывает большую потребность в углеводах, так как интенсивность гликолиза в нем очень высока, она на 35% выше, чем у взрослых. Суточная потребность в углеводах составляет в грудном возрасте 10-12 г на 1 кг массы тела, в возрасте от 1 до 3 лет -193 г, Толерантность к глюкозе у детей больше, чем у взрослых.

28. Обмен воды и минеральных солей, его регуляция.

Минеральные соли не являются источниками энергии, но их поступление и выведение является условием его нормальной жизнедеятельности. Минеральные соли создают определенное осмотическое давление. Количество солей, содержащихся в организме ребенка, с возрастомувеличивается. Особенно велика у детей потребность в Са и Р, которые необходимы для формирования костной ткани. Кальций влияет на возбудимость нервной системы, сократимость мышц, свертываемость крови, белковый и жировой обмен в организме. Наибольшая потребность в Са отмечается на первом году жизни и в период полового созревания. На первом году жизни Са требуется в 8 раз больше, чем на втором при уменьшении количества Са в организме у взрослых он начинает поступать в кровь из костной ткани, н. У детей в этом случае, наоборот, Са задерживается костной тканью, крови. Для нормального процесса окостенения необходимо, чтобы в организм поступало достаточное количество фосфора. У детей дошкольного возраста отношение кальция и фосфора должно быть равным единице. В 8 -10 лет кальция требуется несколько меньше, чем фосфора: Фосфор нужен не только для роста костной ткани, но и для нормального функционирования нервной системы, большинства железистых и других органов.Количество ионов Na+, K+ и Cl- в пище детей должно быть меньшим, чем в пище взрослого, Железа ребенок должен получать с пищей больше, чем взрослый. растущий организм нуждается и в микроэлементах, многие из них участвуют в процессах кроветворения медь, кобальт, молибден. они накапливаются в организме. Йод необходим для образования гормонов щитовидной железы. Его отсутствие в пище приводит к развитию заболевания, эндемическим зобом. Фтор необходим для правильного формирования ткани зубов, особенно зубной эмали Водно-солевой обмен. Рост и развитие ребенка зависят от достаточного количества воды в организме, которое обеспечивает интенсивный обмен веществ. = вода в организме человека является = строительным материалом, катализатором всех обменных процессов и терморегулятором тела. Общее количество воды в организме зависит от возраста, пола и упитанности. В среднем в организме мужчины содержится около 61% воды, в организме женщины - 51%. У детей вода очень быстро перераспределяется между кровью и тканями. В кишечнике детей она всасывается быстрее, чем у взрослых. У детей ткани быстро теряют и накапливают воду. Недостаток воды вызывает у детей резкие нарушения промежуточного обмена. Чем младше ребенок, тем больше воды он должен получить на кг веса. Относительная потребность в воде с возрастом уменьшается, а абсолютная - увеличивается. У мальчиков потребность в воде больше, чем у девочек.

29. Выделительная система человека. Нефрон - основная структурная и функциональная единица почек. Фазы мочеобразования.

К органам выделения относят: почки, мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал. Нормальная функция выделительной системы поддерживает кислотно-щелочное равновесие и обеспечивает деятельность органов и систем организма.

Почка лат. ren; греч. nephos - парный экскреторный орган, который образует мочу, имеет массу 100-200 г, располагается по бокам позвоночника на уровне XI грудного и II-III поясничных позвонков.

Почки имеют бобовидную форму, верхний и нижний полюсы, наружный выпуклый и внутренний вогнутый края, переднюю и заднюю поверхности. Почки покрыты тремя оболочками - почечной фасцией, фиброзной и жировой капсулами. Почка состоит из двух слоев: наружного светлого коркового и внутреннего темного мозгового,Корковое вещество в видестолбиков входит в мозговое и делит его на 5-20почечных пирамид. составляющего почечные пирамиды.Основная функционально-структурная единица почки - нефрон их насчитывается около 1,5 млн. Нефрон рис. 83 состоит из почечного тельца, включая сосудистый клубочек. Тельце опоясано двухстенной капсулой капсула Шумлянского-Боумена. Полость капсулы выстлана однослойным кубическим эпителиемОколо 80 % нефронов находится в толще коркового вещества - корковые нефроны, а 18-20 % локализуется в мозговом веществе почки - юкстамедуллярные околомозговые нефроны.Кровоснабжение почки происходит за счет хорошо развет-. вленной сети кровеносных сосудов. Мочеточник ureter - парный орган, выполняющий функцию выведения мочи из почки в мочевой пузырь. Он имеет форму трубки диаметром 6-8 мм, длиной 30-35 см. В нем различают брюшную, тазовую и внутристеночную части.Мочеточник имеет три расширения поясничное, тазовое и перед входом в мочевой пузырь и три сужения в месте перехода из почечной лоханки, при переходе брюшной части в тазовую и перед впадением в мочевой пузырь.Мочевой пузырь - непарный полый орган, в котором накапливается моча 250-500 мл; располагается на дне малого таза. Форма и размеры его зависят от степени наполнения мочой.В мочевом пузыре различают верхушку, тело, дно, шейку. Мочеиспускательный канал предназначен для периодического выведения мочи из мочевого пузыря и выталкивания семени у мужчин Суточное количество мочи диурез у взрослого человека в норме составляет 1,2-1,8 л и зависит от поступившей в организм жидкости, окружающей температуры и других факторов. Цвет нормальной мочи соломенно-желтый и чаще всего зависит от ее относительной плотности. Реакция мочи слабокислая, относительная плотность 1,010- 1,025. В моче содержится 95 % воды, 5 % твердых веществ, основную часть которых составляют мочевина - 2 %, мочевая кислота - 0,05 %, креатинин - 0,075 %. Первичная моча продвигается вдоль канальцев нефрона. Из нее обратно в кровь всасываются все нужные организму вещества и большая часть воды II фаза мочеобразования - реабсорбция. В канальцах остаются продукты распада, питательные вещества, в которых организм не нуждается, или те, которые он сохранить не в состоянии например, глюкозу при сахарном диабете. В результате образуетсявторичная моча около 1,5 л в сутки. Из извитых канальцев моча поступает в собирательные трубочки, которые объединяются и выносят мочу в почечную лоханку. Из нее моча по мочеточникам поступает в мочевой пузырь.

30. Нервная и гуморальная регуляция деятельности почек. Регуляция деятельности почек.

31. Понятие терморегуляции. Химическая и физическая терморегуляция.

Температура отдельных участков тела человека различна, что связано с неодинаковыми условиями теплопродукции и отдачи тепла. В состоянии покоя и умеренной физической нагрузки наибольшая теплопродукция и наименьшая теплоотдача происходит во внутренних органах, поэтому их температура высокая самая высокая в печени-37,8-38 °С.. Наиболее низкая температура кожи у человека отмечается в области кистей и стоп, значительно выше она в подмышечной впадине, где она обычно измеряется В нормальных условиях у здорового человека температура в подмышечной впадине равна 36,5-36,9 °С. В течение суток температура тела человека колеблется: минимальная в 3-4 часа, максимальная - в 16-18 часов. Способность гомойотермных животных поддерживать температуру тела на постоянном уровне обеспечивается двумя взаимосвязанными процессами - теплообразованием и теплоотдачей, Химическая терморегуляция обеспечивает определенный уровень теплопродукции, необходимый для нормального осуществления ферментативных процессов в тканях. Наиболее интенсивное образование тепла происходит в мышцах. В условиях холода теплообразование в мышцах резко возрастает. В процессах теплообразования, кроме мышц, значительную роль играют печень и почки. Физическая терморегуляция осуществляется путем изменения отдачи тепла организмом. Теплоотдача осуществляется следующими путями: Теплоизлучение радиация обеспечивает отдачу тепла организмом окружающей его среде при помощи инфракрасного излучения с поверхности тела. Теплопроведение происходит при контакте с предметами, температура которых ниже температуры тела. Конвекция обеспечивает отдачу тепла прилегающему к телу воздуху или жидкости. Отдача тепла организмом осуществляется также путем испарения воды с поверхности кожи и со слизистых оболочек дыхательным путей в процессе дыхания. через кожу испаряется до 0,5 л воды в сутки. Центр теплообразования расположен в каудальной части гипоталамуса. При разрушении этого участка мозга у животного нарушаются механизмы теплообразования и такое животное становится неспособным поддерживать температуру тела при понижении температуры окружающей среды, и развивается гипотермия. Центр теплоотдачи расположен в переднем гипоталамусе. При разрушении этой области животное также теряет способность поддерживать изотермию, при этом способность переносить низкие температуры у него сохраняется.

Газообмен в легких происходит путем диффузии. Кислород через тонкие стенки альвеол и капилляров поступает из воздуха в кровь, а углекислый газ из крови в воздух. Диффузия газов происходит в результате разности их концентраций в крови и в воздухе. Кислород проникает в эритроциты и соединяется с гемоглобином, кровь становится артериальной и направляется в ткани. В тканях происходит обратный процесс: кислород за счет диффузии переходит из крови в ткани, а углекислый газ, наоборот, переходит из тканей в кровь. Это происходит до тех пор, пока. ихЖизненная емкость легких (ЖЕЛ) включает дыхательный объем, резервный объем вдоха и резервный объем выдоха. Дыхательным объемом называют количество воздуха, поступающего в легкие при одном вдохе. В покое он равен примерно 500 см 3 и соответствует объему выдыхаемого воздуха при выдохе. Если после спокойного вдоха сделать усиленный дополнительный вдох, то в легкие может поступить дополнительно 1500 см 3 воздуха - это резерв объема вдоха. После спокойного выдоха можно при максимальном напряжении выдохнуть еще 1500 см 3 воздуха - это резервный объем. Таким образом, жизненная емкость легких - это наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха. Она примерно равна 3500 см 3 . ЖЕЛ больше у спортсменов, чем у нетренированных людей, и зависит от степени развития грудной клетки, от пола и возраста. Под влиянием курения ЖЕЛ снижается. Даже после самого максимального выдоха в легких всегда остается немного воздуха, который называется остаточным объемом (ок. 1000см 3).

Дыхательные движения. Попеременное увеличение и уменьшение объема грудной клетки обусловлено ритмическими сокращениями дыхательных мышц. При этом происходит вентиляция легких. Необходимым условием осуществления дыхательных движений является герметичность плевральной полости (плевральной щели), которая находится между легочной плеврой и пристеночной плеврой и заполнена жидкостью. Регуляция дыхания. Дыхательный центр находится в продолговатом мозге. Через каждые 4 сек в дыхательном центре автоматически возникают возбуждения, обеспечивающие чередование вдоха и выдоха. Дыхательный центр автоматически регулирует также частоту и глубину дыхательных движений.

Легкие человека (лат. ед. ч. pulmo), важнейшие органы дыхательной системы у человека, наземных животных и некоторых рыб. У млекопитающих расположены в грудной клетке. Правое и левое легкое у человека занимают 4/5 грудной клетки, плотно прилегая к ее стенкам, оставляя место только для сердца, крупных кровеносных сосудов, пищевода и трахеи. Легкие не одинаковы: правое легкое больше и состоит из 3 долей, меньшее левое легкое состоит из 2 долей. Масса каждого легкого колеблется в пределах 0,5-0,6 кг.

Каждое легкое, правое и левое, по форме напоминает конус с уплощенной одной стороной и закругленной верхушкой, выступающей над I ребром. Прилегающая к диафрагме нижняя (диафрагмальная) поверхность легких вогнутая. Боковая поверхность легких (реберная) прилежит к ребрам, медиальная (средостенная) поверхность каждого легкого имеет вдавление, соответствующее сердцу и крупным сосудам. На средостенной поверхности каждого легкого расположены ворота легкого, через которые проходят образующие корень легкого главный бронх, артерии и нервы, окруженные соединительной тканью, выходят вены и лимфатические сосуды.

Каждое легкое имеет три края: передний, нижний и задний. Передний, острый край легкого разделяет реберную и медиальную поверхности. На правом легком этот край на всем протяжении направлен почти вертикально. В нижней передней части левого легкого имеется сердечная вырезка, где находится сердце. Ниже вырезки расположен так называемый язычок. Острый нижний край отделяет нижнюю поверхность от реберной, задний край закруглен. Каждое легкое разделяется глубокими щелями на доли: правое - на три, левое - на две. Косая щель идет почти одинаково на обоих легких, она начинается сзади на уровне III грудного позвонка и проникает глубоко в ткань легкого, разделяя его на 2 доли, связанные между собой только вблизи корня. На правом легком имеется еще горизонтальная щель. Она менее глубокая и более короткая, отходит от косой на реберной поверхности, идет вперед почти горизонтально на уровне IV ребра до переднего края легкого. Затем она переходит на его медиальную поверхность. Оканчивается кпереди от корня. Эта щель у правого легкого отделяет среднюю долю от верхней.

Каждое легкое покрыто серозной оболочкой - плеврой. У плевры два листка. Один плотно сращен с легким - висцеральная плевра; другой приращен к грудной клетке - париетальная, или пристеночная, плевра. Между обоими листками имеется небольшая плевральная полость, заполненная плевральной жидкостью (около 1-2 мл), которая облегчает скольжение листков плевры при дыхательных движениях. Охватывая легкое со всех сторон, висцеральная плевра на корне легкого непосредственно продолжается в париетальную плевру.

Плевра представляет собой два симметричных серозных мешка, расположенных в обеих половинах грудной клетки; между ними остается свободное пространство - средостение. Здесь помещаются сердце, трахея, пищевод, кровеносные сосуды и нервы.

Доли легких - это отдельные, анатомически обособленные участки легкого с вентилирующим их долевым бронхом. Консистенция легкого мягкая, упругая. Цвет легких у детей бледно-розовый. У взрослых ткань легкого постепенно темнеет, ближе к поверхности появляются темные пятна за счет частиц угля и пыли, которые откладываются в соединительнотканной основе легкого.

Каждому сегментарному бронху легкого соответствует бронхо-легочный сосудисто-нервный комплекс. Сегмент - участок легочной ткани, имеющий свои сосуды и нервные волокна, он вентилируется отдельным бронхом. Каждый сегмент напоминает усеченный конус, вершина которого направлена к корню легкого. А широкое основание покрыто висцеральной плеврой. Легочные сегменты отделяются друг от друга межсегментарными перегородками, состоящими из рыхлой соединительной ткани, в которой проходят межсегментарные вены. В норме сегменты не имеют четко выраженных видимых границ.

Сегменты образованы легочными дольками, разделенными междольковыми соединительнотканными перегородками. Число долек в одном сегменте около 80. Форма дольки напоминает неправильную пирамиду с диаметром основания 0,5-2 см. В верхушку дольки входит дольковый бронх, который разветвляется на 3-7 концевых (терминальных) бронхиол диаметром 0,5 мм. Их слизистая оболочка выстлана однослойным реснитчатым эпителием, между клетками которого располагаются отдельные секреторные клетки (Клара), которые являются источником восстановления эпителия концевых бронхиол. Собственная пластинка слизистой оболочки богата эластическими волокнами, которые переходят в эластические волокна респираторного отдела, благодаря чему бронхиолы не спадаются.

Функциональной единицей легкого является ацинус. Это система разветвлений одной концевой бронхиолы, которая делится на 14-16 дыхательных (респираторных) бронхиол, образующих до 1500 альвеолярных ходов, несущих до 20 тысячальвеолярных мешочков и альвеол. В одной легочной дольке имеется 16-18 ацинусов. У человека на один альвеолярный ход приходится в среднем 21 альвеола. Внешне альвеолы похожи на пузырьки неправильной формы, они разделяются межальвеолярными перегородками толщиной 208 мкм. Каждая перегородка - это стенка двух альвеол, между которыми в перегородке расположена густая сеть кровеносных капилляров, эластических, ретикулярных и коллагеновых волокон и клеток соединительной ткани.

Количество альвеол в обоих легких человека 600-700 млн., общая их поверхность составляет 40-120 м2. Большая поверхность альвеол способствует лучшему газообмену. По одну сторону этой поверхности находится альвеолярный воздух, постоянно обновляющийся в своем составе, по другую - непрерывно текущая по сосудам кровь. Через обширную поверхность альвеолярной мембраны происходит диффузия кислорода и углекислого газа. Во время физической работы, когда при глубоких вдохах альвеолы значительно растягиваются, размеры дыхательной поверхности увеличиваются. Чем больше общая поверхность альвеол, тем интенсивнее происходит диффузия газов.

Форма альвеол многоугольная, вход в альвеолу округлый, благодаря имеющимся эластическим и ретикулярным волокнам. В межальвеолярных перегородках имеются поры, через которые альвеолы сообщаются между собой.

Альвеолы выстланы изнутри клетками двух типов: дыхательными альвеолоцитами (их большинство) и гранулярными клетками (большими альвеолоцитами). Дыхательные альвеолоциты выстилают 97,5% поверхности альвеол. Это уплощенные клетки толщиной 0,1-0,2 мкм, они соприкасаются друг с другом и располагаются на собственной базальной мембране, обращенной в сторону капилляра. Такое строение способствует лучшему газообмену. Сеть кровеносных сосудов, оплетающих альвеолы, содержит несколько десятков кубических сантиметров крови. Красные кровяные тельца находятся в легочных пузырьках в течение 0,75 с в покое, а при физической нагрузке это время значительно сокращается. Однако столь короткого времени достаточно для газообмена.

Общая дыхательная поверхность альвеол у взрослого человека составляет около 120 квадратных метров. Кислород (1) через стенки альвеол (2) и капилляров (3) попадает в кровь (4), а углекислый газ (5) перемещается в противоположном направлении.

Большие альвеолоциты вырабатывают липопротеин сурфактант, этой пленкой поверхностно-активной смазки их сурфактанта, покрыты изнутри альвеолы. Сурфактант препятствует спаданию альвеол при выдохе, способствует удалению инородных частиц из дыхательных путей и обладает бактерицидной активностью. Большие альвеолоциты также располагаются на базальной мембране, считается, что они являются источником восстановления клеточной выстилки альвеол. Альвеолы оплетены густой сетью ретикулярных и коллагеновых волокон и кровеносных капилляров, которые прилежат к базальной мембране альвеолоцитов. Каждый капилляр граничит с несколькими альвеолами, что облегчает газообмен.

Производя попеременно вдох и выдох, человек вентилирует легкие, поддерживая в альвеолах относительно постоянный газовый состав. Человек дышит атмосферным воздухом с большим содержанием кислорода (20,9%) и низким содержанием углекислого газа (0,03%), а выдыхает воздух, в котором кислорода 16,3%, а углекислого газа 4%.

Состав альвеолярного воздуха значительно отличается от состава атмосферного, вдыхаемого воздуха. В нем меньше кислорода (14,2%). Азот и инертные газы, входящие в состав воздуха, в дыхании участия не принимают, и их содержание во вдыхаемом, выдыхаемом и альвеолярном воздухе практически одинаково. В выдыхаемом воздухе кислорода содержится больше, чем в альвеолярном потому, что к альвеолярному воздуху примешивается воздух, который находится в воздухоносных путях. При дыхании мы не полностью наполняем или освобождаем легкие. Даже после самого глубокого выдоха в легких всегда остается около 1,5 л воздуха. В покое человек обычно вдыхает и выдыхает около 0,5 л воздуха. При глубоком вдохе человек может вдохнуть дополнительно еще 3 л воздуха, а при глубоком выдохе - выдохнуть лишний 1 л воздуха. Такая величина как жизненная емкость легких (максимальный объем воздуха, выдыхаемого после самого глубокого вдоха) - важный антропометрический показатель. У мужчин он составляет 3,5-4,5 л, у женщин в среднем на 25% меньше. Под влиянием тренировки объем легких увеличивается до 6-7 л.

Вдох и выдох осуществляются путем изменения объема грудной клетки за счет сокращения и расслабления дыхательных мышц - межреберных и диафрагмы. При вдохе диафрагма уплощается, нижние отделы легких пассивно следуют за ней, давление воздуха в легких становится ниже атмосферного и воздух по трахее попадает в бронхи и легкие. При выдохе живот немного втягивается, кривизна купола диафрагмы увеличивается, легкие выталкивают воздух.

Легкие растут главным образом за счет увеличения объема альвеол. У новорожденного диаметр альвеолы 0,07 мм, Диаметр альвеол взрослого человека 0,2 мм. В старости объем альвеол увеличивается, их диаметр достигает 0,3-0,35 мм. Усиленный рост легких и дифференцировка их отдельных элементов происходят до 3 лет, К восьми годам число альвеол достигает числа их у взрослого человека. Особенно энергично альвеолы растут после 12 лет. Объем легких к 12 годам увеличивается в 10 раз по сравнению с объемом легких новорожденного, а концу периода полового созревания - в 20 раз (в основном за счет увеличения объема альвеол).

Дыхательные объемы

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл (от 300 до 800 мл) воздуха; этот объем называется дыхательным объемом (ДО). Сверх него при глубоком вдохе человек может вдохнуть еще приблизительно 1700 (от 1500 до 2000) мл воздуха – это резервный объем вдоха (РО вд.). После спокойного выдоха человек способен выдохнуть около 1300 (от 1200 до 1500 мл) – это резервный объем выдоха (РО выд.).

Сумма указанных объемов составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ): 500 + 1700 + 1300 = 3500 мл. ДО – количественное выражение глубины дыхания. ЖЕЛ определяет максимальный объем воздуха, который может быть введен или выведен из легких в течение одного вдоха или выдоха. ЖЕЛ взрослого человека в среднем равна 3500 – 4000 мл, у мужчин она несколько больше, чем у женщин.

ЖЕЛ не характеризует всего объема воздуха, находящегося в легких. После того как человек максимально выдыхает, в его легких остается большое количество воздуха. Оно составляет около 1200 мл, и называют его остаточным объемом (ОО).

Максимальное количество воздуха, которое может находиться в легких, называется общей емкостью легких (ОЕЛ), она равна сумме ЖЕЛ и ОО.

Объем воздуха, находящийся в легких в конце спокойного выдоха (при расслабленной дыхательной мускулатуре), называется функциональной остаточной емкостью (ФОЕ). Она равна сумме ОО и РО выд. (1200 + 1300 = 2500 мл). ФОЕ близка к объему альвеолярного воздуха перед началом вдоха.

С каждым актом дыхания не весь дыхательный объем воздуха попадает в легкие. Значительная часть его 160 (от 150 до 180 мл) остается в воздухоносных путях (в носоглотке, трахее, бронхах). Объем воздуха, заполняющий крупные воздухоносные пути, называют воздухом «вредного» или «мертвого» пространства. В нем не происходит обмен газов. Таким образом, в легкие с каждым вдохом попадает 500 – 160 = 340 мл воздуха. В альвеолах к концу спокойного выдоха находится около 2500 мл воздуха (ФОЕ), поэтому при каждом спокойном вдохе обновляется 340/2500 = 1/7 часть воздуха.

Атмосферный воздух, прежде чем попасть в легкие, смешивается с воздухом вредного пространства, вследствие чего содержание газов в нем изменяется. По этой же причине неодинаково содержание газов в выдыхаемом и альвеолярном воздухе.

Непрерывную смену воздуха, происходящую в легких, называют легочной вентиляцией . Ее показателем является минутный объем дыхания (МОД), т. е. количество воздуха, выдыхаемое за минуту. Величина МОД определяется произведением числа дыхательных движений в минуту на ДО. У женщин величина МОД может быть равна 3 – 5 л, а у мужчин – 6 – 8 л. Минутный объем значительно увеличивается при физической работе и может достигать 140 – 180 л/мин.

Транспорт газов кровью

Важным фактором переноса газов кровью является образование химических соединений с веществами плазмы крови и эритроцитов. Для установления химических связей и физического растворения газов важна величина давления газа над жидкостью. Если над жидкостью находится смесь газов, то движение и растворение каждого из них зависят от его парциального давления. Парциальное давление О 2 , содержащегося в альвеолярном воздухе равно 105 мм рт. ст., СО 2 – 35 мм рт. ст.

Альвеолярный воздух контактирует с тонкими стенками легочных капилляров, по которым приходит к легким венозная кровь. Интенсивность обмена газов и направление их движения (из легких в кровь или из крови в легкие) зависят от парциального давления кислорода и углекислоты в газовой смеси в легких и в крови. Движение газов осуществляется от большего давления к меньшему. Следовательно, кислород будет поступать из легких (его парциальное давление в них равно 105 мм рт. ст.) в кровь (его напряжение в крови 40 мм рт. ст.), а углекислый газ из крови (напряжение 47 мм рт. ст.) в альвеолярный воздух (давление 35 мм рт. ст.).

В эритроцитах крови кислород соединяется с гемоглобином (Hb) и образует непрочное соединение – оксигемоглобин (HbO 2). Насыщение крови кислородом зависит от количества гемоглобина в крови. Максимальное количество кислорода, которое может поглотить 100 мл крови, называют кислородной емкостью крови. Известно, что в 100 г крови человека содержится приблизительно 14 % гемоглобина. Каждый грамм гемоглобина может связать 1,34 мл О 2 . Значит, 100 мл крови могут перенести 1,34 11 14% = 19 мл (или 19 объемных процентов). Это и есть кислородная емкость крови.

Связывание кислорода кровью. В артериальной крови 0,25 об.% О 2 находится в состоянии физического растворения в плазме, а остальные 18,75 об.% – в эритроцитах в виде оксигемоглобина. Связь гемоглобина с кислородом зависит от величины напряжения кислорода: если оно увеличивается, гемоглобин присоединяет кислород и образуется оксигемоглобин (НbО 2). При уменьшении напряжения кислорода оксигемоглобин распадается и отдает кислород. Кривую, отражающую зависимость насыщения гемоглобина кислородом от напряжения последнего, называют кривой диссоциации оксигемоглобина (рис. 19).

Рис. 19. Зависимость насыщения крови человека кислородом от его парциального давления (кривая диссоциации оксигемоглобина)

На рисунке видно, что даже при небольшом парциальном давлении кислорода (40 мм рт. ст.) с ним связываются 75 – 80% гемоглобина. При давлении 80 – 90 мм рт. ст. гемоглобин почти полностью насыщается кислородом. В альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода достигает 105 мм рт. ст., поэтому кровь в легких будет полностью насыщена кислородом.

При рассмотрении кривой диссоциации оксигемоглобина можно заметить, что при уменьшении парциального давления кислорода оксигемоглобин подвергается диссоциации и отдает кислород. При нулевом давлении кислорода оксигемоглобин может отдать весь соединенный с ним кислород. Благодаря легкой отдаче гемоглобином кислорода при снижении парциального давления обеспечивается бесперебойное снабжение им тканей, в которых из-за постоянного потребления кислорода его парциальное давление стремится к нулю.

Особое значение в связывании гемоглобина с кислородом имеет содержание CO 2 в крови. Чем больше содержится углекислоты в крови, тем меньше связывается гемоглобин с кислородом и тем быстрее происходит диссоциация оксигемоглобина. Особенно резко понижается способность гемоглобина соединяться с кислородом при давлении CO 2 , равном 47 мм рт. ст., т. е. при величине, соответствующей напряжению СО 2 в венозной крови. Влияние СО 2 на диссоциацию оксигемоглобина очень важно для переноса газов в легких и тканях.

В тканях содержится большое количество СО 2 и других кислых продуктов распада, образующихся в результате обмена веществ. Переходя в артериальную кровь тканевых капилляров, они способствуют более быстрому распаду оксигемоглобина и отдаче кислорода тканям.

В легких же, по мере выделения СО 2 из венозной крови в альвеолярный воздух, с уменьшением содержания СО 2 в крови увеличивается способность гемоглобина соединяться с кислородом. Тем самым обеспечивается превращение венозной крови в артериальную.

Связывание углекислого газа кровью. В артериальной крови содержится 50 – 52 об% СО 2 , а в венозной на 5 – 6 об% больше – 55 – 58%. Из них 2,5 – 2,7 об% в состоянии физического растворения, а остальная часть – в виде солей угольной кислоты: бикарбоната натрия (NaHCO 3) в плазме и бикарбоната калия (КНСО 3) – в эритроцитах. Часть углекислого газа (от 10 до 20 об%) может транспортироваться в виде соединений с аминогруппой гемоглобина – карбгемоглобина.

Из всего количества СО 2 большая его часть переносится плазмой крови.

Одной из важнейших реакций, обеспечивающих транспорт CO 2 , является образование угольной кислоты из СО 2 и H 2 O в эритроцитах:

Эта реакция в крови ускоряется приблизительно в 20 000 раз ферментом карбоангидразой. При увеличении содержания СО 2 в крови (что бывает в тканях) фермент способствует гидратации СО 2 и реакция идет в сторону образования Н 2 СО 3 . При уменьшении парциального напряжения СО 2 в крови (что имеет место в легких) фермент карбоангидраза способствует дегидратации H 2 CO 3 и реакция идет в сторону образования CO 2 и Н 2 О. Это обеспечивает наиболее быструю отдачу СО 2 в альвеолярный воздух.

Связывание СО 2 кровью, так же как и кислорода, зависит от парциального давления: увеличивается по мере его возрастания. При парциальном напряжении СО 2 , равном 41 мм рт. ст. (что соответствует его напряжению в артериальной крови), в крови содержится 52% углекислоты. При напряжении CO 2 , равном 47 мм рт. ст. (что соответствует напряжению в венозной крови), содержание СО 2 возрастает до 58%.

На связывание СО 2 кровью влияет присутствие оксигемоглобина в крови. При превращении артериальной крови в венозную солями гемоглобина отдается кислород и тем самым облегчается ее насыщение углекислым газом. При этом содержание СО 2 в ней увеличивается на 6%: с 52% до 58%.

В сосудах легких образование оксигемоглобина способствует отдаче СО 2 , содержание которого при превращении венозной крови в артериальную уменьшается с 58 до 52 объемных процентов.

Обмен газов в легких и тканях

В легких происходит обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью через стенки плоского эпителия альвеол и кровеносных сосудов. Этот процесс зависит от парциального давления газов в альвеолярном воздухе и их напряжения в крови (рис. 20).

Рис. 20.Схема газообмена в легких и тканях

Поскольку парциальное давление О 2 в альвеолярном воздухе велико, а в венозной крови его напряжение значительно меньше, то О 2 диффундирует из альвеолярного воздуха в кровь, а углекислый газ, вследствие его большего напряжения в венозной крови, переходит из нее в альвеолярный воздух. Диффузия газов осуществляется до наступления равенства парциальных давлений. При этом венозная кровь превращается в артериальную – она получает 7 объемных процентов кислорода и отдает 6 объемных процентов углекислого газа.

Каждый газ, прежде чем перейти в связанное состояние, находится в состоянии физического растворения. Кислород, пройдя эту фазу, поступает в эритроцит, где соединяется с гемоглобином и превращается в оксигемоглобин:

HHb + O 2 HHbO 2

Поскольку оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем угольная, то он в эритроцитах реагирует с бикарбонатом калия, вследствие чего образуется калийная соль оксигемоглобина – (КНbО 2) и угольная кислота:

КНСО 3 + ННbО 2 КНbО 2 + Н 2 СО 3

Образованная угольная кислота под влиянием карбоангидразы подвергается дегидратации: H 2 CO 3 H 2 O + CO 2 и образующийся углекислый газ выделяется в альвеолярный воздух.

По мере уменьшения углекислоты в эритроците на смену ей из плазмы крови поступают ионы HCO , образующиеся вследствие диссоциации бикарбоната натрия: NaНСО 3 Na + + НСО . Взамен ионов НСО из эритроцитов в плазму поступают ионы С1 – .

Обмен газов в тканях. Артериальная кровь, приходящая к тканям, содержит 19 объемных процентов кислорода, парциальное напряжение которого равно 100 мм рт. ст., и 52 объемных процента СО 2 с напряжением 41 мм рт. ст.

Поскольку в тканях в процессе обмена веществ кислород непрерывно используется, то его напряжение в тканевой жидкости удерживается около нуля. Поэтому O 2 в силу разности напряжений диффундирует из артериальной крови в ткани.

В результате обменных процессов, происходящих в тканях, образуется СО 2 и его напряжение в тканевой жидкости равно 60 мм рт. ст., а в артериальной крови значительно меньше. Поэтому СО 2 диффундирует из тканей в кровь в сторону меньшего напряжения. Углекислый газ, поступая из тканевой жидкости в плазму крови, присоединяет воду и превращается в слабую, легко диссоциирующую угольную кислоту: Н 2 О + СО 2 Н 2 СО 3 . Н 2 СО 3 диссоциирует на ионы Н + и НСО : H 2 CO 3 H + + HCO , и ее количество уменьшается, вследствие чего усиливается образование H 2 CO 3 из СО 2 и H 2 O, что улучшает связывание углекислого газа. В общей сложности при этом связывается небольшое количество СО 2 , так как константа диссоциации Н 2 СО 3 невелика. Связывание СО 2 главным образом обеспечивают белки плазмы крови.

Ведущую роль в переносе углекислого газа играет белок гемоглобин. Оболочка эритроцита проницаема для углекислого газа, который, попадая в эритроцит, под влиянием карбоангидразы подвергается гидратации и превращается в H 2 CO 3 . В капиллярах тканей калиевая соль оксигемоглобина (KHbO 2), взаимодействуя с угольной кислотой, образует бикарбонат калия (КНСО 3), восстановленный гемоглобин (ННb) и кислород, который отдается тканям. Одновременно угольная кислота диссоциирует: H 2 CO 3 H + + НСО . Концентрация ионов НСО в эритроцитах становится больше, чем в плазме, и они из эритроцита переходят в плазму. В плазме анион НСО связывается с катионом натрия Na + и образуется бикарбонат натрия (NaНСОз). Из плазмы крови взамен анионов НСО в эритроциты переходят анионы С1 – . Так происходит связывание СО 2 , поступающего в кровь из тканей и перенос его к легким. СО 2 переносится в основном в виде бикарбоната натрия в плазме и частично в виде бикарбоната калия в эритроцитах.