Дыхание и его функции. Этапы газообмена в организме. Внешнее дыхание. Механизмы вдоха и выдоха. Энергетическая (кислородная) стоимость дыхания.

Дыхание – это совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его для окисления органических веществ с высвобождением энергии и выделением углекислого газа в окружающую среду.

Функции дыхания:

· внешнее, или легочное, дыхание, осуществляющее газообмен между наружной и внутренней средой организма (между воздухом и кровью);

· кровообращение, обеспечивающее транспорт газов к тканям и от них;

· кровь как специфическая газотранспортная среда;

· внутреннее, или тканевое, дыхание, осуществляющее непосредственный процесс клеточного окисления;

· средства нейрогуморальной регуляции дыхания.

Последовательность этапов газообмена у человека:

· обмен газов между воздушной средой и лёгкими,

· обмен газов между лёгкими и кровью,

· транспортировка газов кровью,

· газообмен в тканях.

Внешнее дыхание - это поступление кислорода в легкие и газообмен между воздухом альвеол и кровью малого круга. При спокойном дыхании при вдохе происходит сокращение вдыхательной мускулатуры, а при выдохе — расслабление этой мускулатуры. Вдох короче выдоха. Продолжительность выдоха приблизительно в 1,5 раза превышает время вдоха. При спокойном вдохе сокращаются диафрагма, наружные межреберные и межхрящевые мышцы. При спокойном выдохе вследствие расслабления дыхательных мышц грудина и ребра благодаря своей тяжести опускаются, реберные хрящи после прекращения их скручивания распрямляются и опускают ребра книзу, внутрибрюшное давление выпячивает расслабленную диафрагму кверху.

Легочная вентиляция (минутный объем дыхания) и факторы, ее определяющие в покое и при мышечной работе. Способы определения легочной вентиляции, дыхательного объема, частоты дыхания и жизненной емкости легких.

Легочная вентиляция — это процесс передвижения вдыхаемого воздуха в альвеолы, в которых происходит газообмен с кровью. Наиболее информативным показателем вентиляции легких служит минутный объем дыхания, определяемый как произведение дыхательного объема на число дыханий в минуту. У взрослого мужчины в спокойном состоянии минутный объем дыхания составляет 6- 10 л/мин, при работе — от 30 до 100 л/мин.

Частота дыхательных движения в покое 12-16 в 1 мин.

Разные отделы легких человека вентилируются неодинаково, в зависимости от положения тела. При вертикальном положении человека нижние отделы легких вентилируются лучше, чем верхние. Если человек лежит на спине, то разница в вентиляции верхушечных и нижних отделов легких исчезает, однако, при этом задние их участки начинают вентилироваться лучше, чем передние. В положении лежа на боку лучше вентилируется легкое, находящееся снизу.

Методы измерения легочной вентиляции. Общий объем проходящего через ротовую полость воздуха можно легко измерить с помощью большого мешка или спирометра, подсоединенного к загубнику с односторонним клапаном. Легочная вентиляция в покое или при физической нагрузке усиливается, если в результате заболевания снижена эффективность газообмена.

Обмен газов в легких. Газовый состав вдыхаемого (атмосферного), альвеолярного и выдыхаемого воздуха. Диффузия газов через легочную мембрану. Величина парциального давления газов в легких и напряжения газов в артериальной, венозной крови и в тканях.

Газообмен в легких. В альвеолах легких совершается газообмен между атмосферным воздухом и кровью. Этот процесс подчиняется физическому закону диффузии газов.

Атмосферный воздух содержит около 79% азота, 21% кислорода и 0,03 % углекислого газа. Концентрация углекислого газа в венозной крови гораздо выше, чем в воздухе. Вследствие диффузии углекислый газ проникает из крови в воздух альвеол.

Кислород проникает в кровь также путем диффузии. Во вдыхаемом воздухе его концентрация гораздо выше, чем в крови, текущей по капиллярам. Проникая в кровь, кислород соединяется с гемоглобином эритроцитов, превращая его в оксигемоглобин. Благодаря гемоглобину кровь может переносить очень большие количества кислорода в химически связанном виде. Кровь, насыщаясь кислородом, становится артериальной.

Таким образом, диффузия газов в альвеолах совершается благодаря разности между давлением газов в альвеолах и крови. Так как сумма поверхности всех альвеол очень велика, в легких кровь обогащается большим количеством кислорода и отдает в альвеолярный воздух почти весь углекислый газ, поступающий в кровь из тканей.

В альвеолах легких парциальное давление О2 составляет 13,3 кПа, или 100 мм рт.ст., а в притекающей к легким венозной крови парциальное напряжение О2 составляет примерно 5,3 кПа, или 40 мм рт.ст.