Физические основы газообмена.

Дыхательные газы находятся в крови в двух состояниях:

1. Физического растворения – О2 = 0,3 об%, СО2 = 2,5 об%.

2. Химической связи.

Поэтому для анализа газообмена необходимо рассмотреть физические основы каждого процесса. Растворение газа в жидкости зависит от:

a) способности газа растворяться в жидкости, которая характеризуется α – коэффициентом удельной растворимости. α – это тот объём газа, который может раствориться в 1 мл жидкости при температуре 0 0С и Ратм=760 мм рт. ст.

b) физико-химических параметров жидкости (объём, концентрация, вязкость, напряжения газа, уже растворенного в жидкости).

Общее количество растворенного газа в жидкости вычисляется по формуле:

,

где q – общее количество газа, растворенного в жидкости, α − коэффициент удельной растворимости, Vжидк − объем жидкости, Ргаза – парциальное давление газа, Ржидк – парциальное давление газа в жидкости

 

Таким образом, успех газообмена зависит от Ргаза над жидкостью. Мы рассматриваем газообмен между альвеолярным воздухом и кровью малого круга кровообращения, но в альвеолярном воздухе газы образуют смесь, и тогда растворение газов в крови зависит прямо пропорционально от парциального давления газа в смеси

, где а = С газа в смеси

А с учетом давления водяных паров в альвеолярном воздухе (47 мм рт. ст.), общее давление газов в атмосферном воздухе является частью Ратм

мм рт. ст.,

тогда

Согласно процентного состава альвеолярного воздуха, можно рассчитать парциальное давление газов, входящих в его состав (в мм рт. ст.).

Газы (а), % Альвеолярный воздух, мм рт. ст. Венозная кровь, мм рт. ст. Артериальная кровь, мм рт. ст. Ткани, мм рт. ст.
О2 102 100
СО2 5,5 40 40 46-60

 

Диффузный газообмен в лёгких происходит лишь в условиях разности парциального давления газа над жидкостью и напряжением его в жидкости, которое также выражается в мм рт. ст. (измеряется с помощью микротонометра Крога). При прохождении каждого эритроцита через легочные капилляры время, в течение которого возможна диффузия (время контакта) составляет всего 0,3 с. Однако этого времени достаточно, чтобы установилось динамическое газовое равновесие, т. е. напряжение О2 в артериальной крови (100 мм рт. ст.) становится равным парциальному давлению О2 в альвеолярном воздухе, что характерно и для СО2.

Таким образом, ведущим фактором газообмена в лёгких является разность напряжения газа в венозной крови и парциального давления этого газа в альвеолярном воздухе. За время контакта этих двух сред происходит полная оксигенация венозной крови малого круга кровообращения и превращение её в артериальную. При этом СО2 выходит из венозной крови в альвеолярный воздух и его напряжение в артериальной крови становится равным его напряжению в альвеолярном воздухе (40 мм рт. ст.). В большом круге кровообращения артериальная кровь, богатая О2 (100 мм рт. ст.) соприкасается с тканями, отдает О2 и забирает СО2, превращаясь в венозную. Напряжение О2 в тканях практически всегда равна 0 мм рт. ст, т.к. клеточное дыхание с использование О2 в цитохромоксидазных системах происходит постоянно.


Диффузионная способность лёгких.

Вторым фактором, обеспечивающим газообмен в лёгких, является диффузионная способность лёгких – то количество газа (в мл), которое проходит через легочную мембрану при изменении градиента давления этого газа на 1 мм рт. ст. Для кислорода эта величина равна 25 мл О2 на 1 мм рт. ст, для СО2 – в 24 раза больше – 600 мл СО2 на 1 мм рт. ст.

Таким образом, проницаемость легочной мембраны для газов определяет нормальный газообмен на уровне лёгких.

 

2. Транспорт газов кровью.

Дыхательные газы находятся в крови а двух состояниях: 1) физического растворения и 2) химической связи.

Кислород, поступивший в кровь, растворяется в ней и его содержание составляет 0,3 об% (в 100 мл крови растворено 0,3 мл О2). Углекислый газ растворяется гораздо лучше и его концентрация в крови составляет 2,5 об%. И.М. Сеченов, впервые используя ртутный насос, выделил гораздо большее количество газов, таким образом, косвенно доказав, что О2 и СО2 находятся в крови ещё и в составе химической связи.

Большая часть О2 (19 об%) транспортируется за счет его обратимого присоединения к молекуле гемоглобина. При этом образуется оксигемоглобин HbO2 и его калийная соль КHbO2. Способность крови транспортировать О2 в составе HbO2 характеризуется кислородной ёмкостью крови (КЁК). КЁК – это то количество О2, которое связывается 100 мл крови при условии её полного насыщения.

1 г Hb присоединяет 1,34 мл О2

в 100 мл крови содержится в среднем 14 г Hb

КЁК = 14 г × 1,34 = 19 мл О2 в 100 мл крови (19 об%).

В норме КЁК артериальной крови составляет 19 об%, венозной – 12 об%.

В артериальной крови происходит реакция образования оксигемоглобина

Hb + О2 → HbO2

В венозной крови эта реакция имеет обратную направленность (диссоциация)

HbO2 → Hb + О2

Направленность процесса зависит от ряда факторов:

1) от напряжения О2 (Ро2) – это основной фактор, о чём свидетельствует кривая диссоциации HbO2,

2) от напряжения СО2 (Рсо2),

3) от температуры,

4) от рН среды.

Кривая диссоциации оксигемоглобина крови человека впервые опубликована Barcroft в 1882 г. Она представляет собой графическую зависимость между Ро2 в среде, в которой происходит насыщение крови О2 и степенью насыщения крови О2 (% оксигемоглобина).

В артериальной крови в норме % оксигемоглобина колеблется от 42 до 48 % (оксигенация крови). При увеличении Ро2 в альвеолярном воздухе скорость образования HbO2 возрастает и кривая приобретает вид горизонтальной прямой (область Ро2 = 80-100 мм рт. ст.). При снижении Рпарц до 40-50 мм рт. ст. реакция идет в сторону диссоциации, т.е. распада HbO2 до HbН и О2, что имеет место в тканях. Повышение напряжения СО2 до 80 мм рт. ст. резко снижает кислород-транспортную способность Hb, а при снижении до 5 мм рт. ст. скорость реакции оксигенации резко возрастает. В области же Рсо2 = 40 мм рт. ст., т.е. альвеолярного воздуха, кривая диссоциации Hb соответствует норме.

При повышении температуры и концентрации ионов Н+ (т.е. снижении рН), т.е. – процессы, которые происходят в тканях, реакция сдвигается в сторону диссоциации оксигемоглобина: HbO2 → Hb + О2↑, с освобождением кислорода в тканях.

Выводы.

1. В лёгких Ро2 высокое, а Рсо2 низкое, температура понижена, рН среды – щелочная, поэтому реакция идёт в сторону образования HbO2:

Hb + О2 → HbO2

2. В тканях Ро2 снижается, Рсо2 нарастает, температура повышается, рН среды – более кислая, поэтому реакция идёт в сторону диссоциации оксигемоглобина

HbO2 → Hb + О2

Транспорт СО2 кровью.

Углекислый газ транспортируется кровью в следующих формах:

1) физического растворения (2,5 об%);

2) химической связи: NaHCO3 – плазмой,

KHCO3 и HHbCO3 – эритроцитами.









Дата добавления: 2015-06-10; просмотров: 902;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.01 сек.