Газообмен в легких и тканях — для студента

Легкие — парные органы, расположенные в грудной полости. Состоят из долей: правое легкое содержит три доли, левое — две. Легочная ткань состоит из пузырьков — альвеол, в которых происходит жизненно важный процесс — газообмен между кровью и атмосферным воздухом.

Легкое покрыто оболочкой — плеврой, которая переходит с поверхности легких на внутренние стенки грудной клетки. Между двумя листками плевры образуется плевральная полость, давление в которой отрицательное, что имеет принципиальное значения для акта
дыхания.

Газообмен в легких и тканях

Воздух перемещается по воздухоносным путям и, наконец, достигает мельчайшей структуры легкого — легочного пузырька, или альвеолы. Стенка альвеолы оплетена густой сетью капилляров — сосудов с тонкой стенкой, через которую происходит диффузия газов: из крови в альвеолу выходит углекислый газ, а в кровь из альвеолы поступает кислород.

Кислород, растворившийся в крови, по кровеносным сосудам достигает внутренних органов и тканей организма. Замечу, что перемещаясь по крови, газы образуют соединения с гемоглобином эритроцитов:

• Кислород (O2) — оксигемоглобин
• Углекислый газ (CO2) — карбгемоглобин
• Угарный газ (CO) — карбоксигемоглобин

Соединение гемоглобина с угарным газом гораздо устойчивее, чем остальные: угарный газ легко выигрывает в конкуренции с кислородом и занимает его место. Этим объясняются тяжелые последствия отравлений угарным газом, который быстро скапливается при пожаре в замкнутом помещении.

По мере того, как кровь отдает углекислый газ и принимает кислород, из венозной крови (бедной кислородом) она превращается в кровь артериальную. В тканях происходит обратный процесс: клетки нуждаются в кислороде, необходимом для тканевого дыхания,
а углекислый газ, побочный продукт обмена веществ, требует удаления из клетки в кровь.

Я часто спрашиваю учеников — «Что движет газом, что заставляет, к примеру, кислород перемещаться сначала из альвеолы в кровь, а в тканях — из крови к клеткам?» Запомните, что этой движущей силой является разность парциальных давлений газов.

Парциальным давлением газа называют ту часть от общего объема газа, которая приходится на долю данного газа. Не рекомендую вам заучивать таблицу, приведенную выше, но для понимания она весьма хороша.

Заметьте, парциальное давление кислорода в альвеоле 100-110, а в венозной крови капилляра, оплетающего стенку альвеолы, давление кислорода 40. Таким образом, кислород устремляется из области большего давления в область меньшего — из альвеолы в кровь.

Происходящие перемещения газов можно легко зафиксировать, измерив концентрацию газов во вдыхаемом и выдыхаемом человеком воздухе. Вероятно, многие из этих данных вам не пригодятся, но призываю вас запомнить, что в окружающем воздухе 21% кислорода и 0,03% углекислого газа — это важная информация.

Важное значение в транспорте газов имеет жидкость, покрывающая стенки альвеол — сурфактант. Изначально кислород растворяется в сурфактанте и только после этого диффундирует через стенку капилляра, попадая в кровь. Сурфактант также препятствует слипанию (спаданию) стенок альвеол во время выдоха.

Жизненная емкость легких

Одним из физиологически важных показателей является жизненная емкость легких (ЖЕЛ). ЖЕЛ — максимальное количество воздуха, которое человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха.

Этот показатель весьма вариабельный, в среднем ЖЕЛ взрослого человека около 3500 см3. У спортсменов ЖЕЛ больше на 1000-1500 см3, а у пловцов может достигать 6500 см3. Чем больше ЖЕЛ, тем больше воздуха поступает в легкие и кислорода — в кровеносную систему, что очень важно для клеток тканей во время занятий споротом.

ЖЕЛ легко измеряется с помощью специального прибора — спирометра (от лат. spirare — дышать).

Механизм легочного дыхания

Между наружной поверхностью легкого и стенками грудной клетки имеется плевральная полость, которая играет важнейшую роль в процессе вдоха и выдоха, а также уменьшает трение легких при дыхательных движениях.

Давление в плевральной полости всегда ниже на 5-7 мм. рт. ст. атмосферного давления, поэтому легкие постоянно находятся в расправленном состоянии, скреплены через плевру со стенками грудной полости.

Вообразите: легкое подтягивается к плевре, которая скреплена с грудной клеткой. А грудная клетка постоянно совершает дыхательные движения, расширяясь и сужаясь, таким образом, легкое следует за дыхательными движениями грудной клетки.

Остается разобраться, как происходят эти дыхательные движения? Причина этому — сокращения и расслабления межреберных мышц, в результате которых грудная клетка соответственно — поднимается и опускается. Сейчас мы детально обсудим механизм вдоха и выдоха.

При вдохе межреберные мышцы сокращаются, при этом ребра поднимаются, и грудина отодвигается вперед — грудная клетка расширяется в передне-заднем и фронтальном (в стороны) направлениях. Диафрагма — дыхательная мышца, во время вдоха сокращается и опускается вниз: грудная клетка расширяется в вертикальном направлении.

При выдохе все происходит наоборот: межреберные мышцы расслабляются, при этом ребра опускаются, и грудина отодвигается назад — грудная клетка сужается в передне-заднем и фронтальном (в стороны) направлениях. Диафрагма во время выдоха расслабляется и поднимается вверх: грудная клетка сужается в вертикальном направлении. Благодаря этим движением осуществляется вдох и выдох.

Можем ли мы брать под контроль свое дыхание? Легко. Но ведь мы далеко не всегда его контролируем даже в течение дня, не говоря о ночи. Процессом дыхания управляет дыхательный центр, расположенный в продолговатом отделе головного мозга. Это центр обладает автоматией — периодически импульсы сами поступают к дыхательным мышцам, к примеру — во время сна.

Состав крови сильно влияет на интенсивность дыхания. В многочисленных опытах было выявлено, что увеличение концентрации CO2 возбуждает дыхательный центр. Этим можно объяснить учащение дыхания во время физической нагрузки, к примеру, бега, когда в клетках мышц ног идет активное образование CO2 и поступление его в кровь, дыхание учащается рефлекторно.

Рефлекторную регуляцию дыхания наиболее ярко доказывает опыт с перекрестным кровообращением, при котором соединены кровеносные системы двух собак. При пережатии трахеи у первой собаки останавливается дыхание, и углекислый газ перестает удаляться из крови — его концентрация в крови возрастает, что приводит к возникновению одышки (учащенного дыхания) у второй собаки.

Пневмоторакс

В норме давление в плевральной полости отрицательное, оно обеспечивает растяжение легких. Однако при ранениях грудной клетки целостность плевральной полости может нарушаться: в таком случае давление в полости становится равным атмосферному.

Нарушение целостности плевральной полости называют — пневмоторакс (от др.-греч. πνεῦμα — дуновение, воздух и θώραξ — грудь). При наступлении пневмоторакса легкие спадаются и перестают участвовать в дыхании.

Горная и кессонная болезни

Альпинисты и любители горных походов (особенно новички) часто сталкиваются с горной болезнью. Это состояние возникает из-за того, что при подъеме на высоту парциальное давление кислорода падает, и его концентрация в крови не соответствует потребностям организма — ниже, чем должна быть.

Поначалу горная болезнь проявляется эйфорией (беспричинной радостью) и учащением пульса. Если покорение горных вершин продолжается, то к этим симптомам постепенно присоединяется апатия (состояние равнодушия), мышечная слабость, судороги и головная боль.

Что же делать, спросите вы? Необходимо немедленно прекратить дальнейший подъем, при усилении симптомов — начать спуск. Лучше всего предупредить горную болезнь, следуя правилу — не увеличивать высоты ночевки более чем на 300-600 метров.

Кессонная болезнь возникает у водолазов, связана с увеличением парциального давления газа — азота, которое возникает при погружении под воду. Существует закономерность: чем глубже водолаз опускается, тем больше становится растворенного в крови азота. В чем же опасность того, что азот растворяется в крови?

При резком быстром подъеме растворимость азота в крови понижается, и кровь буквально вскипает. Только представьте, в сосудах возникают настоящие пузыри газа! Они могут закупорить сосуды легких, сердца, других внутренних органов, в результате чего кровообращение остановится, и последствия могут быть самыми печальными, вплоть до летального исхода.

Как же предупредить кессонную болезнь? Можно использовать в дыхательной смеси вместо азота газ гелий, который не приводит к таким последствиям. Также необходимо придерживаться правила постепенного подъема, с остановками, избегать резкого всплытия.

Источник: https://studarium.ru/article/90

Газообмен в тканях и легких. Строение дыхательной системы :

Одной из важнейших функций организма является дыхание. Во время него происходит газообмен в тканях и легких, при котором поддерживается окислительно-восстановительный баланс. Дыхание – это сложный процесс, обеспечивающий кислородом ткани, использование его клетками при метаболизме, а также удаление негативных газов.

Этапы дыхания

Чтобы понять, как происходит газообмен в тканях и легких, необходимо знать этапы дыхания. Всего их три:

1. Внешнее дыхание, при котором происходит газообмен между клетками организма и внешней атмосферой. Внешний вариант делится на обмен газов между внешнем и внутренним воздухом, а также на обмен газами между кровью легких и альвеолярным воздухом.
2. Транспортировка газов. Газ в организме находятся в свободном состоянии, а остальная часть переносится в связанном состоянии гемоглобином. Газообмен в тканях и легких происходит именно через гемоглобин, в котором содержится до двадцати процентов углекислого газа.
3. Тканевое дыхание (внутреннее). Данный вид можно разделить на обмен газами между кровью и тканями, и на усвоение клетками кислорода и выделение различных продуктов жизнедеятельности (метана, углекислого и т. д.).

В процессах дыхания принимают участие не только легкие и дыхательные пути, но и мышцы грудной клетки, а также головной и спинной мозг.

Процесс газообмена

Во время насыщения воздухом легких и при выдохах происходит его изменение на химическом уровне.

В выдыхаемом воздухе при температуре ноль градусов и при давлении 765 мм рт. ст., содержится около шестнадцати процентов кислорода, четыре процента углекислого газа, а остальное — азот.

При температуре 37о С воздух в альвеолах насыщается парами, при этом процессе изменяется давление, падая до пятидесяти миллиметров ртутного столба. При этом давление газов в альвеолярном воздухе составляет чуть больше семисот мм рт. ст.

Для физиологии газообмена в легких и тканях имеет большое значение разница парциального давления и между углекислым газом и кислородом. Парциальное давление кислорода составляет около 105 мм рт. ст., а в венозной крови оно в три раза меньше. Из-за этой разницы кислород поступает из альвеолярного воздуха в венозную кровь. Таким образом, происходит ее насыщение и превращение в артериальную.

Парциальное давление СО2 в венозной крови менее пятидесяти миллиметров ртутного столба, а в альвеолярном воздухе – сорок. Из-за этой небольшой разницы углекислый газ переходит из венозной крови в альвеолярную и выводится организмом при выдохе.

Газообмен в тканях и легких осуществляется при помощи капиллярной сетки сосудов. Через их стенки происходит насыщение кислородом клеток, а также удаляется углекислый газ.

Этот процесс наблюдается только при разнице в давлении: в клетках и тканях кислородное доходит до нуля, а давление углекислого газа составляет около шестидесяти мм рт. ст.

Это позволяет проходить СО2 из клеток в сосуды, превращая кровь в венозную.

Транспорт газов

Во время внешнего дыхания в легких происходит процесс превращения венозной крови в артериальную путем соединения кислорода с гемоглобином. В результате такой реакции образуется оксигемоглобин.

При достижении клеток организма этот элемент распадается. В соединении с бикарбонатами, которые образуются в крови, углекислота поступает в кровь.

Достигнув легких, бикарбонаты распадаются, отдавая оксигемоглобину щелочной радикал. После этого бикарбонаты превращаются в углекислый газ и водяные пары. Все эти вещества распада выводятся из организма во время выдоха. Механизм газообмена в легких и тканях производится путем превращения углекислого газа и кислорода в соли. Именно в таком состоянии эти вещества транспортируются кровью.

Роль легких

Основная функция легких – это обеспечение обмена газами между воздухом и кровью. Этот процесс возможен из-за огромной площади органа: у взрослого человека она составляет 90 м2 и почти такой же площадью сосудов МКК, где происходит насыщение венозной крови кислородом и отдача углекислого газа.

Во время выдоха из организма выводится более двухсот различных веществ. Это не только углекислый газ, но и ацетон, метан, эфиры и спирты, пары воды и т. д.

Помимо кондиционирования, функция легких заключается в защите организма от инфекции. При вдохе, все патогенные вещества оседают на стенках дыхательной системы, в том числе альвеол. В них содержатся макрофаги, захватывающие микробов и уничтожающие их.

Макрофаги вырабатывают хемотаксические вещества, которые привлекают гранулоциты: они выходят из капилляр и принимают прямое участие в фагоцитозе. После поглощения микроорганизмов, макрофаги могут переходить в лимфатическую систему, где может происходить воспаление. Патологические агенты заставляют вырабатывать лейкоцитарные антитела.

Функция метаболизма

Особенности функций легких включает метаболическое свойство. Во время обменных процессов происходит образование фосфолипидов и белков, их синтез. Также в легких происходит синтез гепарина. Дыхательный орган участвует в образовании и разрушении биологически активных веществ.

Общая схема дыхания

Особенность строения дыхательной системы позволяет воздушным массам легко проходить по дыхательным путям и попадать в легкие, где происходят обменные процессы.

Воздух попадает в дыхательную систему через носовой ход, затем проходит по ротоглотке в трахею, откуда масса доходит до бронхов.

Во время этого процесса кислород поглощается клетками крови, превращая венозную кровь в артериальную и доставляя ее к сердцу, а оттуда она разносится по всему организму.

Анатомия дыхательной системы

Строение дыхательной системы выделяет воздухоносные пути и собственно дыхательную часть. Последняя представлена легкими, где происходит газообмен между воздушными массами и кровью.

Воздух проходит в дыхательную часть по воздухоносным путям, представленными полостью носа, гортанью, трахеей и бронхами.

Воздухоносная часть

Начинается дыхательная система носовой полостью. Она разделена на две части хрящевой перегородкой. Спереди каналы носа сообщаются с атмосферой, а сзади – с носоглоткой.

Из носа воздух попадает в ротовую, а затем в гортанную часть глотки. Здесь происходит скрещивание дыхательной и пищеварительной систем. При патологии носовых ходов, дыхание может осуществляться через рот.

В этом случае воздух также будет попадать в глотку, а затем в гортань. Она располагается на уровне шестого шейного позвонка, образуя возвышение. Эта часть дыхательной системы может смещаться во время разговора.

Через верхнее отверстие гортань сообщается с глоткой, а снизу орган переходит в трахею. Она является продолжением гортани и состоит из двадцати неполных хрящевых колец. На уровне пятого грудного позвоночного сегмента трахея разделяется на пару бронхов. Они направляются к легким. Бронхи разделены на части, образуя перевернутое дерево, которое как бы проросло ветвями внутрь легких.

Дыхательную систему завершают легкие. Они расположены в грудной полости по обеим сторонам от сердца. Легкие делятся на доли, каждая из которых разделяется на сегменты. Они имеют форму неправильных конусов.

Сегменты легких разделяются на множество частей – бронхиол, на стенках которых располагаются альвеолы. Весь этот комплекс получил название альвеолярный. Именно в нем происходит газообмен.

Источник: https://www.syl.ru/article/342029/gazoobmen-v-tkanyah-i-legkih-stroenie-dyihatelnoy-sistemyi

Газообмен в легких и тканях кратко

Другим важным химическим элементом, который содержится в организме человека и окружающей атмосфере, является углекислый газ. Избыток этого соединения приводит к серьезным последствиям для тканей и всех органов нашего тела. За выведение избыточного количества углекислого газа также выступает газообмен, непрерывно происходящий в каждой части организма.

Кстати! Узнайте, какие органы дыхания человека существуют и какие функции они выполняют.

Возникли вопросы или что-то непонятно? Спросите у редактора статьи — здесь.

• Газообмен в легких
  Газообмен в тканях
  Необходимые условия для газообмена
• Жизненная емкость легких для газообмена

Газообмен в легких

Воздух, который человек вдыхает и выдыхает обратно значительно отличается по своему химическому составу. Воздух в окружающей атмосфере содержит в своем составе до 21 процента кислорода и около 0,04 процента углекислого газа. При выдохе содержание обоих веществ изменяется, кислорода становится около 16 процентов, углекислого газа — 4-5 процента.

Огромную роль в процессе газообмена в легких играют альвеолы. Они покрыты сетью мелких капилляров, в которые переносится венозная кровь, идущая от сердца. Попадающая в легкие кровь бедна кислородом и содержит большое количество углекислого газа.

При этом, поглощаемый при дыхании воздух, как уже было сказано, богат кислородом. Далее, благодаря процессам диффузии и осмоса, кислород переходит в альвеолы.

Обратным эффектом процесса диффузии является отдача избыточного углекислого газа из кровеносных капилляров альвеолами во вдыхаемый воздух. Кроме этого, при постоянном процессе газообмена из крови выделяется некоторое количество воды, выходящей при дыхании в виде пара.

Газообмен в тканях

Кислород в организме активно расходуется на постоянные процессы окисления, происходящие в тканях. Эти процессы являются причиной того, что содержание кислорода в тканях значительно ниже, чем в крови, поступающей от сердца к органам. Благодаря газообмену тканевая жидкость насыщается необходимым количеством кислорода, а затем передает его непосредственно в ткани органов.

Насыщение крови углекислым газом происходит в обратном порядке. Из-за непрекращающихся химических процессов, происходящих в тканях, образовавшийся углекислый газ сначала переносится в тканевую жидкость, а потом насыщает собой кровь.

Необходимые условия для газообмена

1. Самым необходимым условием является постоянная смена воздуха в легких — это является причиной того, что дыхательный процесс не прерывается ни на секунду. Постоянных процесс дыхания, производимый при помощи дыхательных мышц, ежесекундно наполняет легкие чистым воздухом, обогащенным кислородом. Прекращение дыхания на несколько минут способствует недостаточному уровню содержания необходимых химических соединений. Именно по этой причине отсутствие дыхания приводит к быстрой смерти из-за недостатка кислорода в крови.
2. Особое внимание следует уделить химическому составу вдыхаемого воздуха. Современная атмосфера с каждым днем все больше загрязняется производимыми человеческими изобретениями выбросами. Уровень кислорода в районах, прилегающих к крупным предприятиям, является недостаточным для полноценного протекания процессов газообмена в тканях и легких. Кроме этого, стоит избегать непроветриваемых помещений и мест, где вентиляция недостаточно оптимизирована для нахождения большого количества людей. Избыток углекислого газа в помещении способен вызвать головокружение и стать причиной потери сознания.

Жизненная емкость легких для газообмена

Измерение ЖЕЛ производится при помощи спирометра — специального прибора. Так, показателем среднестатистического человека является 3,5 литра. Этот уровень является нормой, которая означает достаточное поступление в организм кислорода, необходимого для правильного газообмена. При этом, ЖЕЛ способна значительно отличаться у разных людей. Так, спортсмены обладают ЖЕЛ, превышающей среднестатистические показатели примерно на 30-45 процентов. Полные люди неспособны получать необходимое количество кислорода, поэтому являются более медлительными в повседневной жизни.

Большинство биохимических процессов, проходящие в теле человека, требуют кислород. Его поступление в достаточном количестве способствует правильной работе всех органов человеческого тела.

Проходящие в теле процессе благодаря кислороду выделяют энергию и необходимые для поддержания работы организма вещества. При этих процессах также происходит выделение углекислого газа, избыточное количество которого в организме недопустимо.

Газообмен позволяет избавиться от перенасыщения им крови и тканей.

Статью подготовил и отредактировал: врач-хирург Пигович И.Б.

Источник: http://surgeryzone.net/info/fiziologiya/gazoobmen-v-legkix-i-tkanyax-kratko.html

Лекция "Газообмен в легких и тканях"

Урок. Газообмен в легких и тканях.

1. Обмен газов в легких и тканях.

Обмен газов в легких. Во время вдоха наружный воздух засасывается в легкие и заполняет легочные пузырьки. Состав воздуха внутри пузырьков будет всегда немного отличаться от состава наружного воздуха. Это объясняется тем, что, проходя по воздухоносным путям, воздух становится влажным и смешивается с остатками находящегося там уже использованного для дыхания воздуха.

В результате в воздухе легочных пузырьков будет чуть меньше кислорода и чуть больше углекислого газа, чем в наружном, и много водяных паров (см. таблицу). Чем глубже дыхание, тем лучше вентилируются легкие и тем ближе состав воздуха в пузырьках приблизится к составу наружного воздуха.

Кровь, поступающая в легкие по системе малого круга кровообращения, содержит мало кислорода и много углекислого газа.

В легких происходит обмен газов между кровью и воздухом. Этот процесс осуществляется с помощью диффузии. Ее сущность состоит в том, что молекулы любого газа, если их концентрация велика, стремятся проникнуть сквозь проницаемые для них оболочки туда, где их мало.

В этом случае диффузия газа продолжается до тех пор, пока концентрация его молекул по обе стороны оболочки не станет одинаковой. Для диффузии кислорода и углекислого газа тонкие стенки легочных пузырьков и кровеносных сосудов не представляют серьезных препятствий.

Газы легко проникают через эти оболочки.

В насыщении крови кислородом имеется одна важная особенность. Кислород, растворившийся в крови, благодаря диффузии проникает внутрь эритроцитов и вступает там в соединение с гемоглобином. В результате образуется оксигемоглобин. Каждая его молекула способна удержать четыре атома кислорода – Hb(О2)4.

Благодаря этому каждые 100 мл крови, прошедшие через легкие, уносят с собой 20 мл кислорода. Обогащенная кислородом кровь возвращается в сердце, а оттуда направляется во все органы и ткани.

О

бмен газов в тканях. Соотношение газов в тканях прямо противоположно тому, что наблюдается в легких. В приходящей сюда артериальной крови много кислорода и очень мало углекислого газа. Зато углекислого газа много в самих тканях, а кислород там интенсивно расходуется, и поэтому его часто необходимо добавлять. Обмен газов осуществляется здесь тоже за счет диффузии, только теперь кислород покидает кровь, переходя в ткани, а углекислый газ из тканей переходит в кровь и его концентрация в тканях снижается.

Как вы уже знаете, свободного кислорода в крови немного. Основная его часть входит в состав молекул оксигемоглобина. Оксигемоглобин — вещество непрочное. Он способен сохраняться только когда в окружающей среде много свободного кислорода. Поэтому во время движения крови по

крупным сосудам оксигемоглобин не разрушается. Но, как только кровь достигнет капилляров и растворенный в ней кислород станет переходить в ткани, начинается распад оксигемоглобина на гемоглобин и кислород. Этот процесс идет тем сильнее, чем быстрее кислород покидает капилляры, и продолжается до полного распада всех молекул оксигемоглобина.

Около 10% углекислого газа транспортируется эритроцитами в форме карбгемоглобина НbСО2; большая часть растворяется в воде и образует Н2СО3, которая реагирует с солями К+ и Na+, превращаясь в гидрокарбонаты. Оказавшись в легочных капиллярах, эти вещества распадаются, и образовавшийся при этом углекислый газ покидает кровяное русло, а затем удаляется из организма.

Если в результате случайных загрязнений в воздухе оказываются посторонние вещества, то, попав в легкие, они разносятся кровью по всему организму. Вредные вещества способны образовывать в организме химические соединения. Поэтому они могут накапливаться в значительных количествах.

Вот почему тяжесть отравления зависит не только от количества вредных веществ в атмосфере, но и от продолжительности пребывания в ней человека. Если образующиеся при этом соединения оказываются прочными, они надолго задерживаются в тканях организма. Чтобы от таких веществ избавиться, бывает недостаточно просто покинуть опасную зону.

Приходится использовать лекарства, чтобы разрушить эти вещества и удалить их из организма.

Источником загрязнения воздуха могут явиться выбросы промышленных предприятий, выхлопные газы автотранспорта, в быту — летучие вещества, содержащиеся в лаках и красках, бытовой и угарный газы.

2. Влияние окружающей среды на дыхание.

В связи с развитием промышленности и с естественными процессами, происходящими в природе, воздух постоянно загрязняется. Несмотря на систематическое загрязнение, все же сохраняется относительное постоянство состава и чистоты воздуха.

Это происходит благодаря самоочищению атмосферы. Дождь и снег промывают атмосферу, удаляя из нее пыль и растворимые в воде вещества. Растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Кислород окисляет органические примеси.

Ультрафиолетовые лучи солнца убивают микроорганизмы. Однако размах хозяйственной деятельности человека достиг таких масштабов, что естественных сил самоочищения стало недостаточно для сохранения чистоты атмосферы.

Поэтому во всех странах проводятся мероприятия по предотвращению загрязнения воздушного бассейна промышленными предприятиями.

Кислород — необходимый для дыхания компонент воздуха. Его содержание в воздушной среде уменьшается в связи с дыханием человека и животных, процессами горения и окисления. Единственным источником возобновления кислорода являются зеленые растения.

В воздухе жилых и общественных помещений уменьшения содержания кислорода ниже 20%, как правило, не происходит, так как его запасы постоянно возобновляются за счет проникновения наружного воздуха.

Недостаток кислорода может возникнуть лишь в герметически закрытых помещениях, например при авариях на подводных лодках, а также в шахтах, колодцах, подземельях, пещерах, откуда кислород бывает вытеснен другими газами.

При необходимости усилить снабжение организма кислородом используют газовые смеси с содержанием кислорода до 40—60% или непродолжительное дыхание одним кислородом.

К этому прибегают, когда требуется резко увеличить работоспособность человека для оказания неотложной помощи при больших кровопотерях, отравлениях угарным газом и другими ядовитыми веществами, расстройствах кровообращения и при лечении некоторых особо опасных инфекционных заболеваний.

Углекислый газ образуется при дыхании людей и животных, брожении, гниении органических веществ, сгорании топлива. Это бесцветный газ, не имеющий запаха. Углекислый газ поступает в атмосферу непрерывно, но его содержание в воздухе поддерживается на постоянном уровне.

Это происходит благодаря тому, что углекислый газ в больших количествах усваивается растениями, вымывается из воздуха дождями, поглощается морями, океанами и пресноводными водоемами. Лишь в промышленных центрах содержание углекислого газа может возрасти до 0,05—0,06%. В воздухе, выдыхаемом человеком, содержится около 4% углекислого газа.

Поэтому в помещениях, где много людей, его концентрация может достигать 0,1%. Сама по себе такая концентрация углекислого газа не оказывает на человека вредного воздействия. Однако в плохо вентилируемых помещениях наравне с углекислым газом в воздухе резко увеличивается содержание других продуктов жизнедеятельности человека.

Поэтому врачи пользуются данными о содержании углекислого газа в воздушной среде, так как повышение его концентрации служит косвенным показателем загрязнения воздуха.

Поэтому при повышении концентрации углекислого газа до 2—3% у человека углубляется и учащается дыхание, а при 4—5% появляются первые признаки отравления. При достижении концентрации 10—12% наступает быстрая потеря сознания и смерть.

Так как углекислый газ не имеет запаха, не вызывает раздражения дыхательных путей и вообще никак не ощущается, места его скоплений являются коварными ловушками для всего живого.

Азот составляет основную часть атмосферного воздуха. По своим свойствам он является инертным газом. В растворенном виде азот постоянно находится в крови и тканевых жидкостях организма, но ни в какие химические реакции не вступает.

Его значение для дыхания состоит в том, что он разбавляет кислород. Жизнь в чистом кислороде была бы невозможна. Растворенный в крови азот может стать причиной серьезного заболевания человека, находящегося в условиях высокого атмосферного давления.

При быстром падении давления избыток азота не успевает удаляться из организма человека через легкие. В крови образуются пузырьки азота, которые закупоривают мелкие кровеносные сосуды, вызывая кессонную болезнь.

Поэтому водолазы, работающие на больших глубинах, поднимаются на поверхность медленно, с 1—2 остановками, чтобы дать возможность излишкам азота постепенно покинуть организм.

Основные термины и понятия:

Состав вдыхаемого воздуха. Состав выдыхаемого воздуха. Транспорт кислорода. Транспорт углекислого газа. Кессонная болезнь.

Карточка у доски:

1. Сколько кислорода во вдыхаемом воздухе?

2. Сколько кислорода в выдыхаемом воздухе?

3. Сколько углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе?

4. В каком виде транспортируется кислород кровью?

5. В каком виде транспортируется углекислый газ кровью?

6. Что тяжелее – воздух или углекислый газ? Во сколько раз?

7. При какой концентрации углекислого газа появляются первые признаки отравления?

8. При какой концентрации углекислого газа наступает быстрая потеря сознания и смерть?

9. Какой запах имеет углекислый газ?

10. Какое заболевание развивается при быстром подъеме водолаза с большой глубины?

Карточки для письменной работы:

1. Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха?

2. Газообмен в легких и тканях.

3. Транспорт газов кровью.

4. Дайте определения или раскройте понятия: Состав вдыхаемого воздуха. Состав выдыхаемого воздуха. Транспорт кислорода. Транспорт углекислого газа. Кессонная болезнь.

Компьютерное тестирование:

Тест 1. Сколько кислорода во вдыхаемом воздухе?

Тест 2. Сколько кислорода в выдыхаемом воздухе?

Тест 3. Сколько углекислого газа во вдыхаемом воздухе?

Тест 4. Сколько углекислого газа в выдыхаемом воздухе?

Тест 5. В каком виде в основном транспортируется кислород кровью?

1. В форме карбогемоглобина.

2. В форме карбоксигемоглобина.

3. В форме оксигемоглобина.

4. В растворенном состоянии.

**Тест 6. В каком виде транспортируется углекислый газ кровью?

1. В форме карбогемоглобина.

2. В форме карбоксигемоглобина.

3. В растворенном состоянии.

4. В форме гидрокарбонатов.

Тест 7. Что тяжелее – воздух или углекислый газ? Во сколько раз?

1. Воздух, в 1,5 раза.

2. Воздух, в 2 раза.

3. Углекислый газ, в 1,5 раза.

4. Углекислый газ, в 2 раза.

Тест 8. При какой концентрации углекислого газа появляются первые признаки отравления?

Тест 9. При какой концентрации углекислого газа наступает быстрая потеря сознания и смерть?

1. 2-3%.

2. 4-5%.

3. 10-12%.

4. 18-20%.

Тест 10. Какое заболевание развивается при быстром подъеме водолаза с большой глубины?

1. Гиподинамия.

2. Асфиксия.

3. Синдром Клайнфельтера.

4. Кессонная болезнь.

Источник: https://multiurok.ru/files/liektsiia-gazoobmien-v-lieghkikh-i-tkaniakh.html

Газообмен в легких и тканях

О характере газообмена в легких можно судить, если сравнить состав воздуха, который мы вдыхаем и выдыхаем. Мы вдыхаем атмосферный воздух, содержащий около 21% кислорода, 0,03% углекислого газа, остальное — азот и небольшое количество инертных газов и водяного пара.

Газообмен

В составе выдыхаемого воздуха кислорода около 16%, углекислого газа — около 4%.

Итак, в легких богатый на кислород атмосферный воздух, поступивший во время вдоха, заменяется на воздух, в котором содержание кислорода в 1,3 раза меньше, а содержание углекислого газа больше аж в 133 раза.

Организм человека в состоянии покоя ежеминутно получает 250-300 мл кислорода и выделяет 250-300 мл углекислого газа. Каков механизм газообмена?

Багаж знаний советует похожие рефераты:

Газообмен в легких и тканях

Газообмен в легких

Кислород и углекислый газ свободно диффундируют через мембраны клеток стенок альвеол и капилляров.

Суть этого физического процесса заключается в том, что молекулы любого вещества, соответственно, и газа, перемещаются с участка, где их концентрация выше, к участку, где их концентрация меньше.

Вспомним: в капилляры легких поступает венозная кровь, обогащенная углекислым газом, попавшим в нее из межклеточной жидкости, и бедная кислородом. Концентрация кислорода в альвеолярном воздухе выше, чем в венозной крови, поэтому кислород перемещается сквозь стенки альвеол и капилляров в кровь. В крови молекулы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, образуя оксигемоглобин.

Концентрация углекислого газа в альвеолах

Концентрация углекислого газа в альвеолах ниже, чем в венозной крови. Поэтому он диффундирует из капилляров в альвеолы, а оттуда во время выдоха удаляется наружу.

При газообмене в легких венозная кровь превращается в артериальную: содержание кислорода в ней меняется с 140-160 мл / л до 200 мг / л, а содержание углекислого газа — с 580 мл / л до 560-540 мл / л.

Легкие является органом выделения — через них удаляются летучие вредные вещества. К альвеолям из венозной крови поступают молекулы некоторых вредных веществ, попавших в организм человека (алкоголь, эфир), или образовавшиеся в нем (например ацетон). Из альвеол они проникают в выдыхаемого.

Газообмен в тканях

В тканевой жидкости содержание кислорода ниже, чем в артериальной крови, поэтому кислород из капилляров поступает в тканевую жидкость. Из нее он диффундирует в клетки, где сразу вступает в реакции энергетического обмена, поэтому в клетках свободного кислорода почти нет.

Дыхательная система

В реакциях энергетического обмена образуется углекислый газ. Его концентрация в клетках становится выше, чем в тканевой жидкости, и газ диффундирует в нее, а затем — к капиллярам. У них одна часть молекул углекислого газа растворяется в плазме крови, а другая попадает в эритроцит.

По сосудам большого круга кровообращения венозная кровь, бедная кислородом и обогащенная углекислым газом, системой полых вен поступает к правому предсердию и правому желудочку. Оттуда она попадает в легкие, где снова происходит газообмен.

В процессе газообмена в легкие поступает не только кислород, но и все другие газы, содержащиеся в воздухе. Обычно они не участвуют в тканевом газообмене, не задерживаются в организме и во время выдоха возвращаются в окружающую среду.

Однако вследствие загрязнения воздуха в организм могут попасть газы, которые, проникая при газообмене в кровь, а из нее в клетки тканей, образуют вредные соединения. Загрязняющие воздух выбросы промышленных предприятий, выхлопные газы, а в быту — летучие вещества, содержащиеся в лаках и красках, природный и угарный газы. Они вызывают отравление, часто тяжелые.

Чтобы избавиться опасных веществ, иногда недостаточно покинуть зону загрязнения. Необходимо обратиться за медицинской помощью, чтобы удалить их из организма.

Источник: http://bagazhznaniy.ru/obrazovanie/gazoobmen-v-legkix-i-tkanyax

Газообмен в легких и тканях. Процесс переноса кислорода и углекислого газа

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 количество кислорода снижается, а углекислого газа — увеличивается. Рассмотрим процесс газообмена в легких и тканях человека.

Состав альвеолярного воздуха отличается от вдыхаемого и выдыхаемого. Это объясняется тем, что при вдохе в альвеолы поступает воздух воздухоносных путей (т.е. выдыхаемый), а при выдохе, наоборот, к выдыхаемому (альвеолярному) примешивается атмосферный воздух, находящийся в тех же воздухоносных путях (объем мертвого пространства).

В легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови поступает в легкие путем диффузии через стенки альвеол и кровеносных капилляров. Общая толщина их составляет около 0,4мкм. Направление и скорость диффузии определяются парциальным давлением газа, или его напряжением.

Парциальное давление и напряжение — по сути синонимы, но о парциальном давлении говорят, если данный газ находится в газовой среде, а о напряжении, если он растворен в жидкости. Парциальным давлением газа называют ту часть общего давления газовой смеси, которая приходится на данный газ.

Разность между напряжением газов в венозной крови и их парциальным давлением в альвеолярном воздухе составляет для кислорода около 70 мм рт. ст., а для углекислого газа — 7 мм рт. ст.

Экспериментальным путем установлено, что при разнице напряжения кислорода в 1 мм рт. ст. у взрослого человека, находящегося в покое, в кровь может поступать 25-60 см3 кислорода в минуту.

Человеку в покое нужно примерно 25-30 см3 кислорода в минуту. Следовательно, разность движений кислорода в 70 мм рт. ст.

достаточна для обеспечения организма кислородом при разных условиях его деятельности: при физической работе, спортивных упражнениях и др.

Скорость диффузии углекислого газа из крови в 25 раз больше, чем кислорода, поэтому за счет разности в 7 мм рт. ст. углекислый газ успевает выделиться из крови.

Переносит кислород от легких к тканям и углекислый газ от тканей к легким — кровь. В крови, как и во всякой жидкости, газы могут находиться в двух состояниях: в физически растворенном и в химически связанном.

И кислород, и углекислый газ в очень небольшом количестве растворяются в плазме крови. Основные количества кислорода и углекислого газа переносятся в химически связанном виде.

Углекислый газ переносится кровью в основном в виде химических соединений — бикарбонатов натрия и калия, но часть его переносится и в связанном с гемоглобином состоянии.

Обогащенная кислородом в легких кровь по большому кругу разносится ко всем тканям организма, где происходит диффузия в ткани в силу разности его напряжения в крови и тканях. В клетках тканей кислород используется в биохимических процессах тканевого (клеточного) дыхания — процессы окисления углеводов, жиров.

Количество потребляемого кислорода и выделяемого углекислого газа изменяются у одного и того же человека. Зависит оно не только от состояния здоровья, но и от физической активности, питания, возраста, пола, температуры среды, массы и площади поверхности тела и др.

Например, на холоде газообмен усиливается, чем поддерживается постоянство температуры тела. По состоянию газообмена судят о здоровье человека. Для этого разработаны специальные методы исследований, основанные на анализе состава вдыхаемого и собранного выдыхаемого воздуха.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (3

Источник: https://animals-world.ru/gazoobmen-v-legkix-i-tkanyax/

Биология в лицее

Газообмен в лёгких и тканях

Мы дышим атмосферным воздухом. Он содержит примерно 21% кислорода, 0,03% углекислого газа, почти 79% азота, пары воды. Воздух, который мы выдыхаем, отличается по составу от атмосферного. В нем уже 16% кислорода, около 4% углекислого газа, больше становится и паров воды. Количество азота не изменяется.

Виртуальная лабораторная работа: «Обнаружение углекислого газа в выдыхаемом воздухе».

Газообмен в лёгких — это обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью лёгочных капилляров путём диффузии. В легких кровь освобождается от углекислого газа и насыщается кислородом.

По артериям малого круга кровообращения в легкие поступает венозная кровь. В воздухе, который вдыхает человек, кислорода содержится значительно больше, чем в венозной крови. Поэтому он в результате диффузии свободно проходит через стенки альвеол и капилляров в кровь. Здесь кислород соединяется с гемоглобином – красным пигментом эритроцитов.

Кровь насыщается кислородом и становится артериальной. Одновременно углекислый газ проникает в альвеолы.

Газообмен в лёгких происходит благодаря существованию разницы парциального давления дыхательных газов. Парциальным (т. е.

частичным) давлением называют часть общего давления, которая приходится на долю каждого газа в газовой смеси. Это давление измеряют в мм рт. ст.

Парциальное давление зависит от процентного содержания газа в газовой смеси: чем выше процентное содержание, тем выше парциальное давление.

Парциальное давление можно высчитать по формуле Дальтона: р = (Р х а)/100, где р — парциальное давление данного газа, Р — общее давление газовой смеси в мм рт. ст., а — процентное содержание газа в газовой смеси.

Например, парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе составляет: (760 х 20,94)/100 = 159 мм рт. ст. Парциальное давление углекислого газа во вдыхаемом воздухе составляет 0,2 мм рт. ст. В лёгочных альвеолах парциальное давление кислорода составляет 106 мм рт. ст., а углекислого газа — 40 мм рт. ст.

Поэтому кислород и углекислый газ переходят из области большего давления в область меньшего давления.

Газообмен в тканях — это обмен газами между притекающей артериальной кровью, межклеточной жидкостью, клетками и оттекающей венозной кровью. Механизм этого обмена такой же, как и в лёгких. Это диффузия, связанная с разностью парциального давления газов в крови, межклеточной жидкости и клетках организма. В тканях кровь отдает кислород и насыщается углекислым газом.

Артериальная кровь по сосудам большого круга кровообращения направляется к органам тела. кислорода в артериальной крови больше, чем в клетках тканей. Поэтому кислород благодаря диффузии свободно проходит через тонкие стенки капилляров в клетки.

Кислород используется для биологического окисления, а выделившаяся энергия идет на процессы жизнедеятельности клетки. При этом образуется углекислый газ, который поступает из клеток тканей в кровь. Кровь из артериальной превращается в венозную.

Она возвращается к легким и здесь снова становится артериальной.

Чем же объяснить, что кислород проникает в кровь, несмотря на то что кровь – теплая и соленая жидкость? Ответ на этот вопрос кроется в свойствах гемоглобина эритроцитов, которые переносят кислород от органов дыхания к тканям, а от них – углекислый газ к дыхательным органам. Его молекула химически взаимодействует с кислородом: она захватывает 8 атомов кислорода и доставляет их тканям.

Жизненная ёмкость лёгких — это наибольшее количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха. Эта ёмкость равна сумме дыхательного объёма, резервного объёма вдоха и выдоха. Данный показатель колеблется в пределах от 3 500 до 4 700 мл. Для определения различных объёмов и ёмкостей лёгких применяют специальные приборы: спирометры, спирографы и др.

Если попросить человека сделать самый глубокий вдох, а затем выдохнуть весь воздух, то выдохнутый объем воздуха и составит жизненную емкость легких (ЖЕЛ). Понятно, что и после этого выдоха в легких останется еще некоторое количество воздуха – остаточный воздух – равное примерно 1000-1200 см3.

Жизненная емкость легких зависит от возраста, пола, роста, наконец от степени тренированности человека. Для того чтобы рассчитать, какой должна быть жизненная емкость воздуха, можно воспользоваться следующими формулами:

ЖЕЛ (л) мужчин = 2,5 x рост (м);   ЖЕЛ (л) женщин = 1,9 x рост (м).

ЖЕЛ – это жизненная емкость легких (в литрах), рост надо выразить в метрах, а 2,5 и 1,9 – это коэффициенты, найденные экспериментальным путем. Если реальная жизненная емкость легких окажется равной или большей, чем вычисленные величины, результаты следует считать хорошими, если меньшей – плохими. Жизненную емкость легких измеряют специальным прибором – спирометром.

В чем преимущества людей с высокой жизненной емкостью легких? При тяжелой физической работе, например при беге, вентиляция легких достигается за счет большой глубины дыхания.

Человеку, у которого жизненная емкость легких небольшая, да еще и дыхательные мышцы слабы, приходится дышать часто и поверхностно. Это приводит к тому, что свежий воздух остается в воздухоносных путях и лишь небольшая часть его доходит до легких.

В результате ткани получают ничтожное количество кислорода, и человек не может продолжать работу.

В систему оздоровительной гимнастики обязательно входят дыхательные упражнения. Многие из них направлены на то, чтобы проветрить верхушки легких, которые, как правило, у большинства людей проветриваются плохо.

Если поднять руки вверх, прогнуться назад и сделать вдох, мышцы оттягивают верхнюю часть грудной клетки вверх, и верхушки легких проветриваются. Осуществлять полноценное дыхание помогают хорошо развитые мышцы брюшного пресса.

Значит, развивая дыхательные мышцы, мы можем увеличить объем грудной полости, а следовательно, и жизненную емкость.

< Предыдущая страница "Внешнее дыхание"

Следующая страница «Регуляция дыхания» >

Источник: http://biolicey2vrn.ru/index/gazoobmen_v_ljogkikh_i_tkanjakh/0-370