Главная > Болезни > Из за чего происходит газообмен между альвеолярным воздухом и кровью

Из за чего происходит газообмен между альвеолярным воздухом и кровью

ГАЗООБМЕН И ТРАНСПОРТ ГАЗОВ

Количество кислорода, поступающего в альвеолярное пространство из вдыхаемого воздуха в единицу времени в стационарных условиях дыхания, равно количеству кислорода, переходящего за это время из альвеол в кровь легочных капилляров. Именно это обеспечивает постоянство концентрации кислорода в альвеолярном пространстве.

Эта основная закономерность легочного газообмена характерна и для углекислого газа: количество этого газа, поступающего в альвеолы из смешанной венозной крови, протекающей по легочным капиллярам, равно количеству углекислого газа, удаляющегося из альвеолярного пространства наружу с выдыхаемым воздухом.

В тканях всего тела, где происходит внутреннее дыхание, кислород переходит из капилляров в клетки, а углекислота — из клеток в капилляры путем диффузии.

Концентрация кислорода в клетках всегда ниже, а концентрация углекислоты – выше чем в капиллярах.

У человека в покое разность между содержанием кислорода в артериальной и смешанной венозной крови равна 45-55 мл О2 на 1 л крови, а разность между содержанием углекислого газа в венозной и артериальной крови составляет 40-50 мл СО2 на 1 л крови. Это значит, что в каждый литр крови, протекающей по легочным капиллярам, поступает из альвеолярного воздуха примерно 50 мл О2, а из крови в альвеолы — 45 л СО2. Концентрация О2 и СО2 в альвеолярном воздухе остается при этом практически постоянной, благодаря вентиляции альвеол.

ОБМЕН ГАЗОВ МЕЖДУ АЛЬВЕОЛЯРНЫМ ВОЗДУХОМ И КРОВЬЮ

Альвеолярный воздух и кровь легочных капилляров разделяет так называемая альвеолярно-капиллярная мембрана, толщина которой варьирует от 0.3 до 2.0 мкм. Основу альвеолярно-капиллярной мембраны составляет альвеолярный эпителий и капиллярный эндотелий, каждый из которых расположен на собственной базальной мембране и образует непрерывную выстилку, соответственно, альвеолярной и внутрисосудистой поверхности. Между эпителиальной и эндотелиальной базальными мембранами находится интерстиций. Рис.1.

В отдельных участках базальные мембраны практически прилегают друг к другу.

Обмен респираторных газов осуществляется через совокупность субмикроскопических структур, содержащих гемоглобин эритроцитов, плазму крови, капиллярный эндотелий и его две плазматические мембраны, сложный по составу соединительно-тканный слой, альвеолярный эпителий с двумя плазматическими мембранами, наконец, внутреннюю выстилку альвеол – сурфактант. За счет сурфактанта удлиняется расстояние для диффузии газов, что приводит к небольшому снижению концентрационного градиента на альвеолярно-капиллярной мембране.

Переход газов через альвеолокапиллярную мембрану происходит ПО ЗАКОНАМ ДИФФУЗИИ. Но при растворении газов в жидкости процесс диффузии резко замедляется. Углекислый газ, например, диффундирует в жидкости примерно в 13000 раз, а кислород — в 300000 раз медленнее, чем в газовой среде.

Количество газа, проходящее через легочную мембрану в единицу времени, т.е. скорость диффузии, прямо пропорциональна разнице его парциального давления по обе стороны мембраны и обратно пропорциональна сопротивлению диффузии.

n толщиной мембраны величиной поверхности газообмена,

n коэффициентом диффузии газа, зависящим от его молекулярного веса и температуры,

n коэффициентом растворенности газа в биологических жидкостях мембраны

Направление и интенсивность перехода кислорода из альвеолярного воздуха в кровь легочных микрососудов, а углекислого газа — в обратном направлении определяет разница между парциальным давлением газа в альвеолярном воздухе и его напряжением (парциальным давлением растворенного газа) в крови. Для кислорода градиент давления составляет около 60 мм.рт.ст. (парциальное давление в альвеолах — 100 мм.рт.ст., а напряжение в крови, поступающей в легкие, — 40 мм.рт.ст.), а для углекислого газа — примерно 6 мм.рт.ст.(парциальное давление в альвеолах — 40 мм.рт.ст., напряжение в притекающей к легким крови — 46 мм.рт.ст.).

Биофизической характеристикой проницаемости аэрогематического барьера легких для респираторных газов является так называемая диффузионная способность легких. ЭТО КОЛИЧЕСТВО МЛ ГАЗА, ПРОХОДЯЩЕЕ ЧЕРЕЗ ЛЕГОЧНУЮ МЕМБРАНУ В 1 МИНУТУ ПРИ РАЗНИЦЕ ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗА ПО ОБЕ СТОРОНЫ МЕМБРАНЫ В 1 мм рт. ст.

Величина диффузионной способности легких зависит от их объема и соответствующей ему площади поверхности газообмена.

Величина диффузионной способности легких при задержке дыхания на глубоком вдохе оказывается большей, чем в устойчивом состоянии на уровне функциональной остаточной емкости. За счет гравитационного перераспределения кровотока и объема крови в легочных капиллярах диффузионная способность легких в положении лежа больше, чем в положении сидя, а сидя — больше, чем в положении стоя. С возрастом диффузионная способность легких снижается.

По материалам mylektsii.ru

Альвеолы окружены сетью капилляров. Стенки альвеол и капилляров очень тонки и проницаемы для газов. Концентрация кислорода в альвеолярном воздухе значительно выше, чем в венозной крови, движущейся по капиллярам. Поэтому кислород, вследствие разности парциального давления (100мм рт.ст.— 40 мм рт. ст. = 60 мм рт. ст.) по закону диффузии легко переходит из альвеол в кровь, обогащая ее. Кровь становится артериальной. Концентрация диоксида углерода гораздо выше в венозной крови, чем в альвеолярном воздухе. Поэтому диоксид углерода вследствие разности парциального давления (46 мм рт.ст. — 40 мм рт. ст. = 6 мм рт. ст.), по закону диффузии переходит из крови в альвеолы.

(Парциа́льное давление (лат. partialis — частичный, от лат. pars — часть) — давление, которое имел бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал объём, равный объёму смеси при той же температуре.)

ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ

Кислород, проникнув в кроток, соединяется с гемоглобином эритроцитов и в виде оксигемоглобина транспортируется артериальной кровью к тканям. В артериальной крови кислорода содержится 16—19 объемных %, а диоксида углерода 52—57об. % Диоксид углерода выходит из тканей и часть его образует химическое соединение с гемоглобином — карбогемоглобин (4,5 об. %), другая часть образует соединение в виде солей угольной кислоты: NaHCO3, KHCO3 (51 об. %) и около 2,5 об. % находится в состоянии физического растворения. В этих формах диоксид углерода транспортируется венозной кровью от тканей к легким. В венозной крови диоксида углерода содержится 58—63 об. %, кислорода-12 об. %.

ОБМЕН ГАЗАМИ МЕЖДУ КРОВЬЮ И ТКАНЯМИ

В тканях кислород высвобождается из непрочного соединения с гемоглобином эритроцитов и по закону диффузии легко проникает в клетки тканей, так как концентрация кислорода в артериальной крови значительно выше (парциальное давление кислорода равно 100 мм рт. ст.), чем в тканях. Здесь кислород используется для окисления органических соединений, в результате которого образуется диоксид углерода. Концентрация диоксида углерода в тканях возрастает и становится значительно выше, чем в притекающей к ним крови. Парциальное давление диоксида углерода в тканях равно 60 мм рт. ст., а в притекающей крови — 40 мм рт. ст. Поэтому, по закону диффузии диоксид углерода переходит из тканей в кровь, и она становится богатой диоксидом углерода, т. е. венозной.

Читайте также:  Гиперпластический полип желудка: что делать?

95.83.20.14 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

По материалам studopedia.ru

Газообмен в легких обеспечивается: непрерывной вентиляцией альвеол с целью поддержания постоянства состава альвеолярного воздуха; диффузией газов через альвеолярно-капиллярный барьер; перфузией кровью капилляров легких в соответствии с их вентиляцией. Суммарная площадь альвеолярно-капиллярного барьера, через который идет газообмен составляет 70-80 кв.м. при толщине от 0,3 до 2.0 мкм. Количество крови в легочных капиллярах составляет 100-150 мл. при общем её количестве до 500 мл, одновременно находящемся в малом круге кровообращения. Сурфактанты регулируют скорость абсорбции кислорода на границе раздела «газ-жидкость» и интенсивность процессов испарения воды с поверхности альвеол. Этап газообмена через барьер обусловлен физическими, химическими и физиологическими факторами.

Физическое растворение газов в жидкой среде.Газ, окружающий жидкость, способен растворяться в ней. Количество газа, физически растворенного в жидкости, пропорционально парциальному давлению этого газа над жидкостью, температуре и объему жидкости (Генри). Все это создает напряжение газа в жидкости. 02 и С02 находятся в крови в состоянии простого физического растворения.В артериальной крови 02 содержится 0,3 об.% (0,3 см 3 на 100 см 3 крови), С02 – 3,0 об.%.

Химическая связь газов с кровью.И. М. Сеченов с помощью ртутного абсорбциометра показал, что наряду с простым физическим растворением 02 и С02 находятся в крови в химически связанном состоянии. В артериальной крови в связанном состоянии 02 – 18,7 об.%, С02 – 50 об.%. В венозной крови 02 – 12 об.%, С02 – 57 об.%. Обмен газов между кровью и альвеоламиосуществляется на основе диффузии газов, благодаря разности их парциального давления.

Скорость диффузии 02 в венозную кровь при разности его парциального давления в 1 мм составляет 25–60 мл/мин; при разности парциального давления в 60 мм – 3600 мл/мин; средняя потребность в 02 в покое – 300 мл/мин. Диффузия С02 из крови в альвеолы в 25 раз выше. Следует отметить, что на распределение крови в легком значительно влияет гравитационный фактор. У человека в вертикальном положении уровень легочного кровотока убывает в направлении сверху вниз. Именно по этой причине меньше всего кровоснабжаются верхушки легкого.

95.83.20.14 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

По материалам studopedia.ru

ГАЗООБМЕН МЕЖДУ АЛЬВЕОЛАМИ И КРОВЬЮ

Газообмен осуществляется с помощью диф­фузии: СО2 выделяется из крови в альвеолы, О2 поступает из альвеол в венозную кровь, пришедшую в легочные капилляры из всех органов и тканей организма. При этом ве­нозная кровь, богатая СО2 и бедная О2, превращается в артериальную, насыщенную О2 и обедненную СО2. Газообмен между аль­веолами и кровью идет непрерывно, но во время систолы больше, чем во время диас­толы.

А. Движущая сила, обеспечивающая газо­обмен в альвеолах, — разность парциальных давлений РО2 и РСО2 в альвеолярной смеси газов и напряжений этих газов в крови. Пар­циальное давление газа — часть общего дав­ления газовой смеси, приходящаяся на долю данного газа. Напряжение газа в жидкости зависит только от парциального давления газа над жидкостью, и они равны между собой. Парциальное давление газа в смеси, согласно закону Дальтона, прямо пропорци­онально его объемному содержанию. Для его расчета необходимо от общего давления газо­вой смеси вычислить процент, равный содер­жанию этого газа в смеси. При этом необхо­димо учесть парциальное давление водяных паров. Так, например, парциальное давление водяных паров в газовой смеси в альвеолах при температуре тела 37 °С составляет 47 мм рт.ст., на долю давления газовой смеси при­ходится 760—47 = 713 мм рт.ст. Поскольку процентное содержание кислорода в альвео­лярной смеси равно 14 %, то

Углекислый газ диффундирует в альвеолы в 20—25 раз быстрее, чем кислород, вследст­вие его лучшей растворимости в жидкости и мембранах. Именно поэтому обмен СО2 в легких происходит достаточно полно, не­смотря на небольшой градиент парциально­го давления этого газа и его напряжения — всего 6 мм рт.ст. (для кислорода — до 60 мм рт.ст.). В условиях покоя РСО2 в артери­альной крови может колебаться в пределах 35—45 мм рт.ст. Кроме градиента парциаль­ного давления-напряжения, обеспечиваю­щего газообмен в легких, имеется и ряд дру­гих, вспомогательных факторов, играющих важную роль в газообмене (табл. 12.1).

Б. Факторы, способствующие диффузии газов в легких.

1. Огромная поверхность контакта легоч­ных капилляров и альвеол (60—120 м 2 ). Аль­веолы представляют собой пузырьки диамет­ром 0,3—0,4 мм, образованные эпителиоци-тами, причем каждый капилляр контактирует с 5—7 альвеолами.

2. Большая скорость диффузии газов через тонкую легочную мембрану — около 1 мкм. Выравнивание РО2 в альвеолах и крови в легких происходит за 0,25 с; кровь находит­ся в капиллярах легких около 0,5 с, т.е. в 2 раза больше. Скорость диффузии СО2 в 23 раза больше таковой О2, т.е. имеется вы­сокая степень надежности в процессах газо­обмена в организме. Большая диффузионная поверхность и большая скорость диффузии газов определяют хорошую диффузионную способность легких (количество миллилит­ров газа, проходящего через суммарную по­верхность легочной мембраны всех вентили­руемых альвеол обоих легких за 1 мин при градиенте парциального давления газа 1 мм рт. ст.). Диффузионная способность легких в покое для кислорода составляет около 25 мл-мин

Читайте также:  Адгезивный капсулит плеча: симптомы, стадии и лечение

‘-мм рт.ст.» 1 , для углекислого га­за — около 600 мл-мин

‘-мм рт.ст.» 1 . Естест­венно, чем больше поверхность газообмена, тем больше диффузионная их способность, поскольку это суммарный показатель.

3. Интенсивные вентиляция легких и кро­вообращение активация вентиляции лег­ких и кровообращения в них, естественно, способствует диффузии газов в легких. Ин­тенсивность вентиляции различных отделов легких зависит от положения тела: в верти­кальном положении лучше вентилируются нижние отделы, в горизонтальном — отделы легких, находящиеся снизу (в положении на спине — дорсальные, на животе — вентраль­ные, на боку — тоже нижней части легких). Это объясняется тем, что отделы легких, на­ходящиеся снизу, сжаты под действием соб­ственной массы тела, так как они не имеют жесткого каркаса, а отделы легких, находя-

щиеся сверху, растянуты. Поэтому при вдохе нижние отделы легких имеют боль­шую возможность расправляться. Примерно так же изменяется и кровообращение в лег­ких.

В вертикальном положении величина ле­гочного кровотока на единицу объема ткани почти линейно возрастает в направлении сверху вниз. Меньше всего кровоснабжаются верхушки легких. В положении вниз головой кровоснабжение верхушек легких улучшается и может быть больше, чем в нижних его отде­лах. В положении сидя верхушки легких снабжаются меньше на 15 %, в положении стоя — меньше на 25 %. Это весьма важный факт, который необходимо учитывать при сердечно-легочной недостаточности: перфу­зия легких максимальна в положении лежа — рекомендация больному лечь в постель край­не важна в этой ситуации. В положении лежа на спине кровоснабжение легких в продоль­ном направлении практически везде одина­ково. При умеренной физической нагрузке различия в кровоснабжении разных отделов легких уменьшаются. Различия интенсивнос­ти кровообращения в разных отделах легких объясняются разной степенью сдавливания или расширения артериальных сосудов лег­ких, содержащих мало гладкомышечных эле­ментов, что является следствием низкого давления крови в них; давление в капиллярах легких равно 6—7 мм рт.ст.

По интенсивности кровообращения лег­кие делят на три зоны: верхушки легких, среднюю и нижнюю (зоны Веста —1,2, 3). Они мобильны и зависят не только от поло­жения тела, но и от интенсивности дыхания. Так, после спокойного выдоха зона 2 зани­мает примерно 2 /5 легкого, а после макси­мального выдоха все легкое примерно соот­ветствует зоне 3, так как оно растянуто меньше. В результате этого улучшается кро­вообращение в средних и верхних отделах легких и несколько ухудшается в нижних от­делах вследствие дополнительного сжатия нижних отделов легких и сужения их сосу­дов (нижние отделы легких всегда меньше расправлены). Поскольку кровоток в верх­них отделах легких мал, то объем их венти­ляции, хотя и снижен, но больше объема кровотока; в средних отделах объем венти­ляции несколько меньше объема кровотока: отношение объема вентиляции к объему перфузии в них составляет 0,8; в нижних от­делах данное соотношение несколько мень­ше и составляет 0,7.

4. Корреляция между кровотоком в дан­ном участке легкого и его вентиляцией. Если

участок легкого плохо вентилируется, то кровеносные сосуды в этой области сужают­ся и даже полностью закрываются. Это осу­ществляется с помощью механизмов мест­ной саморегуляции — посредством реакций гладкой мускулатуры: при снижении в аль­веолах РО2 возникает вазоконстрикция. В эксперименте она наблюдается уже при небольшом снижении содержания кислоро­да (до 15—16 %) в газовой смеси, которой вентилируют легкое. Вентиляция легкого азотом также ведет к закрытию капилляров, вентиляция кислородом ведет к раскрытию капилляров легких. Эта реакция сохраняется даже на изолированном легком. При по­вышении СО2 также возникает вазокон­стрикция, а при снижении РСО2 сужаются бронхи. Последнее ведет к сохранению угольной кислоты при гипокапнии. Реакция усиливается при повышении рН крови. Сле­дует заметить, что, хотя и существует меха­низм, обеспечивающий корреляцию крово­обращения и вентиляции соответствующих участков легких, он нарушается в результате механического сдавления сосудов: при вы­дохе, когда давление в альвеолах повышает­ся, кровоток может сильно уменьшиться. Нередко отмечают, что при выдохе кровоток в сосудах легких может прекратиться вслед­ствие повышения давления воздуха в альве­олах на 1—2 мм рт.ст. Однако это мнение необоснованно, так как давление в капилля­рах легких составляет 6—7 мм рт.ст., т.е. в несколько раз больше давления воздуха в альвеолах на выдохе.

Из-за того что верхушки легких перерас­тянуты и по этой причине хуже вентили­руются, они чаще поражаются туберкулезом. В нормальных условиях у здорового челове­ка активно функционирует примерно V7 аль­веол, эти активно функционирующие участ­ки легких непрерывно меняются. Тот факт, что одновременно функционирует лишь часть альвеол, весьма важен. В случае пора­жения части легкого или даже всего легкого и невозможности излечения терапевтичес­кими средствами можно одно легкое удалить полностью. Оставшееся легкое обеспечит га­зообмен, достаточный для удовлетворитель­ной жизнедеятельности организма.

В. Газообмен в легком, естественно, ве­дет к изменению газового состава в легком по сравнению с составом атмосферного воз­духа. В покое человек потребляет около 250 мл О2 и выделяет около 230 мл СО2. Поэтому в альвеолярном воздухе уменьшает­ся количество О2 и увеличивается — СО2 (табл. 12.2).

Изменения содержания О2 и СО2 в альвео­лярной смеси газов являются следствием по­требления организмом О2 и выделения СО2. В выдыхаемом воздухе количество О2 не­сколько возрастает, а СО2 уменьшается по сравнению с альвеолярной газовой смесью вследствие того, что к ней добавляется воздух воздухоносного пути, не участвующий в газо­обмене и, естественно, содержащий СО2 и О2 в таких же количествах, как и атмосферный воздух. Азот в газообмене не участвует, неко­торое увеличение содержания его в альвео­лярном воздухе является относительным: объем выдыхаемого воздуха несколько мень­ше объема вдыхаемого. Это объясняется тем, что СО2 выделяется из организма несколько меньше, нежели потребляется О2, из-за раз­личного содержания углерода и кислорода в различных окисляемых веществах организма. На долю инертных газов в атмосферном воз­духе приходится около 1 %. Кровь, обога­щенная О2 и отдавшая СО2, из легких посту­пает в сердце и с помощью артерий и капил­ляров распределяется по всему организму, в различных органах и тканях отдает О2 и полу­чает СО2.

По материалам studfiles.net

Добавить комментарий