Главная > Болезни > Из за чего углекислый газ из крови человека поступает в легкие

Из за чего углекислый газ из крови человека поступает в легкие

Дыхание — жизненно необходимый процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей его внешней средой. В процессе дыхания человек поглощает из окружающей среды кислород и выделяет углекислый газ.

Почти все сложные реакции превращения веществ в организме идут с обязательным участием кислорода. Без кислорода невозможен обмен веществ, и для сохранения жизни необходимо постоянное поступление кислорода. В клетках и тканях в результате обмена веществ образуется углекислый газ, который должен быть удален из организма. Накопление значительного количества углекислого газа внутри организма опасно. Углекислый газ выносится кровью к органам дыхания и выдыхается. Кислород, поступающий в органы дыхания при вдохе, диффундирует в кровь и кровью доставляется к органам и тканям.

В организме человека и животных нет запасов кислорода, и поэтому непрерывное поступление его в организм является жизненной необходимостью. Если человек в необходимых случаях может прожить без пищи более месяца, без воды до 10 дней, то при отсутствии кислорода необратимые изменения наступают уже через 5-7 мин.

Производя попеременно вдох и выдох, человек вентилирует легкие, поддерживая в легочных пузырьках (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%, углекислого газа 4% (табл. 8).

Состав альвеолярного воздуха значительно отличается от состава атмосферного, вдыхаемого воздуха. В нем меньше кислорода (14,2%) и большое количество углекислого газа (5,2%).

Азот и инертные газы, входящие в состав воздуха, в дыхании участия не принимают, и их содержание во вдыхаемом, выдыхаемом и альвеолярном воздухе практически одинаково.


Таблица 8. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха

Почему в выдыхаемом воздухе кислорода содержится больше, чем в альвеолярном? Объясняется это тем, что при выдохе к альвеолярному воздуху примешивается воздух, который находится в органах дыхания, в воздухоносных путях.

В легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови поступает в легкие. Переход газов из воздуха в жидкость и из жидкости в воздух происходит за счет разницы парциального давления этих газов в воздухе и жидкости. Парциальным давлением называют часть общего давления, которая приходится на долю данного газа в газовой смеси. Чем выше процентное содержание газа в смеси, тем соответственно выше его парциальное давление. Атмосферный воздух, как известно, является смесью газов. Давление атмосферного воздуха 760 мм рт. ст. Парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе составляет 20,94% от 760 мм, т. е. 159 мм; азота — 79,03% от 760 мм, т. е. около 600 мм; углекислого газа в атмосферном воздухе мало — 0,03%, поэтому и парциальное давление его составляет 0,03% от 760 мм — 0,2 мм рт. ст.

Для газов, растворенных в жидкости, употребляют термин «напряжение», соответствующий термину «парциальное давление», применяемому для свободных газов. Напряжение газов выражается в тех же единицах, что и давление (в мм рт. ст.). Если парциальное давление газа в окружающей среде выше, чем напряжение этого газа в жидкости, то газ растворяется в жидкости.

Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе 100-105 мм рт. ст., а в притекающей к легким крови напряжение кислорода в среднем 60 мм рт. ст., поэтому в легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь.

Движение газов происходит по законам диффузии, согласно которым газ распространяется из среды с высоким парциальным давлением в среду с меньшим давлением.

Переход в легких кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и поступление углекислого газа из крови в легкие подчиняются описанным выше закономерностям.

Благодаря работам великого русского физиолога Ивана Михайловича Сеченова стало возможно изучение газового состава крови и условий газообмена в легких и тканях.

Газообмен в легких совершается между альвеолярным воздухом и кровью путем диффузии. Альвеолы легких оплетены густой сетью капилляров. Стенки альвеол и капилляров очень тонкие, что способствует проникновению газов из легких в кровь и наоборот. Газообмен зависит от величины поверхности, через которую осуществляется диффузия газов, и разности парциального давления (напряжения) диффундирующих газов. При глубоком вдохе альвеолы растягиваются, и их поверхность достигает 100-105 м 2 . Так же велика и поверхность капилляров в легких. Есть, и достаточная, разница между парциальным давлением газов в альвеолярном воздухе и напряжением этих газов в венозной крови (табл. 9).


Таблица 9. Парциальное давление кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и альвеолярном воздухе и их напряжение в крови

Из таблицы 9 следует, что разность между напряжением газов в венозной крови и их парциальным давлением в альвеолярном воздухе составляет для кислорода 110 — 40 = 70 мм рт. ст., а для углекислого газа 47 — 40 = 7 мм рт. ст.

Опытным путем удалось установить, что при разнице напряжения кислорода в 1 мм рт. ст. у взрослого человека, находящегося в покое, в кровь может поступить 25-60 мл кислорода в 1 мин. Человеку в покое нужно примерно 25-30 мл кислорода в 1 мин. Следовательно, разность давлений 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 при разности давлений в 7 мм рт. ст., углекислый газ успевает выделиться из крови.

Кровь переносит кислород и углекислый газ. В крови, как и во всякой жидкости, газы могут находиться в двух состояниях: в физически растворенном и химически связанном. И кислород и углекислый газ в очень небольшом количестве растворяются в плазме крови. Большая часть кислорода и углекислого газа переносится в химически связанном виде.

Основной переносчик кислорода — гемоглобин крови. 1 г гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода. Гемоглобин обладает способностью вступать в соединение с кислородом, образуя оксигемоглобин. Чем выше парциальное давление кислорода, тем больше образуется оксигемоглобина. В альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода 100-110 мм рт. ст. При таких условиях 97% гемоглобина крови связывается с кислородом. Кровь приносит к тканям кислород в виде оксигемоглобина. Здесь парциальное давление кислорода низкое, и оксигемоглобин — соединение непрочное — высвобождает кислород, который используется тканями. На связывание кислорода гемоглобином оказывает влияние и напряжение углекислого газа. Углекислый газ уменьшает способность гемоглобина связывать кислород и способствует диссоциации оксигемоглобина. Повышение температуры также уменьшает возможности связывания гемоглобином кислорода. Известно, что температура в тканях выше, чем в легких. Все эти условия помогают диссоциации оксигемоглобина, в результате чего кровь отдает высвободившийся из химического соединения кислород в тканевую жидкость.

Свойство гемоглобина связывать кислород имеет жизненно важное значение для организма. Иногда люди гибнут от недостатка кислорода в организме, окруженные самым чистым воздухом. Это может случиться с человеком, оказавшимся в условиях пониженного давления (на больших высотах), где в разреженной атмосфере очень низкое парциальное давление кислорода. 15 апреля 1875 г. воздушный шар «Зенит», на борту которого находились три воздухоплавателя, достиг высоты 8000 м. Когда шар приземлился, то в живых остался только один человек. Причиной гибели людей было резкое снижение парциального давления кислорода на большой высоте. На больших высотах (7-8 км) артериальная кровь по своему газовому составу приближается к венозной; все ткани тела начинают испытывать острый недостаток в кислороде, что и приводит к тяжелым последствиям. Подъем на высоту более 5000 м обычно требует пользования особыми кислородными приборами.

При специальной тренировке организм может приспосабливаться к пониженному содержанию кислорода в атмосферном воздухе. У тренированного человека углубляется дыхание, увеличивается количество эритроцитов в крови за счет усиленного образования их в кроветворных органах и поступления из депо крови. Кроме того, усиливаются сердечные сокращения, что приводит к увеличению минутного объема крови.

Для тренировки широко применяют барокамеры.

Углекислый газ переносится кровью в виде химических соединений — бикарбонатов натрия и калия. Связывание углекислого газа и отдача его кровью зависят от его напряжения в тканях и крови.

Кроме того, в переносе углекислого газа участвует гемоглобин крови. В капиллярах тканей гемоглобин вступает в химическое соединение с углекислым газом. В легких это соединение распадается с освобождением углекислого газа. Около 25-30% выделяемого в легких углекислого газа переносит гемоглобин.

По материалам sohmet.ru

  • Физиология
  • История физиологии
  • Методы физиологии

Дыхание — это физиологический процесс, обеспечивающий поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа. Дыхание протекает в несколько стадий:

  • внешнее дыхание (вентиляция легких);
  • обмен газов в легких (между альвеолярным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения);
  • транспорт газов кровью;
  • обмен газов в тканях (между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей);
  • внутреннее дыхание (биологическое окисление в митохондриях клеток).

Физиология дыхания изучает первые четыре процесса. Внутреннее дыхание рассматривается в курсе биохимии.

Функциональная система транспорта кислорода — совокупность структур сердечно-сосудистого аппарата, крови и их регуляторных механизмов, образующих динамическую саморегулирующуюся организацию, деятельность всех составных элементов которой создает диффузионные ноля и градиенты pO2 между кровью и клетками тканей и обеспечивает адекватное поступление кислорода в организм.

Целью ее функционирования является минимизация разности между потребностью и потреблением кислорода. Оксидазный путь использования кислорода, сопряженный с окислением и фосфорилированием в митохондриях цепи тканевого дыхания, является наиболее емким в здоровом организме (используется около 96-98 % потребляемого кислорода). Процессы транспорта кислорода в организме обеспечивают также и его антиоксидантную защиту.

  • Гипероксия — повышенное содержание кислорода в организме.
  • Гипоксия — пониженное содержание кислорода в организме.
  • Гиперкапния — повышенное содержание углекислого газа в организме.
  • Гиперкапнемия — повышенное содержание углекислого газа в крови.
  • Гипокапния — пониженное содержание углекислого газа в организме.
  • Гипокаппемия — пониженное содержание углекислого газа в крови.

Рис. 1. Схема процессов дыхания

Потребление кислорода — количество кислорода, поглощаемое организмом в течение единицы времени (в покое 200- 400 мл/мин).

Степень насыщения крови кислородом — отношение содержания кислорода в крови к ее кислородной емкости.

Объем газов, находящихся в крови, принято выражать в объемных процентах (об%). Этот показатель отражает количество газа в миллилитрах, находящееся в 100 мл крови.

Кислород транспортируется кровью в двух формах:

  • физического растворения (0,3 об%);
  • в связи с гемоглобином (15-21 об%).

Молекулу гемоглобина, не связанную с кислородом, обозначают символом Нb, а присоединившую кислород (оксигемоглобин) — НbO2. Присоединение кислорода к гемоглобину называют оксигенацией (сатурацией), а отдачу кислорода — де- оксигенацией или восстановлением (десатурацией). Гемоглобину принадлежит основная роль в связывании и транспорте кислорода. Одна молекула гемоглобина при полной оксигена- ции связывает четыре молекулы кислорода. Один грамм гемоглобина связывает и транспортирует 1,34 мл кислорода. Зная содержание гемоглобина в крови, легко рассчитать кислородную емкость крови.

Кислородная емкость крови — это количество кислорода, связанного с гемоглобином, находящимся в 100 мл крови, при его полном насыщении кислородом. Если в крови содержится 15 г% гемоглобина, то кислородная емкость крови составит 15 • 1,34 = 20,1 мл кислорода.

В нормальных условиях гемоглобин связывает кислород в легочных капиллярах и отдает его в тканевых благодаря особым свойствам, которые зависят от ряда факторов. Основным фактором, влияющим на связывание и отдачу гемоглобином кислорода, является величина напряжения кислорода в крови, зависящая от количества растворенного в ней кислорода. Зависимость связывания гемоглобином кислорода от его напряжения описывается кривой, получившей название кривой диссоциации оксигемоглобина (рис. 2.7). На графике но вертикали отмечен процент молекул гемоглобина, связанных с кислородом (%НbO2), по горизонтали — напряжение кислорода (рO2). Кривая отражает изменение %НbO2 в зависимости от напряжения кислорода в плазме крови. Она имеет S-образный вид с перегибами в области напряжения 10 и 60 мм рт. ст. Если рО2 в плазме становится больше, то оксигенация гемоглобина начинает нарастать почти линейно нарастанию напряжения кислорода.

Рис. 2. Кривые диссоциации: а — при одинаковой температуре (Т = 37 °С) и различном рСО2,: I- оксимиоглобина нрн нормальных условиях (рСО2 = 40 мм рт. ст.); 2 — окенгемоглобина при нормальных условиях (рСО2, = 40 мм рт. ст.); 3 — окенгемоглобина (рСО2, = 60 мм рт. ст.); б — при одинаковом рС02 (40 мм рт. ст.) и различной температуре

Реакция связывания гемоглобина с кислородом является обратимой, зависит от сродства гемоглобина к кислороду, которое, в свою очередь, зависит от напряжения кислорода в крови:

При обычном парциальном давлении кислорода в альвеолярном воздухе, составляющем около 100 мм рт. ст., этот газ диффундирует в кровь капилляров альвеол, создавая напряжение, близкое к парциальному давлению кислорода в альвеолах. Сродство гемоглобина к кислороду в этих условиях повышается. Из приведенного уравнения видно, что реакция сдвигается в сторону образования окенгемоглобина. Оксигенация гемоглобина в оттекающей от альвеол артериальной крови достигает 96-98%. Из-за шунтирования крови между малым и большим кругом оксигенация гемоглобина в артериях системного кровотока немного снижается, составляя 94-98%.

Сродство гемоглобина к кислороду характеризуется величиной напряжения кислорода, при котором 50% молекул гемоглобина оказываются оксигенированными. Его называют напряжением полунасыщения и обозначают символом Р50. Увеличение Р50 свидетельствует о снижении сродства гемоглобина к кислороду, а его снижение — о возрастании. На уровень Р50 влияют многие факторы: температура, кислотность среды, напряжение СО2, содержание в эритроците 2,3-дифосфоглицерата. Для венозной крови Р50 близко к 27 мм рт. ст., а для артериальной — к 26 мм рт. ст.

Таблица. Содержание кислорода и углекислого газа в различных средах

Из крови сосудов микроциркуляторного русла кислород но его градиенту напряжения постоянно диффундирует в ткани и его напряжение в крови уменьшается. В то же время напряжение углекислого газа, кислотность, температура крови тканевых капилляров увеличиваются. Это сопровождается снижением сродства гемоглобина к кислороду и ускорением диссоциации оксигемоглобина с высвобождением свободного кислорода, который растворяется и диффундирует в ткани. Скорость высвобождения кислорода из связи с гемоглобином и его диффузии удовлетворяет потребности тканей (в том числе высокочувствительных к недостатку кислорода), при содержании НbО2 в артериальной крови выше 94%. При снижении содержания НbО2менее 94% рекомендуется принимать меры к улучшению сатурации гемоглобина, а при содержании 90% ткани испытывают кислородное голодание и необходимо принимать срочные меры, улучшающие доставку в них кислорода.

Состояние, при котором оксигенация гемоглобина снижается менее 90%, а рО2 крови становится ниже 60 мм рт. ст., называют гипоксемией.

Приведенные на рис. 2.7 показатели сродства Нb к О2, имеют место при обычной, нормальной температуре тела и напряжении углекислого газа в артериальной крови 40 мм рт. ст. При возрастании в крови напряжения углекислого газа или концентрации протонов Н+ сродство гемоглобина к кислороду снижается, кривая диссоциации НbО2, сдвигается вправо. Такое явление называют эффектом Бора. В организме повышение рСО2, происходит в тканевых капиллярах, что способствует увеличению деоксигснации гемоглобина и доставке кислорода в ткани. Снижение сродства гемоглобина к кислороду происходит также при накоплении в эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата. Через синтез 2,3-дифосфоглицерата организм может влиять на скорость диссоциации НbO2. У пожилых людей содержание этого вещества в эритроцитах повышено, что препятствует развитию гипоксии тканей.

Повышение температуры тела снижает сродство гемоглобина к кислороду. Если температура тела снижается, то кривая диссоциации НbО2, сдвигается влево. Гемоглобин активнее захватывает кислород, но в меньшей мере отдает его тканям. Это является одной из причин, почему при попадании в холодную (4-12 °С) воду даже хорошие пловцы быстро испытывают непонятную мышечную слабость. Развивается переохлаждение и гипоксия мышц конечностей по причине как уменьшения в них кровотока, так и сниженной диссоциации НbО2.

Из анализа хода кривой диссоциации НbО2видно, что рО2в альвеолярном воздухе может быть снижено с обычного 100 мм рт. ст. до 90 мм рт. ст., а оксигенация гемоглобина будет сохраняться на совместимом с жизнедеятельностью уровне (уменьшится лишь на 1-2%). Такая особенность сродства гемоглобина к кислороду дает возможность организму приспосабливаться к снижению вентиляции легких и понижению атмосферного давления (например, жить в горах). Но в области низкого напряжения кислорода крови тканевых капилляров (10-50 мм рт. ст.) ход кривой резко меняется. На каждую единицу снижения напряжения кислорода деоксигенируется большое число молекул оксигемоглобина, увеличивается диффузия кислорода из эритроцитов в плазму крови и за счет повышения его напряжения в крови создаются условия для надежного обеспечения тканей кислородом.

На связь гемоглобина с килородом влияют и другие факторы. На практике важно учитывать то, что гемоглобин обладает очень высоким (в 240-300 раз большим, чем к кислороду) сродством к угарному газу (СО). Соединение гемоглобина с СО называют карбоксигелюглобином. При отравлении СО кожа пострадавшего в местах гиперемии может приобретать вишнево-красный цвет. Молекула СО присоединяется к атому железа гема и тем самым блокирует возможность связи гемоглобина с кислородом. Кроме того, в присутствии СО даже те молекулы гемоглобина, которые связаны с кислородом, в меньшей степени отдают его тканям. Кривая диссоциации НbО2 сдвигается влево. При наличии в воздухе 0,1% СО более 50% молекул гемоглобина превращается в карбоксигемогло- бин, а уже при содержании в крови 20-25% НbСO человеку требуется врачебная помощь. При отравлении угарным газом важно обеспечить пострадавшему вдыхание чистого кислорода. Это увеличивает скорость диссоциации НbСO в 20 раз. В условиях обычной жизни содержание НbСOв крови составляет 0-2%, после выкуренной сигареты оно может возрасти до 5% и более.

При действии сильных окислителей кислород способен образовывать прочную химическую связь с железом гема, при которой атом железа становится трехвалентным. Такое соединение гемоглобина с кислородом называют метгемоглобином. Оно не может отдавать кислород тканям. Метгемоглобин сдвигает кривую диссоциации оксигемоглобина влево, ухудшая таким образом условия высвобождения кислорода в тканевых капиллярах. У здоровых людей в обычных условиях из-за постоянного поступления в кровь окислителей (перекисей, нитропронзводных органических веществ и т.д.) до 3% гемоглобина крови может быть в виде метгемоглобина.

Низкий уровень содержания этого соединения поддерживается благодаря функционированию антиоксидантных ферментных систем. Образование метгемоглобина ограничивают антиоксиданты (глутатион и аскорбиновая кислота), присутствующие в эритроцитах, а его восстановление в гемоглобин происходит в процессе ферментативных реакций с участием эритроцитариых ферментов дегидрогеназ. При недостаточности этих систем или при избыточном попадании в кровоток веществ (например, фенацетина, противомалярийных лекарственных препаратов и т.д.), обладающих высокими оксидантными свойствами, развивается мстгсмоглобинсмия.

Гемоглобин легко взаимодействует и со многими другими растворенными в крови веществами. В частности, при взаимодействии с лекарственными препаратами, содержащими серу, может образовываться сульфгемоглобин, сдвигающий кривую диссоциации оксигемоглобина вправо.

В крови плода преобладает фетальный гемоглобин (HbF), обладающий большим сродством к кислороду, чем гемоглобин взрослого. У новорожденного в эритроцитах содержится до 70% фстального гемоглобина. Гемоглобин F заменяется на НbА в течение первого полугодия жизни.

В первые часы после рождения рО2 артериальной крови составляет около 50 мм рт. ст., а НbО2— 75-90%.

У пожилых людей напряжение кислорода в артериальной крови и насыщение гемоглобина кислородом постепенно снижается. Величину этого показателя рассчитывают по формуле

рO2 = 103,5-0,42 • возраст в годах.

В связи с существованием тесной связи между насыщением кислородом гемоглобина крови и напряжением в ней кислорода был разработан метод пульсоксиметрии, получивший широкое применение в клинике. Этим методом определяют насыщение гемоглобина артериальной крови кислородом и его критические уровни, при которых напряжение кислорода в крови становится недостаточным для его эффективной диффузии в ткани и они начинают испытывать кислородное голодание (рис. 3).

Современный пульсоксиметр состоит из датчика, включающего светодиодный источник света, фотоприемника, микропроцессора и дисплея. Свет от светодиода направляется через ткань пальца кисти (стопы), мочки уха, поглощается оксигемоглобином. Непоглощенная часть светового потока оценивается фотоприемником. Сигнал фотоприемника обрабатывается микропроцессором и подается на экран дисплея. На экране отображается процентное насыщение гемоглобина кислородом, частота пульса и пульсовая кривая.

На кривой зависимости насыщения гемоглобина кислородом видно, что гемоглобин артериальной крови, опекающей из альвеолярных капилляров (рис. 3), полностью насыщенкислородом (SaO2 = 100%), напряжение кислорода в ней составляет 100 мм рт. ст. (рО2, = 100 мм рт. ст.). После диссоциации оксигсмоглобина в тканях кровь становится деоксигенированной и в смешанной венозной крови, возвращающейся в правое предсердие, в условиях покоя гемоглобин остается насыщенным кислородом на 75% (Sv02 = 75%), а напряжение кислорода составляет 40 мм рт. ст. (pvO2 = 40 мм рт. ст.). Таким образом, в условиях покоя ткани поглотили около 25% (≈250 мл) кислорода, высвободившегося из оксигсмоглобина после его диссоциации.

Рис. 3. Зависимость насыщения кислородом гемоглобина артериальной крови от напряжения в ней кислорода

При уменьшении всего лишь на 10% насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом (SaO2, Н + + HCO3 — .

Таким образом, внешнее дыхание через влияние на содержание углекислого газа в крови принимает непосредственное участие в поддержании кислотно-щелочного состояния в организме. За сутки с выдыхаемым воздухом из организма человека удаляется около 15 ООО ммоль угольной кислоты. Почки удаляют приблизительно в 100 раз меньше кислот.

Рассчитать влияние растворения углекислоты на рН крови можно, применяя уравнение Гендерсона — Госсельбаха. Для угольной кислоты оно имеет следующий вид:

где рН — отрицательный логарифм концентрации протонов; рК 1 — отрицательный логарифм константы диссоциации (К 1 ) угольной кислоты. Для ионной среды, имеющейся в плазме, рК 1 =6,1.

Концентрацию [СО2] можно заменить напряжением [рС02]:

Тогда рН = 6,1 + lg[HCO3 — ] / 0,03 рСО2.

Читайте также:  Дисбактериоз кишечника: симптомы и лечение у взрослых

Среднее содержание HCO3 — в артериальной крови в норме равно 24 ммоль/л, а рСО2 — 40 мм рт. ст.

Подставив эти значения, получим:

рН = 6,1 + lg24 / (0,03 • 40) = 6,1 + lg20 = 6,1 + 1,3 = 7,4.

Таким образом, пока соотношение [HCO3 — ] / 0,03 рС02 равно 20, рН крови будет 7,4. Изменение этого соотношения происходит при ацидозе или алкалозе, причинами которых могут быть нарушения в системе дыхания.

Различают изменения кислотно-щелочного состояния, вызванные нарушениями дыхания и метаболизма.

Дыхательный алкалоз развивается при гипервентиляции легких, например при пребывании на высоте в горах. Недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе приводит к возрастанию вентиляции легких, а гипервентиляция — к избыточному вымыванию из крови углекислого газа. Соотношение [HCO3 — ] / рС02 сдвигается в сторону преобладания анионов и рН крови увеличивается. Увеличение рН сопровождается усилением выведения почками бикарбонатов с мочой. При этом в крови будет обнаруживаться меньшее, чем в норме, содержание анионов HCO3 — или так называемый «дефицит оснований».

Дыхательный ацидоз развивается из-за накопления в крови и тканях углекислого газа, обусловленного недостаточностью внешнего дыхания или кровообращения. При гиперкапнии показатель соотношения [HCO3 — ] / рСО2, снижается. Следовательно, снижается и рН (см. выше приведенные уравнения). Это подкисление может быть быстро устранено усилением вентиляции.

При дыхательном ацидозе почки увеличивают выведение с мочой протонов водорода в составе кислых солей фосфорной кислоты и аммония (Н2РО4 — и NH4 + ). Наряду с усилением секреции протонов водорода в мочу увеличивается образование анионов угольной кислоты и усиление их реабсорбции в кровь. Содержание HCO3 — в крови возрастает и рН возвращается к норме. Это состояние называют компенсированным дыхательным ацидозом. О его наличии можно судить по величине рН и нарастанию избытка оснований (разности между содержанием [HCO3 — ] в исследуемой крови и в крови с нормальным кислотно-щелочным состоянием.

Метаболический ацидоз обусловлен поступлением в организм избытка кислот с пищей, нарушениями метаболизма или введением лекарственных препаратов. Увеличение концентрации водородных ионов в крови приводит к возрастанию активности центральных и периферических рецепторов, контролирующих рН крови и ликвора. Учащенная импульсация от них поступает к дыхательному центру и стимулирует вентиляцию легких. Развивается гипокапиия. которая несколько компенсирует метаболический ацидоз. Уровень [HCO3 — ] в крови снижается и это называют дефицитом оснований.

Метаболический алкалоз развивается при избыточном приеме внутрь щелочных продуктов, растворов, лекарственных веществ, при потере организмом кислых продуктов обмена или избыточной задержке почками анионов [HCO3 — ]. Дыхательная система реагирует на повышение соотношения [HCO3 — ]/рС02 гиповентиляцией легких и повышением напряжения углекислого газа в крови. Развивающаяся гиперкапния может в определенной мере компенсировать алкалоз. Однако объем такой компенсации ограничен тем, что накопление углекислого газа в крови идет не более, чем до напряжения 55 мм рт. ст. Признаком компенсированного метаболического алкалоза является наличие избытка оснований.

Имеется три важнейших пути взаимосвязи транспорта кислорода и углекислого газа кровью.

Взаимосвязь по типу эффекта Бора (увеличение рСО-, снижает сродство гемоглобина к кислороду).

Взаимосвязь по типу эффекта Холдэна. Она проявляется в том, что при деоксигенации гемоглобина увеличивается его сродство к углекислому газу. Высвобождается дополнительное число аминогрупп гемоглобина, способных связывать углекислый газ. Это происходит в тканевых капиллярах и восстановленный гемоглобин может в больших количествах захватывать углекислый газ, выходящий в кровь из тканей. В соединении с гемоглобином транспортируется до 10% от всего переносимого кровью углекислого газа. В крови легочных капилляров гемоглобин оксигенируется, его сродство к углекислому газу снижается и около половины этой легко обмениваемой фракции углекислого газа отдастся в альвеолярный воздух.

Еще один путь взаимосвязи обусловлен изменением кислотных свойств гемоглобина в зависимости от его соединения с кислородом. Величины констант диссоциации этих соединений в сопоставлении с угольной кислотой имеют такое соотношение: Hb02 > Н2С03 > Нb. Следовательно, НbО2 обладает более сильными кислотными свойствами. Поэтому после образования в легочных капиллярах он забирает катионы (К+) от бикарбонатов (КНСО3) в обмен на ионы Н + . В результате этого образуется H2CO3 При повышении концентрации угольной кислоты в эритроците фермент карбоангидраза начинает разрушать ее с образованием СО2 и Н20. Углекислый газ диффундирует в альвеолярный воздух. Таким образом, оксигенация гемоглобина в легких способствует разрушению бикарбонатов и удалению аккумулированного в них углекислого газа из крови.

Превращения, описанные выше и происходящие в крови легочных капилляров, можно записать в виде последовательных символических реакций:

Деоксигенация Нb02 в тканевых капиллярах превращает его в соединение с меньшими, чем у Н2С03, кислотными свойствами. Тогда вышеприведенные реакции в эритроците текут в обратном направлении. Гемоглобин выступает поставщиком ионов К’ для образования бикарбонатов и связывания углекислого газа.

Переносчиком кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким является кровь. В свободном (растворенном) состоянии переносится лишь небольшое количество этих газов. Основное количество кислорода и углекислого газа переносится в связанном состоянии.

Кислород, растворяющийся в плазме крови капилляров малого круга кровообращения, диффундирует в эритроциты, сразу связывается с гемоглобином, образуя оксигемоглобин. Скорость связывания кислорода велика: время полунасыщения гемоглобина кислородом около 3 мс. Один грамм гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода, в 100 мл крови 16 г гемоглобина и, следовательно, 19,0 мл кислорода. Эта величина называется кислородной емкостью крови (КЕК).

Превращение гемоглобина в оксигемоглобин определяется напряжением растворенного кислорода. Графически эта зависимость выражается кривой диссоциации оксигемоглобина (рис. 6.3).

На рисунке видно, что даже при небольшом парциальном давлении кислорода (40 мм рт. ст.) с ним связывается 75-80% гемоглобина.

При давлении 80-90 мм рт. ст. гемоглобин почти полностью насыщается кислородом.

Рис. 4. Кривая диссоциации оксигемоглобина

Кривая диссоциации имеет S-образную форму и состоит из двух частей — крутой и отлогой. Отлогая часть кривой, соответствующая высоким (более 60 мм рт. ст.) напряжениям кислорода, свидетельствует о том, что в этих условиях содержание оксигемоглобина лишь слабо зависит от напряжения кислорода и его парциального давления во вдыхаемом и альвеолярном воздухе. Верхняя отлогая часть кривой диссоциации отражает способность гемоглобина связывать большие количества кислорода, несмотря на умеренное снижение его парциального давления во вдыхаемом воздухе. В этих условиях ткани достаточно снабжаются кислородом (точка насыщения).

Крутая часть кривой диссоциации соответствует напряжению кислорода, обычному для тканей организма (35 мм рт. ст. и ниже). В тканях, поглощающих много кислорода (работающие мышцы, печень, почки), оке и гемоглобин диссоциирует в большей степени, иногда почти полностью. В тканях, в которых интенсивность окислительных процессов мала, большая часть оксигемоглобина не диссоциирует.

Свойство гемоглобина — легко насыщаться кислородом даже при небольших давлениях и легко его отдавать — очень важно. Благодаря легкой отдаче гемоглобином кислорода при снижении его парциального давления обеспечивается бесперебойное снабжение тканей кислородом, в которых вследствие постоянного потребления кислорода его парциальное давление равно нулю.

Распад оксигемоглобина на гемоглобин и кислород увеличивается с повышением температуры тела (рис. 5).

Рис. 5. Кривые насыщения гемоглобина кислородом при разных условиях:

А — в зависимости от реакции среды (рН); Б — от температуры; В — от содержания солей; Г — от содержания углекислого газа. По оси абцисс — парциальное давление кислорода (в мм рт. ст.). по оси ординат — степень насыщения (в %)

Диссоциация оксигемоглобина зависит от реакции среды плазмы крови. С увеличением кислотности крови возрастает диссоциация оксигемоглобина (рис. 5, А).

Связывание гемоглобина с кислородом в воде осуществляется быстро, но полного его насыщения не достигается, как и не происходит полной отдачи кислорода при снижении его парциального
давления. Более полное насыщение гемоглобина кислородом и полная его отдача при понижении напряжения кислорода происходят в растворах солей и в плазме крови (см. рис. 5, В).

Особое значение в связывании гемоглобина с кислородом имеет содержание углекислого газа в крови: чем больше его содержание в крови, тем меньше связывается гемоглобина с кислородом и тем быстрее происходит диссоциация оксигемоглобина. На рис. 5, Г показаны кривые диссоциации оксигемоглобина при разном содержании углекислого газа в крови. Особенно резко понижается способность гемоглобина соединяться с кислородом при давлении углекислого газа, равном 46 мм рт. ст., т.е. при величине, соответствующей напряжению углекислого газа в венозной крови. Влияние углекислого газа на диссоциацию оксигемоглобина очень важно для переноса газов в легких и тканях.

В тканях содержится большое количество углекислого газа 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 углекислого газа из венозной крови в альвеолярный воздух с уменьшением содержания углекислого газа в крови увеличивается способность гемоглобина соединяться с кислородом. Тем самым обеспечивается превращение венозной крови в артериальную.

Известны три формы транспорта двуокиси углерода:

  • физически растворенный газ — 5-10%, или 2,5 мл/100 мл крови;
  • химически связанный в бикарбонатах: в плазме NaHC03, в эритроцитах КНСО, — 80-90%, т.е. 51 мл/100 мл крови;
  • химически связанный в карбаминовых соединениях гемоглобина — 5-15%, или 4,5 мл/100 мл крови.

Углекислый газ непрерывно образуется в клетках и диффундирует в кровь тканевых капилляров. В эритроцитах он соединяется с водой и образует угольную кислоту. Этот процесс катализируется (ускоряется в 20 000 раз) ферментом карбоангидразой. Карбоангидраза содержится в эритроцитах, в плазме крови ее нет. Поэтому гидратация углекислого газа происходит практически только в эритроцитах. В зависимости от напряжения углекислого газа карбоангидраза катализируется с образованием угольной кислоты, так и расщеплением ее на углекислый газ и воду (в капиллярах легких).

Часть молекул углекислого газа соединяется в эритроцитах с гемоглобином, образуя карбогемоглобин.

Благодаря указанным процессам связывания напряжение углекислого газа в эритроцитах оказывается невысоким. Поэтому все новые количества углекислого газа диффундируют внутрь эритроцитов. Концентрация ионов НС03 — , образующихся при диссоциации солей угольной кислоты, в эритроцитах возрастает. Мембрана эритроцитов обладает высокой проницаемостью для анионов. Поэтому часть ионов НСО3 — переходит в плазму крови. Взамен ионов НСО3 — в эритроциты из плазмы входят ионы СI — , отрицательные заряды которых уравновешиваются ионами K+. В плазме крови увеличивается количество бикарбоната натрия (NaНСО3 — ).

Накопление ионов внутри эритроцитов сопровождается повышением в них осмотического давления. Поэтому объем эритроцитов в капиллярах большого круга кровообращения несколько увеличивается.

Для связывания большей части углекислого газа исключительно большое значение имеют свойства гемоглобина как кислоты. Оксигемоглобин имеет константу диссоциации в 70 раз большую, чем дезоксигемоглобин. Оксигемоглобин — более сильная кислота, чем угольная, а дезоксигемоглобин — более слабая. Поэтому в артериальной крови оксигемоглобин, вытеснивший ионы К + из бикарбонатов, переносится в виде соли КНbO2. В тканевых капиллярах КНbО2, отдает кислород и превращается в КНb. Из него угольная кислота как более сильная вытесняет ионы К + :

Таким образом, превращение оксигемоглобина в гемоглобин сопровождается увеличением способности крови связывать углекислый газ. Это явление носит название эффекта Холдейна. Гемоглобин служит источником катионов (К+), необходимых для связывания угольной кислоты в форме бикарбонатов.

Итак, в эритроцитах тканевых капилляров образуется дополнительное количество бикарбоната калия, а также карбогемоглобин, а в плазме крови увеличивается количество бикарбоната натрия. В таком виде углекислый газ переносится к легким.

В капиллярах малого круга кровообращения напряжение углекислого газа снижается. От карбогемоглобина отщепляется СО2,. Одновременно происходит образование оксигемоглобина, увеличивается его диссоциация. Оксигемоглобин вытесняет калий из бикарбонатов. Угольная кислота в эритроцитах (в присутствии карбоангидразы) быстро разлагается на воду и углекислый газ. Ионы НСОГ входят в эритроциты, а ионы СI — входят в плазму крови, где уменьшается количество бикарбоната натрия. Углекислый газ диффундирует в альвеолярный воздух. Схематически все эти процессы представлены на рис. 6.

Рис. 6. Процессы, происходящие в эритроците при поглощении или отдаче кровью кислорода и углекислого газа

По материалам www.grandars.ru

Где образуется углекислый газ в процессе дыхания. Почему человек дышит? Клуб почемучек. Детализация процесса дыхания

Система органов дыхания служит для поступлений О 2 в организм и выделении из него СО 2 . О 2 необходим для протекания окислительных процессов в организме. Без пищи человек погибает через 60-70 суток, без воды через 5-7 дней, без О 2 3-5 мин. Дыхательная система состоит из носовой полости, бронхов и лёгких.

Но благодаря интеграции эмоций — мы можем начать замечать, что опыт был действительно приятным. Мы не можем изменить то, что произошло в прошлом, даже пять секунд назад, но мы можем изменить наш способ реагирования на ситуацию, если мы достаточно осознаем наши условные реакции. Похищение одного, а не принятие другого, заканчивается внутренней слезой для нас. Осознавая свои чувства, мы можем их признать, а затем интегрировать и принять их, то есть любить каждую из сторон. Сиссон — Искусство сознательного дыхания.

В каком состоянии находится такой человек? Обратите внимание, если ваша челюсть не затягивается, когда вы читаете эти слова. В следующий раз, когда вы разозлитесь, обратите внимание на сжатие челюсти. Когда мышцы сжимаются в этом месте, есть два дополнительных эффекта: впечатление общего давления вокруг рук и шеи и головная боль.

Паренхима лёгких, которую составляют дыхательные пузырьки (альбеолы) окружённые густой сетью капилляров;

Носовая полость помимо дыхательной функции очищает, согревает, увлажняет воздух, а также выполняет обонятельную функцию.

Лёгкие располагаются в грудной полости по обеим сторонам сердца. Снаружи каждое лёгкое окружено плеврой (соединительно тканной оболочкой), которая состоит из 2х листков между которыми находится пространство (плевральная полость). Здесь р ниже атмосферного. Поэтому говорят об «-» давлении в плевральной полости. В полости есть небольшое количество серозной жидкости.

Многие физиотерапевты считают, что значительная часть хронических заболеваний спины имеет свой источник в области челюстей. В свою очередь, моя акушерка объяснила мне много лет назад в школе родов, что затянутые челюсти вызывают напряжение в мышцах тазового дна. Существует также мнение, что злые люди быстрее разрывают зубы.

Так много можно добиться только путем ослабления лицевых мышц! Наслаждайтесь спонтанно с радостями жизни и удовольствиями. Служайте свои мечты всерьез, но не сами и ваши ограничения. Позиция, которая влияет на ваше тело, влияет на то, как вы справляетесь с жизненными проблемами и стрессами.

Дыхание человека состоит из следующих процессов :

1. Внешнее дыхание (вентиляция лёгких)

2. Обмен газов в лёгких (между альбиолярным воздухом и кровью капилляров)

3. Перенос газов кровью к ткани и обратно к лёгким

4. Внутреннее дыхание (течение окислительных процессов в митохондриях)

Дыхательный цикл включает в себя 2 фазы: вдох и выдох. Соотношение 1:1,3. Вдох осуществляется активно, выдох пассивно.

Что означает сигнал наклоненной головы, сжатые пальцы, сложенные руки, ноги скрещены в лодыжках, а углы рта направлены вниз? С наклоненными плечами и согнутой шейкой воздух останавливается в верхнем сундуке, что, в свою очередь, предотвращает глубокое дыхание. Такое отношение означает покорность, бессилие и слабость. Если вы сомневаетесь, что ваша осанка влияет на ваше благополучие, сделайте простой эксперимент: идите теперь на прогулку по улице, энергично поднимаясь, с гордо поднятой головой, зажатыми лезвиями, смело глядя на людей в глазах.

В лёгких действуют силы, способствующие их растяжению.

1. Тяга грудной клетки обусловлена силой сокращения дыхательных мышц

2. «-» р в плевральной полости

Силы, способствующие спаданию лёгких.

1. Эластическая тяга лёгких.

40. ПОНЯТИЕ О ДЫХАТЕЛЬНЫХ ОБЪЁМАХ.

Дыхательный объём – объём воздуха, который вдыхает и выдыхает человек при спокойном дыхании. Составляет ≈ 500 мл колеблется от 300-800 мл.

Через некоторое время, продолжайте, опустив голову, опустив руки, перетасовывая ноги. С какой ходьбой вы чувствуете себя лучше? И вот предложение для простого упражнения — исцеление изгибов: Стэн в вертикальном положении и глубоко дышать на мгновение. Через некоторое время опустите подбородок на грудь и начните медленно опускаться — по вертикали вокруг позвонка — и вся верхняя часть тела легко рухнет к полу. Дышите спокойно все время. Плечи, руки, шея должны быть свободными, расслабленными. Оставайтесь в этой позе в течение нескольких минут.

В хатха-йоге он имеет название «водопад». Начинайте выпрямляться в противоположном направлении, голову в конце. Упражнение повторяется столько раз, сколько необходимо, так что вы чувствуете, что ваша шея, плечи и спина расслаблены. Ваше общее состояние здоровья и благополучия, даже ваш образ мышления и ваше душевное состояние неразрывно связаны с тем, как вы дышите. Эта идея была распространена индуистскими мистиками и китайскими мастерами более 5000 лет. Вера в дыхание является самым важным элементом этих учений.

1. Резервный объём вдоха – количество воздуха, который человек может дополнительно вдохнуть ≈ 3000 мл.

2. Резервный объём выдоха – количество воздуха, которое человек может дополнительно выдохнуть 1300 мл.

3. Жизненная ёмкость лёгких. Это сумма указанных объёмов. Она составляет ≈ 4800 мл.

4. Остаточный объём – количество воздуха, которое остаётся в лёгких после глубокого выдоха.

Он основан на боевых искусствах и медитативных практиках, которые были улучшены на протяжении веков. Контролируя свое дыхание, вы можете контролировать свое самочувствие, в любой ситуации, находить спокойствие и решать многие жизненные проблемы. Очень легко наблюдать изменения в процессе дыхания, которые сопровождают различные жизненные ситуации. Понятно, насколько тесно дыхание переплетается с реакциями тела и психики. Подчеркнутый человек — независимо от того, является ли он положительным или отрицательным стрессом — дышит неглубоко и быстро.

5. Общая ёмкость лёгких – сумма остаточного объёма и общей ёмкости лёгких ≈ 6000 мл.

6. Мёртвое пространство. Воздух находится не только в альбиолах на и в воздухоносных путях, он не участвует в газообмене ≈ 3500 мл. Объёмы воздуха определяют при помощи спирометра.

Кроме определения объёмов для изучения функции лёгких используются и временные показатели.

Однако счастливый, счастливый человек всегда дышит свободно, глубоко и медленно. Начните использовать сознательные методы дыхания, и вы окажетесь на пути к гармоничной жизни, полной радости, здоровья и счастья. Наблюдайте за своим дыханием, подружитесь с ним. Уникальность дыхания среди других функций организма заключается в том, что это единственная непроизвольная деятельность, которую мы можем сознательно контролировать.

Поверьте, что многие аспекты вашей жизни улучшатся, когда вы начнете дышать лучше! Каждый может дышать, но правильно дышать — это другое дело. Плохие привычки дыхания — сгорбленные руки, сжатое горло, сжатый сундук, мелкое дыхание. Все, что вам нужно сделать, это улучшить ваше дыхание несколько минут в день, чтобы новая привычка развивалась.

Это объём выдыхаемого и вдыхаемого воздуха в единицу времени. Обычно измеряют минутный объём дыхания (мод). При спокойном дыхании мод составляет 6-9 л.

Вентиляция лёгких зависит от глубины и частоты дыхания.

Газообмен в лёгких осуществляется в альбиолах. Вентиляция альбиол ‹ вентиляции лёгких на величину мёртвого пространства. При нагрузке более эффективно глубокое дыхание чем поверхностное, т.к. большая часть объёма воздуха при поверхностном дыхании тратится на вентиляцию мёртвого пространства.

Чтобы почувствовать, как диафрагма растет при правильном дыхании, оберните руки вокруг колод. Затем, не поднимая руки или напрягая легкие, вдыхайте, и вы почувствуете, как ваши руки распространяются под влиянием «растущего» живота. Затем медленно и спокойно выпустите воздух, и живот упадет. В дополнение к последствиям для здоровья такое дыхание успокаивает нервы и быстро приводит человека в состояние покоя и расслабления.

Правильное дыхание Дыхание сопровождает вас с первых минут вашей жизни. От него зависит многое: — это влияет как на ваше здоровье, так и на энергию и настроение. Дыхание — это не только биологический процесс, но и эмоциональный и духовный. Его ритм меняется под влиянием настроения и чувств — между дыханием и психикой существуют тесные отношения.

Вдох обеспечивается сокращением наружных межрёберных мышц и диафрагмы. Межрёберные мышцы приподнимают рёбра одновременно сокращаются диафрагма. Всё это увеличивает объём грудной полости. При этом чем сильнее растягиваются лёгкие, тем ниже падает р в плевральной полости. Поступление воздуха в лёгкие обусловлено разностью его давлений в лёгких и окружающей среде. Поэтому происходит вдох. В конце вдоха эластическая тяга к грудной клетке начинает противодействовать вдоху.

Дыхание хорошее для здоровья начинается с диафрагмы. Диафрагма представляет собой мышечную массу весом почти 5 кг, которая отделяет сундук от брюшной полости. Когда вы вдыхаете правильный путь, когда вы вдыхаете, диафрагма сжимается и движется вниз, оставляя место для роста легких. Во время выдоха мышцы живота подталкивают диафрагму к легким, благодаря чему воздух выходит наружу. Хорошее дыхание — увеличить диафрагму и ребра, а не верхнюю сундук! Кроме того, глубокое диафрагмальное дыхание увеличивает выделение эндорфинов.

Диафрагмальное дыхание — упражнения Откиньтесь назад и опустите руки. Если возможно, лечь на спину, согнув ноги в коленях. Сосредоточьтесь на дыхании диафрагмы. Увеличьте свое дыхание, выдохнув воздух до конца. Вдохните и заметьте, как ваше дыхание распространяется ниже ребер. Подождите минуту и ​​повторите время работы печи. Вдохните диафрагму, а не сундук. Если вы заметили опущенный и растущий сундук, преувеличивайте свой желудок, чтобы дышать только диафрагмой. В другое время медленно дышите через диафрагму, как будто ваше дыхание было мощным, спокойным потоком.

Читайте также:  Биология 8 класс в какой фазе кровь выбрасывается желудочками в артерии

Акт выдоха начинается с расслабления наружной дыхательной мышцы диафрагмы. Под действием эластических сил лёгких и силы тяжести грудной клетки объём грудной клетки уменьшается. При этом р в плевральной полости повышается. Когда давление воздуха в лёгких становится выше атмосферного он удаляется в окружающую среду. Если выдох глубокий, то к перечисленным силам присоединяется сокращение внутренних межрёберных мышц, мышц живота, что способствует ещё большему уменьшению объёма грудной полости и повышению р в лёгких.

Положите руки на живот и позвольте им подняться и упасть в ритм вашего дыхания. Концепция «дыхания» занимает чрезвычайно важное место в большинстве религиозных традиций. Это происходит от греческого слова «дух» — «дыхание» и «дух» означают то же самое. Переведя арамейскую Библию, а затем на латынь и другие языки, особый смысл правильного дыхания был утрачен в исходном тексте, но его все еще можно найти.

«Тогда Господь Бог сотворил человека из праха земли и вдохнул в его ноздри дыхание жизни, и в результате человек стал живым существом». Дыхание используется в качестве инструмента для лечения в течение тысяч лет. Йога и другие системы признали ценность дыхания и сделали его основой многих методов духовного развития. Буддисты используют дыхание как центр фокусировки во многих упражнениях Випассаны.

В обычных условиях человек дышит атмосферным воздухом, который имеет относительный постоянный состав. В дых. воздухе О 2 ‹, › СО 2 . Меньше всего О 2 и больше СО 2 в альбиолярном воздухе.

Различают 2 способа перемещения молекул газа в воздухоносных путях.

1. конвективный: обусловлен движением смеси газа по градиенту общего р. Так у человека от трахеи до альбиол насчитывается 23 ветвления бронхов. При этом S поперечного сечения в 4500 раз. Поэтому линейная скорость потока вдыхаемого воздуха по мере приближения к альбиолам значительно падает. В альбиолах присоединяется второй путь – диффузионный обмен, который обусловлен градиентом парциальных давлений дыхательных газов. Молекулы О 2 перемещаются в направлении альбиол, а СО 2 в обратном. Альбиолярный воздух является внутренней газовой средой организма. От его состава зависит газовый состав крови. Он мало изменяется при выдохе и вдохе. При каждом вдохе обновляется лишь 1/7 часть альбиолярного воздуха. Диффузия газа в кровь и наоборот определяется соотношением парциальных давлений в воздухе и крови. Парциальное давление газа в крови называется напряжением газа. Играет роль и коэффициент растворимости газа в жидкости. Он зависит от свойств газа объёма и р газа над жидкостью, от температуры жидкости, и количества растворённых в ней веществ. Альбиолярный воздух непосредственно не соприкасается с кровью, т.к. отделён тканевыми мембранами. Но условия для газообмена в лёгких благоприятные. Общая поверхность альбиол 100-120 м 2 . Толщина лёгочной мембраны 0,2-0,3 мкм. 300 млн альбиол соприкасается с таким же количеством капилляров. В лёгких наибольшая эффективность вентиляции в нижних участках. Здесь же более интенсивны перфузия крови.

Дыхание должно быть одной из основных форм исцеления, потому что 70 процентов ненужных веществ выводятся из организма путем дыхания. Более того, без пищи вы можете выжить три недели, без воды — три дня, но попытайтесь выжить три минуты без воздуха. Из всех внутренних органов нашего тела легко контролировать легкое действие. Но только легкие дают нам абсолютную свободу выбора того, как дышать.

Речь идет о прямой связи между психическим расстройством и нарушениями дыхания, которые являются результатом стресса. Некоторые терапевты начинают работать над дыханием и обнаруживают, что это приводит к здоровью и гармонии. Дыхательные терапевты — реституры, йоги, специалисты-практики интеграции с дыханием — показывают, что благодаря плавному дыханию возможны более широкое осознание, сострадание и самооценка.

После разбора первой ступени дыхательного процесса — внешнего дыхания, разберем вторую ступень — транспорт газов кровью. Обмен газов между легкими и кровью происходит в силу разности их парциального давления. У человека в альвеолярном воздухе в норме углекислого газа содержится 5 — 6%, кислорода — 13,5 — 15%, азота — 80%. При таком процентном содержании кислорода и общем давлении в одну атмосферу его парциальное давление составляет100 — 110 мм ртутного столба (мм рт. ст.). Парциальное давление этого газа в притекающей в легкие венозной крови всего 60 — 75 мм рт. ст. Образующейся разности в давлении вполне достаточно для обеспечения диффузии в кровь 6 литров кислорода в минуту. Такого количества вполне достаточно для обеспечения самой тяжелой работы. Во время покоя в кровь поступает около 300 миллилитров кислорода.
Напряжение (парциальное давление) углекислого газа в венозной крови легочных капилляров при покое — около 46 мм рт. ст., а в альвеолярном воздухе — около 37 — 40 миллиметров рт. ст. Через мембраны углекислый газ диффундирует (проходит) в 25 раз быстрее, чем кислород и разницы в давлении в 6 мм рт. ст. вполне хватает для удаления углекислого газа при самой тяжелой мышечной работе.
В крови, оттекающей от легких, почти весь кислород находится в химически связанном состоянии с гемоглобином, а не растворен в плазме крови. Наличие дыхательного пигмента — гемоглобина в крови позволяет при небольшом собственном объеме жидкости переносить значительное количество газов. К тому же осуществление химических процессов связывания и отдачи газов осуществляется без резкого изменения физико-химических свойств крови (концентрации водородных ионов и осмотического давления).
Кислородная емкость крови определяется количеством кислорода, которое может связать гемоглобин. Реакция между кислородом и гемоглобином обратима. Когда гемоглобин связан с кислородом, он переходит в оксигемоглобин. На высотах до 2000 метров над уровнем моря артериальная кровь насыщена кислородом на 96 — 98%. При мышечном покое содержание кислорода в венозной крови, притекающей к легким, составляет 65 — 75% того содержимого, которое имеется в артериальной крови. При напряженной мышечной работе эта разница увеличивается.
При превращении оксигемоглобина в гемоглобин цвет крови изменяется: из ало-красной она становится темно-лиловой и наоборот. Чем меньше оксигемоглобина, тем темнее кровь. И когда его совсем мало, то и слизистые оболочки приобретают серовато-синюшную окраску * . Насыщение организма кислородом можно выразить следующей формулой: О2 = К (Ра — Рк); где Ра — парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе, Рк — парциальное давление его в крови, а К — является индивидуальной константой. Теперь подробно разберем каждый показатель этой формулы. «Ра « альвеолярного воздуха до высоты 2000 метров почти не изменяется и практически мы на него мало чем можем повлиять. Зато на «Ра « — парциальное давление кислорода в крови мы можем сильно влиять. Повышение температуры значительно увеличивает скорость отдачи оксигемоглобина кислорода, мало сказываясь на скорости реакции его присоединения с кислородом в легких. Уменьшение «Рк « способствует увеличению насыщения крови кислородом. Этому же способствует и сдвиг кислотно-щелочной реакции крови в кислую сторону. Сдвиг же в щелочную, наоборот, приводит к повышению связывания кислорода с кровью, в результате чего оксигемоглобин хуже отдает кислород тканям. Наиболее важной причиной изменения реакции крови является содержание в ней углекислоты, которая в свою очередь зависит от наличия в крови УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА. Поэтому, чем больше в крови углекислого газа, тем больше углекислоты, а следовательно, и сильнее сдвиг килотно- щелощной реакции (КРЩ) крови в кислую сторону, которые лучше способствуют насыщению крови кислородом и облегчению отдачи его оксигемоглобином в ткани. При этом углекислый газ и его концентрация в крови наиболее сильно из всех вышеуказанных факторов влияют на насыщение кислородом крови и отдачи его тканям. Но особенно сильно на «Рк « влияет мышечная работа или повышенная активность органа, приводящая к повышению температуры, значительному образованию углекислого газа, естественно большему сдвигу в кислую сторону, понижению напряженности кислорода. Именно в этих случаях происходит наибольшее насыщение кислородом крови и всего организма в целом. «К « — индивидуальная константа человека, зависит от многих факторов, главными из которых являются следующие: общая поверхность мембран альвеол; от толщины и свойств самой мембраны; от качества гемоглобина; психического состояния человека. Раскроем эти понятия подробнее. 1. Общая поверхность мембран альвеол, через которую идет диффузия газов, меняется от 30 квадратных метров при выдохе до 100 при глубоком вдохе.
2. Толщина и свойства альвеолярной мембраны зависят от наличия на ней слизи, выделяемой из организма через легкие, а свойства самой мембраны — от ее эластичности, которая, увы, с возрастом теряется и определяется тем, как питается человек.
3. Хотя в гемоглобине геминовые группы (железосодержащие) у всех одинаковы, а вот глобиновые (белковые) — разные, что и сказывается на способности гемоглобина связывать кислород. Наибольшей связывающей способностью гемоглобин обладает в период внутриутробной жизни. Далее это свойство теряется, если его специально не тренировать.
4. Ввиду того, что в стенках альвеол имеются нервные окончания, то различные нервные импульсы, вызванные эмоциями и т. д., могут значительно влиять на проницаемость альвеолярных мембран. Например, когда человек в подавленном состоянии, ему и дышится тяжело, а когда в веселом — воздух сам вливается в легкие. Поэтому величина «К « (индивидуальная константа диффузного коэффициента кислорода) у каждого человека своя и зависит от возраста, типа дыхания, чистоты организма и эмоциональной устойчивости человека. И даже в зависимости от вышеуказанного у одного и того же человека она значительно колеблется, составляя 25 — 65 миллиметров кислорода в одну минуту. Обмен кислорода между кровью и тканями осуществляется подобно обмену между альвеолярным воздухом и кровью. Ввиду того, что в тканях происходит непрерывное потребление кислорода, напряженность его падает. В результате кислород диффундирует (переходит) из тканевой жидкости в клетки, где и потребляется. Обедненная кислородом тканевая жидкость, соприкасаясь со стенкой содержащего кровь капилляра, приводит к диффузии кислорода из крови в тканевую жидкость. Чем выше тканевый обмен, тем ниже напряженность кислорода в ткани. И чем больше эта разность (между кровью и тканью), тем большее количество кислорода может поступать из крови в ткани при одном и том же напряжении кислорода в капиллярной крови. Процесс удаления углекислого газа напоминает обратный процесс поглощения кислорода. Образующийся в тканях при окислительных процессах углекислый газ диффундирует в межтканевую жидкость, где его напряжение меньше, а оттуда он диффундирует через стенку капилляра в кровь, где его напряжение еще меньше, чем в межтканевой жидкости. Проходя через стенки тканевых капилляров, углекислый газ частью прямо растворяется в плазме крови как хорошо растворимый в воде газ, а частью связывается различными основаниями с образованием бикарбонатов. Эти соли затем разлагаются в легочных капиллярах с выделением свободной углекислоты, которая, в свою очередь, быстро диссоциирует под влиянием фермента угольной ангидразы на воду и углекислый газ. Далее ввиду разности парциального давления углекислого газа между альвеолярным воздухом и содержанием его в крови он переходит в легкие, откуда и выводится наружу. Основное количество углекислоты переносится при участии гемоглобина, который, прореагировав с углекислотой, образует бикарбонаты и лишь небольшая часть углекислоты переносится плазмой. Ранее уже указывалось, что главным фактором, регулирующим дыхание, служит концентрация углекислого газа в крови. Повышение СО2 в крови, притекающей к головному мозгу, увеличивает возбудимость как дыхательного, так и пневмотаксического центра. Повышение активности первого из них ведет к усилению сокращений дыхательной мускулатуры, а второго — к учащению дыхания. Когда содержание СО2 вновь становится нормальным, стимуляция этих центров прекращается и частота и глубина дыхания возвращаются к обычному уровню. Этот механизм действует и в обратном направлении. Если человек произвольно сделает ряд глубоких вдохов и выдохов, содержание СО2 в альвеолярном воздухе и крови понизится настолько, что после того, как он перестанет глубоко дышать, дыхательные движения вовсе прекратятся до тех пор, пока уровень СО2 в крови снова не достигнет нормального. Поэтому организм, стремясь к равновесию, уже в альвеолярном воздухе поддерживает парциальное давление СО2 на постоянном уровне. Теперь разберем ряд важных особенностей, влияющих на кровообращение и газообмен в легких при вдохе и выдохе. На все органы, заключенные в грудной клетке, передается отрицательное давление, создаваемое эластической тягой легких. Особенно эластическая тяга легких влияет на приток крови к сердцу, т. к. она растягивает тонкие стенки вен. При максимальном вдохе давление в грудной полости падает ниже атмосферного до 130 — 180 мм вод. ст. Такое большое отрицательное давление в грудной полости вызывает «присасывание « крови в крупные вены, что облегчает приток крови к сердцу. Если задержать дыхание на вдохе, то крови к сердцу и легким будет поступать больше. Больше оказывается и вентилируемая поверхность легких (около 100 м2). Ввиду того, что в тканях происходит постоянное расходование кислорода, то и переход его в кровь из альвеолярного воздуха при задержке на вдохе будет более эффективен и совершаться при меньшем парциальном давлении в альвеолах. Углекислый газ при задержке дыхания на вдохе вначале будет усиленно диффундировать в легкие, но так как он оттуда не удаляется («заперт «), то его парциальное давление сравняется с таковым в крови и будет способствовать плавному нарастанию его в организме. В свою очередь, нарастание концентрации углекислого газа в крови будет способствовать ее закислению, что приводит к более лучшему связыванию и отдаче кислорода гемоглобином. Поэтому задержка дыхания на вдохе прекрасно стимулирует газообмен в организме и способствует насыщению его кислородом. Во время выдоха и задержки дыхания на выдохе происходят другие изменения. Во время сильного выдоха давление в легких становится выше атмосферного, что приводит к сдавливанию полых вен у входа их в сердце. Отсюда приток крови к сердцу уменьшается и затрудняется. Если при этом еще задержать дыхание на выдохе — сердце будет «вхолостую « сокращаться, как насос, в который перестали подавать воду. Естественно, это отрицательно отразится на его работе и кровообращении в целом (нарушается нагнетательная функция крови сердца). Легкие во время выдоха и задержки дыхания на выдохе сжаты; поэтому в них поступает мало крови и уменьшена вентилируемая поверхность (около 30 м2). Кислород практически в кровь не поступает, а углекислота не выводится из крови в легкие. Это приводит к резкому повышению концентрации углекислого газа в крови, что, в свою очередь, стимулирует дыхательный центр, а через хеморецепторы и всю центральную нервную систему. Повышение углекислого газа в крови закисляет ее и резко увеличивает концентрацию водородных ионов. Значит, началось резкое потребление организмом электронов — универсальной энергии всего живого. Подъем температуры тела и потовыделение во время задержки дыхания на выдохе — первейший и главный признак возбуждения энергетики организма! Отсюда задержка дыхания на выдохе — прекрасный стимулятор общей энергетики организма. Если дыхание рассматривать с позиции Инь-Ян, то ВДОХ (расширение, увеличение пространства, легкость, охлаждение) — это процесс Инь; ВЫДОХ (сжатие, убыстрение времени, тяжесть, подъем внутреннего тепла) — это процесс Ян. Во время задержки вдоха активизируется процесс Инь — накапливание в крови кислорода, переход углекислого газа из крови в легкие (накопление, переход из внутреннего во внешнее). Во время задержки выдоха активизируется процесс Ян — поглощение кислорода тканями, распад веществ с выработкой энергии (переход из внешнего во внутреннее, рабочий цикл). Исходя из вышеизложенного, вытекают следующие рекомендации. 1. Никогда не задерживать дыхание на максимальном вдохе, это может привести к растяжению легочной ткани, увеличению диаметра альвеол, что в общем неблагоприятно отразится на здоровье. Если нужно сделать максимальный вдох, то выполняйте его без задержки. Задерживать дыхание на вдохе рекомендуется в пределах 70 — 80% от глубины максимального вдоха. При этом, чем старше возраст, тем меньше глубина вдоха за счет ребер. При вдохе больше работайте диафрагмой и умеренно межреберными мышцами и плечами.
2. Никогда не задерживайте дыхание на максимальном выдохе, это верное средство разладить работу сердца. Если нужно сделать максимальный выдох, делайте его без задержки. Задерживать дыхание на выдохе рекомендуется в пределах 70 — 80% от максимального выдоха. Чем слабее сердце, тем меньше величина задержки на выдохе. Выполняя выдох, больше работайте диафрагмой — это массирует внутренние органы и сердце. Насколько справедливы эти рекомендации? Если обратиться к опыту йоги, то основное дыхательное упражнение выполняется так — 1:4:2. Здесь 1 — время вдоха; 4 — задержка дыхания на вдохе, в 4 раза большая времени вдоха; 2 — время выдоха, в 2 раза большее времени вдоха. Задержки на выходе нет. Делается полный медленный выдох и за ним сразу вдох. Все физиологично от и до. Работая в ритме дыхания 1:4:2, йогины лишь увеличивают время и проходят три вида пранаямы. Пранаяма, при которой вдох, задержка и выдох равны 12, 48 и 24 секундам соответственно, является низшим видом пранаямы. Результатом такого дыхания является потение тела и удаление из организма нечистот. Когда время вдоха, задержки и выдоха достигает 24, 96 и 48 секунд соответственно, она называется средним видом пранаямы. В результате этого дыхания тело начинает дрожать от прохождения могучих энергий. И, наконец, высший вид пранаямы предусматривает наибольшее время вдоха, задержки и выдоха, равное 36, 144 и 72 секундам соответственно. Благодаря практике высшего вида пранаямы, человек ощущает левитацию тела и прилив Великого Блаженства.

Есть несколько слов о роли кислорода в организме человека. Ниже приводится продолжение этой темы непосредственно из книги Ивана Ньюмывакина «Перекись водорода на здоровье». В настоящее время доказано, что азот в организме поглощается с помощью специальных микроорганизмов, расположенных в гортанной и бронхиальной частях легких и в кишечнике, а также в почве с помощью бактерий. Оказывается, соединения, содержащие азот, обнаруженные в организме человека и животных, могут разлагаться на молекулярный азот, и вы можете выдохнуть даже больше, чем вы вдыхаете.

По материалам amgerasimov.ru

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 см 3 кислорода в минуту. Человеку в покое нужно примерно 25-30 см 3 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. Основной переносчик кислорода — гемоглобин крови, каждый грамм которого связывает 1,34 см 3 кислорода.

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.

По материалам animals-world.ru

Добавить комментарий