3. Газообмен в легких и тканях.

Процесс газообмена происходит в несколько этапов.

1 этап – обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом во время вдоха.

Вдыхаемый воздух содержит:

Кислорода -21 %

Углекислого газа – 0, 03 %

Азота – 79 %

Выдыхаемый воздух содержит:

Кислорода – 16 %

Углекислого газа – 4 %

Альвеолярный воздух постоянен, в нем содержится:

Кислорода - 14,5 %

Углекислого газа - 5,5%

Переход газов происходит вследствие разности их парциального давления (или концентрации). По закону физики газ всегда переходит (диффундирует) из среды, где давление высокое, в среду с меньшим давлением. Это происходит до тех пор, пока не установится равновесие газов.

Поэтому на первом этапе О по дыхательным путям поступает в легкие, так как его в вдыхаемом воздухе больше – 21 %.

2 этап – газообмен между кровью легочных капилляров и альвеолярным воздухом.

Концентрация О₂ больше в альвеолярном воздухе, поэтому он переходит в кровь, а содержание СО₂ больше в крови, поэтому он переходит в легочные пузырьки и выходит из организма.

3 этап – транспорт О₂ кровью к тканям.

Транспорт кислорода обеспечивается за счет присоединения его к гемоглобину эритроцитов. Одна молекула гемоглобина присоединяет 4 молекулы О . При этом гемоглобин превращается в оксигемоглобин.

4 этап – обмен газов в тканях.

Кислород из крови, где его концентрация высокая, через тканевую жидкость, где концентрацией О₂ более низкая, проникает в клетки.

Углекислый газ вследствие разности концентрации (парциального давления) из клеток через тканевую жидкость поступает в кровь, а из нее в эритроциты. В эритроцитах СО₂ соединяется с гемоглобином, образуя карбгемоглобин.

5 этап – перенос СО₂ с кровью к легким.

Углекислый газ транспортируется к легким в виде карбгемоглобина, который переходит в альвеолы, и во время выдоха удаляется из организма.

4. Регуляция дыхания.

Регуляция дыхания – осуществляется дыхательным центром, который расположен в продолговатом мозге.

Дыхательный центр представляет собой совокупность нейронов, обеспечивающих деятельность аппарата дыхания и его приспособление к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды.

Дыхательный центр продолговатого мозга является парным образованием. В его состав входят две группы нейронов:

1) инспираторные нейроны, обеспечивающие вдох;

2) экспираторные нейроны, обеспечивающие выдох.

Между этими нейронами существует взаимосвязь. Это значит, что возбуждение нейронов вдоха сопровождается торможением нейронов выдоха, и наоборот. Повреждение нейронов вдоха и выдоха продолговатого мозга прекращает дыхание.

Регуляция активности дыхательного центра представлена тремя уровнями:

Первый уровень регуляции включает спинной мозг. В нем располагаются центры диафрагмальных и межреберных нервов, обуславливающие сокращение дыхательных мышц.

Второй уровень регуляции – это продолговатый мозг, где находится дыхательный центр. Именно в дыхательном центре происходит попеременно смена возбуждения и торможения, что обуславливает ритмичные чередования вдоха и выдоха.

Третий уровень регуляции объединяет верхние отделы головного мозга, включая кору головного мозга. Только при ее участии возможно адекватное приспособление системы дыхания к изменяющимся условиям окружающей среды.

Именно благодаря коре осуществляется приспособление дыхания при разговоре, пении, спорте, трудовой деятельности человека.

Деятельность дыхательного центра регулируется гуморальным путем и рефлекторно.

Гуморальная регуляция осуществляется химическими и биологически активными веществами, находящимися в крови.

Специфическим регулятором дыхательного центра является СО₂, к избытку которого он очень чувствителен. Кроме углекислого газа дыхательный центр может быть чувствителен к лекарственным веществам, ионам Н⁺ и недостатку О₂.

Избыток углекислого газа действует на дыхательные нейроны как непосредственно – через кровь и спинномозговую жидкость, так и рефлекторно – через хеморецепторы сосудистого русла и продолговатого мозга.

Рефлекторная регуляция дыхания осуществляется постоянными и непостоянными рефлекторными влияниями на функцию дыхательного центра.

1. Постоянные рефлекторные влияния возникают в результате раздражения рецепторов альвеол, корня легкого и плевры, хеморецепторов дуги аорты и сонных артерий, рецепторов дыхательных мышц.

Наиболее важным является рефлекс с рецепторов альвеол - это рефлекс Э. Геринга – И. Брейера. Это рефлекс называют рефлексом торможения вдоха при растяжении легких.

Суть его: при вдохе в легких возникают импульсы, рефлекторно тормозящие вдох и стимулирующие выдох, а при выдохе, возникают импульсы, рефлекторно стимулирующие вдох. Происходит регуляция по принципу обратной связи.

2. Непостоянные рефлекторные влияния связаны с возбуждением экстеро - и интерорецепторов.

Это раздражение рецепторов слизистой оболочки верхних дыхательных путей, температурных и болевых рецепторов кожи, проприорецепторов скелетных мышц.

Например, при вдыхании аммиака, хлора, дыма наблюдается рефлекторный спазм голосовой щели и задержка дыхания, при раздражении слизистой оболочки носа пылью – чихание, при раздражении гортани, трахеи, бронхов – кашель.