Основные принципы обмена газов в легких и тканях

Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение двуокиси углерода. Поступление кислорода из атмосферы к клеткам необходимо для биологического окисления органических веществ, в результате которого высвобождается энергия.

Обмен газов в легких. Альвеолы представляют собой полушаровидные впячивания стенок альвеолярных ходов и дыхательных бронхиол. Количество альвеол в одном легком человека ~ 400 млн. Большая часть поверхности альвеол соприкасается с капиллярами малого круга кровообращения. Газообмен в легких осуществляется в результате диффузии кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и СО₂ из крови в альвеолярный воздух. Диффузия происходит вследствие разности парциального давления этих газов в альвеолярном воздухе и их напряжением в крови

	Венозная кровь	Альвеол. возд	Артериальная кровь
О2
СО2

Вдыхаемый воздух имеет 21% О₂, 0,03% СО₂, 79% N₂. Выдыхаемый воздух – 16% О₂, 4% СО₂, 79% N₂.

Парциальное давление кислорода и двуокиси углерода в альвеолярном воздухе является той силой, с которой молекулы этих газов стремятся проникнуть через альвеолярную мембрану в кровь. В крови газы находятся в растворенном и химическом связанном состоянии. В диффузии участвуют только молекулы растворенного газа. Растворение газа в жидкости продолжается до наступления динамического равновесия между количеством растворяющихся и выходящих в газовую среду молекул газа. Сила, с которой молекулы растворенного газа стремятся выйти в газовую среду, называется напряжением газа в жидкости. Проницаемость легочной мембраны для газа выражают величиной диффузионной способности легких. Это – количество газа, проникающего через легочную мембрану за 1 мин на 1 мм рт. ст. градиента давления. Диффузионная способность легких пропорциональна толщине мембраны.

Обмен газов в тканях. Кислород проникает из крови в клетки тканей путем диффузии, обусловленной разностью его парциальных давлений по обе стороны. Наименьшее напряжение кислорода наблюдается в местах его потребления – митохондриях клеток, в которых кислород используется для процессов биологического окисления. Молекулы кислорода, освобождающиеся по ходу кровеносных капилляров в результате диссоциации оксигемоглобина, диффундируют в направлении более низких величин напряжения кислорода. Напряжение кислорода в тканях зависит от многих факторов: скорости тока крови; геометрии капилляров и расстояния между ними; расположения клеток по отношению к капиллярам; интенсивности окислительных процессов. Перенос СО₂ из клеток тканей в кровь тоже происходит главным образом путем диффузии. Двуокись углерода диффундирует по градиенту напряжения в кровеносные капилляры и транспортируется кровью к легким. Скорость его диффузионного транспорта в значительной мере определяется продукцией СО₂ (т.е. интенсивностью окислительных процессов).

56 Фазы сердечного цикла

Сокращение сердца сопровождается изменениями давления а его полостях и сосудах, возникновением тонов сердца. Под сердечным циклом понимают период, охватывающий одно сокращение-систола, и одно расслабление- диастола предсердий и желудочков. Систола предсердий длиться 0,1 с. Давление при этом повышается. Систола предсердий сменяется систолой желудочков-0,33с Систола желудочков разделяется на несколько фаз: период напряжения - фаза асинхронного сокращения -начало возбуждения желудочков и распространение его по миокарду, начинает нарастать давление; фаза изометрического сокращения -захлопываются пред-желуд клапанов, возникает систолический тон сердца, подъем давления в предсердиях. Период изгнания крови из желудочков из фазы медленного и быстрого изгнания-в конце фазы медленного изгнания желудочек начинает расслабляться и наступает его диастола, давление в желудочках падает,кровь из аорты и легочной артерии устремляется обратно и захлопывают полулунные клапаны, возникает диастолический тон сердца. Начало расслабления желудочков до захлопывания клапанов- протодаистолический период –после него период изометрического расслабления-давление в желудочках низкое, открываются створчатые клапаны и кровь поступает в желудочки из предсердий- период наполнения желудочков кровью; колебание стенок жел-ов вслед-ии притока крови-3й тон сердца, колебание стенок предс-й вследствии сокращений-4й тон сердца.

АВТОМАТИЯ сердца. Генерация ритмических импульсов является результатом деятельности клеток синоатриального узла, которая обеспечивается нексусами и электротоническим взаимодействием этих клеток. Возникнув в синоатриальном узле, возбеждение распространяется по проводящей системе. Ее особенность-способность каждой клетки самостоятельно генерировать возбуждение(автоматия). При этом наблюдается градиент автоматии, выражающийся в убывающей способности к автоматии различных участков пров-й сис-ы по мере их удаления от синоатр-го узла. Отличит-й особ-ю провод-й системы-наличие множества межклеточных контактов(нексусов). Это место перехода возбужления и благодаря этому оно работает как единое целое. Возникнув в синоатриальном узле возбуждение распространяется по предсердиям, достигая предсердножелудочкового. Здесь происходит некоторая задержка возбуждения и вслед-ии этого возб-е доходит предс-желуд пучка и волокон Пуркинье лишь после того как мускулатура предсердий успевает сократиться и перекачать кровь. Таким образом, наличие проводящей системы обеспечивает ряд важных свойств1) ритмическую генерацию импульсов 2) последовательность сокращений пред и желуд 3) синхронное вовлечение в процесс сокращения клеток миокарда желудочков. 2. Сердце это особая мышца, содержащая собственную внутреннюю систему регулирования. Располагается в грудной клетке, лежит на диафрагме. По бокам прикрыто легкими, сзади комплекс органов севрастения. Сердце имеет форму 3х-гранной пирамиды поваленной на бок. Вершина направлена от центра грудной полости вперед налево.

У высших позвоночных сердце состоит из 2х половин: левой (системной) и правой (легочной). В каждой половине находятся предсердие и желудочек. Предсердие и желудочек, соответствующей половины, соединены между собой атриовентрикулярным отверстием, снабженным в левой половине двустворчатым, в правой трехстворчатым клапанами. Со стороны желудочков к клапанам прикрепляются сухожильные нити, что позволяет клапанам открываться только в сторону желудочков. Помимо клапанов отверстия имеют кольцевые мышцы, участвующие в замыкании отверстий. От левого желудочка отходит аорта, которой начинается большой круг кровообращения, а от правого желудочка – легочная артерия, являющаяся началом малого, или легочного, круга кровообращения. Отверстия, которыми начинаются эти сосуды, закрыты полулунными клапанами, открывающимися только во время сокращения желудочков. Стенка сердца состоит из 3х слоев:

-эпикард (наружный)

-миокард (средний)

-эндокард (внутренний).

Основную массу составляет миокард, имеющий наиболее сложное строение. Его образуют отдельные мышечные волокна, каждое из которых является функциональной единицей. Сердечная мышечная ткань имеет клеточное строение: сердечно-мышечные клетки (кардиомиоциты) связаны посредством отростков в виде сети. Ядра сердечных мышечных клеток располагаются в центральноосевом положении, в то время как миофибриллы занимают периферический отдел сердечно-мышечных клеток. Кардиомиоциты характеризуются большим содержанием МХ, что отражает высокий уровень метаболизма ткани, обладающей непрерывной активностью. Волокна рабочего миокарда соединяются друг с другом с помощью нексусов, которые обеспечивают функциональное единство миокарда.

Свойства сердечной мышцы:

- атоматия

способность к ритмическому сокращению без всяких видимых раздражений под влиянием импульсов, возникающих в самом органе, является характерной особенностью сердца. Возникновение импульсов связано с функцией атипических мышечных клеток – пейсмекеров, заложенных в узлах сердца. Первый узел проводящей системы расположен с месте впадения полых вен в правое пресердие – синусо-предсердный узел (пейсмекер первого порядка). Возбуждение распространяется диффузно и по внутрисердечным специальным проводящим пучкам. Оба потока достигают второго узла – атриовентрикулярного узла (пейсмекер второго порядка). При прохождении возбуждения через атриовентрикулярный узел импульсы задерживаются на 0,02-0,04 с (антривентрикулярная задержка). Ее функциональное значение состоит в том, что за это время успевает завершится систола желудочков и их волокна будут находиться в фазе рефрактерности. Третий уровень, обеспечивающий ритмическую активность, расположен в пучке Гиса и волокнах Пуркинье. Пучок Гиса берет начало от предсердно-желудочкового узла и образует две ножки, одна из которых идет к левому, а другая к правому желудочку (пейсмекеры третьего порядка). Закон градиента сердца: степень автоматии отдела тем выше, чем ближе он находится к синусно-предсердному узлу.

- возбудимость

под действием электрических, химических, термических и других раздражителей сердце способно приходить в состояние возбуждения. Мембрана рабочих клеток сердца поляризована. Снаружи она заряжена положительно, изнутри – отрицательно.

Это состояние возникает в результате разной концентрации Na⁺ и K⁺по обе стороны мембраны, а также разной проницаемости мембраны для этих ионов. ПП – 60-80 мВ, ПД – 100 мВ. Возникший потенциал деполяризует мембраны соседних клеток, у них возникают собственные ПД. При нанесении электрических раздражений на работающее сердце в разные фазы его цикла оказывается, что независимо от величины и силы раздражения сердце не ответит, если это раздражение будет нанесено в период систолы, т.е. во время абсолютной рефрактерности. С началом расслабления возбудимость сердца начинает восстанавливаться и наступает фаза относительной рефрактерности.

Нанесение в этот момент интенсивного импульса способно вызвать внеочередное сокращение – экстрасистолу. При этом пауза, следующая за экстрасистолой, длится больше времени - это так называемая компенсаторная пауза. После фазы относительной рефрактерности наступает период повышенной возбудимости. Длительный абсолютный рефрактерный период, т.е. полная невозбудимость сердечной мышцы, предохраняет ее от быстрого повторного возбуждения до тех пор, пока не закончится предыдущая волна деполяризации.

- сократимость

на допороговые раздражения сердце не отвечает, как только сила раздражения достигает порогового уровня, возникает максимальное сокращение миокарда. Эта особенность получила название закона «все или ничего», но он не абсолютен. Если раздражать мышцу импульсами возрастающей частоты, не

меняя их силы, то величина сократительного ответа миокарда будет возрастать на каждый последующий стимул. Это явление получило название лестницы.

Изменение сократительной силы миокарда осуществляется посредством двух механизмов саморегуляции: гетерометрического и гомеометрического.

В основе гетерометрического механизма: чем сильнее сердце растянуто во время диастолы, тем оно сильнее сокращается во время систолы (закон Франка-Старлинга). Гомеометрический механизм основан на непосредственном действии биологически активных веществ на метаболизм мышечных волокон.

Сокращение кардиомиоцита запускается ионами Са²⁺.

Дата добавления: 2015-07-19