Где происходит газообмен между кровью и клетками

4. Обмен газов между кровью и тканями

Где происходит газообмен между кровью и клетками

ГазообменО2 иСО2 междукровью капилляров большого круга иклетками тканей осу­ществляется путемпростой диффузии. Перенос дыхательныхгазов (О2 —из крови в ткани, СО2 —в обратном направлении) проис­ходитпод действием концентрационногоградиента этих газов между кровью вкапиллярах иинтерстициальнойжидкостью.

 Разностьнапряжения О2пообе стороны стенки кровеносногокапилляра, обес­печивающая его диффузиюиз крови в интерстициальную жидкость,составляет от 30 до 80 мм рт.ст. (4.0-10.7 кПа).Напряжение СО2 винтерстициальной жидкости у стенкикровеносного капилляра на 20-40 мм рт.ст.(2.7-5.3 кПа) больше, чем в крови.

ПосколькуСО2 диффундируетпримерно в 20 раз быстрее, чем кислород,удаление СО2 происходитгораздо легче,  чем снабжение кислородом.

Нагазообмен в тканях влияют не толькоградиенты напряжения дыхательных газовмежду кровью и интерстициальнойжидкостью, но также площадь обменнойповерхности, величина диффузионногорасстояния и коэффициенты диффузии техсред, через которые осуществляетсяперенос газов. Диффузионный путь газовтем коро­че, чем больше плотностькапиллярной сети.

В расчете на 1мм3 суммарнаяповерхность капиллярного русла достигает,например, в скелетной мышце 60 м2,а в миокарде — 100 м2.Площадь диффузии определяет такжеколичество эритроцитов, протекающихпо капил­лярам в единицу времени взависимости от распределения кровотокав микроциркуляторном русле.

На выходО2 изкрови в ткань влияет конвекция плазмыи интерстициальной жидкости, а такжецитоплазмы в эритроцитах и клеткахткани. Диффундирующий в тканиО2 потребляетсяклетками в процессе тканевого дыхания,поэтому разность его напряжения междукровью, интерстициальной жидкостью иклетками существует постоянно, обеспечиваядиффу­зию в этом направлении.

Приувеличении потребления тканью кис­лородаего напряжение в крови уменьшается, чтооблегчает диссо­циацию  оксигемоглобина.

Количествокислорода, которое потребляют ткани, впроцентах от общего содержания его вартериальной крови называетсякоэффи­циентом утилизации кислорода.В покое для всего организма коэф­фициентутилизации кислородаравенпримерно 30-40%.

Однако, при этом потреблениекислорода в различных тканях существенноотличается, и коэффициент его утилизации,например, в миокарде, сером веществемозга, печени, составляет 40-60%.

В состояниипокоя серым веществом головного мозга(в частности, корой боль­ших полушарий)потребляется в минуту от 0.08 до 0.1 млО2 на1 г ткани, а в белом веществе мозга — в8-10 раз меньше.

В кор­ковом веществепочки среднее потребление О2примернов 20 раз больше, чем во внутренних участкахмозгового вещества почки. При тяжелойфизической нагрузке коэффициентутилизации О2 работа­ющимискелетными  мышцами и  миокардомдостигает  90%.

Кислород,поступающий в ткани, используется вклеточных окис­лительных процессах,которые протекают на субклеточномуровне с участием специфическихферментов, расположенных группами встрогой последовательности на внутреннейстороне мембран мито­хондрий.

Длянормального хода окислительных обменныхпроцессов в клетках необходимо, чтобынапряжение О2 вобласти митохондрий было не меньше0.1-1 мм рт.ст. (13.3-133.3 кПа).Этавеличина называется критическимнапряжением кислорода в митохондриях.

 Посколькуединственных резервом О2 вбольшинстве тканей служит его физическирастворенная фракция, снижение поступленияО2 изкрови приводит к тому, что потребноститканей в О2 перестаютудовлетворяться, развивается кислородноеголоданиеиокислительные обменные  процессы замедляются.

Единственнойтканью, в которой имеется депо О2,является мы­шечная. Роль депо О2 вмышечной ткани играет пигмент миоглобин, близкийпо строению к гемоглобину и способныйобратимо связы­вать О2.Однако, содержание миоглобина в мышцахчеловека неве­лико, и поэтому количествозапасенного О, не может обеспечить ихнормальное функционирование в течениедлительного промежутка времени.

Сродствомиоглобина к кислороду выше, чем угемогло­бина: уже при напряжении О,3-4 мм рт.ст. 50% миоглобина пере­ходитв оксимиоглобин, а при 40 мм рт.ст. миоглобиннасыщен О2 до95%.

Во время сокращения мышцы, с однойстороны, увеличи­ваются потребностиклеток в энергии и усиливаютсяокислительные процессы, с другой —резко ухудшаются условия доставкикислоро­да,   поскольку  при   сокращении   мышца  сдавливает   капилляры  и доступ крови по ним может прекращаться.Во время сокращения расходуется О2,запасенный в миоглобине за времярасслабления мышцы.

Особое значениеэто имеет для постоянно активнорабо­тающей мышцы сердца, посколькуее снабжение кислородом из крови носитпериодический характер. Во время систолыв результате повышения интрамуральногодавления кровоток в бассейне левойкоронарной артерии снижается и вовнутренних слоях миокарда левогожелудочка может на короткое времяполностью прекратиться.

Когда напряжениеО2 вмышечных клетках падает ниже 10-15 ммрт.ст. (1.3-2.0 кПа), миоглобин начинаетотдавать О,, запасенный в виде оксимиоглобиназа время диастолы. Среднее содержаниемио глобина в сердце составляет 4 мг/г.Поскольку 1 г миоглобина может связатьпримерно до 1.34 мл кислорода, вфизиологических условиях запасыкислорода в миокарде составляют около0.005 мл на 1 г ткани.

Этого количествакислорода достаточного для того, чтобыв условиях полного прекращения егодоставки кровью под­держивать вмиокарде окислительные процессы лишьв течение 3-4 с. Однако, длительностьсистолы намного короче, поэтомумиог­лобин, выполняющий функциюкратковременного депо О2,предо­храняет  миокард  откислородного  голодания.

Источник: https://studfile.net/preview/3560762/page:4/

Газообмен в органах и клетках. | Открытый класс

Где происходит газообмен между кровью и клетками

Данные об авторе Ханова Альфия Ильдустровна

Муслюмовская средняя общеобразовательная школа №2, учитель биологии.

Республика Татарстан Характеристики ресурса основное общее образование Учитель (преподаватель) конспект урока (занятия) Краткое описание ресурса: 

Урок по теме " Газообмен в органах и клетках" представлен в форме презентации и конспекта . На уроке преобладает изучение новых  терминов

       Тема:  Газообмен в органах и клетках.

       Класс: 8

        Цель урока: разъяснить механизм вдоха и выдоха, роль дыхательного центра в рит­мичном чередовании вдоха и выдоха, сформировать понятие «жизненная емкость легких»,  дать представления о легочном дыхании и обмене газов между кровью итканями; формировать умения анализировать, выделять главное, сравнивать; содействовать формированию основных этических норм, вести здоровый образ жизни.

Оборудование: таблица «Органы дыхания», модель, поясняющая ме­ханизм вдоха и выдоха, самодельный модель для определения ЖЕЛ, карточки для индивидуального опроса, тестовое задание для закрепления знаний, компьютер.

Ход урока

I.  Организационный момент

II.  Актуализация опорных знаний

–   Индивидуальная работа по карточкам:

Карточка №1

1. Определите по ым связкам, кто из них молчит, кто разговаривает в полный голос, а кто – шепотом?

2.  Объясните, почему у мужчин голос более низкий, чем у женщин? Какие особенности гортани мужчин отразились на тембре их голоса? Почему у детей голос более высокий, чем у взрослых?

Карточка №2

           1. Каковы функции гортани?

           2.Почему нельзя громко кричать, особенно мальчикам 13-16 лет?

 Карточка №3

      Установите, последовательность органов дыхания?

    1. Бронхи.

    2. Гортань.

    3. Легкое.

    4.Трахея.

    5. Альвеолы.

     6. Носоглотка.

    Запишите названия газов, которыми насыщена кровь при поступлении в капилляры легочных пузырьков и при выходе из них. Чем объяснить, что кровь за короткое время пребы­вания в капиллярах легочных пузырьков (менее 1 с) успевает насытиться кислородом и отдать углекислый газ в воздух ле­гочных пузырьков?

 –   Фронтальный опрос .

1.     Какую роль в организме человека играет кислород?

2.      В чем заключается основная функция дыхательной системы?

3.      Какими органами она образована?

4.      В каком органе дыхательной системы происходит газообмен? Каковы особен­ности строения этого органа?

5.      Как изменяется воздух в дыхательных путях? Почему надо дышать носом, а не ртом?

6.Почему обычно пища не попадает в гортань? Дайте физиологическое обосно­вание поговорки «Когда я ем, я глух и  нем».

III. Изучение новой темы

Учительсообщает тему урока и акцентирует внимание учащихся на доску, где за­писан план занятия.

1.Механизм легочной вентиляции:  вдох-выдох

   2.Жизненная емкость легких.          

3.Газообмен в легких

4.Газообмен в тканях

5.Процесс  дыхания в клетках.

После ознакомления с планом работы учитель просит сформулировать основные задачи урока.

            1). Вентиляция легких. «Дыхание – значит жизнь». Эта фраза бесспорна. Обычно дыхание ассоциируется с вдохом и выдохом, т. е. дыхательными движени­ями, необходимыми для вентиляции легких у человека.

Действительно, воздух поступает в легкие, потому что они способны менять свой объем благодаря высокой эластичности альвеол. Но легкие — орган дыхания — не имеют мышц, однако при дыхании они расширя­ются и сжимаются.         Благодаря чему легкие обладают такой способностью?

Легкие самостоятельно никогда не растягиваются и не сокращаются, они пассив­но следуют за грудной клеткой.

Полость же грудной клетки расширяется благодаря сокращению дыхательных мышц, к которым в первую очередь относятся диафрагма и межреберные мышцы. Диафрагма при вдохе опускается на 3-4 см. Опускание ее на 1 см увеличивает объем грудной клетки на 250-300 мл.

Таким образом, только за счет сокращения диафраг­мы объем грудной клетки увеличивается на 1000-1200 мл. На прошлом занятии мы с вами говорили о плевральной щели, которая образуется между двумя листками плевры и герметически закрыта.

Давление в ней ниже атмосферного, за счет от­рицательного давления в плевральной полости легкие следуют за расширившейся грудной клеткой, растягиваются. В растянутых легких давление становится ниже атмосферного, и в результате разности давления атмосферный воздух устремляете через дыхательные пути в легкие. Происходит вдох.

Кроме того, активное участие в дыхании принимают и межреберные мышцы, которые при их сокращении припод­нимают ребра за счет чего,  также увеличивается объем грудной полости.

За вдохом наступает выдох. При обычном выдохе диафрагма и межреберные мышцы расслабляются, грудная клетка спадается и ее объем уменьшается. При этом объем легких уменьшается, и воздух выходит наружу.

      Поступление воздуха в легкие и его изгнание из легких можно пронаблюдать на модели. (Учитель демонстрирует механизмы вдоха и выдоха на модели).  

   В сильном выдохе участвует брюшной пресс, который, напрягаясь, давит на внутрибрюшные органы. Они, в свою очередь, давят на диафрагму, которая еще более выпячивается в полость грудной клетки.

Давайте подведем итоги этой части урока.

Механизм вдоха

сокращение дыхательных мышц (межреберных и диафрагмы)

увеличение объема грудной полости

  ↓

уменьшение давления в грудной полости и в полости легких

засасывание атмосферного воздуха через воздухоносные пути

                         Механизм выдоха

           опускание ребер и расслабление диафрагмы

         уменьшение объема грудной полости и полости легких

                       увеличение давления в легких

                 выталкивание части  воздуха наружу

2). Не весь вдыхаемый воздух участвует в газообмене с кровью. А именно, воздух, оказавшийся в конце вдоха в трахее и бронхах, не сможет отдать кислород в кровь и взять оттуда углекислый газ, так как в этих местах почти нет кровеносных сосудов.

Поэтому часть объема легких, занимаемую трахеей и бронхами (вместе с объемом верхних дыхательных путей), принято называть «мертвым пространством». Обычно мертвое пространство в легких человека имеет объем около 150 куб.см.

Наличие этого пространства не только не позволяет соответствующему количеству свежего возду­ха достичь внутренней поверхности альвеол, богатой кровеносными сосудами, но и уменьшает среднюю концентрацию кислорода в той части воздуха, которая достиг­ла альвеол.

У человека легкие занимают около 6 % объема тела независимо от его веса. Но объем легкого меняется при вдохе не всюду одинаково.

Измеряя дыхание, мы можем судить об интенсивности обмена вещества организме. Объем максимального вы­доха после предшествовавшего максимального вдоха называ­ется жизненной емкостью легких (ЖЕЛ).

             ЖЕЛ  = Дыхательный          Резерв             Резерв        

                  объем          +   выдоха      +           вдоха               

Общая        Дыхательный    Резерв          Резерв         Остаточный

емкость =   объем           +  выдоха  +      вдоха      +    объем

легких        0,5 л                1,0-1,5 л        1,5-2,5 л      1,0-1,5 л

                      Объем,                Объем,             Объем,             Объем,

                      который           который         который   который

                      можно                можно             можно      остается

                      вдохнуть          дополни-         дополни-          после

                      после                  тельно             тельно        интенсив-

                спокойного       выдохнуть     вдохнуть         ного

                      выдоха               после                 после                 выдоха

                          спокойного      спокойного

                          выдоха              вдоха     

  Равна ли ЖЕЛ всему объему легких? Нет.  Это связано с тем, что легкие никогда не спадают, в них содержится так называемый остаточный объем.

Функциональная остаточная емкость состо­ит из резервного объема выдоха и остаточного объема. Это тот находящийся в лег­ких воздух, в котором разбавляется нормальный дыхательный воздух. Вследствие этого состав газа в легких после одного дыхательного движения обычно резко не меняется.

Интенсивность вентиляции зависит от физической нагрузки, т. к. работающая ткань быстрее поглощает кислород.

Во время сна человек за 1 час поглощает от 15 до 20 л О2; когда он бодрствует, но лежит, потребление О2 увеличивается на 1/3, при ходьбе – вдвое, при легкой работе — втрое, при тяжелой в шесть и более раз.

Активность газообмена влияет на жизненную емкость легких.

Проанализируйте средние показатели ЖЕЛ спортсменов, занимающихся разны­ми видами спорта. Почему отличаются средние показатели ЖЕЛ у спортсменов?

СпортсменПоказатели  ЖЕЛ, мл
Штангист4000
Футболист4200
Гимнаст4300
Пловец4900
Гребец5500

     Учитель предлагает выйти к доске  нескольким  ученикам для  определения  ЖЕЛ при помощи воздушных шаров и для сравнения показателей. Учитель также сообщает информацию, что ЖЕЛ измеряется при помощи прибора спирометра.

    Сделайте выводы:

1)Как влияет мышечная активность на легочную вентиляцию?

2)Как спорт и физическая нагрузка способствуют развитию мышц, участвую­щих в дыхательных движениях?

Человек дышит ритмично. С первого и до последнего дня жизни ритм дыхания у него не нарушается, изменяется лишь его частота. старости вновь учащается. Новорожденный ребенок 60 раз в минуту  совершает дыхательное движение, пятилетний — 25, с 15-16 лет частота дыха­ния устанавливается 16-18 раз в минуту  и сохраняется такой до старости, а в старости вновь учащается.

3.  Газообмен в легких.

За счет разницы парциального давления идет диффузия газов из области большего в область меньшего давления. Венозная кровь превращается в артериальную

1.    Образуется обратимое присое­динение О2 и СО2 к гемоглобину

О 2 + гемоглобин   оксигемоглобин

СО 2+ гемоглобин карбоксигемоглобин

2.    75% СО2 передается кровью в виде солей угольной кислоты (бикарбонаты Naи К).

4.Газообмен в тканях.

За счет разницы давления: О2поступает из крови в тканевую жидкость, затем в клетки; СО2-из клеток тела в тканевую жидкость и кровь.

Артериальная кровь превращается в венозную.

5. Клеточное дыхание.

               1)Аэробное (кислородное) дыхание:

С6Н12О6+6О2––>6СО2+6Н2О+Е (38 АТФ)  ­­

глюкоза                                           энергия

Энергия запасается в молекулах АТФ и используется для жизненных процессов, часть энергии выделяет­ся в виде тепла.

               2) Анаэробное (бескислородное) дыхание:

С 6Н 12О 6 –––>2С2 Н 6 О 3+ Е (2 АТФ)

   глюкоза         молочная         энергия

                                кислота

Благодаря этому процессу мы можем короткое время обходиться без О2.

V.Закрепление изученного материала

Из перечня (А-Д) выберите правильные ответы на вопросы (1-13)

А. Вдох.

Б. Выдох.

В. Жизненная емкость.

Г. Сокращение дыхательных мышц.

Д. Расслабление дыхательных мышц.

1.      Обеспечиввает вентиляцию легких.

2.      Следствие сокращения мышц диафрагмы.

3.      Следствие расслабления мышц диафрагмы.

4.      Следствие опускания ребер.

5.      Следствие поднятия ребер.

6.      Измеряется спирометром.

7.      Причина увеличения грудной полости.

8.      Причина уменьшения грудной полости.

9.      Причина повышения давления в легких.

10.  Причина понижения давления в легких.

11.  Следствие повышения давления в легких.

12.  Следствие понижения давления в легких.

13.  Показатель физического развития человека.

       Ответы: 1 А, Б  2А  3Б   4Б   5А   6В   7Г   8Д   9Д   10Г   11Б   12А  13В

        Домашнее задание:  § 25, 26, ответить на вопросы к параграфу. Провести самонаблюдение: поло­жить руку на грудь и сосчитать число дыхательных движений в 1 мин в положении лежа, сидя, после 10 резких приседаний. Записать результаты.

Индивидуальное задание:     Решите задачи.

1.Сколько воздуха проходит через легкие человека при спокойном дыхании в минуту, в 1 ч, в сутки, если дыхательный объем воздуха равен 500 мл, а частота дыхания – 18 раз в минуту?

2.Зная, что во вдыхаемом воздухе содержится около 20 % кислорода, опреде­лите, сколько 02 человек пропускает через легкие в сутки при спокойном ды­хании.

3.  Зная, что выдыхаемый воздух содержит 4 % углекислого газа, определите, сколько ученик выделяет СО2 в 1 минуту, в 1 час, сколько – все учащиеся класса в 1 ч.

Источник: http://www.openclass.ru/node/217903

Механизмы регуляции газообмена

Где происходит газообмен между кровью и клетками

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Контрольнаяработа

пофизиологии человека и животных

Вариант№ 7

«Механизмырегуляции газообмена»

Вариант-7. Механизмы регуляциигазообмена

  1. Газовый состав крови человека и высших животных. Процессы, определяющие содержание газов во внутренней среде организма в условиях покоя и при напряженной работе.

  2. Внешнее дыхание, его механизм и значение в системе гомеостаза газового состава крови.

  3. Условия, способствующие газообмену в легких. Потенциальные резервы легочного газообмена.

  4. Жизненная емкость легких, дыхательный, дополнительный, резервный остаточный воздух. Минутный объем дыхания (МОД). Возрастные особенности внешнего дыхания.

  5. Зависимость между интенсивностью внешнего дыхания и газовым составом крови. Описание опытов, иллюстрирующих эту зависимость.

  6. Представление о дыхательном центре. Роль в регуляции дыхания СО2 и О2.

  7. Значение в дыхании импульсов с рецепторов легких, дыхательных мышц, дыхательных путей и скелетной мускулатуры.

  8. Особенности процесса саморегуляции дыхания.

  9. Роль в регуляции дыхания коры больших полушарий. Примеры изменения дыхания под влиянием корковой регуляции.

  10. Регуляция дыхания при мышечной работе, при пониженном атмосферном давлении.

  11. Кривая диссоциации-оксигемоглобина. Роль гемоглобина в поддержании газового гомеостаза.

  1. Газовый состав крови человека и высших животных. Процессы, определяющие содержание газов во внутренней среде организма в условиях покоя и при напряженной работе.

Дыхание (respiratio)— совокупность процессов,обеспечивающих поступление из атмосферноговоздуха в организм кислорода, использованиеего в биологическом окислении органическихвеществ и удаление из организмауглекислого газа.

В результатебиологического окисления в клеткахосвобождается энергия, идущая наобеспечение жизнедеятельности организма.

Нормальная жизнедеятельность клетоквозможна лишь при условии удаленияконечных продуктов метаболизма, к числукоторых относится углекислый газ.

Различают внешнее Д., транспорт газовкровью (Газообмен)и тканевое. Внешнее Д.

— это совокупностьпроцессов газообмена, осуществляемыхс помощью дыхательных мышц, бронхолегочногоаппарата и системной регуляции,обеспечивающей вентиляцию легочныхальвеол и диффузию газов черезальвеолярно-капиллярные мембраны. Вовнешнем Д.

выделяют две стадии:конвекционный транспорт газов в альвеолы(вентиляция); диффузия из альвеол в кровьлегочных капилляров кислорода и вобратном направлении углекислого газа.

Газообмен— совокупность процессовобмена газов между организмом и окружающейсредой; состоит в потреблении кислородаи выделении углекислого газа снезначительными количествами газообразныхпродуктов и паров воды. ИнтенсивностьГ. пропорциональна интенсивностиокислительно-восстановительныхпроцессов, происходящих во всех органахи тканях, и находится под регулирующимвлиянием нервной и эндокринной систем.

Газообмен обеспечивается функцияминескольких систем организма.

Наибольшеезначение имеют внешнее, или легочное,дыхание, обеспечивающее направленнуюдиффузию газов через альвеолокапиллярныеперегородки в легких и обмен газов междунаружным воздухом и кровью; дыхательнаяфункция крови, зависимая от способностиплазмы растворять и способностигемоглобина обратимо связывать кислороди углекислый газ; транспортная функциясердечно-сосудистой системы (кровотока),обеспечивающая перенос газов крови отлегких к тканям и обратно; функцияферментных систем, обеспечивающая обменгазов между кровью и клетками тканей,т.е. тканевое дыхание.

Дыхательная функция крови определяетсяколичеством связанных с гемоглобиноми растворенных в плазме О2 и СО2,а также условиями, обеспечивающимидиссоциацию молекул HbO2 и HbCO2 необходимуюдля Г. между тканями и легкими. Кроме О2и СО2 в крови в небольшихколичествах растворены азот, аргон,гелий, окись углерода, метан.

Азотсодержится в крови в количестве, котороесоответствует растворимости его в водепри температуре тела и при парциальномдавлении его в атмосфере. азота в крови составляет 1,2 объемныхпроцента, при тех же условиях вода можетрастворить 0,9 объемных процента. Азотв артериальной и в венозной кровисодержится в равных количествах.

Участияв дыхании азот не принимает.

В артериальной крови содержится 18-20объемных процентов О2 и 50-52 объемныхпроцентов СО2. В венозной крови – 10-12объемных процентов О2 и 55-57 объемныхпроцентов СО2. Артериальная кровьнасыщена О2 на 96%, а венозная – на 66%.

газов в жидкости в физическирастворенном виде зависит от егонапряжения и от коэффициента растворимости(закон Генри — Дальтона), соответствующегообъему газа (в мл), физически растворяющегосяв 1 мл жидкости при напряжении газа,равном 1 атм, или 760 мм рт. ст.

Дляцельной крови при t° 37° коэффициентрастворимости кислорода равен 0,024,углекислоты — 0,49, азота — 0,012. Чемвыше напряжение газа, тем больше, припрочих равных условиях, его объем,растворяемый в жидкости, в т.ч. в крови.При парциальном давлении кислорода вальвеолярном воздухе, равном 95 ммрт. ст.

(при давлении 14231 Па), в 100 млартериальной крови растворено около0,30 мл О2 в смешанной венознойкрови при снижении напряжения кислородадо 40 мм рт. ст. в 100 мл крови на долюфизически растворенного кислородаприходится около 0,11 мл.

Количестворастворенного СО2 в 100 млартериальной и венозной кровисоответственно составляет 2,6 и 2,9 мл,значительно больше, чем растворимостьО2. Почти весь О2 в крови соединен сгемоглобином.

СО2 в крови в17-18 раз больше, чем это соответствуетего растворимости при температуре телаи при парциальном давлении, при которомон находится в крови. Большая часть СО2находится в крови не в растворенномсостоянии, а в виде углекислых соединений.

Человек поглощает в покое в среднем за1 час на каждый килограмм массы тела 300см3 О2 (в среднем 420-500 дм3 в сутки) и выделяет в 1 час на каждый килограмм массы тела250 см3 СО2 (в среднем 380-450 дм3 в сутки).Водяного пара выделяется в сутки 450 см3.

Вдыхаемый атмосферный воздух относительнопостоянен по своему составу. В немсодержится 20,96% О2; 0,04% СО2 и 79,0% N.Выдыхаемый воздух содержит 16,4% О2; 4,1%СО2 и 79,5% N. Приведенныецифры относятся к сухому воздуху притемпературе 0º и давлении 101080 Па.

Напряжение СО2 в альвеолярном воздухенезначительно колеблется в зависимостиот пола, возраста, мышечной работы иколебаний барометрического давления.

Несмотря на колебания частоты дыхания,содержание СО2 в альвеолярном воздухеостается относительно постоянным, таккак учащение или урежение дыханиявозмещается уменьшением или увеличениемглубины дыхания.

Газообмен у детей связан с различиямив регуляции щелочно-кислородногоравновесия. Например, у ребенка 5 лет ввыдыхаемом воздухе в 3 раза меньше СО2,чем у взрослых.

  1. Внешнее дыхание, его механизм и значение в системе гомеостаза газового состава крови.

Акт дыхания состоит из трех процессов:

внешнее, или легочное, дыхание – обменгазов между организмом и окружающейсредой; внутреннее, или тканевое, дыхание,протекающее в клетках; транспорт газовкровью, т.е. перенос кислорода кровьюот легких к тканям и углекислого газаот тканей к легким.

Легочный тип дыхания является наиболеесовершенным, он характерен длявысокоорганизованных животных – птици млекопитающих, а также для человека.У более низкоорганизованных животныхдыхание жаберное, трахейное и кишечное.

Органы дыхания подразделяются навоздухоносные пути и дыхательную часть.К воздухоносным путям относятся носоваяполость, гортань, трахея и бронхи; кдыхательной части относится паренхималегких – легочные альвеолы, в которыхпроисходит газообмен.

Дыхательнаясистема развивается как вырост вентральнойстенки передней кишки; эта связьсохраняется в окончательной стадииразвития – верхнее отверстие гортаниоткрывается в глотку.

Воздух проходитв гортань через полость носа или рта иглотку (их объединяют под названием«верхние дыхательные пути»).

Длядыхательных путей характерно наличиехрящевого состава в их стенках (врезультате чего стенки дыхательныхпутей не спадаются) и мерцательногоэпителия на слизистой оболочке дыхательныхпутей. Ворсинки слизистого эпителияколеблются против движения воздуха игонят наружу вместе со слизью инородныечастицы, загрязняющие воздух.

Воздух в полость носа поступает черезноздри, носовая полость делитсяперегородкой на две половины, а сзадис помощью хоан сообщается с носоглоткой.Стенки носовой полости образованыкостями и хрящами, выстланы слизистойоболочкой. Проходя через полость носа,воздух согревается, увлажняется иочищается.

В полости носа находятсяобонятельные луковицы, благодаря которымчеловек воспринимает запах. С носовойполостью связаны воздухоносные пазухисоседних костей – околоносовые пазухи(придаточные пазухи носа). Из носовойполости воздух попадает в носоглотку,затем в ротовую и гортанную части глотки,куда открывается гортань. Воздух сюдаможет поступать также через рот.

Гортаньрасполагается в области шеи на уровне4-6 шейных позвонков, по бокам еерасполагаются доли щитовидной железы,а сзади – глотка. Гортань образованахрящами. Надгортанник прикрывает входв гортань во время глотания. Изнутригортань покрыта слизистой оболочкой смерцательным эпителием. На боковойстороне гортани справа и слева имеетсяуглубление – желудочек гортани.

Гортаньслужит для проведения воздуха иодновременно является органомзвукообразования. В образовании звуковучаствуют две ые связки: праваяи левая, состоящие из эластическихсоединительных волокон. Связки натянутымежду щитовидным и черпаловиднымихрящами и ограничивают ую щель.

При напряжении ых связоквыдыхаемый воздух приводит их в колебание,в результате чего возникают звуки.Напряжение или расслабление ыхсвязок, а также расширение или сужениеой щели зависят от сокращениямышц гортани (все мышцы гортанипоперечнополосатые). Далее гортаньпереходит в трахею – трубку длиной около12 см, состоящую из хрящевых полуколец.

Задняя стенка трахеи мягкая (состоитиз соединительнотканной перепонки),прилегает к пищеводу. Изнутри она такжевыстлана слизистой оболочкой, содержащейжелезы, которые выделяют слизь. Изобласти шеи трахея переходит в груднуюполость и делится на два бронха (бифуркациятрахеи). Бронхи входят в легкие и тамделятся на бронхи меньшего диаметра.

Вгрудной полости расположено два легких.Они имеют форму конуса: верхняя – суженнаячасть – верхушка, а нижняя – более широкая- основание. На стороне каждого легкого,обращенной к сердцу, располагаютсяуглубления (ворота легкого), черезкоторые проходят бронх, нерв легкого,кровеносные и лимфатические сосуды.Бронх в каждом легком ветвится.

Бронхи,как и трахея, в стенках содержат хрящи.Самые мелкие разветвления бронховназываются бронхиолами, они не имеютхрящей и желез, но снабжены мышечнымиволокнами и способны сужаться (спазмыбронхиол). Правое легкое состоит изтрех, а левое из двух долей. Каждый отделлегкого состоит из сегментов: в правомлегком 11 сегментов, в левом – 10.

Каждыйсегмент в свою очередь состоит измножества легочных долек. Бронхиолыпереходят в расширения – альвеолярныеходы, на стенках которых находятсявыпячивания, называемые легочнымипузырьками, или альвеолами (диаметр их0,2-0,3 мм). Стенки альвеол состоят изоднослойного эпителия и к ним примыкаюткапилляры.

Через стенки альвеол иосуществляется газообмен: в кровь изальвеол поступает кислород, а обратно- углекислый газ. В легких взрослогочеловека насчитывается около 300-400 млнальвеол, их общая поверхность составляетоколо 100 м2. Легкие покрыты серознойоболочкой – плеврой. Плевра состоит издвух слоев – пристеночного и внутренностного.

Около каждого легкого плевра образуетплевральный мешок. Пристеночный листокприлегает к грудной клетке, а внутренностный- сросся с легким. Между двумя листкамиплевры имеется щелевидное пространство- полость плевры, в которой находитсясерозная жидкость, увлажняющая листкиплевры, благодаря чему уменьшаетсятрение плевры во время дыхания. В полостиплевры воздуха нет и давление тамотрицательное. Плевральные полостимежду собой не сообщаются.

Вдох осуществляется следующим образом:под влиянием нервных импульсов сокращаютсямышцы, принимающие участие в дыхании(диафрагма, межреберные мышцы и др.).Диафрагма опускается (уплощается), засчет чего увеличивается вертикальныйобъем грудной полости.

В этом актепринимают участие и другие мышцы,увеличивая горизонтальный объем легких.При вдохе легкие растягиваются, давлениев них падает и становится ниже атмосферного.Таким образом создается разностьдавления между атмосферным и легочнымвоздухом, и наружный воздух устремляетсяв легкие.

При выдохе мышцы расслабляются(диафрагма при этом поднимается), ребраопускаются, объем грудной клеткиуменьшается, легкие сжимаются, давлениев них повышается (выше атмосферного) ивоздух по воздухоносным путям устремляетсянаружу. В спокойном состоянии взрослыйчеловек дышит 16-20 раз в минуту.

У детейдыхание более частое – до 60 вдохов вминуту. У нетренированных людей прифизической нагрузке ритм дыханияучащается. Учащается дыхание при многихзаболеваниях, но глубина его частоснижается. Во время сна дыхание урежается.

Различают брюшной тип дыхания (преобладаету мужчин), когда объем грудной клеткиувеличивается преимущественно врезультате сокращения диафрагмы, игрудной (у женщин) – в результате сокращениядругих дыхательных мышц, когдаувеличивается поперечный размер груднойклетки.

  1. Условия, способствующие газообмену в легких. Потенциальные резервы легочного газообмена.

Обмен газов в легких происходит вальвеолах. Альвеолы лежат в сетиэластичных соединительных волокон,выполняющих опорную функцию и придающихлегким эластичность и упругость.

Важноефизиологическое значение в газообменелегких имеет сурфактант – нерастворимаяв воде тонкая пленка фосфолипида,покрывающая внутреннюю поверхностьальвеол и стабилизирующая силыповерхностного натяжения.

Сурфактант,противодействуя влиянию сил поверхностногонатяжения при изменении диаметраальвеол, препятствует развитию слипанияальвеол – ателектазу.

Общая поверхностьвсех альвеол, через которую диффундируютгазы, составляет у взрослого человекапримерно 100-120 м2, что более чем в50 раз превышает поверхность кожи. Этимопределяется резкое снижение роли кожикак органа дыхания у высших позвоночных,в том числе и у человека.

Источник: https://works.doklad.ru/view/60yJleidw-A.html

Обмен дыхательных газов в тканях

Где происходит газообмен между кровью и клетками

⇐ Предыдущая159160161162163164165166167168Следующая ⇒

Свободная и облегченная диффузия.Обмен дыхательных газов между капиллярной кровью и тканями происходит, как и в легких, путем диффузии (с. 11).

Молекулы О2 движутся по градиенту напряжения (парциального давления) этого газа из эритроцитов и плазмы в окружающие ткани.

Одновременно происходит диффузия углекислого газа, образующегося в окислительных процессах, из тканей в кровь (напряжение СО2 в тканях велико, а в крови

мало). Энергией, обеспечивающей диффузию дыхательных газов, служит кинетическая энергия отдельных молекул этих газов. Таким образом, напряжение О2 и СО2 в крови играет большую роль в тканевом газообмене. Средние значения напряжений этих газов в различных частях кровеносного русла человека в условиях покоя представлены на рис. 23.2.

На высвобождение О2 из крови в ткани может влиять диффузия оксигемог.юбина внутри эритроцитов, благодаря которой ускоряется перенос молекул О2 к поверхности этих клеток [30]. Этот процесс называется облегченной диффузией кислорода.

В мышцах аналогичным образом влияет на перенос О2 диффузия оксимиог.юбина.

При определенных условиях – очень низком парциальном давлении О2 и соответственно незначительными градиентами этого давления внутри клеток – облегченная диффузия кислорода играет существенную роль в кислородном обеспечении мышечных клеток [22].

Переносу дыхательных газов может также способствовать конвекция цитоплазмы в эритроцитах или клетках ткани, а также плазмы и интерстициальной жидкости.

На перенос дыхательных газов (О2 – из крови в ткани, СО2 – в обратном направлении) влияют не только градиенты их напряжения между кровью и клетками, но также площадь поверхности обмена, величины диффузионного расстояния и диффузионного сопротивления тех сред, через которые осуществляется перенос. Зависимость диффузионного потока того или иного газа от всех этих факторов при постоянном градиенте напряжения (или концентрации) описывается первым законом диффузии Фика (с. 11 и 589).

Модели газообмена в тканях. Закон диффузии можно использовать для теоретического анализа обмена дыхательных газов в тканях и вычисления их напряжений в клетках.

Подобные построения основаны на математических моделях, включающих различные параметры, от которых зависит диффузия в участках ткани, снабжаемых одним капилляром или капиллярной сетью.

Для того чтобы можно было описать процессы диффузии О2 и СО2 математически, функциональные и морфологические условия, в которых она происходит, должны быть заданы в упрощенном виде.

Для анализа газообмена в тканях созданы различные структурные модели. Наиболее широко известна и чаще всего используется модель тканевого цилиндра, предложенная в 1918 г.

Крогом [31]. В этой модели участок ткани, снабжаемый одним капилляром, рассматривается как цилиндр, осью которого служит этот капилляр.

Крог исходил из данной модели в своих исследованиях диффузии О2 в скелетных мышцах.

632 ЧАСТЬ VI. ДЫХАНИЕ

Несмотря на то что модель Крога может описывать условия обмена газов достаточно точно лишь для того случая, когда капилляры участка ткани лежат параллельно друг другу, начинаются и заканчиваются в одной плоскости и несут кровь в одном и том же направлении, она оказалась чрезвычайно полезной для изучения обмена дыхательных газов и других веществ в тканях. В настоящее время имеется и ряд других моделей, в том числе так называемая конусная модель, основанная на допущении, что соседние капилляры несут кровь в противоположных направлениях. Предложена также кубическая модель, в которой рассматривается участок ткани между четырьмя параллельными капиллярами с противоположным направлением кровотока; другие модели описывают процесс газообмена в слое ткани, содержащем капиллярную сеть с квадратными ячейками.

Зависимость газообмена от плотности капилляров и особенностей микроциркуляции.

На обмен дыхательных газов в участке ткани влияет не только градиент напряжения этих газов между капиллярной кровью и клетками, но также плотность капилляров и распределение кровотока в микроциркуляторном русле.

От числа перфузируемых капилляров, их длины и расстояния между ними непосредственно зависят как площадь диффузионной поверхности, на которой происходит газообмен между кровью

и тканью, так и диффузионное расстояние внутри ткани.

Плотность капилляров варьирует не только в зависимости от органа, но иногда даже в пределах одного и того же органа. В тканях, характеризующихся высоким уровнем метаболизма, имеется плотная капиллярная сеть, что способствует газообмену.

В миокарде, например, на каждое мышечное волокно приходится один капилляр; среднее расстояние между соседними капиллярами составляет около 25 мкм. В коре головного мозга это расстояние равно примерно 40 мкм, а в скелетных мышцах -приблизительно 80 мкм.

Распределение кровотока в микроциркуляторном русле зависит от величины тонуса гладких мышц сосудов, предшествующих капиллярам. Изменение тонуса этих сосудов влияет на количество одновременно перфузируемых капилляров.

Таким образом, от площади диффузионной поверхности и величины диффузионного расстояния зависит не только поступление кислорода к какому-либо участку ткани, но также условия обмена О2.

⇐ Предыдущая159160161162163164165166167168Следующая ⇒

Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 601. Нарушение авторских прав

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://studopedia.info/8-63673.html

Влияние углекислого газа на дыхание в изолирующих средствах индивидуальной защиты – Журнал Горная промышленность

Где происходит газообмен между кровью и клетками

А.С.Голик, д.т.н., проф., СНПО «Горноспасатель»;
А.Ф.Син, к.т.н., ЦШ ВГСЧ; В.Р.Дингес, к.т.н., ОБР ВГСЧ

Успешные исследования подводных акваторий, космоса и воздушного пространства, использование регенеративных изолирующих аппаратов горноспасателями и шахтерами – напрямую зависят от содержания газового состава внутри помещения или дыхательного аппарата. Практика постоянного применения таких аппаратов обуславливает необходимость изучения влияния углекислого газа (CO2) на организм человека в сочетании с другими газами, например – с кислородом.

Представлению о физиологической роли СО2 в большей мере способствуют достижения в вопросах физиологии и биохимии клетки. Появилось новое понятие «внешняя среда» и «внутренняя среда», что имеет прямое отношение к рассматриваемому вопросу.

Всем известно, что дыхание – это важнейшая потребность нашего организма в процессе его жизнеобеспечения.

Процесс и функции дыхания очень тесно связаны со многими процессами нашего организма: с состоянием нервной системы, функцией кровообращения, обмена веществ и температуры тела и т.д.

В дыхании можно условно выделить внешнее дыхание (легочное – газообмен между атмосферой и клетками) и внутреннее – тканевое дыхание (окислительные процессы в клетках). Происходит постоянный газообмен между клетками нашего организма и атмосферой, который осуществляется через кровь и легочную ткань.

Легочная ткань представляет собой образно «вторую кожу», которая защищает клетки от вредного, токсического действия кислорода. Воздух, содержащийся в легких, можно представить индивидуальной атмосферой в миниатюре. И основное ее отличие от окружающей атмосферы состоит в содержании углекислого газа.

Разница в концентрации углекислого газа в альвеолах и в атмосфере – почти в 200 раз.

CO2 в атмосфере находится в пределах 0.03%, а в альвеолах легких – 5.7%. В непосредственной близости находятся как бы две разные атмосферы: одна внутри организма, другая снаружи. Причем они не смешиваются, усредняя газовый состав, а наоборот, организм старается поддерживать постоянство своей внутренней атмосферы.

В легких происходит обмен кислорода и углекислого газа между альвеолами и кровью. При этом концентрация кислорода и углекислого газа в них различна. Газообмен происходит вследствие выравнивания этих концентраций, путем пассивной диффузии.

Причем способность к продвижению через границу альвеола – капилляр (диффузионная способность), у углекислого газа выше, чем у кислорода в 25-30 раз. Диффузия газов в организме – это непрерывный процесс. Даже при остановке внешнего дыхания (например, при нырянии), прекратить газообмен в альвеолах произвольным усилием человека невозможно.

В обычных условиях организмом используется лишь часть кислорода, поступающего в легкие. Во вдыхаемом воздухе содержание кислорода составляет 21%, CO2 – 0.3%, а в выдыхаемом, соответственно – 16% и 4.5%. В полости альвеол содержание кислорода 14%, а углекислого газа на уровне 5.5-6%.

При гипоксической терапии на аппаратах гипоксикаторах возможно снижение кислорода до 10-12%. Это свидетельствует о том, что в нормальных условиях содержание кислорода в атмосфере и крови человека достаточное и с определенным «запасом прочности» [2] обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма.

Альвеолы легких покрыты густой сетью капилляров, в которые поступает кислород. По кровеносному руслу он доставляется к органам и тканям эритроцитами. Для этого в нем имеется специальный белок-гемоглобин. В сосудах легких к гемоглобину присоединяются молекулы кислорода.

К каждой молекуле гемоглобина присоединяется 4 молекулы кислорода, образуя оксигемоглобин. В таком связанном виде кислород транспортируется по сосудам в клетки. Проходя через сердце, насыщенная кислородом кровь растекается по всему организму, но отделение кислорода от гемоглобина происходит только в мельчайших сосудах – в капиллярах.

CO2 напрямую влияет на процесс отделения кислорода от гемоглобина. Если углекислого газа мало, то, несмотря на высокое содержание кислорода в крови, клетки «голодают», испытывают дефицит кислорода. В клетках развивается состояние гипоксии.

И чем меньше углекислого газа, тем хуже кислород отделяется от гемоглобина и меньше кислорода поступает в клетки. Если очень активно и глубоко подышать, то можно впасть в обморочное состояние или почувствовать головокружение.

Это связано с тем, что при усиленном дыхании снижается содержание CO2 в крови, вследствие этого ухудшается отделение кислорода от гемоглобина и снижается его поступление в клетки. По образному выражению F. Mischer (1893 г.) «Над кислородным снабжением организма углекислый газ простирает свои охраняющие крылья».

Итак, углекислый газ – первый фактор, влияющий на поступление кислорода из крови в клетки. Вторым фактором является проницаемость мембраны эритроцита.

В мембране эритроцитов, при определенных ситуациях, возникают сквозные поры, через которые кислород выходит из эритроцита.

Физики установили, что после выхода эритроцита из капилляров легких в кровеносное русло проницаемость его мембраны уменьшается в 104 раз. Для того, чтобы эти поры открылись, необходимо создать определенное давление на эритроцит.

Оказалось, что проницаемость мембраны зависит от напряженности электрического поля в оболочке эритроцита. При сильном сжатии, плотном контакте стенок эритроцита и капилляра, напряженность поля снижается, и проницаемость мембраны увеличивается.

Открывается необходимое количество пор, через которые эритроцит выпускает порцию кислорода. На его место к гемоглобину присоединяются молекулы CO2 и эритроциты направляются к легким, чтобы отдать его альвеолам и взять новую порцию кислорода.

При переходе CO2 из тканей в кровь происходит ее гидратация, а при переходе CO2 из крови в альвеолярный воздух – дегидратация Н2СО3. Обе реакции гидратации и дегидратации протекают медленно. Установлено, что значительное ускорение этих реакций происходит благодаря фермен-

ту, названному угольной ангидразой или карбоангидразой, которая находится в эритроцитах. Углекислый газ в организме человека образуется как конечный продукт обмена веществ.

Проходя через стенку тканевых капилляров, она частично растворяется в плазме крови. Большая ее часть находится в химически связанном виде с различными основаниями, образуя бикарбонаты: в плазме – №НС03, а в эритроцитах – КНС03.

В костях CO2 находится в виде карбоната кальция.

Углекислый газ играет важную роль в поддержании кислотно-щелочного баланса в организме. Важнейшим условием нормального функционирования организма является постоянство активной реакции крови и тканевых жидкостей, что напрямую связано с тканевым дыханием.

В процессе обмена веществ существуют два понятия: аэробный процесс и анаэробный. Под аэробным процессом понимают обмен веществ в организме, связанный с использованием кислорода, его еще называют аэробный метаболизм. Если химические реакции протекают без участия кислорода, то такие процессы считают анаэробными (без-кислородными).

Естественной моделью изучения резервов организма является спортивная деятельность. Об абсолютных и даже относительных величинах резервных возможностей человека известно еще очень мало. Предполагается, что человек в условиях повседневной жизни выполняет работу в пределах до 35% от своих абсолютных возможностей.

Эта работа выполняется свободно, без затрат волевых усилий. При работе в диапазоне 35-50% возможностей требуются волевые усилия и такая работа приводит к утомлению. Выше 65% абсолютных возможностей лежит «порог мобилизации». За пределами этой границы остаются только автономно охраняемые резервы организма, использование которых невозможно при помощи волевого усилия.

Аэробные процессы являются основными, ведущими, а анаэробные – вспомогательными или резервными. Анаэробные процессы почти постоянно сопровождают аэробные. Например, при усиленной физической нагрузке и большом поступлении кислорода в организм, помимо аэробного способа расщепления глюкозы, обязательно включается анаэробный.

Если при интенсивной работе скелетных мышц аэробные процессы усиливаются в десятки раз, то анаэробные процессы усиливаются в сотни раз. Это природный, стратегический резерв организма. В начале своего жизненного пути человек вообще не нуждается в кислороде и, как показали исследования, устойчивость новорожденных к дефициту кислорода в 8-10 раз выше, чем у взрослых.

Анаэробные процессы заложены как бы в памяти организма и, при необходимости, способны включаться в экстремальных случаях. Определенная концентрация СО2 в клетках является абсолютно необходимым условием нормального протекания всех биохимических процессов.

Например, снижение СО2 в легких при углубленном дыхании сдвигает рН в щелочную сторону, что изменяет активность ферментов и витаминов. Это изменение активности регуляторов обмена веществ нарушает нормальное протекание обменных процессов и ведет к гибели клеток.

Снижение концентрации углекислого газа в легких (гипо-капния) вызывает защитные реакции организма – спазм бронхов и сосудов, что уменьшает кровоток и вызывает гипоксию тканей. Кислородное голодание тканей, достигнув угрожающей организму степени, вызывает у некоторых индивидуумов повышение артериального давления (гипертонию).

Гиперкап-ния (умеренное повышение углекислого газа во вдыхаемой смеси) естественно возбуждает все гиперкапнические хемо-рецепторы и дыхательный центр, что вызывает ответное усиление вентиляции легких, снижение тонуса гладкой мускулатуры бронхов и сосудов. Постепенным, медленным повышением уровня гиперкапнии удается добиться повышения устойчивости хеморецеп-торов и нейронов дыхательного центра

к гиперкапническому стимулу, что повышает устойчивость дыхательной системы при физических нагрузках, активизирует метаболические процессы в организме.

Кроме того, углекислый газ значительно тормозит реакции образования активных форм кислорода (свободных радикалов), защищая, таким образом, клетки от разрушения.

К сожалению, реакции анаэробного типа приводят к кислородному долгу и накоплению в тканях недоокисленных продуктов распада (например, молочной и пи-ровиноградной кислот), что вызывает болевую реакцию в мышцах, предопределяя, тем самым, кратковременность использования организмом механизма «второго дыхания». Постепенно использование анаэробного типа дыхания приводит к изменениям во внутренней среде, что в конечном итоге повышает устойчивость организма к действию этих неблагоприятных изменений.

Оценка влияния CO2, добавляемого к вдыхаемой газовой смеси, на потребление кислорода при острой гипоксии имеет парадоксальные результаты. По логике при кислородном дефиците увеличение CO2 в дыхательной смеси должно усугубить действие гипоксии и ухудшить и без того тяжелое состояние организма.

В действительности все оказалось наоборот, и добавление углекислого газа к бедной кислородом дыхательной смеси только улучшае самочувствие человека. То же происходит и при высоком содержании кислорода в дыхательной смеси.

Так, при проведении испытаний нового регенеративного самоспасателя в Кузбасссе было установлено, что за 2 часа 50 минут дыхания в самоспасателе содержание CO2 в выдыхаемом воздухе в последние 50 минут составляло 4.1-6.5%, кислорода 32-50 %. И, хотя артериальное давление и частота пульса у респи-раторщика Д.В.

Емельянова повысились со 120/70 (PS = 70 мин-1) до 140/90 (PS = 100 мин-1), он абсолютно не чувствовал какого-либо дискомфорта или напряжения при дыхании (табл. 1).

При повторных испытаниях аппарата ситуация повторилась. Здесь уже 1 час 40 минут испытатель ( респира-торщик В.М. Татауров, 1961 г. рожд.) дышал смесью с повышенным содержанием CO2. Также отмечено незначительное повышение артериального давления со 120/85 (PS = 80 мин-1) до 130/90 (PS = 108 мин-1), и также не наблюдалось какого-либо дискомфорта при дыхании (табл. 2).

В процессе испытаний оба испытателя передвигались по горизонтальной поверхности со скоростью 5-6 км/ч.

Ранее в лаборатории известного физиолога М.Е. Маршака проводились исследования влияния гипер- и гипокап-нии на скорость вымывания азота из организма человека (Л.И. Ардашнико-ва, 1948 г. рожд.).

Регистрировалась динамика изменения количества выделяемого азота в разные отрезки времени после переключения на дыхание чистым кислородом или смесью кислорода и углекислого газа. В табл. 3 приводятся данные о выделении азота при

дыхании чистым кислородом и его смесью с 3-5% CO2 [4].

Данные табл. 3 показывают, что при вдыхании газовой смеси кислорода и 3-5% углекислого газа скорость выделения азота из организма человека уменьшается. И наоборот – после прекращения дыхания газовой смесью скорость выделения азота увеличивается.

При гипоксии происходит понижение кислорода в артериальной крови, которое вызывает усиленное дыхание и вымывание CO2 из организма. Возникает гипокапния, которая, в свою очередь, предполагает повышенную потребность в кислороде.

Добавление СО2 к бедной кислородом газовой смеси ликвидирует гипокап-нию и потребность в кислороде снижается, при этом улучшается снабжение кислородом головного мозга и сердца за счет уменьшения снабжения кислородом скелетных мышц.

Проблема в том, что эти исследования проводились при нормальном дыхании человека без использования каких-либо средств индивидуальной защиты органов дыхания.

Современные изолирующие самоспасатели типа ШСС-1Т и ШСС-1У, применяемые в горнорудной промышленности, работают на химически связанном кислороде и имеют на вдохе концентрацию чистого кислорода 80-100%. Техническими условиями эксплуатации данных самоспасателей предусмотрено иметь на вдохе содержание CO2 не более 1%.

Отсутствие влажности и высокая температура почти чистого кислорода на вдохе создают дискомфорт при дыхании, который выражается чувством жжения и першения в горле уже через 30-40 минут.

На наш взгляд, добавление углекислого газа в дыхательную смесь должно решить проблему комфортности дыхания в изолирующих СИЗ. Для этого необходимо провести медицинские исследования по установлению границ содержания CO2 в дыхательной смеси и времени, в течение которого можно дышать этой смесью без особого вреда для организма человека.

ЛИТЕРАТУРА:
1.    ГОСТ Р 12.4.220-2001 «Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Аппараты изолирующие автономные с химически связанным кислородом (самоспасатели )», -М.: Госстандарт России. 2.    Зинатулин С.Н. Как я жил без кислорода. -Новосибирск: ООО «Динамика» 2005, с. 28. 3.    Правила безопасности в угольных шахтах. -М 2003 г. 4.    Маршак М.Е. Физиологическое значение углекислоты. -М.: «Медицина»-1969, с. 122

5.    Протоколы испытаний регенеративного изолирующего самоспасателя., -Кемерово, 2006 г.

Журнал “Горная Промышленность” №3 2006

Источник: https://mining-media.ru/ru/article/prombez/1101-vliyanie-uglekislogo-gaza-na-dykhanie-v-izoliruyushchikh-sredstvakh-individualnoj-zashchity

Страница Врача
Добавить комментарий