§ 15. ПРОЦЕСС ДЫХАНИЯ

Основные понятия и ключевые термины: Вентиляция лёгких. Газообмен в лёгких. Транспорт газов кровью. Газообмен в тканях.

Вспомните! Что такое дыхание и дыхательная система?

Подумайте!

Воздух - природная смесь газов, из которых состоит атмосфера Земли. Основными компонентами воздуха являются азот (78,09 % по объёму) и кислород (20,95 %), а также углекислый газ, водяной пар и инертные газы (аргон, неон и т. д.). Почему именно кислород используется в небольшом количестве для дыхания, а не азот, которого в воздухе гораздо больше?

СОДЕРЖАНИЕ

Как происходит вентиляция лёгких?

Вентиляция лёгких - обмен воздуха между внешней средой и альвеолами лёгких, происходит с помощью ритмичных дыхательных движений - вдоха и выдоха. Поскольку лёгкие человека не имеют собственных мышц, то их вентиляцию осуществляют: а) грудная клетка с внешними и внутренними межрёберными мышцами, приводящими её в движение; б) диафрагма; в) вспомогательные дыхательные мышцы (грудные, трапециевидные); г) вспомогательные выдыхательные мышцы (брюшные). В альвеолы лёгких атмосферный воздух попадает благодаря вдоху, а выходит из них с изменённым составом с помощью выдоха.

Вдох — активный процесс, обеспечивающий увеличение грудной клетки. Во время спокойного вдоха межрёберные внешние мышцы сокращаются и поднимают ребра, диафрагма сокращается, становится плоской и опускается вниз.

При этом объём грудной полости увеличивается, давление в лёгких становится меньше атмосферного, и воздух поступает в лёгкие.

Во время глубокого вдоха происходит одновременное сокращение межрёберных мышц, диафрагмы, а также некоторых мышц грудной клетки и плечевого пояса.

Ил. 32. Дыхательные движения человека: 1 - вдох; 2 - выдох

Выдох — пассивный процесс, во время которого уменьшается грудная клетка. Во время спокойного выдоха межрёберные внешние мышцы расслабляются, и рёбра опускаются вниз, диафрагма расслабляется и становится выпуклой. Благодаря этому объём грудной клетки уменьшается, давление в лёгких становится больше атмосферного и воздух выходит из лёгких. Во время глубокого выдоха происходит сокращение внутренних межрёберных мышц и мышц брюшной стенки.

Итак, вентиляция лёгких осуществляется благодаря дыхательным движениям - вдоху и выдоху, которые постоянно и ритмично сменяют друг друга.

Чем отличается обмен газов в лёгких от газообмена в тканях?

Ил. 33. Газообмен в альвеолах лёгких и в клетках тела

Вдыхаемый воздух содержит около 21 % кислорода, примерно 0,03 % углекислого газа и около 79 % азота, воды и инертных газов. После газообмена в лёгких состав выдыхаемого воздуха становится другим: кислорода в нём - 16,3 %, углекислого газа - 4% и 79,7 % азота, воды и инертных газов. Разное содержание кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе объясняется обменом газов в лёгких.

Газообмен в лёгких - обмен О2 и СО2 путём диффузии между альвеолярным воздухом и венозной кровью.

Эти процессы происходят в альвеолах и ближайших к ним бронхиолах и альвеолярных мешочках. В воздухе, вдыхаемом человеком, кислорода содержится больше, чем в венозной крови, поступившей в лёгочные капилляры. Поэтому кислород в результате диффузии свободно проникает сквозь стенки альвеол и капилляров в кровь. В то же время углекислый газ в результате диффузии проникает с венозной крови в альвеолярный воздух и во время выдоха выводится из организма.

Итак, в процессе газообмена в лёгких венозная кровь лишается углекислого газа и насыщается кислородом, превращаясь из венозной в артериальную.

Газообмен в тканях - обмен О2 и СО2 путём диффузии между артериальной кровью капилляров и тканевой жидкостью. Он происходит в тканях также вследствие диффузии. В артериальной крови капилляров кровь содержит больше кислорода, чем тканевая жидкость. Поэтому кислород в результате диффузии свободно проникает сквозь стенки капилляров в жидкость, из которой попадает в клетки и сразу вступает в реакции окисления. В то же время углекислый газ, образующийся при этом в результате диффузии, проникает из клеток в тканевую жидкость и далее в кровь.

Итак, в процессе газообмена в тканях артериальная кровь снабжает кислородом клетки и лишает их углекислого газа, превращаясь в венозную.

Каковы особенности транспорта дыхательных газов кровью?

Транспорт газов кровью - перенос кровью О2 от лёгких к клеткам и СО2 от клеток к лёгким. Осуществляется этот этап кровеносной системой в такой последовательности. По лёгочным артериям в лёгкие поступает венозная кровь с углекислым газом, а от лёгких уже течёт артериальная кровь, насыщенная кислородом. Она поступает в сердце, оттуда переносится к тканям. В тканях кровь отдаёт кислород, поглощает углекислый газ, превращаясь в венозную. Эта кровь поступает в сердце и направляется снова к лёгким.

Транспорт кислорода от лёгких к тканям осуществляется преимущественно гемоглобином эритроцитов крови, который является основным транспортировщиком кислорода. Незначительная часть О2 (около 1 %) транспортируется в плазме в растворённом состоянии, поскольку растворимость кислорода в воде невелика. Гемоглобин содержит атом двухвалентного железа, который связывает кислород и превращается в оксигемоглобин (HbO2). Один грамм гемоглобина может присоединить 1,34 мл кислорода.

Транспорт углекислого газа от тканей к лёгким осуществляется тремя способами: 1) в растворённом состоянии (10 %о); 2) в виде карбгемоглобина (10 %о); 3) в виде карбонатов (80 %о). Растворимость СО2 в воде выше растворимости кислорода, поэтому и большая часть углекислого газа переносится плазмой крови. Часть углекислого газа связывается с гемоглобином с образованием карбгемоглобина (HbCO2). Это соединение неустойчиво и легко разлагается в лёгочных капиллярах. Остальной СО2 взаимодействует с водой плазмы крови, образуя угольную кислоту (Н2СО3). Эта кислота сразу разлагается с образованием гидрокарбонатов (NaHCO3 и КНСО3). В лёгких эти соли диссоциируют, и освобождённый углекислый газ поступает в альвеолы.

Итак, кислород и углекислый газ транспортируются кровью по-разному, поскольку растворимость этих дыхательных газов различна.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Учимся познавать

Задача на применение знаний

Упражнение 1. Сравните состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и ответьте на вопросы:

- Почему содержание кислорода в выдыхаемом воздухе уменьшилось?

- Почему содержание углекислого газа в выдыхаемом воздухе увеличилось?

- Почему содержание азота в выдыхаемом воздухе почти не изменилось?

Упражнение 2. Во время спокойного вдоха в лёгкие поступило 0,5 л воздуха. Определите, сколько кислорода (в миллилитрах) при этом поступило из лёгких в венозную кровь лёгочных артерий и сколько углекислого газа поступило из венозной крови лёгочных артерий в лёгкие.

Упражнение 3. Укажите правильную последовательность процессов, характеризующих перемещение кислорода в организме: с - вдох атмосферного воздуха; ч - образование оксигемоглобина и растворение в плазме; н - диффузия кислорода в тканевую жидкость; о - пассивный транспорт кислорода с помощью клеточных мембран; в - участие кислорода в реакциях окисления с высвобождением энергии, необходимой для жизни; е - диффузия кислорода из альвеол в кровь; е - перемещение артериальной крови к тканям.

Если правильно определите последовательность, прочитаете в таблице фамилию учёного, который открыл карбгемоглобин.

Биология + Химия

Элемент кислород по распространённости занимает 3-е место после водорода и гелия. Это самый распространённый химический элемент. На его долю приходится 47 % массы земной коры, 85,7 % массы гидросферы, 23,15 % массы атмосферы и 25,6 % в живой природе. Предложил название «кислород» и объяснил его роль в процессах горения и дыхания известный французский учёный, один из основателей современной химии Антуан Лоран де Лавуазье (1743-1794). Что представляет собой кислород с точки зрения химии?

Биология + Медицина

Атмосферное давление - важный климатический фактор, действующий на живые организмы. Одним из проявлений влияния пониженного атмосферного давления на человека является горная, или высотная, болезнь. Большие и быстрые перепады атмосферного давления могут вызвать кессонную болезнь, связанную с резкими изменениями давления газов в крови. Кессонная болезнь чаще всего развивается у аквалангистов и водолазов, которые нарушают правила подъёма на поверхность. Что же такое горная и кессонная болезни?

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Биология 8 класс Соболь (новая программа)", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)