Физиология дыхания Выполнила : Преподаватель анатомии и физиологии человека Андреева Н. М.

Цель : 1. Разъяснить механизм газообмена в лёгких и транспорт кислорода и углекислого газа кровью. 2. Раскрыть механизм вдоха и выдоха и нейрогуморальную регуляцию.

Дыхание – это жизненно необходимый процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей его средой.

Фазы газообмена Внешнее (легочное) дыхание Транспорт газа к крови Внутреннее (тканевое) дыхание Обмен воздуха между внешней средой и легочными альвеолами Насыщенная кислородом кровь транспортируется к месту потребления, а от клеток уносит СО 2. Это потребление клетками кислорода и выделение ими углекислоты.

1. Вдох ( инспирация ), осуществляется вследствие увеличения объёма грудной клетки за счёт сокращения дыхательных мышц. Продолжительность 0,9-4,7 с. 2. Выдох ( экспирация ), осуществляется в результате расслабления наружных межрёберных мышц и поднятия купола диафрагмы. Продолжительность 1,2-6 с. 3. Дыхательная пауза ( различна по величине и может отсутствовать ).

Вдох и выдох осуществляется дыхательным аппаратом. Активная роль в акте вдоха и выдоха принадлежит дыхательным мышцам : межрёберные и диафрагма. Движение грудной клетки обеспечивает вентиляцию легких, наполнение их атмосферным воздухом ( вдох, инспирация ) и изгнание из легких атмосферного воздуха ( выдох, экспирация ).

Устройство для демонстрации роли внутриплеврального давления в дыхательном акте, представляющее собой препарат легких с трахеей, заключенный в прозрачную камеру; при уменьшении давления в камере относительно давления в легких происходит «вдох», при увеличении - «выдох».

Газообмен в лёгких совершается между альвеолярным воздухом и кровью лёгочных капилляров путём диффузии в результате разницы парциального давления газов. Парциальное давление – это часть общего давления, которая приходится на долю каждого газа в газовой смеси.

Газообмен осуществляется через аэрогематический барьер ( воздушно - кровяной ), который состоит из : 1. сурфактанта, выстилающего внутреннюю поверхность альвеол ( плёнка фосфолипида ); 2. Альвеолярного эпителия ( однослойный плоский ); 3. Интерстициональной соединительной ткани ( придающей эластичность альвеолам ); 4. Эндотелия капилляров ; 5. Слоя плазмы.

Газообмен в лёгких осуществляется за счёт разности парциального давления. ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ – это часть общего давления, которая приходится на долю каждого газа в газовой смеси и зависит от процентного содержания газа в смеси.

Парциальное давление О 2 в альвеолярном воздухе (100 мм рт. ст.) больше, чем в притекающей венозной крови (40 мм рт. ст.), то О 2 диффундирует через альвеолы в капилляры. Напротив, парциальное давление СО 2 в венозной крови (46 мм рт. ст.) больше, чем в альвеолярном воздухе (40 мм рт. ст.), то СО 2 диффундирует в альвеолы.

O2 попадая в кровь связывается и транспортируется гемоглобином. Молекула гемоглобина имеет 4 места связывания для кислорода, т. е. максимально может присоединить четыре молекулы кислорода. При этом происходит образования непрочного легко диссоциирующего соединения – оксигемоглобина. Транспортная функция гемоглобина, который способен переносить кислород от легких к тканям, осуществляется благодаря обратимым конформационным изменениям четвертичной структуры ( формы ) его молекул, что изменяет их сродство к кислороду. В дезоксигенированном состоянии гемоглобин имеет низкую сродство к кислороду, а в оксигенированном высокую. На состояние молекулы гемоглобина ( окси - или дезоксигенирование ) оказывает влияние ряд внешних факторов. Наибольшее значение из них имеет парциальное давление кислорода РО 2. При относительно высоком РО 2 гемоглобин имеет гораздо большее сродство к кислороду, чем при относительно низком.

Кислород проникает из крови в клетки тканей путем диффузии, обусловленной разностью его парциальных давлений по обе стороны. Происходит диссоциация оксигемоглобина и переход кислорода из крови в ткани. На диссоциацию оксигемоглобина влияет напряжение кислорода в тканях. В тканях, в которых процессы обмена веществ протекают интенсивно, концентрация углекислого газа и ионов водорода увеличивается, а температура повышается. Это ускоряет и облегчает « отдачу » гемоглобином кислорода и облегчает течение обменных процессов.

Образующийся в тканях СО 2 вследствие разности напряжения диффундирует в межтканевую жидкость, плазму крови, а из неё в эритроциты. В эритроцитах углекислый газ (10%) соединяется с гемоглобином, образуя карбогемоглобин. Остальная часть соединяется с водой и превращается в угольную кислоту. В легочных капиллярах напряжение углекислого газа низкое, при этом происходит активация карбоангидразы ( фермент ). Она расщепляет угольную кислоту на воду и СО 2, который диффундирует в альвеолярный воздух.

Спирография – это метод оценки состояния легких путем измерения объема и скорости выдыхаемого воздуха. Оценка результатов записывается в виде спирограммы. Она иллюстрирует основные легочные объемы и емкости легких. Эта процедура безболезненна, не связана с введением в организм пациента каких - либо медицинских инструментов, может проводиться в амбулаторных исследованиях и занимает всего несколько минут.

1. Дыхательный объем : объем воздуха, вдыхаемый ( или выдыхаемый ) при одном вдохе ( выдохе ). В норме при спокойном дыхании до 500 мл ; 2. Резервный объем вдоха : объем воздуха, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха. В норме мл ; 3. Резервный объем выдоха : объем воздуха, который можно дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха. В норме около мл ; 4. Остаточный объем легких : объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. В норме около мл.

1. Жизненная емкость легких : объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха ; сумма дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха. В норме мл ; 2. Общая емкость легких : объем воздуха, содержащийся в легких на высоте максимального вдоха ; сумма жизненной емкости легких и остаточного объема легких. В норме мл ; 3. Функциональная остаточная емкость : объем воздуха, содержащийся в легких после спокойного выдоха ; сумма резервного объема выдоха и остаточного объема легких. В норме мл ; 4. Емкость вдоха : объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного выдоха ; сумма дыхательного объема и резервного объема вдоха. В норме мл. Приведенные количественные значения сильно колеблются, зависят от пола, возраста, роста и других факторов и являются ориентировочными.

Спирограмма, иллюстрирующая легочные объемы и емкости легких.

Эту жизненно важную функцию регулирует сеть многочисленных взаимосвязанных нейронов ЦНС, расположенных в нескольких отделах мозга и объединяемых в комплексное понятие " дыхательный центр ". При воздействии на его структуры нервных и гуморальных стимулов происходит приспособление функции дыхания к меняющимся условиям внешней среды. Дыхательный центр управляет двумя основными функциями : двигательной, которая проявляется в виде сокращения дыхательных мышц, и гомеостатической, связанной с поддержанием постоянства внутренней среды организма при сдвигах в ней содержания 0 2 и СО 2.

Нейроны дыхательного центра имеют связи с многочисленными механорецепторами дыхательных путей, альвеол легких и рецепторов сосудистых рефлексогенных зон. Благодаря этим связям осуществляется рефлекторная регуляция дыхания и ее координация с другими функциями организма.

От мышечных веретен и сухожильных рецепторов, расположенных в межреберных мышцах и мышцах живота, импульсы поступают в соответствующие сегменты спинного мозга, затем в продолговатый мозг, центры головного мозга, контролирующие состояние скелетных мышц. В результате происходит регуляция силы сокращений в зависимости от исходной длины мышц и оказываемого им сопротивления дыхательной системы.

Главным физиологическим стимулом дыхательных центров является двуокись углерода. Регуляция дыхания обусловливает поддержание нормального содержания СО 2 в альвеолярном воздухе и артериальной крови. Деятельность дыхательного центра зависит от состава крови, поступающей в мозг по общим сонным артериям. В 1890 г. это было показано Фредериком в опытах с перекрестным кровообращением. У двух собак, находившихся под наркозом, перерезали и соединяли перекрестно сонные артерии и яремные вены. При этом голова первой собаки снабжалась кровью второй собаки и наоборот. Если у одной из собак, например у первой, перекрывали трахею и таким путем вызывали асфиксию, то гиперпноэ ( увеличение частоты дыхания ) развивалось у второй собаки. У первой же собаки, несмотря на увеличение в артериальной крови напряжения СО 2 и снижение напряжения 0 2, развивалось апноэ ( отсутствие дыхания ), так как в ее сонную артерию поступала кровь второй собаки, у которой в результате гипервентиляции снижалось напряжение СО 2 в артериальной крови и альвеолярном воздухе.

о Двуокись углерода, водородные ионы и умеренная гипоксия вызывают усиление дыхания. Эти факторы усиливают деятельность дыхательного центра, оказывая влияние на периферические ( артериальные ) и центральные ( модулярные ) хеморецепторы, регулирующие дыхание.

1. Значение и сущность дыхания. 2. Основные этапы акта дыхания. 3. Дыхательный цикл. Частота дыхания в норме и при патологии. Механизмы вдоха и выдоха. 6. Что такое модель Ф. Дондерса и что она доказывает ? 7. Назовите четыре легочных объема и четыре емкости легких. 8. Минутный объем дыхания в покое и при физической нагрузке. Мертвое пространство и его объем в покое. Как совершается газообмен кислорода и углекислого газа в лег ­ ких ? Распределение парциального давления ( напряжения ) кислорода и углекислого газа в легких, крови, тканях. Механизм транспорта кислорода и углекислого газа кровью. Структура и локализация дыхательного центра. Действие избытка углекислого газа на дыхательный центр. Как можно доказать влияние избытка углекислого газа на изме ­ нение характера дыхания ? Механизм первого вдоха новорожденного. Как осуществляется саморегуляция дыхания ( рефлекс Э. Геринга - И. Брейера )? Рефлекс К. Гейманса. Высотная ( горная ) и водолазная ( кессонная ) болезни.

Задание на дом к следующему занятию Тема : Обмен веществ и энергии Анатомия и физиология человека, Н. И. Федюкович, И. К. Гайнутдинов. Стр Анатомия и физиология человека, Н. И. Федюкович стр Лекция. Составление схем регуляции дыхания ; составление сравнительной таблицы содержания кислорода и углекислого газа в дыхательных средах организма.