Функции легких, не связанные с газообменом.

Физиология дыхания 2.

План

1. Газообмен между альвеолами и кровью. Состояние газов крови.

2. Транспорт газов и факторы, его определяющие. Тканевое дыхание.

3. Функции легких, не связанные с газообменом.

4. Регуляция дыхания, дыхательный центр и его свойства.

5. Особенности дыхания у птиц.

Газообмен между альвеолами и кровью. Состояние газов крови.

В альвеолах легких О2 и СО2 обмениваются между воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения.

Выдыхаемый воздух содержит больше О2 и меньше СО2, чем альвеолярный воздух, т.к. к нему примешивается воздух вредного пространства (7:1).

Величина диффузии газов между альвеолами и кровью определяется чисто физическими законами, действующими в системе газ - жидкость, разделенной полупроницаемой мембраной.

Основным фактором, определяющим диффузию газов из альвеол воздуха в кровь и из крови в альвеолы, является разность парциального давления, или градиент парциального давления. Диффузия происходит из области с более высоким парциальным давлением в область с более низким давлением.

Газовый состав воздуха

Парциальное давление (лат. partialic – частичный) - это давление того или иного газа в смеси газов, которое он оказывал бы при той же температуре, занимая один весь объем

Р = РА х а/100,

где Р – парциальное давление газа, РА – атмосферное давление, а – объем газа, входящего в смесь в %, 100 – %.

Р О2 вдых.= 760 х 21 / 100 = 159,5 мм рт. ст.

Р СО2 вдых. = 760 х 0,03 / 100 = 0,23 мм рт. ст.

Р N2 вдых. = 760 х 79 / 100 = 600,7 мм рт. ст.

Равенство Р_О2 или Р_СО2 во взаимодействующих средах никогда не наступает. В легких идет постоянный приток свежего воздуха вследствие дыхательных движений грудной клетки, в тканях же разность напряжения газов поддерживается процессами окисления.

Разность между парциальным давлением О2 в альвеолярном воздухе и венозной крови легких составляет: 100 - 40 = 60 мм рт.ст., что вызывает диффузию О2 в кровь. При разности напряжения О2 1 мм рт. ст. у коровы в кровь переходит 100-200 мл О2 в 1 мин. Средняя потребность животного в О2 в покое составляет 2000 мл в 1 мин. Разности давления в 60 мл рт. ст. более чем достаточно для насыщения крови О2 как в покое, так и при нагрузке.

60 мм рт.ст. х 100-200 мл = 6000-12000 мл О2 в мин

Транспорт газов и факторы, его определяющие. Тканевое дыхание.

Основной переносчик газов – кровь – эритроциты. Газы в крови находятся в растворенном и связанном состоянии. Количество растворенного газа зависит от условий:

1. Состав жидкости (крови).

2. Объем и давление газа вне жидкости.

3. Температура жидкости.

4. Физические свойства газа.

Степень растворимости газов определяется по коэффициенту растворимости – это объем газа, который может раствориться в 1 мл жидкости при 0ºС и давлении 760 мм рт. ст.

Транспорт О2. О2 переносится в крови эритроцитами, связываясь с гемоглобином. Нв + 4О2 ↔ Нв(О2)4.

При парциальном давлении 10 мм рт. ст. связывается 55% Нв, при 40 мм рт. ст. - 84%, при 100 мм рт. ст. - 95-100%.

В тканях парциальное давление О2 низкое, поэтому там происходит распад оксиНв, т.е. переход О2 из капилляров в ткани.

1 г Нв может присоединить 1,34 мл О2.

Количество О2, которое может быть связано 100 мл крови при полном переходе Нв крови в оксиНв называется кислородная емкость.

При среднем уровне Нв - 15 г% кислородная емкость составляет:

15 х 1,34 + 0,3 (О2 в свободном состоянии) = 20,4 мл О2 в 100 мл крови

КРС – 15,4; МРС – 16,4; свинья – 17,8; лошадь – 14,4; собака – 19,8; куры -15 мл.

В тканях парциальное давление О2 низкое = 20 мм рт.ст., в артериальной крови – 95, следовательно происходит переход О2 в ткани.

Транспорт СО2. Разность между парциальным давлением СО2 в венозной крови и в альвеолярном воздухе менее значительна (46 — 40 = 6 мм рт.ст.). Однако растворимость СО2 в тканях легочных мембран (аэрогематическом барьере) выше растворимости О2 более, чем в 20 раз. Поэтому СО2 из крови также выводится без затруднений.

Парциальное давление СО2 в тканях выше - 60 мм рт.ст., чем в артериальной крови - 40 мм рт.ст. Поэтому СО2 легко диффундирует в капилляры.

СО2, растворенное в плазме крови переходит в эритроциты, где под действием ферментов – карбоангидразы переходит в угольную кислоту, которая в тканях связана с буферными системами – карбонатной и гемоглобиновой.

Тканевое дыхание. Осуществляется в клетках и межклеточном веществе и включает:

1. Отдачу Н2 – дегидрирование

2. Присоединение О2

3. Перемена валентности.

При участии ферментов: пероксидазы и оксидазы. При этом участвует и цитохромная система (цитохромоксидаза).

Функции легких, не связанные с газообменом.

1. Участие в очищении крови от механических примесей. Легкие как бы профильтровывают венозную кровь, задерживая механические частицы (деформированные и разрушенные клетки, микрокапли жира) и подвергая их перевариванию собственными ферментами.

2. В легких синтезируются значительные количества тромбопластина и гепарина - веществ, способствующих и препятствующих свертыванию крови. Противосвертывающая система легких обеспечивает свободное кровообращение в малом круге и поддерживает фибринолитическую активность всей циркулирующей крови.

3. Участие в липидном и водном обмене. Поступающие с лимфой в венозный кровоток эмульгированные липопротеиды, моноглицериды и жирные кислоты расщепляются в легких липопротеазами и подвергаются окислению в митохондриях клетки с выделением энергии. Наряду с этим в легких происходит синтез фосфолипидов и глицерина. Протеолитические ферменты легких выделяются тучными клетками альвеол, а ферменты, гидролизирующие жиры — клетками эндотелия капилляров.

4. Через легкие с выдыхаемым воздухом выделяется вода в виде паров (до 10 л/сут. у лактир.коровы), поступающая в альвеолы из капилляров малого круга кровообращения. При тепловом напряжении выделение воды через органы дыхания возрастает. Вместе с тем легкие способны поглощать воду из воздуха при насыщении его водяными парами. Вместе с водой в легкие могут проникать и растворенные в ней вещества. Эта способность легких используется в ветеринарии при введении животным лекарственных веществ или вакцин в виде тонкого аэрозоля.

5. Способность ткани легкого активировать или инактивировать биологически активные вещества называют биотрансформирующей функцией. В легких поглощаются и инактивируются ацетилхолин, серотонин, кинины, некоторые простагландины. Превращаются в активную форму ангиотензин, гистамин, некоторые простагландины.