Газообмен в легких (легочное дыхание)




Концентрация газа в альвеолах отличается от концентрации газов в атмосферном воздухе. Атмосферный воздух содержит 20,94% кислорода, 0,03% двуокиси углерода, 79,03% азота. Воздух же в альвеолах содержит 14,2-14,6% кислорода, 5,5-5,7% двуокиси углерода и 80% азота.

 

Таблица 11 – Содержание и парциальное давление дыхательных газов

  Содержание газов Парциальное давление
О2 СО2 О2 СО2
Вдыхаемый воздух 0,209 0,0003 150 мм рт.ст. 0,2 мм рт.ст.
Альвеолярная смесь 0,14 0,056 100 мм рт.ст. 40 мм рт.ст.
Выдыхаемая смесь 0,16 0,04 114 мм рт.ст. 29 мм рт.ст.

 

Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью в легких осуществляется вследствие разности парциального давления О2 и СО2 в альвеолах и в крови. Каждый из газов переходит из области более высокого парциального давления в область более низкого давления. Парциальное давление СО2 в альвеолах (40 мм рт.ст.) меньше, чем в оплетающих их капиллярах (46 мм рт.ст.), поэтому газ переходит из капилляров в альвеолы, т.е СО2 удаляется из венозной крови в альвеолы и далее поступает в атмосферу. Парциальное давление О2 в альвеолах (более 100 мм рт.ст.) выше, чем в капиллярах легких (40 мм рт.ст.), этим и объясняется переход О2 из альвеол в капилляры легких. Эта разница в концентрациях как СО2, так и О2 имеет большое значение, так как определяет скорость газообмена в легких. Обмен газов между кровью и альвеолярным воздухом осуществляется через мембраны, образованные однослойным эпителием капилляров и альвеол. Время, в течение которого возможна диффузия при прохождении эритроцита через легочные капилляры, около 0,3 сек.

 

Транспорт газов кровью

Кислород к тканям и двуокись углерода от тканей переносятся кровью. Газы находятся в жидкости как в состоянии физического растворения, так и в химически связанном виде. В 100 мл артериальной крови растворено 3 мл свободного кислорода и 19 мл связано гемоглобином. Двуокиси углерода в 100 мл артериальной крови физически растворено 2,5 мл, а в химически связанной форме находится 50-52 мл, в венозной крови – 55-58 мл. В плазме большая часть СО2 содержится в форме солей угольной кислоты. Около 25-30% выделяемой в легких двуокиси углерода переносит гемоглобин. Количество оксигемоглобина в крови зависит от ряда условий. Так как интенсивно работающим тканям требуется кислород, то диссоциация оксигемоглобина будет тем интенсивнее, чем ниже в тканях парциальное давление О2, выше парциальное давление СО2 и чем больше водородных ионов в тканях.

 

Газообмен между кровью и тканями (тканевое дыхание)

 

Газообмен в тканях, как и в легких происходит вследствие разности парциального давления О2 и СО2 в капиллярах и в тканях. Ткани поглощают О2 и отдают СО2. Газы переходят из области большего давления в область меньшего. На интенсивность газообмена влияют длина капилляров, разница парциального давления, химический состав крови, скорость кровотока и т.д. От численности капилляров, их длины зависит диффузионная поверхность, через которую происходит газообмен между кровью и тканью. Чем интенсивнее обмен в какой-либо ткани, органе или системе органов, тем больше требуется О2. В этих органах плотность капилляров повышается. Так, в миокарде на каждое мышечное волокно приходится один капилляр, расстояние между ними составляет около 25 мкм. В коре головного мозга это расстояние равно примерно 40 мкм, а в скелетных мышцах – приблизительно 80 мкм.

При нарушениях газообмена в легких или при нарушении процессов транспорта кислорода к тканям в последних возникает состояние тканевой гипоксии – снижение парциального давления кислорода или тканевой аноксии – парциальное давление кислорода равно 0 мм.рт.ст.

 

Регуляция дыхания

 

Главная цель регуляции дыхания состоит в поддержании соответствия легочной вентиляции потребностям организма.

Нервная регуляция дыхания осуществляется дыхательным центром продолговатого мозга. Он обеспечивает непроизвольную регуляцию частоты и глубины дыхания, например, воздействие на холодовые, болевые и другие рецепторы может приостановить дыхание. Произвольная регуляция глубины и частоты дыхания осуществляется при участии коры больших полушарий. Так, например, мы можем произвольно ускорить или остановить дыхание.

Регуляция дыхания обеспечивается взаимодействием гуморальных и рефлекторных механизмов. Изменение концентрации СО2 в значительно большей степени влияет на процесс дыхания, чем изменение концентрации О2. Избыток двуокиси углерода ускоряет частоту и глубину дыхания, а недостаток – замедляет. В результате усиления вентиляции легких дыхание приостанавливается, т.к. концентрация двуокиси углерода в крови снижается. легких оту и глубину дыханияизменение концентрации Оизвольно ускорить или остановить дыхание.а

Выделительная система

 

К выделительной системе относятся почки, мочевой пузырь, мочеточники.

 

Почки

 

Почки – парный орган. Масса почки – 120 г. Они расположены симметрично по обе стороны позвоночного столба. Через почки выводятся из организма излишки воды и минеральных солей, аммиак, мочевина, мочевая кислота и некоторые другие вещества. Почки поддерживают постоянную величину рН крови, регулируют содержание гемоглобина в крови, а также артериальное давление.

Место входа в почку артерий, лимфатических сосудов и выхода мочеточника и вен называется почечными воротами. На поперечном разрезе почка состоит из коркового и мозгового вещества. Мозговое вещество образует почечные пирамидки, которые своим основанием примыкают к корковому веществу, а верхушкой обращены к почечной чашечке. Малые почечные чашечки переходят в почечную лоханку и далее в мочеточник.

Кровоснабжение почки осуществляется из почечной артерии, которая делится на большое количество мелких сосудов и, в конечном итоге. На приносящие клубочковые артериолы. Последние в нефроне разветвляются на капилляры клубочка. Далее они собираются в выносящую артериолу.

Структурной и функциональной единицей почки является нефрон. Каждая почка состоит из 1 млн. нефронов. Нефрон начинается клубочком, состоящим примерно из 50 капиллярных петель, образующих мальпигиев клубочек, погруженный в двустенную чашу – капсулу. Между стенками капсулы имеется полость, в которую фильтруется первичная моча. Первичная моча переходит в извитой каналец первого порядка, далее в петлю Генле, потом в извитой каналец второго порядка и заканчивается собирательной трубкой. По собирательной трубке вторичная моча поступает в почечную лоханку.

 

Этапы образования мочи

Образование мочи состоит из трех этапов: фильтрации, обратного всасывания (реабсорбция) и канальцевой секреции.

Из капилляров клубочков моча фильтруется через полупроницаемую мембрану капсулы. Она пропускает молекулы диаметром примерно до 100 ангстрем, поэтому крупномолекулярные вещества через мембрану не проходят. Неорганические и низкомолекулярные вещества (мочевина, мочевая кислота, глюкоза, аминокислоты и др.) свободно проходят через клубочковый фильтр. Фильтрация идет благодаря разнице давления, так как сосуд, приносящий кровь, имеет больший диаметр, чем выносящий сосуд. В течение суток через почки протекает около 1700 л крови, а количество первичной мочи составляет 170 л в сутки. Первичная моча по составу напоминает плазму крови, только без белков. Вторичной мочи в сутки выделяется 1-2 л, следовательно, обратно всасывается 168 л жидкости.

Обратное всасывание (реабсорбция) – это второй этап образования мочи. В канальцах вновь всасываются и поступают в кровь вода, глюкоза. Многие аминокислоты, витамины, большая часть ионов натрия, кальция, калия, хлора. В извитых канальцах первого порядка воды всасывается 40-45% от профильтровавшейся в клубочках, в петле Генле реабсорбируется 25-28%, в собирательных трубках – до 20%. Две части петли Генле, восходящая и нисходящая, действуют взаимосвязано. В нисходящей части петли происходит обратное всасывание воды благодаря разности осмотических давлений в межтканевой жидкости и внутри нисходящей части петли Генле. Переход воды из канальцев в межтканевую жидкость происходит потому. Что в межклеточной среде концентрация веществ выше, чем в капиллярах. А это различие поддерживается тем, что в восходящей части петли Генле происходит активный процесс всасывания ионов натрия. Восходящая часть петли Генле проницаема для натрия, но непроницаема для воды. В то же время нисходящая часть проницаема для воды, но непроницаема для натрия. Повышение концентрации мочи от нисходящей к восходящей части пели Генле в связи с всасыванием воды в нисходящей части петли Генле способствует переходу минеральных веществ из просвета канальцев восходящей части петли Генле в межтканевую жидкость. В собирательных трубках также происходит всасывание воды. В извитых канальцах регуляции яреабсорбции ионов происходит при участии гормонов коркового слоя надпочечников, в первую очередь альдостерона.

Удельный вес вторичной мочи – 1,012-1,020. С мочой выводится мочевина, мочевая кислота, аммиак, креатинин, индикан. У человека мочевина – главный продукт белкового распада.

 

Мочевой пузырь

 

По мочеточнику моча поступает в мочевой пузырь. Устья мочеточников расположены в углах основания мочевого пузыря. Различают тело, шейку, дно и верхушку мочевого пузыря. Его нижняя часть переходит в мочеиспускательный канал. Перистальтические волны сокращений, которые происходят в мочеточнике 1-5 раз в минуту, способствуют движению вторичной мочи по мочеточнику со скоростью 2-3 см/с. Перистальтика вызывается тем, что стенка мочеточника обладает автоматией. Вместимость мочевого пузыря – 250-500 мл. В нем накапливается моча. Спереди от мочевого пузыря находится симфиз – соединение костей таза, сзади располагается прямая кишка и у женщин – матка. Стенки мочевого пузыря утончаются при наполнении его жидкостью до 2-3 мм, а при опорожненном пузыре его толщина – около 1,5 см. Стенка мочевого пузыря состоит из слизистой оболочки, мышечной, в которую входят несколько слоев гладких мышц, и соединительнотканной оболочки. Средний слой гладких мышечных волокон в области шейки мочевого пузыря образует вокруг внутреннего отверстия мочеиспускательного канала мышцу – сжиматель мочевого пузыря. Из мочевого пузыря моча поступает в мочеиспускательный канал. У женщин длина мочеиспускательного канала 2,5-3,5 см, у мужчин – 16-22 см.

 

Регуляция работы почек

 

Регуляция водно-солевого обмена осуществляется преимущественно гуморальным путем, хотя определенную роль играет нервный механизм. При введении или выведении большого количества жидкости изменяется уровень осмотического давления крови, что в конечном итоге ведет к выделению или задержке жидкости в организме. Регуляция объема жидкости связана с наличием осморецепторов, воспринимающих уровень осмотического давления, и барорецепторов, контролирующих уровень артериального давления.

Осмотическое давление крови в основном регистрируется гипоталамусом. Осморецептивностью обладают клетки, секретирующие антидиуретический гормон. При недостаточном количестве поступающей в организм воды образуется антидиуретический гормон, который воздействует на клетки извитого канальца второго порядка и собирательных трубок, усиливая процесс обратного всасывания воды. В итоге, количество выделяемой вторичной мочи уменьшается. При недостаточности функции задней доли гипофиза процесс обратного всасывания резко уменьшается, и почки могут выводить за сутки до 20-25 л мочи.

Что касается нервной регуляции, которая имеет меньшее значение, то ее механизм сводится к уменьшению или увеличению просвета приносящих или выносящих артериол, вследствие чего меняется фильтрационное давление.

 

 

Обмен веществ и энергии

 

Обмен веществ и энергии (метаболизм) – совокупность протекающих в живых организмах биохимических превращений веществ и энергии, а также обмен веществами и энергией с окружающей средой. Метаболизм складывается из двух процессов – катаболизма и анаболизма.

Катаболизм (диссимиляция, энергетический обмен) – распад, расщепление органических веществ.

Анаболизм (ассимиляция, пластический обмен) – синтез органических веществ.

Интенсивность биохимических реакций, их скорость и четкая последовательность зависят как от наследственных, генетических факторов, так и от воздействия на них нервной и эндокринной систем.

Генетические механизмы регулируют непрерывный синтез веществ, необходимых организму, как в ходе индивидуального развития, так и в процессе жизнедеятельности взрослого организма. Эндокринная система контролирует метаболизм организма. Гормоны, образующиеся в железах внутренней секреции, изменяют интенсивность этапов биосинтеза белка. Громадная роль высшей нервной деятельности обусловлена тем, что различные стрессовые воздействия на организм, в том числе и психические стрессы, вызывают чрезмерные формы эмоционального реагирования. Периферические отделы нервной системы также влияют на обмен веществ в организме. Так, при перерезке нервов в денервированных тканях снижается синтез белков, наблюдается атрофия и т.д.

 

Основной обмен

 

Интенсивность процессов метаболизма в состоянии покоя и при условиях, требующих от организма повышенной активности, резко отличаются. В состоянии покоя организму необходимо строго определенное количество энергии для поддержания процессов жизнедеятельности. Под основным обменом понимается количество энергии, необходимое организму натощак (через 12-18 часов после последнего приема пищи) при температуре окружающей среды 16-180С. У взрослого человека средней массы тела и роста основной обмен составляет 1100-1700 ккал/сут., а в расчете на 1 м2 поверхности тела – около 900 ккал/сут. Энергетические затраты организма в состоянии покоя идут на поддержание уровня метаболизма, необходимого для работы дыхательной мускулатуры, сердца, мышечного тонуса, почек, печени и т.д., а также поддержание температуры тела.

 

Обмен белков

 

Среди органических веществ клетки белки стоят на первом месте как по количеству (10-12% от общей массы клетки), так и по значению. Белки представляют собой высокомолекулярные полимеры (с молекулярной массой от 6000 до 1 млн. и выше), мономерами которых являются аминокислоты. Живыми организмами используется 20 аминокислот, хотя их существует значительно больше.

По составу различают простые белки (протеины) и сложные (протеиды). Протеины состоят лишь из аминокислот, в то время как в состав протеидов входят белок и небелковая часть, которая называется простетической группой. Различают следующие формы простых белков – альбумины, глобулины, большое число которых находится в плазме крови, а также гистоны, которые связаны с нуклеиновыми кислотами в ядре. Склеропротеины – кератин волос, кожи, коллаген сухожилий и межклеточного вещества костной ткани, эластин связок. К протеидам относят – гликопротеиды, простетическая группа которых представлена углеводами и их производными (муцин – компонент слюны), нуклеопротеиды – простетической группой являются нуклеиновые кислоты (в составе хромосом, рибосом). К хромопротеидам относят гемоглобин, миоглобин. Белковая молекула может состоять из нескольких полипептидных цепей. По структуре белки могут быть фибриллярными и глобулярными.

По функциональному значению аминокислот, входящих в состав белка, их различают на незаменимые и заменимые аминокислоты. Незаменимыми называются такие, которые не образуются в организме. При отсутствии их в пище возникают патологические изменения. Примером незаменимых аминокислот у человека являются – лейцин, изолейцин, валин, фенилаланин, триптофан и др. Например, триптофан необходим для протекания беременности. Заменимые аминокислоты могут образовываться из других аминокислот.

В процессе расщепления белка образуются следующие азотистые продукты распада, выделяемые с мочой, фекалиями и потом – аммиак, мочевина и мочевая кислота. К продуктам распада белков относят также креатин и креатинин, выделяемые мочой. Таким образом, в процессе распада белка образуется азот.

 

 

Обмен углеводов

 

Углеводами называются вещества с общей формулой С п2О) т, где п и т имеют разные значения. Все углеводы являются либо альдегидами, либо кетонами, в состав их молекул входят несколько гидроксильных групп. Химические свойства углеводов определяются именно этими группами. Альдегиды легко окисляются и поэтому являются сильными восстановителями.

Углеводы делятся на три основные класса – моносахариды, дисахариды и полисахариды. Моносахариды – это простые сахара. Их общая формула (СН2О) п, где п = 3-9. В зависимости от числа атомов углерода различают триозы, тетрозы, пентозы (рибоза, дезоксирибоза), гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза) и гептозы. Моносахариды важны как источник энергии, и используются для построения дисахаридов и полисахаридов. Дисахариды образуются в результате соединения двух моносахаридов, чаще гексоз. Связь между двумя моносахаридами называется гликозидной связью. Она обычно образуется между первым и четвертым углеродными атомами соседних моносахаридов. Этот процесс может повторяться, в результате чего образуются молекулы полисахаридов. Среди дисахаридов наиболее широко распространены мальтоза, лактоза, сахароза. Полисахариды образуются в результате соединения большого числа молекул моносахаридов (гексоз). Наибольшее биологическое значение имеют такие полисахариды как гликоген, крахмал, целлюлоза, хитин.

 

Обмен липидов

 

К ним относят простые, сложные липиды, стероиды и пигменты. К простым липидам относят воска. Это – сложные эфиры жирных кислот и длинноцепочечных спиртов. Сложные липиды это такие вещества, которые кроме спирта и кислот имеют в своем составе и другие соединения, например. Гликолипиды. К стероидам относят половые гормоны (эстроген, прогестерон, тестостерон), аденокортикотропные гормоны(альдостерон, кортикостерон, кортизол), желчные кислоты, витамин D.

 

Витамины

 

Витамины – биологически активные вещества, синтезирующиеся в организме или поступающие с пищей, которые в малых количествах необходимы для нормального обмена веществ и жизнедеятельности организма.

Витамины – довольно простые органические соединения. По своей химической структуре они весьма различны. Они не могут синтезироваться организмом в достаточном количестве и поэтому должны поступать с пищей. Витамины абсолютно необходимы для нормального протекания метаболических процессов. Недостаточное поступление их в организм ведет к нарушению обмена веществ. При недостатке витамина возникает гиповитаминоз или авитаминоз, а при избытке гипервитаминоз. Гиповитаминоз или авитаминоз возникает при недостаточном их поступлении в организм или при нарушении всасывания веществ в кишечнике, при различных патологических процессах, или, если потребность в них повышается при беременности, росте.

Выделяют две основные группы витаминов: водорастворимые и жирорастворимые.

 

Водорастворимые витамины

Водорастворимые витамины легко растворяются в воде, к ним относят витамин С – аскорбиновая кислота, витамины группы В: тиамин – витамин В1, витамин В6 (пиродоксин), витамин В2 – рибофлавин, витамин В12 - кобаламин, витамин РР – ниацин и др.

Витамин С содержится в томатах, капусте, лимонах, апельсинах, черной смородине, перце, укропе, моркови, свекле, фасоли, картофеле. Аскорбиновая кислота участвует в окислительно-восстановительных процессах и активизирует расщепление белков.

Авитаминоз витамина С ведет к заболеванию, которое называется цингой. Оно проявляется в возникновении кровоизлияний в мышцах, коже, суставах, кровоточивостью и разрыхлением десен, расшатыванием и выпадением зубов. Это связано со снижением образования коллагена из проколлагена. Сосуды теряют эластические свойства, становятся более проницаемыми и ломкими. В ходе заболевания усиливается общая слабость, истощение. Понижается сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям.

Витамин В1. Большое его количество находится в дрожжах, проростках пшеницы, овсяной муке, грецких орехах, говяжьей печени, яичном желтке, бобах, почках, сердце. Витамин В1 участвует в химических реакциях тканевого обмена.

При авитаминозе возникает заболевание бери-бери. Главным признаком этого заболевания являются признаки полиневрита, т.е. воспалительные изменения нервных волокон. Происходит нарушение чувствительности, параличи. Морфологически обнаруживается дегенерация нервных волокон, миелиновых оболочек, задних столбов спинного мозга, дистрофические изменения в сердце, нарушается образование медиатора – ацетилхолина. Одновременно развивается гипофункция эндокринных желез, замедляется биосинтез белков.

Витамин В12. Основным источником витамина являются мясо, молоко, яйца, рыба, сыр. Витамин В12 участвует в синтезе нуклеиновых кислот.

При авитаминозе возникает злокачественная анемия. Это может быть связано с недостатком витамина в пище, нарушением всасывания в кишечнике, повышением расходования при беременности, нарушением депонирования витамина при поражении печени.

 

Жирорастворимые витамины

К ним относятся витамины А, Д, К, Е.

Витамин А (ретинол) содержится в жире печени трески, палтуса, печени крупного рогатого скота, в молоке и молочных продуктах, моркови, шпинате, абрикосах, крапиве.

Образуется витамин А из В-каротина – пигмента, который окрашивает морковь в оранжевый цвет. Он расщепляется надвое, и образует витамин.

При авитаминозе витамина А уменьшается содержание родопсина в фоторецепторах сетчатки – палочках. При недостатке витамина развивается куриная слепота, т.е. человек не может видеть в темноте в связи с тем, что функция палочек заключается в видении в сумеречном свете. Также при авитаминозе возникают изменения эпителиальной ткани. Кожа становится сухой, развивается сухость роговицы, ороговение эпителия, конъюнктивы глаза, помутнение и расплавление роговой оболочки. Происходят изменения эпителия дыхательных путей, почек, кишечника. Это может быть причиной возникновения пневмоний, циститов.

Витамин Д (эргокальцеферол). Источниками витамина Д являются рыбий жир, желток яйца, печень трески, молоко, маргарин.

Витамин Д образуется в коже под воздействием ультрафиолетовой радиации солнечного света. Он необходим для всасывания кальция в кишечнике и фиксации его в костной ткани, следовательно, для процессов костеобразования. В связи с чем в крови снижается количество кальция, а также фосфора, т.к. кальций связывает фосфор в кишечнике. Таким образом, витамин Д необходим для кальциево-фосфорного обмена в организме.

При недостатке витамина Д в пище у детей развивается заболевание, называемое рахитом. Рахит проявляется в искривлении костей ног, деформации Костей нижних конечностей, грудной клетки, поздним зарастанием родничков у детей. При рахите нарушается синтез лимонной кислоты, которая необходима для нормального использования кальция в костной ткани. Это является одним из основных механизмов нарушения обмена веществ при рахите.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: