37. Значение кислорода и углекислого газа для человека. Процесс дыхания - определение, этапы [2012 -

Дыхание - обмен газов, с одной стороны, между кровью и внешней средой (наружное дыхание), с другой - обмен газов между кровью и клетками тканей (внутреннее или тканевое дыхание). Посредником между тканями и внешней средой является кровь. Для жизнедеятельности организма нужны не только питательные вещества, но и кислород. Кислород участвует в обмене веществ. В процессе обмена веществ в тканях происходит непрерывное потребление кислорода и образование углекислого газа. Почти все окислительные процессы в тканях, в результате которых высвобождается необходимая для жизнедеятельности организма энергии, протекают с участием кислорода. Поэтому прекращение поступления кислорода приводит к гибели тканей и организма. Наиболее чувствительна к недостатку кислорода нервная ткань.

Главной частью дыхательной системы организма человека являются лёгкие, которые выполняют основную функцию дыхания - обмен кислородом и углекислым газом между организмом и внешней средой обитания. Такой обмен возможен благодаря сочетанию вентиляции, диффузии газов через альвеолярно-капиллярную мембрану и лёгочного кровообращения.

Регуляция дыхания контролируется ЦНС и периферической нервной системой. Кровеносные сосуды содержат специальные хеморецепторы, которые реагируют на концентрацию продуктов обмена, парциальное напряжение кислорода и углекислого газа, pH организма. Благодаря этому осуществляется регуляция объёма вентиляции лёгких, частоты, глубины, длительности вдоха и выдоха.

Условно процесс дыхания делится на 3 этапа:

Осуществление легочного дыхания возможно лишь при условии постоянного поступления в лёгкие из окружающей атмосферы свежего воздуха и выведения воздуха, находящегося в альвеолах. Такой процесс называется легочной вентиляцией.

Органы дыхания (схема). 1 - полость носа (cavitas nasi); 2 - полость рта (cavitas oris); 3 - глотка (pharynx); 4 - гортань (larynx); 5 - трахея (trachea); 6 - бронхи (bronchi); 7 - лёгкие (pulmones) [1989 Липченко В Я Самусев Р П - Атлас нормальной анатомии человека]

В процессе внешнего дыхания кислород из внешней среды доставляется в альвеолы лёгких. На адекватность внешнего дыхания влияют многие факторы. Процесс внешнего дыхания начинается с верхних дыхательных путей, которые очищают, согревают и увлажняют вдыхаемый воздух. Эффективность очищения вдыхаемого воздуха зависит от количества и качественного состояния макрофагов, которые содержатся в слизистых оболочках дыхательных путей. Изнутри поверхность верхних дыхательных путей выстлана реснитчатым псевдомногослойным эпителием, который эвакуирует мокроту из верхних дыхательных путей. В норме из трахеи и бронхов за сутки удаляется до 100 мл мокроты.

Очень важную функцию в нормальной работе верхних дыхательных путей играет кашлевый рефлекс, при нарушении которого не происходит своевременного освобождения верхних дыхательных путей от патологического секрета.

Ёмкость верхних дыхательных путей образует анатомически мёртвое пространство, воздух которого не участвует в газообмене. Объём анатомически мертвого пространства приблизительно равен 150 см³ (2,2 см³ на 1 кг массы тела человека).

Вентиляция лёгких зависит от дыхательного обмена и частоты дыхания. Величина вдоха определяется как разница между силой сокращения дыхательных мышц и эластичностью лёгких, которая зависит от поверхностного натяжения жидкости, покрывающей альвеолы и эластичности самой легочной ткани.

Значимость (по убыванию) вентилируемости лёгких во время дыхания:

Второй этап дыхания - диффузия и транспортировка кислорода к тканям

Диффузия кислорода осуществляется через ацинус - структурную единицу лёгкого, который состоит из дыхательной бронхиолы и альвеол. Диффузия кислорода осуществляется за счёт парциальной разности содержания кислорода в альвеолярном воздухе и венозной крови, после чего незначительная часть кислорода растворяется в плазме, а основная часть кислорода связывается с гемоглобином, и транспортируется с током крови к органам и тканям организма. Соседние альвеолы сообщаются между собой порами межальвеолярных перегородок, через которые возможна незначительная вентиляция альвеол с закупоренными слизью ходами, например, при астме.

Схема дольки лёгкого [1979 Курепина М М Воккен Г Г - Анатомия человека Атлас]

Альвеолы изнутри покрыты сурфактантом - сложным белковым поверхностно-активным веществом, который очень чувствителен к снижению кровообращения, вентиляции лёгких, уменьшению парциального напряжения кислорода в артериальной крови, что вызывает уменьшение количества сурфактанта, из-за чего нарушается стабильность поверхности альвеол. Сурфактантный комплекс препятствует спадению терминальных бронхиол, осуществляет противоотёчную функцию, играет важную роль в регуляции водного баланса, оказывает защитное действие за счёт противоокислительной активности.

Третий этап дыхания - утилизация кислорода в тканях

Кислород утилизируется в процессе биологического окисления белков, жиров и углеводов, с целью выработки энергии. Молекулярной основой клеточного дыхания является окисление углерода до углекислого газа и перенос атома водорода на атом кислорода с образованием молекулы воды. Это аэробный путь получения энергии, который в организме человека является ведущим (примерно 98% всей энергии, которую получает организм, образуется в условиях аэробного окисления; остальное приходится на анаэробное окисление).