0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Содержание

В каком органе происходит газообмен

Газообмен в тканях и легких. Строение дыхательной системы

Одной из важнейших функций организма является дыхание. Во время него происходит газообмен в тканях и легких, при котором поддерживается окислительно-восстановительный баланс. Дыхание – это сложный процесс, обеспечивающий кислородом ткани, использование его клетками при метаболизме, а также удаление негативных газов.

Этапы дыхания

Чтобы понять, как происходит газообмен в тканях и легких, необходимо знать этапы дыхания. Всего их три:

  1. Внешнее дыхание, при котором происходит газообмен между клетками организма и внешней атмосферой. Внешний вариант делится на обмен газов между внешнем и внутренним воздухом, а также на обмен газами между кровью легких и альвеолярным воздухом.
  2. Транспортировка газов. Газ в организме находятся в свободном состоянии, а остальная часть переносится в связанном состоянии гемоглобином. Газообмен в тканях и легких происходит именно через гемоглобин, в котором содержится до двадцати процентов углекислого газа.
  3. Тканевое дыхание (внутреннее). Данный вид можно разделить на обмен газами между кровью и тканями, и на усвоение клетками кислорода и выделение различных продуктов жизнедеятельности (метана, углекислого и т. д.).

В процессах дыхания принимают участие не только легкие и дыхательные пути, но и мышцы грудной клетки, а также головной и спинной мозг.

Процесс газообмена

Во время насыщения воздухом легких и при выдохах происходит его изменение на химическом уровне.

В выдыхаемом воздухе при температуре ноль градусов и при давлении 765 мм рт. ст., содержится около шестнадцати процентов кислорода, четыре процента углекислого газа, а остальное — азот. При температуре 37 о С воздух в альвеолах насыщается парами, при этом процессе изменяется давление, падая до пятидесяти миллиметров ртутного столба. При этом давление газов в альвеолярном воздухе составляет чуть больше семисот мм рт. ст. В этом воздухе содержится пятнадцать процентов кислорода, шесть — углекислого газа, а остальное – это азот и прочие примеси.

Для физиологии газообмена в легких и тканях имеет большое значение разница парциального давления и между углекислым газом и кислородом. Парциальное давление кислорода составляет около 105 мм рт. ст., а в венозной крови оно в три раза меньше. Из-за этой разницы кислород поступает из альвеолярного воздуха в венозную кровь. Таким образом, происходит ее насыщение и превращение в артериальную.

Парциальное давление СО2 в венозной крови менее пятидесяти миллиметров ртутного столба, а в альвеолярном воздухе – сорок. Из-за этой небольшой разницы углекислый газ переходит из венозной крови в альвеолярную и выводится организмом при выдохе.

Газообмен в тканях и легких осуществляется при помощи капиллярной сетки сосудов. Через их стенки происходит насыщение кислородом клеток, а также удаляется углекислый газ. Этот процесс наблюдается только при разнице в давлении: в клетках и тканях кислородное доходит до нуля, а давление углекислого газа составляет около шестидесяти мм рт. ст. Это позволяет проходить СО2 из клеток в сосуды, превращая кровь в венозную.

Транспорт газов

Во время внешнего дыхания в легких происходит процесс превращения венозной крови в артериальную путем соединения кислорода с гемоглобином. В результате такой реакции образуется оксигемоглобин. При достижении клеток организма этот элемент распадается. В соединении с бикарбонатами, которые образуются в крови, углекислота поступает в кровь. В результате образуются соли, но при этом процессе реакция ее остается неизменной.

Достигнув легких, бикарбонаты распадаются, отдавая оксигемоглобину щелочной радикал. После этого бикарбонаты превращаются в углекислый газ и водяные пары. Все эти вещества распада выводятся из организма во время выдоха. Механизм газообмена в легких и тканях производится путем превращения углекислого газа и кислорода в соли. Именно в таком состоянии эти вещества транспортируются кровью.

Роль легких

Основная функция легких – это обеспечение обмена газами между воздухом и кровью. Этот процесс возможен из-за огромной площади органа: у взрослого человека она составляет 90 м 2 и почти такой же площадью сосудов МКК, где происходит насыщение венозной крови кислородом и отдача углекислого газа.

Во время выдоха из организма выводится более двухсот различных веществ. Это не только углекислый газ, но и ацетон, метан, эфиры и спирты, пары воды и т. д.

Помимо кондиционирования, функция легких заключается в защите организма от инфекции. При вдохе, все патогенные вещества оседают на стенках дыхательной системы, в том числе альвеол. В них содержатся макрофаги, захватывающие микробов и уничтожающие их.

Макрофаги вырабатывают хемотаксические вещества, которые привлекают гранулоциты: они выходят из капилляр и принимают прямое участие в фагоцитозе. После поглощения микроорганизмов, макрофаги могут переходить в лимфатическую систему, где может происходить воспаление. Патологические агенты заставляют вырабатывать лейкоцитарные антитела.

Функция метаболизма

Особенности функций легких включает метаболическое свойство. Во время обменных процессов происходит образование фосфолипидов и белков, их синтез. Также в легких происходит синтез гепарина. Дыхательный орган участвует в образовании и разрушении биологически активных веществ.

Общая схема дыхания

Особенность строения дыхательной системы позволяет воздушным массам легко проходить по дыхательным путям и попадать в легкие, где происходят обменные процессы.

Читать еще:  Хламидия пневмония пиф

Воздух попадает в дыхательную систему через носовой ход, затем проходит по ротоглотке в трахею, откуда масса доходит до бронхов. После прохождения через бронхиальное дерево воздух попадает в легкие, где и происходит обмен между разными типами воздуха. Во время этого процесса кислород поглощается клетками крови, превращая венозную кровь в артериальную и доставляя ее к сердцу, а оттуда она разносится по всему организму.

Анатомия дыхательной системы

Строение дыхательной системы выделяет воздухоносные пути и собственно дыхательную часть. Последняя представлена легкими, где происходит газообмен между воздушными массами и кровью.

Воздух проходит в дыхательную часть по воздухоносным путям, представленными полостью носа, гортанью, трахеей и бронхами.

Воздухоносная часть

Начинается дыхательная система носовой полостью. Она разделена на две части хрящевой перегородкой. Спереди каналы носа сообщаются с атмосферой, а сзади – с носоглоткой.

Из носа воздух попадает в ротовую, а затем в гортанную часть глотки. Здесь происходит скрещивание дыхательной и пищеварительной систем. При патологии носовых ходов, дыхание может осуществляться через рот. В этом случае воздух также будет попадать в глотку, а затем в гортань. Она располагается на уровне шестого шейного позвонка, образуя возвышение. Эта часть дыхательной системы может смещаться во время разговора.

Через верхнее отверстие гортань сообщается с глоткой, а снизу орган переходит в трахею. Она является продолжением гортани и состоит из двадцати неполных хрящевых колец. На уровне пятого грудного позвоночного сегмента трахея разделяется на пару бронхов. Они направляются к легким. Бронхи разделены на части, образуя перевернутое дерево, которое как бы проросло ветвями внутрь легких.

Дыхательную систему завершают легкие. Они расположены в грудной полости по обеим сторонам от сердца. Легкие делятся на доли, каждая из которых разделяется на сегменты. Они имеют форму неправильных конусов.

Сегменты легких разделяются на множество частей – бронхиол, на стенках которых располагаются альвеолы. Весь этот комплекс получил название альвеолярный. Именно в нем происходит газообмен.

В каких сосудах происходит газообмен? Где происходит газообмен?

Каждому человеку необходимо знать об особенностях работы своего организма. На все базовые вопросы, касающиеся анатомии, сложно ответить сразу. Поэтому сейчас вниманием будет затронут лишь один. И звучит он так: «В каких сосудах происходит газообмен?». Интересен не только вопрос, но еще и тема, к которой он относится, а потому сейчас следует рассмотреть ее чуть более подробно.

Вкратце о процессе

Перед тем как рассказать о том, в каких сосудах происходит газообмен, необходимо обсудить специфику самого процесса. Исходя из названия, можно понять, что так принято обозначать обмен газов между организмом и внешней средой.

Вам будет интересно: Сеньор — это. Значение слова и правописание

Процесс элементарен. В организм из окружающей среды поступает кислород (без перерывов), который потребляют все ткани, органы и клетки. А он, в свою очередь, обратно выделяет углекислый газ, образующийся в процессе, а также некоторые другие продукты метаболизма.

Данный процесс необходим практически для всех организмов. Потому что без него нормальный обмен веществ энергии не представляется возможным.

Капилляры легких

Вот в каких сосудах происходит газообмен. Хотя нельзя утверждать так однозначно, потому что функции газообмена, а также насыщение крови кислородом осуществляется при участии сосудов всего малого круга кровообращения.

У ветвей легочной артерии очень тонкие стенки. Вся сосудистая система очень податливая, растягивается она легко. В нее поступает довольно большой объем крови из правого желудочка (в минуту около 6 литров).

И это учитывая низкое давление в малом круге (примерно 15-22 мм рт.ст.). Обусловлен данный факт очень небольшим сопротивлением. Оно в десять раз меньше, чем в сосудах, относящихся к большому кругу кровообращения.

Особенности строения сосудов

Ни с чем нельзя сравнить сеть альвеолярных капилляров. И рассказывая о том, в каких сосудах происходит газообмен, просто нельзя не затронуть вниманием специфику их структуры. Особенности можно выделить в такой перечень:

  • Капиллярные сегменты очень малы.
  • Все они между собой обильно взаимосвязаны, вследствие чего образуется петлистая сеть.
  • Отдельные капиллярные сегменты очень плотно заполняют все единицы площади альвеолярной поверхности.
  • Скорость кровотока очень низкая. Почему? Потому что в стенках альвеол такая плотная капиллярная сеть, что некоторыми физиологами она рассматривается, как сплошной слой движущейся крови.

Итак, где происходит газообмен – ясно. Что касательно размеров? Площадь поверхности изученной капиллярной сети приближена к альвеолам (примерно 80 м2). И в ней содержится порядка 200 мл крови.

Если говорить об альвеолярных кровеносных капиллярах, то их диаметр варьируется от 8,3 до 9,9 мкм. У эритроцитов он поменьше – 7,4 мкм. Что это значит? То, что эритроциты очень плотно примыкают к капиллярным стенкам. Данная особенность кровоснабжения создает превосходные условия для эффективного и быстрого газообмена, результатом которого становится нормализация газового состава артериальной крови и альвеолярного воздуха.

Вам будет интересно: Повеса — это кто? Значение слова, синонимы

Описание процесса

Исходя из вышесказанного, можно понять, где происходит газообмен. Но как именно? Стоит попробовать ответить и на этот вопрос.

Для начала нужно понять, что ключевая задача легких – осуществлять процесс газообмена, а не просто перегонять воздух. И в них вдыхаемый состав меняется. Вот тут уже в процесс включается кровеносная система. А именно – капилляры. Ими пронизаны все альвеолы.

Попав в них, кислород отправляется в стенки капилляров. Почему? Потому что в крови и в воздухе, который в альвеолах содержится, разное давление. У венозной крови оно намного ниже. Именно поэтому из альвеол кислород устремляется в капилляры. А вот давление углекислого газа больше в крови, чем в альвеолах. Что, в свою очередь, значит это? То, что из венозной крови углекислый газ транспортируется сразу в просвет альвеол.

Затем кислород присоединяется к гемоглобину, содержащемуся в эритроцитах, и в таком виде движется по организму. Вследствие этого образуется артериальная кровь, обогащенная кислородом.

Взаимодействие с сердечной системой

Что происходит дальше? Кровь транспортируется к сердцу, которое затем перегоняет ее к клеткам тканей. После этого она по сосудам доставляется ко всем клеткам организма.

Читать еще:  Может ли от серной пробки болеть ухо

На этом процесс не заканчивается. Поступая в клетки, кровь «отдает» весь кислород, вбирая в себя углекислый газ, который является продуктом жизнедеятельности.

После этого начинается обратный процесс. Проходит он по такому пути: тканевые капилляры – вены – сердце – легкие. Поступая в конечный пункт, венозная кровь, насыщенная углекислым газом, снова транспортируется в альвеолы. После этого она с остатками воздуха отправляется наружу. А углекислый газ точно так, как и кислород, транспортируется при помощи гемоглобина.

Интенсивность процесса

Рассказывая о том, в каких сосудах происходит газообмен в легких, стоит отметить интересный нюанс. Дело в том, что этот процесс (а, соответственно, и последующий расход энергии) становится менее интенсивным, если температура тела понижается. Сначала это было выявлено у холоднокровных созданий, а затем удалось доказать аналогичную зависимость и у теплокровных млекопитающих. Человек, естественно, к ним тоже относится.

То же самое наблюдается в условиях искусственной или естественной гипотермии. А вот при повышении температуры тела, когда человек заболевает или перегревается, газообмен наоборот увеличивается.

Что происходит в легких?

Стоит вернуться к этому вопросу. Как происходит газообмен в сосудах и какой путь затем проделывает обогащенная кислородом кровь – ясно. Но что конкретно происходит в легких?

Они осуществляют экскреторную функцию. Проявляется она в удалении более 200 летучих веществ, образовавшихся в организме либо попадающих в него извне. Углекислый газ, экзогенные вещества (этиловый эфир и спирт), ацетон, метан, закись азота и фторотан – все перечисленное в той или иной степени удаляется из крови именно через легкие.

Помимо кондиционирования этот орган также выполняет защитную функцию. Микроорганизмы, попавшие внутрь в процессе вдыхания, и осевшие затем на стенках альвеол, захватывают и уничтожают альвеолярные макрофаги.

Также стоит напомнить, что в легких образуются иммуноглобулины, интерферон, специфические лейкоцитарные антитела и лизоцим – те элементы, которые играют важную роль в защите организма от различных инфекционных агентов.

Значение кислорода

В каких кровеносных сосудах происходит газообмен и как в целом осуществляется данный процесс, ясно. Теперь стоит поговорить и о значении кислорода для организма человека.

Это – элемент-органоген. В организме его содержится до 65%. А это примерно 40 килограмм, если брать в расчет среднестатистического человека.

Ключевая функция кислорода – участие во всех окислительно-восстановительных реакциях, проходящих в организме. Именно благодаря ему организм может утилизировать белки, жиры и углеводы с извлечением энергии для своих нужд.

Согласно исследованиям, в минуту потребляется от 1,8 до 2,4 грамма кислорода.

Заключение

В завершение темы, касающейся вопроса, в каких сосудах происходит газообмен в легких и тканях, хотелось бы сказать, что этот процесс, пожалуй, является самым стабильным в организме.

Его постоянство сохраняется всегда, даже если меняется парциальное давление О2 в окружающей среде, нарушается работа органов дыхания и т.д. А происходит это благодаря наличию приспособительных реакций систем, которые участвуют в газообмене. Их, к слову, контролирует ЦНС.

Что такое газообмен в крови, в легких и тканях? Особенности газообмена

Что такое газообмен? Без него не сможет обойтись практически ни одно живое существо. Газообмен в легких и тканях, а также крови помогает насыщать клетки питательными веществами. Благодаря ему мы получаем энергию и жизненные силы.

Что такое газообмен?

Для существования живым организмам необходим воздух. Он представляет собой смесь из множества газов, основную долю которых составляют кислород и азот. Оба эти газа являются важнейшими компонентами для обеспечения нормальной жизнедеятельности организмов.

В ходе эволюции разные виды выработали свои приспособления для их получения, у одних развились легкие, у других — жабры, а третьи используют только кожные покровы. При помощи этих органов осуществляется газообмен.

Что такое газообмен? Это процесс взаимодействия внешней среды и живых клеток, в ходе которого происходит обмен кислорода и углекислого газа. Во время дыхания вместе с воздухом в организм поступает кислород. Насыщая все клетки и ткани, он участвует в окислительной реакции, превращаясь в углекислый газ, который выводится из организма вместе с другими продуктами метаболизма.

Газообмен в легких

Каждый день мы вдыхаем больше 12 килограмм воздуха. В этом нам помогают легкие. Они являются самым объемным органом, способным вместить до 3 литров воздуха за один полный глубокий вдох. Газообмен в легких происходит при помощи альвеол – многочисленных пузырьков, которые переплетены с кровеносными сосудами.

Воздух попадает в них через верхние дыхательные пути, проходя трахею и бронхи. Соединенные с альвеолами капилляры забирают воздух и разносят его по кровеносной системе. В то же время они отдают альвеолам углекислый газ, который покидает организм вместе с выдохом.

Процесс обмена между альвеолами и сосудами называется двусторонней диффузией. Он происходит всего за несколько секунд и осуществляется благодаря разнице в давлении. У насыщенного кислородом атмосферного воздуха оно больше, поэтому он устремляется к капиллярам. Углекислый газ имеет меньшее давление, отчего и выталкивается в альвеолы.

Кровообращение

Без кровеносной системы газообмен в легких и тканях был бы невозможен. Наше тело пронизано множеством кровеносных сосудов различной длины и диаметра. Они представлены артериями, венами, капиллярами, венулами и т. д. В сосудах кровь непрерывно циркулирует, способствуя обмену газов и веществ.

Газообмен в крови осуществляется при помощи двух кругов кровообращения. При дыхании воздух начинается двигаться по большому кругу. В крови он переносится, прикрепляясь к специальному белку гемоглобину, который содержится в эритроцитах.

Из альвеол воздух попадает в капилляры, а затем в артерии, направляясь прямо к сердцу. В нашем организме оно исполняет роль мощного насоса, перекачивая насыщенную кислородом кровь к тканям и клеткам. Они, в свою очередь, отдают кровь, наполненную углекислым газом, направляя её по венулам и венам обратно к сердцу.

Проходя через правое предсердие, венозная кровь завершает большой круг. В правом желудочке начинается малый круг кровообращения. По нему кровь перегоняется в легочный ствол. Она движется по артериям, артериолам и капиллярам, где совершает обмен воздухом с альвеолами, чтобы начать цикл заново.

Читать еще:  Как разводить морскую соль

Обмен в тканях

Итак, мы знаем, что такое газообмен легких и крови. Обе системы переносят газы и обмениваются ими. Но ключевая роль принадлежит тканям. В них происходят главные процессы, изменяющие химический состав воздуха.

Артериальная кровь насыщает клетки кислородом, который запускает в них целый ряд окислительно-восстановительных реакций. В биологии они называются циклом Кребса. Для их осуществления необходимы ферменты, которые также приходят вместе с кровью.

В ходе цикла Кребса образуются лимонная, уксусная и другие кислоты, продукты для окисления жиров, аминокислот и глюкозы. Это один из важнейших этапов, который сопровождает газообмен в тканях. Во время его протекания освобождается энергия, необходимая для работы всех органов и систем организма.

Для осуществления реакции активно используется кислород. Постепенно он окисляется, превращаясь в углекислый газ — СО2, который выделяется из клеток и тканей в кровь, потом в легкие и атмосферу.

Газообмен у животных

Строение организма и систем органов у многих животных значительно варьируется. Наиболее схожими с человеком являются млекопитающие. Небольшие животные, например планарии, не имеют сложных систем для обмена веществами. Для дыхания они используют внешние покровы.

Амфибии для дыхания используют кожные покровы, а также рот и легкие. У большинства животных, обитающих в воде, газообмен осуществляется при помощи жабр. Они представляют собой тонкие пластины, соединенные с капиллярами и переправляющие в них кислород из воды.

Членистоногие, например многоножки, мокрицы, пауки, насекомые, не обладают легкими. По всей поверхности тела у них расположены трахеи, которые направляют воздух прямо к клеткам. Такая система позволяет им быстро передвигаться, не испытывая одышки и усталости, ведь процесс образования энергии происходит быстрее.

Обмен газов у растений

В отличие от животных, у растений газообмен в тканях включает потребление и кислорода, и углекислого газа. Кислород они потребляют в процессе дыхания. Растения не обладают для этого специальными органами, поэтому воздух поступает в них через все части тела.

Как правило, листья имеют наибольшую площадь, и основное количество воздуха приходится именно на них. Кислород поступает в них через небольшие отверстия между клетками, называемые устьицами, перерабатывается и выводится уже в виде углекислого газа, как и у животных.

Отличительной особенностью растений является способность к фотосинтезу. Так, они могут преобразовывать неорганические компоненты в органические при помощи света и ферментов. Во время фотосинтеза поглощается углекислый газ и производится кислород, поэтому растения являются настоящими «фабриками» по обогащению воздуха.

Особенности

Газообмен является одной из важнейших функций любого живого организма. Он осуществляется при помощи дыхания и кровообращения, способствуя освобождению энергии и обмену веществ. Особенности газообмена заключаются в том, что он не всегда протекает одинаково.

В первую очередь он невозможен без дыхания, его остановка в течение 4 минут способна привести к нарушениям работы клеток мозга. В результате этого организм умирает. Существует множество заболеваний, при которых наблюдается нарушение газообмена. Ткани не получают достаточно кислорода, что замедляет их развитие и функции.

Неравномерность газообмена наблюдается и у здоровых людей. Он значительно увеличивается при усиленной работе мышц. Буквально за шесть минут он достигает предельной мощности и придерживается её. Однако при усилении нагрузки количество кислорода может начать увеличиваться, что также неприятно скажется на самочувствии организма.

Дыхание и его функции, этапы газообмена в организме.

Дыхание — совокупность процессов, обеспечивающих обмен О2 и СО2 между организмом и внешней средой.

Дыхательная система — совокупность органов, выполняющих воздухопроводимую и газообменную функции.

Система дыхание включает в себя: полость носа, носоглотку, гортань, трахею, бронхи, бронхиолы, лёгочную ткань.

Трахея — трубка 8-10 см.

Альвеола — тонкостенный пузырёк состоит из соединительной ткани, который покрыт изнутри эпителиальными клетками, наполненными воздухом, оплетённый сетью капилляров.

Число альвеол примерно 700 млн в обеих лёгких. Площадь их поверхности 100 м2.

В полости носа — происходит увлажнение, согревание, очищение воздуха, в альвеолах — газообмен между альвеолярным воздухом и венозной кровью.

Лёгкие — парный конусообразный орган, удаляющий из организма СО2 и обеспечивающий свежие порции О2. Занимают большую часть грудной клетки. Верхняя часть ограничена рёбрами и межрёберными мышцами, основание — диафрагмой — плоская пластина ткани, образующая стенку между грудной клеткой и животом.

Внутри лёгких располагается плотная разветвлённая сеть трубочек. Бронхи большие соединены с основание трахеи. В лёгких бронхи рассоединяются на множество мелких ветвей, образуя бронхиальное дерево. Каждая веточка бронхиола заканчивается альвеолой воздушный мешочек.

Этапы газообмена в организме:

— внешнее дыхание лёгочная вентиляция — поступление воздуха и удаление его из лёгких

— газообмен между альвеолярным воздухом и кровью

— транспорт газов кровью, перенос О2 из лёгких к тканям и СО2 наоборот.

— газообмен между кровью и тканями

— тканевое дыхание внутреннее дыхание — потребление О2 клетками и тканями в метаболическом отношении.

Лёгочная вентиляция и мёртвое пространство.

Лёгочная вентиляция, минутный объём дыхания МОД — объём воздуха, проходящего через лёгкие за 1 минуту.

МОД = ДОЧД частота дыхания.

МОД пластичная константа зависит от обмена веществ, от интенсивности окислительных процессов в организме. В норме 5-8лмин в покое, 150-180лмин максимально.

При максимальной работе не превышает 50-60% ЖЕЛ.

Увеличение МОД происходит за счёт увеличения частоты и глубины дыхания.

Не весь вдыхаемый воздух достигает альвеол. Просвет воздухоносных путей, в которых газообмен не происходит, называется анатомическим мёртвым пространством АМП.

Объём АМП составляет 140-160мл.

Мёртвое пространство: полость носа, рта, гортани, трахеи, бронхов.

Но заполняющий пространство воздух играет положительную роль в поддержании влажности и температуры.

Во время вдоха первая порция воздуха поступает в альвеолы из мёртвого пространства. Эффективность дыхания уменьшается при уменьшении ДО, и повышается, т.к. при этом повышается доля мёртвого пространства.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector