הרצאה מס' 15. פיזיולוגיה של הנשימה.
1.
2. נשימה חיצונית (אוורור ריאתי).
3.
4. הובלת גזים (O2, CO2) בדם.
5. חילופי גזים בין דם לנוזל הרקמה. נשימה של רקמות.
6. ויסות נשימה.
1. מהות הנשימה. מערכת נשימה.
נשימה היא פונקציה פיזיולוגית המספקת חילופי גזים בין הגוף לסביבה החיצונית, ואת מכלול האיברים המעורבים בחילופי גזים - מערכת הנשימה.
אבולוציה של מערכת הנשימה.
1.באורגניזמים חד-תאייםהנשימה מתבצעת דרך פני השטח (הממברנה) של התא.
2.בבעלי חיים רב תאיים נמוכים יותרחילופי גזים מתרחשים דרך כל פני השטח של התאים החיצוניים והפנימיים (המעיים) של הגוף.
3.אצל חרקיםהגוף מכוסה בציפורן ולכן מופיעות צינורות נשימה מיוחדים (קנה הנשימה), החודרים לכל הגוף.
4.בדגיםאיברי הנשימה הם הזימים - עלונים רבים עם נימים.
5.דו-חייםמופיעים שקי אוויר (ריאות), בהם האוויר מתחדש בעזרת תנועות נשימה. עם זאת, חילופי הגזים העיקריים עוברים דרך פני העור ומהווים 2/3 מהנפח הכולל.
6.אצל זוחלים, ציפורים ויונקיםהריאות כבר מפותחות היטב, והעור הופך לכיסוי מגן וחילופי הגזים דרכו לא יעלו על 1%. בסוסים עם מאמץ גופני גבוה, הנשימה דרך העור עולה ל-8%.
מערכת נשימה.
מנגנון הנשימה של יונקים הוא קבוצה של איברים המבצעים פונקציות הולכת אוויר וחילופי גזים.
דרכי אוויר עליונות: חלל האף, הפה, האף, הגרון.
דרכי אוויר תחתונות: קנה הנשימה, הסימפונות, הסימפונות.
פונקציית החלפת גזמבצע רקמה נקבובית נשימתית - lung parenchyma. המבנה של רקמה זו כולל שלפוחיות ריאתיות - alveoli.
קיר דרכי הנשימה יש מסגרת סחוסיתוהלומן שלהם לעולם לא שוכך. הקרום הרירי של צינור הנשימה מרופד אפיתל ריסי עם ריסים.קנה הנשימה לפני כניסה לריאות באופן דיכוטומימתחלק לשתי סמפונות עיקריות (ימין ושמאל), שמתחלקים ומתגבשים עוד יותר עץ הסימפונות.החלוקה מסתיימת בגמר ברונכיולים (טרמינליים) (קוטר עד 0.5-0.7 מ"מ).
ריאותממוקם בחלל החזה ויש להם צורה של חרוט קטום. בסיס הריאה מופנה לאחור והוא צמוד לסרעפת. בחוץ, הריאות מכוסות בקרום סרוסי - הצדר הקרביים. צדר פריאטלי (עצם)מצפד את חלל החזה ומתמזג בחוזקה עם דופן החוף. בין יריעות הצדר הללו יש מרווח דמוי חריץ (5-10 מיקרון) - חלל פלאורלימלא בנוזל סרוסי. המרווח בין הריאה הימנית לשמאלית נקרא mediastinum.הנה הלב, קנה הנשימה, כלי הדם והעצבים. הריאות מחולקות לאונות, מקטעים ואונות. חומרת החלוקה הזו בבעלי חיים שונים אינה זהה.
היחידה המורפולוגית והתפקודית של הריאה היא acinus (lat. acinus - גרגרי ענבים). Acinus כולל ברונכיולה וצינוריות נשימה (נשימתית),את הסוף הזה שקיות מכתשית.אקינוס אחד מכיל 400-600 alveoli; 12-20 אציני יוצרים אונה ריאתית.
Alveoli -אלו הן שלפוחיות, אשר פני השטח הפנימי שלהן מרופד באפיתל קשקשי חד-שכבתי. בין תאי אפיתל, יש : alveolocytes מסדר 1,אשר, יחד עם האנדותל של נימי הריאות, נוצר מחסום מוטסו alveocytes מסדר 2לבצע פונקציה הפרשה, לשחרר את החומר הפעיל ביולוגית סורפקטן. סורפקטן (פוספוליפופרוטאין - פעיל שטח)מרפד את פני השטח הפנימיים של המכתשים, מגביר את מתח הפנים ומונע את קריסת המכתשים.
פונקציות של דרכי הנשימה.
כיווני אוויר(עד 30% מהאוויר הנשאף נשמר בהם) אינם לוקחים חלק בחילופי גז ונקראים מרחב "מזיק".עם זאת, דרכי הנשימה העליונות והתחתונות ממלאות תפקיד חשוב בחיי הגוף.
הוא מחמם, מרטיב ומטהר את האוויר הנשאף.זה אפשרי בגלל הקרום הרירי המפותח של דרכי הנשימה, שנמצא בשפע עם כלי דםמכיל תאי גביע, בלוטות ריריות ומספר רב של ריסים של האפיתל הריסי. בנוסף, ישנם קולטנים עבור מנתח הריח, קולטנים לרפלקסים מגנים של שיעול, התעטשות, נחירות וקולטנים מגרים (גירוי). הם ממוקמים בסימפונות ומגיבים לחלקיקי אבק, ריר, אדים של חומר קאוסטי. כאשר קולטנים מגרים מגורים, מתרחשת תחושת צריבה, הזעה, מופיע שיעול והנשימה מואצת.
חילופי גזים בין האורגניזם לסביבה החיצונית מסופקים על ידי קבוצה של תהליכים מתואמים בקפדנות שהם חלק ממבנה הנשימה של בעלי חיים גבוהים יותר.
2. נשימה חיצונית (אוורור ריאתי) תהליך מתמיד של עדכון הרכב הגז של האוויר המכתשית, שמתבצע כאשר לשאוף ולנשוף.
ברקמת הריאה אין יסודות שרירים פעילים ולכן הגידול או הירידה בנפח שלה מתרחשים באופן פסיבי בזמן עם תנועות בית החזה (שאיפה, נשיפה). זה בשל לחץ תוך פלאורלי שלילי(מתחת לאטמוספירה: בעת שאיפה ב-15-30 מ"מ כספית. אומנות.,בעת נשיפה ב-4-6 מ"מ כספית. אומנות.)בחלל בית החזה אטום הרמטית.
מנגנון של נשימה חיצונית.
מעשה ההשראה (לט. השראה - השראה)מתבצע על ידי הגדלת נפח החזה. שרירי ההשראה (משאפים) לוקחים חלק בזה: שרירים בין צלעיים חיצוניים וסרעפת.בנשימה מאולצת, השרירים מחוברים: מרים צלעות, scalene supracostalis, השראה שיניים גב.נפח החזה בו זמנית גדל בשלושה כיוונים - אנכי, סאגיטלי (אנטרופוסטריורי) וחזיתי.
פעולת הנשיפה (lat. expiration - expiration)במצב של מנוחה פיזיולוגית היא פסיבית בעיקרה. ברגע ששרירי ההשראה נרגעים, בית החזה, עקב כבדותו וגמישות הסחוסים, חוזר למקומו המקורי. הסרעפת נרגעת והכיפה שלה הופכת שוב לקמורה.
במהלך נשימה מאולצת, פעולת הנשיפה מוקלת על ידי שרירי הנשיפה: פנימיים בין צלעיים, חיצוניים ופנימיים אלכסוניים, שרירים רוחביים ומיישרים של דופן הבטן, נשיפה דנטאטית הגבית.
סוגי נשימות.
בהתאם לשינוי של שרירים מסוימים המעורבים בתנועות הנשימה, יש שלושה סוגי נשימה:
1 - סוג הנשימה בחזה (קוסטאלי).מבוצע עם התכווצות השרירים הבין צלעיים החיצוניים ושרירי חגורת החזה;
2 - סוג נשימה בטני (סרעפת).- התכווצויות של הסרעפת ושרירי הבטן שולטים;
3 - סוג נשימה מעורב (צלעות-בטני).הנפוץ ביותר בחיות משק.
עם מחלות שונות, סוג הנשימה יכול להשתנות. במקרה של מחלות של איברי חלל החזה שורר סוג הנשימה הסרעפתי ובמחלות של איברי הבטן שורר סוג הנשימה הצלעות.
תדירות נשימה.
קצב הנשימה הוא מספר מחזורי הנשימה (שאיפה-נשיפה) בדקה אחת.
סוס 8 - 12 כלב 10 - 30
קרופ. צופר. בעלי חיים 10 - 30 ארנבות 50 - 60
כבשים 8 - 20 תרנגולות 20 - 40
חזיר 8 - 18 ברווזים 50 - 75
בן אדם 10 - 18 עכבר 200
שימו לב שהטבלה מציגה ממוצעים. תדירות תנועות הנשימה תלויה בסוג החיה, גזע, פרודוקטיביות, מצב תפקודי, שעה ביום, גיל, טמפרטורת הסביבה וכו'.
נפחי ריאות.
להבחין בין קיבולת כוללת וחיונית של הריאות. הקיבולת החיונית של הריאות (VC) מורכבת משלושה נפחים:נפחי רזרבה של השראה ונשיפה.
1.נפח גאותהוא נפח האוויר שניתן לשאוף ולנשוף ברוגע, ללא מאמץ.
2.נפח מילואים השראהזהו האוויר שניתן לשאוף בנוסף לאחר נשימה שקטה.
3.נפח רזרבה בנשיפההוא נפח האוויר שניתן לנשוף ככל האפשר לאחר נשיפה רגילה.
לאחר נשיפה מלאה עמוקה ככל האפשר, נשאר מעט אוויר בריאות. - נפח שיורי.סכום ה-YCL ונפח האוויר השיורי הוא קיבולת ריאות כוללת.
הסכום של נפח האוויר השיורי ונפח הרזרבה הנשיפה נקרא אוויר alveolar (קיבולת שיורית תפקודית).
נפחי ריאות (בליטרים).
איש סוסים
1. נשימה V 5-6 0.5
2. שאיפת רזרב V 12 1.5
3. נשיפה רזרב V 12 1.5
4. שארית V 10 1
אוורור- זהו עדכון של הרכב הגזים של האוויר המכתשית במהלך השאיפה והנשיפה. בעת הערכת עוצמת האוורור של הריאות, השתמש נפח דקה של נשימה(כמות האוויר העוברת דרך הריאות בדקה אחת), התלויה בעומק ובתדירות של תנועות הנשימה.
נפח הגאות והשפל של הסוס במנוחה 5-6 ליטר , קצב נשימה 12 נשימות לדקה.
כתוצאה מכך: 5 ליטר.*12=60 ליטרנפח נשימה דקה. עם עבודה קלה, זה שווה ל 150-200 ליטר,במהלך עבודה קשה 400-500 ליטר.
במהלך הנשימה, חלקים בודדים של הריאות אינם מאווררים כולם ובעוצמה שונה. לכן, הם מצפים מקדם אוורור מכתשית הוא היחס בין האוויר הנשאף לנפח המכתשית.יש לזכור שכאשר סוס שואף 5 ליטר, 30% מהאוויר נשארים בדרכי הנשימה "מרחב מזיק".
כך, 3.5 ליטרים של אוויר בשאיפה (70% מ-5 ליטרים של נפח גאות) מגיעים אל המכתשים. לכן, מקדם אוורור המכתשית הוא 3.5 ליטר: 22 ליטר. או 1:6. כלומר, בכל נשימה רגועה מאווררים 1/6 מהאלוואולי.
3. דיפוזיה של גזים (חילופי גזים בין האוויר המכתשית ודם הנימים של מחזור הדם הריאתי).
חילופי גזים בריאות מתבצעים כתוצאה מדיפוזיהפחמן דו חמצני (CO 2) מהדם לתוך alveoli של הריאה, וחמצן (O 2) מה alveoli לתוך הדם הוורידי של הנימים של מחזור הדם הריאתי. לפי חישוב, נקבע שכ-5% מהחמצן של האוויר הנשאף נשאר בגוף, וכ-4% מהפחמן הדו-חמצני מופרש מהגוף. חנקן אינו משתתף בחילופי גזים.
תנועת הגזים נקבעת אך ורק חוקים פיזיקליים (אוסמוזה ודיפוזיה),פועל במערכת גז-נוזל המופרדת על ידי ממברנה חצי חדירה. חוקים אלה מבוססים על הפרש הלחץ החלקי או שיפוע הלחץ החלקי של גזים.
לחץ חלקי (לטינית partialis - חלקי)הוא הלחץ של גז אחד בתערובת הגז.
פיזור גזים מתרחש מאזור בלחץ גבוה יותר לאזור בלחץ נמוך יותר.
הלחץ החלקי של החמצן באוויר המכתשית 102 מ"מrt. אמנות, פחמן דו חמצני 40 מ"מ כספית. אומנות.בדם הוורידי של נימי הריאות, המתח O2 \u003d 40 מ"מ כספית. אמנות, CO2=46 מ"מ כספית. אומנות.
לפיכך, הפרש הלחץ החלקי הוא:
חַמצָן (O2) 102 - 40 \u003d 62 מ"מ כספית. אומנות.;
פחמן דו חמצני (CO2) 46 - 40 \u003d 6 מ"מ כספית. אומנות.
חמצן נכנס במהירות דרך ממברנות הריאה ומתמזג לחלוטין עם המוגלובין והדם הופך לעורקי. פחמן דו חמצני, למרות ההבדל הקטן בלחץ החלקי, יש קצב דיפוזיה גבוה יותר (פי 25)מדם ורידי אל alveoli של הריאה.
4. הובלת גזים (O 2, CO 2) בדם.
חמצן, העובר מהאלוואולי לדם, הוא בשתי צורות - בערך 3% מומס בפלזמהולגבי 97% מהאריתרוציטים קשורים להמוגלובין (אוקסיהמוגלובין).הרוויה של הדם בחמצן נקראת חִמצוּן.
ישנם 4 אטומי ברזל במולקולת המוגלובין אחת, לכן, מולקולת המוגלובין אחת יכולה לחבר 4 מולקולות חמצן.
HHב+ 4O 2 ↔ HHב(O 2) 4
Oxyhemoglobin (ННb (О 2) 4) - מציג את הנכס חומצה חלשה, מתנתקת בקלות.
כמות החמצן ב-100 מ"מ של דם במהלך המעבר המלא של המוגלובין לאוקסיהמוגלובין נקראת קיבולת החמצן של הדם.הוכח כי 1 גרם המוגלובין יכול, בממוצע, להיקשר 1.34 מ"מחַמצָן.לדעת את ריכוז ההמוגלובין בדם, והוא ממוצע 15 גרם. / 100 מ"ל,אתה יכול לחשב את קיבולת החמצן של הדם.
15 * 1.34 \u003d 20.4 כרך% (אחוז נפח).
הובלת פחמן דו חמצני בדם.
הובלת פחמן דו חמצני בדם הוא תהליך מורכב הכולל אריתרוציטים (המוגלובין, אנזים פחמן אנהידרז) ומערכות חיץ דם.
פחמן דו חמצני נמצא בדם בשלוש צורות: 5% - בצורה מומסת פיזית; 10% - בצורה של פחמימוגלובין; 85% - בצורת אשלגן ביקרבונט באריתרוציטים ונתרן ביקרבונט בפלזמה.
CO 2, לאחר שנכנס לפלסמת הדם מהרקמה, מתפזר מיד לאריתרוציטים, שם מתרחשת תגובת הידרציה עם היווצרות חומצה פחמנית (H 2 CO 3) והתנתקות שלה. שתי התגובות מזורזות על ידי האנזים פחמן אנהידראז,נמצא באריתרוציטים.
H 2 O + CO 2 → H 2 CO 3
אנהידראז פחמני
↓
H 2 CO 3 → H + + HCO 3 -
ככל שריכוז יוני הביקרבונט עולה (NSO 3 -)באריתרוציטים, חלק אחד מתפזר לפלסמת הדם ומתחבר עם מערכות חיץ ויוצר נתרן ביקרבונט (NaHCO3).חלק נוסף של HCO 3 - נשאר באריתרוציטים ומשלב עם המוגלובין (קרבוהמוגלובין) ועם קטיונים אשלגן - אשלגן ביקרבונט (KHCO 3).
בנימים של alveoli, המוגלובין מתחבר עם חמצן (אוקסיהמוגלובין) - זוהי חומצה חזקה יותר שעוקרת חומצה פחמנית מכל התרכובות. תחת פעולתו של אנהידראז פחמני, התייבשות שלו מתרחשת.
H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2
לפיכך, פחמן דו חמצני מומס ומשתחרר במהלך ההתנתקות של פחמן המוגלובין מתפזר לאוויר המכתשית.
5. חילופי גזים בין דם לנוזל הרקמה. נשימה של רקמות.
חילופי גזים בין דם לרקמות מתרחשים באותו אופן בשל ההבדל בלחץ החלקי של גזים (לפי חוקי האוסמוזה והדיפוזיה).הדם העורקי שנכנס לכאן רווי בחמצן, המתח שלו הוא 100 מ"מrt. אומנות.בנוזל רקמות, מתח החמצן הוא 20 - 40 מ"מ כספית אומנות.,ובתאים רמתו יורדת ל-0.
בהתאמה: בערך 2 100 - 40 \u003d 60 מ"מ כספית. אומנות.
60 - 0 = 60 מ"מ כספית אומנות.
לכן, אוקסיהמוגלובין צובט חמצן, אשר עובר במהירות לתוך נוזל הרקמה, ולאחר מכן לתוך תאי הרקמה.
נשימה של רקמות הוא תהליך של חמצון ביולוגי בתאים וברקמות.החמצן הנכנס לרקמות מושפע מחמצון שומנים, פחמימות וחלבונים. האנרגיה המשתחררת מאוחסנת בצורה קשרים מאקרו-אירגיים - ATP.בנוסף לזרחון חמצוני, נעשה שימוש גם בחמצן עם חמצון מיקרוזומלי - במיקרוזומים של הרשת האנדופלזמית של התאים. במקרה זה, מים ופחמן דו חמצני הופכים לתוצרים הסופיים של תגובות חמצון.
פחמן דו חמצני, הנמס בנוזל הרקמה, יוצר שם מתח 60-70 מ"מ כספית אומנות.,שהוא גבוה יותר מאשר בדם (40 מ"מ כספית).
CO 2 70 - 40 \u003d 30 מ"מ כספית. אומנות.
לפיכך, שיפוע מתח חמצן גבוה והבדל בלחץ החלקי של פחמן דו חמצני בנוזל הרקמה ובדם הם הגורם להתפשטותו מנוזל הרקמה לדם.
6. ויסות הנשימה.
מרכז הנשימה -זהו אוסף של נוירונים הממוקמים בכל חלקי מערכת העצבים המרכזית ולוקחים חלק בוויסות הנשימה.
החלק העיקרי של "הליבה" של מרכז הנשימה מיסלבסקיממוקם ב-medulla oblongata, באזור היווצרות הרשתית בתחתית חדר המוח הרביעי. בין הנוירונים של מרכז זה יש התמחות קפדנית (חלוקת פונקציות). חלק מהנוירונים מווסתים את פעולת השאיפה, אחרים את פעולת הנשיפה.
Bulbar מחלקת מחירי הנשימהל-tra יש תכונה ייחודית - אוטומציה,הנמשכת גם עם ניתוק מוחלט שלו (לאחר הפסקת החשיפה לקולטנים ועצבים שונים).
באזור של ponsממוקם "מרכז פנאומוטקסי".אין לו אוטומטיות, אבל הוא משפיע על פעילות הנוירונים של מרכז הנשימה מיסלאבסקי, מגרה לסירוגין את פעילות הנוירונים של פעולת השאיפה והנשיפה.
ממרכז הנשימה עוברים דחפים עצביים לנוירונים מוטוריים גרעיני עצב בית החזה(3-4 חוליות צוואריות - מרכז השרירים הסרעפתיים) ואל הנוירונים המוטוריים הנמצאים ב קרניים לרוחב של חוט השדרה החזה(מעיר את השרירים הבין צלעיים החיצוניים והפנימיים).
בריאות (בין השרירים החלקים של דרכי הנשימה ומסביב לנימים של מחזור הדם הריאתי) קיימות שלוש קבוצות של קולטנים: התרחבות ונסיגה, מגרה, צמודה.מידע מקולטנים אלו על מצב הריאות (מתיחה, קריסה), התמלאותן באוויר, חדירת חומרים מגרים לדרכי הנשימה (גז, אבק), שינויים בלחץ הדם בכלי הריאה, חודר למרכז הנשימה דרך העצבים האפרנטיים. זה משפיע על תדירות ועומק תנועות הנשימה, הביטוי של רפלקסים מגנים של שיעול והתעטשות.
ממלא תפקיד חשוב בוויסות הנשימה. גורמים הומוראליים.תאי כלי דם מגיבים לשינויים בהרכב גזי הדם. אזורים רפלקסוגניים של סינוס הצוואר, אבי העורקים והמדוללה אולונגאטה.
עלייה בריכוז הפחמן הדו חמצני בדם מובילה לעירור של מרכז הנשימה.כתוצאה מכך, הנשימה נעשית מהירה יותר - קוצר נשימה (קוצר נשימה).ירידה ברמת הפחמן הדו חמצני בדם מאטה את קצב תנועות הנשימה. - דום נשימה.
עם זאת, חלקו של העור בנשימה האנושית הוא זניח בהשוואה לריאות, מכיוון ששטח הגוף הכולל קטן מ-2 מ"ר ואינו עולה על 3% מכלל פני השטח של המכתשיות הריאתיות.
המרכיבים העיקריים של איברי הנשימה הם דרכי הנשימה, הריאות, שרירי הנשימה, כולל הסרעפת. אוויר אטמוספרי הנכנס לריאות האדם הוא תערובת של גזים - חנקן, חמצן, פחמן דו חמצני ועוד כמה (איור 2).
אורז. 2. ערכים ממוצעים של לחץ חלקי של גזים (מ"מ כספית) ביובש
באוויר הנשאף, alveoli, באוויר הנשוף ובדם בזמן מנוחה בשרירים (החלק האמצעי של האיור). לחץ חלקי של גזים בדם ורידי הזורם מהכליות והשרירים (החלק התחתון של האיור)
הלחץ החלקי של גז בתערובת גזים הוא הלחץ שגז זה היה יוצר בהיעדר מרכיבים אחרים של התערובת. זה תלוי באחוז הגז בתערובת: ככל שהוא גדול יותר, כך הלחץ החלקי של הגז הזה גבוה יותר. הלחץ החלקי של חמצן* באוויר המכתשית הוא 105 מ"מ כספית. אמנות, ובדם ורידי - 40 מ"מ כספית. אמנות, כך שהחמצן מתפזר מהאלוואולים לדם. כמעט כל החמצן בדם קשור כימית להמוגלובין. הלחץ החלקי של החמצן ברקמות נמוך יחסית, ולכן הוא מתפזר מנימים הדם לתוך הרקמה, ומספק תהליכי נשימה והמרת אנרגיה לרקמות.
הובלת פחמן דו חמצני, אחד מהתוצרים הסופיים של חילוף החומרים, ממשיך בצורה דומה בכיוון ההפוך. פחמן דו חמצני מופרש מהגוף דרך הריאות. חנקן אינו משמש בגוף. הלחץ החלקי של חמצן, פחמן דו חמצני, חנקן באוויר האטמוספרי וברמות שונות של ערכת הובלת החמצן מוצג באיור. 2.
א- צילינדר חיצוני ב- חלון זכוכית לקריאה, ב- צילינדר פנימי G- גליל אוויר לאיזון הגליל הפנימי, ד- מים
עקב הדיפוזיה, הרכב האוויר המכתשי משתנה ללא הרף: ריכוז החמצן בו יורד, וריכוז הפחמן הדו-חמצני עולה. כדי לשמור על תהליך הנשימה, יש לעדכן כל הזמן את הרכב הגזים בריאות. זה קורה במהלך אוורור של הריאות, כלומר. נשימה במובן הרגיל של המילה. כאשר אנו שואפים, נפח הריאות גדל והאוויר חודר אליהן מהאטמוספרה. במקביל מתרחבים האלוואולים. במנוחה נכנסים לריאות כ-500 מ"ל אוויר בכל נשימה. נפח האוויר הזה נקרא נפח גאות ושפל. לריאות האדם יש רזרבה מסוימת של קיבולת, שניתן להשתמש בה עם נשימה מוגברת. לאחר נשימה שקטה, אדם יכול לשאוף כ-1500 מ"ל אוויר. כרך זה נקרא נפח מילואים השראה. לאחר נשיפה רגועה, ניתן במאמץ לנשוף כ-1500 מ"ל אוויר. זה נפח רזרבה בנשיפה. נפח גאות ונפחי רזרבה של השראה ונשיפה מסתכמים קיבולת ריאה(בַּקָשָׁה). במקרה זה, זה שווה ל-3500 מ"ל (500 + 1500 + 1500). כדי למדוד את ה-VC יש לקחת נשימה עמוקה במיוחד ולאחריה הנשיפה המקסימלית לצינור של מכשיר מיוחד - ספירומטר. המדידות נלקחות בעמידה במנוחה (איור 3). הערך של VC תלוי במין, גיל, גודל גוף וכושר. נתון זה משתנה מאוד, בממוצע 2.5-4 ליטר לנשים ו-3.5-5 ליטר לגברים. במקרים מסוימים, אצל אנשים בעלי קומה גבוהה מאוד, למשל, שחקני כדורסל, VC יכול להגיע ל-9 ליטר. בהשפעת האימון, למשל, בעת ביצוע תרגילי נשימה מיוחדים, ה-VC עולה (לפעמים אפילו ב-30%).
אורז. 4. נומוגרמה של מילר לקביעת קיבולת ריאות תקינה
VC ניתן לקבוע על ידי נומוגרמה של מילר (איור 4). לשם כך, עליך למצוא את הגובה שלך על הסולם ולחבר אותו עם קו ישר עם הגיל (בנפרד לנשים וגברים). קו זה יחצה את סולם היכולת החיונית. אינדיקטור חשוב במחקרים על ביצועים גופניים הוא נפח דקה של נשימה, או אוורור ריאות. אוורור הריאות הוא כמות האוויר בפועל שעוברת בתנאים שונים דרך הריאות במשך דקה. במנוחה, אוורור ריאתי הוא 5-8 ליטר לדקה.
אדם מסוגל לשלוט בנשימתו. אתה יכול לעכב אותו לזמן קצר או לחזק אותו. היכולת להגביר את הנשימה נמדדת לפי הערך אוורור ריאתי מרבי(MLV). ערך זה, כמו VC, תלוי במידת ההתפתחות של שרירי הנשימה. במהלך עבודה פיזית, האוורור הריאתי עולה ומגיע ל-150-180 ליטר לדקה. ככל שהעבודה קשה יותר, כך האוורור הריאתי גדול יותר.
גמישות הריאה תלויה במידה רבה בכוחות מתח הפנים של הנוזל המרטיב את פני השטח הפנימיים של המכתשים (s = 5 x 10-2 N/m). הטבע עצמו דאג להקל על הנשימה, ויצר חומרים המורידים את מתח הפנים. הם מסונתזים על ידי תאים מיוחדים הממוקמים בדפנות האלוואולי. הסינתזה של חומרים פעילי שטח אלו (חומרי שטח) נמשכת לאורך כל חייו של אדם.
באותם מקרים נדירים שבהם לילוד אין תאים המייצרים חומרים פעילי שטח בריאות, הילד לא יכול לנשום את הנשימה הראשונה בעצמו ומת. בשל היעדר או היעדר חומרים פעילי שטח במככיות, כחצי מיליון ילודים ברחבי העולם מתים מדי שנה מבלי לנשום את הנשימה הראשונה.
עם זאת, יש בעלי חיים שנושמים עם הריאות שלהם בלי חומרים פעילי שטח. קודם כל, זה חל על בעלי דם קר - צפרדעים, נחשים, תנינים. מכיוון שבעלי חיים אלה אינם צריכים להוציא אנרגיה על חימום, דרישות החמצן שלהם אינן גבוהות כמו אלה של בעלי חיים בעלי דם חם, ולכן שטח פני הריאות שלהם קטן יותר. אם בריאות האדם שטח הפנים של מגע של 1 ס"מ 3 של אוויר עם כלי דם הוא בערך 300 ס"מ 2, אז בצפרדע הוא רק 20 ס"מ 2.
הירידה היחסית בשטח הריאות ליחידת נפח אצל בעלי חיים בעלי דם קר נובעת מכך שקוטר המכתשיות שלהם גדול בערך פי 10 מאשר אצל בעלי דם חם. ומחוק לפלס ( ע= 4a/R) מכאן שהלחץ הנוסף שיש להתגבר עליו במהלך ההשראה הוא ביחס הפוך לרדיוס של המכתשים. הרדיוס הגדול של המכתשים בבעלי חיים בעלי דם קר מאפשר להם לשאוף בקלות גם ללא ירידה בגודלם. עעקב PAV.
אין פעילי שטח בריאות של ציפורים. ציפורים הן חיות עם דם חם ומנהלות אורח חיים פעיל. בזמן מנוחה, דרישת החמצן של ציפורים גבוהה מזו של בעלי חוליות אחרים, כולל יונקים, ובמהלך מעוף היא עולה פי כמה. מערכת הנשימה של ציפורים מסוגלת להרוות את הדם בחמצן גם כאשר טסים בגובה רב, שם ריכוזו נמוך בהרבה מאשר בגובה פני הים. כל יונק (כולל בני אדם), שנמצא בגובה כזה, מתחיל לחוות רעב חמצן, מפחית בחדות את הפעילות המוטורית שלהם, ולפעמים אפילו נופל למצב חצי מודע. כיצד מתמודדות ריאות הציפורים, בהיעדר חומרים פעילי שטח, עם המשימה הקשה הזו?
בנוסף לריאות רגילות, לציפורים יש מערכת נוספת המורכבת מחמישה זוגות או יותר של שקי אוויר דקי דופן הקשורים לריאות. החללים של השקיות הללו מסתעפים בגוף ונכנסים לתוך כמה עצמות, לפעמים אפילו לתוך העצמות הקטנות של הפלנגות של האצבעות. כתוצאה מכך, מערכת הנשימה, למשל ברווזים, תופסת כ-20% מנפח הגוף (2% ריאות ו-18% שקי אוויר), בעוד שבבני אדם מדובר ב-5% בלבד. דפנות שקי האוויר עניים בכלי דם ואינם משתתפים בחילופי גזים. כריות אוויר לא רק עוזרות להפריח אוויר דרך הריאות בכיוון אחד, אלא גם מפחיתות את צפיפות הגוף, את החיכוך בין חלקיו הבודדים ותורמות לקירור יעיל של הגוף.
ריאה של ציפור בנויה מצינורות דקים פתוחים משני הצדדים המחוברים במקביל לכלי דם - נימי אוויר הנמשכים מהפרברונצ'י. במהלך ההשראה, הנפחים של שקי האוויר הקדמיים והאחוריים גדלים. אוויר מקנה הנשימה נכנס ישירות לתוך השקים האחוריים. השקים הקדמיים אינם מתקשרים עם הסימפונות הראשיים והם מלאים באוויר היוצא מהריאות (איור 5, א).
אורז. 5 . תנועת האוויר במערכת הנשימה של ציפור: א- נשימה, ב- לנשוף
(K1 ו-K2 - שסתומים המשנים את תנועת האוויר)
בעת הנשיפה, התקשורת של השקים הקדמיים עם הסימפונות הראשיים משוחזרת, והשקים האחוריים מופרעים. כתוצאה מכך, במהלך הנשיפה, זורם אוויר דרך הריאה של הציפור באותו כיוון כמו במהלך השאיפה (איור 5, ב). במהלך הנשימה רק נפחי שקי האוויר משתנים, בעוד שנפח הריאה נשאר כמעט קבוע. מתברר מדוע אין פעילי שטח בריאות של הציפור: הם פשוט חסרי תועלת שם, כי. אין צורך לנפח את הריאות.
אורגניזמים מסוימים משתמשים באוויר ליותר מאשר רק לנשימה. גופו של דג הפחזנית, שחי באוקיינוס ההודי ובים התיכון, מנוקד במספר מחטים - קשקשים מתוקנים. במצב רגוע, המחטים מחוברות פחות או יותר בחוזקה לגוף. במקרה של סכנה, דג הפחזנית ממהר אל פני המים ולוקח אוויר למעיים הופך לכדור נפוח. במקרה זה, המחטים עולות ובולטות לכל הכיוונים. הדג שומר על פני המים, מתהפך עם בטנו למעלה, וחלק מגופו בולט מעל המים. במצב זה, דג הנפוח מוגן מפני טורפים הן מלמטה והן מלמעלה. כשהסכנה חלפה, הדג מוציא אוויר, וגופו מקבל את גודלו הרגיל.
מעטפת האוויר של כדור הארץ (אטמוספירה) מוחזקת בקרבת כדור הארץ עקב כוחות המשיכה ומפעילה לחץ על כל הגופים עימם היא באה במגע. גוף האדם מותאם ללחץ האטמוספרי ואינו סובל את הירידה שלו. כאשר מטפסים על הרים (4,000 מטר, ולפעמים אפילו נמוך יותר), אנשים רבים מרגישים רע, מופיעים התקפות של "מחלת גבהים": קשה לנשום, דם מגיע לעתים קרובות מהאוזניים ומהאף, אובדן הכרה אפשרי. מכיוון שהמשטחים המפרקים צמודים זה לזה בצורה הדוקה (בשקית המפרקית המכסה את המפרקים, הלחץ מופחת) בגלל לחץ אטמוספרי, ואז גבוה בהרים, שם הלחץ האטמוספרי מופחת מאוד, פעולת המפרקים מופרעת, הידיים והרגליים לא "מצייתות" היטב, נקעים מתרחשים בקלות. . מטפסים וטייסים, מטפסים לגובה רב, לוקחים איתם מכשירי חמצן ומתאמנים במיוחד לפני הטיפוס.
תכנית ההכשרה המיוחדת לקוסמונאוטים כוללת הכשרה חובה בתא לחץ, שהוא תא פלדה אטום הרמטית המחובר למשאבה חזקה היוצרת לחץ מוגבר או ירידה בו. ברפואה המודרנית, תא הלחץ משמש לטיפול במחלות רבות. חמצן טהור מסופק לתא ונוצר לחץ גבוה. עקב דיפוזיה של חמצן דרך העור והריאות, המתח שלו ברקמות עולה באופן משמעותי. שיטת טיפול זו יעילה מאוד, למשל, בדלקות פצעים (גנגרנה בגז) הנגרמות על ידי מיקרואורגניזמים אנאירוביים, שהחמצן הוא רעל חזק עבורם.
בגבהים שבהם טסות חלליות מודרניות, כמעט ואין אוויר, ולכן תאי הספינות נעשים אטומים, ונוצרים ונשמרים בהם לחץ והרכב אוויר רגיל, לחות וטמפרטורה. הפרה של אטימות התא מובילה לתוצאות טרגיות.
החללית Soyuz-11 עם שלושה קוסמונאוטים על סיפונה (G. Dobrovolsky, V. Volkov, V. Patsaev) שוגרה למסלול נמוך ב-6 ביוני 1971, וב-30 ביוני, כאשר חזר לכדור הארץ, הצוות מת כ תוצאה של הורדת לחץ של רכב הירידה לאחר הפרדת התאים בגובה 150 ק"מ.
כמה עובדות על נשימה
האדם נושם בצורה קצבית. ילד שזה עתה נולד עושה תנועות נשימה 60 פעמים בדקה, ילד בן חמש - 25 פעמים בדקה, בגיל 15-16 קצב הנשימה יורד ל-16-18 לדקה ונשאר כך עד גיל מבוגר, אז חוזר להיות תכוף יותר.
בבעלי חיים מסוימים, קצב הנשימה נמוך בהרבה: הקונדור עושה תנועת נשימה אחת תוך 10 שניות, והזיקית - תוך 30 דקות. ריאותיה של זיקית מחוברות בשקים מיוחדים אליהם היא שואבת אוויר ובמקביל מתנפחת חזק. קצב הנשימה הנמוך מאפשר לזיקית לא לזהות את נוכחותה במשך זמן רב.
במנוחה ובטמפרטורה רגילה אדם צורך כ-250 מ"ל חמצן בדקה, 15 ליטר לשעה ו-360 ליטר ליום. כמות החמצן הנצרכת במנוחה אינה קבועה - ביום היא יותר מאשר בלילה, גם אם אדם ישן במהלך היום. כנראה, זהו ביטוי של מקצבים יומיומיים בחיי הגוף. אדם שוכב צורך כ-15 ליטר חמצן לשעה, בעמידה - 20 ליטר, בהליכה רגועה - 50 ליטר, בהליכה במהירות של 5 קמ"ש - 150 ליטר.
בלחץ אטמוספרי, אדם יכול לנשום חמצן טהור במשך יום אחד, ולאחר מכן מתרחשת דלקת ריאות, המסתיימת במוות. בלחץ של 2-3 atm, אדם יכול לנשום חמצן טהור לא יותר משעתיים, ואז יש הפרה של תיאום תנועות, תשומת לב, זיכרון.
בדרך כלל עוברים 7-9 ליטר אוויר דרך הריאות בדקה אחת, וכ-200 ליטר לרץ מאומן.
האיברים הפנימיים במהלך עבודה אינטנסיבית דורשים אספקה מוגברת של חמצן. בפעילות מאומצת, צריכת החמצן על ידי הלב עולה פי 2, על ידי הכבד - פי 4, על ידי הכליות - פי 10.
בכל נשימה אדם מבצע עבודה המספיקה להרמת משא של 1 ק"ג לגובה של 8 ס"מ. באמצעות העבודה שנעשתה תוך שעה, ניתן יהיה להרים משא זה לגובה של 86 מ', ובין לילה - כדי 690 מ'.
ידוע כי מרכז הנשימה נרגש על ידי עלייה בריכוז הפחמן הדו חמצני בדם. אם ריכוז הפחמן הדו חמצני בדם מופחת, אדם עלול שלא לנשום זמן ארוך מהרגיל. ניתן להשיג זאת על ידי נשימה מהירה. טכניקה דומה משמשת צוללנים, וצוללני פנינים מנוסים יכולים לשהות מתחת למים במשך 5-7 דקות.
אבק נמצא בכל מקום. אפילו בחלק העליון של האלפים, 1 מ"ל של אוויר מכיל כ-200 חלקיקי אבק. אותו נפח של אוויר עירוני מכיל יותר מ-500,000 חלקיקי אבק. הרוח נושאת אבק למרחקים ארוכים מאוד: למשל, אבק מהסהרה נמצא בנורבגיה, ואבק וולקני מאיי אינדונזיה נמצא באירופה. חלקיקי אבק נלכדים במערכת הנשימה ועלולים להוביל למחלות שונות.
בטוקיו, שם יש 40 ס"מ משטח רחוב לכל תושב, שוטרים עובדים במסכות חמצן. דוכני אוויר נקי הוקמו בפריז לעוברים ושבים. פתולוגים מזהים פריזאים בנתיחה לפי הריאות השחורות שלהם. בלוס אנג'לס הוצבו עצי דקל מפלסטיק ברחוב, שכן החיים מתים בשל זיהום אוויר גבוה.
המשך יבוא
* הכוונה היא ללחץ החלקי של החמצן באוויר, שבו הוא נמצא בשיווי משקל עם חמצן המומס בדם או בתווך אחר, הנקרא גם מתח החמצן בתווך זה.
פיזיולוגיה של הנשימה 1.
1. מהות הנשימה. מנגנון של שאיפה ונשיפה.
2. התרחשות לחץ שלילי בחלל הפריפולמוני. Pneumothorax, אטלקטזיס.
3. סוגי נשימות.
4. יכולת חיונית של הריאות ואוורורן.
נ 1. מהות הנשימה. מנגנון של שאיפה ונשיפה.
n מכלול התהליכים המבטיחים חילופי חמצן ופחמן דו חמצני בין הסביבה החיצונית לרקמות הגוף נקרא נְשִׁימָה ומכלול האיברים המספקים נשימה - מערכת נשימה.
נ סוגי נשימה:
n תאי - באורגניזמים חד-תאיים דרך כל פני התא.
n עורית - באורגניזמים רב-תאיים (תולעים) דרך כל פני הגוף.
n קנה הנשימה - בחרקים דרך קנה קנה מיוחד העובר לאורך המשטח הצדי של הגוף.
n גיל - בדגים דרך הזימים.
n ריאתי - בדו-חיים דרך הריאות.
n ביונקים, דרך איברי נשימה מיוחדים: לוע האף, הגרון, קנה הנשימה, הסימפונות, הריאות, וכן בית החזה, הסרעפת וקבוצת השרירים: מעוררי השראה ונושפים.
n ריאות (0.6-1.4% ממשקל הגוף) - איברים מזווגים, בעלי אונות (ימין - 3, שמאל - 2), מתחלקות לאונות (כל אחת עם 12-20 acini), הסמפונות מסתעפים לסימפונות, מסתיימות באלוואולי.
n יחידה מורפולוגית ותפקודית של הריאה - acinus (lat. acinus - גרגרי ענבים)- הסתעפות של הסימפונות הנשימתיים למעברים מכתשיים, המסתיימים ב-400-600 שקיות מכתשית.
n Alveoli מלאים באוויר ואינם קורסים עקב נוכחותם של חומרים פעילי שטח על הקירות שלהם - חומרים פעילי שטח (פוספוליפופרוטאין או ליפופוליסכרידים).
נ שלבי הנשימה:
n א) אוורור ריאתי - חילופי גזים בין הריאות לסביבה;
n ב) חילופי גזים בריאות בין האוויר המכתשית לנימים של מחזור הדם הריאתי;
ג) הובלה של O2 ו-CO2 בדם;
n ד) חילופי גזים בין דם הנימים של מחזור הדם המערכתי לנוזל הרקמה;
n ה) נשימה תוך תאית היא תהליך אנזימטי רב שלבי של חמצון של מצעים בתאים.
n התהליך הפיזי העיקרי המבטיח תנועה של O2 מהסביבה החיצונית לתאים ו-CO2 בכיוון ההפוך הוא ריכוך , כלומר, תנועה של גז בצורה של מומס לאורך שיפועי ריכוז.
נ שאיפה - השראה .
n תנועת האוויר אל הריאות והחוצה ממנה אל הסביבה נגרמת על ידי שינויים בלחץ בתוך הריאות. כאשר הריאות מתרחבות, הלחץ בהן הופך נמוך מהלחץ האטמוספרי (ב-5-8 מ"מ כספית) והאוויר נשאב לריאות. לריאות עצמן אין רקמת שריר. השינוי בנפח הריאות תלוי בשינוי בנפח החזה, כלומר. הריאות עוקבות באופן פסיבי אחר השינויים בחזה. בעת שאיפה, בית החזה מתרחב בכיוון האנכי, הסאגיטלי והחזיתי. עם התכווצות שרירי ההשראה (משאפים) - הבין-צלעי החיצוני והסרעפת, הצלעות עולות למעלה, בעוד בית החזה מתרחב. הדיאפרגמה מקבלת צורה חרוטית. כל זה תורם לירידה בלחץ בריאות ובכניסת האוויר. עובי המכתש קטן, ולכן גזים מתפזרים בקלות דרך דופן המכתשים.
נ נשיפה - תפוגה .
n בעת הנשיפה, שרירי ההשראה נרגעים והחזה, עקב כבדותו וגמישות הסחוסים, חוזר למקומו המקורי. הדיאפרגמה נרגעת, בצורת כיפה. כך, בזמן מנוחה, הפקיעה מתרחשת באופן פסיבי, עקב סיום ההשראה.
n בנשימה מאולצת, הנשיפה הופכת להיות פעילה - היא מועצמת על ידי התכווצות שרירי הנשיפה (נושפים) - שרירי הבין-צלעי הפנימיים, שרירי הבטן - אלכסוני חיצוני ופנימי, בטן רוחבית וישרה, דנטאטי גב נשיפה. הלחץ בחלל הבטן עולה, מה שדוחף את הסרעפת לחלל החזה, הצלעות יורדות, מתקרבות זו לזו, מה שמקטין את נפח בית החזה.
n כאשר הריאות קורסות, האוויר נסחט החוצה, הלחץ בהן הופך גבוה מהלחץ האטמוספרי (ב-3-4 מ"מ כספית).
נ 2. התרחשות לחץ שלילי בחלל הפריפולמוני. Pneumothorax, אטלקטזיס
n הריאות בבית החזה מופרדות על ידי יריעות פלאורליות: קרביות - צמודות לריאות, פריאטליות - מצפות את החזה מבפנים. בין הסדינים נמצא חלל הצדר. הוא מלא בנוזל פלאורלי. הלחץ בחלל הצדר תמיד נמוך מהאטמוספרי ב-4-10 מ"מ כספית. אומנות. (בריאות 760 מ"מ כספית). זה נובע מ: 1) צמיחה מהירה יותר של בית החזה בהשוואה לריאות באונטוגנזה שלאחר הלידה; 2) מתיחה אלסטית(מתח אלסטי) של הריאות, כלומר, הכוח שמתנגד להתרחבותן באוויר. חלל הצדר אטום מהסביבה.
n כאשר אוויר נכנס לחלל הצדר (למשל במקרה של פציעה), הלחץ בחלל הצדר משתווה עם הלחץ האטמוספרי - פנאומוטורקס בזמן שהריאה קורסת - אטלקטזיס והנשימה עלולה להפסיק.
n לחץ פלאורלי שלילי נוצר בלידה. בנשימה הראשונה בית החזה מתרחב, הריאות מתיישרות, מכיוון שהן מופרדות הרמטית - נוצר לחץ שלילי בחלל הצדר. בעובר הריאות במצב ממוטט, החזה פחוס, ראש הצלעות נמצא מחוץ לפוסה הגלנואידית. בלידה מצטבר פחמן דו חמצני בדם העובר, הוא מעורר את מרכז הנשימה. מכאן, הדחפים עוברים לשרירים - מעוררי השראה, שמתכווצים, ראשי הצלעות נכנסים לשקע המפרקים. בית החזה גדל בנפח, הריאות מתיישרות.
n הקשר בין נפח החזה לנפח הריאות במהלך הנשימה מומחש בדרך כלל באמצעות פיזי דגמי דונדרס:
n 1. כיפת זכוכית,
n 2. למעלה - תקע עם חור,
n 3. תחתית - סרט אלסטי עם טבעת,
n 4. בתוך הכובע יש ריאות של ארנב.
n עם עלייה בנפח בתוך הפקק עקב מתיחה של הסרט האלסטי, הלחץ בחלל הפקק יורד, אוויר נכנס לריאות דרך החור בפקק, הן מתרחבות ולהיפך.
נ 3. סוגי נשימות.
נ 1. בית חזה או קוסטלי - השינוי בנפח בית החזה מתרחש בעיקר עקב השרירים הבין צלעיים (מוציאים ונשפים). אופייני לכלבים ולנשים.
נ 2. בטן או דיאפרגמטי - השינוי בנפח בית החזה מתרחש בעיקר עקב הסרעפת ושרירי הבטן. אופייני לגברים.
נ 3. מעורב או בית חזה - שינוי בנפח בית החזה מתרחש באותה מידה עם התכווצות השרירים הבין צלעיים, הסרעפת ושרירי הבטן. אופייני לחיות משק.
n סוגי נשימה הם בעלי ערך אבחנתי: אם נפגעים איברי חלל הבטן או החזה, הם משתנים.
נ 4. יכולת חיונית של הריאות ואוורורן.
נ קיבולת חיונית (VC) מורכב מ-3 נפחי אוויר הנכנסים ויוצאים מהריאות במהלך הנשימה:
נ 1. מערכת הנשימה - נפח האוויר בזמן שאיפה ונשיפה שקטה. בחיות קטנות (כלבים, חיות קטנות) - 0.3-0.5 ליטר, בבעלי חיים גדולים (בקר, סוסים) - 5-6 ליטר.
נ 2. נפח השראה נוסף או שמור– נפח האוויר שנכנס לריאות בזמן השראה מקסימלית לאחר השראה רגילה. 0.5-1 ו-5-15 ליטר.
נ 3. נפח רזרבה בנשיפה– נפח האוויר בזמן נשיפה מקסימלית לאחר נשיפה שקטה. 0.5-1 ו-5-15 ליטר.
n VC נקבע על ידי מדידת נפח הנשיפה המרבי לאחר ההשראה המקסימלית הקודמת על ידי ספירומטריה. בבעלי חיים, הוא נקבע על ידי שאיפת תערובת גז עם תכולה גבוהה של פחמן דו חמצני.
נ נפח שיורי נפח האוויר שנשאר בריאות גם לאחר נשיפה מרבית.
נ אוויר של שטח "מזיק" או "מת". - נפח האוויר שאינו משתתף בחילופי גזים וממוקם בחלק העליון של מנגנון הנשימה - חלל האף, הלוע, קנה הנשימה (20-30%).
נ המשמעות של מרחב "מזיק".:
n 1) האוויר מתחמם (אספקה בשפע של כלי דם), מה שמונע היפותרמיה של הריאות;
n 2) האוויר מנוקה, לח (מקרופאגים alveolar, בלוטות ריריות רבות);
n 3) כאשר cilia של אפיתל ciliated מגורה, התעטשות מתרחשת - הסרת רפלקס של חומרים מזיקים;
n 4) קולטני מנתח ריח ("מבוך ריח");
n 5) ויסות נפח האוויר הנשאף.
n תהליך עדכון הרכב הגזים של האוויר המכתשית במהלך שאיפה ונשיפה - אוורור ריאות .
n עוצמת האוורור נקבעת על פי עומק ההשראה ותדירות תנועות הנשימה.
נ עומק של השראה נקבע על ידי משרעת התנועות של החזה, כמו גם על ידי מדידת נפחי ריאות.
נ תדירות נשימה מחושב לפי מספר טיולי החזה לפרק זמן מסוים (פי 4-5 פחות מקצב הלב).
n סוס (לדקה) - 8-16; בקר - 12-25; MRS - 12-16; חזיר - 10-18; כלב - 14-24; ארנב - 15-30; פרווה - 18-40.
נ נפח נשימה דקה הוא התוצר של נפח האוויר הגאות והשפל של תדירות תנועות הנשימה לדקה.
n לדוגמה: סוס: 5 ליטר x 8 = 40 ליטר
נ שיטות ללימוד נשימה:
n 1. פנאומוגרפיה– רישום תנועות נשימה באמצעות פנאומוגרף.
n 2. ספירומטריה– מדידת נפחי נשימה באמצעות ספירומטרים.
הרצאה 25
פיזיולוגיה של הנשימה 2.
1. חילופי גזים בין alveoli לדם. מצב גזי הדם.
2. הובלת גזים וגורמים הקובעים אותה. נשימה של רקמות.
3. תפקודי ריאות לא קשורים להחלפת גזים.
4. ויסות הנשימה, מרכז הנשימה ותכונותיו.
5. תכונות של נשימה בציפורים.
חילופי גזים בין alveoli ודם. מצב גזי הדם.
במכתשות הריאות, O2 ו-CO2 מוחלפים בין אוויר ודם בנימי הדם הריאתיים.
אוויר נשוף מכיל יותר O2 ופחות CO2 מאשר אוויר מכתשית, בגלל אויר החלל המזיק מתערב בו (ז, א).
כמות הדיפוזיה של גזים בין המכתשיות לדם נקבעת על ידי החוקים הפיזיקליים הטהורים הפועלים במערכת הגז-נוזל, המופרדים על ידי קרום חדיר למחצה.
הגורם העיקרי הקובע את הדיפוזיה של גזים ממככיות האוויר לדם ומהדם אל המכתשיות הוא ההבדל בלחץ החלקי, או שיפוע לחץ חלקי. דיפוזיה מתרחשת מאזור של לחץ חלקי גבוה יותר לאזור של לחץ נמוך יותר.
הרכב הגז של האוויר
לחץ חלקי(לט. חלקי – חלקי) - הוא הלחץ של גז בתערובת של גזים, שהוא יפעיל באותה טמפרטורה, תופס נפח אחד שלם
P \u003d RA x a / 100,
כאשר P הוא הלחץ החלקי של הגז, PA הוא הלחץ האטמוספרי, והוא נפח הגז הנכנס לתערובת ב-%, 100 -%.
שאיפת P O2 = 760 x 21 / 100 = 159.5 מ"מ כספית. אומנות.
P שאיפת CO2. \u003d 760 x 0.03 / 100 \u003d 0.23 מ"מ כספית. אומנות.
שאיפת P N2. \u003d 760 x 79 / 100 \u003d 600.7 מ"מ כספית. אומנות.
שוויון P O2 או P CO2 אף פעם לא מתרחש באמצעי אינטראקציה. בריאות ישנה זרימה מתמדת של אוויר צח עקב תנועות הנשימה של בית החזה ואילו ברקמות ההבדל במתח הגזים נשמר על ידי תהליכי חמצון.
ההבדל בין הלחץ החלקי של O2 באוויר המכתשית לבין הדם הוורידי של הריאות הוא: 100 - 40 = 60 מ"מ כספית, הגורם לדיפוזיה של O2 לדם. עם הפרש מתח של O2 של 1 מ"מ כספית. אומנות. בפרה, 100-200 מ"ל של O2 עוברים לדם תוך דקה אחת. הצורך הממוצע של בעל חיים ל-O2 במנוחה הוא 2000 מ"ל לדקה אחת. הפרש לחץ ב-60 מ"ל כספית. אומנות. די והותר כדי להרוות את הדם ב-O2 גם במנוחה וגם במהלך פעילות גופנית.
60 מ"מ כספית x 100-200 מ"ל = 6000-12000 מ"ל O2 לדקה
מבחנים
706-01. חיות חוליות עם לב תלת-חדר, שהרבייה שלהן קשורה קשר הדוק למים, משולבות לכיתה
א) דג גרמי
ב) יונקים
ב) זוחלים
ד) דו-חיים
תשובה
706-02. לאיזה מחלקה משתייכות בעלי חיים, שהתרשים של מבנה הלב שלה מוצג באיור?
א) חרקים
ב) דג סחוס
ב) דו-חיים
ד) ציפורים
תשובה
706-03. המאפיין המבדיל בין דו-חיים לדגים הוא
א) דם קר
ב) מבנה הלב
ב) פיתוח במים
ד) מערכת מחזור סגורה
תשובה
706-04. דו-חיים נבדלים מדגים בכך שיש
א) המוח
ב) מערכת מחזור סגורה
ג) ריאות זוגיות אצל מבוגרים
ד) איברי חישה
תשובה
706-05. איזו תכונה מבין הרשומות מבדילה בין רוב בעלי החיים מקבוצת הדו-חיים לבין יונקים?
ב) הפריה חיצונית
ב) רבייה מינית
ד) שימוש למגורים בסביבה המימית
תשובה
706-06. זוחלים בתהליך האבולוציה רכשו, בניגוד לדו-חיים,
א) מערכת מחזור סגורה
ב) פוריות גבוהה
ב) ביצה גדולה עם ממברנות עובריות
ד) לב תלת חדרים
תשובה
706-07. אם, בתהליך האבולוציה, חיה יצרה לב, כפי שמוצג באיור, אז איברי הנשימה של החיה חייבים להיות 
א) ריאות
ב) עור
ב) שקי ריאות
ד) זימים
תשובה
706-08. באיזו קבוצת בעלי חיים הרבייה אינה תלויה במים?
א) לא גולגולתי (זמניות)
ב) דג גרמי
ב) דו-חיים
ד) זוחלים
תשובה
706-09. באילו חיות מסתיימת התפתחות העובר בתוך הביצית?
א) דג גרמי
ב) דו-חיים זנב
ב) דו-חיים חסרי זנב
ד) זוחלים
תשובה
706-10. חיות חוליות עם לב תלת חדרים, שהרבייה שלהן אינה קשורה למים, משולבות לכיתה
א) דג גרמי
ב) יונקים
ב) זוחלים
ד) דו-חיים
תשובה
706-11. חולייתנים עם טמפרטורת גוף משתנה, נשימה ריאתית, לב תלת חדרים עם מחיצה לא שלמה בחדר מסווגים כ
א) דג גרמי
ב) דו-חיים
ב) זוחלים
ד) דגים סחוסים
תשובה
706-12. זוחלים, בניגוד לדו-חיים, נוטים לכך
א) הפריה חיצונית
ב) הפריה פנימית
ג) התפתחות עם היווצרות זחל
ד) חלוקת הגוף לראש, גזע וזנב
תשובה
706-13. איזה מהחיות הבאות הוא בעל דם קר?
א) לטאה
ב) נמר אמור
ב) שועל ערבות
ד) זאב מצוי
תשובה
706-14. לאיזה מעמד שייכות בעלי חיים עם עור יבש עם קשקשת קרנית ולב תלת חדרים עם מחיצה לא שלמה?
א) זוחלים
ב) יונקים
ב) דו-חיים
ד) ציפורים
תשובה
706-15. ציפורים נבדלות מזוחלים בכך שיש
א) הפריה פנימית
ב) מערכת העצבים המרכזית
ב) שני מעגלים של מחזור הדם
ד) טמפרטורת גוף קבועה
תשובה
706-15. איזו תכונה מבנית דומה אצל זוחלים וציפורים מודרניים?
א) עצמות מלאות באוויר
ב) עור יבש, נטול בלוטות
ב) אזור הזנב בעמוד השדרה
ד) שיניים קטנות בלסתות
תשובה
706-16. באיזה בעל חיים מתרחש חילופי גזים בין אוויר אטמוספרי לדם דרך העור?
א) לויתן קטלן
ב) טריטון
ב) תנין
ד) סלמון ורוד
תשובה
706-17. לאיזו קבוצת חיות יש לב דו-חדרי?
דג
ב) דו-חיים
ב) זוחלים
ד) יונקים
תשובה
706-18. התפתחות התינוק ברחם מתרחשת ב
א) עופות דורסים
ב) זוחלים
ב) דו-חיים
ד) יונקים
תשובה
706-19. איזה סוג של כורדאטים מאופיין בנשימה עורית?
א) דו-חיים
ב) זוחלים
ב) ציפורים
ד) יונקים
תשובה
706-20. סימן למעמד הדו-חיים הוא
א) כיסוי כיטיני
ב) עור חשוף
ב) לידת חי
ד) איברים מזווגים
תשובה
706-21. במה נבדלים חברי הכיתה דו-חיים משאר בעלי החוליות?
א) עמוד שדרה וגפיים חופשיות
ב) נשימה ריאתית ונוכחות של cloaca
ג) עור רירי חשוף והפריה חיצונית
ד) מערכת מחזור סגורה ולב דו-חדרי
תשובה
706-22. איזו תכונה מבין הרשומות מבדילה בין בעלי חיים מקבוצת הזוחלים לבין בעלי חיים מקבוצת היונקים?
א) מערכת מחזור סגורה
ב) טמפרטורת גוף משתנה
ג) פיתוח ללא טרנספורמציה
ד) שימוש בסביבת הקרקע-אוויר למגורים
מהו חילופי גז? כמעט שום יצור חי לא יכול בלעדיו. חילופי גזים בריאות וברקמות, כמו גם בדם, עוזרים להרוות את התאים בחומרים מזינים. בזכותו אנו מקבלים אנרגיה וחיוניות.
מהו חילופי גז?
אורגניזמים חיים זקוקים לאוויר כדי להתקיים. זוהי תערובת של גזים רבים, שחלקם העיקרי הוא חמצן וחנקן. שני הגזים הללו הם מרכיבים חיוניים לתפקוד תקין של אורגניזמים.
במהלך האבולוציה, מינים שונים פיתחו התאמות משלהם להשגתן, חלקם פיתחו ריאות, לאחרים יש זימים, ואחרים משתמשים רק בעור. איברים אלה משמשים להחלפת גזים.
מהו חילופי גז? זהו תהליך האינטראקציה בין הסביבה החיצונית לתאים חיים, שבמהלכו מתרחש חילופי חמצן ופחמן דו חמצני. במהלך הנשימה, חמצן נכנס לגוף יחד עם אוויר. מרווה את כל התאים והרקמות, הוא משתתף בתגובה החמצונית, הופך לפחמן דו חמצני, המופרש מהגוף יחד עם מוצרים מטבוליים אחרים.
חילופי גזים בריאות
בכל יום אנו נושמים יותר מ-12 ק"ג אוויר. הריאות עוזרות לנו בזה. הם האיבר הנרחב ביותר, המסוגל להחזיק עד 3 ליטר אוויר בנשימה אחת עמוקה. חילופי גזים בריאות מתרחשים בעזרת alveoli - בועות רבות השזורות בכלי דם.
אוויר נכנס אליהם דרך דרכי הנשימה העליונות, עובר דרך קנה הנשימה והסמפונות. נימים המחוברים לאלבוליים קולטים אוויר ומעבירים אותו דרך מערכת הדם. במקביל, הם נותנים לאלבוליים פחמן דו חמצני, שעוזב את הגוף בנשיפה.
תהליך ההחלפה בין המכתשים וכלי הדם נקרא דיפוזיה דו-צדדית. זה מתרחש תוך שניות בודדות ומתבצע הודות להפרש הלחץ. באוויר אטמוספרי רווי בחמצן, הוא גדול יותר, ולכן הוא ממהר לנימים. לפחמן דו חמצני יש פחות לחץ, וזו הסיבה שהוא נדחף לתוך המכתשים.
מחזור
ללא מערכת הדם, חילוף גזים בריאות וברקמות יהיה בלתי אפשרי. הגוף שלנו חדור בכלי דם רבים באורכים ובקטרים שונים. הם מיוצגים על ידי עורקים, ורידים, נימים, ורידים וכו 'דם מסתובב ברציפות בכלי הדם, ומקל על חילופי גזים וחומרים.
חילופי גזים בדם מתבצעים בעזרת שני מעגלי מחזור הדם. בעת הנשימה, האוויר מתחיל לנוע במעגל גדול. בדם הוא נישא על ידי חיבור לחלבון מיוחד בשם המוגלובין, המצוי בתאי דם אדומים.
מן המכתשים, האוויר נכנס לנימים, ולאחר מכן לתוך העורקים, לכיוון הלב. בגופנו הוא ממלא תפקיד של משאבה חזקה, השואבת דם מחומצן לרקמות ולתאים. הם, בתורם, נותנים דם מלא בפחמן דו חמצני, ומכוונים אותו דרך הורידים והוורידים בחזרה ללב.
עובר דרך הפרוזדור הימני, דם ורידי משלים מעגל גדול. זה מתחיל בחדר הימני דרכו, הדם מזוקק לתוך זה נע דרך העורקים, העורקים והנימים, שם הוא מחליף אוויר עם alveoli כדי להתחיל את המחזור מחדש.
מטבוליזם של רקמות
אז, אנחנו יודעים מה חילופי הגזים של הריאות והדם. שתי המערכות נושאות גזים ומחליפות אותם. אבל תפקיד המפתח שייך לרקמות. הם התהליכים העיקריים המשנים את ההרכב הכימי של האוויר.
הוא רווה את התאים בחמצן, מה שמעורר בהם מספר תגובות חיזור. בביולוגיה הם נקראים מחזור קרבס. לצורך יישומם יש צורך באנזימים, המגיעים גם עם הדם.
במהלך היווצרות חומצות לימון, אצטית ואחרות, מוצרים לחמצון שומנים, חומצות אמינו וגלוקוז. זהו אחד השלבים החשובים ביותר הנלווים לחילופי גזים ברקמות. במהלכו משתחררת האנרגיה הדרושה לעבודתם של כל איברי ומערכות הגוף.
חמצן משמש באופן פעיל לביצוע התגובה. בהדרגה הוא מתחמצן והופך לפחמן דו חמצני - CO 2, המשתחרר מהתאים והרקמות לדם, ואז לריאות ולאטמוספירה.
חילופי גז בבעלי חיים
מבנה הגוף ומערכות האיברים בבעלי חיים רבים משתנה באופן משמעותי. היונקים הכי דומים לבני אדם. לבעלי חיים קטנים, כגון פלנרים, אין מערכות מטבוליות מורכבות. הם משתמשים בכיסויים החיצוניים שלהם לנשימה.
דו-חיים משתמשים בעור, בפה ובריאות שלהם לנשימה. ברוב בעלי החיים החיים במים, חילופי גזים מתבצעים בעזרת זימים. הם לוחות דקים המחוברים לנימים ומעבירים אליהם חמצן מהמים.
לפרוקי רגליים, כמו מרבה רגליים, כיני עצים, עכבישים, חרקים, אין ריאות. יש להם קנה קנה בכל הגוף שמפנים אוויר ישירות לתאים. מערכת כזו מאפשרת להם לנוע במהירות מבלי לחוות קוצר נשימה ועייפות, מכיוון שתהליך יצירת האנרגיה מהיר יותר.
חילופי גז צמחים
בניגוד לבעלי חיים, בצמחים חילופי גזים ברקמות כרוכים בצריכת חמצן ופחמן דו חמצני כאחד. הם צורכים חמצן בתהליך הנשימה. לצמחים אין איברים מיוחדים לכך, ולכן אוויר נכנס אליהם דרך כל חלקי הגוף.
ככלל, העלים הם בעלי השטח הגדול ביותר, וכמות האוויר העיקרית נופלת עליהם. חמצן חודר אליהם דרך פתחים קטנים בין תאים, הנקראים סטומה, מעובד ומופרש כבר בצורה של פחמן דו חמצני, כמו אצל בעלי חיים.
תכונה ייחודית של צמחים היא היכולת לבצע פוטוסינתזה. אז הם יכולים להמיר רכיבים אנאורגניים לאורגניים בעזרת אור ואנזימים. במהלך הפוטוסינתזה, פחמן דו חמצני נספג ומופק חמצן, כך שהצמחים הם "מפעלים" אמיתיים להעשרת האוויר.
מוזרויות
חילופי גז הוא אחד התפקידים החשובים ביותר של כל אורגניזם חי. זה מתבצע בעזרת נשימה וזרימת דם, תורם לשחרור אנרגיה וחילוף חומרים. התכונות של חילופי גז הן שזה לא תמיד ממשיך באותו אופן.
קודם כל, אי אפשר בלי נשימה; עצירה למשך 4 דקות עלולה להוביל לשיבוש תאי המוח. כתוצאה מכך, האורגניזם מת. ישנן מחלות רבות שבהן יש הפרה של חילופי גזים. הרקמות אינן מקבלות מספיק חמצן, מה שמאט את התפתחותן ותפקודן.
אי סדירות של חילופי גזים נצפתה גם אצל אנשים בריאים. זה עולה באופן משמעותי עם עבודה מוגברת של השרירים. תוך שש דקות בלבד הוא מגיע לעוצמה המקסימלית ונצמד אליו. עם זאת, כאשר העומס גדל, כמות החמצן עלולה להתחיל לעלות, מה שישפיע לרעה גם על רווחת הגוף.