Він може проникнути крізь шкіру, але лише в невеликих кількостях, абсолютно недостатніх для
Кисень знаходиться в навколишньому повітрі.
Він може проникнути крізь шкіру, але лише в невеликих кількостях, абсолютно недостатніх для життя. Існує легенда про італійських дітей, яких для участі у релігійній процесії пофарбували золотою фарбою; історія далі розповідає, що вони померли від задухи, оскільки “шкіра не могла дихати”. На підставі наукових даних смерть від ядухи тут цілком виключена, оскільки поглинання кисню через шкіру ледве виміряне, а виділення двоокису вуглецю становить менше 1% від її виділення через легені. Надходження в організм кисню та видалення вуглекислого газу забезпечує дихальна система. Транспорт газів та інших необхідних організму речовин здійснюється за допомогою кровоносної системи. Функція дихальної системи зводиться лише для того, щоб постачати кров достатньою кількістю кисню і видаляти з неї вуглекислий газ.
Хімічне відновлення молекулярного кисню з утворенням води служить для ссавців основним джерелом енергії. Без неї життя не може тривати довше за кілька секунд.
Відновлення кисню супроводжує утворення CO2. Кисень, що входить до CO2, не походить безпосередньо з молекулярного кисню. Використання O2 та утворення CO2 пов'язані між собою проміжними метаболічними реакціями; теоретично кожна їх триває деякий час.
Обмін O2 та CO2 між організмом та середовищем називається диханням. У вищих тварин процес дихання здійснюється завдяки низці послідовних процесів.
Обмін газів між середовищем та легкими, що зазвичай позначають як "легеневу вентиляцію".
Обмін газів між альвеолами легень та кров'ю (легеневе дихання).
Обмін газів між кров'ю та тканинами. Зрештою, гази переходять усередині тканини до місць споживання (для O2) та від місць утворення (для CO2) (клітинне дихання). Випадання будь-якого з цих чотирьох процесів призводять до порушень дихання та створює небезпеку для життя людини.
Дихальна система людини складається з тканин та органів, що забезпечують легеневу вентиляцію та легеневе дихання. До повітроносних шляхів відносяться: ніс, порожнина носа, носоглотка, горло, трахея, бронхи та бронхіоли. Легкі складаються з бронхіол та альвеолярних мішечків, а також з артерій, капілярів та вен легеневого кола кровообігу. До елементів кістково-м'язової системи, пов'язаних з диханням, відносяться ребра, міжреберні м'язи, діафрагма та допоміжні дихальні м'язи.
Поки внутрішньоплевральний тиск залишається нижчим за атмосферний, розміри легень точно йдуть за розмірами грудної порожнини. Рухи легень відбуваються внаслідок скорочення дихальних м'язів у поєднанні з рухом частин грудної стінки та діафрагми.
Розслаблення всіх пов'язаних з диханням м'язів надає грудній клітині положення пасивного видиху. Відповідна м'язова активність може перевести це положення у вдих або посилити видих.
Вдих створюється розширенням грудної порожнини і є активним процесом. Завдяки своєму зчленуванню з хребцями ребра рухаються вгору та назовні, збільшуючи відстань від хребта до грудини, а також бічні розміри грудної порожнини (реберний або грудний тип дихання). Скорочення діафрагми змінює її форму з куполоподібної до більш плоскої, що збільшує розміри грудної порожнини в поздовжньому напрямку (діафрагмальний або черевний тип дихання). Зазвичай головну роль у вдиху грає діафрагмальне дихання. Оскільки люди - істоти двоногі, при кожному русі ребер ігрудини змінюється центр тяжкості тіла і виникає потреба пристосувати до цього різні м'язи.
При спокійному диханні у людини зазвичай достатньо еластичних властивостей і ваги тканин, що перемістилися, щоб повернути їх у положення, що передує вдиху. Таким чином, видих у спокої відбувається пасивно внаслідок поступового зниження активності м'язів, що створюють умову для вдиху. Активний видих може виникнути внаслідок скорочення внутрішніх міжреберних м'язів на додаток до інших м'язових груп, які опускають ребра, зменшують поперечні розміри грудної порожнини та відстань між грудиною та хребтом. Активний видих може також статися внаслідок скорочення черевних м'язів, яке притискає нутрощі до розслабленої діафрагми та зменшує поздовжній розмір грудної порожнини.
Розширення легені знижує (на якийсь час) загальний внутрішньолегеневий (альвеолярний) тиск. Воно одно атмосферному, коли повітря не рухається, а голосова щілина відкрита. Воно нижче атмосферного, поки легені наповняться при вдиху, і вище атмосферного при видиху. Внутрішньоплевральний тиск теж змінюється протягом дихального руху; але воно завжди нижче атмосферного (тобто завжди негативне). Зміни обсягу легень
У людини легені займають близько 6% об'єму тіла, незалежно від його ваги. Об'єм легені змінюється неоднаково. Для цього є три основні причини, по-перше, грудна порожнина збільшується нерівномірно у всіх напрямках, по-друге, не асе частини легені однаково розтяжні. По-третє, передбачається існування гравітаційного ефекту, що сприяє зміщенню легкого донизу.
Об'єм повітря, що вдихається при звичайному (непосиленому) вдиху і видихається при звичайному (непосиленому) видиху, називається дихальним повітрям. Об'єм максимального видиху післящо передував максимального вдиху називається життєвою ємністю. Вона не дорівнює всьому об'єму повітря в легені (загальний обсяг легені), оскільки легені повністю не спадаються. Обсяг повітря, що залишається в легенях, що напали, називається залишковим повітрям. Додатковий об'єм, який можна вдихнути при максимальному зусиллі після нормального вдиху. А повітря, яке видихається максимальним зусиллям після нормального видиху, — це резервний обсяг видиху. Функціональна залишкова ємність складається з резервного обсягу видиху та залишкового обсягу. Це те, що знаходиться в легенях повітря, в якому розводиться нормальне дихальне повітря. Внаслідок цього склад газу у легенях після одного дихального руху зазвичай різко не змінюється.
Хвилинний об'єм V - це повітря, що вдихається за одну хвилину. Його можна обчислити, помноживши середній дихальний об'єм (Vt) на число подихів за хвилину (f), або V fVt. Частина Vt, наприклад, повітря в трахеї і бронхах до кінцевих бронхіол і в деяких альвеолах, не бере участі в газообміні, тому що не приходить до контакту з активним легеневим кровотоком. Це так званий "мертвий" простір (Vd). Частина Vt, що бере участь у газообміні з легеневою кров'ю, називається альвеолярним об'ємом (VA). З фізіологічної точки зору альвеолярна вентиляція (VA) - найбільш істотна частина зовнішнього дихання VA f (Vt-Vd), так як вона є тим обсягом повітря, що вдихається за хвилину, який обмінюється газами з кров'ю легеневих капілярів.
Газ є таким станом речовини, при якому вона рівномірно розподіляється за обмеженим обсягом. У газовій фазі взаємодія молекул між собою незначна. Коли вони стикаються зі стінками замкнутого простору, їхній рух створює певну силу; ця сила,прикладена до одиниці площі, називається тиском газу та виражається в міліметрах ртутного стовпа, або торрах; тиск газу пропорційно числу молекул та їхньої середньої швидкості. При кімнатній температурі тиск будь-якого виду молекул, наприклад O2 або N2, не залежить від присутності молекул іншого газу. Загальний тиск газу, що вимірюється, дорівнює сумі тисків окремих видів молекул (так званих парціальних тисків) або РB РN2 + Ро2 + РH2O + РB, де РB - барометричний тиск. Частку (F) цього газу (x) у сухій газовій суміші потужно обчислити за наступним рівнянням:
І навпаки, парціальний тиск давнього газу (x) можна вирахувати з його частки:
Сухе атмосферне повітря містить 2О,94% O2*Рo2 20,94/100*760 торр (на рівні моря) 159,1 торр.
Газообмін у легенях між альвеолами та кров'ю відбувається шляхом дифузії. Дифузія виникає через постійний рух молекул газу, який забезпечує перенесення молекул з області вищої їх концентрації в область, де їх концентрація нижче. Газові закони
На величину дифузії газів між альвеолами та кров'ю впливають деякі суто фізичні фактори.
Щільність газів. Тут діє закон Грема. Він говорить, що в газовій фазі за інших рівних умов відносна швидкість дифузії двох газів обернено пропорційна квадратному кореню з їхньої щільності.
Розчинність газів у рідкому середовищі. Тут діє закон Генрі: згідно з цим законом, маса газу, розчиненого в даному обсязі рідини при постійній температурі, пропорційна розчинності газу в цій рідині та парціальному тиску газу, що знаходиться в рівновазі з рідиною.
Температура. З підвищенням температури зростає середня швидкість руху молекул (підвищується тиск), а також падає розчинність газу врідини при цій температурі.
Градієнт тиску. До газів у дихальній системі докладемо закон Фіка. Співвідношення між вентиляцією та перфузією
Ефективність легеневого дихання варіюється в різних частинах легені. Ця варіабельність значною мірою пояснюється уявленням про співвідношення між вентиляцією та перфузією (VA/Q). Зазначене співвідношення визначається числом вентильованих альвеол, які стикаються з капілярами, що добре перфузуються. При спокійному диханні у людини верхні відділи легені розправляються повніше ніж нижні відділи, але при вертикальному положенні нижні відділи перфузуються кров'ю краще, ніж верхні. У міру збільшення дихального об'єму нижні частини легені використовуються дедалі більше перфузуються. Співвідношення V/Q у нижній частині легені прагне одиниці.
Транспорт дихальних газів
Близько 0,3% О2, що міститься в артеріальній крові великого кола при нормальному Р02, розчинено у плазмі. Решта перебуває у неміцному хімічному поєднанні з гемоглобіном (Hb) еритроцитів. Гемоглобін є білок з приєднаною до нього залізовмісною групою. Fе+ кожної молекули гемоглобіну з'єднується неміцно і оборотно з однією молекулою 2. Повністю насичений киснем гемоглобін містить 1,39 мл. О2 на 1 г Нb (у деяких джерелах вказується 1,34 мл), якщо Fе+ окислений до Fе+, така сполука втрачає здатність переносити Про 2.
Повністю насичений киснем гемоглобін (НbО2) має сильніші кислотні властивості, ніж відновлений гемоглобін (Нb). В результаті в розчині, що має рН 7,25, звільнення 1мМ О2 з НbО2 уможливлює засвоєння О,7 мМ Н+ без зміни рН; таким чином, виділення О2 має буферну дію.
Співвідношенняміж числом вільних молекул О2 і числом молекул, пов'язаних з гемоглобіном (НbО2), описується кривою дисоціації Про 2. НbО2 може бути представлений в одній з двох форм: або як частка сполученого з киснем гемоглобіну (% НbО2), або як обсяг О2 на 100 мл крові у взятій пробі (об'ємні відсотки). В обох випадках форма кривої дисоціації кисню залишається однією і тією ж.
Для фізіології найбільш важливими газами є O2, CO2, N2. Вони є в атмосферному повітрі в пропорціях. Крім того, атмосфера містить водяні пари в сильно варіюючих кількостях.
З погляду медицини при недостатньому постачанні тканин киснем виникає гіпоксія. Короткий виклад різних причин гіпоксії може бути скороченим оглядом всіх дихальних процесів. Нижче у кожному пункті вказано порушення одного чи більше процесів. Систематизація їх дозволяє розглядати ці явища одночасно.
- Недолік О2 у повітрі, що вдихається;
- Зниження легеневої вентиляції;
- зниження газообміну між альвеолами та кров'ю;
- змішування крові великого та малого кола.
- Зниження вмісту гемоглобіну (анемія);
- Порушення здатності гемоглобіну приєднувати O 2 .
II.Недостатній транспорт крові (гіпокінетична гіпоксія).
- у всій серцево-судинній системі (серцева недостатність);
- місцеве (закупорювання окремих артерій).
Порушення відтоку крові:
- закупорка певних вен;
Недостатнє постачання крові при підвищеній потребі.
III.Нездатність тканини використовувати вступник О2 (гістотоксична гіпоксія).
На завершення можна зробити висновок, що хвороби дихальної системи дуже поширені на всіх континентах серед різних верств населення.незалежно від статі та віку. Основною причиною більшості гострих та хронічних захворювань дихальних шляхів та легень є запальні процеси інфекційної природи. Збудниками їх є віруси, бактерії, паразитичні грибки. Деякі інфекційні захворювання також супроводжуються ураженням дихальних шляхів.
Гострі захворювання дихальної системи здебільшого закінчуються одужанням, але в ряді випадків можуть прийняти хронічний перебіг.
Систематичне загартовування організму та тренування – найбільш дієві заходи проти несприятливих метеорологічних факторів, проти шкідливого впливу сирого та холодного приміщення.
У попередженні та зниженні захворювань дихальної системи велике значення мають широкі профілактичні огляди населення, що проводяться органами охорони здоров'я.
1. Наумов Н.П., Карташов Н.М. "Зоологія хребетних".
2. Шмідт - Ніельсен К. "Фізіологія тварин" (переклад з англійської М. Д. Гроздової).