לאיזה חיה יש חילופי גזים בין האטמוספירה. מהו חילופי גזים בדם, בריאות ורקמות? תכונות של חילופי גז. מנגנון של נשימה חיצונית
עם זאת, חלקו של השתתפות העור בנשימה האנושית הוא זניח בהשוואה לריאות, מכיוון ששטח הגוף הכולל קטן מ-2 מ"ר ואינו עולה על 3% מסך השטח של המכתשיות הריאתיות.
המרכיבים העיקריים של מערכת הנשימה הם דרכי הנשימה, הריאות ושרירי הנשימה, כולל הסרעפת.
אוויר אטמוספרי הנכנס לריאות האדם הוא תערובת של גזים - חנקן, חמצן, פחמן דו חמצני ועוד כמה (איור 2).
אוֹרֶז. 2. ערכים ממוצעים של לחץ חלקי של גזים (מ"מ כספית) ביובש
אוויר בשאיפה, alveoli, באוויר נשוף 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 גבוה 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 מהאלוואולי 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, מתרחשת באופן דומה בכיוון ההפוך. פחמן דו חמצני משתחרר מהגוף דרך הריאות. חנקן אינו משמש בגוף. הלחץ החלקי של חמצן, פחמן דו חמצני, חנקן באוויר אטמוספרי וברמות שונות של ערכת הובלת החמצן מוצג באיור. 2. א- צילינדר חיצוני, ב- חלון זכוכית לקריאה, V- צילינדר פנימי, G– גליל אוויר לאיזון הגליל הפנימי,
הודות לדיפוזיה, 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 מתרחש 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 מאגר קיבולת מסוים שניתן להשתמש בו במהלך נשימה אינטנסיבית. לאחר שאיפה רגועה, אדם יכול לשאוף כ-1500 מ"ל אוויר. כרך זה נקראנפח מילואים השראה .לאחר נשיפה רגועה, ניתן, תוך מאמץ, לנשוף כ-1500 מ"ל אוויר. זֶה
נפח רזרבה בנשיפה
. נפח גאות ונפחי רזרבה של השראה ונשיפה מסתכמים יכולת חיונית(VEL). במקרה זה, זה שווה ל-3500 מ"ל (500 + 1500 + 1500). כדי למדוד יכולת חיונית, קחו נשימה עמוקה במיוחד ואז נשפו כמה שיותר לתוך הצינור של מכשיר מיוחד - ספירומטר. המדידות נלקחות בעמידה במנוחה (איור 3). הערך של היכולת החיונית תלוי במין, גיל, גודל גוף וכושר. נתון זה משתנה מאוד, בממוצע 2.5-4 ליטר בנשים ו-3.5-5 ליטר בגברים. במקרים מסוימים, אצל אנשים גבוהים מאוד, למשל שחקני כדורסל, הקיבולת החיונית יכולה להגיע ל-9 ליטר. בהשפעת האימון, למשל, בעת ביצוע תרגילי נשימה מיוחדים, היכולת החיונית עולה (לפעמים אפילו ב-30%). אוֹרֶז. 4. נומוגרפיה של מילר לקביעת היכולת החיונית התקינה של הריאותניתן לקבוע קיבולת חיונית באמצעות נומוגרמה של מילר (איור 4). לשם כך, עליך למצוא את הגובה שלך על הסולם ולחבר אותו בקו ישר לגילך (בנפרד לנשים וגברים). קו ישר זה יחצה את סולם היכולת החיונית. אינדיקטור חשוב במחקר ביצועים גופניים הוא
נפח דקות של נשימה , או(MLV). ערך זה, כמו יכולת חיונית, 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 פעילי שטח אלה נמשכת לאורך 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, כמה חיות נושמות ריאות יכולות להסתדר בלי פעילי שטח. קודם כל, זה חל על בעלי חיים בעלי דם קר - צפרדעים, נחשים, תנינים. מכיוון שבעלי חיים אלה אינם צריכים להוציא אנרגיה כדי להישאר חמים, דרישות החמצן שלהם אינן גבוהות כמו אלה של בעלי חיים בעלי דם חם, ולכן יש להם פחות שטח ריאות. אם בריאותו של אדם שטח פני המגע בין 1 ס"מ 3 של אוויר וכלי דם הוא בערך 300 ס"מ 2, אז בצפרדע הוא רק 20 ס"מ 2.הירידה היחסית בשטח הריאות ליחידת נפח בבעלי חיים בעלי דם קר נובעת מכך שקוטר המכתשיות שלהם גדול פי 10 בערך מאשר בבעלי חיים בעלי דם חם. ומחוק לפלס ( אם בריאותו של אדם שטח פני המגע בין 1 ס"מ 3 של אוויר וכלי דם הוא בערך 300 ס"מ 2, אז בצפרדע הוא רק 20 ס"מ 2.ע
אין פעילי שטח בריאות של ציפורים. ציפורים הן חיות עם דם חם ומנהלות אורח חיים פעיל. בזמן מנוחה, הצורך של ציפורים בחמצן גבוה מזה של בעלי חוליות אחרים, כולל יונקים, ובמהלך מעוף הוא עולה פי כמה.
מערכת הנשימה של ציפורים מסוגלת להרוות את הדם בחמצן גם בעת טיסה בגובה רב, שם ריכוזו נמוך בהרבה מאשר בגובה פני הים. כל יונק (כולל בני אדם), פעם בגובה כזה, מתחיל לחוות רעב בחמצן, מפחית בחדות את הפעילות המוטורית שלהם, ולפעמים אפילו נופל למצב חצי התעלפות.
כיצד יכולות הריאות של ציפורים, בהיעדר חומרים פעילי שטח, להתמודד עם המשימה הקשה הזו? אמנות, כך שהחמצן מתפזר מהאלוואולי 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.).
בנוסף לריאות הרגילות, לציפורים יש מערכת נוספת המורכבת מחמישה זוגות או יותר של שקי אוויר דקים המחוברים לריאות. החללים של שקיות אלה מסתעפים בגוף ונמשכים לתוך כמה עצמות, לפעמים אפילו לתוך העצמות הקטנות של הפלנגות של האצבעות. כתוצאה מכך, מערכת הנשימה, למשל בברווזים, 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. אמנות, כך שהחמצן מתפזר מהאלוואולי 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.ריאת הציפור בנויה מצינורות דקים המחוברים במקביל, פתוחים משני הצדדים, מוקפים בכלי דם - נימי אוויר, הנמשכים מהפרברונצ'י. אבמהלך השאיפה, 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,
אוֹרֶז. 5. תנועת אוויר במערכת הנשימה של ציפור: א- לשאוף,
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 מתאימות פחות או יותר חזק לגוף. כאשר הוא נמצא בסכנה, דג הפחזנית ממהר אל פני המים ולוקח אוויר למעיים הופך לכדור מנופח. במקרה זה, המחטים עולות ובולטות לכל הכיוונים. הדג שוהה קרוב לפני המים, בטנו הפוכה, וחלק מגופו בולט מעל המים. במצב זה, דג הנפוח מוגן מפני טורפים גם מתחת וגם מעל. כשהסכנה חלפה, דג הנפוח משחרר אוויר, וגופו מקבל את גודלו הרגיל.
מעטפת האוויר של כדור הארץ (אטמוספירה) מוחזקת בקרבת כדור הארץ בשל כוחות הכבידה ומפעילה לחץ על כל הגופים עימם היא באה במגע. גוף האדם מותאם ללחץ האטמוספרי ואינו סובל ירידה בלחץ. כשמטפסים על הרים (4,000 מטר, ולפעמים נמוכים יותר), אנשים רבים מרגישים לא טוב ולוקים בהתקפים של "מחלת הרים": קשה לנשום, דם מדמם לעתים קרובות מהאוזניים ומהאף, ויתכן אובדן הכרה. מכיוון שהמשטחים המפרקים מתאימים זה לזה בצורה הדוקה (בקפסולה המפרקית המכסה את המפרקים, הלחץ מופחת) עקב לחץ אטמוספרי, גבוה בהרים, שם הלחץ האטמוספרי מופחת מאוד, פעולת המפרקים משתבשת, הידיים והרגליים אינן "מקשיבות" היטב, נקעים מתרחשים בקלות. מטפסים וטייסים, כאשר מטפסים לגובה רב, לוקחים איתם ציוד חמצן ומתאמנים במיוחד לפני העלייה.
תכנית ההכשרה המיוחדת לקוסמונאוטים כוללת הכשרה חובה בתא לחץ, שהוא תא פלדה אטום הרמטית המחובר למשאבה עוצמתית היוצרת בו לחץ גבוה או נמוך. ברפואה המודרנית, תאי לחץ משמשים 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, לזיהומי פצעים (גנגרנה בגז) הנגרמים ממיקרואורגניזמים אנאירוביים שהחמצן הוא רעל חזק עבורם.
בגבהים שבהם טסות ספינות חלל מודרניות, אין כמעט אוויר, ולכן תאים של הספינות נעשים אטומים הרמטית, ונוצרים ונשמרים בהם לחץ אוויר והרכב, לחות וטמפרטורה רגילים. הפרת חותם התא מובילה לתוצאות טרגיות.
החללית Soyuz-11 עם שלושה קוסמונאוטים על סיפונה (G. Dobrovolsky, V. Volkov, V. Patsayev) שוגרה למסלול נמוך ב-6 ביוני 1971, וב-30 ביוני, עם חזרתו לכדור הארץ, הצוות מת כאשר תוצאה של ירידת לחץ של מודול הירידה לאחר הפרדת התאים בגובה של 150 ק"מ.
קצת מידע על נשימה
האיש נושם בקצב. 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, כאשר זה חוזר להיות תכוף יותר.
לחלק מהחיות יש קצב נשימה נמוך בהרבה: הקונדור עושה תנועת נשימה אחת כל 10 שניות, והזיקית כל 30 דקות. ריאות הזיקית מחוברות בשקים מיוחדים אליהם היא קולטת אוויר ובמקביל מתנפחת מאוד.
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, 360 ליטר ליום.
כמות החמצן הנצרכת במנוחה אינה קבועה - היא גדולה יותר ביום מאשר בלילה, גם אם אדם ישן במהלך היום. זה כנראה ביטוי של מקצבים צירקדיים בחיי הגוף.
אדם שוכב צורך כ-15 ליטר חמצן בשעה, 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 מתרחשת הפרה של תיאום תנועות, תשומת לב וזיכרון.
ידוע כי מרכז הנשימה נרגש כאשר ריכוז הפחמן הדו חמצני בדם עולה. אם ריכוז הפחמן הדו חמצני בדם מופחת, אדם עלול שלא לנשום במשך פרק זמן ארוך מהרגיל. ניתן להשיג זאת על ידי נשימה מהירה. צוללנים משתמשים בטכניקה דומה, וצוללני פנינים מנוסים יכולים להישאר 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 אלף חלקיקי אבק. הרוח נושאת אבק למרחקים ארוכים מאוד: למשל, אבק מהסהרה התגלה בנורבגיה, ובאירופה נמצא אבק וולקני מאיי אינדונזיה. חלקיקי אבק נשמרים במערכת הנשימה ועלולים להוביל למחלות שונות.
בטוקיו, שם לכל תושב יש 40 ס"מ משטח רחוב, שוטרים עוטים מסכות חמצן. בפריז הותקנו תאי אוויר נקי לעוברים ושבים. פתולוגים מזהים פריזאים במהלך נתיחות על פי הריאות השחורות שלהם. בלוס אנג'לס מותקנים עצי דקל מפלסטיק ברחוב מכיוון שהחיים מתים בגלל זיהום אוויר גבוה.
להמשך
* הכוונה היא ללחץ החלקי של החמצן באוויר שבו הוא נמצא בשיווי משקל עם חמצן המומס בדם או במדיום אחר, הנקרא גם מתח חמצן במדיום זה.
מהו חילופי גז? כמעט שום יצור חי לא יכול בלעדיו. חילופי גזים בריאות וברקמות, כמו גם הדם, עוזרים לספק לתאים חומרים מזינים. בזכותו אנו מקבלים אנרגיה וחיוניות.
מהו חילופי גז?
אורגניזמים חיים זקוקים לאוויר כדי להתקיים. מדובר בתערובת של גזים רבים, שחלקיהם העיקריים הם חמצן וחנקן. שני הגזים הללו הם מרכיבים חיוניים להבטחת תפקודם התקין של אורגניזמים.
במהלך האבולוציה, מינים שונים פיתחו התאמות משלהם להשגתן: לחלקם פיתחו ריאות, לאחרים יש זימים, ואחרים משתמשים רק בעור. בעזרת איברים אלה מתרחשת חילופי גזים.
מהו חילופי גז? זהו תהליך של אינטראקציה בין הסביבה החיצונית לתאים חיים, במהלכו מתחלפים חמצן ופחמן דו חמצני. במהלך הנשימה, חמצן נכנס לגוף יחד עם אוויר. מרווה את כל התאים והרקמות, הוא משתתף בתגובה חמצונית, הופך לפחמן דו חמצני, המופרש מהגוף יחד עם מוצרים מטבוליים אחרים.
חילופי גזים בריאות
בכל יום אנו שואפים 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 ומפזרים אותו בכל מערכת הדם. במקביל, הם משחררים פחמן דו חמצני לאלבוליים, שעוזבים את הגוף יחד עם הנשיפה.
תהליך ההחלפה בין alveoli וכלי דם נקרא דיפוזיה דו-צדדית. היא מתרחשת תוך שניות ספורות ומתבצעת עקב הפרש הלחץ. באוויר אטמוספרי רווי חמצן יש יותר חמצן, ולכן הוא ממהר לנימים. לפחמן דו חמצני יש פחות לחץ, וזו הסיבה שהוא נדחף לתוך המכתשים.
מַחזוֹר
ללא מערכת הדם, חילוף גזים בריאות וברקמות יהיה בלתי אפשרי. לגוף שלנו חודרים כלי דם רבים באורכים ובקטרים משתנים. הם מיוצגים על ידי עורקים, ורידים, נימים, ורידים וכו 'דם מסתובב ברציפות בכלי הדם, ומקל על חילופי גזים וחומרים.
חילופי גזים בדם מתרחשים באמצעות שני מעגלים במחזור הדם. בעת הנשימה, האוויר מתחיל לנוע במעגל גדול. הוא נישא בדם על ידי חיבור לחלבון מיוחד הנקרא 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, משחררים דם מלא בפחמן דו חמצני, ושולחים אותו דרך ורידים וורידים בחזרה ללב.
עובר דרך הפרוזדור הימני, דם ורידי משלים מעגל גדול. זה מתחיל בחדר הימני הדם נשאב דרכו לתוך זה נע דרך העורקים, העורקים והנימים, שם הוא מחליף אוויר עם alveoli כדי להתחיל שוב את המחזור.
החלפה ברקמות
אז, אנחנו יודעים מה זה חילופי גזים בין הריאות לדם. שתי המערכות מעבירות ומחליפות גזים. אבל תפקיד המפתח שייך לבדים. מתרחשים בהם התהליכים העיקריים המשנים את ההרכב הכימי של האוויר.
מרווה תאים בחמצן, מה שמעורר בהם סדרה של תגובות חיזור. בביולוגיה הם נקראים מחזור קרבס. לצורך יישומם יש צורך באנזימים, המגיעים גם עם הדם.
בתהליך נוצרות חומצות לימון, אצטית ואחרות, מוצרים לחמצון שומנים, חומצות אמינו וגלוקוז. זהו אחד השלבים החשובים ביותר הנלווים לחילופי גזים ברקמות. במהלכו משתחררת האנרגיה הדרושה לתפקוד כל איברי ומערכות הגוף.
חמצן משמש באופן פעיל לביצוע התגובה. הוא מתחמצן בהדרגה, הופך לפחמן דו חמצני - CO 2, המשתחרר מהתאים והרקמות לדם, ואז לריאות ולאטמוספרה.
חילופי גז בבעלי חיים
מבנה הגוף ומערכות האיברים של בעלי חיים רבים משתנה באופן משמעותי. היונקים הכי דומים לבני אדם. לבעלי חיים קטנים, כגון פלנרים, אין מערכות מטבוליות מורכבות. הם משתמשים בכיסויים החיצוניים שלהם כדי לנשום.
דו-חיים משתמשים בעור, בפה ובריאות שלהם כדי לנשום. ברוב בעלי החיים שחיים במים, חילופי גזים מתבצעים באמצעות זימים. הם לוחות דקים המחוברים לנימים ומעבירים אליהם חמצן מהמים.
לפרוקי רגליים, כמו רב רגליים, כיני עץ, עכבישים וחרקים, אין ריאות. יש להם קנה קנה על פני כל פני הגוף שלהם, שמפנים אוויר ישירות לתאים. מערכת זו מאפשרת להם לנוע במהירות מבלי לחוות קוצר נשימה ועייפות, מכיוון שתהליך היווצרות האנרגיה מתרחש מהר יותר.
חילופי גזים במפעלים
בניגוד לבעלי חיים, חילופי גזים ברקמות של צמחים כולל צריכת חמצן ופחמן דו חמצני כאחד. הם צורכים חמצן במהלך 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 בצורה של פחמן דו חמצני, כמו אצל בעלי חיים.
תכונה ייחודית של צמחים היא יכולתם לבצע פוטוסינתזה. כך, הם יכולים להמיר רכיבים אנאורגניים לאורגניים בעזרת אור ואנזימים. במהלך הפוטוסינתזה, פחמן דו חמצני נספג ומופק חמצן, כך שהצמחים הם "מפעלים" אמיתיים להעשרת אוויר.
מוזרויות
חילופי גזים הם אחד התפקידים החשובים ביותר של כל אורגניזם חי. זה מתבצע באמצעות נשימה וזרימת דם, קידום שחרור אנרגיה וחילוף חומרים. המוזרויות של חילופי גז הן שזה לא תמיד ממשיך באותו אופן.
קודם כל, אי אפשר בלי לנשום עצירת זה ל-4 דקות יכולה להוביל לשיבושים בתפקוד תאי המוח. כתוצאה מכך, הגוף מת. ישנן מחלות רבות שבהן חילופי הגזים נפגעים. הרקמות אינן מקבלות מספיק חמצן, מה שמאט את התפתחותן ותפקודן.
חילופי גזים לא אחידים נצפים גם אצל אנשים בריאים. זה עולה באופן משמעותי עם עבודה מוגברת של השרירים. תוך שש דקות בלבד הוא מגיע לעוצמה מקסימלית ונצמד אליו. עם זאת, ככל שהעומס גדל, כמות החמצן עלולה להתחיל לעלות, מה שתהיה גם השפעה לא נעימה על רווחת הגוף.
פיזיולוגיה של הנשימה 1.
1. מהות הנשימה. מנגנון השאיפה והנשיפה.
2. הופעת לחץ שלילי בחלל הפריפולמוני. Pneumothorax, אטלקטזיס.
3. סוגי נשימות.
4. יכולת חיונית של הריאות ואוורורן.
נ 1. מהות הנשימה. מנגנון השאיפה והנשיפה.
n מכלול התהליכים המבטיחים חילופי חמצן ופחמן דו חמצני בין הסביבה החיצונית לרקמות הגוף נקרא נְשִׁימָה , ומערך האיברים המספקים נשימה הוא מערכת הנשימה.
נ סוגי נשימה:
n תאי - באורגניזמים חד-תאיים על פני כל פני התא.
n עורית - באורגניזמים רב-תאיים (תולעים) על פני 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, וגם בית החזה, הסרעפת וקבוצת השרירים: מעוררי השראה ונושפים.
n ריאות (0.6-1.4% ממשקל הגוף) - איברים מזווגים, בעלי אונות (ימין - 3, שמאל - 2), מחולקות לאונות (בכל אחת עם 12-20 acini), הסמפונות מסתעפים לסמפונות, מסתיימים ב-alveoli.
n יחידה מורפולוגית ותפקודית של הריאה - acini (lat. acinus - גרגרי ענבים)- הסתעפות של הסימפונות הנשימתיים לצינורות מכתשית המסתיימים ב-400-600 שקיות מכתשית.
n המכתשות מלאות באוויר ואינן קורסות עקב נוכחותם של חומרים פעילי שטח על הקירות שלהם - חומרים פעילי שטח (פוספוליפופרוטאין או ליפופוליסכרידים).
נ שלבי נשימה:
n א) אוורור ריאתי - חילופי גזים בין הריאות לסביבה החיצונית;
n ב) חילופי גזים בריאות בין אוויר alveolar לבין נימים 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 את התנועה של O2 מהסביבה החיצונית לתאים ו-CO2 בכיוון ההפוך הוא פִּעַפּוּעַ , כלומר, תנועה של גז כחומר מומס לאורך שיפועי ריכוז.
נ אינהלציה - השראה .
n תנועת האוויר אל הריאות והחוצה ממנה אל הסביבה נגרמת על ידי שינויים בלחץ בתוך הריאות. כאשר הריאות מתרחבות, הלחץ בהן הופך מתחת לאטמוספרי (ב-5-8 מ"מ כספית) והאוויר נשאב לתוך הריאות. לריאות עצמן אין רקמת שריר. השינוי בנפח הריאות תלוי בשינוי בנפח החזה, כלומר. הריאות עוקבות באופן פסיבי אחר שינויים בחזה. בעת שאיפה, בית החזה מתרחב בכיוון האנכי, הסאגיטלי והחזיתי. כאשר שרירי ההשראה (ההשראה) - השרירים הבין צלעיים החיצוניים והסרעפת - מתכווצים, הצלעות עולות כלפי מעלה, והחזה מתרחב. הדיאפרגמה מקבלת צורת חרוט. כל זה עוזר להפחית את הלחץ בריאות ולינוק אוויר. עובי המכתש קטן, ולכן גזים מתפזרים בקלות דרך דופן המכתשים.
נ נשיפה - תפוגה .
n בעת הנשיפה, שרירי ההשראה נרגעים והחזה, עקב הכבדות והגמישות של הסחוסים, חוזר למקומו המקורי. הדיאפרגמה נרגעת והופכת לצורת כיפה. כך, במנוחה, הנשיפה מתרחשת באופן פסיבי, עקב סיום השאיפה.
n בנשימה מאולצת, הנשיפה הופכת פעילה - היא מועצמת על ידי התכווצות שרירי הנשיפה (נושפים) - שרירים בין צלעיים פנימיים, שרירי בטן - חיצונית ופנימית אלכסונית, בטן רוחבית וישרה, נשף serratus גב. הלחץ בחלל הבטן עולה, מה שדוחף את הסרעפת לחלל החזה, הצלעות יורדות ומתקרבות זו לזו, מה שמקטין את נפח החזה.
n כאשר הריאות קורסות, האוויר נסחט החוצה, הלחץ בהן הופך גבוה מהאטמוספרי (ב-3-4 מ"מ כספית).
נ 2. הופעת לחץ שלילי בחלל הפריפולמוני. Pneumothorax, אטלקטזיס
n הריאות בבית החזה מופרדות על ידי שכבות פלאורליות: קרביות - צמודות לריאות, פריאטליות - מצפות את החזה מבפנים. בין העלים נמצא חלל הצדר. הוא מלא בנוזל פלאורלי. הלחץ בחלל הצדר תמיד נמוך ב-4-10 מ"מ כספית מהלחץ האטמוספרי. אָמָנוּת. (בריאות 760 מ"מ כספית). זה נובע מ: 1) צמיחה מהירה יותר של בית החזה בהשוואה לריאות באנטוגנזה שלאחר הלידה; 2) מתיחה אלסטית(מתח אלסטי) של הריאות, כלומר, כוח שנוגד את המתיחה שלהן באוויר. חלל הצדר אטום מהסביבה.
n כאשר אוויר נכנס לחלל הצדר (למשל במהלך פציעה), הלחץ בחלל הצדר משתווה ללחץ האטמוספרי - פנאומוטורקס בזמן שהריאה קורסת - אטלקטזיס והנשימה עלולה להפסיק.
n לחץ שלילי של חלל הצדר נוצר בלידה. בשאיפה הראשונה בית החזה מתרחב, הריאות מתרחבות, 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, מה שממריץ את מרכז הנשימה. מכאן מגיעים דחפים לשרירי ההשראה המתכווצים, ראשי הצלעות נכנסים לשקע המפרקים. בית החזה גדל בנפח, הריאות מתרחבות.
n הקשר בין נפח החזה לנפח הריאות במהלך הנשימה מומחש בדרך כלל באמצעות פיזי דגמי דונדרס:
n 1. כיסוי זכוכית,
n 2. למעלה יש תקע עם חור,
n 3. תחתית - סרט אלסטי עם טבעת,
n 4. בתוך הכובע יש ריאות של ארנב.
n כאשר הנפח בתוך הפקק גדל 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 החזה מתרחש בעיקר בשל השרירים הבין צלעיים (מוציאים ונשפים). מאפיין כלבים ונשים.
נ 2. בטן או דיאפרגמטי – השינוי בנפח החזה מתרחש בעיקר בגלל הסרעפת ושרירי הבטן. אופייני לגברים.
נ 3. מעורב או חזה בטן - שינויים בנפח החזה מתרחשים באופן שווה עם התכווצות השרירים הבין-צלעיים, הסרעפת ושרירי הבטן. מאפיין חיות משק.
n לסוגי הנשימה יש משמעות אבחנתית: אם נפגעים איברים של חלל הבטן או החזה, הם משתנים.
נ 4. יכולת חיונית של הריאות ואוורורן.
נ קיבולת חיונית של הריאות (VC) מורכב מ-3 נפחי אוויר הנכנסים ויוצאים מהריאות במהלך הנשימה:
נ 1. מערכת הנשימה - נפח אוויר בזמן שאיפה ונשיפה שקטים. לבעלי חיים קטנים (כלבים, חיות קטנות) - 0.3-0.5 ליטר, לבעלי חיים גדולים (בקר, סוסים) - 5-6 ליטר.
נ 2. נפח השראה נוסף או שמור– נפח האוויר שנכנס לריאות בזמן השראה מקסימלית לאחר שאיפה שקטה. 0.5-1 ו-5-15 ליטר.
נ 3. נפח רזרבה פקיעה– נפח האוויר בנשיפה מקסימלית לאחר נשיפה שקטה. 0.5-1 ו-5-15 ליטר.
n הקיבולת החיונית נקבעת על ידי מדידת נפח הנשיפה המקסימלית לאחר ההשראה המרבית הקודמת באמצעות 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 מכשיר 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 מטוהר ולח (מקרופאגים מכתשי, בלוטות ריריות רבות);
n 3) כאשר cilia של אפיתל ciliated מגורה, התעטשות מתרחשת - הסרת רפלקס של חומרים מזיקים;
n 4) קולטנים של מנתח הריח ("מבוך הריח");
n 5) ויסות נפח האוויר הנשאף.
n תהליך עדכון הרכב הגזים של האוויר המכתשית במהלך שאיפה ונשיפה – אוֹרֶז. 4. נומוגרפיה של מילר לקביעת היכולת החיונית התקינה של הריאות .
n עוצמת האוורור נקבעת לפי עומק ההשראה ותדירות תנועות הנשימה.
נ עומק שאיפה נקבע על ידי משרעת תנועות החזה, כמו גם על ידי מדידת נפחי ריאות.
נ קצב נשימה נספר לפי מספר הטיולים בחזה על פני פרק 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 מכפלה של נפח האוויר הגאות וקצב 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 גאות ושפל באמצעות ספירומטרים.
הרצאה 25.
פיזיולוגיה של הנשימה 2.
1. חילופי גזים בין המכתשים לדם. מצב גזי הדם.
2. הובלת גזים וגורמים הקובעים אותה. נשימת רקמות.
3. תפקודי ריאות לא קשורים להחלפת גזים.
4. ויסות הנשימה, מרכז הנשימה ותכונותיו.
5. מוזרויות של נשימה בציפורים.
חילופי גזים בין המכתשים לדם. מצב גזי הדם.
במכתשות הריאות, O2 ו-CO2 מוחלפים בין האוויר לדם של הנימים של מחזור הדם הריאתי.
אוויר נשוף מכיל יותר O2 ופחות CO2 מאשר אוויר מכתשית, בגלל אויר החלל המזיק מתערב בו (ז, א).
כמות דיפוזיית הגז בין המכתשיות לדם נקבעת על ידי חוקים פיזיקליים גרידא הפועלים במערכת הגז-נוזל המופרדת 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 – חֶלקִי) - זהו הלחץ של גז בתערובת של גזים שהוא היה מפעיל באותה טמפרטורה, התופס את כל הנפח
P = RA x a/100,
כאשר P הוא הלחץ החלקי של הגז, PA הוא הלחץ האטמוספרי, והוא נפח הגז הכלול בתערובת ב-%, 100 –%.
שאיפת P O2 = 760 x 21 / 100 = 159.5 מ"מ כספית. אָמָנוּת.
P שאיפת CO2. = 760 x 0.03 / 100 = 0.23 מ"מ כספית. אָמָנוּת.
P N2 שאפו. = 760 x 79 / 100 = 600.7 מ"מ כספית. אָמָנוּת.
שוויון P O2 או P CO2 אף פעם לא מתרחש באמצעי אינטראקציה. בריאות ישנה זרימה מתמדת של אוויר צח עקב תנועות נשימה של בית החזה, בעוד שברקמות 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. כאשר הפרש מתח O2 הוא 1 מ"מ כספית. אָמָנוּת. בפרה עוברים לדם 100-200 מ"ל של O2 בדקה. הצורך הממוצע של בעל חיים ל-O2 במנוחה הוא 2000 מ"ל לדקה אחת. הפרשי לחץ של 60 מ"ל כספית. אָמָנוּת. 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
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. נשימת רקמות.
6. ויסות הנשימה.
1. מהות הנשימה. איברי נשימה.
נשימה היא פונקציה פיזיולוגית המבטיחה חילופי גזים בין הגוף לסביבה החיצונית, ומערך האיברים המעורבים בחילופי גזים הוא מערכת הנשימה.
אבולוציה של מערכת הנשימה.
1.באורגניזמים חד-תאייםהנשימה מתרחשת 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 זימים - עלים רבים עם נימים.
5.אצל דו-חייםמופיעים שקי אוויר (ריאות), בהם האוויר מתחדש בעזרת תנועות נשימה. עם זאת, חילופי הגזים העיקריים מתרחשים 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 בפעילות גופנית גבוהה, הנשימה דרך העור עולה ל-8%.
איברי 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 גזמבוצע על ידי רקמה נקבובית נשימתית - lung parenchyma. המבנה של רקמה זו כולל שלפוחיות ריאתיות - alveoli.
יש לקיר של דרכי הנשימה שלד סחוסוהלומן שלהם לעולם לא שוכך. הקרום הרירי של צינור הנשימה מרופד אפיתל ריסי עם ריסים.קנה הנשימה לפני הכניסה לריאות באופן דיכוטומימחולקת לשתי סמפונות עיקריות (משמאל וימין), שמתחלקות ומתגבשות עוד יותר עץ הסימפונות.החלוקה מסתיימת בסופי ברונכיולים (טרמינליים) (קוטר עד 0.5-0.7 מ"מ).
ריאותממוקם בחלל החזה ויש להם צורה של חרוט קטום. בסיס הריאה פונה לאחור וצמוד לסרעפת. החלק החיצוני של הריאות מכוסה בקרום סרוסי - הצדר הקרביים. צדר פריאטלי (עצם)מצפד את חלל החזה ומתמזג בחוזקה עם דופן החוף. בין שכבות הצדר הללו יש חלל דמוי חריץ (5-10 מיקרון) - חלל פלאורלימלא בנוזל סרוסי. המרווח בין הריאה הימנית לשמאלית נקרא mediastinum.זה המקום שבו נמצאים הלב, קנה הנשימה, כלי הדם והעצבים. הריאות מחולקות לאונות, מקטעים ואונות. מידת החומרה של חלוקה זו משתנה בין בעלי חיים שונים.
היחידה המורפולוגית והתפקודית של הריאה היא acinus (lat. acinus - גרגרי ענבים). Acinus כולל ברונכיולה וצינוריות נשימה (נשימתית),אשר מסתיים שקיות מכתשית.אקיני אחד מכיל 400-600 alveoli; 12-20 אציני יוצרים את האונה הריאתית.
Alveoli -אלו הן שלפוחיות, שהמשטח הפנימי שלהן מרופד באפיתל קשקשי חד-שכבתי. בין תאי אפיתל יש : alveolocytes מסדר 1,אשר, יחד עם האנדותל של נימי הריאה, נוצרים מחסום אוויר-דםו 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.
איירווייס(עד 30% מהאוויר הנשאף נשמר בהם) לא לוקחים חלק בחילופי גז ונקראים מרחב "מזיק".עם זאת, דרכי הנשימה העליונות והתחתונות ממלאות תפקיד גדול בחיי הגוף.
כאן האוויר הנשאף מתחמם, לח ומטוהר.זה אפשרי הודות לקרום הרירי המפותח של דרכי הנשימה, שנמצא בשפע עם כלי דם,מכיל תאי גביע, בלוטות ריריות ומספר רב של ריסים של האפיתל הריסי. בנוסף, ישנם קולטנים לנתח הריח, קולטנים לרפלקסים המגנים של שיעול, התעטשות, נחירות וקולטנים מגרים (גירוי).
הם ממוקמים בסימפונות ומגיבים לחלקיקי אבק, ריר ואדים של חומרים קאוסטיים. כאשר קולטנים מגרים מגורים, מתרחשת תחושת צריבה, כאב, מופיע שיעול והנשימה מואצת.
חילופי גזים בין הגוף לסביבה החיצונית מובטחים על ידי קבוצה של תהליכים מתואמים בקפדנות הכלולים במבנה הנשימה של בעלי חיים גבוהים יותר. 2. נשימה חיצונית (אוורור ריאתי) תהליך מתמיד של עדכון הרכב הגז של האוויר המכתשית, שמתבצע כאשר
שאיפה ונשיפה. לרקמת הריאה אין יסודות שרירים פעילים ולכן הגידול או הירידה בנפח שלה מתרחשים באופן פסיבי בזמן עם תנועות בית החזה (שאיפה, נשיפה). זה בשללחץ תוך פלאורלי שלילי (מתחת לאטמוספירה: בעת שאיפהב-15-30 מ"מ כספית. אָמָנוּת., בעת נשיפהב-4-6 מ"מ כספית. אָמָנוּת.)
בחלל חזה אטום הרמטית.
מנגנון הנשימה החיצונית.מתבצע על ידי הגדלת נפח החזה. שרירי ההשראה (הנשימות) לוקחים חלק בזה: שרירים בין צלעיים חיצוניים וסרעפת.במהלך נשימה מאולצת, השרירים הבאים מופעלים: צלעות levator, scalene supracostalis, serratus dorsalis.נפח החזה גדל בשלושה כיוונים - אנכי, סגיטלי (אנטרו-אחורי) וחזיתי.
פעולת הנשיפה (lat. expiration - expiration)במצב של מנוחה פיזיולוגית היא בעיקר פסיבית בטבעה. ברגע ששרירי השאיפה נרגעים, בית החזה, עקב כובדו 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, שרירי בטן רוחביים ומיישרים, נשף סראטוס הגבי.
סוגי נשימות.
בהתאם לשינוי של שרירים מסוימים המעורבים בתנועות הנשימה, יש שלושה סוגי נשימה:
1 - סוג הנשימה החזה (קוסטאלי).מבוצע על ידי כיווץ של השרירים הבין-צלעיים החיצוניים ושרירי חגורת החזה;
2 - סוג נשימה בטני (סרעפת).- התכווצויות של הסרעפת ושרירי הבטן שולטים;
3 - סוג נשימה מעורב (קוסטו-בטני).הנפוץ ביותר בחיות משק.
עם מחלות שונות, סוג הנשימה עשוי להשתנות. במחלות של איברי בית החזה, סוג הנשימה הסרעפתי שולט, ובמחלות של איברי הבטן, סוג הנשימה הקוסטלי שולט.
תדירות נשימה.
תדירות הנשימה מתייחסת למספר מחזורי הנשימה (שאיפה-נשיפה) בדקה.
סוס 8 - 12 כלב 10 - 30
קרופ קֶרֶן. בקר 10 - 30 ארנבות 50 - 60
כבשים 8 - 20 תרנגולות 20 - 40
חזיר 8 - 18 ברווזים 50 - 75
אדם 10 - 18 עכבר 200
שימו לב שהטבלה מציגה ערכים ממוצעים. תדירות תנועות הנשימה תלויה בסוג החיה, גזע, פרודוקטיביות, מצב תפקודי, שעה ביום, גיל, טמפרטורת הסביבה וכו'.
נפחי ריאות.
יש הבחנה בין קיבולת ריאות כוללת וחיונית. הקיבולת החיונית של הריאות (VC) מורכבת משלושה נפחים:נפחי נשימה ורזרבה של שאיפה ונשיפה.
1.נפח גאות- זהו נפח האוויר שניתן לשאוף ולנשוף ברוגע, ללא מאמץ.
2.נפח מילואים השראה -זהו האוויר שניתן לשאוף בנוסף לאחר שאיפה רגועה.
3.נפח רזרבה פקיעה- זהו נפח האוויר שניתן לנשוף כמה שיותר לאחר נשיפה שקטה.
לאחר נשיפה מלאה, עמוקה מקסימלית, נשאר מעט אוויר בריאות – נפח שיורי.סכום הנוזל החיוני ונפח האוויר השיורי הוא קיבולת ריאות כוללת.
סכום הנפח השיורי של האוויר ונפח הרזרבה הנשיפה נקרא אוויר alveolar (קיבולת שיורית תפקודית).
נפחי ריאות (בליטרים).
איש סוס
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 חידוש הרכב הגזים של האוויר המכתשית במהלך השאיפה והנשיפה. בעת הערכת עוצמת אוורור הריאות, השתמש נפח דקות 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 תנועות נשימה לדקה.
לָכֵן: 5 ליטר.*12=60 ליטרנפח נשימה דקות. לעבודה קלה זה שווה ל 150-200 ליטר,במהלך עבודה קשה 400-500 ליטר.
במהלך הנשימה, חלקים בודדים של הריאות אינם מאווררים כולם ובעוצמות שונות. לכן הם מחשבים מקדם אוורור מכתשית הוא היחס בין האוויר הנשאף לנפח המכתשית.יש לקחת בחשבון שכאשר סוס שואף 5 ליטר, 30% מהאוויר נשארים בדרכי הנשימה "מרחב מזיק".
כך, 3.5 ליטר אוויר בשאיפה מגיע אל המכתשים (70% מ-5 ליטר של נפח גאות). לכן, מקדם האוורור המכתשי הוא 3.5 ליטר:22 ליטר. או 1:6. כלומר, בכל נשימה שקטה מאווררים 1/6 מהאלוואולים.
3. דיפוזיה של גזים (חילופי גזים בין אוויר מכתשית ודם בנימים של מחזור הדם הריאתי).
חילופי גזים בריאות מתרחשים 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. בוצע חישוב שכ-5% מהחמצן באוויר הנשאף נשאר בגוף, וכ-4% מהפחמן הדו חמצני משתחרר מהגוף. חנקן אינו לוקח חלק בחילופי גזים.
תנועת הגזים נקבעת אך ורק חוקים פיזיקליים (אוסמוזה ודיפוזיה),פועל במערכת גז-נוזל המופרדת על ידי קרום חצי חדיר. חוקים אלה מבוססים על הפרש הלחץ החלקי או שיפוע הלחץ החלקי של גזים.
לחץ חלקי (lat. partialis - חלקי)הוא הלחץ של גז אחד הכלול בתערובת הגז.
פיזור גזים מתרחש מאזור בלחץ גבוה יותר לאזור בלחץ נמוך יותר.
לחץ חלקי של חמצן באוויר המכתשית 102 מ"מrt. אמנות, פחמן דו חמצני 40 מ"מ כספית. אָמָנוּת.מתח בדם הוורידי של נימי הריאות O2 =40 מ"מ כספית. אמנות, CO2=46 מ"מ כספית. אָמָנוּת.
לפיכך, הפרש הלחץ החלקי הוא:
חַמצָן (O2) 102 – 40 = 62 מ"מ כספית. אָמָנוּת.;
פחמן דו חמצני (CO2) 46 – 40 = 6 מ"מ כספית. אָמָנוּת.
חמצן נכנס במהירות דרך ממברנות הריאה ומתמזג לחלוטין עם המוגלובין והדם הופך לעורקי. פחמן דו חמצני, למרות ההבדל הקל בלחץ החלקי, יש קצב דיפוזיה גבוה יותר (פי 25)מדם ורידי לתוך alveoli של הריאה.
4. הובלת גזים (O 2, CO 2) בדם.
חמצן, העובר מהאלוואולי לדם, הוא בשתי צורות - בערך 3% מומס בפלזמהובערך 97% מתאי הדם האדומים בשילוב עם המוגלובין (אוקסיהמוגלובין).הרוויה של הדם בחמצן נקראת חִמצוּן.
ישנם 4 אטומי ברזל במולקולת המוגלובין אחת, לכן, מולקולת המוגלובין אחת יכולה לחבר 4 מולקולות חמצן.
NNב+ 4О 2 ↔ ННב(O 2) 4
Oxyhemoglobin (HHb (O 2) 4) - מציג את הנכס חומצה חלשה, מתנתקת בקלות.
כמות החמצן הקיימת ב-100 מ"מ של דם כאשר ההמוגלובין הופך לחלוטין לאוקסימגלובין 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 = 20.4 כרך% (אחוז נפח).
הובלת פחמן דו חמצני בדם.
הובלת פחמן דו חמצני בדם הוא תהליך מורכב הכולל תאי דם אדומים (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 הנכנס לפלסמת הדם מהרקמה מתפזר מיד לתאי דם אדומים, שם מתרחשת תגובת הידרציה עם היווצרות חומצה פחמנית (H 2 CO 3) והתנתקות שלה. שתי התגובות מזורזות על ידי האנזים פחמן אנהידראז,הכלול בתאי דם אדומים.
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 -)בתאי דם אדומים, חלק אחד מהם מתפזר לפלסמת הדם ומתחבר עם מערכות חיץ, ויוצר נתרן ביקרבונט (NaHCO 3).החלק השני של HCO 3 נשאר בתאי הדם האדומים ומתחבר 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. בהשפעת 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. נשימת 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. אָמָנוּת.בנוזל רקמות, מתח החמצן הוא 20 - 40 מ"מ כספית. אָמָנוּת.,ובתאים רמתו יורדת ל-0.
בהתאמה: O 2 100 – 40 = 60 מ"מ כספית. אָמָנוּת.
60 – 0 = 60 מ"מ כספית. אָמָנוּת.
לכן, אוקסיהמוגלובין בוחר חמצן, אשר עובר במהירות לתוך נוזל הרקמה ולאחר מכן לתוך תאי הרקמה.
נשימת רקמות הוא תהליך של חמצון ביולוגי בתאים וברקמות.החמצן הנכנס לרקמה מושפע מחמצון שומנים, פחמימות וחלבונים. האנרגיה המשתחררת במקרה זה מצטברת בצורה קשרים מאקרו-אירגיים - ATP.בנוסף לזרחון חמצוני, נעשה שימוש גם בחמצן במהלך חמצון מיקרוזומלי - במיקרוזומים של הרשת האנדופלזמית של התאים. במקרה זה, התוצרים הסופיים של תגובות חמצון הופכים למים ופחמן דו חמצני.
פחמן דו חמצני, הנמס בנוזל הרקמה, יוצר שם מתח 60-70 מ"מ כספית. אָמָנוּת.,שהוא גבוה יותר מאשר בדם (40 מ"מ כספית).
CO 2 70 - 40 = 30 מ"מ כספית. אָמָנוּת.
לפיכך, השיפוע הגבוה של מתח החמצן וההבדל בלחץ החלקי של פחמן דו חמצני בנוזל הרקמה ובדם גורמים להתפזרותו מנוזל הרקמה לדם.
6. ויסות הנשימה.
מרכז הנשימה -זוהי קבוצה של נוירונים הממוקמים בכל חלקי מערכת העצבים המרכזית ולוקחת 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.
דרכי נשימה Bulbarל-tra יש תכונה ייחודית - אוטומטי,שנמשכת גם עם חישוק מוחלט שלו (לאחר הפסקת ההשפעה מקולטנים ועצבים שונים).
באזור ponsממוקם "מרכז פנאומוטקסי".אין לו אוטומטיות, אך הוא משפיע על פעילות הנוירונים של מרכז הנשימה של מיסלבסקי, מגרה לסירוגין את פעילות הנוירונים לפעולת השאיפה והנשיפה.
דחפים עצביים עוברים ממרכז הנשימה לנוירונים מוטוריים גרעינים של העצב ה-thoracoventral(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: התנפחות וקריסות, מגרים, צמודים.מידע מקולטנים אלו על מצב הריאות (מתמתחות, קריסות), התמלאותן באוויר, כניסת חומרים מגרים לדרכי הנשימה (גז, אבק), שינויים בלחץ הדם בכלי הריאה, עוברים דרך העצבים האפרנטיים. מרכז הנשימה. זה משפיע על תדירות ועומק תנועות הנשימה, הביטוי של רפלקסים מגנים של שיעול והתעטשות.
יש חשיבות רבה בוויסות הנשימה גורמים הומוראליים.כלי דם מגיבים לשינויים בהרכב גזי הדם אזורים רפלקסוגניים של סינוס הצוואר, אבי העורקים והמדוללה אובלונגטה.
עלייה בריכוז הפחמן הדו חמצני בדם מובילה לגירוי מרכז הנשימה.כתוצאה מכך, הנשימה נעשית מהירה יותר - קוצר נשימה (קוצר נשימה).ירידה ברמות הפחמן הדו חמצני בדם מאטה את קצב הנשימה - דום נשימה.
מבחנים
706-01. בעלי חוליות עם לב תלת חדרים, שהרבייה שלהם קשורה קשר הדוק למים, מקובצים לכיתה
א) דג גרמי
ב) יונקים
ב) זוחלים
ד) דו-חיים
תְשׁוּבָה
706-02. לאיזה מחלקה משתייכות החיות שמבנה הלב שלהן מוצג באיור?
א) חרקים
ב) דג סחוס
ב) דו-חיים
ד) ציפורים
תְשׁוּבָה
706-03. המאפיין המבדיל בין דו-חיים לדגים הוא
א) דם קר
ב) מבנה הלב
ב) פיתוח במים
ד) מערכת מחזור סגורה
תְשׁוּבָה
706-04. דו-חיים שונים מדגים בכך שיש
א) מוח
ב) מערכת מחזור סגורה
ב) ריאות זוגיות אצל מבוגרים
ד) איברי חישה
תְשׁוּבָה
706-05. איזה מאפיין מבין אלו הרשומים מבדיל את רוב בעלי החיים מקבוצת הדו-חיים מיונקים?
ב) הפריה חיצונית
ב) רבייה מינית
ד) שימוש בסביבה המימית לבית גידול
תְשׁוּבָה
706-06. בתהליך האבולוציה, זוחלים רכשו, בניגוד לדו-חיים,
א) מערכת מחזור סגורה
ב) פוריות גבוהה
ב) ביצה גדולה עם ממברנות עובריות
ד) לב תלת חדרים
תְשׁוּבָה
706-07. אם, בתהליך האבולוציה, חיה יצרה את הלב המוצג באיור, אז איברי הנשימה של החיה צריכים להיות 
א) ריאות
ב) עור
ב) שקי ריאות
ד) זימים
תְשׁוּבָה
706-08. באיזו קבוצת בעלי חיים הרבייה אינה כרוכה במים?
א) חסר גולגולת (זמניות)
ב) דג גרמי
ב) דו-חיים
ד) זוחלים
תְשׁוּבָה
706-09. באילו בעלי חיים העובר מתפתח לחלוטין בתוך הביצית?
א) דג גרמי
ב) דו-חיים זנב
ב) דו-חיים חסרי זנב
ד) זוחלים
תְשׁוּבָה
706-10. בעלי חוליות עם לב תלת חדרים, שהרבייה שלהם אינה קשורה למים, מקובצים בכיתה
א) דג גרמי
ב) יונקים
ב) זוחלים
ד) דו-חיים
תְשׁוּבָה
706-11. בעלי חוליות עם טמפרטורת גוף לא יציבה, נשימה ריאתית, לב תלת חדרים עם מחיצה לא שלמה בחדר מסווגים כ
א) דג גרמי
ב) דו-חיים
ב) זוחלים
ד) דגים סחוסים
תְשׁוּבָה
706-12. זוחלים, בניגוד לדו-חיים, נוטים לכך
א) הפריה חיצונית
ב) הפריה פנימית
ב) התפתחות עם היווצרות של זחל
ד) חלוקת הגוף לראש, פלג גוף עליון וזנב
תְשׁוּבָה
706-13. איזה מהחיות הבאות הוא בעל דם קר?
א) לטאה מהירה
ב) נמר אמור
ב) שועל ערבות
ד) זאב מצוי
תְשׁוּבָה
706-14. איזו מחלקה כוללת בעלי חיים בעלות עור יבש עם קשקשת קרנית ולב תלת חדרים עם מחיצה לא שלמה?
א) זוחלים
ב) יונקים
ב) דו-חיים
ד) ציפורים
תְשׁוּבָה
706-15. ציפורים נבדלות מזוחלים בכך שיש
א) הפריה פנימית
ב) מערכת העצבים המרכזית
ב) שני מעגלים של מחזור הדם
ד) טמפרטורת גוף קבועה
תְשׁוּבָה
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
תְשׁוּבָה
706-16. באיזה בעל חיים מתרחש חילופי גזים בין אוויר אטמוספרי לדם דרך העור?
א) לויתן קטלן
ב) טריטון
ב) תנין
ד) סלמון ורוד
תְשׁוּבָה
706-17. לאיזו קבוצת חיות יש לב המורכב משני חדרים?
א) דגים
ב) דו-חיים
ב) זוחלים
ד) יונקים
תְשׁוּבָה
706-18. התפתחות התינוק ברחם מתרחשת בשעה
א) עופות דורסים
ב) זוחלים
ב) דו-חיים
ד) יונקים
תְשׁוּבָה
706-19. נציגים של איזה מחלקה של כורדאטים מאופיינים בנשימה עורית?
א) דו-חיים
ב) זוחלים
ב) ציפורים
ד) יונקים
תְשׁוּבָה
706-20. הסימן של כיתת הדו-חיים הוא
א) כיסוי כיטיני
ב) עור חשוף
ב) לידת חי
ד) איברים מזווגים
תְשׁוּבָה
706-21. באילו מאפיינים נבדלים נציגי הכיתה דו-חיים מבעלי חוליות אחרים?
א) עמוד שדרה וגפיים חופשיות
ב) נשימה ריאתית ונוכחות של קלואקה
ב) עור רירי חשוף והפריה חיצונית
ד) מערכת מחזור סגורה ולב דו-חדרי
תְשׁוּבָה
706-22. איזו תכונה מבין הרשומות מבדילה בין בעלי חיים מקבוצת הזוחלים לבין בעלי חיים מקבוצת היונקים?
א) מערכת מחזור סגורה
ב) טמפרטורת גוף לא יציבה
ג) פיתוח ללא טרנספורמציה
ד) שימוש בסביבת הקרקע-אוויר עבור בית גידול