Кислород и углекислый газ диффундируют между альвеолами

Кислород и углекислый газ диффундируют между альвеолами и легочными капиллярами, а также между системными капиллярами и слетками тела. Диффузия этих газов, происходящая в противоположных направлениях, называется газообменом.

Применить законы физики газов; отношения между парциальным давлением, растворимостью и концентрацией к газообмену. Исследовать факторы, которые влияют на внешнее и внутреннее дыхание. Что нужно знать? Анатомию респираторной зоны легких, Системную и легочную циркуляцию

Атмосферный воздух – это смесь газов. Совместное давление всех газов создает атмосферное давление. На уровне моря атмосферное давление равно 760 мм рт ст. Каждый газ в атмосфере ответственен за часть этого давления в пропорции, соответствующей его процентному содержанию в атмосфере.

Атмосферное давление снижается с увеличением высоты. На вершине Mt. Whitney атмосферное давление примерно равно 440 мм рт ст. Р О 2 на Mt. Whitney = 92 мм рт ст Р О 2 на уровне моря = 159 мм рт ст.

Количество газа, которое растворяется в жидкость пропорционально: Парциальному давлению газа Растворимости газа. В состоянии равновесия давление кислорода в газе примерно равно его давлению в жидкости, так как молекулы газа диффундируют в обоих направлениях. При повышении давления больше О 2 растворено в жидкости. Хотя оба газа О 2 и СО 2 находятся при одинаковом давлении, количество растворенного СО 2 выше. СО 2 более растворимый газ, чем О 2.

Внешнее дыхание: СО 2 диффундирует из легочных капилляров в альвеолы О 2 диффундирует из альвеол в легочные капилляры. Внутреннее дыхание: О 2 диффундирует из капилляров системного кровообращения к клеткам СО 2 диффундирует от клеток в системные капилляры.

Эффективность внешнего дыхания зависит от 3 главных факторов: 1. Площадь поверхности и структура респираторной мембраны. 2. Градиенты парциального давления. 3. Соответствие альвеолярной вентиляции и кровотока по легочным капиллярам.

Градиент парциального давления газов обеспечивает газообмен между альвеолами и легочными капиллярами. Парциальное давление газов в альвеолярном воздухе отличается от атмосферного воздуха: Альвеолярный воздух р. О 2 104 мм рт ст р. СО 2 40 мм рт ст р. Н 2 О 47 мм рт ст Атмосферный воздух р. О 2 -159 мм рт ст р. СО 2 - 0, 3 мм рт ст р. Н 2 О - 3, 5 мм рт ст

Это отличие зависит от ряда факторов: Увлажнение вдыхаемого воздуха Газообмен между альвеолами и легочными капиллярами Смешивание «нового» и «старого» воздуха При движении воздуха по воздухоносным путям он увлажняется Постоянный газообмен О 2 и СО 2 в альвеолах изменяет парциальное давление газов В промежуткам между вдохами альвеолы не остаются пустыми: воздух в альвеолах является смесью «старых» и «новых» порций.

О 2 диффундирует по градиенту парциального давления из альвеол в кровь до достижения равновесия. Равновесие по кислороду достигается уже в первой прети длины легочных капилляров.

СО 2 диффундирует по градиенту парциального давления из крови легочных капилляров в альвеолы до достижения равновесия. Равновесие по углекислому газу достигается уже через 0, 4 длины легочных капилляров.

Насыщение кислородом и выделение углекислого газа происходит одновременно. При вдохе вы пополняете запасы кислорода. При выдохе Вы удаляете углекислый газ. Углекислый газ хорошо растворим в крови, что позволяет большому количеству молекул диффундировать при небольшом градиенте парциального давления. Кислород мало растворим, поэтому необходим большой градиент концентраций.

Вентиляционно-перфузионное соотношение облегчает эффективный газообмен; при этом поддерживается оптимальное соотношение между альвеолярной вентиляцией и кровотоком по легочным капиллярам. Когда ограничивается воздушный кровоток по бронхиоле (в просвете - слизь) снижается р. О 2 в соответствующих альвеолах, что вызывает локальную констрикцию артериол. Кровь «перенаправляется» в альвеолы с высокой вентиляцией, где больше кислорода может поступить в кровь.

Когда воздушный поток по бронхиоле увеличен, это приводит к повышению р. О 2 в соответствующих альвеолах и к локальной дилатации артериол. Больше крови поступает к альвеолам – кровь лучше насыщается кислородом.

Вентиляционно-перфузионное соотношение поддерживается тем, что: Артериолы отвечают на изменение р. О 2 Бронхиолы отвечают на изменение р. СО 2. Когда поток воздуха через бронхиолу снижается ниже нормы, в альвеолах накапливается углекислый газ. В ответ на это бронхиола расширяется, чтобы удалить избыток СО 2. Когда воздушный поток через бронхиолу избыточно высок (по отношению к кровоснабжению) р СО 2 в альвеолах снижается. При этом бронхиола сужается, чтобы снизить воздушный поток пропорционально локальному кровотоку.

Представьте себе, что вентиляция альвеолярного мешочка снизилась из-за опухоли: р. О 2 снизилось, так кислород не входит в альвеолы в достаточном количестве, р. СО 2 повысилось, так как избыток углекислого газа не удаляется. Снижение р. О 2 вызовет констрикцию артериол. Повышение р. СО 2 вызовет дилатацию бронхиолы.

Кислород диффундирует из системных капилляров к клеткам. Углекислый газ диффундирует из клеток в системные капилляры. Внутреннее дыхание зависит от: 1. Достаточной площади газообмена, которая варьирует в разных тканях. 2. Градиента парциального давления. 3. Уровня кровотока в ткани (в зависимости от метаболических потребностей и т. д. )

р. О 2 крови, входящей в системный капилляр ниже, чем альвеолярный р. О 2. Эта небольшая разница связана, главным образом, с несовершенным вентиляционноперфузионным соотношением в легких. Газообмен продолжается до достижения равновесия.

Согласно законам физики существует взаимосвязь между парциальным давлением, растворимостью и концентрацией газов. Газы диффундируют по градиенту парциального давления из мест с высоким парциальным давлением в места с низким парциальным давлением. Внешнее дыхание: О 2 заходит из альвеол в легочные капилляры; СО 2 выходит из легочных капилляров в альвеолы.

Внутреннее дыхание: О 2 выходит из системных капилляров к клеткам; СО 2 из клеток идет в системные капилляры. Эффективный газообмен зависит от ряда факторов, включая площадь поверхности обмена, градиенты парциального давления, кровоток и воздушный поток в воздухоносных путях. При внешнем дыхании поддерживается оптимальное вентиляционно-перфузионное соотношение.