Structura sistemului respirator. Valorile respirației, principalele etape.
Respirația este schimbul de gaze între celule și mediul înconjurător.
Respirația respiratorie - schimbul de gaze dintre sânge și aerul atmosferic are loc în sistemul respirator.
· Respirația țesutului - schimbul de gaze dintre sânge și celulele țesutului.
• Larinde este organul formării vocii.
Plămânii sunt principalul organ de respirație.
Fără aer, o persoană poate rezista doar câteva minute, deoarece alimentarea cu aer este limitată de volumul plămânilor. Datorită ventilației plămânilor, este menținută în ele o compoziție de gaz mai mult sau mai puțin constantă, necesară pentru ca oxigenul să intre în sânge și să elimine dioxidul de carbon, alte produse de descompunere gazoase din sânge și, de asemenea, vaporii de apă. Funcția țesutului este perturbată în cazul în care dezintegrarea și oxidarea substanțelor organice încetează, energia încetează să mai fie eliberată și celulele lipsite de alimentarea cu energie.
La om, schimbul de gaze constă în patru etape:
• schimbul de gaze între mediul aerian și plămâni,
• gaze între plămâni și sânge,
• transportul gazelor prin sânge,
• schimbul de gaze în țesuturi.
Sistemul respirator efectuează numai prima parte a schimbului de gaz. Restul este efectuat de către sistemul circulator, între sistemele respiratorii și cele circulatorii există o interconectare profundă. Există respirație pulmonară, care asigură schimbul de gaz între aer și sânge și respirația tisulară, care efectuează schimbul de gaz între sânge și celulele țesutului. În afară de furnizarea schimbului de gaze, organele respiratorii îndeplinesc două funcții importante: participă la reglarea căldurii și formarea vocii. Când respiră de pe suprafața plămânilor, apa se evaporă, ceea ce duce la răcirea sângelui și a întregului organism. În plus, plămânii creează curenți de aer care determină vibrațiile corzilor vocale ale laringelui.
Organele care aduc aerul în alveolele plămânilor se numesc căi respiratorii. Tractul respirator superior:
Tractul respirator inferior:
Mecanismul de inhalare și de expirație.
Respirația - faza inițială de respirație, în timpul căreia aerul intră în plămâni.
Expirarea este o expulzare separată de plămâni a aerului în timpul respirației.
Mediul aerian este un set complex de factori interdependenți și care interacționează și care au un efect permanent asupra organismului animal și uman
Mecanism de inspirație: contracția musculaturii respiratorii (intercostal și diafragmă); o creștere a volumului cavității toracice; scăderea presiunii în cavitatea toracică și în cavitatea pulmonară; aspirarea aerului atmosferic prin căile respiratorii
Mecanismul de expirație: scăderea coastelor și relaxarea diafragmei; scăderea volumului cavității toracice și a cavității pulmonare; presiune crescuta in plamani; expulzarea unei părți a aerului la exterior.
Centrul respirator este situat în medulla oblongata. Se compune din centrele de inspirație și de expirație, care reglează activitatea muschilor respiratori. Căderea alveolelor pulmonare, care apare atunci când se expiră, provoacă reflexiv inhalarea, iar expansiunea alveolelor duce reflexiv la exhalare.
Activitatea centrelor respiratorii este influențată de alte centre, inclusiv cele situate în cortexul emisferei cerebrale. Datorită influenței lor, schimbările de respirație în timpul conversației și cântării. De asemenea, este posibil să schimbați în mod conștient ritmul respirației în timpul exercițiilor fizice.
Compoziția aerului inhalat, expirat și alveolar.
Aerul atmosferic pe care îl respiră o persoană are o compoziție relativ constantă. În aerul expirat există mai puțin oxigen și mai mult dioxid de carbon, în aer alveolar chiar mai puțin oxigen și mai mult dioxid de carbon.
De ce există mai mult oxigen în aerul expirat decât în alveolar? Acest lucru se explică prin faptul că atunci când se expiră aerului alveolar, se amestecă aerul, care se află în organele respiratorii, în căile respiratorii.
Presiune negativă în cavitatea pleurală, semnificație fiziologică.
Pentru a retine plămânii în stare întinsă, este întotdeauna necesar să aplicați o forță negativă asupra suprafeței exterioare a plămânilor. Într-o cavitate pleurală normală, această forță este o presiune negativă. Principalul motiv pentru apariția acestei presiuni negative este pomparea de lichid din cavitatea pleurală cu vase limfatice, care este cauza apariției presiunii negative și în majoritatea cavităților țesutului corpului.
Valoarea unei presiuni normale intraplerale:
· Plămânii sunt într-o stare întinsă;
· Revenirea venoasă a sângelui este facilitată;
· Mișcarea limfei în cavitatea toracică este facilitată;
· Este asigurată mișcarea forfetului alimentar prin esofag.
Dacă cavitatea toracică comunică cu mediul, atunci presiunea atmosferică este egală cu cea intrathoracică - căderea plămânilor (atelectazia) este pneumotorax.
Schimb de gaze în plămâni.
Compoziția aerului atmosferic include 20,93% oxigen, 0,03% dioxid de carbon. 79,03% azot. Aerul alveolar conține 14% oxigen, 5,5% dioxid de carbon și aproximativ 80% azot. Prin expirație, aerul alveolar se amestecă cu aerul de spațiu mort, a cărui compoziție corespunde aerului atmosferic. Prin urmare, în aerul expirat 16% oxigen, 4,5% dioxid de carbon și 79,4% azot. Gazele respirabile sunt schimbate în plămâni prin membrana alveolocapilară. Aceasta este zona de contact dintre epiteliul alveolar și endoteliul capilarelor. Trecerea gazelor prin membrană are loc în conformitate cu legile de difuzie. Rata de difuzie este direct proporțională cu diferența de presiune parțială a gazelor. Conform legii lui Dalton, presiunea parțială a fiecărui gaz din amestecul lor este direct proporțională cu conținutul său în el. Tensiunea (termenul utilizat pentru gazele dizolvate în lichide) oxigen în sângele venos al capilarelor pulmonare este de 40 mm Hg. și dioxid de carbon - 46 mm Hg. Prin urmare, gradientul de presiune din oxigen este direcționat de la alveole la capilare, iar dioxidul de carbon în direcția opusă. În plus, rata de difuzie depinde de suprafața de schimb de gaz, de grosimea membranei și de factorul de solubilitate în gaz în țesuturi. Suprafața totală a alveolelor este de 50-80 m2, iar grosimea membranei alveolare capilare este de numai 1 μm. Acest lucru asigură o eficiență ridicată a schimbului de gaze. Indicele de permeabilitate al membranei este coeficientul de difuzie Krogh. Pentru dioxidul de carbon este de 25 de ori mai mare decât pentru oxigen. În cazul în care difuzează de 25 de ori mai repede. O rată ridicată de difuzie compensează gradientul inferior al presiunilor de dioxid de carbon. Capacitatea difuză a plămânilor pentru gaz (l) este caracterizată de cantitatea sa, care este schimbată pe minut pentru 1 mm Hg. gradient de presiune. Pentru oxigen în normă este egal cu 30 ml * min-1 * mm: Hg. La o persoană sănătoasă, tensiunea gazelor respiratorii din sângele alveolar devine aproape aceeași cu presiunea parțială a aerului alveolar. Când schimbul de gaze în alveole este perturbat în sânge, crește tensiunea dioxidului de carbon și scade oxigenul (pneumonie, tuberculoză, pneumo-scleroză).
Transferul de gaz sanguin
Transportul de gaze prin sânge este livrarea O2 către țesuturi și transportul de CO2 înapoiat. Sângele, care se mișcă într-un cerc închis, asigură transferul de gaze între plămâni și țesuturi. Gazele sunt transportate prin sânge parțial într-o stare liberă dizolvată în plasmă, dar mai ales într-o formă legată prin formarea de compuși chimici reversibili cu hemoglobină. Este hemoglobina sângelui care asigură legarea chimică și transferul de oxigen și dioxid de carbon care intră în plasmă de sânge în timpul difuziei.
Procesul de transport al gazelor prin sânge nu este, de asemenea, simplu. Moleculele de oxigen care pătrund de la alveole în plasma sanguină rămân pentru o perioadă scurtă de timp, deoarece se leagă de hemoglobină, care se află în celulele roșii din sânge - eritrocite. Proteina respiratorie hemoglobina, atunci cand este combinata cu oxigen, formeaza oxihemoglobina, si astfel sangele transporta mult mai mult oxigen decat daca gazul pur si simplu se dizolva in plasma. În sângele arterial care curge din plămâni, aproape toată hemoglobina este conectată la oxigen și transformată în oxihemoglobină. O conexiune non-puternică a oxigenului cu hemoglobină sub formă concentrată în eritrocite este transmisă țesuturilor.
Fiind predat celor mai mici capilare din sânge, care penetrează toate organele și țesuturile corpului, oxihemoglobina eliberează cu ușurință oxigenul. Afinitatea chimică (capacitatea de a reține molecula de oxigen) a hemoglobinei cu oxigen depinde, de asemenea, de conținutul de dioxid de carbon: cu cât este mai mare, cu atât mai rapidă este scindarea oxihemoglobinei.
Oxigenul eliberat pătrunde prin membrana celulară și participă la respirația țesutului. Spre acest proces este un altul, interconectat cu acesta: de la celulă până la sânge intră acidul carbonic. Hemoglobina, despicând oxigenul, intră imediat în contact cu dioxidul de carbon: cu atât mai puțin oxigen din sânge, cu atât dioxidul de carbon se leagă mai mult din punct de vedere chimic.
Astfel, pe calea sa de la plămâni prin sânge la țesuturi, oxigenul se deplasează din zona concentrației sale superioare spre regiunea inferioară și în final este eliminat (folosit) în celule.
Respiratia a aparut atunci cand moleculele de oxigen au fost livrate in fiecare celula, oxidarea a avut loc in mitocondrii si a fost obtinuta energie si un produs inutil de schimb, dioxid de carbon, a fost scos din organism. Celula trăiește și funcționează.