Газообмен в лёгких. Транспорт газов кровью. Диффузия газов в тканях

1.

2.

Дагестанский государственный
медицинский университет
Кафедра нормальной физиологии
РАЗДЕЛ:
«Физиология дыхательной системы»
Лекция №2
«Газообмен в лёгких. Транспорт газов
кровью. Диффузия газов в тканях».

3.

План лекции:
1. Диффузия газов
через
аэрогематический
барьер;
2. Транспорт
кислорода и
углекислого газа
кровью;
3. 3.Газообмен между
кровью и тканями;
4. Кривая диссоциации
оксигемоглобина.
Доцент А.Х.
Измайлова

4. Диффузия газов в лёгких

• Газообмен в лёгких происходит в силу разности парциального
давления кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе и
их напряжением в крови лёгочных капилляров.
• Парциальное давление – это та часть давления, которую составляет
данный газ из общей смеси газов.
• В альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода
составляет 100 мм рт. ст., а его напряжение в крови лёгочных
капилляров – 40 мм рт.ст. Диффузия кислорода происходит из
лёгких в кровь, по градиенту концентрации ст. (100 – 40 = 60 мм
рт.ст.).
• Парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе –
40 мм рт.ст, а его напряжение в крови – 46 мм рт. Градиент (46 – 40)
составляет всего лишь 6 мм рт.ст. Но из-за хорошей растворимости
углекислого газа в мембране клеток и жидкости (в 25 раз более
растворим, чем кислород) избыток его полностью переходит из
крови в альвеолы.
• Таким образом, в результате газообмена в лёгких венозная кровь
превращается в артериальную, в которой около 100 мм рт.ст.
кислорода (95-97%) и 40 мм рт.ст. углекислого газа.

5.

6.

7.

8. Факторы, способствующие диффузии газов в лёгких

1. Большая поверхность контакта альвеол и лёгочных капилляров.
В легких взрослого человека содержится около 300 млн. альвеол, диаметр
отдельных альвеол составляет примерно 0,3-0,4 мм. Общая площадь
газообмена в легких - около 120 кв. м.
2. Большая скорость диффузии газов через лёгочную мембрану.
Кровь находится в капиллярах лёгких где-то 0,5 сек. Но уже за 0,25 сек. она
успевает максимально связать кислород. А диффузия углекислого газа
происходит в 20 раз быстрее, чем кислорода, поэтому избыток углекислоты
полностью успевает вымываться из крови в лёгкие.
3. Интенсивность вентиляции лёгких. В вертикальном положении верхушки
лёгких вентилируются хуже, чем нижние отделы. В горизонтальном
положении лучше вентилируются отделы лёгких, находящиеся снизу (в
положении на спине – дорсальные, на животе – вентральные).
Кровоснабжение лёгких – лучше в положении лёжа на спине. Поэтому при
сердечно-лёгочной недостаточности пациентам рекомендуется больше лежать
на спине.
4. Наличие связи между кровотоком легкого, и вентиляцией.
Если какой-то участок лёгкого плохо вентилируется, то кровеносные сосуды в
этой области суживаются и могут даже полностью закрываться. Верхушки
лёгких всегда перерастянуты, они хуже вентилируются, поэтому чаще
поражаются туберкулёзом.

9.

10.

11. Транспорт газов кровью

Транспорт кислорода. Кислород слабо растворяется в плазме крови
(содержание физически растворенного кислорода в плазме
составляет лишь 3 мл/л). В основном, весь кислород переносится
кровью в виде химической связи с гемоглобином – оксигемоглобина
(HbO2)/ Этот уникальный пигмент в эритроцитах в лёгких легко
присоединяет О2, и так же легко отдаёт его в капиллярах большого
круга кровообращения тканям
Максимальное количество кислорода, которое может связать
единица объема крови, называется кислородной ёмкостью. Она
зависит от содержания гемоглобина в крови – один литр крови у
мужчин может связать около 200 мл О2. У женщин кислородная
емкость крови меньше - около 170 мл/л.
Транспорт углекислого газа. Углекислый газ лучше растворяется в
плазме, чем кислород. Поэтому часть его переносится в физически
растворенном в плазме состоянии (4,5%). Около 5% СО2
транспортируется гемоглобином - карбгемоглобин (HbCO2).
Большая часть СО2 транспортируется в виде солей угольной кислоты
– бикарбонатов К и Na (60%). Небольшая часть – в виде угольной
кислоты (2%).

12.

13. Газообмен в тканях

В капиллярах тканей благодаря разности напряжений газов (О2 и
СО2) в крови и тканях происходит непрерывный обмен газами:
кислород поступает в ткани и используется клетками на
окислительные процессы (тканевое дыхание), а углекислый газ
выделяется в кровь.
Главным фактором, который вызывает диссоциацию (распад)
оксигемоглобина, является разница (градиент) в содержании
кислорода в тканях (5-20 мм рт.ст.) и артериальной крови,
поступающей в тканевые капилляры (95-98 мм рт.ст.). В результате
О2 переходит из капилляров в ткань.
Кроме градиента напряжения кислорода распаду оксигемоглобина в
тканях способствуют дополнительные факторы: 1) накопление СО2 в
тканях; 2) повышение в тканях рН (закисление среды кислыми
продуктами метаболизма); 3) повышение температуры; 4) АТФ; 5)
2,3-дифосфоглицерат (2,3-ДФГ) – продукт гликолиза (окисления
глюкозы),
образующийся
в
эритроцитах;
при
гипоксии
(кислородном «голодании» тканей) его образуется больше и это
повышает скорость распада оксигемоглобина.

14. Газообмен в тканях

Влияние напряжения кислорода на связь гемоглобина с кислородом
открыл в 1898 г. отечественный физиолог Б.Ф.Вериго (так
называемый – эффект Вериго).
Влияние увеличения рН на диссоциацию оксигемоглобина открыл
в 1904 г. датский физиолог Ч.Бор (эффект Бора).
Влияние этих факторов (падение О2, повышение рН, температуры,
напряжения СО2 в тканях) усиливается, когда в тканях повышен
обмен веществ (в активно работающих органах). Это оправдано, т.к.
активные органы потребляют больше кислорода.
Кровь в капиллярах тканей не полностью освобождается от
кислорода. Артерио-венозная разница по кислороду составляет 3040%. Она выражает коэффициент утилизации О2 тканями. В
работающих органах он увеличивается до 50- 60%, т.к. в них
повышается потребность в кислороде.
В лёгких происходит выделение из организма избытка СО2. В
первую очередь выделяется физически растворенный в плазме СО2.
Присоединение в лёгких О2 к гемоглобину - уменьшает сродство
СО2 к гемоглобину - распад карбогемоглобина облегчается (эффект
Холдена).

15. Кривая диссоциации оксигемоглобина

Образование оксигемоглобина в легких и дезоксигемоглобина в тканях
зависит от парциального напряжения кислорода в крови.
Когда парциальное напряжение кислорода в крови увеличивается насыщение гемоглобина кислородом возрастает, когда понижается – оно
падает. Эта связь выражается кривой диссоциации оксигемоглобина,
имеющей S-образную форму.
Артериальной крови, которая присоединила О2 соответствует верхняя
пологая часть кривой (плато). А крови, отдавшей кислород тканям
(десатурированная кровь) соответствует круто снижающаяся нижняя её часть.
Процесс насыщения гемоглобина кислородом в лёгких отражает верхняя
часть кривой (от 70 до 98%). Пологий подъем кривой в этом участке
свидетельствует о том, что достаточно полное насыщение гемоглобина
артериальной крови кислородом обеспечивается даже при уменьшении
напряжения 02 в воздухе и соответственно в альвеолах.
Так, даже при падении парциального давления кислорода в альвеолах до
60% - насыщение гемоглобина кислородом равно 90%, т.е. клетки в
достаточной степени получат О2.
При более низких значениях напряжения О2 оксигемоглобин диссоциирует
значительно легче (зона крутого падения кривой). При снижении
напряжения 02 с 60 до 40 мм рт.ст. насыщение гемоглобина кислородом
уменьшается приблизительно на 15%.

16.

17. Факторы, сдвигающие кривую диссоциации НbO2

• Кривая диссоциации оксигемоглобина (для облегчения понимания
прошу вас изучить схему, представленную ниже) справедлива для
нормальной крови со средними показателями.
• Однако существует ряд факторов, которые могут сдвигать эту кривую
в одну или другую сторону.
• Из схему следует, что при некотором закислении крови со
снижением рН от нормального уровня 7,4 до 7,2 кривая диссоциации
смещается в среднем на 15% вправо, а повышение уровня рН от
нормального уровня 7,4 до 7,6 смещает кривую на такое же
расстояние влево.
• Кроме изменений рН известны и другие факторы, которые могут
сдвигать кривую диссоциации HbO2.
• Как было отмечено выше, к факторам, которые сдвигают кривую
вправо, относятся: (1) повышение концентрации двуокиси углерода;
(2) повышение температуры крови; (3) повышение концентрации
2,3-дифосфоглицерата — важного фосфата, который в зависимости
от метаболических условий присутствует в крови в разных
концентрациях.

18.

19. Дорогие второкурсники!

Сложно??? Но вы должны научиться принимать
вызовы.
Реальная жизнь полна проблем и сложностей. Но
в их преодолении есть и «особый кайф»,
который вы должны прочувствовать.
Каждый раз, перешагнув через «не понимаю, не
получается…», вы на самом деле преодолеваете
самого себя и становитесь Победителем, а не
Жертвой обстоятельств.
Вы пересекаете «зону комфорта», которая
мешает вам стать счастливыми.
Не упускайте свой шанс! Успехов в учёбе!