Реферат: Газообмен и его регуляция в организме человека
Школа № 1260
Реферат по биологии
УГазообмен и его регуляция в
организме человекаФ
Выполнила ученица 9 кл.ФВФ
Тырина Екатерина Николаевна
Руководитель
Жукова Н.А.
1998 г.
Тема:
УГазообмен и его регуляция в организме человекаФ
Функции дыхательной системы................................3
Анатомия.........................................................................4
Легочная вентиляция....................................................4
Дыхательные движения...............................................5
Изменения объема легкого........................................7
Легочное дыхание..........................................................9
Транспорт дыхательных газов..................................11
Гигиена дыхания...........................................................12
Функнции дынхантельнной сиснтенмы.
Кинслонрод нанхондитнся в окнрунжаюнщем нас возндунхе.
Он монжет пронникннуть сквозь конжу, но лишь в ненбольнших
конлинченстнвах, сонверншеннно нендоснтанточнных для подндернжанния
жизнни. Существует легенда об итальянских детях, которых для участия в
религиозной процессии покрасили золотой краской; история дальше
повествует, что все они умерли от удушья, потому что Укожа не могла
дышатьФ. На основании научных данных смерть от удушья здесь
совершенно исключена, так как поглощение кислорода через кожу едва
измеримо, а выделение двуокиси углерода составляет менее 1% от ее
выделения через легкие. Понстунпнленние в орнганнизм кинслонронда и
уданленние угнленкинслонго ганза обеснпенчинванет дынхантельнная
сиснтенма. Транснпорт ганзов и друнгих ненобнхондинмых орнганнизнму
венществ осунщенстнвнлянетнся с понмонщью кронвенноснной сиснтенмы.
Функнция дынхантельнной сиснтенмы свондитнся лишь к тонму, чтонбы
снабнжать кровь доснтанточнным конлинченстнвом кинслонронда и уданлять
из нее угнленкиснлый газ.
Хинминченское воснстанновнленние монленкунлярннонго кинслонронда с
обнранзонваннинем вонды слунжит для мленконпинтаюнщих оснновнным
иснточннинком энернгии. Без нее жизнь не монжет прондолнжатьнся дольнше
ненскольнких сенкунд.
Воснстанновнленнию кинслонронда сонпутнстнвунет обнранзонванние CO2.
Кинслонрод входящий в CO2 не прониснхондит ненпонсреднстнвеннно из
монленкунлярннонго кинслонронда. Иснпольнзонванние O2 и обнранзонванние CO2
свянзанны менжнду сонбой пронменжунточннынми ментанбонлинченскинми
ренакнциянми; теонрентинченски канжндая из них длятнся некоторое вренмя.
Обнмен O2 и CO2 менжнду орнганнизнмом и срендой нанзынванетнся
дынханнинем. У выснших жинвотнных пронцесс дынханния осунщенстнвнлянетнся
блангонданря рянду понслендонвантельнных пронцеснсов. 1. Обнмен ганзов
менжнду срендой и легнкинми, что обычнно обонзнанчанют как "ленгочнную
веннтинлянцию". 2. Обнмен ганзов менжнду альнвенонланми легнких и кронвью
(ленгочнное дынханние). 3. Обнмен ганзов менжнду кронвью и тканнянми.
Нанконнец, ганзы пенренхондят внутнри тканни к меснтам понтребнленния (для
O2) и от мест обнранзонванния (для CO2) (кленточнное дынханние).
Вынпанденние люнбонго из этих чентынрех пронцеснсов принвондят к
нанруншенниням дынханния и сознданет опаснность для жизнни человека.
Анантонмия.
Дынхантельнная сиснтенма ченлонвенка сонстонит из тканней и
орнганнов, обеснпенчинваюнщих ленгочнную веннтинлянцию и ленгочнное
дынханние. К возндунхонноснным пунтям отннонсятнся: нос, понлость нонса,
нонсонглотнка, горнтань, транхея, броннхи и броннхионлы. Легнкие сонстонят из
броннхинол и альнвенонлярнных меншочнков, а такнже из арнтенрий,
канпилнлянров и вен ленгочннонго крунга кронвонобнранщенния. К эленменнтам
констнно-мыншечнной сиснтенмы, свянзаннным с дынханнинем, отннонсятнся
ребнра, межнренбернные мышнцы, дианфрагнма и вспонмонгантельнные
дынхантельнные мышнцы.
Ленгочнная веннтинлянция.
Понка внутнринплевнральнное давнленние оснтанетнся нинже атнмонсферннонго,
разнменры легнких точнно слендунют за разнменранми груднной понлоснти.
Двинженния легнких сонверншанютнся в рензульнтанте сонкранщенния
дынхантельнных мышц в сончентаннии с двинженнинем часнтей груднной стеннки и
дианфрагнмы.
Дынхантельнные двинженния.
Раснслабнленние всех свянзаннных с дынханнинем мышц принданет груднной
клетнке понлонженние паснсивннонго вындонха. Сонотнветнстнвуюнщая мыншечнная
акнтивнность монжет пенренвеснти это понлонженние во вдох или же усинлить
вындох.
Вдох сознданетнся расншинреннинем груднной понлоснти и всенгда явнлянетнся
акнтивнным пронцеснсом. Блангонданря свонему сончленненнию с понзвоннканми
ребнра двинжутнся вверх и нанрунжу, увенлинчинвая раснстоянние от
понзвонночннинка до грундинны, а такнже бонконвые разнменры груднной
понлоснти (ренбернный или груднной тип дынханния). (Рис.5.1) Сонкранщенние
дианфрагнмы меннянет ее форнму из кунпонлонобнразнной в бонлее плонскую, что
увенлинчинванет разнменры груднной понлоснти в прондольнном нанправнленнии
(дианфрагнмальнный или брюшнной тип дынханния). Обычнно главнную роль во
вдонхе игнранет дианфрагнмальнное дынханние. Понскольнку люнди-сунщенстнва
двуннонгие, при канжндом двинженнии ренбер и грундинны меннянетнся центр
тянженсти тенла и возннинканет ненобнхондинмость принспонсонбить к этонму
разнные мышнцы.
При спонкойнном дынханнии у ченлонвенка обычнно доснтанточнно эланстинченских
свойств и венса пенренмеснтивншихнся тканней, чтонбы верннуть их в
понлонженние, предншенстнвуюнщее вдонху. Танким обнранзом, вындох в понкое
прониснхондит паснсивнно вследнстнвие понстенпенннонго снинженния
акнтивннонсти мышц, созндаюнщих уснлонвие для вдонха. Акнтивнный вындох
монжет вознникннуть вследнстнвие сонкранщенния внутнреннних межнренбернных
мышц в донполнненние к друнгим мыншечнным групнпам, контонрые опуснканют
ребнра, уменьншанют понпенречнные разнменры груднной понлоснти и раснстоянние
менжнду грундинной и понзвонночннинком. Акнтивнный вындох монжет такнже
пронизойнти вследнстнвие сонкранщенния брюшнных мышц, контонрое принжинманет
внутнренннонсти к раснслабнленнной дианфрагнме и уменьншанет прондольнный
разнмер груднной понлоснти.
Расншинренние легнконго снинжанет (на вренмя) обнщее внутнринленгочнное
(альнвенонлярнное) давнленние. Оно равнно атнмонсферннонму, конгда возндух
не двинжетнся, а гонлонсонвая щель отнкрынта. Оно нинже атнмонсферннонго,
понка легнкие не нанполннятнся при вдонхе, и вынше атнмонсферннонго при
вындонхе. Внутнринплевнральнное давнленние тонже меннянетнся на пронтянженнии
дынхантельннонго двинженния; но оно всенгда нинже атнмонсферннонго (т. е.
всенгда отнринцантельнное).
Изнменненния объненма легнких.
У человека легкие занимают около 6% объема тела независимо от его
веса. Обънем легнконго меннянетнся при вдонхе не всюнду одиннанконво. Для
этонго именютнся три главнные принчинны, во-пернвых, груднная понлость
увенлинчинванетнся ненравннонмернно во всех нанправнленнинях, во-втонрых, не
асе часнти легнконго одиннанконво раснтянжинмы. В-третьних,
преднпонланганетнся сунщенстнвонванние гранвинтанцинонннонго эфнфекнта,
контонрый спонсобнстнвунет сменщеннию легнконго книнзу.
Обънем возндунха, вдынхаенмый при обычнном (ненусинленнном) вдонхе и
вындынхаенмой при обычнном (ненусинленнном) вындонхе, нанзынванетнся
дынхантельнным возндунхом. Обънем макнсинмальннонго вындонха понсле
предншенстнвонвавншенго макнсинмальннонго вдонха нанзынванетнся жизнненнной
емнконстью. Она не равнна всенму объненму возндунха в легнком (обнщенму
объненму легнконго), понскольнку легнкие полннонстью не спанданютнся. Обънем
возндунха, контонрый оснтанетнся в нанспавншихнся легнких, нанзынванетнся
оснтанточнным возндунхом. Именетнся донполннинтельнный обънем, контонрый
можнно вдохннуть при макнсинмальнном усинлии понсле норнмальннонго вдонха. А
тот возндух, контонрый вындынханетнся макнсимальнным усинлинем понсле
норнмальннонго вындонха, это рензервнный обънем вындонха. Функнционнальнная
оснтанточнная емнкость сонстонит из рензервннонго объненма вындонха и
оснтанточннонго объненма. Это тот нанхондянщийнся в легнких возндух, в
контонром разнбавнлянетнся норнмальнный дынхантельнный возндух (рис.6).
Вследнстнвие этонго сонстав ганза в легнких понсле одннонго дынхантельннонго
двинженния обычнно резнко не меннянетнся.
Миннутнный обънем V-это возндух, вдынхаенмый за однну миннунту. Его можнно
вынчиснлить, умннонжив среднний дынхантельнный обънем (Vt) на чиснло
дынханний в миннунту (f), или V=fVt. Часть Vt, нанпринмер, возндух в транхее
и броннхах до коннечнных броннхинол и в ненконтонрых альнвенонлах, не
учанстнвунет в ганзонобнменне, так как не принхондит в
сонпринкосннонвенние с акнтивнным ленгочнным кроватоком - это так
нанзынваенмое УмертнвоеФ пронстраннстнво (Vd). Часть Vt, контонрая
учанстнвунет в ганзонобнменне с ленгочнной кронвью, нанзынванетнся
альнвенонлярнным объненмом (VA). С финзионлонгинченской точнки зренния
альнвенонлярнная веннтинлянция (VA) - наинбонлее сунщенстнвеннная часть
нанружннонго дынханния VA=f(Vt-Vd), так как она явнлянетнся тем
объненмом вдынхаенмонго за миннунту возндунха, контонрый
обнменнинванетнся ганзанми с кронвью ленгочнных канпилнлянров.
Ленгочнное дынханние.
Газ явнлянетнся танким сонстояннинем
венщенстнва, при контонром оно равннонмернно раснпренденлянетнся по
огнраннинченннонму объненму. В ганзонвой фанзе взаинмондейнстнвие монленкул
менжнду сонбой нензнанчинтельнно. Конгда они сталнкинванютнся со стеннканми
замкннунтонго пронстраннстнва, их двинженние сознданет опнренденленнную синлу;
эта синла, принлонженнная к единнинце плонщанди, нанзынванетнся давнленнинем
ганза и вынранжанетнся в милнлинметнрах ртутннонго столнба, или торнрах;
давнленние ганза пронпорнционнальнно чиснлу монленкул и их среднней сконронсти.
При комннатнной темнпенрантунре давнленние канконго-линбо винда монленкул;
например, O2 или N2, не занвинсит от принсутнстнвия монленкул друнгонго ганза.
Обнщее изнменряенмое давнленние ганза равнно сумнме давнленний отндельнных
виндов монленкул (так нанзынваенмых парнцинальнных давнленний) или
РB=РN2+Ро2+Рн2o+РB, где РB - банронметнринченское давнленние. Донлю (F)
данннонго ганза (x) в сунхой ганзонвой сменси мощнно вынчиснлить по
слендуюнщенму уравнненнию:
Fx=Px/PB-PH2O
И нанобонрот, парнцинальнное давнленние давнненго ганза (x) можнно вычиснлить
из его донли: Рx-Fx(РB-Рн2o). Сунхой атнмонсфернный возндух сондернжит 2О,94%
O2*Рo2=20,94/100*760 торр (на уровнне монря) =159,1 торр.
Ганзонобнмен в легнких менжнду альнвенонланми и кронвью прониснхондит пунтем
дифнфунзии. Дифнфунзия возннинканет в синлу понстонянннонго двинженния
монленкул ганза к обеснпенчинванет пенреннос монленкул из обнласнти бонлее
вынсонкой их коннценнтранции в обнласть, где их коннценнтранция нинже.
Ганзонвые занконны.
На венлинчинну дифнфунзии ганзов менжнду альнвенонланми и кронвью влиянют
ненконтонрые чиснто финзинченские факнтонры. 1. Плотнность газов. Здесь
дейнстнвунет занкон Грэнма. Он глансит, что в ганзонвой фанзе при прончих
равнных уснлонвинях отннонсинтельнная сконрость дифнфунзии двух ганзов
обнратнно пронпорнционнальнна кваднратннонму корнню из их плотннонсти. 2.
Раснтвонринмость ганзов в жиднкой сренде. Здесь дейнстнвунет занкон Геннри:
сонгласнно этонму занконну, маснса ганза, раснтвонренннонго в даннном
объненме жиднконсти при понстоняннной темнпенрантунре, пронпорнционнальнна
раснтвонринмонсти ганза в этой жиднконсти и парнцинальннонму давнленнию
ганза, нанхондянщенгонся в равннонвенсии с жиднконстью. 3. Темнпенрантунра. С
понвыншеннинем темнпенрантунры раснтет среднняя сконрость двинженния
монленкул (понвыншанетнся давнленние) и панданет раснтвонринмость ганза в
жиднконсти при даннной темнпенрантунре. 4. Грандинент давнленния. К ганзам в
дынхантельнной сиснтенме принлонжим занкон Финка.
Сонотнноншенние менжнду веннтинлянциней и пернфунзиней.
Эфнфекнтивнность ленгочннонго дынханния варьнинрунет в разнных часнтях
легнконго. Эта ванрианбельнность в знанчинтельнной менре обънясннянетнся
преднставнленнинем о сонотнноншеннии менжнду веннтинлянциней и пернфунзиней
(VA/Q). Уканзаннное сонотнноншенние опнренденлянетнся чиснлом
веннтинлинруенмых альнвенол, контонрые сонпринкансанютнся с хонроншо
пернфунзинруенмынми канпилнлянранми. При спонкойнном дынханнии у ченлонвенка
верхнние отнденлы легнконго раснправнлянютнся полннее, чем нижнние отнденлы,
но при вернтинкальнном понлонженнии нижнние отнденлы пернфунзинрунютнся
кронвью лучнше, чем верхнние. По менре увенлинченния дынхантельннонго
объненма нижнние часнти легнконго иснпольнзунютнся все больнше и все лучнше
пернфунзинрунютнся. Сонотнноншенние V/Q в нижнней часнти легнконго
стренмитнся к единнинце.
Транснпорт дынхантельнных ганзов.
Оконло О,3% О2, сондернжанщенгонся в арнтенринальнной кронви больншонго
крунга при норнмальнном Ро2, раснтвонренно в плазнме. Все оснтальнное
конлинченстнво нанхондитнся в ненпрочнном хинминченском сонединненнии с
генмонглонбинном (НЬ) эритнронцинтов. Генмонглонбин преднставнлянет сонбой
бенлок с принсоендинненнной к ненму женлензонсондернжанщей групнпой. Fе +
канжндой монленкунлы генмонглонбинна сонединнянетнся ненпрочнно и обнрантинмо
с однной монленкунлой О2. Полннонстью нансынщеннный кинслонрондом
генмонглонбин сондернжит 1,39 мл. О2 на 1 г Нb (в ненконтонрых иснточннинках
уканзынванетнся 1,34 мл), еснли Fе + окиснлен до Fе +, то танкое
сонединненние утнранчинванет спонсобнность пенреннонсить О2.
Полннонстью нансынщеннный кинслонрондом генмонглонбин (НbО2) обнланданет
бонлее сильннынми кинслотннынми свойнстнванми, чем воснстанновнленнный
генмонглонбин (Нb). В рензульнтанте в раснтвонре, имеюнщем рН 7,25,
оснвонбонжнденние 1мМ О2 из НbО2 денланет вознможнным уснвоенние О,7 мМ Н+
без изнменненния рН; танким обнранзом, вынденленние О2 оканзынванет
бунфернное дейнстнвие.
Сонотнноншенние менжнду чиснлом свонбоднных монленкул О2 и чиснлом
монленкул, свянзаннных с генмонглонбинном (НbО2), опинсынванетнся кринвой
диснсонцианции О2 (рис.7). НbО2 монжет быть преднставнлен в однной из двух
форм: или как донля сонединненннонго с кинслонрондом генмонглонбинна (%
НbО2), или как обънем О2 на 100 мл кронви во взянтой пронбе (обънемнные
пронценнты). В обоних слунчанях форнма кринвой диснсонцианции кинслонронда
оснтанетнся однной и той же.
Нансынщенние тканней кинслонрондом.
Транснпорт O2 из кронви в те учанстнки тканни, где он иснпольнзунетнся, прониснхондит пунтем пронстой дифнфунзии. Понскольнку кинслонрод иснпольнзунетнся главнным обнранзом в минтонхоннднринях, раснстоянния, на контонрые прониснхондит дифнфунзия в тканнях, преднставнлянютнся больншинми по сравнненнию с обнменном в легнких. В мыншечнной тканни принсутнстнвие миногнлонбинна, как понланганют, обнлегнчанет дифнфунзию O2. Для вынчиснленния тканненвонго Po2 сознданны теонрентинченски модели, контонрые прендунсматнринванют факнтонры, влияюнщие на понстунпнленние и понтребнленние O2, а именнно раснстоянние менжнду канпилнлянранми, кронванток в канпилнлянрах и тканненвой ментанбонлизм. Санмое низнкое Po2 установлено в венозном конце и |
(Схематическое изображение грудной клетки, какие движения совершаются при дыхании.) |
| Компонент | Содержание, % |
Кислород Двуокись углерода Азот Аргон | 20,95 0,03 78,09 0,93 |