تبادل گاز- مجموعه ای از فرآیندهای تبادل گاز بین بدن و محیط. شامل مصرف اکسیژن و آزاد کردن دی اکسید کربن با مقادیر کمی از محصولات گازی و بخار آب است. شدت G. متناسب با شدت فرآیندهای ردوکس است که در تمام اندام‌ها و بافت‌ها اتفاق می‌افتد و تحت تأثیر تنظیمی عصبی و سیستم های غدد درون ریز. تبادل گاز توسط عملکرد چندین سیستم بدن تضمین می شود. بیشترین اهمیت تنفس خارجی یا ریوی است که انتشار مستقیم گازها را از طریق سپتوم آلوئولوکاپیلاری در ریه ها و تبادل گازها بین هوای بیرون و خون را تضمین می کند. عملکرد تنفسی خون، وابسته به توانایی پلاسما در حل شدن و توانایی هموگلوبین برای اتصال برگشت پذیر اکسیژن و دی اکسید کربن. عملکرد حمل و نقل سیستم قلبی عروقی(جریان خون) که انتقال گازهای خون را از ریه ها به بافت ها و پشت تضمین می کند. عملکردی از سیستم های آنزیمی که تبادل گازها را بین سلول های خون و بافت تضمین می کند. تنفس بافتی (نگاه کنید به).
انتشار گازهای خون (انتقال گازها از آلوئول ها به خون، از خون به سلول های بافتی و پشت) از طریق غشای سلولی در امتداد گرادیان غلظت - از مکان های با غلظت بالاتر به مناطق با غلظت پایین تر اتفاق می افتد. با توجه به این فرآیند، در آلوئول های ریه در انتهای دم، فشار جزئی گازهای مختلف در هوا و خون آلوئولی یکسان می شود. تبادل با هوای اتمسفر در حین بازدم و استنشاق بعدی (تهویه آلوئول ها) مجدداً منجر به تفاوت در غلظت گازها در هوای آلوئولی و خون می شود که در نتیجه اکسیژن به خون و دی اکسید کربن از خون پخش می شود. انتشار گازها از طریق سپتوم مویرگی آلوئولی با انتشار از طریق یک لایه نازک مایع در سطح اپیتلیوم آلوئولی شروع می شود که در آن سرعت انتشار (یعنی مقدار گاز عبوری از غشاء در واحد زمان) کمتر از هوا است. ، زیرا ضریب انتشار با ویسکوزیته محیط نسبت معکوس دارد و همچنین به حلالیت (جذب) گازها در یک مایع معین بستگی دارد. برای مقاومت انتشار یکسان، نرخ انتشار (V) به طور مستقیم با تفاوت نسبت دارد فشار جزئیگاز در دو طرف غشا (Dp). برای توصیف مقاومت در برابر انتشار گازها در ریه ها، مرسوم است که از مقدار معکوس آن استفاده کنید - ضریب یا ضریب نفوذپذیری، که در عمل به عنوان انتشار ریه ها (DL) نشان داده می شود.
این مقدار برابر با مقدار گاز عبوری از غشای ریوی در 1 دقیقه با اختلاف فشار جزئی در دو طرف غشاء 1 میلی متر جیوه است. هنر در یک فرد بالغ سالم در حالت استراحت، مقدار Dp حدود 10 میلی متر جیوه است. جذب اکسیژن تقریباً 300 میلی لیتر در دقیقه است، به این معنی که ظرفیت انتشار اکسیژن در ریه ها به طور معمول حدود 30 میلی لیتر در دقیقه بر میلی متر جیوه است. هنر عملکرد تنفسی خون با مقدار O 2 و CO 2 متصل به هموگلوبین و محلول در پلاسما و همچنین با شرایطی که تفکیک مولکول های HbO 2 و HbCO 2 لازم برای گردش خون بین بافت ها و ریه ها علاوه بر O 2 و CO 2، نیتروژن، آرگون، هلیوم و غیره به مقدار کم در خون حل می شوند.
محتوای گازهای موجود در مایع به شکل فیزیکی محلول بستگی به ولتاژ آن و ضریب حلالیت (قانون هنری دالتون) دارد که مربوط به حجم گاز (بر حسب میلی لیتر) است که در 1 میلی لیتر مایع با ولتاژ گاز 1 حل شده است. atm یا 760 میلی متر جیوه. هنر برای خون کامل در دمای 37 درجه، ضریب حلالیت (a) اکسیژن 0.024، دی اکسید کربن - 0.49، نیتروژن - 0.012 است. هر چه ولتاژ گاز بیشتر باشد، حجم آن در مایع حل می‌شود و سایر چیزها برابر هستند. در خون با فشار جزئی اکسیژن در هوای آلوئولی برابر با 95 میلی متر جیوه. در 100 میلی لیتر خون شریانی حدود 0.30 میلی لیتر O 2 در خون وریدی مخلوط حل می شود که تنش اکسیژن به 40 میلی متر جیوه کاهش یابد. هنر در 100 میلی لیتر خون، سهم اکسیژن محلول فیزیکی حدود 0.11 میلی لیتر است. مقدار CO 2 محلول در 100 میلی لیتر خون شریانی و وریدی به ترتیب 2.6 و 2.9 میلی لیتر است. بیشتر O 2 و CO 2 به شکل ارتباط با هموگلوبین به شکل مولکول های HbO 2 و HbCO 2 منتقل می شوند.
حداکثر مقدار اکسیژن محدود شده توسط خون هنگامی که هموگلوبین به طور کامل با اکسیژن اشباع شود، ظرفیت اکسیژن خون نامیده می شود. به طور معمول، مقدار آن از 16.0-24.0 درصد حجم متغیر است و به محتوای هموگلوبین در خون بستگی دارد، 1 گرم از آن می تواند 1.34 میلی لیتر اکسیژن (عدد هوفنر) را متصل کند. در کلینیک، درجه اشباع خون شریانی با اکسیژن تعیین می شود که نسبت محتوای اکسیژن خون به ظرفیت اکسیژن آن است که بر حسب درصد بیان می شود. اتصال اکسیژن توسط هموگلوبین یک فرآیند برگشت پذیر است که به کشش اکسیژن در خون بستگی دارد (زمانی که کشش اکسیژن کاهش می یابد، اکسی هموگلوبین اکسیژن آزاد می کند)، که در به اصطلاح منحنی تفکیک اکسیژن هموگلوبین منعکس می شود، و همچنین به عوامل دیگر. به خصوص pH خون.
به عنوان یک قاعده، همه این عوامل منحنی تفکیک اکسی هموگلوبین را تغییر می دهند، شیب آن را افزایش یا کاهش می دهند، اما بدون تغییر شکل S آن. CO 2 تشکیل شده در بافت ها وارد خون مویرگ های خون می شود، سپس به گلبول های قرمز منتشر می شود، جایی که تحت تأثیر کربنیک انیدراز به اسید کربنیک تبدیل می شود که بلافاصله به یون های هیدروژن تجزیه می شود و. دومی تا حدی در پلاسمای خون پخش می شود و بی کربنات سدیم را تشکیل می دهد که وقتی خون وارد ریه ها می شود، مانند یون های موجود در گلبول های قرمز (از جمله بی کربنات پتاسیم)، تجزیه می شود و CO 2 را تشکیل می دهد که تحت انتشار در آلوئول ها قرار می گیرد. حدود 80 درصد از مقدار کل CO 2 از بافت ها به صورت بی کربنات، 10 درصد به صورت دی اکسید کربن آزادانه محلول و 10 درصد به شکل کربوکسی هموگلوبین از بافت ها به ریه ها منتقل می شود. کربوکسی هموگلوبین در مویرگ های ریوی به هموگلوبین و CO2 آزاد تجزیه می شود که با هوای بازدمی خارج می شود. انتشار CO 2 از پیوند با هموگلوبین با تبدیل دومی به اکسی هموگلوبین تسهیل می شود، که با داشتن خواص اسیدی برجسته، قادر به تبدیل بی کربنات ها به اسید کربنیک است که برای تشکیل مولکول های آب و CO 2 تجزیه می شود.
آسیب شناسی تبادل گاز با افزایش یا کاهش شدت گاز بیان می شود. افزایش کلی در شدت گاز، به عنوان بازتاب افزایش مصرف اکسیژن، با تب، تیروتوکسیکوز، مسمومیت های عفونی (به عنوان مثال، سل) مشاهده می شود. و افزایش متابولیسم در ارتباط با بیماری های سیستم عصبی مرکزی. (از جمله با نوروزها)، غدد فوق کلیوی، غدد جنسی، در صورت مصرف بیش از حد داروهای آدرنومیمتیک. کاهش شدت G. با کاهش مصرف اکسیژن در طول هیپوترمی مصنوعی، با میکسدم و دیستروفی تغذیه ای مشاهده می شود. خود آسیب شناسی G. با عدم تامین اکسیژن بافت ها در رابطه با نیاز آنها در لحظه و (یا) کشش مناسب دی اکسید کربن (pCO 2) در خون مشخص می شود که در تنظیم نقش دارد. تعادل اسید و باز و همچنین عملکردهای تنفسی و گردش خون.
افزایش پاتولوژیک pCO 2 - هیپرکاپنیا (اسیدوز گازی) - معمولاً با کاهش تنش اکسیژن (pO 2) در پلاسمای خون و محتوای آن در گلبول های قرمز ترکیب می شود. هیپوکسمی منجر به هیپوکسی بافتی می شود. کاهش پاتولوژیک pCO 2 - هیپوکاپنی (الکالوز گازی) - با اکسیژن رسانی طبیعی خون نیز امکان پذیر است، همانطور که در مورد هیپرونتیلاسیون آلوئول های ریه با افزایش تنفس (از جمله ارادی) ممکن است. هیپرونتیلاسیون عملاً انتقال اکسیژن از آلوئول ها به خون را افزایش نمی دهد، اما به دفع بیش از حد دی اکسید کربن کمک می کند. درجه اتساع شریان های مغزی و تن وریدهای محیطی به غلظت CO 2 در خون بستگی دارد، بنابراین هیپوکاپنی با کاهش بازگشت وریدی خون به قلب، برون ده قلبی و فشار خون همراه است. در همان زمان، جریان خون مغزی به طور منتشر کاهش می یابد، که با سرگیجه، پارستزی، خاموشی تا غش (به اصطلاح سندرم هیپرونتیلاسیون) ظاهر می شود.
علل اختلال گاز بین بدن و محیط ممکن است تغییر در ترکیب یا فشار جزئی گازها در هوای استنشاقی باشد. آسیب شناسی سیستم تنفسی خارجی و تنظیم آن؛ نقض عملکرد حمل و نقل و توزیع خون و گردش خون؛ اختلال در فرآیندهای ردوکس در بافت ها (ممانعت از تنفس سلولی). آسیب شناسی G. به دلیل تغییر در ترکیب و فشار هوای استنشاقی در فضای کمیاب، با استفاده نادرست از مخلوط های تنفسی مصنوعی، تنفس در سیستم های بسته بدون تثبیت کافی مقدار گاز مبادله شده و غیره مشاهده می شود. در یک اتمسفر کمیاب (به عنوان مثال، هنگام بالا رفتن به ارتفاع بیش از 3000 متر)، که در آن pO 2 در هوا به طور قابل توجهی کاهش می یابد، کاهش آن در هوای آلوئولی نیز مشاهده می شود و بنابراین اشباع اکسیژن خون در خون مشاهده می شود. مویرگ های ریوی کاهش می یابد (نگاه کنید به،).
کاهش pO 2 در خون شریانی باعث تحریک عملکرد مرکز تنفسی می شود که منجر به افزایش حجم دقیقه تنفس و دفع دی اکسید کربن می شود. ایجاد آلکالوز گازی باعث مهار آزاد شدن اکسیژن از هموگلوبین می شود که هیپوکسی بافتی ناشی از هیپوکسمی را تشدید می کند. اختلالات G. در آسیب شناسی تنفس خارجی می تواند ناشی از کاهش نفوذپذیری غشاهای آلوئولی-مویرگی برای گازها (نارسایی انتشار)، تبادل ناکافی هوا در آلوئول ها با تهویه کم یا ناهموار آنها (نارسایی تهویه) باشد. و همچنین نقض رابطه تهویه-پرفیوژن. انتشار نارسایی تنفسیبه دلیل تفاوت قابل توجه در انتشار O 2 و CO 2 از طریق غشاهای آلوئولی-مویرگی، منجر به هیپوکسمی شدید، تحریک تهویه و در نتیجه با هیپوکاپنی می شود.
درجه هیپوکسمی در این موارد بسیار قابل توجه است و از نظر بالینی می تواند با سیانوز منتشر بیان شود که حتی با فعالیت بدنی کم به شدت افزایش می یابد. چنین نقض G. مشخصه فیبروز منتشر ریوی و گرانولوماتوز علل مختلف است، به عنوان مثال، با بریلیوز، سارکوئیدوز، سندرم هامن-ریچ (به آلوئولیت مراجعه کنید)، و گاهی اوقات با لنفانژیت سرطانی ریه مشاهده می شود. با هیپوونتیلاسیون آلوئول های ریوی، pO 2 در هوای آلوئولی کاهش می یابد، pCO 2 افزایش می یابد. در این حالت، گرادیان فشار جزئی لازم برای انتشار گازها از طریق غشای مویرگی آلوئولی با کاهش PO 2 و افزایش pCO 2 پلاسمای خون ایجاد می شود. بنابراین، هیپوونتیلاسیون شدید آلوئول ها نه تنها منجر به هیپوکسمی، بلکه به هیپرکاپنی با ایجاد اسیدوز گازی می شود. جایگاه اصلی در میان علل هیپوونتیلاسیون آلوئولی، اختلال در انسداد برونش و تغییرات در حجم عملکردی ریه، در درجه اول حجم هوای باقی مانده است (نگاه کنید به). آنها نارسایی تهویه را تعیین می کنند که همراه با بیماری های شایع مانند آسم برونش، برونشیولیت (نگاه کنید به)، برونشیت، پنوموسکلروزیس و آمفیزم است.
علت هیپوونتیلاسیون آلوئولی نیز می تواند سندرم پیکویکین، اختلال در مرکز تنفسی به دلیل ضایعات ارگانیک سیستم عصبی مرکزی، مسمومیت با باربیتورات ها، داروهای تریاک و همچنین آسیب به اعصاب حرکتی عضلات تنفسی، دیافراگم و پلور باشد. . تهویه ناهموار زمانی اتفاق می‌افتد که فقط نواحی خاصی از ریه‌ها هیپوونتیله می‌شوند، زمانی که افزایش حجم دقیقه‌ای تنفس، بدون از بین بردن هیپوکسمی، منجر به هیپرونتیلاسیون سایر نواحی با دفع بیش از حد CO2 می‌شود. در نتیجه، تهویه ناهموار می‌تواند با همان ترکیب هیپوکسمی با هیپوکاپنی که با نارسایی انتشار یافته ظاهر شود. بر خلاف دومی، در بیماران با تهویه آلوئولار ناهموار استرس ورزشدرجه سیانوز را افزایش نمی دهد و حتی در برخی موارد سیانوز به دلیل بهبود تهویه در مناطقی که کاهش یافته است (با تنفس اجباری در حین ورزش، از بین بردن برونکواسپاسم موضعی و غیره) کاهش می یابد.
در ایجاد انواع آسیب شناسی گوارشی در ریه ها، اختلال در رابطه تهویه - پرفیوژن وجود دارد، اما در برخی موارد از اهمیت بالایی برخوردار است.به طور معمول، نسبت حجم دقیقه تهویه آلوئولی که به طور متوسط 4- است. 5 لیتر در حالت استراحت، به حجم دقیقه پرفیوژن ریوی (تقریباً 5-6 لیتر)، در محدوده 0.8-1 است. در صورت شکست تهویه با هیپوکسمی، این شاخص کمتر از 0.8 است که به دلیل حفظ خونرسانی در مناطق هیپوونتیلاسیون ریه ها است و گاهی اوقات با هیپرفیوژن آنها همراه است، به عنوان مثال، در پرخونی ("فلاش" ) مرحله ایجاد پنومونی حاد. در این حالت، نوعی شانت شریان وریدی تشکیل می شود: خونی که از ناحیه غیر تهویه ریه عبور کرده است، وریدی باقی می ماند و به این شکل به سیستم شریانی گردش خون سیستمیک می رود. این همان چیزی است که سیانوز بیماران را در روزهای اول ایجاد پنومونی لوبار توضیح می دهد.
نسبت تهویه به جریان خون در ریه ها بیشتر از 1 می شود اگر پرفیوژن در مناطقی که تهویه حفظ می شود یا حتی افزایش می یابد (با ترومبوز یا آمبولی شاخه های شریان ریوی، واسکولیت ریوی، آنژیواسکلروز) کاهش یابد. غلبه تهویه بر جریان خون می تواند باعث هیپرونتیلاسیون همراه با هیپوکاپنی شود. محتوای CO 2 در خون بر اتصال هموگلوبین با O 2 و در نتیجه تبادل O 2 در بافت ها و در ریه ها تأثیر می گذارد. با هیپوکاپنی، تفکیک اکسی هموگلوبین دشوار است. با هایپرکاپنی، معمولاً همراه با هیپوکسمی، تجزیه اکسی هموگلوبین تسهیل می شود، اما اکسیژن رسانی به خون در ریه ها مختل می شود.
آسیب شناسی G. به دلیل اختلال در حمل و نقل گازها بین ریه ها و سلول های بدن زمانی مشاهده می شود که ظرفیت گاز خون به دلیل کمبود یا تغییرات کیفی در هموگلوبین کاهش می یابد و همچنین هنگامی که سرعت حجمی خون کاهش می یابد. جریان خون در بافت ها کاهش می یابد. با کم خونی، ظرفیت اکسیژن خون متناسب با کاهش غلظت هموگلوبین کاهش می یابد. کاهش عرضه اکسیژن به بافت ها از یک واحد حجم خون تنها می تواند تا حدی با افزایش سرعت جریان خون جبران شود، زیرا دومی نباید از سرعت گاز بین بافت ها و خون در تماس با آنها تجاوز کند. کاهش غلظت هموگلوبین در طول کم خونی همچنین انتقال دی اکسید کربن از بافت ها به ریه ها را به شکل کربوکسی هموگلوبین محدود می کند.
اختلال در حمل و نقل اکسیژن در خون نیز زمانی رخ می دهد که هموگلوبین توسط آسیب شناسی آسیب می بیند، به عنوان مثال، با کم خونی سلول داسی شکل (نگاه کنید به)، زمانی که بخشی از مولکول های هموگلوبین به دلیل تبدیل آن به متهموگلوبین غیرفعال می شود، به عنوان مثال، در صورت مسمومیت با نیترات. ببینید)، یا به کربوکسی هموگلوبین - هنگام استنشاق کربن اکسید. پیوند هموگلوبین با مونوکسید کربن قوی تر از اکسیژن است. علاوه بر این، وجود کربوکسی هموگلوبین در خون باعث بدتر شدن تجزیه اکسی هموگلوبین می شود. بنابراین غیرفعال شدن 50 درصد هموگلوبین به دلیل تبدیل آن به کربوکسی هموگلوبین با اختلال هموگلوبین بسیار شدیدتر از مثلاً از دست دادن حتی همان 50 درصد هموگلوبین در هنگام خونریزی همراه است. اختلالات G. به دلیل کاهش سرعت حجمی جریان خون در مویرگ ها در نارسایی قلبی (به ویژه احتقانی)، نارسایی عروقی (شامل فروپاشی، شوک)، اختلالات موضعی - با اسپاسم عروقی و سایر علل ایسکمی بافتی و همچنین ایجاد می شود. با استاز وریدی موضعی، باز شدن پاتولوژیک آناستوموزهای شریانی وریدی. در شرایط رکود خون، غلظت هموگلوبین کاهش یافته افزایش می یابد.
در نارسایی قلبی، این پدیده به ویژه در مویرگ‌های نواحی دور از قلب، جایی که جریان خون کندترین است، که از نظر بالینی با آکروسیانوز آشکار می‌شود، آشکار می‌شود. اختلال اولیه سیستم معده در سطح سلولی عمدتاً تحت تأثیر سمومی که آنزیم های تنفسی را مسدود می کنند مشاهده می شود. در نتیجه سلول‌ها توانایی استفاده از اکسیژن را از دست می‌دهند (تفاوت شریانی وریدی در اکسیژن ناپدید می‌شود، زیرا خون وریدی غنی از اکسیژن است) و هیپوکسی شدید بافتی ایجاد می‌شود که منجر به از هم گسیختگی ساختاری عناصر درون سلولی و سلولی تا نکروز می‌شود. اختلال در تنفس سلولی ممکن است ناشی از کمبود ویتامینبه عنوان مثال کمبود ویتامین های B2 و PP که کوآنزیم های آنزیم های تنفسی هستند.
اصلاح اختلالات گوارشی یکی از کارهای مهم و گاه فوری در درمان بیماران مبتلا به آسیب شناسی سیستم های تنفسی خارجی یا انتقال گاز در بدن است. در صورت هیپوکسمی، شامل اکسیژن درمانی است، که با این حال، ممکن است به دلیل تهدید آپنه در بیماران مبتلا به هیپرکاپنی شدید یا در صورت وجود دلایل دیگر برای کاهش واکنش مرکز تنفسی به دی اکسید کربن، ناایمن باشد. هایپرکاپنی و هیپوکسمی شدید همراه با آریتمی تنفسی نشانه هایی برای استفاده از تهویه مصنوعی ریوی (ALV) هستند. در صورت هیپوکاپنی، حذف یا کاهش هیپرونتیلاسیون ضروری است. برای همین منظور، پرومدول یا مورفین (به ویژه برای تاکی پنه)، اصلاح حالت تهویه در بیماران تحت تهویه مکانیکی استفاده می شود. در آسیب شناسی G.، اکسیژن درمانی معمولی تنها به دلیل اختلال در گردش خون ریوی یا اختلال در انتقال گاز، اکسیژن رسانی بافت را به طور قابل توجهی بهبود نمی بخشد. برای انواع خاصی از چنین اختلالاتی، باروتراپی اکسیژن موثر است (نگاه کنید به)، برای کم خونی شدید - انتقال گلبول قرمز. به منظور افزایش کارایی تنفس بافتی، کوکربوکسیلاز، ریبوفلاوین مونوکلئوتید (یا فلاوینات) و سیتوکروم c به صورت تزریقی تجویز می شوند. اصلاح عدم تعادل اسید و باز شناسایی شده ضروری است (به آلکالوز، اسیدوز مراجعه کنید).
اندازه گیری میزان ولتاژ و گاز در خون و بافت ها. کشش اکسیژن اغلب به صورت پلاروگرافی اندازه گیری می شود. برای تجزیه و تحلیل کشش O2 در خون مویرگی شریانی، چند قطره از لاله گوش زمین (گرم شده) گرفته می شود. اندازه گیری ولتاژ O2 به طور مستقیم در سلول های جداگانه با استفاده از میکروالکترود امکان پذیر است. برای اندازه گیری ولتاژ CO 2 در مقادیر کم خون شریانی از روش الکترومتری (همان الکترود برای اندازه گیری pH استفاده می شود) یا روش آستروپ استفاده می شود. هنگام ارزیابی میزان اختلالات گوارشی، تغییرات در تعادل اسید و باز در نظر گرفته می شود. اگر لازم باشد نه ولتاژ، بلکه میزان گازهای موجود در خون اندازه گیری شود، از روش هایی استفاده می شود که در آن ابتدا گازها به طور کامل از خون خارج شده و سپس فشار یا حجم آنها اندازه گیری می شود. اغلب برای این کار از فشار سنج Van-Slyke استفاده می شود. میزان حجمی مصرف اکسیژن و انتشار دی اکسید کربن با استفاده از ابزارهای حجمی نوع بسته که بر اساس اصل تعیین کمبود گاز در یک سیستم هرمتیک "موضوع-دستگاه" کار می کنند اندازه گیری می شود.
دستگاه هایی وجود دارند که از اکسیژن خالص برای تنفس و دستگاه هایی با مخلوط اکسیژن و هوا استفاده می کنند. دستگاه هایی با حالت تنفس اکسیژن-هوا قابلیت اتصال موازی ظرفیت اضافی و تثبیت اکسیژن را دارند، زمانی که اکسیژن مطابق با مصرف آن به سیستم اضافه می شود. این اسپیروگراف ها و اسپیرومترهای مختلف برای بزرگسالان و کودکان هستند. آنالیز گاز توسط آنالایزرهای گازهای حجمی و سرعتی مختلف هوای استنشاقی و بازدمی، کروماتوگراف ها، طیف نگارهای جرمی، پلاروگراف ها، دستگاه هایی با الکترودهای انتخاب کننده یون و غیره انجام می شود. برای تعیین اشباع اکسیژن خون از اکسیژن نگار استفاده می شود. تعیین تعادل اسید و باز با استفاده از دستگاه های میکروآنالیز گازهای خون انجام می شود. در صورت لزوم بررسی علل اختلالات تبادل گاز در بیماران مبتلا به آسیب شناسی دستگاه تنفسی خارجی، نفوذپذیری انتشار غشاهای آلوئولوکاپیلاری با استفاده از طیف سنجی جرمی و دیفیوژنومترهای ویژه بر اساس تجزیه و تحلیل گاز، اختلال در ساختار حجم عملکردی ریه تعیین می شود. و باز بودن برونش با استفاده از اسپیرومتری، اسپیروگرافی (نگاه کنید به) پنوموتاکومتری با استفاده از تست های عملکردی مورد مطالعه قرار می گیرند.
درجه ناهمواری تهویه آلوئولی با طولانی شدن زمان رقیق شدن نیتروژن، هلیوم یا سایر گازهای شاخص در حجم کل ریه ها تعیین می شود. اختلال در روابط تهویه-پرفیوژن در ریه ها را می توان به طور غیرمستقیم با تغییرات در فضای مرده عملکردی و رابطه آن با حجم جزر و مد قضاوت کرد. در حین کار دستگاه های مطالعه تبادل گاز، نظارت بر تمیزی عناصر اتصال (لوله های تنفس، کیسه ها، دهانی ها و غیره) ضروری است. دومی دارای نازل های یکبار مصرف مخصوص است.
کتابشناسی: راهنمای فیزیولوژی بالینی تنفس، ویرایش. LL. شیکا و ن.ن. Kanaeva, L., 1980; فیزیولوژی انسانی، ویرایش. R. Schmidt و G. Teus، ترجمه. از انگلیسی؛ با. 216، م.، 1986.
این سایت اطلاعات مرجع را فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه می دهد. تشخیص و درمان بیماری ها باید زیر نظر متخصص انجام شود. همه داروها منع مصرف دارند. مشاوره با متخصص الزامی است!
ریه هاحجیم ترین اندام بدن ما هستند. ساختار و مکانیسم ریه ها بسیار جالب است. هر دم بدن ما را با اکسیژن پر می کند و بازدم دی اکسید کربن و برخی مواد سمی را از بدن خارج می کند. ما دائماً نفس می کشیم - چه در خواب و چه در بیداری. فرآیند دم و بازدم اقدامات کاملاً پیچیده ای است که توسط چندین سیستم و اندام با تعامل همزمان انجام می شود.برخی از حقایق شگفت انگیز در مورد ریه ها
آیا می دانستید که ریه ها دارای 700 میلیون آلوئول هستند. انتهای کیسه ای که در آن تبادل گاز اتفاق می افتد)?یک واقعیت جالب این است که مساحت سطح داخلی آلوئول ها بیش از 3 بار تغییر می کند - هنگام دم، بیش از 120 متر مربع، در مقابل 40 متر مربع هنگام بازدم.
مساحت آلوئول ها بیش از 50 برابر بیشتر از سطح پوست است.
آناتومی ریه
به طور معمول، ریه را می توان به 3 بخش تقسیم کرد: 1. بخش هوا ( درخت برونش) - که از طریق آن هوا مانند سیستمی از کانال ها به آلوئول ها می رسد.
2. بخشی که در آن تبادل گاز اتفاق می افتد، سیستم آلوئولی است.
3. سیستم گردش خون ریه سزاوار توجه ویژه است.
برای مطالعه دقیق تر ساختار ریه، هر یک از سیستم های ارائه شده را جداگانه در نظر خواهیم گرفت.
درخت برونش - مانند یک سیستم هوا
این توسط شاخه های برونش نشان داده می شود که از نظر بصری شبیه لوله های راه راه هستند. همانطور که شاخه می شود درخت برونشلومن برونش ها باریک می شود، اما تعداد آنها بیشتر و بیشتر می شود. شاخه های انتهایی برونش ها که برونشیول نامیده می شوند دارای لومن کمتر از 1 میلی متر هستند اما تعداد آنها چندین هزار است.ساختار دیواره برونش
دیواره برونش از 3 لایه تشکیل شده است:1. لایه داخلی – لزج. اندود شده با اپیتلیوم مژکدار ستونی. یکی از ویژگی های این لایه مخاطی وجود موهای مژک دار بر روی سطح است که حرکت یک طرفه مخاط را روی سطح ایجاد می کند و به حذف مکانیکی ذرات گرد و غبار یا سایر ذرات میکروسکوپی به محیط خارجی کمک می کند. سطح مخاط همیشه مرطوب است و حاوی آنتی بادی ها و سلول های ایمنی است.
2. پوسته میانی – عضلانی غضروفی. این پوسته به عنوان یک قاب مکانیکی عمل می کند. حلقه های غضروفی ظاهر یک شیلنگ راه راه را ایجاد می کنند. بافت غضروفی برونش ها از فروپاشی لومن برونش ها در هنگام تغییر فشار هوا در ریه ها جلوگیری می کند. همچنین حلقه های غضروفی که توسط بافت همبند انعطاف پذیر به هم متصل شده اند، تحرک و انعطاف درخت برونش را فراهم می کنند. با کاهش کالیبر برونش ها، جزء عضلانی در لایه میانی شروع به غلبه می کند. با کمک بافت ماهیچه صاف، ریه ها قادر به تنظیم جریان هوا و محدود کردن گسترش عفونت و اجسام خارجی هستند.
3. پوسته بیرونی – adventitia. این غشاء یک اتصال مکانیکی بین درخت برونش و اندام ها و بافت های اطراف ایجاد می کند. از کلاژن تشکیل شده است بافت همبند.
انشعاب نایژه ها بسیار یادآور ظاهر یک درخت واژگون است. از این رو نام - درخت برونش. ابتدای راه های هوایی درخت برونش را می توان لومن نای نامید. نای در قسمت پایینی خود به دو نایژه اصلی تقسیم می شود که هر کدام هوا را به سمت ریه خود هدایت می کنند. راست و چپ). در داخل ریه، انشعاب به سمت برونش های لوبار ادامه می یابد. 3 در ریه چپ و 2 در سمت راست، قطعه ای و غیره سیستم راه هوایی درخت برونش به برونشیول های انتهایی ختم می شود که قسمت تنفسی ریه را ایجاد می کند. تبادل گاز بین خون و هوا در ریه ها اتفاق می افتد).
قسمت تنفسی ریه
انشعاب سیستم راه هوایی ریه به سطح برونشیول ها می رسد. هر نایژه که قطر آن از 1 میلی متر تجاوز نمی کند، 13 تا 16 برونشیول تنفسی ایجاد می کند که به نوبه خود باعث ایجاد مجاری تنفسی می شود که به آلوئول ختم می شود. کیسه های انگوری شکل) که در آن تبادل گاز اصلی اتفاق می افتد.ساختار آلوئول های ریوی
آلوئول ریوی شبیه خوشه انگور است. شامل برونشیول های تنفسی، مجاری تنفسی و کیسه های هوایی است. سطح داخلی آلوئول ها با اپیتلیوم سنگفرشی تک لایه پوشانده شده است که به طور نزدیک با اندوتلیوم مویرگ ها در ارتباط است و مانند یک شبکه آلوئول ها را در بر می گیرد. دقیقاً به دلیل این واقعیت است که لومن آلوئول ها توسط یک لایه بسیار نازک از مجرای مویرگ جدا می شود که تبادل گاز فعال بین سیستم های ریوی و گردش خون امکان پذیر است. سطح داخلی آلوئول ها با یک ماده مخصوص پوشیده شده است مواد آلی – سورفاکتانت.
این ماده حاوی اجزای آلی است که از فروپاشی آلوئول ها در حین بازدم جلوگیری می کند؛ حاوی آنتی بادی ها و سلول های ایمنی است که عملکردهای محافظتی را انجام می دهند. سورفکتانت همچنین از نفوذ خون به لومن آلوئول ها جلوگیری می کند.
محل قرارگیری ریه در قفسه سینه
ریه فقط در محل اتصال به برونش های اصلی به طور مکانیکی به بافت های اطراف ثابت می شود. بقیه سطح آن هیچ ارتباط مکانیکی با اندام های اطراف ندارد.
پس چگونه ریه در طول تنفس منبسط می شود؟
واقعیت این است که ریه در حفره خاصی از قفسه سینه به نام قرار دارد جنب. این حفره با یک لایه از بافت مخاطی پوشیده شده است - پلور. همان بافت سطح بیرونی خود ریه را می پوشاند. این غشاهای مخاطی در تماس با یکدیگر قرار می گیرند و امکان سر خوردن را حفظ می کنند. به لطف روان کننده ترشح شده، در حین دم و بازدم این امکان وجود دارد که سطح بیرونی ریه در امتداد سطح داخلی قفسه سینه و دیافراگم بلغزد.
عضلات درگیر در عمل تنفس
در واقع، دم و بازدم یک فرآیند نسبتا پیچیده و چند سطحی است. برای در نظر گرفتن آن، آشنایی با سیستم اسکلتی عضلانی درگیر در فرآیند تنفس خارجی ضروری است.عضلات درگیر در تنفس خارجی
دیافراگم
- این یک عضله صاف است که مانند یک ترامپولین در امتداد لبه قوس دنده ای کشیده شده است. دیافراگم حفره سینه را از حفره شکمی جدا می کند. وظیفه اصلی دیافراگم تنفس فعال است.
عضلات بین دنده ای
- توسط چندین لایه ماهیچه نشان داده می شوند که از طریق آنها لبه های بالایی و پایینی دنده های مجاور به هم متصل می شوند. به عنوان یک قاعده، این عضلات در دم عمیق و بازدم طولانی نقش دارند.
مکانیک تنفس
هنگام دم، تعدادی حرکات همزمان رخ می دهد که منجر به تزریق فعال هوا به مجاری هوایی می شود. با انقباض دیافراگم، صاف می شود. در اثر خلاء فشار منفی در حفره پلور ایجاد می شود. فشار منفی در حفره پلور به بافت های ریه منتقل می شود که با اطاعت منبسط می شود و فشار منفی در مجاری تنفسی و تنفسی ایجاد می کند. در نتیجه، هوای اتمسفر به ناحیه ای با فشار کم - به داخل ریه ها سرازیر می شود. هوای تازه پس از عبور از مجاری تنفسی با قسمت باقیمانده هوای ریه مخلوط می شود. هوای باقی مانده در مجرای آلوئول ها و دستگاه تنفسی پس از بازدم). در نتیجه غلظت اکسیژن در هوای آلوئول ها افزایش می یابد و غلظت دی اکسید کربن کاهش می یابد.
وقتی عمیق نفس می‌کشید، قسمت خاصی از عضلات بین‌دنده‌ای مایل شل می‌شوند و بخش عمودی از ماهیچه‌ها منقبض می‌شوند، که باعث افزایش فواصل بین دنده‌ای و افزایش حجم قفسه سینه می‌شود. بنابراین، می توان حجم هوای استنشاقی را 20 تا 30 درصد افزایش داد.
بازدم بیشتر یک فرآیند غیرفعال است. یک بازدم آرام نیازی به تنش هیچ ماهیچه ای ندارد - فقط آرامش دیافراگم لازم است. ریه به دلیل خاصیت ارتجاعی و کشسانی که دارد، خود قسمت عمده هوا را جابجا می کند. فقط با بازدم اجباری می توان عضلات شکم و عضلات بین دنده ای را منقبض کرد. به عنوان مثال، هنگام عطسه یا سرفه، عضلات شکم منقبض می شوند، فشار داخل شکم افزایش می یابد که از طریق دیافراگم به بافت ریه منتقل می شود. قسمت خاصی از ماهیچه های بین دنده ای در صورت انقباض منجر به کاهش فضاهای بین دنده ای می شود که حجم قفسه سینه را کاهش می دهد و منجر به افزایش بازدم می شود.
سیستم گردش خون ریه
رگ های ریوی از بطن راست قلب منشا می گیرند که خون از آن وارد تنه ریوی می شود. خون را در شریان های ریوی راست و چپ ریه های مربوطه توزیع می کند. در بافت های ریه، عروق موازی با برونش ها منشعب می شوند. علاوه بر این، شریان ها و سیاهرگ ها به موازات برونش در مجاورت نزدیک قرار دارند. در سطح قسمت تنفسی ریه، شریان ها به مویرگ ها منشعب می شوند که آلوئول ها را با یک شبکه عروقی متراکم می پوشانند. تبادل گاز فعال در این شبکه رخ می دهد. در نتیجه عبور خون در سطح قسمت تنفسی ریه، گلبول های قرمز خون با اکسیژن غنی می شوند. با خروج از ساختارهای آلوئولی، خون به حرکت خود ادامه می دهد، اما به سمت قلب - به بخش های چپ آن.تبادل گاز در ریه ها چگونه انجام می شود؟
بخشی از هوای دریافتی در حین استنشاق، ترکیب گاز حفره آلوئول را تغییر می دهد. سطح اکسیژن افزایش می یابد، سطح دی اکسید کربن کاهش می یابد. آلوئول ها در یک شبکه نسبتا متراکم از رگ های کوچک - مویرگ ها پوشیده شده اند که با عبور گلبول های قرمز خون با سرعت آهسته به تبادل گاز فعال کمک می کنند. گلبول های قرمز پر از هموگلوبین، با عبور از شبکه مویرگی آلوئول ها، اکسیژن را به هموگلوبین اضافه می کنند.
در همان زمان، دی اکسید کربن از خون خارج می شود - خون را ترک می کند و به داخل حفره راه های هوایی می رود. در این مقاله می توانید در مورد نحوه انجام تبادل گاز در گلبول های قرمز در سطح مولکولی بیشتر بدانید: "گلبول های قرمز - چگونه کار می کنند؟ "
از طریق ریه ها، در طول تنفس، تبادل گاز مداوم بین هوا و خون اتمسفر اتفاق می افتد. وظیفه ریه ها تامین اکسیژن لازم برای بدن است و همزمان دی اکسید کربن تشکیل شده در بافت های بدن را از بین می برد و توسط خون به ریه ها منتقل می شود.
روند تنفس چگونه کنترل می شود؟
تنفس یک فرآیند نیمه خودکار است. ما قادریم نفس خود را برای مدت معینی حبس کنیم یا به طور داوطلبانه تنفس خود را تسریع کنیم. با این حال، در طول روز، فرکانس و عمق تنفس عمدتا به طور خودکار توسط مرکز تعیین می شود سیستم عصبی. در سطح بصل النخاع، مراکز خاصی وجود دارد که فرکانس و عمق تنفس را بسته به غلظت دی اکسید کربن در خون تنظیم می کند. این مرکز در مغز از طریق تنه های عصبی به دیافراگم متصل می شود و انقباض ریتمیک آن را در حین عمل تنفس تضمین می کند. اگر مرکز کنترل تنفس یا اعصاب متصل کننده این مرکز با دیافراگم آسیب دیده باشد، حفظ تنفس خارجی تنها با کمک تهویه مصنوعی امکان پذیر است.در واقع، ریه ها وظایف بسیار بیشتری دارند: حفظ تعادل اسید و باز خون (حفظ pH خون در محدوده 7.35-7.47)، محافظت از سیستم ایمنی، تصفیه خون از میکروترومب ها، تنظیم انعقاد خون، حذف مواد فرار سمی. با این حال، هدف این مقاله برجسته کردن عملکرد تنفسی ریه، مکانیسم‌های اصلی منجر به تنفس خارجی بود.
تبادل گاز تقریباً برای همه موجودات ضروری است؛ بدون آن متابولیسم و انرژی طبیعی و در نتیجه خود حیات غیرممکن است.
اکسیژن ورودی به بافت ها برای اکسید کردن محصولات حاصل از زنجیره طولانی تبدیل شیمیایی کربوهیدرات ها، چربی ها و پروتئین ها استفاده می شود. در این حالت ترکیبات CO 2، آب، نیتروژن تشکیل شده و انرژی آزاد می شود که برای حفظ دمای بدن و انجام کار استفاده می شود. مقدار CO 2 تشکیل شده در بدن و در نهایت آزاد شدن از آن نه تنها به مقدار O 2 مصرفی بستگی دارد، بلکه به آنچه که عمدتاً اکسید می شود بستگی دارد: کربوهیدرات ها، چربی ها یا پروتئین ها. نسبت CO 2 خارج شده از بدن به O 2 جذب شده در همان زمان، ضریب تنفسی نامیده می شود که برای اکسیداسیون چربی ها 0.7، برای اکسیداسیون پروتئین ها 0.8 و برای اکسیداسیون کربوهیدرات ها 1.0 است. مقدار انرژی آزاد شده به ازای هر 1 لیتر O2 مصرفی (معادل کالری اکسیژن) 20.9 کیلوژول (5 کیلو کالری) در طول اکسیداسیون کربوهیدرات ها و 19.7 کیلوژول (4.7 کیلو کالری) در طول اکسیداسیون چربی ها است. بر اساس میزان مصرف O 2 در واحد زمان و ضریب تنفسی می توان میزان انرژی آزاد شده در بدن را محاسبه کرد.
تبادل گاز (و در نتیجه مصرف انرژی) در حیوانات پویکیلوترمیک (حیوانات خونسرد) با کاهش دمای بدن کاهش می یابد. همین وابستگی در حیوانات هومیوترمیک (خونگرم) هنگامی که تنظیم حرارتی خاموش است (در شرایط هیپوترمی طبیعی یا مصنوعی) مشاهده شد. هنگامی که دمای بدن افزایش می یابد (گرم شدن بیش از حد، بیماری های خاص)، تبادل گاز افزایش می یابد.
هنگامی که دمای محیط کاهش می یابد، تبادل گاز در حیوانات خونگرم (به ویژه حیوانات کوچک) در نتیجه افزایش تولید گرما افزایش می یابد. همچنین پس از خوردن غذا، به خصوص غذای غنی از پروتئین (به اصطلاح اثر دینامیکی خاص غذا) افزایش می یابد. مبادله گاز به بالاترین ارزش خود می رسد فعالیت ماهیچه ای. در انسان، هنگام کار با قدرت متوسط، پس از 3-6 دقیقه افزایش می یابد. پس از شروع آن به سطح معینی می رسد و سپس در تمام مدت کار در این سطح باقی می ماند. هنگام کار با توان بالا، تبادل گاز به طور مداوم افزایش می یابد. به زودی پس از رسیدن به حداکثر سطح برای یک فرد معین (حداکثر کار هوازی)، کار باید متوقف شود، زیرا نیاز بدن به O 2 بیش از این سطح است. در اولین بار پس از کار، افزایش مصرف O 2 باقی می ماند که برای پوشش بدهی اکسیژن، یعنی اکسید کردن محصولات متابولیکی تشکیل شده در حین کار استفاده می شود. مصرف O2 می تواند از 200 تا 300 میلی لیتر در دقیقه افزایش یابد. در حالت استراحت تا 2000-3000 در حین کار، و در ورزشکاران خوب ورزیده - تا 5000 میلی لیتر در دقیقه. بر این اساس، انتشار CO 2 و مصرف انرژی افزایش می یابد. در همان زمان، تغییراتی در ضریب تنفسی رخ می دهد که با تغییرات متابولیسم، تعادل اسید و باز و تهویه ریوی همراه است.
محاسبه کل انرژی مصرفی روزانه برای افراد حرفه ها و سبک های زندگی مختلف، بر اساس تعاریف تبادل گاز، برای جیره بندی تغذیه مهم است. مطالعات تغییرات در تبادل گاز در طول کار فیزیکی استاندارد در فیزیولوژی کار و ورزش، در کلینیک برای ارزیابی وضعیت عملکردی سیستم‌های درگیر در تبادل گاز استفاده می‌شود.
ثبات نسبی تبادل گاز با تغییرات قابل توجه در فشار جزئی O 2 در محیط، اختلال در عملکرد سیستم تنفسی و غیره با واکنش های تطبیقی (جبرانی) سیستم های درگیر در تبادل گاز تضمین می شود و توسط دستگاه تنظیم می شود. سیستم عصبی.
در انسان و حیوان، تبادل گاز معمولاً در شرایط استراحت کامل، با معده خالی، در دمای محیط راحت (18 تا 22 درجه سانتیگراد) مورد مطالعه قرار می گیرد. مقدار O2 مصرف شده و انرژی آزاد شده متابولیسم پایه را مشخص می کند. روش های مبتنی بر اصل سیستم باز یا بسته برای تحقیق استفاده می شود. در حالت اول، مقدار هوای بازدمی و ترکیب آن تعیین می شود (با استفاده از آنالایزرهای شیمیایی یا فیزیکی گاز)، که امکان محاسبه مقادیر O 2 مصرفی و CO 2 آزاد شده را فراهم می کند. در حالت دوم، تنفس در یک سیستم بسته (یک محفظه مهر و موم شده یا از یک اسپیروگراف متصل به مجرای تنفسی) رخ می دهد که در آن CO 2 آزاد شده جذب می شود و مقدار O 2 مصرفی از سیستم یا با اندازه گیری تعیین می شود. مقدار مساوی O 2 به طور خودکار وارد سیستم می شود یا با کاهش حجم سیستم.
تبادل گاز در انسان در آلوئول های ریه و در بافت های بدن اتفاق می افتد.
ادبیات
- Ginetsinsky A. G.، Lebedinsky A. V.، دوره فیزیولوژی طبیعی، M.، 1956
- فیزیولوژی انسان، م.، 1966، ص. 134-56
- Berkovich E. M.، متابولیسم انرژی در شرایط طبیعی و پاتولوژیک، M.، 1964
- Prosser L., Brown F., Comparative physiology of animals, trans. از انگلیسی، م.، 1967، ص. 186-237.
بنیاد ویکی مدیا 2010.
مترادف ها:ببینید "مبادله گاز" در سایر لغت نامه ها چیست:
تبادل گاز... فرهنگ لغت املا - کتاب مرجع
تبادل گاز، در زیست شناسی، جذب و انتشار گاز، به ویژه اکسیژن و دی اکسید کربن، در موجودات زنده. در جانوران و سایر موجوداتی که از تجزیه مواد غذایی در یک واکنش شیمیایی به نام... ... فرهنگ دانشنامه علمی و فنی
مجموعه ای از فرآیندهای تبادل گاز بین بدن و محیط. شامل مصرف O2 توسط بدن، انتشار CO2، و به طور ناچیز، افزودن مواد گازی و بخار آب است. Biol. معنای G. مستقیماً توسط آن تعیین می شود. شرکت در تبادل ... فرهنگ لغت دایره المعارف زیستی
تبادل گاز- فرآیند تبادل مداوم گازها (O2، CO2، N و غیره) بین بدن و محیط در طول تنفس، فتوسنتز و غیره. در حیوانات تبادل گاز در تمام سطح بدن یا از طریق اندام های خاص (ریه ها) انجام می شود. ، آبشش و غیره)، در گیاهان از طریق …… فرهنگ لغت زیست محیطی
تبادل گاز، تبادل گاز، بسیاری. بدون شوهر (علمی). بدن اکسیژن را جذب می کند و دی اکسید کربن را از طریق تنفس آزاد می کند. فرهنگ لغت توضیحی اوشاکوف. D.N. اوشاکوف. 1935 1940 … فرهنگ توضیحی اوشاکوف
موجود، تعداد مترادف ها: 1 مبادله (55) فرهنگ لغت مترادف ASIS. V.N. تریشین. 2013 … فرهنگ لغت مترادف
تبادل گاز- تبادل گاز، یعنی تبادل گازها بین بدن انسان یا حیوان و محیط خارجی که یکی از فرآیندهای اصلی زندگی است، شامل جذب اکسیژن از خارج و آزاد شدن اسید کربنیک و بخار آب (و همچنین گازها،... ...) وارد محیط خارجی می شوند دایره المعارف بزرگ پزشکی
تبادل گاز- - مباحث بیوتکنولوژی EN تبادل گاز ... راهنمای مترجم فنی
تبادل گاز- جذب l. اکسیژن هوا و دی اکسید کربن آزاد شده در محیط. G ریوی و جلدی وجود دارد. دومی 1-2٪ از کل را تشکیل می دهد. در حالت استراحت l. 40-80 لیتر هوا در دقیقه استنشاق می کند و حدود 250 متر مکعب هوا مصرف می کند. سانتی متر اکسیژن به ازای هر 1 کیلوگرم وزن در هر ... راهنمای پرورش اسب
I تبادل گاز مجموعه ای از فرآیندهای تبادل گاز بین بدن و محیط است. شامل مصرف اکسیژن و آزاد کردن دی اکسید کربن با مقادیر کمی از محصولات گازی و بخار آب است. شدت G...... دایره المعارف پزشکی
کتاب ها
- تنفس و فعالیت عضلانی فرد در ورزش. راهنمای دانشجویان فیزیولوژی انسانی، برسلاو ایزاک سولومونوویچ، ولکوف نیکولای ایوانوویچ، تامبوفتسوا ریتا ویکتورونا. این راهنمای فیزیولوژی تنفس به خوانندگان ارائه شده است و ترکیبی از ایده های مدرن در مورد فیزیولوژیک و فرآیندهای بیوشیمیاییباعث تبادل گاز در بافت ها می شود...
تبادل گاز چیست؟ تقریبا هیچ کاری بدون آن انجام نمی شود موجود زنده. تبادل گاز در ریه ها و بافت ها و همچنین خون به تامین مواد مغذی سلول ها کمک می کند. به لطف او انرژی و نشاط دریافت می کنیم.
تبادل گاز چیست؟
موجودات زنده برای وجود نیاز به هوا دارند. مخلوطی از گازهای زیادی است که سهم اصلی آنها اکسیژن و نیتروژن است. هر دوی این گازها اجزای ضروری برای اطمینان از عملکرد طبیعی موجودات هستند.
در طول تکامل، گونه‌های مختلف سازگاری‌های خود را برای به دست آوردن آنها ایجاد کرده‌اند: برخی ریه‌ها، برخی دیگر آبشش دارند و برخی دیگر فقط از پوست استفاده می‌کنند. با کمک این اندام ها تبادل گاز اتفاق می افتد.
تبادل گاز چیست؟ این یک فرآیند تعامل بین محیط خارجی و سلول های زنده است که در طی آن اکسیژن و دی اکسید کربن مبادله می شود. در طول تنفس، اکسیژن همراه با هوا وارد بدن می شود. با اشباع تمام سلول ها و بافت ها، در یک واکنش اکسیداتیو شرکت می کند و به دی اکسید کربن تبدیل می شود که همراه با سایر محصولات متابولیک از بدن دفع می شود.
تبادل گاز در ریه ها
هر روز بیش از 12 کیلوگرم هوا استنشاق می کنیم. ریه ها در این امر به ما کمک می کنند. آنها حجیم ترین اندام هستند که می توانند تا 3 لیتر هوا را در یک نفس عمیق کامل نگه دارند. تبادل گاز در ریه ها با کمک آلوئول ها - حباب های متعددی که با رگ های خونی در هم تنیده شده اند - اتفاق می افتد.
هوا از طریق دستگاه تنفسی فوقانی وارد آنها می شود و از نای و برونش ها عبور می کند. مویرگ های متصل به آلوئول ها هوا را می گیرند و آن را در سراسر سیستم گردش خون پخش می کنند. در عین حال، دی اکسید کربن را به آلوئول ها آزاد می کنند که همراه با بازدم از بدن خارج می شود.
فرآیند تبادل بین آلوئول ها و رگ های خونی، انتشار دوطرفه نامیده می شود. فقط در چند ثانیه اتفاق می افتد و به دلیل اختلاف فشار انجام می شود. هوای اتمسفر اشباع شده از اکسیژن دارای اکسیژن بیشتری است، بنابراین به مویرگ ها می رود. دی اکسید کربن فشار کمتری دارد و به همین دلیل به داخل آلوئول ها رانده می شود.
جریان
بدون سیستم گردش خون، تبادل گاز در ریه ها و بافت ها غیرممکن خواهد بود. بدن ما توسط بسیاری از رگ های خونی با طول ها و قطرهای مختلف نفوذ می کند. آنها توسط شریان ها، سیاهرگ ها، مویرگ ها، ونول ها و غیره نشان داده می شوند. خون به طور مداوم در رگ ها گردش می کند و تبادل گازها و مواد را تسهیل می کند.
تبادل گاز در خون از طریق دو مدار گردش خون انجام می شود. هنگام تنفس، هوا در یک دایره بزرگ شروع به حرکت می کند. با اتصال به پروتئین خاصی به نام هموگلوبین که در گلبول های قرمز وجود دارد، در خون حمل می شود.
از آلوئول ها، هوا وارد مویرگ ها و سپس به شریان ها می شود و مستقیماً به سمت قلب می رود. در بدن ما نقش یک پمپ قدرتمند، پمپاژ را ایفا می کند اکسیژن دارخون به بافت ها و سلول ها می رسد. آنها به نوبه خود خون پر از دی اکسید کربن را آزاد می کنند و آن را از طریق وریدها و وریدها به قلب می فرستند.
خون وریدی با عبور از دهلیز راست، دایره بزرگی را تکمیل می کند. از بطن راست شروع می شود. خون از طریق آن به داخل پمپاژ می شود و از طریق شریان ها، شریان ها و مویرگ ها حرکت می کند، جایی که هوا را با آلوئول ها مبادله می کند تا چرخه دوباره شروع شود.
تبادل در بافت ها
بنابراین، ما می دانیم که تبادل گاز بین ریه ها و خون چیست. هر دو سیستم گازها را انتقال و تبادل می کنند. اما نقش کلیدی متعلق به پارچه است. فرآیندهای اصلی که تغییر می دهد ترکیب شیمیاییهوا
سلول ها را با اکسیژن اشباع می کند که باعث ایجاد یک سری واکنش های ردوکس در آنها می شود. در زیست شناسی به آنها چرخه کربس می گویند. برای اجرای آنها به آنزیم هایی نیاز است که با خون نیز می آیند.
در این فرآیند، اسیدهای سیتریک، استیک و سایر اسیدها، محصولاتی برای اکسیداسیون چربی ها، اسیدهای آمینه و گلوکز تشکیل می شوند. این یکی از مهمترین مراحلی است که با تبادل گاز در بافت ها همراه است. در طول دوره آن، انرژی لازم برای عملکرد تمام اندام ها و سیستم های بدن آزاد می شود.
اکسیژن به طور فعال برای انجام واکنش استفاده می شود. به تدریج اکسید می شود و به دی اکسید کربن تبدیل می شود - CO 2 که از سلول ها و بافت ها به خون و سپس به ریه ها و جو آزاد می شود.
تبادل گاز در حیوانات
ساختار بدن و سیستم اندام بسیاری از حیوانات به طور قابل توجهی متفاوت است. پستانداران شبیه به انسان هستند. جانوران کوچک، مانند پلاریان ها، سیستم متابولیک پیچیده ای ندارند. آنها از پوشش بیرونی خود برای تنفس استفاده می کنند.
دوزیستان از پوست، دهان و ریه های خود برای تنفس استفاده می کنند. در اکثر حیواناتی که در آب زندگی می کنند، تبادل گاز با استفاده از آبشش انجام می شود. آنها صفحات نازکی هستند که به مویرگ ها متصل هستند و اکسیژن را از آب به داخل آنها منتقل می کنند.
بندپایان مانند هزارپا، شپش چوب، عنکبوت و حشرات ریه ندارند. آنها در سراسر سطح بدن خود نای هایی دارند که هوا را مستقیماً به سلول ها هدایت می کند. این سیستم به آنها اجازه می دهد تا بدون احساس تنگی نفس و خستگی سریع حرکت کنند، زیرا فرآیند تشکیل انرژی سریعتر اتفاق می افتد.
تبادل گازها در گیاهان
برخلاف حیوانات، تبادل گاز در بافت گیاهان شامل مصرف اکسیژن و دی اکسید کربن است. آنها در طول تنفس اکسیژن مصرف می کنند. گیاهان اندام خاصی برای این کار ندارند، بنابراین هوا از تمام قسمت های بدن وارد آنها می شود.
به عنوان یک قاعده، برگها بیشترین مساحت را دارند و مقدار اصلی هوا روی آنها می افتد. اکسیژن از طریق سوراخ های کوچک بین سلول ها به نام روزنه وارد آنها می شود و مانند حیوانات به شکل دی اکسید کربن پردازش و دفع می شود.
ویژگی بارز گیاهان توانایی آنها در فتوسنتز است. بنابراین، آنها می توانند اجزای معدنی را با کمک نور و آنزیم ها به مواد آلی تبدیل کنند. در طول فتوسنتز، دی اکسید کربن جذب می شود و اکسیژن تولید می شود، بنابراین گیاهان "کارخانه های" واقعی برای غنی سازی هوا هستند.
ویژگی های خاص
تبادل گاز یکی از مهمترین وظایف هر موجود زنده است. از طریق تنفس و گردش خون انجام می شود و باعث آزاد شدن انرژی و متابولیسم می شود. ویژگی های تبادل گاز این است که همیشه به یک شکل پیش نمی رود.
اول از همه، بدون تنفس غیرممکن است، توقف آن به مدت 4 دقیقه می تواند منجر به اختلال در عملکرد سلول های مغز شود. در نتیجه بدن می میرد. بسیاری از بیماری ها وجود دارند که در آنها تبادل گاز مختل می شود. بافت‌ها اکسیژن کافی دریافت نمی‌کنند، که باعث کند شدن رشد و عملکرد آنها می‌شود.
تبادل گاز ناهموار در افراد سالم نیز مشاهده می شود. با افزایش کار عضلات به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. تنها در شش دقیقه او به حداکثر قدرت می رسد و به آن می چسبد. با این حال، با افزایش بار، مقدار اکسیژن ممکن است شروع به افزایش کند، که همچنین تأثیر ناخوشایندی بر سلامت بدن خواهد داشت.
دو اندام اسفنجی که در داخل حفره قفسه سینه قرار دارند از طریق دستگاه تنفسی با محیط خارجی ارتباط برقرار می کنند و وظیفه عملکرد حیاتی کل ارگانیسم را بر عهده دارند و تبادل گاز خون با محیط را انجام می دهند. قسمت بیرونی اندام با پلور پوشیده شده است که از دو لایه تشکیل شده است که حفره پلور ریه ها را تشکیل می دهد.
ریه ها دو اندام حجیم و نیمه مخروطی شکل هستند که بیشتر حفره قفسه سینه را اشغال می کنند. هر ریه دارای یک پایه است که توسط دیافراگم پشتیبانی می شود، ماهیچه ای که سینه ها را جدا می کند و حفره شکمی; قسمت های بالایی ریه ها گرد است. ریه ها توسط شکاف های عمیق به لوب ها تقسیم می شوند. دو شکاف در ریه راست و فقط یک شکاف در سمت چپ وجود دارد.
آسینوس ریوی یک واحد عملکردی از ریه ها است، ناحیه کوچکی از بافت که توسط برونشیول انتهایی تهویه می شود، که از آن برونشیول های تنفسی بوجود می آیند که بیشتر کانال های آلوئولی یا مجاری آلوئولی را تشکیل می دهند. در انتهای هر کانال آلوئولی آلوئول ها، توپ های الاستیک میکروسکوپی با دیواره های نازک پر از هوا قرار دارند. آلوئول ها فاسیکل یا کیسه آلوئولی را تشکیل می دهند که در آن تبادل گاز اتفاق می افتد.
دیواره های نازک آلوئول ها شامل یک لایه سلولی است که توسط لایه ای از بافت احاطه شده است که آنها را پشتیبانی می کند و آنها را از آلوئول ها جدا می کند. همراه با آلوئول ها، یک غشای نازک نیز مویرگ های خونی را که به داخل ریه ها نفوذ می کنند، جدا می کند. فاصله بین دیواره داخلی مویرگ های خونی و آلوئول ها 0.5 هزارم میلی متر است.
بدن انسان نیاز به تبادل گاز دائمی با محیط دارد: از یک طرف، بدن برای حفظ فعالیت سلولی به اکسیژن نیاز دارد - از آن به عنوان "سوخت" استفاده می شود که به لطف آن متابولیسم در سلول ها رخ می دهد. از سوی دیگر، بدن باید از شر دی اکسید کربن خلاص شود - نتیجه متابولیسم سلولی، زیرا تجمع آن می تواند باعث مسمومیت شود. سلول های بدن دائماً به اکسیژن نیاز دارند - به عنوان مثال، اعصاب مغز حتی برای چند دقیقه به سختی می توانند بدون اکسیژن وجود داشته باشند.
مولکول‌های اکسیژن (02) و دی‌اکسید کربن (CO2) در خون گردش می‌کنند و به هموگلوبین گلبول‌های قرمز می‌پیوندند که آنها را در سراسر بدن منتقل می‌کند. هنگامی که گلبول های قرمز در ریه ها قرار می گیرند، مولکول های دی اکسید کربن را رها می کنند و مولکول های اکسیژن را از طریق فرآیند انتشار می گیرند: اکسیژن به هموگلوبین می چسبد و دی اکسید کربن وارد مویرگ های داخل آلوئول ها می شود و فرد آن را بازدم می کند.
خون غنی شده با اکسیژن، از ریه ها خارج می شود، به قلب می رود، که آن را به آئورت می اندازد، پس از آن از طریق شریان ها به مویرگ های بافت های مختلف می رسد. در آنجا فرآیند انتشار دوباره اتفاق می افتد: اکسیژن از خون به سلول ها می رود و دی اکسید کربن از سلول ها وارد خون می شود. سپس خون به ریه ها برمی گردد تا با اکسیژن غنی شود. اطلاعات دقیقدر مورد خصوصیات فیزیکی و فیزیولوژیکی تبادل گاز در مقاله "تبادل گاز و انتقال گاز" آمده است.
