Układ oddechowy - Mechanizmy wymiany gazowej

Mechanizm wentylacji płuc

Wymiana powietrza w płucach odbywa się dzięki rytmicznym ruchom klatki piersiowej. Są one możliwe dzięki pracy mięśni oddechowych: przepony i mięśni międzyżebrowych. Przepona jest mięśniem poprzecznie prążkowanym, oddzielającym jamę klatki piersiowej od jamy brzusznej. Podczas wdechu następuje:

- skurcz przepony, co powoduje obniżenie jamy klatki piersiowej

- skurcz mięśni międzyżebrowych, które powodują rozszerzenie klatki piersiowej.

Skurcz mięśni oddechowych powoduje zwiększenie objętości klatki piersiowej, rozciągnięcie płuc i powstanie w nich podciśnienia. Skutkiem jest zasysanie powietrza do płuc. Następnie dochodzi do rozluźnienia mięśni, elastyczna klatka piersiowa powraca do stanu wyjściowego i następuje wydech.

Wdech jest fazą aktywną, wymagającą pracy przepony i mięśni międzyżebrowych. Wydech jest fazą bierną, następuje na skutek rozluźnienia mięśni.

Położenie przepony w czasie wdechu i wydechu. Wdech, wydech.

Pojemność płuc

Pojemność płuc. Maks. wdech, maks. wydech. Całkowita pojemność płuc (ok. 5-6 l), pojemność życiowa (ok. 4-4,5 l). Pojemność dopełniająca, czyli ilośc powietrza, którą można zaczerpnąć przy maksymalnym wdechu (ok. 2500 ml). Pojemność oddechowa, czyli ilość powietrza wymieniana podczas spokojnego wdechu i wydechu (ok. 500 ml). Pojemność zapasowa, czyli ilość powietrza, którą można usunąc z płuc przy pogłębionym wydechu (ok. 1200 ml). Pojemność zalegająca, czyli powietrze, które zawsze znajduje się w płucach (ok. 1200 ml).

Odruch wdechu jest inicjowany przez ośrodek oddechowy mieszczący się w rdzeniu przedłużonym w mózgu. Jest on wrażliwy na stężenie dwutlenku węgla we krwi i po przekroczeniu pewnej jego wartości, wysyła impulsy do mięśni oddechowych.

Wymiana gazowa w pęcherzykach płucnych

Wymiana gazowa w pęcherzykach płucnych odbywa się na zasadzie dyfuzji.

Dyfuzja w pęcherzykach jest możliwa, gdyż:

- istnieje odpowiednio duża różnica pomiędzy stężeniem gazów znajdujących się w powietrzu wewnątrz pęcherzyka płucnego i stężeniem tych gazów we krwi. Powietrze w pęcherzyku zawiera dużo tlenu i mało dwutlenku węgla. Natomiast krew znajdująca się w naczyniach włosowatych oplatających pęcherzyk jest uboga w tlen i bogata w dwutlenek węgla. Naturalna dążność do wyrównania stężeń powoduje, że tlen przenika z pęcherzyka do krwi, a dwutlenek węgla z krwi do pęcherzyka.

- pęcherzyki płucne utworzone są z jednowarstwowego nabłonka płaskiego. Podobną budowę mają ściany naczyń włosowatych. Tak cienka przegroda (2 warstwy płaskich komórek) między wnętrzem pęcherzyka a krwią nie utrudnia wymiany gazów.

- powierzchnia pęcherzyków pokryta jest płynem, w którym rozpuszczają się dyfundujące do krwi gazy, co znacznie ułatwia zachodzenie całego procesu.

Porównanie zawartości gazów oddechowych w powietrzu wdychanym i wydychanym

Gaz Tlen Dwutlenek węgla
powietrze wdychane 21% 0,03%
powietrze wydychane 16,5% 4%

Transport gazów i wymiana gazowa w tkankach

Transport tlenu

Tlen w momencie wniknięcia do naczynia włosowatego wiąże się z hemoglobiną znajdującą się w erytrocytach. Hemoglobina jest białkiem mającym duże powinowactwo z tlenem: 1 cząsteczka hemoglobiny wiąże 4 cząsteczki tlenu. Połączenie to jest nietrwałe, a związana w ten sposób hemoglobina nazywana jest oksyhemoglobiną. Wpływ na jej powstanie ma ilość dwutlenku węgla - przy niskim stężeniu tego gazu (taka sytuacja jest w pęcherzykach) hemoglobina bardzo łatwo łączy się z tlenem. W ten sposób związany tlen opuszcza płuca i wędruje do tkanek. W tkankach pod wpływem wysokiego stężenia dwutlenku węgla oksyhemoglobina rozpada się i uwolniony tlen dyfunduje do komórek.

Miejsce tlenu w hemoglobinie bardzo łatwo zajmuje tlenek węgla (czad). Ma on znacznie większe powinowactwo z hemoglobiną i tworzy z nią trwałe połączenie. W ten sposób „blokuje” hemoglobinę. Ilość „wolnych” cząsteczek szybko spada i po pewnym czasie jest niewystarczająca dla zaspokojenia potrzeb organizmu. Na tym polega mechanizm zatrucia czadem.

Transport dwutlenku węgla

Powstający w komórkach ciała dwutlenek węgla dyfunduje do krwi i wraz z nią wędruje do płuc:

- 70% dwutlenku węgla tworzy z wodą jony wodorowęglanowe i w tej postaci jest transportowany przez osocze

- 20% wiąże się z hemoglobiną

- 10% wędruje rozpuszczone w osoczu.

Schemat wymiany gazowej w płucach i w tkankach. Płuca, tkanki, hemoglobina. Krew uboga w tlen (krew odtleniona), krew zasobna w tlen (krew utlenowana).

Wybierz szkołę

Szkoła

Ten portal korzysta z plików cookies w celu umożliwienia pełnego korzystania z funkcjonalności serwisu, dopasowania reklam oraz zbierania anonimowych statystyk. Obsługę cookies możesz wyłączyć w ustawieniach Twojej przeglądarki internetowej. Korzystając z serwisu wyrażasz zgodę na używanie cookies zgodnie z ustawieniami przeglądarki.

Zamknij