Транспорт газов кровью. Регуляция дыхания
Перенос газов кровью
Кислород транспортируется кровью от легких ко всем органам и тканям организма. Его основными переносчиками являются эритроциты. Находящийся в них гемоглобин (точнее, железо, входящее в его структуру) связывает кислород, превращаясь при этом в оксигемоглобин.
Углекислый газ транспортируется кровью в обратном направлении — от тканей, где он непрерывно образуется, к легким. Попадая в кровь, он, как и кислород, направляется в эритроциты. Здесь СО2 взаимодействует с водой, образуя нестойкую угольную кислоту (Н2СО3), которая диссоциирует на ионы Н+ и HCO-2 HCO- поступает из эритроцитов в плазму и с ней переносится к легким, где вновь проникает в эритроциты и совместно с ионом Н+ образует СО2 и Н2О. Углекислый газ из капилляров поступает в альвеолы и выходит наружу в составе выдыхаемого воздуха.
Обмен газов в тканях
Обмен газов в тканях происходит в капиллярах органов, где кровь отдает кислород и насыщается углекислым газом. Так как в клетках кислород постоянно используется, его концентрация здесь ниже, чем в капиллярах. Поэтому из просвета сосудов он проходит через тканевую жидкость и проникает в клетки, обеспечивая протекание процессов биологического окисления.
Углекислый газ поступает из клеток в капилляры, где его очень мало, и током крови транспортируется в легкие, где по законам диффузии происходит обмен газов. Пройдя через легкие, венозная кровь становится артериальной и поступает в левое предсердие.
Регуляция дыхания
Структуры, регулирующие дыхание (рис.), находятся в коре больших полушарий и в продолговатом мозге. Совокупность нейронов, обеспечивающих ритмическую деятельность дыхательных мышц, называется дыхательным центром.
В зависимости от того, в какую фазу дыхательного цикла эти нейроны усиливают свою активность, выделяют нейроны вдоха и выдоха.
От нейронов вдоха возбуждение передается на нервные клетки спинного мозга, под контролем которых находится сокращение дыхательных мышц. Увеличение объема легких приводит к возбуждению рецепторов воздухоносных путей и альвеол. Импульсы от них поступают в продолговатый мозг, вызывая торможение нейронов вдоха и стимулируя нейроны выдоха. В результате диафрагма и наружные межреберные мышцы расслабляются, и происходит выдох.
Раздражение слизистой оболочки носа пылью или резко пахнущими веществами вызывает остановку дыхания и смыкание голосовых связок. При этом давление в грудной полости резко нарастает, и наступает момент, когда воздух с силой прорывается через голосовые связки в носовую полость — возникает характерный звук чиханья. Вместе с воздухом и слизью выделяются и раздражители слизистой оболочки.
Кашель очень похож на чиханье, с той лишь разницей, что основной поток воздуха выходит через рот.
Гуморальные влияния на дыхательный центр
При мышечной работе в крови накапливается углекислый газ и другие недоокисленные продукты обмена. Как только уровень углекислого газа в крови повышается, ритмическая активность дыхательного центра возрастает и, как следствие, увеличиваются частота и глубина дыхания. В результате вентиляция легких становится адекватной текущему состоянию организма. При понижении концентрации углекислого газа в крови тонус дыхательного центра снижается, и организм переходит на более спокойный режим дыхания, соответствующий уровню обменных процессов.