Сущность процесса и значение дыхания для организма

Обмен газами между клетками и окружающей средой называется дыханием. Дыхание является одной из жизненно важных функций организма, направленной на поддержание оптимального уровня окислительно-восстановительных процессов в клетках. Нормальная жизнедеятельность клеток организма возможна при условии постоянного поступления кислорода и удаления углекислого газа (диоксида углерода). Газы переносятся в организме путем конвекционного и диффузионного транспорта. Для переноса на большие расстояния служат процессы конвекционного транспорта - легочная вентиляция и транспорт газов кровью. Диффузионный транспорт в легочных альвеолах и тканях обеспечивает перенос газов на расстояние менее 0,1 мм.

Значение дыхания для организма:

1. Сохранение постоянства газового состава крови.

2. Участие в регуляции кислотно-основного состояния крови.

3. Участие в терморегуляции.

4. В легких активируется ангиотензин I, который под влиянием ангиотензинконвертирующего фермента превращается в ангиотензин II. Этот же фермент обеспечивает инактивацию брадикинина. В легких инактивируются серотонин и норадреналин, простагландины.

5. Легкие являются физиологическими депо крови

6. Эпителиоцитами синтезируются липиды и протеины, входящие в состав сурфактанта, коллаген и эластин, придающие упругость стенкам альвеол.

7. Легким принадлежит важная роль в регуляции агрегатного состояния крови. Интестиций легких содержит большое количество тучных клеток, содержащих гепарин благодаря чему кровь, оттекающая от легких, свертывается медленнее, чем притекающая. В легких синтезируются эритропоэтины.

8. В легких синтезируется и выделяется в бронхиальную слизь иммуноглобулин А, который и имеет важное значение в защите организма от инфекции.

Этапы переноса кислорода из окружающей среды до клетки:

1) конвекционный транспорт в альвеолы (вентиляция легких);

2) диффузия из альвеол в кровь легочных капилляров;

3) конвекционный перенос газов кровью к тканям;

4) диффузия из капилляров в окружающие ткани.

Удаление диоксида углерода включает те же стадии в обратной последовательности. Первый и второй этапы называются легочным (внешним) дыханием. Третий носит название транспорта газов кровью, а четвертый - тканевым (внутренним) дыханием. Тканевым дыханием называется обмен дыхательных газов, происходящий в клетках при биологическом окислении питательных веществ. Наиболее эффективен аэробный путь окисления. Для получения одного и того же количества энергии в анаэробных условиях в клетке должно расщепляться примерно в 15 раз больше глюкозы, чем в аэробных. Количество кислорода, потребляемого тканью, зависит от функционального состояния входящих в ее состав клеток. В состоянии покоя кислород интенсивно поглощается миокардом, серым веществом головного мозга, печенью и корковым веществом почек. Единственная ткань, в которой имеются запасы кислорода,- это мышечная ткань, роль депо в которой играет миоглобин, способный обратимо связывать кислород. Один грамм миоглобина может максимально связать 1,34 мл кислорода. В условиях полного прекращения снабжения кислородом миокарда такое количество кислорода может обеспечить дыхательные процессы в течение примерно 3-4 с. В миокарде кислород, связанный с миоглобином, обеспечивает протекание окислительных процессов в тех участках, кровоснабжение которых на короткий срок снижается или полностью прекращается во время систолы. Миоглобин играет роль кратковременного депо и внутриклеточного переносчика кислорода. Обратимо связывая кислород, он служит своего рода кислородным буфером. Благодаря этому различия в парциальном давлении кислорода в разных участках мышц выражены меньше, чем в тканях, не содержащих миоглобин. В условиях нагрузки его парциальное давление поддерживается почти постоянным. Благодаря высокому сродству миоглобина к кислороду (парциальное давление полунасыщения равно 5-6 мм рт. ст.) в мышечных клетках поддерживается низкое парциальное давление кислорода, что приводит к созданию значительного градиента парциального давления кислорода между мышечными клетками и капиллярной кровью. Молекулы оксигенированного миоглобина диффундируют из областей с высоким содержанием кислорода в области с его низким содержанием. В начальном периоде интенсивной мышечной нагрузки возросшая потребность скелетных мышц в кислороде частично удовлетворяется за счет кислорода, высвобождаемого миоглобином. В дальнейшем возрастает мышечный кровоток и соответственно поступление кислорода и питательных веществ.