Перенос углекислого газа

Только от 3 до 6 % общего количества продуцируемого тканями углекислого газа переносится плазмой крови в физически растворенном состоянии. Остальная часть вступает в химические связи, образуя угольную кислоту Н₂СО₃ и гидрокарбонат-ион НСО^з-.

Существуют три пути переноса CO2 кровью:

1. Перенос в растворенном в воде виде. В растворённом виде переносится около 5% всего углекислого газа.

2. Перенос в соединении с белком. Примерно 10 – 20% присоединяется к аминогруппам гемоглобина. Чем меньше кислорода, тем больше углекислого газа переносится таким способом.

3.   Перенос угольной кислоты. 75% всего углекислого газа переносится внутри эритроцитов, углекислый газ превращается в угольную кислоту.

Количественные показатели внешнего дыхания

Строение легких таково, что они могут поглощать и выбрасывать воздух. Механически – это напоминает губку. Легкие в грудной клетке всегда находятся в растянутом состоянии.

Объемы вентиляции легких зависят от глубины вдоха и выдоха. Существуют два противоположных понятия, которые надо запомнить, говоря о вентиляции легких:

  1. Гипервентиляция – это произвольное усиление дыхания, связанное с метаболическими потребностями организма.

2. Гиперпное, непроизвольное усиление дыхания в связи с реальными потребностями организма.

Состояние после спокойного выдоха называют уровнем спокойного состояния дыхания. Он является исходной точкой для определения легочных объемов и емкостей:

! заполните таблицу!

Количественные показатели внешнего дыхания

Составляющая общей емкости легких (ОЕЛ)	Определение	Объем, см3	Мышцы, участвующие в акте вдоха и выдоха

1. Дыхательный объем (ДО) – это объем воздуха, который человек вдыхает при спокойном дыхании. Этот объем составляет в среднем около 500 кубических сантиметров.

2. Резервный объем вдоха (РО вдоха) – максимальный объем воздуха, который человек может дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха. Этот объем составляет 1500 – 2000 см в кубе.

3. Резервный объем выдоха (РО выдоха) максимальный объем выдоха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха. Этот объем также составляет 1500 – 2000 мл.

4. Остаточный объем воздуха (ОО) – это объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. Этот объем составляет порядка 1000 мл.

5. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – это объем легких за вычетом остаточного объема. Он составляет от 3,5 до 4,5 л (ДО+ РО вдоха + РО выдоха = ЖЕЛ). У спортсменов ЖЕЛ выше на 1 - 1,5 л.

6. Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) – это количество воздуха, остающегося в легких после спокойного выдоха. (ФОЕ = ОО + РО выдоха). У нормального человека ФОЕ равняется 2,5 – 3 л.

7. Общая емкость легких (ОЕЛ) равняется сумме ЖЕЛ и ОО. В нашем примере 4,5 – 5,5 л.

 

Около 150 мл, т.е. 1/3 дыхательного объема, составляет так называемой мертвое пространство. Это воздух, который остается в воздухоносных путях. К ним относятся носовая или при дыхании ртом ротовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи. Этот воздух не участвует в газообмене и поэтому выдыхается в неизменном виде. Значит, из 500 мл вдыхаемого воздуха в альвеолы проходит только 350. В альвеолах в конце спокойного выдоха находится около 2500 мл воздуха. Таким образом, при каждом спокойном вдохе воздух внутри альвеол (альвеолярный газ) обновляется только на 1/7 часть.

Кроме того, в физиологии используют такие понятия как:

8. Минутный объем воздуха (МОВ)– это объем проходящего воздуха за 1 мин. Он составляет 6 – 8 л.

9. Максимальная вентиляция легких (МВЛ) – это объем воздуха, который проходит через легкие при максимальной глубине и частоте дыхания. У молодого человека она достигает 120 л/мин, а у спортсменов может достигать 180 л/мин.

Пожалуй, важнейшим показателем, характеризующим физическое состояние спортсмена, является максимальное потребление кислорода (МПК). МПК связано с тренированностью человека напрямую: чем выше тренированность, тем выше МПК. У спортсменов МПК в среднем составляет 3 –5 л/мин, в отдельных случаях выше 6 л/ мин.

МПК на практике измеряется прямым и непрямым способом. Прямой способ требует достаточно сложной аппаратуры. Непрямой способ доступен всем, так как между величиной потребления кислорода (ПК) и частотой сердечных сокращений (ЧСС) существует прямая зависимость. Эта зависимость отражена в таблицах, которые можно найти в учебниках по спортивной физиологии.

Для оценки потенциальных возможностей спортсменов используют показатель произвольной легочной вентиляции (ПВЛ). Произвольная легочная вентиляция – это способность произвольно учащать и замелять дыхание. При перенапряжении и перетренировке этот показатель может падать.

Параметры вентиляции легких человека:

1. Частота дыхания - 14 раз в минуту.

2. Минутный объем дыхания - 7 л.

3. Альвеолярная вентиляция - 5 л/мин.

4. Вентиляция мертвого пространства- 2 л/мин.

Параметры газообмена:             

1. Потребление 0₂ -  280 мл/мин.

2. Выделение СО₂ - 230 мл/мин.

Газообмен в тканях

При интенсивной работе парциальное давление кислорода в тканях, например, в мышцах, может быть равным нулю. Поэтому кислород в силу разности напряжений диффундирует из артериальной крови в ткани. Напряжение углекислого газа в артериальной крови значительно меньше, чем в тканевой жидкости, из которой он поступает в плазму крови, связывается и превращается в угольную кислоту и переносится к легким венозной кровью.

Таким образом, транспорт кислорода в ткани зависит от его содержания в крови, величины кровотока в тканях и локальных условий.

Кровь, проходя по капиллярам большого круга, отдает не весь кислород: артериальная содержит 20%, венозная - 12% кислорода. То его количество (в процентах от общего содержания в артериальной крови), которое получают ткани, называется коэффициент утилизации кислорода (КУК). В покое он составляет 35 – 40 %, а при физической работе – 60 – 70%. Причиной увеличения коэффициента утилизации является снижение парциального давления и ускорение газообмена в тканях.