Pertukaran gas dalam jaringan dan paru-paru adalah salah satu proses terpenting dalam tubuh kita, yang memungkinkan kita untuk mengatur tingkat vital oksigen dan karbon dioksida. Ketika bernafas, seseorang menerima sejumlah besar oksigen yang diperlukan untuk semua proses aktivitas vital, yang nantinya akan disampaikan melalui sistem peredaran darah ke semua organ dan bagian tubuh..
Unsur kimia penting lainnya yang terkandung dalam tubuh manusia dan atmosfer di sekitarnya adalah karbon dioksida. Kelebihan senyawa ini menyebabkan konsekuensi serius bagi jaringan dan semua organ tubuh kita. Untuk menghilangkan kelebihan karbon dioksida juga berarti pertukaran gas, yang terjadi terus menerus di setiap bagian tubuh.
Ngomong-ngomong! Cari tahu apa organ pernapasan seseorang yang ada dan apa fungsinya.
Kandungan
Pertukaran gas di paru-paru
Pertukaran jaringan dalam jaringan
Prasyarat untuk pertukaran gas
Kapasitas vital untuk pertukaran gas
Udara yang dihirup dan dihembuskan seseorang berbeda secara signifikan dalam komposisi kimianya. Udara di atmosfer sekitarnya mengandung hingga 21 persen oksigen dan sekitar 0,04 persen karbon dioksida. Ketika Anda menghembuskan napas, kandungan kedua zat itu berubah, oksigen menjadi sekitar 16 persen, karbon dioksida - 4-5 persen.
Peran besar dalam proses pertukaran gas di paru-paru dimainkan oleh alveoli. Mereka ditutupi dengan jaringan kapiler kecil di mana darah vena yang berasal dari jantung dibawa. Darah yang memasuki paru-paru miskin oksigen dan mengandung banyak karbon dioksida. Pada saat yang sama, udara yang diserap saat bernafas, seperti telah disebutkan, kaya akan oksigen. Selanjutnya, berkat proses difusi dan osmosis, oksigen masuk ke alveoli. Dari jumlah tersebut, ia memasuki sistem peredaran darah dan bergabung dengan molekul hemoglobin yang ditemukan dalam sel darah merah..
Efek kebalikan dari proses difusi adalah pelepasan karbon dioksida berlebih dari kapiler darah oleh alveoli ke udara yang dihirup. Selain itu, dengan proses pertukaran gas yang konstan dari darah, sejumlah air dilepaskan, meninggalkan saat bernafas dalam bentuk uap.
Oksigen dalam tubuh secara aktif dikonsumsi oleh proses oksidasi yang terjadi di jaringan. Proses-proses ini adalah alasan bahwa kandungan oksigen dalam jaringan jauh lebih rendah daripada dalam darah yang mengalir dari jantung ke organ-organ. Karena pertukaran gas, cairan jaringan jenuh dengan jumlah oksigen yang diperlukan, dan kemudian mentransfernya langsung ke jaringan organ.
Kejenuhan darah dengan karbon dioksida terjadi dalam urutan terbalik. Karena proses kimia yang sedang berlangsung yang terjadi di jaringan, karbon dioksida yang terbentuk pertama-tama ditransfer ke cairan jaringan, dan kemudian menjenuhkan darah..
Harus diingat bahwa jalannya siklus pertukaran gas yang benar dalam tubuh hanya mungkin jika semua kondisi yang diperlukan dipenuhi.
Konsep VC - kapasitas vital paru-paru, didefinisikan sebagai jumlah udara yang dapat dihirup seseorang dengan satu napas. Indikator ini sangat penting untuk pertukaran gas yang tepat dalam tubuh, karena merupakan ukuran dari proses pernapasan yang benar..
Pengukuran VC dilakukan menggunakan spirometer - perangkat khusus. Jadi, indikator rata-rata orang adalah 3,5 liter. Tingkat ini adalah norma, yang berarti asupan oksigen yang cukup, diperlukan untuk pertukaran gas yang tepat. Pada saat yang sama, ZHEL dapat berbeda secara signifikan pada orang yang berbeda. Jadi, atlet memiliki VC, yang melebihi statistik rata-rata sekitar 30-45 persen. Orang gemuk tidak dapat menerima jumlah oksigen yang diperlukan, oleh karena itu mereka lebih lambat dalam kehidupan sehari-hari..
Sebagian besar proses biokimia yang terjadi dalam tubuh manusia membutuhkan oksigen. Asupannya dalam jumlah yang cukup berkontribusi pada berfungsinya semua organ tubuh manusia. Karena oksigen, proses yang terjadi dalam tubuh melepaskan energi dan zat-zat yang diperlukan untuk menjaga tubuh. Selama proses ini, karbon dioksida juga dilepaskan, jumlah yang berlebihan di dalam tubuh tidak dapat diterima. Pertukaran gas memungkinkan Anda untuk menyingkirkan jenuh darah dan jaringan.
Situs guru biologi MBOU Lyceum № 2, Voronezh, Federasi Rusia
Situs guru biologi lyceum No. 2 kota Voronezh, Federasi Rusia
Pertukaran jaringan adalah pertukaran gas antara aliran darah arteri, cairan antar sel, sel dan aliran darah vena. Mekanisme pertukaran ini sama dengan di paru-paru. Ini adalah difusi yang terkait dengan perbedaan tekanan parsial gas dalam darah, cairan antar sel dan sel-sel tubuh. Dalam jaringan, darah mengeluarkan oksigen dan jenuh dengan karbon dioksida..
Darah arteri melalui pembuluh-pembuluh lingkaran besar sirkulasi darah diarahkan ke organ-organ tubuh. Kandungan oksigen dalam darah arteri lebih besar daripada dalam sel-sel jaringan. Oleh karena itu, oksigen akibat difusi bebas melewati dinding tipis kapiler ke dalam sel. Oksigen digunakan untuk oksidasi biologis, dan energi yang dilepaskan mengalir ke proses vital sel. Dalam hal ini, karbon dioksida terbentuk, yang mengalir dari sel-sel jaringan ke dalam darah. Darah dari arteri berubah menjadi vena. Dia kembali ke paru-paru dan kembali ke sini menjadi arteri.
Diketahui bahwa gas tidak larut dengan baik dalam air hangat, bahkan lebih buruk lagi dalam air hangat dan garam. Bagaimana kita bisa menjelaskan bahwa oksigen masuk ke dalam darah, padahal darah itu adalah cairan yang hangat dan asin? Jawaban untuk pertanyaan ini terletak pada sifat hemoglobin eritrosit, yang membawa oksigen dari sistem pernapasan ke jaringan, dan dari mereka - karbon dioksida ke sistem pernapasan. Molekulnya secara kimiawi berinteraksi dengan oksigen: ia menangkap 8 atom oksigen dan mengirimkannya ke jaringan.
Kapasitas paru-paru
Kapasitas vital paru-paru adalah jumlah udara terbesar yang dapat dihembuskan setelah napas maksimal. Kapasitas ini sama dengan jumlah volume tidal, volume cadangan inspirasi dan kedaluwarsa. Indikator ini berkisar dari 3,500 hingga 4,700 ml. Untuk menentukan berbagai volume dan kapasitas paru-paru, instrumen khusus digunakan: spirometer, spirograph, dll..
Jika Anda meminta seseorang untuk mengambil napas dalam-dalam, dan kemudian menghembuskan semua udara, maka volume udara yang dihembuskan akan membentuk kapasitas vital paru-paru (VC). Jelas bahwa setelah pernafasan ini, udara lagi akan tetap di paru-paru - sisa udara - sama dengan sekitar 1000-1200 cm 3.
Kapasitas vital paru-paru tergantung pada usia, jenis kelamin, tinggi badan, dan akhirnya pada tingkat pelatihan seseorang. Untuk menghitung apa yang seharusnya menjadi kapasitas vital udara, Anda dapat menggunakan rumus berikut:
Pria VC (L) = 2,5 x tinggi (m); YEL (L) wanita = 1,9 x tinggi (m).
JELL adalah kapasitas vital paru-paru (dalam liter), pertumbuhan harus dinyatakan dalam meter, dan 2,5 dan 1,9 adalah koefisien yang ditemukan secara eksperimental. Jika kapasitas paru-paru vital aktual sama dengan atau lebih besar dari nilai yang dihitung, hasilnya harus dianggap baik, jika kurang - buruk. Kapasitas vital paru-paru diukur dengan alat khusus - spirometer.
Apa manfaat orang dengan kapasitas paru-paru tinggi? Dalam pekerjaan fisik yang berat, misalnya saat berlari, ventilasi paru-paru tercapai karena kedalaman napas yang besar. Seseorang yang memiliki kapasitas paru-paru kecil, dan bahkan otot-otot pernapasan lemah, harus sering bernafas dan dangkal. Ini mengarah pada fakta bahwa udara segar tetap berada di saluran udara dan hanya sebagian kecil yang mencapai paru-paru. Akibatnya, jaringan menerima jumlah oksigen yang dapat diabaikan, dan seseorang tidak dapat terus bekerja..
Sistem senam kesehatan harus mencakup latihan pernapasan. Banyak dari mereka ditujukan untuk ventilasi bagian atas paru-paru, yang, pada umumnya, berventilasi buruk pada kebanyakan orang. Jika Anda mengangkat tangan, menekuk ke belakang dan menarik napas, otot-otot menarik bagian atas dada ke atas dan bagian atas paru-paru ditayangkan. Otot-otot perut yang berkembang dengan baik membantu melatih pernapasan yang benar. Oleh karena itu, dengan mengembangkan otot pernapasan, kita dapat meningkatkan volume rongga dada, dan karenanya kapasitas vital.
Pertukaran gas antara udara alveolar dan darah vena yang mengalir ke paru-paru merupakan kombinasi dari proses yang memastikan transfer oksigen eksternal ke dalam darah, dan karbon dioksida dari darah ke dalam alveoli. Pergerakan gas (paru-paru) dilakukan di bawah pengaruh perbedaan tekanan parsial dan voltase gas-gas ini di masing-masing media tubuh (Tabel 8.1).
Tabel 8.1.
Kandungan dan tekanan parsial (voltase) oksigen dan karbon dioksida di berbagai lingkungan
| Rabu | Oksigen | Karbon dioksida | |||
| % | mmHg st. | ml / l | % | mmHg st. | ml / l |
| Udara yang dihirup | 20,93 | 209.3 | 0,03 | 0,2 | 0,3 |
| Udara kedaluwarsa | 16,0 | 160,0 | 4,5 | ||
| Udara alveolar | 14.0 | 140.0 | 5.5 | ||
| Darah arteri | - | 100-96 | 200,0 | - | 560-540 |
| Darah terdeoksigenasi | - | 140-160 | - | ||
| pakaian | - | 10-15 | - | - | - |
| Dekat mitokondria | - | 01-1 | - | - | - |
Udara alveolar melakukan pertukaran gas dengan darah vena yang mengalir ke paru-paru, seolah-olah, lingkungan gas internal tubuh. Komposisi udara alveolar konstan, sedikit berubah selama pernapasan normal. Dengan pernapasan tenang, 350 ml udara memasuki alveoli dengan setiap napas orang dewasa, dan udara alveolar diperbarui hanya dengan 1/7 volumenya (koefisien ventilasi). Dengan pernapasan yang tenang, tekanan di alveoli di bawah atmosfer.
Faktor penentu yang menentukan kontinuitas pertukaran gas adalah keteguhan komposisi gas dari udara alveolar.
Dengan mempertimbangkan sifat gas untuk berdifusi dari daerah dengan tekanan parsial lebih tinggi ke daerah dengan tekanan parsial yang lebih rendah, mudah untuk memahami arah difusi O2 dan CO2 pada satu atau beberapa tingkat pernapasan lainnya (Gbr.8.6).
Gbr.8.6. Pertukaran gas di paru-paru.
Tekanan parsial oksigen di udara yang mengisi alveoli paru-paru adalah sekitar 106 mm Hg. Art., Dan tegangannya dalam plasma darah vena yang mengalir ke paru-paru, sekitar 40 mm Hg Karena perbedaan tekanan, oksigen dari alveoli dikirim ke plasma darah dan kemudian ke sel darah merah, di mana tegangannya hampir nol. Di sana ia berikatan dengan hemoglobin sel darah merah.
Tekanan parsial karbon dioksida di udara alveolar adalah 40 mm Hg, dan tegangannya dalam darah vena yang mengalir ke paru-paru adalah 46 mm Hg. Karena perbedaan tekanan, karbon dioksida masuk ke dalam alveoli.
Dalam darah arteri yang mengalir ke jaringan, tekanan oksigen lebih tinggi daripada di jaringan, dan tegangan karbon dioksida, sebaliknya, jauh lebih rendah. Ini 60 mm Hg. dalam jaringan dan 40 mmHg dalam plasma darah. Dalam sel darah merah, tegangan karbon dioksida hampir nol. Sebagai akibatnya, oksigen berpindah dari darah ke jaringan dan termasuk dalam siklus proses metabolisme, dan karbon dioksida, yang terkandung dalam kelebihan dalam jaringan, masuk ke dalam darah dan kemudian dipindahkan ke paru-paru..
Proses pertukaran gas terjadi terus menerus sampai ada perbedaan antara tekanan parsial dan tekanan gas di masing-masing media yang terlibat dalam pertukaran gas..
Jumlah pertukaran gas adalah indikator dari intensitas proses oksidatif yang terjadi pada jaringan. Untuk menilai intensitas pertukaran gas, jumlah oksigen yang digunakan oleh tubuh untuk waktu tertentu dan jumlah karbon dioksida yang dilepaskan oleh tubuh selama waktu yang sama ditentukan. Tingkat pertukaran gas dapat dinilai dari nilai ventilasi menit. Dengan pernapasan yang tenang, sekitar 8000 ml udara melewati paru-paru dalam 1 menit. Dengan stres fisik atau emosional, berbagai penyakit disertai dengan peningkatan proses oksidatif dalam jaringan, ventilasi paru meningkat. Pertukaran gas antara jaringan dan darah, darah dan paru-paru, paru-paru dan lingkungan luar sebagian besar dapat terganggu pada berbagai penyakit paru-paru, sistem kardiovaskular, dan darah. Hasil dari gangguan pertukaran gas tersebut dapat berupa hipoksia - oksigen jaringan yang kelaparan.
Pertukaran gas dalam tubuh dilakukan oleh dua mekanisme utama:
1. Konvektif, adalah gerakan mekanis molekul O2 dan CO2 dengan aliran udara atau darah. Dengan demikian, pemindahan gas di udara atau darah jarak jauh.
2. Difusi. Mekanisme pertukaran gas antara berbagai lingkungan tubuh. Difusi dilakukan dari daerah dengan tekanan parsial gas yang tinggi ke daerah tekanan rendah mereka, dan energi kinetik mereka sendiri dikeluarkan pada pekerjaan mentransfer molekul
Di dalam tubuh, oksigen dan karbon dioksida diangkut oleh darah.
Oksigen dari udara alveolar ke dalam darah berikatan dengan hemoglobin sel darah merah, membentuk apa yang disebut oksihemoglobin, dan dalam bentuk ini dikirim ke jaringan..
Jumlah oksigen yang terikat oleh hemoglobin dalam 100 ml darah disebut kapasitas oksigen darah.
Diketahui bahwa setiap gram hemoglobin mengikat 1,34-1,35 ml O2. Oleh karena itu, KEK seorang pria sehat, yang mengandung 15 g Hb dalam 100 ml darah, adalah 20,4 persen volume (Tabel 8.2).
Tabel 8.2. Jumlah hemoglobin dan kapasitas oksigen darah
| Hemoglobin pada pria pada wanita | 14-15 g% Hb (per 100 ml darah) 13,5-14,5 g% Hb (per 100 ml darah) |
| Kapasitas oksigen darah KEK) beristirahat dengan kerja otot | 20 vol% Tentang2 (1 g. Нb mengikat 1,34-1,35 ml O2) peningkatan 5-10% |
Dalam kapiler jaringan, oksigen dibelah dan dipindahkan ke jaringan, di mana ia termasuk dalam proses oksidatif. Hemoglobin bebas mengikat hidrogen dan berubah menjadi apa yang disebut hemoglobin tereduksi. Karbon dioksida yang terbentuk dalam jaringan masuk ke aliran darah dan memasuki sel darah merah. Kemudian bagian dari karbon dioksida dikombinasikan dengan hemoglobin berkurang, membentuk apa yang disebut karbohidrat, dan dalam bentuk ini, karbon dioksida dikirim ke paru-paru. Namun, sebagian besar karbon dioksida dalam sel darah merah dengan partisipasi enzim karbonat anhidrase diubah menjadi bikarbonat, yang masuk ke dalam plasma dan diangkut ke paru-paru. Dalam kapiler paru, bikarbonat terurai dengan bantuan enzim khusus, karbonat anhidrase, dan karbon dioksida dilepaskan. Karbon dioksida juga terpisah dari hemoglobin. Karbon dioksida masuk ke udara alveolar dan dengan udara yang dihembuskan dihilangkan ke lingkungan eksternal..
Anda harus menyadari bahwa karbon monoksida, dikenal sebagai karbon monoksida, mengikat lebih efektif daripada karbon dioksida dengan hemoglobin. Karboksihemoglobin yang terbentuk dalam hal ini tidak dapat mengikat oksigen.
Akhirnya, tahap terakhir dari respirasi adalah respirasi jaringan atau reaksi redoks yang terjadi pada sel-sel tubuh. Inti dari reaksi ini adalah zat organik kompleks dioksidasi dengan partisipasi enzim khusus dengan oksigen ke produk akhir dalam bentuk amonia, air dan karbon dioksida. Energi yang dilepaskan dalam kasus ini dilepaskan sebagian dalam bentuk panas, namun, bagian utamanya adalah pembentukan molekul ATP yang diketahui semua orang, yang merupakan sumber energi yang diperlukan untuk kehidupan suatu organisme.
Dalam kapiler jaringan, oksigen dibelah dan dipindahkan ke jaringan, di mana ia termasuk dalam proses oksidatif. Hemoglobin bebas mengikat hidrogen dan berubah menjadi apa yang disebut hemoglobin tereduksi.
Dengan menghirup dan menghembuskan napas secara bergantian, seseorang memberikan ventilasi pada paru-paru, mempertahankan komposisi gas yang relatif konstan di dalam alveoli. Seseorang menghirup udara atmosfer dengan kadar oksigen tinggi (20,9%) dan kadar karbon dioksida rendah (0,03%), dan menghembuskan udara, di mana jumlah oksigen menurun dan jumlah karbon dioksida meningkat. Pertimbangkan proses pertukaran gas di paru-paru dan jaringan seseorang.
Komposisi udara alveolar berbeda dari yang dihirup dan dihembuskan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa selama inhalasi, saluran udara (mis. Dihembuskan) memasuki alveoli, dan ketika menghembuskan napas, sebaliknya, udara atmosfer bercampur dalam yang dihembuskan (alveolar) berada di saluran udara yang sama (volume ruang mati).
Di paru-paru, oksigen dari udara alveolar masuk ke dalam darah, dan karbon dioksida dari darah masuk ke paru-paru dengan difusi melalui dinding alveoli dan kapiler darah. Ketebalan totalnya sekitar 0,4 mikron. Arah dan kecepatan difusi ditentukan oleh tekanan parsial gas, atau tegangannya.
Tekanan dan tegangan parsial pada dasarnya adalah sinonim, tetapi mereka mengatakan tekanan parsial jika gas yang diberikan dalam media gas, dan tegangan jika dilarutkan dalam cairan. Tekanan parsial gas adalah bagian dari tekanan total campuran gas yang jatuh pada gas ini.
Perbedaan antara tegangan gas dalam darah vena dan tekanan parsialnya di udara alveolar adalah sekitar 70 mm Hg untuk oksigen. Seni., Dan untuk karbon dioksida - 7 mm RT. st.
Didirikan secara eksperimental bahwa dengan perbedaan tegangan oksigen 1 mm RT. Seni. pada orang dewasa saat istirahat, 25-60 cm 3 oksigen per menit dapat masuk ke dalam darah. Seseorang saat istirahat membutuhkan sekitar 25-30 cm 3 oksigen per menit. Akibatnya, perbedaan dalam pergerakan oksigen adalah 70 mm Hg. Seni. cukup untuk menyediakan tubuh dengan oksigen dalam berbagai kondisi aktivitasnya: selama kerja fisik, latihan olahraga, dll..
Tingkat difusi karbon dioksida dari darah adalah 25 kali lebih besar dari oksigen, oleh karena itu, karena perbedaan 7 mm RT. Seni. karbon dioksida memiliki waktu untuk menonjol dari darah.
Ini membawa oksigen dari paru-paru ke jaringan dan karbon dioksida dari jaringan ke paru-paru - darah. Dalam darah, seperti dalam cairan apa pun, gas dapat berada dalam dua keadaan: terlarut secara fisik dan terikat secara kimiawi. Oksigen dan karbon dioksida dilarutkan dalam jumlah yang sangat kecil dalam plasma darah. Jumlah utama oksigen dan karbon dioksida ditransfer dalam bentuk yang terikat secara kimia. Pembawa utama oksigen adalah hemoglobin darah, yang masing-masing gramnya mengikat 1,34 cm3 oksigen.
Karbon dioksida diangkut oleh darah terutama dalam bentuk senyawa kimia - natrium dan kalium bikarbonat, tetapi bagian dari itu juga diangkut dalam keadaan yang terkait dengan hemoglobin.
Darah yang diperkaya dengan oksigen di paru-paru menyebar ke seluruh lingkaran besar ke seluruh jaringan tubuh, di mana difusi terjadi pada jaringan karena perbedaan tegangannya dalam darah dan jaringan. Dalam sel jaringan, oksigen digunakan dalam proses biokimia respirasi jaringan (sel) - oksidasi karbohidrat, lemak.
Jumlah oksigen yang dikonsumsi dan emisi karbon dioksida berubah pada orang yang sama. Itu tidak hanya tergantung pada kondisi kesehatan, tetapi juga pada aktivitas fisik, nutrisi, usia, jenis kelamin, suhu lingkungan, berat dan luas permukaan tubuh, dll..
Misalnya, dalam dingin, pertukaran gas ditingkatkan, yang mempertahankan suhu tubuh yang konstan. Menurut keadaan pertukaran gas, mereka menilai kesehatan manusia. Untuk ini, metode penelitian khusus berdasarkan analisis komposisi udara yang dihembuskan dan dikumpulkan telah dikembangkan..
Teori (kuliah) tentang fisiologi normal. Subjek: Fisiologi pernapasan. Fungsi pernapasan, biomekanik; segmentasi bronkus; surfaktan, difusi gas
Saat membuat halaman ini, sebuah kuliah digunakan pada topik yang relevan, disusun oleh Departemen Fisiologi Normal Universitas Kedokteran Negeri Bashkir
Breathing adalah serangkaian proses yang menyediakan:
Rata-rata, saat istirahat, seseorang mengonsumsi 250 ml O2 selama 1 menit dan melepaskan 230 ml CO2.
Bedakan saluran pernapasan atas:
Saluran udara lebih rendah:
Organ pernapasan adalah paru-paru..
1) Pemurnian udara inhalasi.
Benda asing terbesar (bulu, partikel debu besar) berlama-lama untuk mengantisipasi rongga hidung.
Jika benda-benda asing ini masuk melalui ruang depan, maka tahap pembersihan berikutnya akan menyelimuti mereka dengan lendir, yang diproduksi oleh kelenjar mukosa hidung..
Kemudian, partikel-partikel ini diambil oleh silia dari epitel bersilia dari mukosa hidung dan dikirim ke nasofaring.
Jika partikelnya besar - itu mengiritasi saluran pernapasan bagian atas, dan orang tersebut bersin. Jika kecil - maka dari nasofaring masukkan orofaring, dan dari sana - ke dalam saluran pencernaan.
2) Humidifikasi udara yang dihirup.
Ini dilakukan oleh dua sumber:
3) Pemanasan (pendinginan) udara: berkat kapiler darah dari lapisan submukosa konka hidung dan sinus paranasal.
4) Pembentukan suara, di mana tidak hanya otot-otot lidah dan laring mengambil bagian, tetapi juga sinus paranasal (resonator).
Trakea, yang terdiri dari 15-20 cincin setengah kartilago, pada level IV-V vertebra toraks dibagi menjadi bronkus utama kanan dan kiri. Mereka, setelah memasuki gerbang paru-paru, dibagi pertama menjadi lobar, kemudian bronkus segmental. Mereka terus membelah menjadi bronkus yang lebih kecil. Mulai dari trakea, saluran udara membelah 23 kali, yaitu mereka membentuk 23 generasi, membentuk pohon bronkial paru kanan dan kiri.
Fungsi utama saluran pernapasan bagian bawah adalah untuk menghembuskan udara. Oleh karena itu, fitur struktur mereka adalah adanya tulang rawan di dinding mereka, sehingga dinding saluran pernapasan bagian bawah tidak jatuh dan tidak menutup lumen..
Dinding bronkus juga termasuk sel otot polos (MMC), yang memberikan perubahan pada lumennya, karena ada regulasi aliran udara ke dalam alveoli paru-paru..
Iritasi saraf simpatis menyebabkan perluasan bronkus, yaitu relaksasi otot polos. Saraf vagus mempersempit lumen mereka, karena menyebabkan kontraksi otot polos.
Selain itu, faktor humoral mempengaruhi nada otot-otot bronkus:
Zona konduksi dan menengah paru-paru, bersama-sama dengan saluran pernapasan atas, disebut ruang mati anatomi (ini adalah ruang yang udaranya tidak terlibat dalam pertukaran gas). Volumenya adalah 155-175 ml, sekitar 30% dari volume pasut. Itu dengan masing-masing napas 155-175 ml udara tidak berpartisipasi dalam pertukaran gas.
Ruang mati fungsional (fisiologis) juga dibedakan - ini adalah kombinasi volume udara dari ruang mati secara anatomis dan alveoli, di mana terdapat ventilasi udara, tetapi tidak ada pertukaran gas (misalnya, alveoli tidak disuplai dengan darah).
Kecepatan linier aliran udara maksimum dalam trakea - 100 cm / detik. Saat bronkus membelah, kecepatan udara melambat.
Pada batas zona penghantar dan menengah (generasi 16-17), itu adalah 1 cm / s, dan di alveoli - 0,02 cm / s.
Oleh karena itu, sebelum generasi ke-20, pertukaran gas dengan lingkungan dilakukan dengan konveksi (gerakan), dan kemudian aliran udara tidak bergerak lagi dan pertukaran gas dilakukan karena difusi sepanjang gradien tekanan parsial.
Paru-paru terletak di rongga dada dan ditutupi dengan pleura..
Ada dua lembar pleura: visceral dan parietal.
Di antara mereka ada ruang pleura lebar 0,1-0,2 mm, pada sinus - 1-2 mm.
Pleura menghasilkan cairan (pleural) yang bertindak sebagai pelumas.
Unit fungsional paru adalah asinus..
Dinding alveoli di luar dikepang dengan jaringan kapiler yang padat. Setiap kapiler melewati lebih dari 5-7 alveoli. Pertukaran gas terjadi melalui dinding mereka..
Jika alveolus berventilasi, maka kapiler di sekeliling alveolus ini akan terbuka. Jika alveolus tidak mengandung oksigen dalam jumlah yang cukup, mis. Tidak berventilasi, maka kapiler tertutup.
Mekanisme ini memungkinkan Anda untuk mengarahkan darah hanya ke alveoli yang berfungsi.
I. Respirasi eksternal - pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara lingkungan eksternal dan darah kapiler paru.
II Transportasi darah - oksigen dan darah karbon dioksida.
AKU AKU AKU. Respirasi dalam - juga terdiri dari dua proses:
Ventilasi paru-paru dilakukan dengan perubahan inspirasi secara berkala (inspirasi) dan ekspirasi (ekspirasi). Penghirupan berlangsung 2 detik, Pernafasan berlangsung 3 detik..
Kecepatan pernapasan saat istirahat adalah 14 - 16 napas per menit, pada bayi baru lahir - 40 napas / menit.
Selama setiap inhalasi, ia memasuki paru-paru, dan selama pernafasan, sekitar 500 ml udara dikeluarkan dari paru-paru - ini adalah volume tidal (DO) (10-25 ml pada bayi baru lahir).
Selama 1 menit, 6-9 liter udara melewati paru-paru saat istirahat - ini adalah MOD (volume pernafasan menit).
Dengan beban, MOD adalah 80 - 90 l, kadang-kadang 100 - 140 l (untuk pria).
Ini disebabkan oleh peningkatan 4 kali lipat dalam tingkat pernapasan dan peningkatan 6 kali lipat dalam DO dari 500 ml menjadi 3000 ml.
Paru-paru tidak pernah meregang atau berkontraksi sendiri, mereka secara pasif mengikuti dada.
Rongga dada mengembang karena kontraksi otot pernapasan.
Otot pernapasan:
Otot ekspirasi:
Dengan nafas yang tenang, hanya otot-otot inspirasi utama yang berfungsi, yang meningkatkan volume rongga dada:
Dengan paksa, mis., Inspirasi yang diintensifkan, dalam, otot-otot tambahan dari inspirasi ikut serta, yang, berkontraksi, menaikkan tulang rusuk, melepas ikatan tulang belakang dada dan memperbaiki korset bahu dengan bahu dimiringkan ke belakang - ini adalah tangga, sternokleidomastoid, trapesium, besar dan dada kecil, dentate anterior, dll..
Selama inspirasi, otot inspirasi, berkontraksi, mengatasi sejumlah kekuatan:
Begitu nafas berakhir dan otot-otot nafas rileks, di bawah pengaruh kekuatan yang ditunjukkan, tulang rusuk lebih rendah dan kubah diafragma naik. Oleh karena itu volume dada berkurang.
Dengan demikian, dengan pernapasan yang tenang, tindakan pernafasan terjadi secara pasif, tanpa keterlibatan otot.
Volume paru-paru selalu sesuai dengan volume rongga dada.
Mereka (otot) secara pasif mengikuti dada, seperti tekanan di dalam paru-paru lebih besar daripada di luar, yaitu di rongga pleura.
Tekanan di paru-paru adalah atmosfer, dan tekanan di rongga pleura negatif. Tekanan pleura negatif ini diciptakan oleh traksi elastis paru-paru, yaitu berusaha keras untuk mengurangi kapasitas paru-paru.
Traksi elastis paru-paru diciptakan oleh:
Surfaktan adalah lipoprotein yang dibentuk oleh sel-sel khusus dari pneumosit tipe alveoli-II. Waktu paruh adalah 12-16 jam. Itu terus diperbarui..
Paru-paru tidak mereda, karena tekanan intrapulmoner selalu lebih besar daripada intrapleural.
Dengan luka rongga dada, pneumotoraks berkembang (penetrasi udara ke dalam rongga pleura), yang akan menyebabkan atelektasis (penurunan) paru-paru..
Dengan penurunan otot-otot inspirasi, volume rongga dada meningkat. Akibatnya, tekanan di rongga pleura berkurang dan mencapai 6-8 mm Hg. st.
Paru-paru mengikuti dinding rongga dan meluruskan. Tekanan di paru-paru juga menurun dan menjadi, dengan pernapasan yang tenang, 2-3 mmHg. Seni. kurang atmosfer. Udara dihisap oleh paru-paru. Jadi, ambil napas.
Volume dada berkurang, tekanan di rongga pleura meningkat, tetapi masih kurang dari atmosfer, sehingga paru-paru mereda.
Tekanan intrapulmoner meningkat, menjadi 3-4 mm Hg lebih tinggi dari tekanan atmosfer. Seni., Dan udara keluar dari paru-paru.
O2 - 20,94%, CO2 - 0,03%, N2 - 79,03%
O2 - 16,3%, CO2 - 4,0%, N2 - 79,7%
O2 - 14,5%, CO2 - 5,5%, N2 - 80%
Difusi - proses transisi gas dari area dengan tekanan parsial tinggi ke area dengan tekanan parsial rendah.
Tekanan parsial adalah tekanan dari masing-masing gas dalam campuran.
Untuk gas yang larut dalam cairan, istilah "stres" digunakan sebagai ganti "tekanan parsial".
Dalam udara alveolar, tekanan parsial O2 adalah 100 - 102 mm Hg. Art., Tekanan parsial CO2 - 40 mm Hg. st.
Darah vena memasuki kapiler paru-paru, di mana tegangan O2 adalah 40 mm Hg. Art., Dan tegangan CO2 adalah 46 mm Hg. st.
Dengan demikian, karena perbedaan tekanan, O2 masuk ke darah dari udara alveolar, dan CO2 dari darah ke alveolus, sampai tekanannya sama, dan darah menjadi arteri..
Difusi gas di paru-paru terjadi melalui membran alveolar-kapiler (AKM), yang merupakan lapisan epitel alveolar dan endotel kapiler, dan di antara mereka adalah ruang interstitial.
Kecepatan difusi tergantung pada ketebalan membran dan gradien konsentrasi O2 dan CO2.
Permeabilitas membran paru terhadap gas diekspresikan oleh kapasitas difusi paru-paru - ini adalah jumlah gas yang menembus membran paru dalam 1 menit pada gradien tekanan 1 mm Hg. st.
Dengan demikian, difusi gas di paru-paru dipastikan dengan:
Semua ini menyediakan transfer massa lengkap O2 dan CO2 di paru-paru hanya dalam 0,1 detik..
Ini menghasilkan mirip dengan pertukaran gas di paru-paru, yaitu karena perbedaan tegangan O2 dan CO2 dalam darah dan cairan.
Tegangan O2 dalam sel adalah 0, dan dalam cairan interselular adalah 20 - 40 mm RT. Seni. Tegangan CO2 dalam sel adalah 60 mm Hg. Art., Dalam cairan antar sel - 46 mm RT. st.
Dalam darah arteri yang mengalir ke sel, tegangan O2 adalah 100 mm Hg. Seni., CO2 - 40 mm Hg. st.
Akibatnya, pertukaran gas terjadi: O2 masuk ke cairan interselular dan lebih jauh ke dalam sel, dan CO2 ke dalam darah. Darah menjadi vena, tegangan O2 di dalamnya adalah 40 mm Hg. Seni dan CO2 - 46 mm Hg. st.
Biomekanik inspirasi dan pernafasan
Penghirupan dimulai dengan kontraksi otot-otot pernapasan (pernapasan).
Saat menghirup, otot-otot interkostal berkontraksi dan mengangkat tulang rusuk, dan diafragma bergerak menjauh menuju rongga perut, menjadi kurang cembung. Pengurangan diafragma mengarah pada peningkatan volume rongga dada dalam arah vertikal, dan pengurangan otot interkondral dan interkondral eksternal menyebabkan peningkatan volume rongga dada dalam arah sagital dan frontal. Akibatnya, volume rongga dada meningkat. Karena tekanan di rongga dada lebih rendah dari atmosfer, paru-paru diregangkan dengan peningkatan volumenya. Tekanan pada mereka di beberapa titik menjadi lebih rendah dari atmosfer, udara mengalir ke paru-paru melalui saluran pernapasan. Jika perlu, bernapas dalam-dalam, selain otot interkostal dan diafragma, kontraksikan otot-otot batang dan korset bahu..
Pernafasan dilakukan secara pasif, sebagai hasil dari relaksasi otot-otot pernapasan; itu adalah konsekuensi dari berhentinya inspirasi: otot-otot interkostal rileks, tulang rusuk lebih rendah, diafragma rileks, volume rongga dada dan paru-paru berkurang. Dada dipersempit di bawah pengaruh traksi elastis paru-paru dan nada yang terus-menerus dari otot-otot dinding perut, sementara organ-organ rongga perut menekan pada diafragma. Karena penyempitan dada, paru-paru tertekan. Tekanan di paru-paru menjadi lebih tinggi daripada tekanan atmosfer: udara keluar darinya melalui saluran pernapasan.
Kecepatan pernapasan 16-20 per menit. Gerakan pernapasan dada menyediakan ventilasi udara alveolar dan mempertahankan kesegaran komposisi gasnya.
Dengan napas dalam-dalam, kontraksi tambahan dari otot interkostal dan perut terjadi dan volume udara yang dihembuskan meningkat. Dengan pernapasan yang dalam dan ditingkatkan, tidak hanya otot-otot utama, tetapi juga otot-otot tambahan berkontraksi.
Volume udara paru-paru
Seseorang saat istirahat menghirup dan menghembuskan sekitar 500 ml udara - ini adalah volume tidal. Jika, setelah napas tenang, napas tambahan yang ditingkatkan diambil, maka 1.500 ml udara lain memasuki paru-paru - ini adalah volume cadangan napas.
Setelah pernafasan yang tenang, Anda dapat menghembuskan 1.500 ml udara lagi pada tekanan maksimum otot pernapasan - ini adalah volume pernafasan cadangan.
Secara total, volume tidal, cadangan volume inspirasi, dan cadangan volume ekspirasi merupakan kapasitas vital paru-paru.
YEL = ROVD + DO + ROVID.
ZHEL = 1500 + 500 + 1500 = 3500 ml.
JELL - jumlah maksimum udara yang bisa dihembuskan setelah menarik napas dalam-dalam.
Setelah pernafasan maksimum, 1000 - 1500 ml udara tetap di paru-paru - ini adalah volume residu. Itu tidak bisa dihapus sepenuhnya hanya pada mayat. Selalu ada udara di jaringan paru-paru, oleh karena itu, sepotong paru-paru yang dicelupkan ke dalam air tidak tenggelam.
Kapasitas Paru Sisa Fungsional.
FOEL = ROYD. + OO
BAHAN = 1500 + 1000 (1500) = 2500 - 3000 ml.
Kapasitas inspirasi = Rovd. + DO = 1500 + 500 = 2000 ml.
Volume udara yang terkandung dalam paru-paru pada ketinggian inspirasi maksimum adalah kapasitas total paru-paru.
OEL = ZHEL + OO
Udara ditemukan tidak hanya di alveoli, tetapi juga di saluran udara - rongga hidung, nasofaring, trakea, bronkus. Udara di saluran udara tidak terlibat dalam pertukaran gas, sehingga lumen saluran udara disebut ruang mati. Volume ruang mati anatomi sekitar 150 ml.
Karakteristik kuantitatif ventilasi paru adalah volume menit pernapasan (MOD) - volume udara yang melewati paru-paru dalam satu menit. Saat istirahat, MOD adalah 6-9 liter. Selama aktivitas fisik, nilainya meningkat tajam dan jumlahnya mencapai 25-30 l.
Volume udara yang melewati paru-paru seiring waktu disebut ventilasi paru-paru maksimum (MVL). Parameter ini dapat mencapai 120-150 l / mnt pada orang muda. MVL mencirikan patensi jalan napas, elastisitas dada, dan distensibilitas paru.
Pertukaran gas di paru-paru
Pertukaran gas dilakukan dengan menggunakan difusi: WITH2 dikeluarkan dari darah di alveoli, Oh2 berasal dari alveoli ke dalam darah vena, yang datang ke kapiler paru dari semua organ dan jaringan tubuh.
Gambar 6. Pertukaran gas antara udara alveolar dan sel darah merah. Angka-angka menunjukkan tekanan parsial oksigen (PO2) dan karbon dioksida2) di ujung arteri dan vena kapiler
Proses difusi gas melalui membran alveolar-kapiler tergantung pada faktor-faktor berikut:
1. gradien tekanan parsial gas di kedua sisi membran (di udara alveolar dan di kapiler paru);
2. ketebalan membran alveolar-kapiler;
3. total permukaan difusi di paru-paru (permukaan kontak kapiler paru-paru dan alveoli adalah 60-120 m 2).
Tekanan parsial oksigen dalam alveoli (100 mmHg) secara signifikan lebih tinggi daripada tegangan oksigen dalam darah vena yang memasuki kapiler paru-paru. Gradien tekanan parsial karbon dioksida diarahkan ke arah yang berlawanan: 46 mm. HG. Seni. di awal kapiler paru dan 40 mm RT. Seni. di alveoli. Gradien tekanan ini adalah kekuatan pendorong di belakang difusi oksigen dan karbon dioksida, yaitu pertukaran gas di paru-paru.
Menurut hukum Fick, fluks difusi berbanding lurus dengan gradien konsentrasi. Koefisien difusi untuk karbon dioksida adalah 20-25 kali lebih besar dari oksigen. Ceteris paribus, karbon dioksida berdifusi melalui lapisan media tertentu 20-25 kali lebih cepat dari oksigen. Oleh karena itu, pertukaran CO2 di paru-paru terjadi cukup penuh, meskipun gradien kecil dari tekanan parsial gas ini.
Dengan berlalunya setiap sel darah merah melalui kapiler paru, waktu di mana difusi dimungkinkan (waktu kontak) relatif kecil - sekitar 0,3 detik. Namun, waktu ini cukup untuk memastikan bahwa tegangan gas pernapasan dalam darah dan tekanan parsialnya dalam alveoli secara praktis sama..
Difusi paru-paru, serta ventilasi alveolar, harus dipertimbangkan sehubungan dengan perfusi (suplai darah) paru-paru..
Transportasi gas darah
Transportasi oksigen darah.
Kandungan gas terlarut dalam cairan tergantung pada tekanan parsialnya. Kandungan oksigen dan karbon dioksida dalam darah dalam keadaan terlarut secara fisik relatif kecil, tetapi kondisi ini memainkan peran penting dalam kehidupan tubuh..
Untuk menghubungi zat-zat tertentu, gas pernapasan harus terlebih dahulu dikirim kepada mereka dalam bentuk yang terlarut secara fisik. Dengan demikian, ketika disebarkan ke dalam jaringan atau darah, setiap molekul oksigen atau karbon dioksida berada dalam keadaan disolusi fisik untuk waktu tertentu. Sebagian besar oksigen dibawa oleh darah sebagai senyawa kimia dengan hemoglobin. 1 mol hemoglobin dapat mengikat hingga 4 mol oksigen, dan 1 g hemoglobin - 1,39 ml oksigen. Saat menganalisis komposisi gas darah, nilai yang lebih kecil diperoleh (1,34 - 1,36 ml O2 per 1 g Hb). Ini disebabkan oleh kenyataan bahwa sebagian kecil hemoglobin tidak aktif. Jadi, kita dapat mengasumsikan bahwa in vitro 1 g Hb mengikat 1,34 ml O2 - yang disebut nomor Huffner.
Berdasarkan nomor Huffner dan mengetahui kandungan hemoglobin, hitung kapasitas oksigen dalam darah: 0,20 L oksigen per 1 L darah; Namun demikian, kandungan oksigen dalam darah dapat dicapai hanya jika darah bersentuhan dengan campuran gas dengan kandungan oksigen tinggi (pO2 = 300 mmHg Art.), Oleh karena itu, hemoglobin in vivo tidak sepenuhnya teroksigenasi.
Reaksi, yang mencerminkan kombinasi oksigen dengan hemoglobin, mematuhi hukum massa. Ini berarti bahwa perbandingan antara jumlah hemoglobin dan oksihemoglobin tergantung pada kandungan oksigen yang terlarut secara fisik di dalam darah; yang terakhir sebanding dengan tegangan oksigen. Persentase oksihemoglobin terhadap total hemoglobin disebut saturasi oksigen dari hemoglobin.
Sesuai dengan hukum massa, saturasi hemoglobin dengan oksigen tergantung pada tegangan oksigen. Secara grafis, ketergantungan ini mencerminkan kurva disosiasi oxyhemoglobin, yang memiliki bentuk S.
Gambar 7. Grafik disosiasi oksihemoglobin a - pada tekanan parsial normal CO2 b - efek perubahan tekanan parsial CO2 di - efek perubahan pH; g - efek perubahan suhu.
Indikator paling sederhana yang menandai lokasi kurva ini adalah apa yang disebut setengah-saturasi tegangan pO2 itu. seperti ketegangan oksigen di mana saturasi hemoglobin dengan oksigen adalah 50%. Oke pO2 darah arteri sekitar 26 mmHg. st.
Konfigurasi kurva disosiasi oksihemoglobin penting untuk transfer oksigen oleh darah. Dalam proses penyerapan oksigen di paru-paru, tegangan O2 dalam darah mendekati tekanan parsial gas ini di alveoli. Pada orang muda2 darah arteri sekitar 95 mmHg. Seni. Dengan tegangan ini, saturasi oksigen hemoglobin sekitar 97%. Dengan bertambahnya usia dan bahkan lebih dengan penyakit paru-paru, tekanan oksigen dalam darah arteri dapat menurun secara signifikan, karena kurva disosiasi oksigen hemoglobin di sisi kanan hampir horizontal, saturasi oksigen darah sedikit menurun. Bahkan dengan penurunan tekanan oksigen dalam darah arteri hingga 60 mm RT. Art., Saturasi hemoglobin dengan oksigen adalah 90%. Dengan demikian, karena fakta bahwa wilayah tekanan oksigen tinggi sesuai dengan bagian horizontal dari kurva disosiasi oksihemoglobin, saturasi darah arteri dengan oksigen tetap pada tingkat tinggi, bahkan perubahan signifikan dalam pO2.
Kemiringan yang curam dari bagian tengah kurva disosiasi oksihemoglobin menunjukkan situasi yang menguntungkan untuk pengiriman oksigen ke jaringan. Saat istirahat pO2 di daerah ujung vena kapiler adalah sekitar 40 mm RT. Art., Yang sesuai dengan sekitar 73% saturasi. Jika, sebagai akibat dari peningkatan konsumsi oksigen, tegangan dalam darah vena turun hanya 5 mmHg. Art., Saturasi hemoglobin dengan oksigen berkurang 7%; oksigen yang dilepaskan dalam kasus ini dapat segera digunakan untuk proses metabolisme.
Konfigurasi kurva disosiasi oksihemoglobin terutama disebabkan oleh sifat kimia hemoglobin; serta pengaruh suhu, pH, tegangan karbon dioksida. Biasanya, faktor-faktor ini menggeser kurva, menambah atau mengurangi kemiringannya, tetapi tidak mengubah bentuk-S-nya.
Jika afinitas hemoglobin untuk oksigen meningkat, proses menuju pembentukan oksihemoglobin dan grafik disosiasi bergeser ke kiri. Dengan penurunan afinitas hemoglobin terhadap oksigen, prosesnya lebih mengarah pada disosiasi oksihemoglobin, sementara grafik disosiasi bergeser ke kanan. Kesetimbangan reaksi oksigenasi hemoglobin tergantung pada suhu. Saat suhu menurun, kemiringan kurva disosiasi oksihemoglobin meningkat, dan ketika meningkat, ia menurun. Pada hewan berdarah panas, efek ini hanya dimanifestasikan oleh hipotermia atau demam.
Bentuk kurva disosiasi oksihemoglobin sangat tergantung pada kandungan ion H + dalam darah. Dengan penurunan pH (selama pengasaman darah), afinitas hemoglobin untuk oksigen menurun dan kurva disosiasi oksihemoglobin diratakan. Efek pH pada lokasi kurva disosiasi oksihemoglobin disebut efek Bohr..
PH darah berhubungan erat dengan tegangan di dalamnya.2 (Tegangan karbon dioksida) - dari pCO2 semakin tinggi pH semakin rendah. Tekanan darah meningkat CO2 disertai dengan penurunan afinitas hemoglobin untuk oksigen dan perataan kurva disosiasi oksihemoglobin. Ketergantungan ini juga disebut efek Bohr, meskipun analisis kuantitatif terperinci menunjukkan bahwa efek karbon dioksida pada bentuk kurva tidak dapat dijelaskan hanya dengan perubahan pH. Jelas, karbon dioksida itu sendiri memiliki "efek spesifik" pada disosiasi oksihemoglobin.
Dalam sejumlah kondisi patologis, perubahan dalam proses transportasi oksigen oleh darah diamati. Dengan beberapa jenis anemia, kurva bergeser ke kanan, lebih jarang ke kiri. Diketahui bahwa bentuk dan lokasi kurva sangat dipengaruhi oleh senyawa organofosfor tertentu, yang kandungannya dalam eritrosit selama patologi dapat bervariasi. Senyawa utama adalah 2,3-difosogliserat (2,3-DPH). Afinitas hemoglobin untuk oksigen tergantung pada kandungan kation dalam sel darah merah. Dengan perubahan patologis dalam pH, perubahan yang sesuai juga dicatat: dengan alkalosis, penyerapan oksigen di paru-paru sebagai akibat dari efek Bohr meningkat, tetapi kembalinya ke jaringan sulit; dengan asidosis, kebalikannya diamati. Pergeseran kurva yang signifikan ke kiri terjadi ketika keracunan karbon monoksida.
Transportasi Karbon Dioksida Darah.
Karbon dioksida - produk akhir dari proses metabolisme oksidatif dalam sel - dibawa dengan darah ke paru-paru dan dikeluarkan melalui mereka ke lingkungan eksternal. Seperti oksigen, CO2 dapat diangkut baik dalam bentuk terlarut secara fisik dan dalam keadaan senyawa kimia.
Reaksi kimia dari pengikatan karbon dioksida agak lebih rumit daripada reaksi penambahan oksigen. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa mekanisme yang bertanggung jawab untuk pengangkutan CO2, pada saat yang sama harus memastikan pemeliharaan keseimbangan keseimbangan oksigen-basa darah dan dengan demikian lingkungan internal tubuh secara keseluruhan.
Tegangan CO2 dalam darah arteri memasuki kapiler jaringan adalah 40 mm RT. Seni. Di sel-sel yang terletak di dekat kapiler ini. Tegangan karbon dioksida jauh lebih tinggi, karena zat ini terus-menerus terbentuk sebagai hasil metabolisme. Dalam hal ini, karbon dioksida terlarut secara fisik ditransfer sepanjang gradien tegangan dari jaringan ke kapiler. Di sini, sejumlah tertentu tetap dalam keadaan pembubaran fisik. Tetapi sebagian besar JI2 mengalami serangkaian transformasi kimia. Pertama-tama, hidrasi molekul karbon dioksida terjadi dengan pembentukan asam karbonat.
Dalam plasma darah, reaksi ini berlangsung sangat lambat; dalam sel darah merah, ia berakselerasi sekitar 10.000 kali, yang dikaitkan dengan aksi enzim karbonat anhidrase. Karena enzim ini hanya ada dalam sel, hampir semua molekul CO2, berpartisipasi dalam reaksi hidrasi harus terlebih dahulu memasuki sel darah merah. Reaksi selanjutnya dalam rantai transformasi kimia CO2 terdiri dalam disosiasi asam lemah H2Dengan2 pada ion bikarbonat dan hidrogen.
Akumulasi PPN3 - Dalam sel darah merah, gradien difusi dibuat antara lingkungan internal dan plasma darah. Ion NSO3 - dapat bergerak sepanjang gradien ini hanya jika distribusi keseimbangan muatan listrik tidak terganggu. Dalam hal ini, bersamaan dengan pelepasan setiap ion NSO3 - salah satu kation keluar dari eritrosit, atau satu anion masuk.
Karena membran eritrosit secara praktis tidak tembus terhadap kation, tetapi relatif mudah untuk melewati anion kecil, daripada NSO3 - ion klorin memasuki sel darah merah. Proses metabolisme ini disebut pergeseran klorida..
Karbon dioksida juga dapat mengikat dengan menempel langsung komponen protein hemoglobin ke gugus amino. Dalam hal ini, ikatan urea yang disebut terbentuk. Hemoglobin terkait CO2, disebut karbohidrat.
Gambar 8. Skema proses yang terjadi dalam sel darah merah selama penyerapan atau pelepasan oksigen dan karbon dioksida oleh darah.
Kandungan karbon dioksida dalam darah dalam bentuk senyawa kimia secara langsung tergantung pada tegangannya. Pada gilirannya, nilai pCO2 ditentukan oleh laju pembentukan CO2 dalam jaringan dan sekresi oleh paru-paru. Ketergantungan CO2 dari tegangannya dijelaskan oleh kurva yang mirip dengan kurva disosiasi oksihemoglobin.
Di paru-paru, disosiasi senyawa karbon dioksida dan pelepasan karbon dioksida dari tubuh. CO yang terlarut secara fisik mulai memasuki alveoli2 dari plasma darah, karena adanya gradien tekanan parsial2 antara alveoli (40 mmHg) dan darah vena (46 mmHg). Hal ini menyebabkan penurunan tegangan RSO2 dalam darah. Penambahan oksigen ke hemoglobin menyebabkan penurunan afinitas karbon dioksida untuk hemoglobin dan pemecahan karbohidrat..
Ketergantungan CO2 pada tingkat oksigenasi hemoglobin disebut efek Haldane. Efek ini sebagian karena perbedaan kemampuan oksihemoglobin dan deoksihemoglobin untuk membentuk ikatan karbamin..
Pertukaran gas dalam jaringan
Pertukaran gas dalam jaringan serta pertukaran gas di paru-paru tergantung pada faktor-faktor berikut:
1. gradien tegangan gas antara darah dan sel
2. keadaan membran;
3. daerah difusi;
4. koefisien difusi.
Di paru-paru, darah dari vena berubah menjadi arteri:
- kaya akan oksigen
- miskin karbon dioksida.
Darah arteri dikirim ke jaringan, di mana sebagai hasil dari proses oksidatif yang terus menerus berlangsung, oksigen dikonsumsi dan karbon dioksida terbentuk. Dalam jaringan, tekanan oksigen mendekati 0, dan tegangan karbon dioksida = 60 mm Hg. st.
Karena perbedaan tekanan, karbon dioksida dari jaringan berdifusi ke dalam darah dan oksigen ke dalam jaringan. Darah menjadi vena, melalui vena memasuki paru-paru, di mana siklus pertukaran gas berulang.