Пригадайте з курсу природознавства склад атмосферного повітря; з курсу біології — що таке газообмін. Які є способи газообміну в різних груп тварин?
Склад вдихуваного, видихуваного та альвеолярного повітря. Людина дихає атмосферним повітрям. Суміші газів вдихуваного й видихуваного повітря відрізняються за складом (іл. 37).
Іл. 37. Уміст газів у повітрі (за об’ємом): а — вдихуване; б — альвеолярне; в — видихуване
Іл. 38. Схема ланок дихання
Повітря, що надходить до легенів під час вдиху, за своїм хімічним складом відповідає атмосферному (містить 20,95 % кисню і 0,03 % вуглекислого газу). Під час видиху в повітрі альвеол у результаті газообміну вже міститься 16,00 % кисню і 4,30 % вуглекислого газу. Здійснюючи неперервно вдих і видих, людина вентилює легені, підтримуючи в альвеолах відносно сталий газовий склад — 14,00 % кисню і 5,60 % вуглекислого газу.
Газообмін у легенях. У процесах дихання виокремлюють три ланки: зовнішнє, або легеневе, дихання, транспортування газів кров’ю і внутрішнє, або тканинне, дихання (іл. 38).
Зовнішнє, або легеневе, дихання — це газообмін між атмосферним повітрям й організмом. Воно здійснюється у два етапи — обмін повітрям між зовнішнім середовищем й альвеолами легенів (так звана легенева вентиляція) та газообмін між альвеолярним повітрям і кров’ю.
Перший етап зовнішнього дихання безпосередньо забезпечують органи дихальної системи. Завдяки дихальним рухам — вдиху й видиху, атмосферне повітря надходить у повітроносні шляхи, а з них — до легень і у зворотному напрямку.
Другий етап зовнішнього дихання — це проникнення кисню з альвеолярного повітря у кров, а вуглекислого газу — із крові в альвеолярне повітря. Проникнення газів (O2, CO2) здійснюється завдяки дифузії (іл. 39). Пригадайте, яке явище називають дифузією. Які особливості дифузії в газах та рідинах?
Напрямок і швидкість дифузії визначають різницею концентрацій цих газів у крові та альвеолярному повітрі. Кількість газів, що дифундують в альвеолах, залежить від різниці їх концентрації в різних середовищах і від площі альвеол.
Об’ємна концентрація газу в суміші пропорційна до його парціального тиску, тобто тиску, який створював би цей газ (один зі складників суміші газів), за умови, що тільки він займав би увесь об’єм посудини.
Тому рушійною силою дифузії газу можна вважати й різницю парціальних тисків даного газу. Так, величини парціального тиску O2 в альвеолярному повітрі — 105 мм рт. ст, а у венозній крові, що протікає по капілярах альвеол, — 40 мм рт. ст.
Завдяки цьому O2 переходить з альвеолярного повітря у кров. Парціальний тиск СО2 у венозній крові, що протікає по капілярах альвеол, становить 45 мм рт. ст, а в альвеолярному повітрі — 40 мм рт. ст. Завдяки різниці парціальних тисків вуглекислий газ із венозної крові проникає до легеневих міхурців і під час видиху виводиться з організму.
Іл. 39. Газообмін у легенях
Транспортування газів кров’ю передбачає рознесення кисню із плином крові (у вигляді оксигемоглобіну еритроцитів) по всьому організму до органів та тканин (іл. 52), а також забиранні від них вуглекислого газу та перенесенні його до легень. Цей етап відбувається за участі двох фізіологічних систем органів — дихальної та серцево-судинної. Вони об’єднуються в єдину функціональну систему для виконання спільної функції — забезпечення кожної клітини організму киснем.
Газообмін у тканинах. Внутрішнє, або тканинне, дихання здійснюється також у два етапи — обмін газів між кров’ю і тканинами та використання кисню клітинами й видалення вуглекислого газу.
Перший етап внутрішнього дихання — це проникнення кисню із крові капілярів великого кола кровообігу до клітин. Пригадайте, як називають кров, збагачену киснем.
Відомо, що клітини у тканинах омиває тканинна (міжклітинна) рідина. Оскільки в артеріальній крові, що тече по капілярах, парціальний тиск O2 високий (105 мм рт. ст.), то кисень легко проникає в міжклітинну рідину, а далі — у клітини, де парціальний тиск O2 низький (40 мм рт. ст.).
Другий етап внутрішнього дихання — це сукупність біохімічних реакцій, що протікають у клітинах, у процесі яких відбувається окиснення вуглеводів, жирів та білків до вуглекислого газу та води (так зване клітинне дихання). Унаслідок цього в клітинах зростає вміст СО2. Його парціальний тиск тут становить 45 мм рт. ст. В артеріальній крові, що тече по капілярах, парціальний тиск CO2, 40 мм рт. ст. Завдяки різниці парціальних тисків вуглекислий газ із клітин проникає до тканинної рідини, а звідти — до капілярів, де артеріальна кров перетворюється на венозну. Пригадайте, яку кров називають венозною. Венозна кров надходить до серця, а звідти — до легень. Отже, газообмін відбувається безперервно.
У результаті окиснення органічних речовин вивільняється енергія, необхідна для усіх процесів життєдіяльності організму. Пригадайте, яка органела забезпечує клітину енергією.
Склад повітря: вдихуваного, альвеолярного, видихуваного. Етапи дихання. Газообмін: у легенях; у тканинах
1. Який склад атмосферного, вдихуваного та видихуваного повітря? 2. Назвіть етапи дихання. 3. За іл. 39 опишіть процес газообміну в легенях. Зобразіть перебіг цього процесу схематично. 4. Поясніть, як і чому відбувається газообмін у тканинах. 5. Як вуглекислий газ потрапляє у кров? 6. Чим тканинний газообмін відрізняється від легеневого? 7. Що відбудеться в організмі, якщо до тканини не надходитиме кисень? Відповідь обґрунтуйте. 8. В альпіністів під час акліматизації високо в горах трапляється запаморочення, слабкість, іноді — непритомність. Чому? 9. Опишіть, яким буде процес дихання людини під час перебування: а) високо в горах; б) у непровітрюваному приміщенні; в) надворі після грози.
