Układ oddechowy.doc

Układ oddechowy

1)       ODDYCHANIE Jest to proces polegający na wyzwalaniu energii zgromadzonej w organizmie. Dzieli się ono na:

1. oddychanie zewnętrzne - polegające na wprowadzeniu cząsteczek tlenu atmosferycznego do wnętrza komórek, i jednocześnie odprowadzeniu z komórek dwutlenku węgla. Dzieli się na:

- wentylację płucną

- dyfuzję gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym i krwią,

- transport gazów za pośrednictwem krwi

- dyfuzję gazów między krwią i komórkami

2.Oddychanie wewnętrzne- czyli wewnątrzkomórkowe- cząsteczki tlenu wchodzą w reakcje chemiczne.

Wentylacja płuc- w czasie jej dochodzi do wciągania powietrza atmosferycznego zawierającego dużo tlenu i mało C02 do pęcherzyków płucnych i wydychania powietrza o zawartości tlenu małej, i dużej CO2. Wentylacja zależna jest więc od ruchów oddechowych klatki piersiowej, wdechów i wydechów.

Wydech jest aktem biernym, nie wymaga skurczów mięśni, lecz przy nasilonym wydechu biorą udział mięśnie międzyżebrowe wew.

Średnia ilość oddechów na minutę wynosi 16.

2)       Pojemność płuc - u zdrowego mężczyzny całkowita pojemność płuc wynosi 6 litrów powietrza- na szczycie najgłębszego wdechu Dzieli się ona na; pojemność wdechową i      czynnościową zalegającą. pojemność zalegającą czynnościową -jest to ilość powietrza pozostająca w płucach po spokojnym wydechu, i na nią składa się; objętość zalegająca i    objętość zapasowa wydechowa.

Pojemność życiowa płuc- tj ilość powietrza, którą można usunąć z płuc po wcześniejszym wykonaniu maksymalnego wdechu w czasie maksymalnego wydechu.

W czasie swobodnego wdechu do dróg oddechowych przedostaje się około 500ml powietrza(500mlxl6/min=8litr/minutę), które stanowi wentylację płuc minutową (350ml przedostaje się do pęcherzyków płucnych a 150 ml wypełnia przestrzeń martwą- tj. od jamy nosowej do oskrzelików- brak tu wymiany gazowej)

3)       DYFUZJA GAZÓW W PŁUCACH: Dyfuzja gazów przez ścianę pęcherzyków -odbywa się zgodnie z gradientem prężności cząsteczek gazów, cząsteczki tlenu dyfundują ze światła pęcherzyków do krwi, gdyż ciśnienie parcjalne tlenu w powietrzu pęcherzykowym jest większe niż w krwi dopływającej ze zbiornika tętniczego płucnego. W kierunku przeciwnym dyfundują cząsteczki C02. We krwi dopływającej do naczyń włosowatych pęcherzyków PCo2 jest większe, w powietrzu pęcherzykowym zaś PCo2 jest mniejsze. Cząsteczki O2 po przejściu przez tę przegrodę rozpuszczają się w osoczu  wypełniającym naczynia włosowate na zasadzie rozpuszczalności fizycznej.  Z osocza O2 natychmiast dyfunduje do erytrocytów. Cząsteczki CO2 dyfundują z osocza krwi przepływającej przez naczynia włosowate do światła pęcherzyków, tj. w kierunku przeciwnym niż cząsteczki 02.

4)       TRANSPORT GAZÓW Cząsteczki O2 rozpuszczone w osoczu na drodze fizycznej dyfundują przez otoczkę do erytrocytów i wiążą się z hemoglobiną, tworząc hemoglobinę utlenowaną, czyli oksyhemoglobinę. Jedna cząsteczka hemoglobiny Hb4 wiąże się z czterema cząsteczkami tlenu, tworząc hemoglobinę utlenowaną. Krew zawierająca hemoglobinę wysyconą tlenem odpływa z płuc, kierując się przez zbiornik żylny płucny, lewy przedsionek serca, lewą komorę serca, zbiornik tętniczy duży do sieci naczyń włosowatych krążenia dużego. W naczyniach włosowatych w tkankach prężność tlenu jest mała i z hemoglobiny utlenowanej znajdującej się w erytrocytach uwalnia się około ¼ transportowanego tlenu.

Transport dwutlenku węgla: Dwutlenek węgla dyfundujący z tkanek do krwi przepływającej przez naczynia włosowate jest transportowany do płuc:

1.       około 6% w postaci CO2 rozpuszczonego na zasadzie rozpuszczalności fizycznej w osoczu i w cytoplazmie erytrocytów;

2.       około 88% w postaci jonów HCO3 związanych przez wodorowęglanowy układ buforowy osocza i erytrocytów;

3.       około 6% w postaci karbaminianów, CO2 związanego z wolnymi grupami aminowymi białek osocza i hemoglobiny Cząsteczki CO2 dyfundujące z tkanek do krwi rozpuszczają się w osoczu na zasadzie rozpuszczalności fizycznej i przenikają w tej postaci do wnętrza erytrocytów. Tam pod wpływem enzymu anhydrazy węglanowej dwutlenek węgla wiąże się z wodą i powstaje kwas węglowy.

Kwas węglowy dysocjuje na wolne jony H+ i HCO3. Jony H+ wiążą się z hemoglobiną, większość jonów HCO3 dyfunduje zaś do osocza. Zwiększenie stężenia jonów HCO3 w osoczu krwi żylnej i zmniejszenie we krwi tętniczej powoduje wędrówkę jonów Cl przez otoczkę erytrocytów. We krwi żylnej jony HCO3 przechodzą z erytrocytów do osocza, jony Cl" wchodzą zaś do ich wnętrza. We krwi tętniczej jony Cl' wychodzą z erytrocytów do osocza.

5)       DYFUZJA GAZÓW W TKANKACH: Cząsteczki O2 uwolnione z hemoglobiny przechodzą przez otoczkę erytrocytów do osocza, następnie przez komórki śródbłonka naczyń włosowatych do płynu międzykomórkowego i dopiero z tego płynu dyfundują przez błonę komórkową do poszczególnych komórek. Krew żylna odpływająca z tkanek o intensywnym metabolizmie zawiera mniej tlenu i więcej dwutlenku węgla. Stopień zużycia tlenu przez poszczególne tkanki wyraża się różnicą tętniczo-żylną w zawartości tlenu. Krew tętnicza dopływająca do wszystkich tkanek ma jednakową zawartość tlenu, natomiast krew żylna może zawierać go więcej lub mniej. W spoczynku pojemność minutowa serca wynosi około 5,4 L, a różnica tętniczo-żylna w zawartości tlenu we krwi pomiędzy zbiornikiem tętniczym dużym a zbiornikiem żylnym dużym wynosi około 46 mL O2 na l L krwi. Zużycie spoczynkowe tlenu na minutę może zwiększyć się do 16 razy w czasie wysiłku fizycznego

6)       OŚRODEK ODDECHOWY: Regulacja oddychania, czyli częstotliwość i głębokość oddechów, odbywa się za pośrednictwem ośrodka oddechowego położonego w rdzeniu przedłużonym Modulacja aktywności ośrodka wdechu - Pobudzenie powstające samoistnie w ośrodku wdechu jest modulowane, a więc oddechy przyspieszają się i są pogłębione lub zwalniają się i spłycają się na skutek:

•          impulsów wysyłanych przez receptory i odbieranych przez neurony wdechowe;

•          zmiany wartości pH w bezpośrednim sąsiedztwie neuronów wdechowych, czyli po podrażnieniu chemodetektorów.

Impulsy nerwowe modulujące aktywność neuronów ośrodka wdechu biegną od:

•                      chemoreceptorów kłębuszków szyjnych i aortowych

•                      interoreceptorów w tkance płucnej oraz proprioreceptorów klatki piersiowej;

•                      ośrodków znajdujących się w wyższych piętrach mózgowia: z kory mózgu, układu limbicznego i ośrodka termoregulacji w podwzgórzu.

7)       CHEMORECEPTORY: Zasadniczym modulatorem aktywności ośrodka wdechu są impulsy aferentne biegnące od chemoreceptorów kłębuszków szyjnych i kłębków aortalnych. Przez kłębki stale przepływają duże, w stosunku do niewielkiej ich masy, ilości krwi tętniczej. Bodźcem drażniącym chemoreceptory jest nieznaczne zwiększenie PC02 i koncentracji jonów wodorowych lub znaczne zmniejszenie P02 we krwi tętniczej. Impulsacja aferentna jest przewodzona od kłębków aortowych do rdzenia przedłużonego za pośrednictwem włókien biegnących w nerwie  IX  i w nerwie błędnym (n. X). Impulsacja wysyłana przez podrażnione chemoreceptory pobudza ośrodek wdechu i oddechy stają się przyspieszone i pogłębione. Pod wpływem impulsacji współczulnej komórki chromochłonne kłębuszka szyjnego uwalniają dopaminę, która zmniejsza pobudliwość chemoreceptorów stanowiących zakończenia gałązki nerwu językowo-gardłowego.

8)       Interoreceptory i proprioreceptory: Wdechowe lub wydechowe ustawienie klatki piersiowej drażni odpowiednie proprioreceptory i wpływa modulujące na częstość i głębokość oddechów. Im głębszy jest wdech, tym głębszy wydech po nim następuje.

9)       Chemodetektory w rdzeniu przedłużonym: Zwiększenie koncentracji jonów wodorowych podrażnia chemodetektory, które z kolei pobudzają ośrodek wdechu. Wrażliwość chemodetektorów na zmianę wartości pH zmniejsza się w czasie snu i ogólnej narkozy

10)   Przemiana pośrednia w komórkach Cząsteczki O2 dyfundujące do wnętrza komórki wychwytywane są przez mitochondria. W obrębie błony zewnętrznej mitochondriów znajdują się wszystkie enzymy cyklu kwasów trikarboksylowych, czyli cyklu Krebsa, na błonie wewnętrznej zaś enzymy łańcucha oddechowego Metabolity heksoz, aminokwasów i kwasów tłuszczowych w cyklu kwasów trikarboksylowych utleniane są do dwutlenku węgla i wody z jednoczesnym uwolnieniem wolnych atomów wodoru lub wolnych elektronów. Enzymy łańcucha oddechowego przenoszą atomy wodoru na tlen. W procesie tym powstają cząsteczki wody.

11)   Gromadzenie energii w komórce Wśród związków fosforowych wysokoenergetycznych najważniejszym,  uniwersalnym przenośnikiem energii jest adenozynotrifosforan — ATP. Adenozynotrifosforan rozszczepia się w komórce na drodze hydrolizy na denozynodifosforan (ADP) i ortofosforan. Uwolnienie ortofosforanu wyzwala znaczne ilości energii.

12)   Podstawowa przemiana materii Mierząc zużycie tlenu przez organizm w ściśle określonych warunkach, można uzyskać dane porównawcze odnoszące się do przemiany materii w organizmach  różnych ludzi. Warunki pomiaru zużycia tlenu w jednostce czasu są następujące:

całkowity spoczynek fizyczny i psychiczny, pozycja leżąca;

•  od 12 do 14 godzin po ostatnim posiłku;

•   temperatura otoczenia +20°C

Zużycie tlenu w jednostce czasu w tych warunkach wiąże się z wyzwoleniem energii dla procesów fizjologicznych niezbędnych do utrzymania człowieka przy życiu i nosi nazwę podstawowej przemiany materii, która zależy od:

powierzchni ciała;                                                  

wieku badanego człowieka;

płci.

Podstawowa przemiana materii w przeliczeniu na metr kwadratowy powierzchni ciała zmniejsza się w miarę przybywania lat. U płci męskiej jest ona większa, a  u płci żeńskiej mniejsza. Wiele czynników pobudza przemianę materii i zwiększa zużycie tlenu przez organizm w jednostce czasu. Są to:

praca fizyczna;

praca umysłowa i stany emocjonalne;                                            

niska lub wysoka temperatura otoczenia

Czynniki wpływające na przemianę materii to:

zwiększenie zawartości niektórych hormonów we krwi, zwłaszcza hormonów gruczołu tarczowego i hormonów rdzenia nadnerczy;

trawienie i przyswajanie pokarmów.

Praca fizyczna zwiększa zużycie energii w mięśniach szkieletowych. U ludzi pracujących fizycznie przemiana materii jest 0,5—2 razy większa od podstawowej przemiany materii. Umiarkowany wysiłek fizyczny w ciągu doby obejmuje:

8 godzin pracy fizycznej o umiarkowanej ciężkości,

6 godzin zajęć siedzących,

2 godziny chodzenia i

8 godzin leżenia w łóżku

Poza ogólnym zapotrzebowaniem na energię konieczne jest białko w pokarmach, na które zapotrzebowanie u „standardowego" mężczyzny wynosi 0,57 g na l kg masy ciała na dobę, u „standardowej kobiety" zaś 0,52 g na l kg masy ciała na dobę.

Niska temperatura otoczenia, poniżej 20°C, zwiększa utratę ciepła i przyspiesza metabolizm w organizmie w celu utrzymania stałej temperatury ciała.

Temperatura otoczenia wyższa o kilkanaście lub kilkadziesiąt stopni od 20°C wymaga dodatkowej energii na odprowadzenie ciepła z organizmu i zapobieżenie przegrzaniu.Trawienie i przyswajanie składników pokarmowych zwiększaj ą przemianę materii, co nosi nazwę swoistego dynamicznego działania pokarmów.