Биофизические основы дыхания - Биофизика сложных систем. Биофизика дыхания
Биофизическое толкование процессов растворения газов в организме важно как при анализе жизнедеятельности в обычных условиях, так и при изучении воздействия на организм различных факторов окружающей среды.
На процесс газообмена не оказывают влияния электрический, осмотический и гидростатический градиенты.
Парциальное давление газа - это такое давление компонента газовой смеси, которое он оказывал бы на заключающую его оболочку, если бы один занимал весь объем, предоставленный этой смеси. Размерностью парциального давления, также как размерностью напряжения, служат единицы давления. Расчет парциальных давлений производят по формуле:
Ра=[(Ратм+РН2О)*Сг]/100% (1)
Под напряжением газа в жидкости понимают такое парциальное давление данного газа в газовой смеси над этой жидкостью, которое нужно создать для поддержания равновесия в его содержании между газовой смесью и жидкостью, то есть для прекращения всякого газообмена между ними. Напряжение газа в жидкости ограничено пределом, которым является его парциальное давление в газовой смеси над этой жидкостью. Такое предельное состояние называется насыщением газом жидкости. Концентрация газа определяется по формуле, что выражает закон Генри-Дальтона:
Сг= mг/Vж =Рг*бг (2)
Где бг - коэффициент растворимости данного газа.
Долгое время дебатировался вопрос о существовании активного транспорта кислорода в легких. Сейчас общепризнано, что в организме нет систем активного транспорта кислорода, углекислого газа и азота. Следовательно, газообмен в легких осуществляется под действием только одной силы - концентрационного градиента каждого из этих газов на АКМ. Поэтому массоперенос газов подчиняется уравнению Фика:
Dm/dt = - D*s*grad C (3)
Для количественной оценки градиентов на АКМ необходимо знать ее толщину. Наслоение суфрактанта на эпителиальную выстилку альвеолы создают дополнительную к АКМ диффузионную среду, которую газы преодолевают при их массопереносе. Следовательно, за счет суфрактанта диффузионный путь чуть-чуть удлиняется, что приводит к незначительному снижению концентрационного градиента АКМ. Диффузионный путь определяется плотностью капиллярной сети, которая зависит от потребности той или иной ткани в кислороде. Суфрактант снижает поверхностное натяжение альвеолярных стенок, причем коэффициент поверхностного натяжения (у) зависит от толщины пленки. Колебания диффузионного пути не нарушают газообмена. Взаимосвязь между поверхностным натяжением и давлением показано на рисунке 1 и определяется законом Лапласа.
(Рис. 1)
Согласно закону Лапласа, давление на стенках равно удвоенному поверхностному натяжению, деленному на радиус:
P = 2у/r (4)
Сила упругости в легких, которая заставляет их спадаться на выдохе, называется эластичной тягой легких (ЭТЛ). Одним из компонентов ЭТЛ является сила поверхностного натяжения. Если поверхностное натяжение на альвеолах с разным размером было бы одинаковое, тогда давление в меньшей альвеоле было бы больше, чем давление в альвеоле с большим радиусом. В таком случае, давление уравновесилось бы за счет друг друга.
Из сопоставлений парциальных давлений и напряжений каждого из газов следует, что кислород и углекислый газ преодолевают АКМ по концентрационному градиенту в противоположных направлениях. Концентрационные градиенты О 2 и СО 2 на АКМ резко подают при патологии. Это может быть при изменении газовой среды, в которой дышит организм, а также при патологии самой дыхательной системы.
Диффузионной способностью легких называют объем данного газа, переносимый через АКМ всей "дышащей" поверхности легких в течение 1 мин при разности парциальных давлений на мембране в 1 мм рт. ст. и нормальной ее толщине. Диффузия кислорода, углекислого газа и азота в тканях происходят под действием концентрационного градиента этих газов между кровью, текущей по капиллярам, и межклеточной жидкостью. Свободной диффузии свойственна довольно медленная кинетика.
Похожие статьи
-
Введение - Биофизика сложных систем. Биофизика дыхания
Для нормального протекания обменных процессов в организме человека и животных в равной мере необходим как постоянный приток кислорода, так и непрерывное...
-
Анатомия - Биофизика сложных систем. Биофизика дыхания
Дыхательная система осуществляет газообмен между внешней средой и организмом, доставляет в организм кислород и выводит из него углекислый газ. Эта...
-
3 Основы методики лечебной физической культуры при заболеваниях органов дыхания В занятиях лечебной физической культурой при заболеваниях органов дыхания...
-
Ионизирующее излучение объединяет в себе радиоактивные излучения ( б, в, г - лучи), жесткое рентгеновское излучение, а также поток протонов и нейтронов....
-
Это максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимально глубокого вдоха. Она колеблется от 3500 до 4800 мл у мужчин и от 300 до...
-
- Механизм Происхождения И Характеристика Кашля; - Сухой Кашель И С Отделением Мокроты; - Характеристика Мокроты, Ее Происхождение ; - Диагностическое...
-
Легкие - Дыхательная система человека
В целом легкие имеют вид губчатых, пористых конусовидных образований, лежащих о обеих половинах грудной полости. Наименьший структурный элемент легкого -...
-
Дыхание осуществляется через нос, в спокойном состоянии без напряжения, при физической нагрузке - затрудненное, появляется одышка исчезающая в состоянии...
-
Нос нормальной формы. Верхние дыхательные пути проходимы, патологического отделяемого нет. Выдыхаемый воздух без патологического запаха. Грудная клетка...
-
Аппарат дыхания, Строение дыхательной системы - Анатомические особенности организма летающих птиц
Строение дыхательной системы Что же отличает птиц от пресмыкающихся? Приобретение способности к полету и возрастание общей подвижности птиц связаны с...
-
Система органов дыхания - Синдром Мэллори-Вейса
Дыхание затруднено, поверхностное, инспираторная одышка. Грудная клетка правильной формы (астеническая), симметричная, межреберные промежутки втянуты,...
-
Общий осмотр. Состояние больной удовлетворительное. Положение активное. Телосложение правильное, деформаций скелета нет. Рост 165 см, вес 79.5 кг....
-
Гигиена дыхания - Дыхательная система человека
Физиологии наиболее важные газы - O2, CO2, N2. Они присутствуют в атмосферном воздухе в пропорциях указанных в табл. 1. Кроме того, атмосфера содержит...
-
Система органов дыхания, Система органов кровообращения - Хронический панкреатит, стадия обострения
Форма носа не изменена, дыхание через нос свободное с обоих сторон. Гортань не деформирована, голос тихий. Грудная клетка нормостеническая, над - и...
-
Одышка. - Дыхательная система человека
Одним из наиболее частых заболеваний дыхательной системы является одышка, характеризующаяся изменением частоты, глубины и ритма дыхания. Одышка может...
-
1) [+]саблевидную форму 2) [-]серповидную форму 3) [-]округлую форму 4) [-]кинжаловидную форму Почему скелет птицы легкий и прочный? 1. Внутри костей...
-
1) [-]лягушек 2) [+]саламандр 3) [-]тритонов 4) [-]жаб Какая кровь движется по сосудам кровеносной системы рыбы? 1) [-]смешанная 2) [+]артериальная и...
-
Источники, за счет которых образуется шейное сплетение - это передние ветви первых четырех, пяти шейных спинномозговых нервов. Топография. Сплетение...
-
Постоянными источниками сплетения являются передние ветви трех верхних поясничных нервов, дополнительными - часть передней ветви XII грудного и IV-V...
-
1) [-]глотку 2) [+]тонкую кишку 3) [-]клоаку 4) [-]пищевод У какого класса позвоночных животных впервые в ходе эволюции появляется шейный отдел...
-
Развитие клеток иммунной системы - Характеристика основ иммунологии
В - лимфоциты, как и моноциты, проходят созревание в костном мозге, откуда зрелые клетки выходят в кровяное русло. В-лимфоциты также могут покидать...
-
Актуальность темы. Санаторно-курортное лечение на этапе функциональных расстройств организма полностью отвечает профилактическому направлению...
-
Озонотерапия стенокардия напряжение Одним из важных достижений медицины второй половины XX века явилось открытие факторов риска (ФР), влияющих на...
-
Система методов технических медицинских исследований - Научные основы приборостроение в медицине
Инструментальные средства медико-биологических исследований представляют собой совокупность приборов, аппаратов, систем, комплексов и приспособлений к...
-
Крестцовое сплетение, его нервы, область иннервации - Основы анатомии периферической нервной системы
Крестцовое сплетение объединяют с копчиковым, называя крестцово-копчиковым сплетением. Источниками сплетения являются передние ветви IV-V-го (частично)...
-
Згідно Закону України "Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення" № 4004-ХП від 24.02.2009, "Правил санітарної охорони...
-
За 2011-2013 р., у портах України здійснено дослідження за проведенням фумігаційних робіт на 882 суднах, з них на українських судах 132, що становить...
-
На первом этапе поток фотонов попадает на сцинтилляционный экран, где преобразуется в поток фотонов видимого света. Затем с помощью светосильное оптики,...
-
Одним із джерел забруднення морського середовища Світового океану та Чорного моря є необроблені стічні води, що скидаються з суден при їх експлуатації....
-
Дыхание через нос свободное. Грудная клетка - нормостеническая, симметричная. Обе половины равномерно участвуют в акте дыхания. Тип дыхания - грудной....
-
Система органов дыхания, Система органов кровообращения - Острый двухсторонний гайморит
Кашля нет. Болей в грудной клетке, удушья нет. Носовое дыхание ослаблено с двух сторон, слизистая оболочка носа резко отечна. Дыхание через нос...
-
Значение дыхания для жизни человека - Физиология и гигиена органов дыхания у детей
Подавляющее число живых организмов, в том числе и человек, для поддержания обмена веществ нуждается в кислороде. Прекращение обмена веществ означает...
-
Легкие. Строение - Строение и функции дыхательной системы
Легкие занимают почти всю грудную полость. Правое легкое короче и шире, левое -- длиннее и уже. Правое легкое состоит из трет долей (верхней, средней и...
-
Человеческий организм представляет собой единое целое, в котором все отдельные системы и органы развиваются и функционируют во взаимной зависимости и...
-
1. Полипараметрическая оценка гомеостатических показателей липидного, углеводного, кислородного метаболизма, свертывающей системы и уровня...
-
Вторая сигнальная система - основа интеллекта человека - Биосоциальная сущность человека
Сложные условно-рефлекторные связи человеческого мозга, лежащие в основе возникновения чувств, параллельно стимулировали Возникновение и развитие Центров...
-
Межреберные нервы, их ветви, область иннервации - Основы анатомии периферической нервной системы
Передние ветви грудных спинномозговых нервов образуют 11 пар межреберных нервов и 12-ю пару - подреберные нервы. Нервы в межреберном промежутке...
-
Плечевое сплетение образуется передними ветвями V-VIII шейных и первых двух грудных спинномозговых нервов. Ветви сливаются в три ствола: верхний,...
-
Источниками образования плечевого сплетения являются передние ветви четырех нижних шейных и 1-2-го грудных спинномозговых нервов. Сплетение формируется...
-
Спинномозговой нерв и его ветви - Основы анатомии периферической нервной системы
Спинномозговые нервы отличаются метамерным расположением и небольшой длиной (3-4 см), а также присутствием в пучках чувствительных, двигательных,...
Биофизические основы дыхания - Биофизика сложных систем. Биофизика дыхания