معلومة

كم يتم تبادل الغاز في نفس الإنسان؟

كم يتم تبادل الغاز في نفس الإنسان؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

عندما نتنفس ، تمتص الرئتان جزءًا من الأكسجين الموجود في الهواء ، وتستبدله بكمية من ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. عادةً ما مقدار دولار O_2 دولار (بالجرام أو المليلتر أو المولات على سبيل المثال) الذي يتم امتصاصه وكمية $ CO_2 $ و $ H_2O $ التي يتم إطلاقها في نفس واحد لشخص بالغ سليم؟

بالطبع ، ستختلف الكميات الدقيقة من شخص لآخر وبناءً على مدى عمق تنفس الشخص ، وصحة الرئة ، وما إلى ذلك. أنا أبحث فقط عن شكل ملعب كرة قدم.


بحسب ويكيبيديا

"في حالة الشباب البالغين الأصحاء ، يبلغ حجم المد والجزر حوالي 500 مل لكل إلهام…"

(حجم المد والجزر هو الحجم المستوحى / منتهي الصلاحية)

باستخدام هذا الرقم ، جنبًا إلى جنب مع قيم تكوين الغاز المأخوذة أيضًا من ويكيبيديا ، أقدر أنه في كل نفس نتنفسه في 18 ملغ O2 (1.1 ملي مول) ونطلق 36 مجم من ثاني أكسيد الكربون2 (1.2 ملي مول) زائد 20 مجم هيدروكسي2O (1.1 ملمول). هذه ، كما تقول ، أرقام ملعب كرة قدم.

حساب العينة:

ا2 مستوحى من الحجم = 21٪ ؛ ا2 منتهية الصلاحية = 16٪ من حيث الحجم

ا2 التغيير = 5٪ بالحجم = 5 * 500/100 = 25 مل

1 غاز مول = 22.4 لتر ؛ 1 مليمول غاز = 22.4 مل

ا2 التغيير = 25 / 22.4 ملي مول = 1.1 ملي مول

MW O2 = 16

ا2 التغيير = 17.6 مجم

القيم النسبية قريبة بشكل مطمئن مما قد تتوقعه من معادلة الكتاب المدرسي لأكسدة الكربوهيدرات: C6ح12ا6 + 6O2 -> 6CO2 + 6 ح2ا


تبادل الغازات

يعتمد IVOX على وضع جهاز أكسجين من الألياف المجوفة مثبت على قسطرة مزدوجة التجويف. يبلغ قطر الألياف 200 ميكرومتر وتحتوي على مسام دقيقة تسهل تبادل الغازات. يحتوي على عدة آلاف من الألياف ويبلغ طوله حوالي 40-50 سم بمجرد إدخاله عبر الفخذ أو الطرق الوداجية الداخلية ، ويمتد النظام من الوريد الأجوف العلوي إلى الوريد الأجوف السفلي عبر الأذين الأيمن. يتم توفير الأكسجين عن طريق الضغط السلبي للسماح بتبادل الغازات بين طور الغاز داخل اللمعة ومرحلة الدم خارج اللمعة عن طريق الانتشار. تشمل مضاعفات الاستخدام تلك المتعلقة بالوصول الوريدي المركزي ، والنزيف (جزئيًا بسبب ضرورة منع تخثر الدم الجهازي) ، والعدوى ، والتخثر الوريدي العميق (بسبب انخفاض التصريف الوريدي من الطرف السفلي بعد وضع الوريد الفخذي) ، وانخفاض في كفاءة الجهاز بسبب تكوين الجلطة داخل حزمة الألياف.

تمت الإشارة إلى IVOX من أجل أكسجة المرضى الذين يعانون من متلازمة الضائقة التنفسية الحادة الوخيمة (ARDS) للسماح بالتهوية التقليدية الأقل عدوانية على أمل تجنب الصدمات الضغطية والحجمية للرئتين. ومع ذلك ، جزئيًا بسبب زيادة تطور أجهزة التنفس الصناعي الحالية وفهم أفضل لعملية المرض ، وجزئيًا بسبب معدل تعقيد ومضاعفات IVOX ، فقد أصبح الآن غير صالح.


ما هي كمية الأكسجين التي تستهلكها رئة الإنسان؟

خلفية: يصعب قياس كمية الأكسجين التي تستهلكها الرئة نفسها لأنها تدخل في تبادل الغازات بكامل الجسم. قد تزداد بشكل ملحوظ في ظل الظروف المرضية مثل عدوى الرئة أو متلازمة الضائقة التنفسية لدى البالغين. لتقدير الاستهلاك الطبيعي للأكسجين في الرئة البشرية كأساس لمزيد من الدراسات ، قد يكون تحليل غازات الجهاز التنفسي أثناء المجازة القلبية الرئوية الكاملة طريقة بسيطة لأن الدورة الدموية الرئوية منفصلة عن تدفق الدم النظامي خلال هذه الفترة.

أساليب: تم تحديد استهلاك الأوكسجين في الرئة في 16 مريضا يخضعون لجراحة القلب. أثناء المجازة القلبية الرئوية الكلية تم تهوية رئتيهم بأحجام دقيقة منخفضة (حجم المد والجزر ، معدل 150 مل ، 6 دقائق -1 جزء الأكسجين الشهيقي ، 0.5 ضغط الزفير النهائي الإيجابي ، 3 مم زئبق). تم جمع وتحليل كل غازات الزفير بواسطة القياس غير المباشر. كقيمة مرجعية أيضًا ، تم تحديد استهلاك الأكسجين لكامل الجسم لهؤلاء المرضى قبل المجازة القلبية الرئوية الكلية. في دراسة تجريبية لثمانية مرضى إضافيين (نفس نمط التنفس الصناعي) ، تم تقييم مساهمة تدفق الدم النظامي (القصبي) في تبادل الغازات الرئوية أثناء المجازة القلبية الرئوية. لهذا الغرض ، تم قياس كمية الانتفاخ المنتشر من الدم الجهازي إلى نظام الشعب الهوائية.

نتائج: تستهلك الرئة البشرية حوالي 5-6 مل من الأكسجين في الدقيقة عند درجة حرارة المريء 28 درجة مئوية. كان متوسط ​​حاصل الرئة والجهاز التنفسي لكامل الجسم متشابهين (0.84 و 0.77 على التوالي). يشير استقراء استهلاك الأكسجين في الرئة إلى 36 درجة مئوية إلى أن الرئة تستهلك حوالي 11 مل / دقيقة أو حوالي 5٪ من إجمالي استهلاك الجسم للأكسجين. نظرًا لأن كمية الإنفلوران المنتشرة من الدوران الجهازي إلى نظام الشعب الهوائية أثناء المجازة القلبية الرئوية كانت أقل من 0.1٪ ، يمكن افتراض أن مساهمة تدفق الدم القصبي في تبادل غازات الرئة لا تكاد تذكر.

الاستنتاجات: تستهلك الرئة حوالي 5٪ من امتصاص الجسم للأكسجين بالكامل.


تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون

تتمثل الوظيفة الأساسية للجهاز التنفسي في امتصاص الأكسجين والتخلص من ثاني أكسيد الكربون. يدخل الأكسجين المستنشق إلى الرئتين ويصل إلى الحويصلات الهوائية. طبقات الخلايا المبطنة للحويصلات الهوائية والشعيرات الدموية المحيطة بها سمك خلية واحدة فقط وتكون على اتصال وثيق مع بعضها البعض. يبلغ متوسط ​​هذا الحاجز بين الهواء والدم حوالي 1 ميكرون (1 /10,000 سم ، أو 0.000039 بوصة) في السماكة. يمر الأكسجين بسرعة عبر هذا الحاجز الهوائي الدموي إلى الدم في الشعيرات الدموية. وبالمثل ، يمر ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلات الهوائية ثم يتم الزفير.

ينتقل الدم المؤكسج من الرئتين عبر الأوردة الرئوية إلى الجانب الأيسر من القلب ، والذي يضخ الدم إلى باقي الجسم (انظر وظيفة القلب). يعود الدم الغني بثاني أكسيد الكربون الذي يعاني من نقص الأكسجين إلى الجانب الأيمن من القلب من خلال وريدين كبيرين ، الوريد الأجوف العلوي والوريد الأجوف السفلي. ثم يُضخ الدم عبر الشريان الرئوي إلى الرئتين ، حيث يلتقط الأكسجين ويطلق ثاني أكسيد الكربون.

وظيفة الجهاز التنفسي هي إضافة الأكسجين إلى الدم وإزالة ثاني أكسيد الكربون. تسمح الجدران الرقيقة المجهرية للحويصلات الهوائية للأكسجين المستنشق بالتحرك بسرعة وسهولة من الرئتين إلى خلايا الدم الحمراء في الشعيرات الدموية المحيطة. في الوقت نفسه ، ينتقل ثاني أكسيد الكربون من الدم في الشعيرات الدموية إلى الحويصلات الهوائية.

لدعم امتصاص الأكسجين وإطلاق ثاني أكسيد الكربون ، يتم إحضار حوالي 5 إلى 8 لترات (حوالي 1.3 إلى 2.1 جالون) من الهواء في الدقيقة داخل وخارج الرئتين ، وحوالي ثلاثة أعشار اللتر (حوالي ثلاثة أعشار من a ربع لتر) من الأكسجين من الحويصلات الهوائية إلى الدم كل دقيقة ، حتى عندما يكون الشخص في حالة راحة. في الوقت نفسه ، ينتقل حجم مماثل من ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلات الهوائية ويتم الزفير. أثناء التمرين ، من الممكن استنشاق وإخراج أكثر من 100 لتر (حوالي 26 جالونًا) من الهواء في الدقيقة واستخراج 3 لترات (أقل بقليل من 1 جالون) من الأكسجين من هذا الهواء في الدقيقة. معدل استخدام الجسم للأكسجين هو أحد مقاييس معدل الطاقة التي ينفقها الجسم. يتم التنفس والزفير عن طريق عضلات الجهاز التنفسي.

تبادل الغازات بين الفراغات السنخية والشعيرات الدموية

وظيفة الجهاز التنفسي هي تحريك غازين: الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. يحدث تبادل الغازات في ملايين الحويصلات الهوائية في الرئتين والشعيرات الدموية التي تغلفها. كما هو موضح أدناه ، ينتقل الأكسجين المستنشق من الحويصلات الهوائية إلى الدم في الشعيرات الدموية ، وينتقل ثاني أكسيد الكربون من الدم في الشعيرات الدموية إلى الهواء في الحويصلات الهوائية.


علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء: قوانين الغازات والتنفس

يتعلم كل طالب كيمياء ثلاثة قوانين أساسية للغاز: قانون تشارلز وقانون بويل وقانون دالتون. فيما يتعلق بالتنفس ، فإن قانون تشارلز هو الأقل قابلية للتطبيق لأن درجة حرارة الجسم نادراً ما تتغير كثيراً. ينص قانون تشارلز على الضغط المستمر المعطى مع زيادة درجة حرارة الغاز وكذلك الضغط. ومع ذلك ، فإن قوانين بويل ودالتون تنطبق إلى حد كبير.

محتويات تحت الضغط

يشير قانون بويل إلى علاقة عكسية بسيطة بين الحجم والضغط. مع زيادة حجم الحاوية ، ينخفض ​​ضغط الغاز داخل الحاوية ، وعلى العكس من ذلك ، يؤدي انخفاض حجم الحاوية إلى زيادة ضغط الغاز بداخلها. فيما يتعلق بالحاويات ، فكر في التجويف الصدري. يُحاط التجويف الصدري بالقفص الصدري والحجاب الحاجز. على الرغم من أن داخل الرئتين مفتوح مباشرة على البيئة الخارجية ، فإن المنطقة خارج الرئتين ليست كذلك. كما سترى ، هذا مهم جدًا في قدرتك على التنفس.

ثني عضلاتك

ومن الأمثلة الرائعة على ذلك أن تأخذ زجاجة صودا فارغة بسعة 2 لتر مع الغطاء والضغط عليها. لا يقاوم كثيرا. الآن ضع الغطاء وحاول الضغط مرة أخرى. في هذه المرحلة ، مع الحاوية المغلقة ، تتأثر جزيئات الغاز داخل المنطقة بالتغير في الحجم ، وتزيد من الضغط وتدفع ضد عضلات يدك.

الشكل 13.7 يتم التحكم في التحكم في ضغط الغاز (من خلال قانون بويل) عن طريق انكماش الحجاب الحاجز والقفص الصدري.

لا تتوقف عن الخوار

تشارك العديد من العضلات في التنفس. يتحكم البعض ، مثل العضلات الوربية الداخلية والخارجية ، في حركة القفص الصدري ، يتحكم البعض الآخر في حركة البطن. ومع ذلك ، فإن أهم عضلة في التنفس هي الحجاب الحاجز. الحجاب الحاجز عبارة عن عضلة على شكل قبة ، وهي مثل كل عضلة تتحرك بالتقلص. شكل القبة مهم لأنه عندما ينقبض الحجاب الحاجز ، يصبح منحنى القبة مسطحًا وضحلاً. على هذا النحو ، عندما ينقبض الحجاب الحاجز ، يكبر التجويف الصدري (انظر الشكل 13.7).

الزيادة في حجم التجويف الصدري تعني انخفاضًا طفيفًا في الضغط. عند هذه النقطة يكون ضغط الهواء الخارجي أعلى بقليل من الضغط داخل التجويف الصدري. نظرًا لأن الضغط يتحرك ، تمامًا مثل الانتشار ، من الأعلى إلى المنخفض ، يندفع الهواء الخارجي ويملأ الرئتين. يبدأ شكل القبة مرة أخرى عندما يرتاح الحجاب الحاجز ، لأن الاسترخاء يجعل الحجاب الحاجز يستأنف شكل القبة في عملية تعرف باسم الارتداد المرن. هذا يقلل من حجم التجويف الصدري ويزيد من ضغطه ويدفع الهواء للخروج. لا يلزم أن يكون التغيير في الضغط كبيرًا ، ولكن في التنفس الطبيعي ، يتغير الضغط داخل التجويف الصدري بشكل طفيف فقط: ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر = 760 ملم زئبق (زئبق) ، الاستنشاق الطبيعي = 759 ملم زئبق ، الزفير الطبيعي = 761 ملم زئبق!

عربات اصطدام

أحد أكثر الأخطاء شيوعًا التي يرتكبها الطلاب هو الإشارة إلى "امتصاص الهواء". أو "مص من القش". عندما يفكر الناس في الشفط ، فإنهم يعتقدون أنه يتم سحب الهواء إلى الماصة أو إلى المكنسة الكهربائية. لا شيء يمكن أن يكون أبعد عن الحقيقة! ال أدنى الضغط داخل فم يسمح أعلى الضغط في هواء للضغط على سطح السائل الذي تشربه ، وبالتالي دفع السائل إلى أعلى المصاصة. لا يوجد؟ قوة مص؟ في العلم ، والمعروف أيضًا باسم "لا شيء مقرف في العلم!"

قانون دالتون والضغط الجزئي

ينص قانون دالتون على أن كل غاز في محلول الغاز (مثل الهواء) يمارس ضغطه الخاص بناءً على تركيزه في المحلول (انظر الشكل 13.8). يتكون الهواء الذي تتنفسه في الغالب من غازين: النيتروجين (78.6 في المائة) والأكسجين (20.9 في المائة). الباقي ، 0.5 في المائة فقط ، هو في الغالب ماء ، على الرغم من أنه في الصيف على الساحل الشرقي يبدو أنه أكثر! والمثير للدهشة أن ثاني أكسيد الكربون يمثل 0.04 في المائة فقط من الهواء!

باستخدام؟ P؟ أو؟ p؟ بالنسبة للضغط الجزئي ، يتبع الهواء هذه الصيغة للضغط الجزئي:

بالنسب المذكورة أعلاه:

شكل 13.8 كل غاز من الغازات المختلفة في الهواء يمارس ضغطًا جزئيًا مختلفًا (قانون دالتون). (مايكل جيه فييرا لازاروف)

يصل ثاني أكسيد الكربون في الحويصلات إلى 5.2 بالمائة. مع ضغط جزئي يبلغ 40 مم زئبق ، يكون هذا أعلى 1000 مرة من الضغط في الهواء! كما يمكنك أن تتخيل ، ليس لديك مشكلة في التخلص من ثاني أكسيد الكربون! من ناحية أخرى ، تنخفض مستويات الأكسجين إلى 13.2 في المائة ، أو ضغط جزئي يبلغ 100 ملم زئبق. من الواضح أنك لا تستخدم كل الأكسجين مع كل نفس؟ خبر سار للأشخاص المحاصرين مع كمية محدودة من الأكسجين!

مقتطف من دليل الأبله الكامل في علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء لعام 2004 بقلم مايكل ج. فييرا لازاروف. جميع الحقوق محفوظة بما في ذلك حق الاستنساخ كليًا أو جزئيًا بأي شكل. تستخدم بالترتيب مع كتب ألفا، عضو في Penguin Group (USA) Inc.


قم بتنزيل ملاحظات المراجعة 11th من CBSE للفصل 17 التنفس وتبادل الغازات من الفئة 11 ملاحظات علم الأحياء بتنسيق PDF مجانًا. قم بتنزيل ملاحظات المراجعة الخاصة بالتنفس وتبادل الغازات للصف 11 ملاحظات علم الأحياء واحصل على درجة عالية في الاختبارات. هذه هي ملاحظات علم الأحياء من فئة 11 التنفس وتبادل الغازات التي أعدها فريق من المعلمين الخبراء. تساعدك ملاحظات المراجعة على مراجعة الفصل بأكمله في دقائق. تعد مراجعة الملاحظات في أيام الامتحان من أفضل النصائح التي يوصي بها المعلمون خلال أيام الامتحان.

ملاحظات المراجعة السريعة CBSE
علم الأحياء CBSE Class-11
الفصل 17
التنفس وتبادل الغازات فئة 11 ملاحظات الأحياء

عملية تبادل O2 من الغلاف الجوي مع CO2 التي تنتجها الخلية تسمى التنفس. يحدث على مرحلتين من الشهيق والزفير. أثناء الشهيق يدخل الهواء إلى الرئتين من الغلاف الجوي وأثناء الزفير يخرج الهواء من الرئتين.

ب. إنها عملية فيزيائية.

ج. لا يتم إطلاق أي طاقة.

ب. إنها عملية كيميائية حيوية.

ج. يتم تحرير الطاقة في شكل ATP.

أعضاء الجهاز التنفسي - تختلف آلية التنفس باختلاف الكائنات الحية وفقًا لبنية الجسم والموئل.

أعضاء الجهاز التنفسيالكائنات الحية
كامل سطح الجسمالإسفنج ، تجويف الأمعاء ، الديدان المفلطحة.
جلددودة الأرض.
نظام القصبة الهوائيةالحشرات
الخياشيمالحوت والمفصليات المائية.
رئتينالبرمائيات والثدييات.

الجهاز التنفسي البشري

  • يتكون الجهاز التنفسي البشري من زوج من الخياشيم والبلعوم والحنجرة والشعب الهوائية والقصيبات التي تنتهي في النهاية إلى الحويصلات الهوائية.
  • غرفة الأنف فتح في البلعوم الذي يؤدي إلى الحنجرة. تحتوي الحنجرة على صندوق صوت (صندوق صوت) يساعد في إنتاج الصوت.
  • يتم دعم القصبة الهوائية والشعب الهوائية الأولية والثانوية والثالثية والشعيبات الأولية من قبل حلقات غضروفية غير كاملة لمنع الانهيار في حالة عدم وجود هواء.
  • تنتهي كل قصبة في كيس غير منتظم محاط بجدار ، يحتوي على أوعية دموية مثل الهيكل الذي يسمى الحويصلات الهوائية.
  • تشكل الشبكة المتفرعة من القصبات الهوائية والقصيبات والحويصلات الهوائية مجتمعة الرئتين.
  • رئتان مغطاة بطبقتين غشاء الجنب وجود السائل الجنبي بينهما لتقليل الاحتكاك على سطح الرئة.
  • إجراء الأجزاء تشمل الخياشيم والبلعوم والحنجرة والقصبة الهوائية. تشمل الوظائف الرئيسية-
  1. نقل الهواء الجوي إلى الحويصلات الهوائية.
  2. إزالة الجزيئات الغريبة من الهواء وترطيبها وإعادتها إلى درجة حرارة الجسم.
  • ال قطع غيار هي الحويصلات الهوائية. إنه موقع الانتشار الفعلي و C بين الدم والهواء الجوي.

خطوات التنفس

  1. التنفس الذي ينتشر فيه هواء الغلاف الجوي الغني بالأكسجين وينتشر الهواء السنخي الغني بالكربون.
  2. انتشار الغازات عبر الغشاء السنخي.
  3. نقل الغازات عن طريق الدم.
  4. انتشار و C بين الدم والأنسجة.
  5. الاستفادة من الخلايا للحصول على الطاقة وإطلاق C (التنفس الخلوي).

آلية التنفس

  • التنفس ينطوي على الشهيق والزفير. أثناء الشهيق ، يتم سحب الهواء الجوي إلى الداخل وأثناء الزفير ، يتم إطلاق الهواء السنخي.
  • تحدث حركة الهواء للداخل والخارج بسبب الاختلاف في مكون الضغط.
  • يحدث الشهيق عندما يقل الضغط داخل الرئة ويحدث الزفير عندما يكون الضغط في الرئتين أكبر منه في الخارج.
  • الحجاب الحاجز والخارجي والداخلي عضلات بين الضلوع بين الضلوع تساعد في تطوير تدرج الضغط بسبب التغيير في الحجم.
  • يؤدي تقلص العضلات الوربية إلى رفع الضلوع والقص مما يؤدي إلى زيادة حجم التجويف الصدري مما يؤدي إلى انخفاض في الضغط من الضغط الجوي. هذا يسبب الإلهام.
  • استرخاء عضلات الحجاب الحاجز والعضلات الوربية يقلل من حجم الصدر و زيادة الضغط يسبب انتهاء الصلاحية.
  • يتم تقدير حجم الهواء المتضمن في حركات التنفس باستخدام مقياس التنفس للتقييم السريري لوظائف الرئة.

حجم وقدرات الجهاز التنفسي

حجم المد والجزر (تلفزيون) & # 8211 حجم الهواء المستوحى أو المنتهي الصلاحية أثناء التنفس الطبيعي. حوالي 500 مل في الرجل السليم.

حجم احتياطي الشهيق (IRV) - حجم إضافي من الهواء يمكن أن يلهمه الشخص عن طريق الإلهام القوي. يكون حوالي 2500 مل إلى 3000 مل.

حجم احتياطي انتهاء الصلاحية (ERV) - كمية الهواء الإضافية التي يمكن أن تنتهي صلاحيتها عن طريق الزفير القسري. يكون حوالي 1000 مل إلى 1100 مل.

الحجم المتبقي (RV) & # 8211 حجم الهواء المتبقي في الرئتين حتى بعد الزفير القسري. فهو يقع في حوالي 1100 مل إلى 1200 مل.

قدرة الشهيق (IC) & # 8211 تلفزيون + IRV

سعة الزفير (EC) - تلفزيون + ERV

القدرة الوظيفية المتبقية (FRC) & # 8211 ERV + RV

القدرة الحيوية (VC) & # 8211 الحد الأقصى لحجم الهواء الذي يمكن للشخص أن يتنفسه بعد الزفير القوي. ERV + TV + IRV

إجمالي سعة الرئة (TLC) & # 8211 الحجم الكلي للهواء الذي تستوعبه الرئة في نهاية الشهيق القسري. RV + ERV + TV + IRV أو السعة الحيوية + الحجم المتبقي.

تبادل الغازات

  • يتم تبادل الغازات في موقعين
  1. الحويصلات الهوائية إلى الدم
  2. بين الدم والأنسجة.
  • تحدث تبادلات الغازات عن طريق الانتشار البسيط بسبب تدرج الضغط / التركيز ، وقابلية الذوبان للغازات وسمك الغشاء.
  • يسمى الضغط الذي يساهم به الغاز الفردي في خليط الغاز الضغط الجزئي الذي يمثله pC و p.
  • يختلف الضغط الجزئي للأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الأجزاء المختلفة المشاركة في الانتشار من جزء إلى آخر ويتحرك من ضغط جزئي أعلى إلى ضغط جزئي منخفض.
  • إن قابلية ذوبان C هي 20-25 مرة أكثر من قابلية الذوبان ، لذلك ينتشر C بشكل أسرع من خلال الغشاء.
  • غشاء الانتشار عبارة عن ثلاث طبقات سميكة ، وهي ظهارة حرشفية سنخية وبطانة من الشعيرات الدموية السنخية ومادة قاعدية بينهما.

نقل الغازات

  • الدم هو وسيلة نقل C و. يتم نقل معظم الأكسجين (97٪) من خلال كرات الدم الحمراء والباقي 3٪ عن طريق بلازما الدم.
  • يتم نقل 20-25٪ من الكربون بواسطة كرات الدم الحمراء ، 70٪ على شكل بيكربونات والباقي 7٪ في حالة مذابة بواسطة بلازما الدم.

نقل الأكسجين

  • يتحد الهيموجلوبين في كرات الدم الحمراء مع التكوين أوكسي هيموجلوبين. يتحد كل هيموجلوبين مع أربعة جزيئات أكسجين.
  • يرتبط الارتباط بالضغط الجزئي لـ و ، وتركيز ودرجة حرارة أيون الهيدروجين.
  • تشكل النسبة المئوية لتشبع الهيموجلوبين والضغط الجزئي للأكسجين منحنى السيني (منحنى تفكك الأكسجين).
  • في الحويصلات الهوائية ، يكون p أكثر و pC أقل ، و تركيز أقل من أيونات H + ودرجة حرارة أقل يفضل الارتباط مع الهيموجلوبين. حيث تفضل الحالة المعاكسة في الأنسجة تفكك أوكسي هيموجلوبين.

نقل ثاني أكسيد الكربون

  • يتم نقل ثاني أكسيد الكربون عن طريق الهيموجلوبين كاربامينو-هيموجلوبين. في الأنسجة ، يكون pC مرتفعًا و p أقل مما يفضل ارتباط ثاني أكسيد الكربون بالهيموغلوبين. تساعد الحالة المعاكسة في تفكك الكاربامينو والهيموغلوبين في الحويصلات الهوائية.
  • إنزيم أنهيدراز الكربونيك تساعد في تكوين أيونات الكربونات لنقل ثاني أكسيد الكربون.

تنظيم التنفس

  • لدى البشر القدرة على الحفاظ على معدل التنفس وتعديله لتلبية طلب أنسجة الجسم عن طريق الجهاز العصبي.
  • يقع مركز إيقاع الجهاز التنفسي في النخاع منطقة الدماغ الخلفي. مركز استرواح الرئة اعتدال في الجسر وظيفة مركز إيقاع الجهاز التنفسي.
  • منطقة حساسة للعلاج الكيميائي مركز الإيقاع القريب حساس للغاية لأيونات C و H + التي تتحكم في نهاية المطاف في معدل التنفس. لا يلعب الأكسجين دورًا رئيسيًا في التحكم في معدل التنفس.

وظائف التنفس

  1. إنتاج الطاقة
  2. الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي.
  3. المحافظة على درجة الحرارة
  4. عودة الدم واللمف.

غثيان الجبال هي الحالة التي تتميز بالتأثير السيئ لنقص الأكسجة (نقص الأكسجين) في الأنسجة على ارتفاعات عالية بشكل شائع لدى الشخص الذي يذهب إلى ارتفاعات عالية لأول مرة.

  • يحدث فقدان الشهية والغثيان والقيء بسبب توسع الغازات في الجهاز الهضمي.
  • يحدث ضيق التنفس بسبب الوذمة الرئوية.
  • صداع ، اكتئاب ، توهان ، قلة النوم ، ضعف وتعب.

اضطراب الجهاز التنفسي

  1. أزمة& # 8211 يرجع ذلك إلى رد فعل تحسسي تجاه الجزيئات الغريبة التي تؤثر على الجهاز التنفسي. تشمل الأعراض السعال والصفير وصعوبة التنفس. هذا بسبب زيادة المخاط في جدار الجهاز التنفسي.
  2. انتفاخ الرئة& # 8211 هو تضخم أو انتفاخ غير طبيعي في القصيبات أو الأكياس السنخية في الرئتين. يحدث هذا بسبب تدمير الحاجز بين الحويصلات الهوائية بسبب التدخين واستنشاق دخان آخر. يصبح الزفير صعبًا وتظل الرئة منتفخة.
  3. اضطرابات الجهاز التنفسي المهنية& # 8211 يحدث بسبب احتلال الفرد. يحدث هذا بسبب استنشاق الغاز أو الأبخرة أو الغبار الموجود في محيط مكان العمل. ويشمل ذلك السُحار السيليسي والأسبست الناتج عن التعرض للسيليكا والأسبستوس. تشمل الأعراض تكاثر النسيج الضام الليفي في الجزء العلوي من الرئة مما يسبب الالتهاب.
  4. التهاب رئوي& # 8211 هو التهاب حاد أو التهاب الحويصلات الهوائية في الرئتين بسبب البكتيريا العقدية الرئوية. تصبح الحويصلات ملتهبة بشكل حاد وتمتلئ معظم الحويصلات الهوائية بكريات الدم البيضاء السائلة والميتة مما يحد من التبادل الغازي.

محتويات

السبب الرئيسي للزفير هو تخليص الجسم من ثاني أكسيد الكربون ، وهو نفايات ناتجة عن تبادل الغازات لدى البشر. يدخل الهواء إلى الجسم عن طريق الاستنشاق. خلال هذه العملية ، يدخل الهواء عبر الرئتين. يسمح الانتشار في الحويصلات بتبادل O2 في الشعيرات الدموية الرئوية وإزالة ثاني أكسيد الكربون2 وغيرها من الغازات من الشعيرات الدموية الرئوية الزفير. من أجل طرد الرئتين للهواء ، يرتاح الحجاب الحاجز ، والذي يندفع إلى الأعلى على الرئتين. ثم يتدفق الهواء عبر القصبة الهوائية ثم عبر الحنجرة والبلعوم إلى تجويف الأنف وتجويف الفم حيث يتم طرده خارج الجسم. [1] يستغرق الزفير وقتًا أطول من الاستنشاق ويعتقد أنه يسهل تبادل الغازات بشكل أفضل. تساعد أجزاء من الجهاز العصبي على تنظيم التنفس عند البشر. هواء الزفير ليس مجرد ثاني أكسيد الكربون بل يحتوي على خليط من الغازات الأخرى. يحتوي نفس الإنسان على مركبات عضوية متطايرة (VOCs). تتكون هذه المركبات من الميثانول والأيزوبرين والأسيتون والإيثانول والكحولات الأخرى. يحتوي خليط الزفير أيضًا على الكيتونات والماء والهيدروكربونات الأخرى. [2] [3]

أثناء الزفير تحدث مساهمة الشم في النكهة على عكس الرائحة العادية التي تحدث أثناء مرحلة الاستنشاق. [4]

قياس التنفس هو مقياس لوظيفة الرئة. السعة الكلية للرئة (TLC) ، السعة المتبقية الوظيفية (FRC) ، الحجم المتبقي (RV) ، السعة الحيوية (VC) كلها قيم يمكن اختبارها باستخدام هذه الطريقة. يستخدم قياس التنفس للمساعدة في اكتشاف مشاكل الجهاز التنفسي مثل مرض الانسداد الرئوي المزمن والربو ، ولكن ليس تشخيصه. إنها طريقة فحص بسيطة وفعالة من حيث التكلفة. [5] يمكن إجراء مزيد من التقييم لوظيفة الجهاز التنفسي للشخص من خلال تقييم التهوية الدقيقة والسعة الحيوية القسرية (FVC) وحجم الزفير القسري (FEV). تختلف هذه القيم عند الرجال والنساء لأن الرجال يميلون إلى أن يكونوا أكبر من النساء.

TLC هو أقصى كمية من الهواء في الرئتين بعد أقصى استنشاق. يبلغ متوسط ​​TLC لدى الرجال 6000 مل ، وفي النساء 4200 مل. FRC هو كمية الهواء المتبقية في الرئتين بعد الزفير الطبيعي. يترك الرجال حوالي 2400 مل في المتوسط ​​بينما تحتفظ النساء بحوالي 1800 مل. RV هو مقدار الهواء المتبقي في الرئتين بعد الزفير القسري. متوسط ​​ u200b u200b RV عند الرجال هو 1200 مل وللنساء 1100 مل. VC هو الحد الأقصى لكمية الهواء التي يمكن زفيرها بعد أقصى قدر من الاستنشاق. يميل الرجال إلى متوسط ​​4800 مل والنساء 3100 مل. [ بحاجة لمصدر ]

المدخنون والمصابون بالربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن ، قللوا من قدرة تدفق الهواء. يُظهر الأشخاص الذين يعانون من الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن انخفاضًا في هواء الزفير بسبب التهاب الشعب الهوائية. يتسبب هذا الالتهاب في تضييق المسالك الهوائية مما يسمح بزفير أقل للهواء. تسبب العديد من الأشياء الالتهاب ، ومن الأمثلة على ذلك دخان السجائر والتفاعلات البيئية مثل الحساسية والطقس والتمارين الرياضية. لدى المدخنين عدم القدرة على الزفير بشكل كامل بسبب فقدان المرونة في الرئتين. يتسبب الدخان في الرئتين في تصلبها وتصبح أقل مرونة ، مما يمنع الرئتين من التمدد أو الانكماش كما هو الحال في العادة. [ بحاجة لمصدر ]

يمكن تحديد المساحة الميتة بنوعين من العوامل التشريحية والفسيولوجية. تحتوي بعض العوامل الفسيولوجية على الحويصلات الهوائية غير المروية ولكن جيدة التهوية ، مثل الانسداد الرئوي أو التدخين ، والتهوية المفرطة للحويصلات الهوائية ، التي تحدث فيما يتعلق بالتروية ، في الأشخاص المصابين بمرض انسداد الرئة المزمن ، و "تحويل الفضاء الميت" ، وهو خطأ بين الرئة اليسرى إلى اليمنى يؤدي إلى نقل تركيزات ثاني أكسيد الكربون المرتفعة في الدم الوريدي إلى الجانب الشرياني. [6] العوامل التشريحية هي حجم مجرى الهواء والصمامات وأنابيب الجهاز التنفسي. [6] يمكن أن تؤثر المساحة الفسيولوجية الميتة في الرئتين على مقدار المساحة الميتة بالإضافة إلى عوامل تشمل التدخين والأمراض. تعتبر المساحة الميتة عاملاً رئيسيًا في عمل الرئتين بسبب الاختلافات في الضغوط ، ولكنها قد تعيق أيضًا الشخص. [ بحاجة لمصدر ]

أحد أسباب قدرتنا على التنفس هو مرونة الرئتين. يبلغ متوسط ​​السطح الداخلي للرئتين في الشخص غير المصاب بالانتفاخ في العادة 63 مترًا مربعًا ويمكن أن يستوعب حوالي 5 لترات من حجم الهواء. [7] تمتلك كلتا الرئتين معًا نفس مساحة سطح نصف ملعب التنس. يمكن لأمراض مثل انتفاخ الرئة والسل ، أن تقلل من مساحة السطح ومرونة الرئتين. عامل كبير آخر في مرونة الرئتين هو التدخين بسبب البقايا المتبقية في الرئتين من التدخين. يمكن تدريب مرونة الرئتين على التوسع أكثر. [ بحاجة لمصدر ]

يمكن تقسيم السيطرة على الدماغ من الزفير إلى سيطرة طوعية والسيطرة اللاإرادية. أثناء الزفير الإرادي ، يتم الاحتفاظ بالهواء في الرئتين ويتم إطلاقه بمعدل ثابت. تتضمن أمثلة الزفير الاختياري: الغناء ، والتحدث ، والتمارين الرياضية ، والعزف على آلة موسيقية ، وفرط التنفس الطوعي. يشمل التنفس اللاإرادي التنفس الأيضي والسلوكي. [ بحاجة لمصدر ]

تحرير انتهاء الصلاحية الاختيارية

المسار العصبي للزفير الإرادي معقد وغير مفهوم تمامًا. ومع ذلك ، فإن بعض الأساسيات معروفة. من المعروف أن القشرة الحركية داخل القشرة الدماغية للدماغ تتحكم في التنفس الإرادي لأن القشرة الحركية تتحكم في حركة العضلات الإرادية. [8] يشار إلى هذا باسم المسار القشري الشوكي أو المسار التنفسي الصاعد. [8] [9] يبدأ مسار الإشارة الكهربائية في القشرة الحركية ، ثم يذهب إلى النخاع الشوكي ، ثم إلى عضلات الجهاز التنفسي. تتصل الخلايا العصبية الشوكية مباشرة بعضلات الجهاز التنفسي. لقد ثبت أن البدء في الانكماش الطوعي والاسترخاء في الضلوع الداخلية والخارجية يحدث في الجزء العلوي من القشرة الحركية الأساسية. [8] الجزء الخلفي من موضع التحكم الصدري (داخل الجزء العلوي من القشرة الحركية الأولية) هو مركز التحكم في الحجاب الحاجز. [8] تشير الدراسات إلى أن هناك العديد من المواقع الأخرى داخل الدماغ والتي قد تترافق مع الزفير الإرادي. قد يكون الجزء السفلي من القشرة الحركية الأولية متورطًا ، على وجه التحديد ، في الزفير المتحكم فيه. [8] وقد لوحظ نشاط أيضًا داخل منطقة المحرك التكميلية والقشرة أمام المحرك أثناء التنفس الإرادي. هذا على الأرجح بسبب التركيز والتحضير العقلي للحركة العضلية الإرادية. [8]

الزفير الطوعي ضروري لأنواع كثيرة من الأنشطة. التنفس الصوتي (توليد الكلام) هو نوع من الزفير المتحكم به يستخدم كل يوم. توليد الكلام يعتمد كليًا على الزفير ، ويمكن ملاحظة ذلك من خلال محاولة التحدث أثناء الاستنشاق. [10] باستخدام تدفق الهواء من الرئتين ، يمكن للمرء التحكم في المدة والسعة والنغمة. [11] بينما يتم طرد الهواء فإنه يتدفق عبر المزمار مسبباً الاهتزازات التي تنتج الصوت. اعتمادًا على حركة المزمار ، تتغير درجة الصوت وتغير شدة الهواء عبر المزمار حجم الصوت الناتج عن المزمار. [ بحاجة لمصدر ]

تعديل انتهاء الصلاحية اللاإرادي

يتم التحكم في التنفس اللاإرادي عن طريق مراكز الجهاز التنفسي داخل النخاع المستطيل والجسور. يمكن تقسيم مركز الجهاز التنفسي النخاعي إلى أجزاء أمامية وخلفية. يطلق عليهم المجموعات التنفسية البطنية والظهرية على التوالي. تتكون مجموعة الجهاز التنفسي الجسري من جزأين: مركز ضغط الهواء ومركز انقطاع التنفس. [9] تقع جميع هذه المراكز الأربعة في جذع الدماغ وتعمل معًا للتحكم في التنفس اللاإرادي. في حالتنا ، تتحكم مجموعة التنفس البطني (VRG) في الزفير اللاإرادي.

يُطلق على المسار العصبي للتنفس اللاإرادي اسم المسار البصلي النخاعي. يشار إليه أيضًا باسم المسار التنفسي الهابط. [9] "ينحدر المسار على طول العمود الفقري الجانبي البطني. يقع السبيل الهابط للإلهام اللاإرادي بشكل جانبي ، ويوجد السبيل الخاص بالزفير اللاإرادي بشكل بطني ". [12] يتم التحكم في الإلهام اللاإرادي من قبل مركز الجهاز التنفسي الجسري ومراكز الجهاز التنفسي النخاعية. في حالتنا ، يتحكم VRG في الزفير اللاإرادي. يتم إرسال الإشارات من VRG على طول الحبل الشوكي إلى عدة أعصاب. وتشمل هذه الأعصاب الوربية ، الحجاب الحاجز ، والبطن. [9] تؤدي هذه الأعصاب إلى العضلات المحددة التي تتحكم فيها. يسمح المسار البصلي الشوكي النازل من VRG لمراكز الجهاز التنفسي بالتحكم في استرخاء العضلات ، مما يؤدي إلى الزفير.

التثاؤب تحرير

يعتبر التثاؤب حركة غازية غير تنفسية. حركة الغازات غير التنفسية هي عملية أخرى تنقل الهواء داخل وخارج الرئتين ولا تشمل التنفس. التثاؤب هو رد فعل يميل إلى تعطيل إيقاع التنفس الطبيعي ويعتقد أنه معدي أيضًا. [13] سبب التثاؤب غير معروف ، لكن يعتقد البعض أننا نتثاءب كطريقة لتنظيم مستويات الجسم من O2 وشارك2. الدراسات التي أجريت في بيئة محكومة بمستويات مختلفة من O2 وشارك2 دحض هذه الفرضية. على الرغم من عدم وجود تفسير ملموس لسبب التثاؤب ، يعتقد البعض الآخر أن الناس يزفرون كآلية تبريد لأدمغتنا. دعمت الدراسات التي أجريت على الحيوانات هذه الفكرة ومن الممكن ربط البشر بها أيضًا. [14] والمعروف أن التثاؤب يعمل على تهوية جميع الحويصلات الهوائية في الرئتين.

تحرير المستقبلات

عدة مجموعات مستقبلات في الجسم تنظم التنفس الأيضي. تشير هذه المستقبلات إلى مركز الجهاز التنفسي لبدء الاستنشاق أو الزفير. توجد المستقبلات الكيميائية الطرفية في الشريان الأورطي والشرايين السباتية. يستجيبون لتغيير مستويات الدم من الأكسجين وثاني أكسيد الكربون و H + عن طريق إرسال إشارات إلى الجسر والنخاع. [9] يمكن أن تسبب المستقبلات المهيجة والتمدد في الرئتين الزفير بشكل مباشر. كلاهما يستشعر الجزيئات الأجنبية ويعزز السعال العفوي. تُعرف أيضًا باسم المستقبلات الميكانيكية لأنها تتعرف على التغيرات الفيزيائية وليس التغيرات الكيميائية. [9] تتعرف المستقبلات الكيميائية المركزية في النخاع أيضًا على الاختلافات الكيميائية في H +. على وجه التحديد ، يراقبون تغير درجة الحموضة داخل السائل الخلالي النخاعي والسائل النخاعي الدماغي. [9]

يدعو اليوغيون مثل B.K.S Iyengar كلاً من الاستنشاق والزفير من خلال الأنف في ممارسة اليوجا ، بدلاً من الاستنشاق من الأنف والزفير من خلال الفم. [15] [16] [17] يقولون لطلابهم أن "الأنف للتنفس ، والفم للأكل." [16] [18] [19] [15]


6.4.3 وصف ميزات الحويصلات الهوائية التي تتكيف مع تبادل الغازات.

على الرغم من أن الحويصلات الهوائية صغيرة جدًا ، إلا أن عددًا كبيرًا منها ينتج عنه مساحة كبيرة لتبادل الغازات. كما يتكون جدار الحويصلات الهوائية من طبقة واحدة من الخلايا الرقيقة وكذلك الشعيرات الدموية ، مما يخلق مسافة انتشار قصيرة للغازات. لذلك يسمح هذا بتبادل سريع للغازات. الحويصلات الهوائية مغطاة بشبكة كثيفة من الشعيرات الدموية التي تحتوي على أكسجين منخفض وتركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون. هذا يسمح للأكسجين بالانتشار في الدم وانتشار ثاني أكسيد الكربون خارج الدم. أخيرًا ، توجد خلايا في الجدران السنخية تفرز سائلًا يحافظ على رطوبة السطح الداخلي للحويصلات الهوائية ، مما يسمح للغازات بالذوبان. يحتوي هذا السائل أيضًا على منظف طبيعي يمنع جوانب الحويصلات الهوائية من الالتصاق ببعضها البعض.

  1. أعداد كبيرة تزيد من مساحة السطح لتبادل الغازات.
  2. يتكون الجدار من طبقة واحدة من الخلايا وكذلك جدران الشعيرات الدموية ، لذا فإن مسافة الانتشار صغيرة مما يسمح بتبادل الغازات بسرعة.
  3. مغطاة بشبكة كثيفة من الشعيرات الدموية التي تحتوي على أكسجين منخفض وتركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون. هذا يسمح للأكسجين بالانتشار في الدم وانتشار ثاني أكسيد الكربون خارج الدم.
  4. تفرز بعض الخلايا في الجدران سائلًا يسمح للغازات بالذوبان. يمنع السائل أيضًا جوانب الحويصلات الهوائية من الالتصاق ببعضها البعض.

كم يتم تبادل الغاز في نفس الإنسان؟ - مادة الاحياء

  • وتتمثل الوظيفة الأساسية في الحصول على الأكسجين لتستخدمه خلايا الجسم وأمبير في التخلص من ثاني أكسيد الكربون الذي تنتجه الخلايا
  • يشمل مجاري التنفس المؤدية إلى (وخروج) الرئتين بالإضافة إلى الرئتين أنفسهما
  • مجرى الهواء: تجاويف الأنف (أو تجويف الفم)> البلعوم> القصبة الهوائية> الشعب الهوائية الأولية (يمينًا ويسارًا)> القصبات الثانوية> القصبات الثلاثية> القصيبات> الحويصلات الهوائية (موقع تبادل الغازات)

يحدث تبادل الغازات (O 2 & amp CO 2) بين الحويصلات الهوائية وأمبير الدم عن طريق الانتشار البسيط: O 2 ينتشر من الحويصلات إلى الدم وثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلات. يتطلب الانتشار تدرج تركيز. So, the concentration (or pressure) of O 2 in the alveoli must be kept at a higher level than in the blood & the concentration (or pressure) of CO 2 in the alveoli must be kept at a lower lever than in the blood. We do this, of course, by breathing - continuously bringing fresh air (with lots of O 2 & little CO 2 ) into the lungs & the alveoli.

Breathing is an active process - requiring the contraction of skeletal muscles. The primary muscles of respiration include the external intercostal muscles (located between the ribs) and the diaphragm (a sheet of muscle located between the thoracic & abdominal cavities).

  • Contraction of external intercostal muscles > elevation of ribs & sternum > increased front- to-back dimension of thoracic cavity > lowers air pressure in lungs > air moves into lungs
  • Contraction of diaphragm > diaphragm moves downward > increases vertical dimension of thoracic cavity > lowers air pressure in lungs > air moves into lungs:

  • relaxation of external intercostal muscles & diaphragm > return of diaphragm, ribs, & sternum to resting position > restores thoracic cavity to preinspiratory volume > increases pressure in lungs > air is exhaled

As the external intercostals & diaphragm contract, the lungs expand. The expansion of the lungs causes the pressure in the lungs (and alveoli) to become slightly negative relative to atmospheric pressure. As a result, air moves from an area of higher pressure (the air) to an area of lower pressure (our lungs & alveoli). During expiration, the respiration muscles relax & lung volume descreases. This causes pressure in the lungs (and alveoli) to become slight positive relative to atmospheric pressure. As a result, air leaves the lungs (check this animation by McGraw-Hill).

The walls of alveoli are coated with a thin film of water & this creates a potential problem. Water molecules, including those on the alveolar walls, are more attracted to each other than to air, and this attraction creates a force called surface tension. This surface tension increases as water molecules come closer together, which is what happens when we exhale & our alveoli become smaller (like air leaving a balloon). Potentially, surface tension could cause alveoli to collapse and, in addition, would make it more difficult to 're-expand' the alveoli (when you inhaled). Both of these would represent serious problems: if alveoli collapsed they would contain no air & no oxygen to diffuse into the blood &, if 're-expansion' was more difficult, inhalation would be very, very difficult if not impossible. Fortunately, our alveoli do not collapse & inhalation is relatively easy because the lungs produce a substance called surfactant that reduces surface tension.

  • Surfactant decreases surface tension which:
    • increases pulmonary compliance (reducing the effort needed to expand the lungs)
    • reduces tendency for alveoli to collapse
    • External respiration:
      • exchange of O 2 & CO 2 between external environment & the cells of the body
      • efficient because alveoli and capillaries have very thin walls & are very abundant (your lungs have about 300 million alveoli with a total surface area of about 75 square meters)
      • it's the individual pressure exerted independently by a particular gas within a mixture of gasses. The air we breath is a mixture of gasses: primarily nitrogen, oxygen, & carbon dioxide. So, the air you blow into a balloon creates pressure that causes the balloon to expand (& this pressure is generated as all the molecules of nitrogen, oxygen, & carbon dioxide move about & collide with the walls of the balloon). However, the total pressure generated by the air is due in part to nitrogen, in part to oxygen, & in part to carbon dioxide. That part of the total pressure generated by oxygen is the 'partial pressure' of oxygen, while that generated by carbon dioxide is the 'partial pressure' of carbon dioxide. A gas's partial pressure, therefore, is a measure of how much of that gas is present (e.g., in the blood or alveoli).
      • the partial pressure exerted by each gas in a mixture equals the total pressure times the fractional composition of the gas in the mixture. So, given that total atmospheric pressure (at sea level) is about 760 mm Hg and, further, that air is about 21% oxygen, then the partial pressure of oxygen in the air is 0.21 times 760 mm Hg or 160 mm Hg.
      • الحويصلات الهوائية
        • PO 2 = 100 mm Hg
        • PCO 2 = 40 mm Hg
        • Entering the alveolar capillaries
          • PO 2 = 40 mm Hg (relatively low because this blood has just returned from the systemic circulation & has lost much of its oxygen)
          • PCO 2 = 45 mm Hg (relatively high because the blood returning from the systemic circulation has picked up carbon dioxide)

            • Leaving the alveolar capillaries
              • PO 2 = 100 mm Hg
              • PCO 2 = 40 mm Hg
                • Entering the systemic capillaries
                  • PO 2 = 100 mm Hg
                  • PCO 2 = 40 mm Hg
                  • PO 2 = 40 mm Hg
                  • PCO 2 = 45 mm Hg
                    • Leaving the systemic capillaries
                      • PO 2 = 40 mm Hg
                      • PCO 2 = 45 mm Hg

                      Because almost all oxygen in the blood is transported by hemoglobin, the relationship between the concentration (partial pressure) of oxygen and hemoglobin saturation (the % of hemoglobin molecules carrying oxygen) is an important one.

                      • extent to which the hemoglobin in blood is combined with O 2
                      • depends on PO 2 of the blood:

                      The relationship between oxygen levels and hemoglobin saturation is indicated by the oxygen-hemoglobin dissociation (saturation) curve (in the graph above). You can see that at high partial pressures of O 2 (above about 40 mm Hg), hemoglobin saturation remains rather high (typically about 75 - 80%). This rather flat section of the oxygen-hemoglobin dissociation curve is called the 'plateau.'

                      Recall that 40 mm Hg is the typical partial pressure of oxygen in the cells of the body. Examination of the oxygen-hemoglobin dissociation curve reveals that, under resting conditions, only about 20 - 25% of hemoglobin molecules give up oxygen in the systemic capillaries. This is significant (in other words, the 'plateau' is significant) because it means that you have a substantial reserve of oxygen. In other words, if you become more active, & your cells need more oxygen, the blood (hemoglobin molecules) has lots of oxygen to provide

                      When you do become more active, partial pressures of oxygen in your (active) cells may drop well below 40 mm Hg. A look at the oxygen-hemoglobin dissociation curve reveals that as oxygen levels decline, hemoglobin saturation also declines - and declines precipitously. This means that the blood (hemoglobin) 'unloads' lots of oxygen to active cells - cells that, of course, need more oxygen.


                      Factors that affect the Oxygen-Hemoglobin Dissociation Curve:

                      • انخفاض درجة الحموضة
                      • increased temperature
                      • more 2,3-diphosphoglycerate (DPG)
                      • increased levels of CO 2

                      CO 2 + H 2 0 -----> H 2 CO 3 -----> HCO 3 - + H +

                      & more hydrogen ions = a lower (more acidic) pH. So, in active tissues, there are higher levels of CO2, a lower pH, and higher temperatures. In addition, at lower PO 2 levels, red blood cells increase production of a substance called 2,3-diphosphoglycerate. These changing conditions (more CO 2 , lower pH, higher temperature, & more 2,3-diphosphoglycerate) in active tissues cause an alteration in the structure of hemoglobin, which, in turn, causes hemoglobin to give up its oxygen. In other words, in active tissues, more hemoglobin molecules give up their oxygen. Another way of saying this is that the oxygen-hemoglobin dissociation curve 'shifts to the right' (as shown with the light blue curve in the graph below). This means that at a given partial pressure of oxygen, the percent saturation for hemoglobin with be lower. For example, in the graph below, extrapolate up to the 'normal' curve (green curve) from a PO 2 of 40, then over, & the hemoglobin saturation is about 75%. Then, extrapolate up to the 'right-shifted' (light blue) curve from a PO 2 of 40, then over, & the hemoglobin saturation is about 60%. So, a 'shift to the right' in the oxygen-hemoglobin dissociation curve (shown above) means that more oxygen is being released by hemoglobin - just what's needed by the cells in an active tissue!

                        1 - bicarbonate (HCO 3 ) - 60%
                        • formed when CO 2 (released by cells making ATP) combines with H 2 O (due to the enzyme in red blood cells called carbonic anhydrase) as shown in the diagram below
                        • formed when CO 2 combines with hemoglobin (hemoglobin molecules that have given up their oxygen)

                        Control of Respiration

                        Your respiratory rate changes. When active, for example, your respiratory rate goes up when less active, or sleeping, the rate goes down. Also, even though the respiratory muscles are voluntary, you can't consciously control them when you're sleeping. So, how is respiratory rate altered & how is respiration controlled when you're not consciously thinking about respiration?

                        • controls automatic breathing
                        • consists of interacting neurons that fire either during inspiration (I neurons) or expiration (E neurons)
                          • I neurons - stimulate neurons that innervate respiratory muscles (to bring about inspiration)
                          • E neurons - inhibit I neurons (to 'shut down' the I neurons & bring about expiration)

                          Pneumotaxic center (also located in the pons) - inhibits apneustic center & inhibits inspiration


                          ملخص

                          تم تصميم أنظمة التنفس الحيواني لتسهيل تبادل الغازات. في الثدييات ، يتم تدفئة الهواء وترطيبه في تجويف الأنف. ثم ينتقل الهواء إلى أسفل البلعوم ، عبر القصبة الهوائية ثم إلى الرئتين. في الرئتين ، يمر الهواء عبر القصبات الهوائية المتفرعة ، ليصل إلى القصيبات التنفسية ، والتي تضم أول موقع لتبادل الغازات. تنفتح القصيبات التنفسية في القنوات السنخية والحويصلات السنخية والحويصلات الهوائية. نظرًا لوجود العديد من الحويصلات والأكياس السنخية في الرئة ، فإن مساحة سطح تبادل الغازات كبيرة جدًا. توجد عدة آليات وقائية لمنع الضرر أو العدوى. يشمل ذلك الشعر والمخاط في تجويف الأنف الذي يحبس الغبار والأوساخ والمواد الجسيمية الأخرى قبل أن يتمكنوا من دخول النظام. في الرئتين ، تحبس الجزيئات في طبقة مخاطية ويتم نقلها عبر الأهداب حتى فتحة المريء في الجزء العلوي من القصبة الهوائية ليتم ابتلاعها.


                          Concluding remarks

                          In conclusion, the lung is an elegant gatekeeper between environmental hypoxia and physical performance at high altitude. Because of the necessity of moving large quantities of air during exercise at altitude, the success of this task requires intact and functional lung mechanics, which are driven by central respiratory drive. An impairment of flow and a mechanical limitation may both be encountered, especially at extreme altitude. This process is facilitated by ongoing ventilatory acclimation, which is secondary to progressively increasing carotid body sensitivity to hypoxia. In spite of impressive lung mechanics and air flow, total body function is further impaired by arterial oxygen desaturation with increasing exercise and altitude, which is secondary both to the ventilation/perfusion heterogeneity and to the diffusion limitation of oxygen from the air to the blood. Further limitation is encountered from an extreme sense of dyspnea as well as depression of central nervous system output resulting from brain hypoxia.

                          Data from the 1981 American Medical Research Expedition to Everest showing that maximal exercise ventilation in liters per minute ( btps ) (dashed line) increased as the inspired partial pressure of oxygen decreased from sea-level values (150mmHg) to approximately 60mmHg (at an altitude of approximately 6300m), but decreased as climbers approach the extreme altitude of the summit of Mount Everest, where the inspired partial pressure of oxygen was 42mmHg. The increase in ventilation is secondary to the hypoxic stimulation of exercise hyperpnea and the level of exercise, which was approximately 200W of work at 6300m, while the hypoxic stimulus was greater at 8848m, but the work capacity was greatly reduced (West et al., 1983) (with permission). 1mmHg=0.133kPa.

                          Data from the 1981 American Medical Research Expedition to Everest showing that maximal exercise ventilation in liters per minute ( btps ) (dashed line) increased as the inspired partial pressure of oxygen decreased from sea-level values (150mmHg) to approximately 60mmHg (at an altitude of approximately 6300m), but decreased as climbers approach the extreme altitude of the summit of Mount Everest, where the inspired partial pressure of oxygen was 42mmHg. The increase in ventilation is secondary to the hypoxic stimulation of exercise hyperpnea and the level of exercise, which was approximately 200W of work at 6300m, while the hypoxic stimulus was greater at 8848m, but the work capacity was greatly reduced (West et al., 1983) (with permission). 1mmHg=0.133kPa.


                          شاهد الفيديو: تبادل الغازات في الإنسان أحياء صف عاشر منهج كامبردج الفصل الدراسي الأول سلطنة عمان (شهر فبراير 2023).