La struttura dei polmoni. Scambi gassosi nei polmoni e nei tessuti. Come avviene lo scambio di gas nei polmoni Sistema respiratorio Scambi di gas nei polmoni e nei tessuti

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L'atto della respirazione consiste nel ripetere ritmicamente l'inspirazione e l'espirazione.

L'inalazione viene effettuata come segue. Sotto l'influenza degli impulsi nervosi, i muscoli coinvolti nell'atto di inspirazione si contraggono: il diaframma, i muscoli intercostali esterni, ecc. Durante la sua contrazione, il diaframma si abbassa (si appiattisce), il che porta ad un aumento della dimensione verticale della cavità toracica . Quando l’intercostale esterno e alcuni altri muscoli si contraggono, le costole si sollevano e le dimensioni anteroposteriore e trasversale della cavità toracica aumentano. Pertanto, come risultato della contrazione muscolare, il volume del torace aumenta. A causa del fatto che non c'è aria nella cavità pleurica e la pressione al suo interno è negativa, contemporaneamente all'aumento del volume del torace, i polmoni si espandono. Quando i polmoni si espandono, la pressione dell'aria al loro interno diminuisce (diventa inferiore alla pressione atmosferica) e l'aria atmosferica scorre attraverso le vie respiratorie nei polmoni. Di conseguenza, durante l'inspirazione, si verifica in sequenza quanto segue: contrazione muscolare - aumento del volume del torace - espansione dei polmoni e diminuzione della pressione all'interno dei polmoni - il flusso d'aria attraverso le vie aeree nei polmoni.

L'espirazione avviene dopo l'inspirazione. I muscoli coinvolti nell'atto inspiratorio si rilassano (il diaframma si alza), le costole si abbassano per effetto della contrazione dei muscoli intercostali interni e degli altri muscoli e per la loro pesantezza. Il volume del torace diminuisce, i polmoni si comprimono, la pressione al loro interno aumenta (diventa superiore alla pressione atmosferica) e l'aria fuoriesce attraverso le vie aeree.

La composizione percentuale dell'aria espirata è diversa. Rimane solo circa il 16% di ossigeno e la quantità di anidride carbonica aumenta al 4%. Aumenta anche il contenuto di vapore acqueo. Solo l'azoto e i gas inerti nell'aria espirata rimangono nella stessa quantità dell'aria inalata.

Scambio di gas nei polmoni. La saturazione del sangue con ossigeno e il rilascio di anidride carbonica avvengono nelle vescicole polmonari. Il sangue venoso scorre attraverso i loro capillari. È separato dall'aria che riempie i polmoni dalle pareti più sottili dei capillari e delle vescicole polmonari, permeabili ai gas.

La concentrazione di anidride carbonica nel sangue venoso è molto più elevata che nell'aria che entra nelle bolle. A causa della diffusione, questo gas penetra dal sangue nell'aria polmonare. Pertanto, il sangue rilascia costantemente anidride carbonica nell'aria, che cambia costantemente nei polmoni.

L'ossigeno penetra anche nel sangue per diffusione. Nell'aria inalata la sua concentrazione è molto più elevata che nel sangue venoso che si muove attraverso i capillari polmonari. Pertanto, l'ossigeno penetra continuamente al suo interno. Ma immediatamente entra in una combinazione chimica con l'emoglobina, a seguito della quale diminuisce il contenuto di ossigeno libero nel sangue. Quindi una nuova porzione di ossigeno penetra immediatamente nel sangue, anch'esso legato dall'emoglobina. Questo processo continua finché il sangue scorre lentamente attraverso i capillari dei polmoni. Avendo assorbito molto ossigeno, diventa arterioso. Dopo aver attraversato il cuore, tale sangue entra nella circolazione sistemica.

Scambio di gas nei tessuti. Muovendosi attraverso i capillari della circolazione sistemica, il sangue cede ossigeno alle cellule dei tessuti e si satura di anidride carbonica.

L'ossigeno libero che entra nelle cellule viene utilizzato per ossidare i composti organici. Pertanto ce n'è molto meno nelle cellule che nel sangue arterioso che le lava. Il fragile legame tra ossigeno ed emoglobina è rotto. L'ossigeno si diffonde nelle cellule e viene immediatamente utilizzato per i processi ossidativi che si verificano in esse. Scorrendo lentamente attraverso i capillari che penetrano nei tessuti, il sangue cede ossigeno alle cellule per diffusione. Ecco come il sangue arterioso viene convertito in sangue venoso (Fig. 84).

Quando i composti organici vengono ossidati nelle cellule, si forma anidride carbonica. Si diffonde nel sangue. Una piccola quantità di anidride carbonica entra in una fragile connessione con l'emoglobina. Ma la maggior parte si combina con alcuni sali disciolti nel sangue. L'anidride carbonica viene trasportata dal sangue al lato destro del cuore e da lì ai polmoni.

Inspirando ed espirando alternativamente, una persona ventila i polmoni, mantenendo una composizione di gas relativamente costante negli alveoli. Una persona respira aria atmosferica con un alto contenuto di ossigeno (20,9%) e un basso contenuto di anidride carbonica (0,03%) ed espira aria in cui la quantità di ossigeno diminuisce e aumenta l'anidride carbonica. Consideriamo il processo di scambio di gas nei polmoni e nei tessuti umani.

La composizione dell'aria alveolare differisce da quella dell'aria inspirata ed espirata. Ciò è spiegato dal fatto che quando si inspira, l'aria dalle vie aeree (cioè espirata) entra negli alveoli, e quando si espira, al contrario, l'aria atmosferica situata nelle stesse vie aeree (il volume dello spazio morto) si mescola con l'aria espirata (alveolare).

Nei polmoni, l'ossigeno dell'aria alveolare passa nel sangue e l'anidride carbonica dal sangue entra nei polmoni per diffusione attraverso le pareti degli alveoli e dei capillari sanguigni. Il loro spessore totale è di circa 0,4 micron. La direzione e la velocità di diffusione sono determinate dalla pressione parziale del gas o dalla sua tensione.

Pressione parziale e tensione sono essenzialmente sinonimi, ma si parla di pressione parziale se un dato gas si trova in un mezzo gassoso, e di tensione se è disciolto in un liquido. La pressione parziale di un gas è quella parte della pressione totale della miscela di gas che cade su un dato gas.

La differenza tra la tensione dei gas nel sangue venoso e la loro pressione parziale nell'aria alveolare è di circa 70 mm Hg per l'ossigeno. Art., e per l'anidride carbonica - 7 mm Hg. Arte.

È stato sperimentalmente stabilito che con una differenza nella tensione dell'ossigeno di 1 mm Hg. Arte. in un adulto a riposo possono entrare nel sangue 25-60 cm 3 di ossigeno al minuto. Una persona a riposo necessita di circa 25-30 cm 3 di ossigeno al minuto. Di conseguenza, la differenza nei movimenti di ossigeno è di 70 mm Hg. Arte. sufficiente per fornire ossigeno al corpo in diverse condizioni della sua attività: durante il lavoro fisico, esercizi sportivi, ecc.

La velocità di diffusione dell'anidride carbonica dal sangue è 25 volte maggiore di quella dell'ossigeno, quindi a causa della differenza di 7 mm Hg. Arte. l'anidride carbonica ha il tempo di fuoriuscire dal sangue.

Trasporta l'ossigeno dai polmoni ai tessuti e l'anidride carbonica dai tessuti ai polmoni: il sangue. Nel sangue, come in qualsiasi liquido, i gas possono trovarsi in due stati: fisicamente disciolti e chimicamente legati. Sia l'ossigeno che l'anidride carbonica si dissolvono in quantità molto piccole nel plasma sanguigno. Le principali quantità di ossigeno e anidride carbonica vengono trasportate in forma legata chimicamente. Il principale trasportatore di ossigeno è l'emoglobina del sangue, ogni grammo della quale lega 1,34 cm 3 di ossigeno.

L'anidride carbonica viene trasportata nel sangue principalmente sotto forma di composti chimici: bicarbonati di sodio e potassio, ma una parte viene trasportata anche in uno stato legato all'emoglobina.

Il sangue arricchito di ossigeno nei polmoni viene trasportato in un ampio cerchio a tutti i tessuti del corpo, dove la diffusione nei tessuti avviene a causa della differenza nella sua tensione nel sangue e nei tessuti. Nelle cellule dei tessuti, l'ossigeno viene utilizzato nei processi biochimici della respirazione tissutale (cellulare): l'ossidazione di carboidrati e grassi.

La quantità di ossigeno consumato e di anidride carbonica rilasciata varia all’interno della stessa persona. Dipende non solo dallo stato di salute, ma anche dall’attività fisica, dall’alimentazione, dall’età, dal sesso, dalla temperatura ambientale, dal peso e dalla superficie corporea, ecc.

Ad esempio, al freddo aumenta lo scambio di gas, che mantiene una temperatura corporea costante. Lo stato dello scambio gassoso viene utilizzato per giudicare la salute umana. A tale scopo sono stati sviluppati metodi di ricerca speciali basati sull'analisi della composizione dell'aria inalata ed espirata raccolta.

Nei polmoni avviene lo scambio gassoso tra l’aria che entra negli alveoli e il sangue che scorre attraverso i capillari. L'intenso scambio gassoso tra l'aria degli alveoli e il sangue è facilitato dal ridotto spessore della cosiddetta barriera aereo-ematica. Le pareti degli alveoli sono costituite da epitelio squamoso monostrato, ricoperto all'interno da una sottile pellicola di fosfolipide, un tensioattivo che impedisce agli alveoli di aderire tra loro durante l'espirazione e riduce la tensione superficiale e lo scambio di gas tra aria e sangue. Durante l'inalazione, la concentrazione della pressione parziale di ossigeno negli alveoli è molto superiore a 100 mmHg. Art. che nel sangue venoso 40 mm Hg. Art., che scorre attraverso i capillari polmonari. Pertanto, l'ossigeno lascia facilmente gli alveoli nel sangue, dove si combina rapidamente con l'emoglobina dei globuli rossi. Allo stesso tempo, l'anidride carbonica, la cui concentrazione nel sangue venoso dei capillari è elevata (47 mm Hg). Art., diffonde negli alveoli, dove la sua pressione parziale è inferiore a 40 mm Hg. Art.. Dagli alveoli, la leggera anidride carbonica viene rimossa con l'aria espirata.Grazie alla speciale proprietà dell'emoglobina di combinarsi con l'ossigeno e l'anidride carbonica, il sangue è in grado di assorbire questi gas in quantità significative

Nei tessuti del corpo, a seguito del metabolismo continuo e degli intensi processi ossidativi, si consuma ossigeno e si forma anidride carbonica, che si forma durante il metabolismo e passa dai tessuti al sangue unendosi all'emoglobina. In questo caso si forma un composto fragile: la carboemoglobina. La rapida combinazione dell'emoglobina con l'anidride carbonica è facilitata dall'enzima anidrasi carbonica presente nei globuli rossi.

Un apporto insufficiente di ossigeno ai tessuti e ipossia possono verificarsi quando c'è una mancanza di ossigeno nell'aria inalata.

Quando la respirazione si ferma o si ferma, si sviluppano soffocamento e asfissia. Questa condizione può verificarsi a causa di annegamento o di altre circostanze impreviste.

23. Il concetto di ipossia. Forme acute e croniche. Tipi di ipossia.

L'ipossia è un tipico processo patologico che si verifica quando l'apporto di ossigeno ai tessuti del corpo è insufficiente o si verifica una violazione del suo utilizzo nel processo di ossidazione biologica. Questa è la carenza di ossigeno nei tessuti, che può verificarsi sotto l'influenza di fattori fisici, chimici, biologici e di altro tipo: diversi organi e tessuti hanno una sensibilità diseguale alla mancanza di ossigeno e ATP. Il tessuto cerebrale è il più sensibile all'ipossia. durante l'ipossia, le cellule del sistema nervoso centrale sono principalmente colpite Tipi di ipossia Ipossia esogena: 1 ipossico normobarico - si verifica durante una permanenza prolungata in ambienti chiusi e scarsamente ventilati: miniere, pozzi, cabine di aerei, ecc.; 2 ipossico ipobarico - si sviluppa quando la pressione parziale dell'ossigeno p02 nell'aria inalata diminuisce a causa di una diminuzione della pressione barometrica, quando si sale in quota, mal di montagna o mal di montagna; 3 iperossico - si verifica in condizioni di eccesso di ossigeno, che non viene consumato dal corpo e ha un effetto tossico, bloccando la respirazione dei tessuti, una complicazione durante l'ossigenazione iperbarica.Ipossia endogena durante processi patologici nel corpo: 1 respiratorio - si verifica nelle malattie del polmoni, trachea, pleura, si sviluppa in malattie cardiache e vasi sanguigni 3 sangue emico - on- Gn viene somministrato quando il numero di globuli rossi diminuisce in varie anemie o quando le proprietà dell'emoglobina cambiano e la sua capacità di cedere ossigeno è compromessa; 4 tessuti - si verificano quando i processi redox nelle cellule vengono interrotti, 5 misti - si sviluppano con disfunzione simultanea di un numero di sistemi che forniscono ossigeno ai tessuti Ipossia da stress - si verifica a seguito di una maggiore funzione di organi e tessuti durante un'attività fisica intensa. L'ipossia acuta si sviluppa rapidamente e spesso si verifica nell'insufficienza respiratoria e cardiovascolare acuta. - mancanza di respiro, tachicardia, mal di testa, nausea, vomito, disturbi mentali, ridotta coordinazione dei movimenti, cianosi, a volte - disturbi visivi e uditivi.L'ipossia cronica è caratterizzata da un lungo decorso e si verifica con malattie del sangue, insufficienza cardiovascolare e respiratoria cronica, - disturbi respiratori, circolazione sanguigna, mal di testa, irritabilità, alterazioni degenerative dei tessuti L'ipossia generale è caratterizzata da carenza di ossigeno ed energia in tutto il corpo. L'ipossia locale è caratterizzata da carenza di ossigeno ed energia dell'individuo

24. Disturbi delle funzioni corporee durante l'ipossia.

I primi indicatori di carenza di ossigeno nel cervello sono l'eccitazione generale, l'euforia, l'indebolimento dell'attenzione e un aumento del numero di errori nella risoluzione di problemi complessi. Poi arriva l'inibizione, la sonnolenza, la perdita di coordinazione dei movimenti. sono possibili perdita di coscienza, convulsioni e paralisi.In caso di grave carenza di ossigeno, la respirazione è compromessa: diventa frequente, superficiale, con sintomi di ipoventilazione. Quindi si verifica la depressione respiratoria. I movimenti respiratori irregolari possono essere sostituiti dalla cessazione della respirazione a breve termine. Con alcuni tipi di ipossia si verifica la cianosi: cianosi della pelle, che è associata a una diminuzione della CO2 e del contenuto di ossiemoglobina nel sangue. Con l'ipossia respiratoria, a causa di una diminuzione della CO2 nel sangue arterioso, si sviluppa una cianosi diffusa centrale. Con l'ipossia circolatoria, l'acrocianosi periferica si sviluppa a causa di una diminuzione della CO2 nel sangue venoso. L'ipossia interrompe anche il funzionamento del sistema cardiovascolare. tachicardia e aumento della pressione sanguigna. depressione dell’attività cardiaca. In tutti gli organi e tessuti, ad eccezione del cervello e del cuore, si osserva un pronunciato disturbo della microcircolazione, che aumenta la gravità della carenza di ossigeno nei tessuti. Una forte diminuzione del flusso sanguigno renale è pericolosa, poiché ciò può portare allo sviluppo di necrosi del corteccia renale e insufficienza renale acuta. Il metabolismo basale inizialmente aumenta e poi, con grave ipossiemia, diminuisce. La temperatura corporea diminuisce e aumenta anche la scomposizione dei grassi. A causa della mancanza di ossigeno, gli acidi grassi non possono essere scomposti completamente, quindi durante l'ipossia i chetoacidi si accumulano nelle cellule e nel sangue. A causa della carenza di energia, il funzionamento delle pompe ioniche viene interrotto e gli ioni di potassio si accumulano.

25. Meccanismi compensatori durante l'ipossia.

In condizioni di ipossia, le reazioni adattative urgenti vengono immediatamente attivate. Sono forniti da meccanismi riflessi con la partecipazione del sistema nervoso centrale. Meccanismi respiratori: 1 aumento della ventilazione polmonare aumentando la profondità e la frequenza della respirazione; mancanza di respiro compensatoria; 2 aumento della superficie respiratoria dei polmoni dovuto alla ventilazione di ulteriori alveoli; 3 aumento della permeabilità della membrana alveolocapillare per O2 e CO2 Meccanismi emodinamici: 1 aumento della gittata cardiaca dovuto ad un aumento della gittata sistolica e della frequenza cardiaca; 2 aumentare il tono dei vasi sanguigni e accelerare il flusso sanguigno; 3 ridistribuzione del sangue nei vasi sanguigni Meccanismi ematogeni: 1 aumento del contenuto degli eritrociti nel sangue periferico dovuto alla loro mobilitazione dal deposito; 2 aumento dell'emopoiesi; 3 aumento della dissociazione dell'ossiemoglobina in ossigeno ed emoglobina Meccanismi tissutali. 1 aumento della quantità di ossigeno fornito ai tessuti dal sangue arterioso; 2 attivazione della glicolisi anaerobica; 3 indebolimento dell'intensità del metabolismo negli organi.Le reazioni adattative a lungo termine sono rappresentate dall'adattamento all'ipossia.L'asfissia è una condizione che si verifica con una brusca diminuzione o completa cessazione dell'apporto di ossigeno e del rilascio di anidride carbonica.Il più comune è l'asfissia meccanica, che si verifica quando vi sono ostacoli all'afflusso dell'aria nelle vie respiratorie o alla loro compressione dall'esterno: si distinguono quattro stadi.Il primo stadio è un aumento dell'eccitabilità dei centri respiratori e vasomotori, del tono il sistema nervoso simpatico. dispnea inspiratoria, aumento della pressione sanguigna; nelle convulsioni Nella seconda fase aumenta il tono del sistema nervoso parasimpatico; si sviluppa dispnea espiratoria. bradicardia, terzo stadio -. La respirazione si ferma per diversi minuti, la pressione sanguigna diminuisce, l'attività cardiaca rallenta.Il quarto stadio si manifesta con la respirazione terminale, la pressione sanguigna diminuisce, i battiti cardiaci sono rari, i riflessi svaniscono; compaiono convulsioni, minzione involontaria e defecazione. La morte avviene per paralisi respiratoria.

26. Metabolismo delle proteine ​​e sua regolazione.

Durante la crescita, le proteine ​​sono necessarie per la formazione di nuove cellule e tessuti. Più il bambino è piccolo, più proteine ​​sono necessarie per kg di peso corporeo. Nel primo anno di vita di un bambino sono necessari 5-5,5 g di proteine ​​per ogni kg, da 1 anno a 3 anni - 4-4,5 g Il fabbisogno proteico dei ragazzi è maggiore di quello delle ragazze. La sintesi proteica in un organismo in via di sviluppo prevale sulla degradazione. Pertanto, i bambini sono caratterizzati da un bilancio di azoto positivo. Esistono dosi giornaliere ottimali di proteine ​​alle quali si osserva la massima ritenzione, o ritenzione, di azoto nel corpo. Un aumento della quantità di proteine ​​al di sopra di questa norma non è accompagnato da un aumento della ritenzione di azoto nel corpo. È molto importante che i bambini ricevano una quantità sufficiente di aminoacidi essenziali dalla loro dieta. Lisina, che favorisce l'emopoiesi, consumo di triptofano, anch'esso necessario per la crescita. Nei bambini da 1 a 3 anni, il 75% delle proteine ​​ricevute dal cibo dovrebbe essere di origine animale, il 25% - di origine vegetale. Le proteine ​​non vengono immagazzinate nel corpo in riserva, quindi se li dai con il cibo più di quanto il corpo richiede, non si verificherà un aumento della ritenzione di azoto e un aumento della sintesi proteica. Allo stesso tempo, l'equilibrio acido-base del bambino viene disturbato, l'appetito peggiora e aumenta l'escrezione di azoto nelle urine e nelle feci. Con l’aumentare dell’età, il contenuto di proteine ​​animali dovrebbe diminuire e a 5 anni la quantità di entrambe le proteine ​​dovrebbe essere la stessa. Il metabolismo dell'azoto dei bambini è caratterizzato dalla presenza di creatina nelle urine, mentre le urine degli adulti non la contengono. Ciò è dovuto allo sviluppo insufficiente dei muscoli che trattengono la creatina in età adulta. Solo all'età di 17-18 anni la creatina scompare dalle urine. L'attività di molti enzimi aumenta dopo la nascita,

27. Metabolismo dei carboidrati e dei grassi, loro regolazione.

I grassi vegetali e animali ricevuti dal cibo vengono scomposti nel tratto digestivo in glicerolo e acidi grassi, che vengono assorbiti nel sangue e nella linfa e solo parzialmente nel sangue. I lipidi sono sintetizzati da queste sostanze, nonché dai prodotti metabolici di carboidrati e proteine. i lipidi sono una componente essenziale delle strutture cellulari: citoplasma, nucleo e membrana cellulare, in particolare le cellule nervose. I lipidi che non vengono consumati nel corpo vengono immagazzinati sotto forma di depositi di grasso. Alcuni acidi grassi insaturi necessari al corpo - linoleico, linolenico, arachidonico - devono entrare nel corpo in forma finita, poiché il corpo non è in grado di sintetizzarli - acidi grassi essenziali. Contenuto negli oli vegetali Con i grassi, il corpo riceve vitamine in essi solubili: A, D, E, K, che sono di vitale importanza. Quanto più giovane è l'età del bambino, tanto maggiore è il bisogno di lipidi da parte del suo corpo. Senza grassi, è impossibile sviluppare un'immunità generale e specifica. La quantità giornaliera di grassi nel cibo dei bambini da 1 a 3 anni dovrebbe essere di 32,7 g. Durante l'allattamento al seno, viene assorbito fino al 98% dei grassi del latte, con latte artificiale - 85% È stato accertato che il metabolismo dei grassi nei bambini è instabile, con la mancanza di carboidrati negli alimenti o con un maggiore consumo, il deposito di grasso si esaurisce rapidamente, i cambiamenti nel contenuto di vari lipidi nel corpo causano graduali disturbi nella permeabilità e densità delle membrane cellulari, che è accompagnato da un deterioramento della funzione cellulare. Caratteristiche del metabolismo dei carboidrati. I carboidrati sono la principale fonte di energia. Le quantità maggiori si trovano nei cereali, nelle patate, nella frutta e nella verdura. I carboidrati vengono scomposti nel tratto digestivo in glucosio, assorbiti nel sangue e assorbiti dalle cellule del corpo. Il glucosio non utilizzato viene immagazzinato sotto forma di glicogeno polisaccaride nel fegato e nei muscoli, che costituisce una riserva di carboidrati nel corpo. Il sistema nervoso centrale è particolarmente sensibile alla mancanza di glucosio nel sangue e all'ipoglicemia. Con una leggera diminuzione della glicemia, si osservano debolezza e vertigini e con un calo significativo dei carboidrati si verificano vari disturbi autonomici, convulsioni e perdita di coscienza. La scomposizione dei carboidrati può avvenire sia in condizioni aerobiche che anaerobiche. La rapidità della degradazione del glucosio e la capacità di estrarre ed elaborare rapidamente la sua riserva - il glicogeno - creano le condizioni per la mobilitazione di emergenza delle risorse energetiche durante l'improvvisa eccitazione emotiva e gli intensi carichi muscolari. Come è noto, i carboidrati fanno parte degli acidi nucleici, del citoplasma e svolgono un importante ruolo plastico nella formazione delle membrane cellulari. Una caratteristica del metabolismo dei carboidrati nei bambini è l'elevata digeribilità dei carboidrati fino al 99%. Bisogna tenere conto che nel primo anno di vita il principale carboidrato è la lattasi. Il corpo del bambino ha un maggiore bisogno di carboidrati, poiché l'intensità della glicolisi in esso è molto elevata, è superiore del 35% rispetto agli adulti. Il fabbisogno giornaliero di carboidrati nell'infanzia è di 10-12 g per 1 kg di peso corporeo, all'età di 1-3 anni - 193 g La tolleranza al glucosio nei bambini è maggiore che negli adulti.

28. Scambio di acqua e sali minerali, sua regolamentazione.

I sali minerali non sono fonti di energia, ma la loro assunzione ed escrezione è una condizione per il suo normale funzionamento. I sali minerali creano una certa pressione osmotica. La quantità di sali contenuta nel corpo di un bambino aumenta con l’età. I bambini hanno un fabbisogno particolarmente elevato di Ca e P, necessari per la formazione del tessuto osseo. Il calcio influenza l'eccitabilità del sistema nervoso, la contrattilità muscolare, la coagulazione del sangue, il metabolismo delle proteine ​​e dei grassi nel corpo. Il maggior fabbisogno di Ca si osserva nel primo anno di vita e durante la pubertà. Nel primo anno di vita il Ca è richiesto 8 volte di più che nel secondo; quando la quantità di Ca nell'organismo diminuisce negli adulti, comincia ad entrare nel sangue dal tessuto osseo, n. Nei bambini, in questo caso, al contrario, il Ca viene trattenuto nel tessuto osseo e nel sangue. Per il normale processo di ossificazione è necessario che una quantità sufficiente di fosforo entri nel corpo. Nei bambini in età prescolare, il rapporto tra calcio e fosforo dovrebbe essere uguale a uno. A 8-10 anni di età, il calcio è richiesto leggermente meno del fosforo: il fosforo è necessario non solo per la crescita del tessuto osseo, ma anche per il normale funzionamento del sistema nervoso, della maggior parte degli organi ghiandolari e di altri organi. Gli ioni K+ e Cl- nell'alimentazione dei bambini dovrebbero essere inferiori a quelli nell'alimentazione di un adulto, un bambino dovrebbe ricevere più ferro dall'alimentazione rispetto a un adulto. Un organismo in crescita ha bisogno anche di microelementi, molti dei quali sono coinvolti nei processi di emopoiesi: rame, cobalto, molibdeno. si accumulano nel corpo. Lo iodio è necessario per la formazione degli ormoni tiroidei. La sua assenza nel cibo porta allo sviluppo della malattia, il gozzo endemico. Il fluoro è necessario per la corretta formazione del tessuto dentale, in particolare dello smalto dei denti.Metabolismo del sale marino. La crescita e lo sviluppo di un bambino dipendono da una quantità sufficiente di acqua nel corpo, che garantisce un metabolismo intenso. = l'acqua nel corpo umano è = un materiale da costruzione, un catalizzatore di tutti i processi metabolici e un termoregolatore del corpo. La quantità totale di acqua nel corpo dipende dall'età, dal sesso e dal grasso. In media, il corpo di un uomo contiene circa il 61% di acqua, quello di una donna il 51%. Nei bambini, l'acqua viene ridistribuita molto rapidamente tra il sangue e i tessuti. Nell'intestino dei bambini viene assorbito più velocemente che negli adulti. Nei bambini, i tessuti perdono e accumulano rapidamente acqua. La mancanza d'acqua provoca gravi disturbi nel metabolismo intermedio nei bambini. Più il bambino è piccolo, più acqua dovrebbe ricevere per kg di peso. Il fabbisogno relativo di acqua diminuisce con l’età, ma la domanda assoluta aumenta. I ragazzi hanno bisogno di più acqua delle ragazze.

29. Sistema escretore umano. Il nefrone è l’unità strutturale e funzionale di base dei reni. Fasi della formazione dell'urina.

Gli organi escretori includono: reni, ureteri, vescica, uretra. La normale funzione del sistema escretore mantiene l'equilibrio acido-base e garantisce il funzionamento degli organi e dei sistemi del corpo.

Rene lat. ren; greco nephos è un organo escretore accoppiato che produce urina, ha una massa di 100-200 g, si trova ai lati della colonna vertebrale a livello delle XI vertebre toraciche e II-III lombari.

I reni hanno forma a fagiolo, poli superiore e inferiore, bordi esterni convessi e interni concavi, superfici anteriore e posteriore. I reni sono ricoperti da tre membrane: fascia renale, capsule fibrose e grasse. Il rene è costituito da due strati: la corteccia chiara esterna e la midollare interna scura. La corteccia, sotto forma di colonne, entra nella midollare e la divide in 5-20 piramidi renali. costituiscono le piramidi renali.La principale unità funzionale e strutturale del rene è il nefrone; ce ne sono circa 1,5 milioni.Nefrone fig. 83 è costituito dal corpuscolo renale, compreso il glomerulo coroidale. Il corpo è circondato da una capsula a doppia parete, la capsula Shumlyansky-Bowman. La cavità della capsula è rivestita da epitelio cubico monostrato. Circa l'80% dei nefroni è localizzato nello spessore della corteccia - nefroni corticali, e il 18-20% è localizzato nel midollo del rene - peri-cerebrale iuxtamidollare. nefroni L'afflusso di sangue al rene avviene grazie al pozzo. rete esistente di vasi sanguigni. L'uretere è un organo pari che svolge la funzione di rimuovere l'urina dal rene alla vescica. Ha la forma di un tubo con un diametro di 6-8 mm, una lunghezza di 30-35 cm. Ha parti addominali, pelviche e intramurali. L'uretere ha tre espansioni: lombare, pelvica e prima dell'ingresso nella vescica e tre restringimenti alla giunzione della pelvi renale, con il passaggio della parte addominale a quella pelvica e prima di confluire nella vescica.La vescica è un organo cavo spaiato in cui si accumulano 250-500 ml di urina; situato sul fondo del bacino. La sua forma e dimensione dipendono dal grado di riempimento con l'urina. La vescica ha un apice, un corpo, un fondo e un collo. L'uretra è progettata per rimuovere periodicamente l'urina dalla vescica ed espellere lo sperma negli uomini. La quantità giornaliera di diuresi urinaria in un adulto è normalmente di 1,2-1,8 litri e dipende dal fluido che entra nel corpo, dalla temperatura ambiente e da altri fattori. Il colore dell'urina normale è giallo paglierino e molto spesso dipende dalla sua densità relativa. La reazione delle urine è leggermente acida, la densità relativa è 1.010-1.025. L'urina contiene il 95% di acqua, il 5% di solidi, la maggior parte dei quali è urea - 2%, acido urico - 0,05%, creatinina - 0,075%. L'urina primaria si muove lungo i tubuli nefronali. Da esso tutte le sostanze necessarie all'organismo e la maggior parte dell'acqua vengono riassorbite nel sangue e la fase II della formazione dell'urina è il riassorbimento. Nei tubuli rimangono prodotti di decadimento, sostanze nutritive di cui il corpo non ha bisogno o che non è in grado di immagazzinare, ad esempio il glucosio nel diabete mellito. Di conseguenza, si forma un'urina secondaria di circa 1,5 litri al giorno. Dai tubuli contorti, l'urina entra nei dotti collettori, che si uniscono e trasportano l'urina nella pelvi renale. Da lì, l'urina scorre attraverso gli ureteri nella vescica.

30. Regolazione nervosa e umorale dell'attività renale. Regolazione dell'attività renale.

31. Il concetto di termoregolazione. Termoregolazione chimica e fisica.

La temperatura delle singole parti del corpo umano è diversa, il che è associato a condizioni disuguali di produzione e trasferimento di calore. In uno stato di riposo e di attività fisica moderata, la maggiore produzione di calore e il minimo trasferimento di calore si verificano negli organi interni, quindi la loro temperatura è più alta nel fegato - 37,8-38 ° C. La temperatura cutanea più bassa nell'uomo si osserva nel zona delle mani e dei piedi, molto più alta è sotto l'ascella, dove viene solitamente misurata.In condizioni normali, in una persona sana, la temperatura sotto l'ascella è di 36,5-36,9 °C. Durante il giorno, la temperatura corporea di una persona oscilla: minima a 3-4 ore, massima a 16-18 ore. La capacità degli animali omeotermici di mantenere la temperatura corporea a un livello costante è assicurata da due processi correlati: generazione di calore e trasferimento di calore. La termoregolazione chimica fornisce un certo livello di produzione di calore necessario per la normale attuazione dei processi enzimatici nei tessuti. La generazione di calore più intensa avviene nei muscoli. In condizioni fredde, la generazione di calore nei muscoli aumenta notevolmente. Oltre ai muscoli, anche il fegato e i reni svolgono un ruolo significativo nei processi di generazione del calore. La termoregolazione fisica viene effettuata modificando la produzione di calore del corpo. Il trasferimento di calore avviene nei seguenti modi: La radiazione termica assicura che il corpo trasferisca calore all'ambiente utilizzando la radiazione infrarossa dalla superficie del corpo. La conduzione del calore avviene a contatto con oggetti la cui temperatura è inferiore a quella corporea. La convezione fornisce il trasferimento di calore all'aria o al liquido adiacente al corpo. Il corpo rilascia calore anche facendo evaporare l'acqua dalla superficie della pelle e dalle mucose delle vie respiratorie durante la respirazione. Fino a 0,5 litri di acqua al giorno evaporano attraverso la pelle. Il centro di generazione del calore è situato nella parte caudale dell'ipotalamo. Quando questa parte del cervello dell'animale viene distrutta, i meccanismi di generazione del calore vengono interrotti e un tale animale diventa incapace di mantenere la temperatura corporea quando la temperatura ambiente scende e si sviluppa ipotermia. Il centro di trasferimento del calore è situato nell’ipotalamo anteriore. Quando quest'area viene distrutta, l'animale perde anche la capacità di mantenere l'isoterma, sebbene conservi la capacità di resistere alle basse temperature.

Una delle funzioni più importanti del corpo è la respirazione. Durante questo, avviene lo scambio di gas nei tessuti e nei polmoni, durante il quale viene mantenuto l'equilibrio redox. La respirazione è un processo complesso che fornisce ossigeno ai tessuti, il suo utilizzo da parte delle cellule durante il metabolismo e la rimozione dei gas negativi.

Fasi della respirazione

Per capire come avviene lo scambio di gas nei tessuti e nei polmoni, è necessario conoscere le fasi della respirazione. Sono tre in totale:

1. Respirazione esterna, in cui avviene lo scambio di gas tra le cellule del corpo e l'atmosfera esterna. La versione esterna è suddivisa nello scambio di gas tra aria esterna ed interna, nonché nello scambio di gas tra il sangue dei polmoni e l'aria alveolare.
2. Trasporto di gas. Il gas nel corpo è allo stato libero e il resto viene trasportato dall'emoglobina in uno stato legato. Lo scambio di gas nei tessuti e nei polmoni avviene proprio attraverso l'emoglobina, che contiene fino al venti per cento di anidride carbonica.
3. Respirazione dei tessuti (interna). Questa tipologia può essere suddivisa nello scambio di gas tra sangue e tessuti, nell'assorbimento di ossigeno da parte delle cellule e nel rilascio di vari prodotti di scarto (metano, anidride carbonica, ecc.).

Al processo respiratorio prendono parte non solo i polmoni e le vie respiratorie, ma anche i muscoli del torace, nonché il cervello e il midollo spinale.

Processo di scambio di gas

Durante la saturazione dei polmoni con l'aria e durante l'espirazione, cambia a livello chimico.

Nell'aria espirata a una temperatura di zero gradi e ad una pressione di 765 mm Hg. Art., contiene circa il sedici per cento di ossigeno, il quattro per cento di anidride carbonica e il resto è azoto. Ad una temperatura di 37 o C, l'aria negli alveoli è satura di vapore, durante questo processo la pressione cambia, scendendo a cinquanta millimetri di mercurio. Allo stesso tempo, la pressione del gas nell'aria alveolare è leggermente superiore a settecento mm Hg. Arte. Quest'aria contiene il 15% di ossigeno, il 6% di anidride carbonica e il resto è costituito da azoto e altre impurità.

Per la fisiologia dello scambio gassoso nei polmoni e nei tessuti, la differenza nella pressione parziale tra anidride carbonica e ossigeno è di grande importanza. La pressione parziale dell'ossigeno è di circa 105 mmHg. Art., e nel sangue venoso è tre volte inferiore. A causa di questa differenza, l’ossigeno si sposta dall’aria alveolare al sangue venoso. Pertanto, si satura e diventa arterioso.

La pressione parziale della CO 2 nel sangue venoso è inferiore a cinquanta millimetri di mercurio e nell'aria alveolare - quaranta. A causa di questa leggera differenza, l'anidride carbonica si sposta dal sangue venoso al sangue alveolare e viene eliminata dall'organismo durante l'espirazione.

Lo scambio di gas nei tessuti e nei polmoni viene effettuato utilizzando una rete capillare di vasi. Attraverso le loro pareti, le cellule vengono saturate di ossigeno e l'anidride carbonica viene rimossa. Questo processo si osserva solo con una differenza di pressione: nelle cellule e nei tessuti l'ossigeno raggiunge lo zero e la pressione dell'anidride carbonica è di circa sessanta mm Hg. Arte. Ciò consente alla CO 2 di passare dalle cellule ai vasi, trasformando il sangue in venoso.

Trasporto di gas

Durante la respirazione esterna, il processo di conversione del sangue venoso in sangue arterioso avviene nei polmoni combinando l'ossigeno con l'emoglobina. Come risultato di questa reazione, si forma l'ossiemoglobina. Quando raggiunge le cellule del corpo, questo elemento si disintegra. In combinazione con i bicarbonati, che si formano nel sangue, l'anidride carbonica entra nel sangue. Di conseguenza, si formano sali, ma durante questo processo la reazione rimane invariata.

Una volta raggiunti i polmoni, i bicarbonati si scompongono, cedendo un radicale alcalino all'ossiemoglobina. I bicarbonati vengono poi convertiti in anidride carbonica e vapore acqueo. Tutte queste sostanze in decomposizione vengono eliminate dal corpo durante l'espirazione. Il meccanismo di scambio di gas nei polmoni e nei tessuti viene effettuato convertendo l'anidride carbonica e l'ossigeno in sali. È in questo stato che queste sostanze vengono trasportate dal sangue.

Ruolo dei polmoni

La funzione principale dei polmoni è garantire lo scambio di gas tra aria e sangue. Questo processo è possibile grazie all'enorme area dell'organo: in un adulto è di 90 m2 e quasi la stessa area dei vasi ICC, dove il sangue venoso è saturo di ossigeno e viene rilasciata anidride carbonica.

Durante l'espirazione, più di duecento sostanze diverse vengono rimosse dal corpo. Non si tratta solo di anidride carbonica, ma anche di acetone, metano, eteri e alcoli, vapore acqueo, ecc.

Oltre all’aria condizionata, la funzione dei polmoni è quella di proteggere il corpo dalle infezioni. Quando inspiri, tutte le sostanze patogene si depositano sulle pareti del sistema respiratorio, compresi gli alveoli. Contengono macrofagi che catturano i microbi e li distruggono.

I macrofagi producono sostanze chemiotattiche che attraggono i granulociti: lasciano i capillari e partecipano direttamente alla fagocitosi. Dopo aver fagocitato i microrganismi, i macrofagi possono spostarsi nel sistema linfatico, dove può verificarsi l’infiammazione. Gli agenti patologici causano la produzione di anticorpi leucocitari.

Funzione metabolica

Le caratteristiche della funzione polmonare includono le proprietà metaboliche. Durante i processi metabolici avviene la formazione di fosfolipidi e proteine ​​e la loro sintesi. L'eparina viene sintetizzata anche nei polmoni. L'organo respiratorio è coinvolto nella formazione e distruzione di sostanze biologicamente attive.

Schema respiratorio generale

La caratteristica strutturale del sistema respiratorio consente alle masse d'aria di passare facilmente attraverso le vie respiratorie ed entrare nei polmoni, dove si verificano i processi metabolici.

L'aria entra nel sistema respiratorio attraverso il passaggio nasale, quindi passa attraverso l'orofaringe nella trachea, da dove la massa raggiunge i bronchi. Dopo aver attraversato l'albero bronchiale, l'aria entra nei polmoni, dove avviene lo scambio tra diversi tipi di aria. Durante questo processo, l'ossigeno viene assorbito dalle cellule del sangue, trasformando il sangue venoso in sangue arterioso e consegnandolo al cuore, e da lì viene distribuito in tutto il corpo.

Anatomia dell'apparato respiratorio

La struttura dell'apparato respiratorio distingue le vie aeree e la parte respiratoria stessa. Quest'ultimo è rappresentato dai polmoni, dove avviene lo scambio gassoso tra le masse d'aria e il sangue.

L'aria passa nell'apparato respiratorio attraverso le vie aeree, rappresentate dalla cavità nasale, laringe, trachea e bronchi.

Parte aerea

Il sistema respiratorio inizia con la cavità nasale. È diviso in due parti da un setto cartilagineo. Davanti, i canali nasali comunicano con l'atmosfera e dietro con il rinofaringe.

Dal naso, l'aria entra nella parte orale e poi nella laringe della faringe. È qui che si intersecano i sistemi respiratorio e digestivo. Con la patologia dei passaggi nasali, la respirazione può essere effettuata attraverso la bocca. In questo caso l'aria entrerà anche nella faringe e poi nella laringe. Si trova a livello della sesta vertebra cervicale, formando un rilievo. Questa parte del sistema respiratorio può spostarsi durante la conversazione.

Attraverso l'apertura superiore la laringe comunica con la faringe e dal basso l'organo passa nella trachea. È una continuazione della laringe ed è costituita da venti anelli cartilaginei incompleti. A livello del quinto segmento vertebrale toracico, la trachea si divide in una coppia di bronchi. Vanno ai polmoni. I bronchi sono divisi in parti, formando un albero rovesciato, da cui sembra siano germogliati dei rami all'interno dei polmoni.

Il sistema respiratorio è completato dai polmoni. Si trovano nella cavità toracica su entrambi i lati del cuore. I polmoni sono divisi in lobi, ciascuno dei quali è diviso in segmenti. Hanno la forma di coni irregolari.

I segmenti polmonari sono divisi in molte parti: bronchioli, sulle cui pareti si trovano gli alveoli. L'intero complesso è chiamato alveolare. È qui che avviene lo scambio di gas.

Soggetto:Sistema respiratorio

Lezione: Struttura dei polmoni. Scambi gassosi nei polmoni e nei tessuti

I polmoni umani sono un organo accoppiato a forma di cono (vedi Fig. 1). All'esterno sono ricoperti dalla pleura polmonare, la cavità toracica è ricoperta dalla pleura parietale. Tra i due strati della pleura si trova il liquido pleurico, che riduce la forza di attrito durante l'inspirazione e l'espirazione.

Riso. 1.

In 1 minuto i polmoni pompano 100 litri di aria.

I bronchi si ramificano formando bronchioli, alle estremità dei quali si trovano vescicole polmonari a pareti sottili - alveoli (vedi Fig. 2).

Riso. 2.

Le pareti degli alveoli e dei capillari sono a strato singolo, il che facilita lo scambio di gas. Sono formati da epitelio. Secernono tensioattivo, che impedisce agli alveoli di aderire tra loro, e sostanze che uccidono i microrganismi. Le sostanze biologicamente attive esaurite vengono digerite dai fagociti o escrete sotto forma di espettorato.

Riso. 3.

L'ossigeno dall'aria alveolare passa nel sangue e l'anidride carbonica dal sangue passa nell'aria alveolare (vedere Fig. 3).

Ciò avviene per pressione parziale, poiché ogni gas si dissolve in un liquido proprio a causa della sua pressione parziale.

Se la pressione parziale di un gas nell'ambiente è maggiore della sua pressione nel liquido, il gas si dissolverà nel liquido fino al raggiungimento dell'equilibrio.

La pressione parziale dell'ossigeno è 159 mm. rt. Arte. nell'atmosfera e nel sangue venoso - 44 mm. rt. Arte. Ciò consente all'ossigeno dell'atmosfera di passare nel sangue.

Il sangue entra nei polmoni attraverso le arterie polmonari e si diffonde attraverso i capillari degli alveoli in uno strato sottile, che favorisce lo scambio di gas (vedi Fig. 4). L'ossigeno, passando dall'aria alveolare al sangue, interagisce con l'emoglobina per formare ossiemoglobina. In questa forma, l'ossigeno viene trasportato dal sangue dai polmoni ai tessuti. Lì la pressione parziale è bassa e l'ossiemoglobina si dissocia liberando ossigeno.

Riso. 4.

I meccanismi di rilascio dell’anidride carbonica sono simili ai meccanismi di assunzione di ossigeno. L'anidride carbonica forma un composto instabile con l'emoglobina - carboemoglobina, la cui dissociazione avviene nei polmoni.

Riso. 5.

Il monossido di carbonio forma un composto stabile con l'emoglobina, la cui dissociazione non avviene. E tale emoglobina non può più svolgere la sua funzione: trasportare l'ossigeno in tutto il corpo. Di conseguenza, una persona può morire di soffocamento anche con una normale funzionalità polmonare. Pertanto, è pericoloso trovarsi in una stanza chiusa e non ventilata in cui l'auto è in funzione o la stufa è accesa.

Informazioni aggiuntive

Molte persone respirano velocemente (più di 16 volte al minuto), effettuando movimenti di respirazione superficiale. Come risultato di tale respirazione, l'aria entra solo nelle parti superiori dei polmoni e si verifica un ristagno d'aria nelle parti inferiori. In un tale ambiente si verifica una riproduzione intensiva di batteri e virus.

Per verificare in modo indipendente se stai respirando correttamente, avrai bisogno di un cronometro. Sarà necessario determinare quanti movimenti respiratori effettua una persona al minuto. In questo caso, è necessario monitorare il processo di inalazione e inalazione.

Se i muscoli addominali si tendono durante la respirazione, si parla di respirazione addominale. Se il volume del torace cambia, questo è un tipo di respirazione toracica. Se vengono utilizzati entrambi questi meccanismi, la persona ha un tipo di respirazione mista.

Se una persona effettua fino a 14 movimenti respiratori al minuto, questo è un risultato eccellente. Se una persona fa 15-18 movimenti, questo è un buon risultato. E se i movimenti sono più di 18, questo è un pessimo risultato.

Bibliografia

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Compiti a casa

1. Kolesov D.V., Mash R.D., Belyaev I.N. Biologia. 8. - M.: Otarda. - P. 141, compiti e domanda 1, 3, 4.

2. Che ruolo gioca la pressione parziale nello scambio di gas?

3. Qual è la struttura dei polmoni?

4. Prepara un breve messaggio in cui spieghi perché l'azoto, l'anidride carbonica e altri componenti dell'aria non entrano nel sangue quando vengono inalati.