Дифузията на респираторни газове през мембраната
Дифузията на респираторни газове през мембраната. Дихателната мембрана
Фигурата показва дихателните единица (също наречен дихателните парче), състояща се от дихателни бронхиоли, алвеоларни канали, и алвеолите вестибюл. Двете светлината съдържа около 300 милиона алвеоли, всяка от които има среден диаметър от около 0.2 mm. Стените на алвеолите е много тънка и между алвеолите разположени почти непрекъсната мрежа от взаимно свързани капиляри. Поради големия пространство на преплетени поток капилярна кръв в стените на алвеолите понякога се казва, като "слой" на текущата кръвта. Очевидно е, че алвеоларни газове са на много близко разстояние от кръвта в капилярите на белите дробове.
Обмен на газ между алвеоларния въздух и кръв настъпва не само в самите алвеолите, но и във всички части на крайната белия дроб. Всички включени в мембраната заедно се наричат дихателните мембрана, или белодробна мембраната.
Дихателната мембраната. Фигурата в ляво показва ултраструктурата на секцията на дихателните мембраната, а отдясно - червените кръвни клетки. Това показва, дифузията на кислород от алвеолите на еритроцитите и дифузия на въглероден диоксид в обратна посока. Обърнете внимание на слоевете, които изграждат дихателните мембрана.
1. слой течност лигавицата на алвеолите, съдържаща повърхностно активно вещество, което намалява напрежението на алвеоларната течност повърхност.
2. Съставен от тънки епителни клетки на алвеоларния епител.
3. епителен мазе мембрана.
4. тънък междинното пространство между алвеоларния епител и капилярната мембрана.
5. капилярна базалната мембрана, която на много места се заустват в базалната мембрана на алвеоларния епител.
6. ендотела на капилярната.
Въпреки големия брой на слоевете. общата дебелина на дихателните мембраната в някои места не надвишава 0.2 микрона, и средно около 0,6 микрона, с изключение на местата, където клетъчните ядра. В хистологични изследвания е установено, че общата площ на респираторна мембрана от здрав възрастен мъж е около 70 м. Общото количество кръв в капилярите на белите дробове варира от 60 до 140 мл. Представяне това малко количество кръв се разпространява по цялата площ на стая от 70 m. Лесно е да се разбере защо дихателните обмен на кислород и въглероден диоксид се случва с такава бързина.
Средният диаметър на белодробните капиляри е около 5 микрона, а това означава, че еритроцитите са принудени през тях. Обикновено мембраната на еритроцитите в контакт със стената на капилярата обаче кислород и въглероден двуокис в дифузия на алвеолите в еритроцитите не трябва да преминава през значителна част от плазмата, което също увеличава скоростта на дифузия.
Връщайки се към предишните обясненията, дадени механизми за дифузия на газ във вода. можем да кажем, че същите принципи и математически формули могат да бъдат използвани при обяснението на дифузията на газове през дихателните мембраната. Факторите, които определят скоростта на газа, който преминава през мембраната са както следва:
(1) Дебелината на мембраната;
(2) повърхност на мембраната;
(3) коефициентът на дифузия на газ в мембраната,
(4) частично градиента на налягането на газа между двете страни на мембраната.
Дебелината на дихателните мембрана понякога може да стане по-голяма, например в резултат на междинното пространство в мембраната и в алвеолите на оток течност, обаче респираторни газове трябва да дифундират не само през мембраната, но също и чрез тази течност. В допълнение, белодробна фиброза се среща в някои белодробни заболявания, които могат да увеличат дебелината на някои части на дихателните мембраната. Скоростта на дифузия през мембраната е обратно пропорционална на дебелината на мембраната, обаче, всеки фактор може да увеличи нормална дебелина мембрана повече от 2-3 пъти, може значително да променят процеса на обмен на газ.
Повърхностната площ на респираторна мембраната може да бъде значително намален под влиянието на много фактори. Например, изтриване един светлина намалява общата площ на респираторна мембрана 2 пъти. Емфизем много алвеоли са свързани и алвеоларните стени са разрушени. Образуването на нови алвеоларни камери, които са много по-голям от нормалното, но общата повърхност на дихателните мембрана често се намалява с около 5 пъти поради разрушаването на алвеоларните стените. Когато общата площ се намалява до 1 / 3-1 / 4 нормалното съотношение на обмен повърхност газ през мембраната, дори и в условия на покой е силно се забавя, и по време на спортни събития или друга усилена тренировка и най-малкото намаляване на белодробната повърхност може да причини сериозни заболявания на дихателния обмен газ ,
Коефициентът на дифузия при прехода на всеки газ през дихателните мембраната е в пряка зависимост от разтворимостта на газа в мембраната, и обратно пропорционална на корен квадратен от молекулното тегло на газа. Скоростта на дифузия на газ в дихателните мембраната поради причините, обяснени по-горе, почти равна на тази на водата, следователно в даден градиент на налягане дифундира въглероден диоксид е около 20 пъти по-бързо от кислород и кислород - 2 пъти по-бързо от азот. градиента на налягането между страните на дихателните мембраната е разликата между парциалното налягане на газ в алвеолите и белодробна капилярна кръв.
Частичното налягане е мярка за броя на газови молекули, които въздействат на алвеоларна единица площ на мембраната повърхност за единица време. Напрежение кръв газ - е броят на молекули, с тенденция да излезете кръвта в обратна посока, така че разликата между тези налягания е мярка за общата тенденция движение на газови молекули през мембраната. Ако парциалното налягане на газ в алвеолите е по-голяма от напрежение в кръвта, както се случва с дифузията на кислород се извършва в посока от алвеолите в кръвния поток; ако налягането на газ в кръвта по-голяма от парциално налягане в алвеолите се отнася за въглероден диоксид газ преминава от кръвта в алвеолите.