Difuziunea gazelor respiratorii prin membrana
Difuziunea gazelor respiratorii prin membrana. Membrana respiratorie
Figura prezintă unitatea respiratorie (numită felie respiratorie), constând din bronhiole respiratorii, canale alveolare si vestibul alveolelor. Cele doua lumină conține aproximativ 300 de milioane alveolelor, fiecare dintre acestea având un diametru mediu de aproximativ 0,2 mm. Pereții alveolelor este foarte subțire, și între alveolele situate rețea aproape continuă de capilare interconectate. Datorită spațiului mare de întrețesute fluxului sanguin capilar în pereții alveolelor, uneori, se spune, ca un „strat“ de sânge curent. Este evident că gazele alveolare sunt la o distanță foarte aproape de sânge în capilarele pulmonare.
Schimbul de gaze între aerul alveolar și sângele are loc nu numai în alveolele în sine, ci și în toate părțile terminale plamanului. Toți cei implicați în membrana împreună sunt numite membrana respiratorie, sau membrana pulmonară.
Membrana respiratorie. Figura din stânga arată ultrastructura secțiunii membranei respiratorii, iar în dreapta - celula roșii din sânge. Ea arată difuzia oxigenului din alveolelor în eritrocitare și difuzia dioxidului de carbon în direcția opusă. Fii atent la straturile care formează membrana respiratorie.
1. Stratul fluid garnitură alveolă conținând un surfactant, care reduce tensiunea superficială a fluidului alveolar.
2. Compus din celule epiteliale subțiri ale epiteliului alveolar.
3. epitelială membranei bazale.
4. spațiul interstițial subțire între epiteliul alveolar și membrana capilară.
5. capilară membranei bazale, care în multe locuri este deversat în membrana bazală a epiteliului alveolar.
6. endoteliul capilar.
În ciuda numărului mare de straturi. grosimea totală a membranei respiratorii în unele locații nu depășește 0,2 microni și o medie de aproximativ 0,6 microni, cu excepția locurilor în care nucleele celulare. In studiile histologice, sa constatat că suprafața totală a membranei respiratorii de la un mascul adult sănătos este de aproximativ 70 m. Cantitatea totală de sânge în capilarele pulmonare variază de la 60 până la 140 ml. Reprezentând această cantitate mică de sânge este distribuită pe întreaga suprafață a podelei o cameră de 70 m. Ușor de înțeles de ce schimbul respirator de oxigen și dioxid de carbon are loc cu o asemenea rapiditate.
Diametrul mediu al capilarelor pulmonare este de aproximativ 5 microni, iar acest lucru înseamnă că eritrocitele au forțat prin intermediul lor. În general, membrana eritrocitară în contact cu peretele capilarelor, totuși oxigenul și dioxidul de carbon în difuziune alveolelor în eritrocit nu trebuie să treacă printr-o cantitate semnificativă de plasmă, care crește de asemenea viteza de difuzie.
Revenind la explicațiile date anterior mecanisme de difuzie a gazelor în apă. putem spune că aceleași principii și formule matematice pot fi utilizate în explicarea difuzia gazelor prin membrana respiratorie. Factorii care determină viteza gazului care trece prin membrană sunt după cum urmează:
(1) Grosimea membranei;
(2) o suprafață a membranei;
(3) Coeficientul de difuzie a gazului în membrană,
(4) gradientul de presiune a gazului parțial între cele două părți ale membranei.
Grosimea membranei respiratorii poate deveni uneori mai mare, de exemplu, ca urmare a spațiului interstițial în membrană și în alveolele de lichid edem, cu toate acestea gazele respiratorii trebuie să difuzeze nu numai prin membrană, dar, de asemenea, prin acest lichid. In plus, fibroza pulmonara apare in unele boli pulmonare care poate crește grosimea unor porțiuni ale membranei respiratorii. Viteza de difuzie printr-o membrană este invers proporțională cu grosimea membranei, cu toate acestea, orice factor capabil să crească normal grosimea membranei mai mult de 2-3 ori, se poate schimba în mod semnificativ procesul de schimb de gaze.
Suprafața membranei respiratorii poate fi redus în mod semnificativ sub influența mai multor factori. De exemplu, ștergerea unei lumini reduce suprafața totală a membranei respiratorii de 2 ori. Emfizem multe alveolele sunt conectate, iar pereții alveolari sunt distruse. Formarea de noi camere alveolare, care sunt mult mai mari decât în mod normal, dar suprafața totală a membranei respiratorii este adesea redus cu circa 5 ori din cauza distrugerii pereților alveolari. În cazul în care suprafața totală este redusă la 1 / 3-1 / 4 proporția normală de schimb de gaze de suprafață prin membrană, chiar și în condiții de repaus este încetinit puternic în jos, iar în timpul evenimentelor sportive sau alt efort fizic intens, chiar și cea mai mică reducere a ariei suprafeței pulmonare, poate provoca tulburări grave ale schimbului de gaze respiratorii .
Coeficientul de difuzie la trecerea fiecărui gaz prin membrana respiratorie este direct dependentă de solubilitatea gazului în membrană, și invers proporțională cu rădăcina pătrată a greutății moleculare a gazului. Viteza de difuzie a gazului în membrana respiratorie pentru motivele explicate mai sus, aproape egală cu cea a apei, prin urmare, la un gradient de presiune dată diffuses de dioxid de carbon este de aproximativ 20 de ori mai rapid decât oxigenul și oxigen - de 2 ori mai rapid decât azotul. Gradientul de presiune dintre laturile membranei respiratorie este diferența dintre presiunea parțială a gazului în sângele capilar și alveolele pulmonare.
Presiunea parțială este o măsură a numărului total de molecule de gaz, care să afecteze unitatea de suprafață alveolară a suprafeței membranei pe unitatea de timp. Tensiunea gazelor sanguine - este numărul de molecule, care tinde să iasă din sânge în direcția opusă, astfel încât diferența dintre aceste presiuni este o măsură a mișcării globale tendință a moleculelor de gaz prin membrană. Dacă presiunea parțială a gazului în alveolele este mai mare decât tensiunea în sânge, așa cum se întâmplă cu difuzia oxigenului se efectuează într-o direcție de la alveolele in sange; în cazul în care presiunea gazului în sânge mai mare decât presiunea sa parțială în alveolele este adevărată pentru dioxidul de carbon, gazul diffuses din sânge, în alveolă.