Газообмен, поглощение молекулярного кислорода (O 2 ) из окружающей среды и отток углекислого газа (CO 2 ) в окружающую среду, необходим для клеточного функция. Газообмен во время дыхания происходит в основном за счет движения молекул газа по градиентам давления. Газ перемещается из областей с более высоким парциальным давлением в области с более низким парциальным давлением. У млекопитающих газообмен происходит в альвеолах легких, которые прилегают к капиллярам и имеют с ними общую мембрану.
Когда легкие расширяются, в результате снижения давления по отношению к атмосфере в легкие попадает кислород. Воздух, поступающий в легкие из окружающей среды, имеет более высокую концентрацию кислорода и более низкую концентрацию углекислого газа, чем обедненная кислородом кровь, которая проходит от сердца к легким. Таким образом, кислород диффундирует из альвеол в кровь в капиллярах, откуда он может быть доставлен в ткани. Углекислый газ, напротив, диффундирует из капилляров в альвеолы, откуда он может быть выведен через выдох.
Расход газа определяется градиентом давления каждого газа, при этом каждый газ движется вниз по своему градиенту. Давление, оказываемое отдельным газом в смеси газов, является его парциальным давлением, и каждый газ перемещается от более высокого к более низкому парциальному давлению. Таким образом, движение O 2 и CO 2 напрямую не связано.
Кислород используется организмом человека для преобразования сахара и других органических молекул в энергетическое соединение АТФ в процессе клеточного дыхания. Побочным продуктом клеточного дыхания является CO 2 , который необходимо удалить из клеток, иначе он изменит pH и повредит клетки. Поскольку кислород необходим для обеспечения энергией важнейших клеточных функций, а CO 2 не может накапливаться, человеческому организму необходим постоянный поток крови ко всем тканям и от них для обеспечения газообмена.
Дыхательная и кровеносная системы структурно и функционально встречаются в альвеолах. Альвеолы и капилляры переплетены и физически соприкасаются, и, поскольку оба обычно имеют толщину в одну клетку, между ними легко происходит газообмен. Несмотря на то, что легкие невелики, количество обмениваемых O 2 и CO 2 огромно, потому что в каждом легком очень много альвеол – сотни миллионов с площадь около 100 м 2 !
Подача кислорода и удаление углекислого газа являются неотъемлемой частью производительности и выживания клетки. Этот газообмен обусловлен диффузией газа к областям с более низким частичным давлением, давлением, оказываемым одним газом в смеси газов, в разных частях органов дыхания и системы кровообращения. Когда кислород попадает в лёгкие, он смешивается с остаточным воздухом, снижая альвеолярное парциальное давление кислорода и увеличивая поглощение кислорода лёгкими.
Затем кислород рассеивается через альвеолы в соседние капилляры, снова передвигаясь в среду с более низким парциальным давлением. В крови кислород связывается с дыхательным пигментом, гемоглобином, обнаруженным в красных кровяных тельцах, и путешествует к тканям, где парциальное давление кислорода ниже, так что он диссоциирует от гемоглобина и высвобождается. Таким же образом, углекислый газ следует своему градиенту давления от ткани к крови, и транспортируется обратно в лёгкие, где градиент давления приводит к выбросу углекислого газа в альвеолы, а кислорода в кровь, перезапуская цикл.
Related Videos
Circulatory and Pulmonary Systems
77.7K Views
Circulatory and Pulmonary Systems
56.7K Views
Circulatory and Pulmonary Systems
48.1K Views
Circulatory and Pulmonary Systems
63.8K Views
Circulatory and Pulmonary Systems
85.9K Views
Circulatory and Pulmonary Systems
103.7K Views
Circulatory and Pulmonary Systems
80.6K Views
Circulatory and Pulmonary Systems
64.9K Views