Essais
706-01. Les vertébrés au cœur à trois chambres, dont la reproduction est étroitement liée à l'eau, sont regroupés dans la classe
A) Poisson osseux
B) Mammifères
B) Reptiles
D) Amphibiens
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706-02. À quelle classe appartiennent les animaux dont le schéma de la structure cardiaque est représenté sur la figure ?
A) Insectes
B) Poisson cartilagineux
B) Amphibiens
D) Les oiseaux
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706-03. La caractéristique qui distingue les amphibiens des poissons est
A) sang-froid
B) structure du cœur
B) développement dans l'eau
D) isolement système circulatoire
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706-04. Les amphibiens diffèrent des poissons en ce sens qu'ils
Un cerveau
B) système circulatoire fermé
B) poumons appariés chez l'adulte
D) organes des sens
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706-05. Quelle caractéristique parmi celles énumérées distingue la plupart des animaux de la classe des amphibiens des mammifères ?
B) fécondation externe
B) reproduction sexuée
D) utilisation du milieu aquatique comme habitat
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706-06. Au cours du processus d'évolution, les reptiles ont acquis, contrairement aux amphibiens,
A) système circulatoire fermé
B) fécondité élevée
B) un gros œuf avec des membranes embryonnaires
D) cœur à trois chambres
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706-07. Si, au cours du processus d'évolution, un animal a formé le cœur illustré sur la figure, alors les organes respiratoires de l'animal doivent être 
A) les poumons
B) peau
B) sacs pulmonaires
D) branchies
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706-08. Dans quel groupe d’animaux la reproduction n’implique-t-elle pas l’eau ?
A) sans crâne (lancettes)
B) poisson osseux
B) amphibiens
D) les reptiles
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706-09. Chez quels animaux l’embryon se développe-t-il entièrement à l’intérieur de l’œuf ?
A) poisson osseux
B) amphibiens à queue
B) amphibiens sans queue
D) les reptiles
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706-10. Les vertébrés au cœur à trois chambres, dont la reproduction n'est pas associée à l'eau, sont regroupés dans la classe
A) Poisson osseux
B) Mammifères
B) Reptiles
D) Amphibiens
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706-11. Vertébrés à température corporelle variable, respiration pulmonaire, cœur à trois chambres avec cloison incomplète dans le ventricule appartient à la classe
A) poisson osseux
B) amphibiens
B) les reptiles
D) poisson cartilagineux
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706-12. Les reptiles, contrairement aux amphibiens, ont tendance à
A) fécondation externe
B) fécondation interne
B) développement avec formation d'une larve
D) division du corps en tête, torse et queue
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706-13. Lequel des animaux suivants a le sang froid ?
A) lézard rapide
B) Tigre de l'Amour
B) renard des steppes
D) loup commun
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706-14. Quelle classe comprend les animaux qui ont la peau sèche avec des écailles cornées et un cœur à trois chambres avec une cloison incomplète ?
A) Reptiles
B) Mammifères
B) Amphibiens
D) Les oiseaux
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706-15. Les oiseaux diffèrent des reptiles en ayant
A) fécondation interne
B) système nerveux central
B) deux cercles de circulation sanguine
G) Température constante corps
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706-15. Quelle caractéristique structurelle est similaire chez les reptiles et les oiseaux modernes ?
A) des os remplis d'air
B) peau sèche, dépourvue de glandes
B) région caudale de la colonne vertébrale
D) petites dents dans les mâchoires
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706-16. Chez quel animal les échanges gazeux entre l’air atmosphérique et le sang se produisent-ils à travers la peau ?
A) épaulard
B) triton
B) les crocodiles
D) saumon rose
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706-17. Quel groupe d'animaux a un cœur composé de deux chambres ?
Un poisson
B) amphibiens
B) les reptiles
D) les mammifères
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706-18. Le développement du bébé dans l'utérus se produit à
A) oiseaux de proie
B) les reptiles
B) amphibiens
D) les mammifères
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706-19. Les représentants de quelle classe d'accords sont caractérisés par une respiration cutanée ?
A) Amphibiens
B) Reptiles
B) Les oiseaux
D) Mammifères
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706-20. Le signe de la classe des amphibiens est
A) couverture chitineuse
B) peau nue
B) naissance vivante
D) membres appariés
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706-21. Par quelles caractéristiques les représentants de la classe des amphibiens diffèrent-ils des autres vertébrés ?
A) colonne vertébrale et membres libres
B) respiration pulmonaire et la présence d'un cloaque
B) peau muqueuse nue et fécondation externe
D) système circulatoire fermé et cœur à deux chambres
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706-22. Quelle caractéristique parmi les éléments répertoriés distingue les animaux de la classe Reptiles des animaux de la classe Mammifères ?
A) système circulatoire fermé
B) température corporelle instable
C) développement sans transformation
D) utilisation de l'environnement sol-air pour l'habitat
Qu’est-ce que l’échange gazeux ? Presque aucun être vivant ne peut s’en passer. Les échanges gazeux dans les poumons et les tissus, ainsi que dans le sang, contribuent à nourrir les cellules nutriments. Grâce à lui, nous recevons de l'énergie et de la vitalité.
Qu’est-ce que l’échange gazeux ?
Les organismes vivants ont besoin d’air pour exister. C'est un mélange de nombreux gaz dont les principales parts sont l'oxygène et l'azote. Ces deux gaz sont des composants essentiels pour assurer le fonctionnement normal des organismes.
Au cours de l'évolution différents types ont développé leurs propres dispositifs pour les obtenir, certains ont développé des poumons, d'autres ont des branchies et d'autres n'utilisent que peau. Avec l'aide de ces organes, des échanges gazeux se produisent.
Qu’est-ce que l’échange gazeux ? C'est un processus d'interaction environnement externe et les cellules vivantes, au cours desquelles se produit l'échange d'oxygène et de dioxyde de carbone. Pendant la respiration, l'oxygène pénètre dans le corps avec l'air. Saturant toutes les cellules et tissus, il participe à la réaction oxydative, se transformant en gaz carbonique, qui est excrété par l'organisme avec d'autres produits métaboliques.
Échange gazeux dans les poumons
Chaque jour, nous inhalons plus de 12 kilogrammes d'air. Les poumons nous y aident. C’est l’organe le plus volumineux, capable de retenir jusqu’à 3 litres d’air en une seule respiration profonde et complète. Les échanges gazeux dans les poumons se produisent à l'aide d'alvéoles - de nombreuses bulles entrelacées avec vaisseaux sanguins.
L'air y pénètre par la partie supérieure Voies aériennes, en passant par la trachée et les bronches. Les capillaires reliés aux alvéoles aspirent l'air et le distribuent dans tout le système circulatoire. En même temps, ils libèrent du dioxyde de carbone dans les alvéoles, qui quitte le corps avec l'expiration.
Le processus d’échange entre les alvéoles et les vaisseaux sanguins est appelé diffusion bilatérale. Cela se produit en quelques secondes seulement et s’effectue grâce à la différence de pression. L'air atmosphérique saturé en oxygène contient plus d'oxygène et se précipite donc vers les capillaires. Le dioxyde de carbone a moins de pression, c'est pourquoi il est poussé dans les alvéoles.
Circulation
Sans le système circulatoire, les échanges gazeux dans les poumons et les tissus seraient impossibles. Notre corps est traversé par de nombreux vaisseaux sanguins de différentes longueurs et diamètres. Ils sont représentés par des artères, des veines, des capillaires, des veinules, etc. Le sang circule en permanence dans les vaisseaux, facilitant les échanges de gaz et de substances.
Les échanges gazeux dans le sang s'effectuent à l'aide de deux cercles de circulation. Lors de la respiration, l'air commence à se déplacer dans un grand cercle. Il est transporté dans le sang en se fixant à une protéine spéciale appelée hémoglobine, présente dans les globules rouges.
Depuis les alvéoles, l’air pénètre dans les capillaires puis dans les artères pour se diriger directement vers le cœur. Dans notre organisme, il joue le rôle d’une puissante pompe, pompant le sang oxygéné vers les tissus et les cellules. À leur tour, ils libèrent du sang rempli de dioxyde de carbone, le renvoyant au cœur par les veinules et les veines.
De passage oreillette droite, le sang veineux complète un grand cercle. Il commence dans le ventricule droit. Le sang y est pompé vers les artères, les artérioles et les capillaires, où il échange de l'air avec les alvéoles pour recommencer le cycle.
Échange dans les tissus
Nous savons donc ce qu’est l’échange gazeux entre les poumons et le sang. Les deux systèmes transportent et échangent des gaz. Mais le rôle clé appartient aux tissus. Les principaux processus qui modifient le composition chimique air.
Sature les cellules en oxygène, qui s'y lance ligne entière Réactions redox. En biologie, on les appelle le cycle de Krebs. Pour leur mise en œuvre, des enzymes sont nécessaires, qui sont également fournies avec le sang.
Au cours du processus, des acides citrique, acétique et autres se forment, produits pour l'oxydation des graisses, des acides aminés et du glucose. C'est l'une des étapes les plus importantes qui accompagnent les échanges gazeux dans les tissus. Au cours de son parcours, l'énergie nécessaire au fonctionnement de tous les organes et systèmes du corps est libérée.
L'oxygène est activement utilisé pour réaliser la réaction. Il s'oxyde progressivement et se transforme en dioxyde de carbone - CO 2, qui est libéré des cellules et des tissus dans le sang, puis dans les poumons et l'atmosphère.
Échange gazeux chez les animaux
La structure du corps et des systèmes organiques de nombreux animaux varie considérablement. Les mammifères sont ceux qui ressemblent le plus aux humains. Les petits animaux, comme les planaires, n'ont pas systèmes complexes pour le métabolisme. Ils utilisent leurs enveloppes extérieures pour respirer.
Les amphibiens utilisent leur peau, leur bouche et leurs poumons pour respirer. Chez la plupart des animaux vivant dans l'eau, les échanges gazeux s'effectuent à l'aide de branchies. Ce sont de fines plaques reliées aux capillaires et transportent l’oxygène de l’eau vers eux.
Les arthropodes, comme les mille-pattes, les cloportes, les araignées et les insectes, n'ont pas de poumons. Ils ont des trachées sur toute la surface de leur corps, qui dirigent l’air directement vers les cellules. Ce système leur permet de se déplacer rapidement sans éprouver d'essoufflement ni de fatigue, car le processus de formation d'énergie se produit plus rapidement.
Échange de gaz dans les plantes
Contrairement aux animaux, les échanges gazeux dans les tissus végétaux impliquent la consommation d’oxygène et de dioxyde de carbone. Ils consomment de l'oxygène pendant la respiration. Les plantes n’en ont pas la capacité corps spéciaux, donc l’air y pénètre par toutes les parties du corps.
En règle générale, les feuilles ont la plus grande surface et la majeure partie de l'air tombe sur elles. L'oxygène y pénètre par de petites ouvertures entre les cellules, appelées stomates, et est traité et excrété sous forme de dioxyde de carbone, comme chez les animaux.
Une caractéristique distinctive des plantes est leur capacité à réaliser la photosynthèse. Ainsi, ils peuvent convertir des composants inorganiques en composants organiques à l’aide de la lumière et d’enzymes. Lors de la photosynthèse, le dioxyde de carbone est absorbé et l’oxygène est produit, les plantes sont donc de véritables « usines » d’enrichissement de l’air.
Particularités
L'échange de gaz est l'un des fonctions essentielles tout organisme vivant. Elle s'effectue par la respiration et la circulation sanguine, favorisant la libération d'énergie et le métabolisme. Les particularités des échanges gazeux sont qu'ils ne se déroulent pas toujours de la même manière.
Tout d'abord, cela est impossible sans respirer ; l'arrêter pendant 4 minutes peut entraîner des perturbations dans le fonctionnement des cellules cérébrales. En conséquence, le corps meurt. Il existe de nombreuses maladies dans lesquelles les échanges gazeux sont altérés. Les tissus ne reçoivent pas suffisamment d’oxygène, ce qui ralentit leur développement et leur fonctionnement.
Des échanges gazeux inégaux sont également observés dans personnes en bonne santé. Elle augmente considérablement avec l'augmentation du travail musculaire. En seulement six minutes, il atteint la puissance maximale et s'y tient. Cependant, à mesure que la charge augmente, la quantité d’oxygène peut commencer à augmenter, ce qui aura également un effet désagréable sur le bien-être du corps.
CONFÉRENCE N° 15. Physiologie de la respiration.
1.
2. Respiration externe(ventilation pulmonaire).
3.
4. Transport de gaz (O2, CO2) par le sang.
5. Échange de gaz entre le sang et le liquide tissulaire. Respiration des tissus.
6. Régulation de la respiration.
1. L'essence de la respiration. Système respiratoire.
La respiration est une fonction physiologique qui assure les échanges gazeux entre le corps et l'environnement extérieur, et l'ensemble des organes impliqués dans les échanges gazeux est le système respiratoire.
Evolution du système respiratoire.
1.Dans les organismes unicellulaires la respiration se produit à travers la surface (membrane) de la cellule.
2.Chez les animaux multicellulaires inférieurs les échanges gazeux se produisent sur toute la surface des cellules externes et internes (intestinales) du corps.
3.Chez les insectes le corps est recouvert d'une cuticule et c'est pourquoi des tubes respiratoires spéciaux (trachées) apparaissent qui pénètrent dans tout le corps.
4.Dans le poisson Les organes respiratoires sont des branchies - de nombreuses feuilles avec capillaires.
5.Chez les amphibiens des sacs aériens (poumons) apparaissent, dans lesquels l'air est renouvelé à l'aide de mouvements respiratoires. Cependant, l’essentiel des échanges gazeux s’effectue à la surface de la peau et représente les 2/3 du volume total.
6.Chez les reptiles, les oiseaux et les mammifères les poumons sont déjà bien développés et la peau devient une enveloppe protectrice et les échanges gazeux à travers elle ne dépassent pas 1 %. Chez les chevaux en hauteur activité physique la respiration à travers la peau augmente jusqu'à 8 %.
Système respiratoire.
L'appareil respiratoire des mammifères est un ensemble d'organes qui remplissent des fonctions de conduction de l'air et d'échange de gaz.
Voies respiratoires supérieures: cavité nasale, bouche, nasopharynx, larynx.
Voies respiratoires inférieures: trachée, bronches, bronchioles.
Fonction d'échange de gaz réalisée par le tissu poreux respiratoire - parenchyme pulmonaire. La structure de ce tissu comprend des vésicules pulmonaires - alvéoles.
la paroi des voies respiratoires a squelette cartilagineux et leur lumière ne diminue jamais. La membrane muqueuse du tube respiratoire est tapissée épithélium cilié avec cils. Trachée avant l'entrée des poumons de manière dichotomique est divisé en deux bronches principales (gauche et droite), qui se divisent et forment arbre bronchique. La division se termine par fini bronchioles (terminales) (diamètre jusqu'à 0,5-0,7 mm).
Poumons situé dans cavité thoracique et ont la forme d'un cône tronqué. La base du poumon est tournée vers l’arrière et est adjacente au diaphragme. L'extérieur des poumons est recouvert d'une membrane séreuse - plèvre viscérale. Plèvre pariétale (os) tapisse la cavité thoracique et fusionne étroitement avec la paroi costale. Entre ces couches de plèvre, il y a un espace en forme de fente (5-10 microns) - cavité pleurale rempli liquide séreux. L'espace entre la droite et Poumon gauche appelé médiastin. C'est là que se trouvent le cœur, la trachée, les vaisseaux sanguins et les nerfs. Les poumons sont divisés en lobes, segments et lobules. Le degré de gravité de cette division varie selon les animaux.
L'unité morphologique et fonctionnelle du poumon est acinus (lat. acinus - baie de raisin). L'acinus comprend bronchioles respiratoires (respiratoires) et conduits alvéolaires, quelle fin sacs alvéolaires. Un acini contient 400 à 600 alvéoles ; 12 à 20 acini forment le lobe pulmonaire.
Alvéoles – ce sont des bulles dont la surface intérieure est tapissée d'une seule couche épithélium plat. Parmi les cellules épithéliales, il y a : alvéolocytes du 1er ordre, qui, avec l'endothélium des capillaires pulmonaires, forment barrière air-sang Et alvéocytes du 2ème ordre effectuer fonction sécrétoire, libérant la substance biologiquement active surfactan. Surfactan (phospholipoprotéines - tensioactif) lignes surface intérieure alvéoles, augmente tension superficielle et ne permet pas aux alvéoles de s'effondrer.
Fonctions des voies respiratoires.
Voies aériennes(jusqu'à 30 % de l'air inhalé y est retenu) ne participent pas aux échanges gazeux et sont appelés espace « nuisible ». Or, les voies respiratoires supérieures et inférieures jouent un rôle important dans la vie du corps.
Ici, l'air inhalé est réchauffé, humidifié et purifié. Ceci est possible grâce à la membrane muqueuse bien développée des voies respiratoires, qui est abondamment vascularisé, contient des cellules caliciformes, des glandes muqueuses et un grand nombre de cils épithélium cilié. De plus, il existe des récepteurs pour l'analyseur olfactif, des récepteurs réflexes protecteurs toux, éternuements, reniflements et récepteurs irritants (irritation). Ils sont situés dans les bronchioles et réagissent aux particules de poussière, au mucus et aux vapeurs caustiques. Lorsque les récepteurs irritants sont irrités, une sensation de brûlure, une douleur apparaît, une toux apparaît et la respiration s'accélère.
Les échanges gazeux entre le corps et l'environnement extérieur sont assurés par un ensemble de processus strictement coordonnés qui font partie de la structure respiratoire des animaux supérieurs.
2. Respiration externe (ventilation pulmonaire) processus constant renouvellement de la composition gazeuse de l'air alvéolaire, qui s'effectue lorsque inspiration et expiration.
Tissu pulmonaire n'a pas d'éléments musculaires actifs et donc son augmentation ou diminution de volume se produit passivement au rythme des mouvements de la poitrine (inspiration, expiration). Cela est dû pression intrapleurale négative(en dessous de l'atmosphère : lors de l'inhalation de 15 à 30 mmHg. Art., en expirant de 4 à 6 mm Hg. Art.) dans une cavité thoracique hermétiquement fermée.
Le mécanisme de la respiration externe.
L'acte d'inhalation (lat. inspiration - inspiration) réalisée en augmentant le volume de la poitrine. Les muscles inspiratoires (respirateurs) y participent : muscles intercostaux externes et diaphragme. Lors de la respiration forcée, les muscles suivants sont activés : côtes releveuses, scalène supracostalis, serratus dorsalis. Le volume de la poitrine augmente dans trois directions : verticale, sagittale (antéro-postérieure) et frontale.
L'acte d'expiration (lat. expiration - expiration) en état de repos physiologique est de nature majoritairement passive. Dès que les muscles inspiratoires se relâchent, la poitrine, du fait de sa lourdeur et de l'élasticité des cartilages costaux, revient à sa position initiale. Le diaphragme se détend et son dôme redevient convexe.
Lors de la respiration forcée, l'acte d'expiration est facilité par les muscles expiratoires : muscles abdominaux intercostaux internes, obliques externes et internes, transversaux et droits, et exhalateur dentelé dorsal.
Types de respiration.
En fonction de la transformation de certains muscles impliqués dans les mouvements respiratoires, il existe trois types de respiration :
1 - type de respiration thoracique (costale) réalisée par contraction des muscles intercostaux externes et des muscles de la ceinture pectorale ;
2 – respiration de type abdominale (diaphragmatique)– les contractions du diaphragme et des muscles abdominaux prédominent ;
3 – respiration de type mixte (costo-abdominale) le plus courant chez les animaux de ferme.
Avec diverses maladies, le type de respiration peut changer. En cas de maladies des organes de la cavité thoracique, le type de respiration diaphragmatique prédomine, et en cas de maladies des organes cavité abdominale– respiration de type costal.
Fréquence respiratoire.
La fréquence respiratoire fait référence au nombre de cycles respiratoires (inspiration-expiration) par minute.
Cheval 8 - 12 Chien 10 - 30
Croupe corne. bovins 10 - 30 Lapins 50 - 60
Moutons 8 à 20 Poulets 20 à 40
Cochon 8 - 18 Canards 50 - 75
Personne 10 - 18 Souris 200
Veuillez noter que le tableau montre des valeurs moyennes. La fréquence des mouvements respiratoires dépend du type d'animal, de la race, de la productivité, de l'état fonctionnel, de l'heure de la journée, de l'âge, de la température ambiante, etc.
Volumes pulmonaires.
Il existe une distinction entre la capacité pulmonaire totale et vitale. La capacité vitale des poumons (VC) se compose de trois volumes : volumes respiratoires et de réserve d'inspiration et d'expiration.
1.Volume courant- c'est le volume d'air qui peut être inhalé et expiré calmement et sans effort.
2.Volume de réserve inspiratoire – C'est l'air qui peut être inhalé en plus après une inspiration calme.
3.Volume de réserve expiratoire- c'est le volume d'air qui peut être expiré autant que possible après une expiration silencieuse.
Après une expiration complète et aussi profonde qu'elle soit, il reste un peu d'air dans les poumons. - volume résiduel. La somme du liquide vital et du volume d’air résiduel est capacité pulmonaire totale.
La somme du volume d'air résiduel et du volume de réserve expiratoire est appelée air alvéolaire (capacité résiduelle fonctionnelle).
Volumes pulmonaires (en litres).
Homme Cheval
1. Respiratoire V 5-6 0,5
2. Réserve V inhalation 12 1,5
3. Réserve V expiration 12 1,5
4. V résiduel 10 1
Ventilation- Il s'agit du renouvellement de la composition gazeuse de l'air alvéolaire lors de l'inspiration et de l'expiration. Lors de l'évaluation de l'intensité de la ventilation pulmonaire, utilisez volume respiratoire minute(la quantité d'air traversant les poumons en 1 minute), qui dépend de la profondeur et de la fréquence des mouvements respiratoires.
Au cheval volume courant au repos 5-6 litres , fréquence respiratoire 12 mouvements respiratoires par 1 minute.
Ainsi: 5 litres.*12=60 litres volume infime de respiration. pour les travaux légers, il est égal à 150-200 litres, pendant un travail acharné 400-500 litres.
Pendant la respiration, les différentes parties des poumons ne sont pas toutes ventilées et avec des intensités différentes. Ils calculent donc coefficient ventilation alvéolaire est le rapport entre l’air inhalé et le volume alvéolaire. Il faut tenir compte du fait que lorsqu'un cheval inhale 5 litres, 30 % de l'air reste dans les voies respiratoires « espace nocif ».
Ainsi, 3,5 litres d'air inhalé parviennent aux alvéoles (70 % de 5 litres volume courant). Le coefficient de ventilation alvéolaire est donc de 3,5 l.:22 l. ou 1:6. Autrement dit, à chaque respiration calme, 1/6 des alvéoles sont ventilées.
3. Diffusion des gaz (échange de gaz entre l'air alvéolaire et le sang dans les capillaires de la circulation pulmonaire).
Les échanges gazeux dans les poumons résultent de la diffusion le dioxyde de carbone (CO 2) du sang dans les alvéoles du poumon et l'oxygène (O 2) des alvéoles dans le sang veineux des capillaires de la circulation pulmonaire. Il a été calculé qu'environ 5 % de l'oxygène présent dans l'air inhalé reste dans le corps et qu'environ 4 % du dioxyde de carbone est libéré par le corps. L'azote ne participe pas aux échanges gazeux.
Le mouvement des gaz est déterminé uniquement les lois physiques (osmose et diffusion), fonctionnant dans un système gaz-liquide séparé par une membrane semi-perméable. Ces lois sont basées sur la différence de pression partielle ou le gradient de pression partielle des gaz.
Pression partielle (lat. partialis - partiel) est la pression d'un gaz inclus dans le mélange gazeux.
La diffusion des gaz se produit d'une zone de pression plus élevée vers une zone de pression plus basse.
Pression partielle d'oxygène dans l'air alvéolaire 102 millimètresHg Art., dioxyde de carbone 40 mm Hg. Art. DANS sang veineux tension capillaire pulmonaire O2 = 40 mmHg. Art., CO2=46 mm Hg. Art.
Ainsi, la différence de pression partielle est :
oxygène (O2) 102 – 40 = 62 mmHg. Art.;
gaz carbonique (CO2) 46 – 40 = 6 mmHg. Art.
L'oxygène pénètre rapidement par les membranes pulmonaires et se combine complètement avec l'hémoglobine et le sang devient artériel. Le dioxyde de carbone, malgré petite différence, une pression partielle a taux de diffusion plus élevé (25 fois) du sang veineux vers les alvéoles du poumon.
4. Transport de gaz (O 2, CO 2) par le sang.
L'oxygène, passant des alvéoles dans le sang, se présente sous deux formes - environ 3 % dissous dans le plasma Et à propos 97% des globules rouges associés à l'hémoglobine (oxyhémoglobine). La saturation du sang en oxygène est appelée oxygénation.
Il y a 4 atomes de fer dans une molécule d'hémoglobine, donc 1 molécule d'hémoglobine peut relier 4 molécules d'oxygène.
N.N.b+ 4О 2 ↔ ННb(O2) 4
Oxyhémoglobine (HHb (O 2) 4) - présente la propriété acide faible et facilement dissociable.
La quantité d'oxygène présente dans 100 mm de sang lorsque l'hémoglobine est complètement convertie en oxyhémoglobine est appelée capacité en oxygène du sang. Il a été établi que 1 g d'hémoglobine peut, en moyenne, se lier 1,34 mmoxygène. Connaître la concentration d'hémoglobine dans le sang, et elle est en moyenne 15g. /100 ml, Vous pouvez calculer la capacité en oxygène du sang.
15 * 1,34 = 20,4 % en volume (pourcentage en volume).
Transport du dioxyde de carbone dans le sang.
Le transport du dioxyde de carbone dans le sang est un processus complexe qui implique globules rouges (hémoglobine, enzyme anhydrase carbonique) et systèmes tampons sanguins.
Le dioxyde de carbone se trouve dans le sang trois formes: 5% - sous forme physiquement dissoute ; 10 % - sous forme de carbohémoglobine ; 85% - sous forme de bicarbonates de potassium dans les érythrocytes et de bicarbonates de sodium dans le plasma.
Le CO 2 entrant dans le plasma sanguin depuis les tissus se diffuse immédiatement dans les globules rouges, où se produit une réaction d'hydratation avec formation d'acide carbonique (H 2 CO 3) et sa dissociation. Les deux réactions sont catalysées par l'enzyme l'anhydrase carbonique, qui est contenu dans les globules rouges.
H 2 O + CO 2 → H 2 CO 3
anhydrase carbonique
↓
H 2 CO 3 → H + + HCO 3 -
À mesure que la concentration d'ions bicarbonate augmente (ONS 3 -) dans les globules rouges, une partie d'entre eux se diffuse dans le plasma sanguin et se combine avec des systèmes tampons pour former du bicarbonate de sodium (NaHCO3). L'autre partie du HCO 3 reste dans les globules rouges et se combine avec hémoglobine (carbhémoglobine) et avec des cations potassium - bicarbonate de potassium (KHCO 3).
Dans les capillaires des alvéoles, l'hémoglobine se combine avec l'oxygène (oxyhémoglobine) - c'est un acide plus fort qui déplace acide carbonique de toutes les connexions. Sous l'influence de l'anhydrase carbonique, sa déshydratation se produit.
H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2
Ainsi, le dioxyde de carbone dissous et libéré lors de la dissociation de la carbohémoglobine se diffuse dans l'air alvéolaire.
5. Échange de gaz entre le sang et le liquide tissulaire. Respiration des tissus.
L'échange de gaz entre le sang et les tissus se produit de la même manière en raison de la différence de pression partielle des gaz (selon les lois de l'osmose et de la diffusion). Le sang artériel entrant ici est saturé d'oxygène, sa tension est 100 millimètresHg Art. Dans le fluide tissulaire, la tension en oxygène est 20 à 40 mmHg. Art., et dans les cellules son niveau baisse à 0.
Respectivement: O 2 100 – 40 = 60 mm Hg. Art.
60 – 0 = 60 mmHg. Art.
Par conséquent, l’oxyhémoglobine capte l’oxygène, qui passe rapidement dans le liquide tissulaire puis dans les cellules tissulaires.
Respiration tissulaire est un processus d'oxydation biologique dans les cellules et les tissus. L'oxygène pénétrant dans les tissus est affecté par l'oxydation des graisses, des glucides et des protéines. L'énergie libérée dans ce cas s'accumule sous la forme liaisons macroergiques - ATP. En plus de la phosphorylation oxydative, l'oxygène est également utilisé lors de l'oxydation microsomale - dans les microsomes du réticulum endoplasmique des cellules. Dans ce cas, les produits finaux des réactions oxydatives deviennent de l’eau et du dioxyde de carbone.
Le dioxyde de carbone, se dissolvant dans le liquide tissulaire, y crée une tension 60-70 mmHg. Art., qui est plus élevé que dans le sang (40 mmHg).
CO2 70 - 40 = 30 mm Hg. Art.
Ainsi, le gradient élevé de tension d'oxygène et la différence de pression partielle du dioxyde de carbone dans le fluide tissulaire et le sang provoquent sa diffusion du fluide tissulaire vers le sang.
6. Régulation de la respiration.
Centre respiratoire – il s'agit d'un ensemble de neurones situés dans toutes les parties du système nerveux central et impliqués dans la régulation de la respiration.
La partie principale du « noyau » du centre respiratoire Mislavsky situé dans la moelle oblongate, dans la région de la formation réticulaire au bas du quatrième ventricule cérébral. Parmi les neurones de ce centre, il existe une spécialisation stricte (répartition des fonctions). Certains neurones régulent l’acte d’inspiration, d’autres l’acte d’expiration.
Voies respiratoires bulbaires tra a une fonctionnalité unique - automatique, qui persiste même avec sa désafférentation complète (après la cessation de l'influence de divers récepteurs et nerfs).
Dans la zone pons situé "centre de pneumotaxie". Il n'a pas d'automaticité, mais il influence l'activité des neurones du centre respiratoire Mislavsky, stimulant alternativement l'activité des neurones pour l'acte d'inspiration et d'expiration.
Ils viennent du centre respiratoire influx nerveux aux motoneurones noyaux du nerf thoraco-abdominal (3-4 vertèbres cervicales- centre muscles diaphragmatiques) et aux motoneurones situés dans cornes latérales thoracique moelle épinière (innerve les muscles intercostaux externes et internes).
Dans les poumons (entre les muscles lisses des voies respiratoires et autour des capillaires de la circulation pulmonaire) il existe trois groupes de récepteurs : distensions et collapsus, irritants, juxtacapillaire. Informations de ces récepteurs sur l'état des poumons (étirement, collapsus), leur remplissage en air, leur entrée irritants dans les voies respiratoires (gaz, poussières), changer pression artérielle dans les vaisseaux pulmonaires, par les nerfs afférents pénètre centre respiratoire. Cela affecte la fréquence et la profondeur des mouvements respiratoires, la manifestation des réflexes protecteurs de toux et d'éternuements.
Grande importance dans la régulation de la respiration ont facteurs humoraux. Les vaisseaux vasculaires réagissent aux changements dans la composition des gaz du sang zones réflexogènes du sinus carotidien, de l'aorte et de la moelle allongée.
Une augmentation de la concentration de dioxyde de carbone dans le sang entraîne une stimulation du centre respiratoire. En conséquence, la respiration devient plus rapide - dyspnée (essoufflement). La diminution des niveaux de dioxyde de carbone dans le sang ralentit le rythme respiratoire - l'apnée.
Cependant, la part de la peau dans la respiration humaine est négligeable par rapport aux poumons, car la surface totale du corps est inférieure à 2 m2 et ne dépasse pas 3 % de la surface totale des alvéoles pulmonaires.
Principal Composants les organes respiratoires sont les voies respiratoires, les poumons, les muscles respiratoires, y compris le diaphragme. L'air atmosphérique entrant dans les poumons humains est un mélange de gaz - azote, oxygène, dioxyde de carbone et quelques autres (Fig. 2).
Riz. 2. Valeurs moyennes de la pression partielle des gaz (mm Hg) en milieu sec
l'air inspiré, les alvéoles, l'air expiré et le sang au repos musculaire (partie médiane de la figure). Pression partielle des gaz dans le sang veineux circulant des reins et des muscles ( Partie inférieure dessin)
La pression partielle d'un gaz dans un mélange de gaz est la pression que ce gaz créerait en l'absence d'autres composants du mélange. Cela dépend du pourcentage de gaz dans le mélange : plus il est élevé, plus la pression partielle de ce gaz est élevée. La pression partielle d'oxygène* dans l'air alvéolaire est de 105 mmHg. Art., et dans le sang veineux – 40 mm Hg. Art., donc l’oxygène se diffuse des alvéoles dans le sang. Presque tout l’oxygène présent dans le sang est chimiquement lié à l’hémoglobine. La pression partielle de l'oxygène dans les tissus est relativement faible, elle se diffuse donc des capillaires sanguins dans les tissus, assurant ainsi la respiration des tissus et les processus de conversion d'énergie.
Le transport du dioxyde de carbone, l’un des produits finaux du métabolisme, s’effectue de la même manière, dans la direction opposée. Le dioxyde de carbone est libéré du corps par les poumons. L'azote n'est pas utilisé dans le corps. Pression partielle d'oxygène, de dioxyde de carbone, d'azote dans l'air atmosphérique et sur différents niveaux les schémas de transport de l'oxygène sont illustrés à la Fig. 2.
UN– cylindre extérieur, b– vitre pour les lectures, V– cylindre intérieur, g– un cylindre pneumatique pour équilibrer le cylindre intérieur, d- eau
Grâce à la diffusion, la composition de l'air alvéolaire change continuellement : la concentration en oxygène y diminue et la concentration en dioxyde de carbone augmente. Pour maintenir le processus respiratoire, la composition des gaz dans les poumons doit être constamment mise à jour. Cela se produit lors de la ventilation des poumons, c'est-à-dire respirer au sens habituel du terme. Lorsque nous inspirons, le volume des poumons augmente et l’air de l’atmosphère y pénètre. Dans le même temps, les alvéoles se dilatent. Au repos, environ 500 ml d'air pénètrent dans les poumons à chaque respiration. Ce volume d'air est appelé volume courant. Les poumons humains disposent d’une certaine réserve de capacité qui peut être utilisée lors d’une respiration intense. Après une inspiration calme, une personne peut inhaler environ 1 500 ml d'air. Ce volume s'appelle volume de réserve inspiratoire. Après une expiration calme, vous pouvez, en faisant un effort, expirer environ 1500 ml d'air. Ce volume de réserve expiratoire. Le volume courant et les volumes de réserve inspiratoire et expiratoire totalisent capacité vitale(VÉL). DANS dans ce cas elle est égale à 3500 ml (500 + 1500 + 1500). Pour mesurer la capacité vitale, respirez particulièrement profondément puis expirez le plus possible dans le tube. appareil spécial– un spiromètre. Les mesures sont effectuées en position debout, au repos (Fig. 3). La valeur de la capacité vitale dépend du sexe, de l’âge, de la taille et de la forme physique. Ce chiffre varie considérablement, allant en moyenne de 2,5 à 4 litres chez les femmes et de 3,5 à 5 litres chez les hommes. DANS dans certains cas chez les personnes de très grande taille, par exemple les basketteurs, la capacité vitale peut atteindre 9 litres. Sous l'influence d'un entraînement, par exemple lors d'exécutions spéciales exercices de respiration, la capacité vitale augmente (parfois même de 30 %).
Riz. 4. Nomogramme de Miller pour déterminer la capacité vitale appropriée des poumons
La capacité vitale peut être déterminée à l'aide du nomogramme de Miller (Fig. 4). Pour ce faire, vous devez trouver votre taille sur la balance et la relier par une ligne droite à votre âge (séparément pour les femmes et les hommes). Cette ligne droite coupera l’échelle de la capacité vitale. Un indicateur important dans la recherche sur la performance physique est volume respiratoire minute, ou ventilation. La ventilation est la quantité réelle d'air qui, dans différentes conditions, traverse les poumons en 1 minute. Au repos, la ventilation pulmonaire est de 5 à 8 l/min.
Une personne est capable de contrôler sa respiration. Vous pouvez le retarder un moment ou l'intensifier. La capacité d'augmenter la respiration est mesurée par la valeur ventilation pulmonaire maximale(MLV). Cette valeur, comme la capacité vitale, dépend du degré de développement des muscles respiratoires. À travail physique la ventilation pulmonaire augmente et atteint 150-180 l/min. Plus le travail est dur, plus la ventilation pulmonaire est importante.
L'élasticité du poumon dépend en grande partie des forces de tension superficielle du liquide mouillant la surface interne des alvéoles (s = 5 x 10–2 n/m). La nature elle-même a pris soin de faciliter la respiration et a créé des substances qui réduisent la tension superficielle. Ils sont synthétisés par des cellules spéciales situées dans les parois des alvéoles. La synthèse de ces informations superficielles substances actives(tensioactif) persiste tout au long de la vie d’une personne.
Dans ceux Dans certains cas, lorsqu'un nouveau-né n'a pas de cellules dans les poumons qui produisent des tensioactifs, l'enfant ne peut pas prendre sa première respiration par lui-même et meurt. En raison du manque ou de l’absence de tensioactifs dans les alvéoles, environ un demi-million de nouveau-nés dans le monde meurent chaque année sans avoir pris leur première respiration.
Cependant, certains animaux à respiration pulmonaire peuvent se passer de tensioactifs. Tout d'abord, cela s'applique aux animaux à sang froid - grenouilles, serpents, crocodiles. Comme ces animaux n’ont pas besoin de dépenser d’énergie pour rester au chaud, leurs besoins en oxygène ne sont pas aussi élevés que ceux des animaux à sang chaud et ont donc moins de surface pulmonaire. Si dans les poumons d'une personne la surface de contact entre 1 cm 3 d'air et les vaisseaux sanguins est d'environ 300 cm 2, alors chez une grenouille elle n'est que de 20 cm 2.
La diminution relative de la surface pulmonaire par unité de volume chez les animaux à sang froid est due au fait que le diamètre de leurs alvéoles est environ 10 fois plus grand que chez les animaux à sang chaud. Et de la loi de Laplace ( p= 4a/R), il s'ensuit que la pression supplémentaire qui doit être surmontée lors de l'inspiration est inversement proportionnelle au rayon des alvéoles. Le grand rayon des alvéoles chez les animaux à sang froid leur permet d'inhaler facilement même sans réduire leur taille pà cause des tensioactifs.
Il n'y a pas de tensioactifs dans les poumons des oiseaux. Les oiseaux sont des animaux à sang chaud et mènent une vie active. Au repos, les besoins en oxygène des oiseaux sont supérieurs à ceux des autres vertébrés, y compris les mammifères, et pendant le vol, ils augmentent plusieurs fois. Le système respiratoire des oiseaux est capable de saturer le sang en oxygène même lorsqu'ils volent à haute altitude, où sa concentration est bien inférieure à celle du niveau de la mer. Tous les mammifères (y compris les humains), une fois à une telle hauteur, commencent à ressentir manque d'oxygène, réduisent fortement leur activité motrice et tombent parfois même dans un état de semi-évanouissement. Comment les poumons des oiseaux, en l’absence de tensioactifs, peuvent-ils faire face à cette tâche difficile ?
En plus des poumons normaux, les oiseaux disposent d'un système supplémentaire composé de cinq paires ou plus de sacs aériens à parois minces reliés aux poumons. Les cavités de ces sacs se ramifient largement dans le corps et s'étendent jusqu'à certains os, parfois même jusqu'aux petits os des phalanges des doigts. Ainsi, le système respiratoire, par exemple chez le canard, occupe environ 20 % du volume corporel (2 % de poumons et 18 % de sacs aériens), alors que chez l'homme, il n'en représente que 5 %. Les parois des sacs aériens sont pauvres en vaisseaux sanguins et ne participent pas aux échanges gazeux. Les airbags aident non seulement à souffler l'air à travers les poumons dans une direction, mais réduisent également la densité du corps, la friction entre ses différentes parties et contribuent à un refroidissement efficace du corps.
Le poumon de l'oiseau est constitué de tubes minces connectés en parallèle, ouverts des deux côtés, entourés de vaisseaux sanguins - des capillaires d'air, s'étendant des parabronches. Lors de l'inhalation, les volumes des sacs aériens antérieurs et postérieurs augmentent. L'air de la trachée pénètre directement dans les sacs postérieurs. Les sacs antérieurs ne communiquent pas avec la bronche principale et sont remplis d'air sortant des poumons (Fig. 5, UN).
Riz. 5 . Mouvement de l'air dans le système respiratoire d'un oiseau : UN- inspirez, b– expirez
(K1 et K2 sont des vannes qui modifient le mouvement de l'air)
Lorsque vous expirez, la communication entre les sacs antérieurs et la bronche principale est rétablie et la communication entre les sacs postérieurs est interrompue. En conséquence, lors de l’expiration, l’air circule à travers les poumons de l’oiseau dans la même direction que lors de l’inspiration (Fig. 5, b). Pendant la respiration, seul le volume des sacs aériens change et le volume des poumons reste presque constant. Il devient clair pourquoi il n'y a pas de tensioactifs dans les poumons des oiseaux : ils n'y sont tout simplement d'aucune utilité, car il n'est pas nécessaire de gonfler les poumons.
Certains organismes utilisent l’air pour autre chose que la simple respiration. Le corps d'un poisson-globe qui vit dans océan Indien et la mer Méditerranée, parsemée de nombreuses aiguilles - écailles modifiées. DANS état calme les aiguilles s'ajustent plus ou moins étroitement au corps. Lorsqu'il est en danger, le poisson-globe se précipite à la surface de l'eau et, prenant de l'air dans les intestins, se transforme en ballon gonflé. Dans ce cas, les aiguilles se lèvent et dépassent dans toutes les directions. Le poisson reste près de la surface de l’eau, le ventre retourné et une partie de son corps dépasse de l’eau. Dans cette position, le poisson-globe est protégé des prédateurs tant en bas qu'en haut. Lorsque le danger est passé, le poisson-globe libère de l'air et son corps reprend sa taille normale.
La coque d'air de la Terre (atmosphère) est maintenue près de la Terre en raison des forces de gravité et exerce une pression sur tous les corps avec lesquels elle entre en contact. Le corps humain est adapté à la pression atmosphérique et tolère mal sa diminution. Lors de l'ascension de montagnes (4 000 mètres, et parfois plus bas), de nombreuses personnes ne se sentent pas bien et ont des convulsions " mal des montagnes" : il devient difficile de respirer, le sang sort souvent des oreilles et du nez, une perte de conscience est possible. Étant donné que les surfaces articulaires s'ajustent étroitement les unes aux autres (en capsule articulaire, recouvrant les articulations, la pression est réduite) en raison de la pression atmosphérique, puis en haute montagne, où la pression atmosphérique est fortement réduite, l'action des articulations est perturbée, les bras et les jambes n'écoutent pas bien, et des luxations se produisent facilement. Grimpeurs et pilotes d'escalade plus grande hauteur, emportez avec eux du matériel d'oxygène et entraînez-vous spécialement avant l'ascension.
Au programme entraînement spécial les cosmonautes suivent une formation obligatoire dans une chambre à pression, qui est une chambre en acier hermétiquement fermée reliée à une pompe puissante qui y crée une pression élevée ou basse. DANS médecine moderne La chambre à pression est utilisée dans le traitement de nombreuses maladies. De l'oxygène pur est fourni à la chambre et haute pression. En raison de la diffusion de l'oxygène à travers la peau et les poumons, sa tension dans les tissus augmente considérablement. Cette méthode de traitement est très efficace, par exemple, pour les infections de plaies (gangrène gazeuse) causées par des micro-organismes anaérobies pour lesquels l'oxygène est un puissant poison.
Aux altitudes où volent les vaisseaux spatiaux modernes, il n'y a pratiquement pas d'air, de sorte que les cabines des navires sont hermétiquement fermées et qu'une pression et une composition de l'air normales, l'humidité et la température y sont créées et maintenues. La violation du sceau de la cabine entraîne des conséquences tragiques.
Vaisseau spatial Soyouz-11 avec trois cosmonautes à bord (G. Dobrovolsky, V. Volkov, V. Patsaev) a été lancé en orbite terrestre basse le 6 juin 1971 et le 30 juin, lors de son retour sur Terre, l'équipage est décédé des suites de dépressurisation du module de descente après séparation des compartiments à une altitude de 150 km.
Quelques informations sur la respiration
La personne respire en rythme. Un nouveau-né effectue des mouvements respiratoires 60 fois par minute, un enfant de cinq ans - 25 fois par minute, à 15-16 ans, la fréquence respiratoire diminue à 16-18 par minute et reste ainsi jusqu'à un âge avancé, quand cela redeviendra plus fréquent.
Certains animaux ont un rythme respiratoire beaucoup plus faible : le condor effectue un mouvement respiratoire toutes les 10 secondes, et le caméléon toutes les 30 minutes. Les poumons du caméléon sont reliés par des sacs spéciaux dans lesquels il aspire l'air et en même temps se gonfle considérablement. Basse fréquence la respiration permet au caméléon de ne pas détecter sa présence pendant longtemps.
Au repos et à température normale, une personne consomme environ 250 ml d'oxygène par minute, 15 litres par heure, 360 litres par jour. La quantité d'oxygène consommée au repos n'est pas constante - elle est plus grande le jour que la nuit, même si une personne dort pendant la journée. Il s’agit probablement d’une manifestation des rythmes circadiens dans la vie du corps. Une personne allongée consomme environ 15 litres d'oxygène en 1 heure, debout - 20 litres, en marchant calmement - 50 litres, en marchant à une vitesse de 5 km/h - 150 litres.
À pression atmosphérique, une personne peut respirer de l'oxygène pur pendant environ une journée, après quoi pneumonie se terminant par la mort. À une pression de 2 à 3 ATM, une personne peut respirer de l'oxygène pur pendant 2 heures maximum, puis une violation de la coordination des mouvements, de l'attention et de la mémoire se produit.
En 1 minute, 7 à 9 litres d'air traversent normalement les poumons, mais pour un coureur entraîné, environ 200 litres.
Lors d'un travail intense, les organes internes ont besoin d'un apport accru en oxygène. Lors d'une activité intense, la consommation d'oxygène par le cœur augmente de 2 fois, par le foie de 4 fois et par les reins de 10 fois.
À chaque inspiration, une personne effectue un travail suffisant pour soulever une charge pesant 1 kg jusqu'à une hauteur de 8 cm. Grâce à un travail effectué en 1 heure, il serait possible de soulever cette charge jusqu'à une hauteur de 86 m, et pendant la nuit - jusqu'à 690. m.
On sait que le centre respiratoire est excité lorsque la concentration de dioxyde de carbone dans le sang augmente. Si la concentration de dioxyde de carbone dans le sang diminue, une personne peut ne pas respirer pendant une période plus longue que d'habitude. Ceci peut être réalisé par une respiration rapide. Les plongeurs utilisent une technique similaire et les plongeurs de perles expérimentés peuvent rester sous l'eau pendant 5 à 7 minutes.
La poussière est partout. Même au sommet des Alpes, 1 ml d'air contient environ 200 particules de poussière. Le même volume d'air urbain contient plus de 500 000 particules de poussière. Le vent transporte la poussière sur de très longues distances : par exemple, des poussières du Sahara ont été découvertes en Norvège et des poussières volcaniques des îles d'Indonésie ont été trouvées en Europe. Les particules de poussière sont retenues dans le système respiratoire et peuvent entraîner diverses maladies.
A Tokyo, où chaque habitant dispose de 40 cm2 de surface de rue, les policiers portent des masques à oxygène. A Paris, des cabines d'air pur ont été installées pour les passants. Les pathologistes reconnaissent les Parisiens lors des autopsies à leurs poumons noirs. À Los Angeles, des palmiers en plastique sont installés dans la rue car les palmiers vivants meurent à cause de la forte pollution de l'air.
À suivre
* Il s'agit de la pression partielle de l'oxygène dans l'air à laquelle il est en équilibre avec l'oxygène dissous dans le sang ou dans un autre milieu, également appelée tension d'oxygène dans ce milieu.
Physiologie de la respiration 1.
1. L'essence de la respiration. Le mécanisme de l'inspiration et de l'expiration.
2. L'émergence d'une pression négative dans l'espace péripulmonaire. Pneumothorax, atélectasie.
3. Types de respiration.
4. Capacité vitale poumons et leur ventilation.
n 1. L'essence de la respiration. Le mécanisme de l'inspiration et de l'expiration.
n L'ensemble des processus qui assurent l'échange d'oxygène et de dioxyde de carbone entre le milieu extérieur et les tissus de l'organisme est appelé respiration , et l'ensemble des organes qui assurent la respiration est système respiratoire.
n Types de respiration :
n Cellulaire - dans les organismes unicellulaires sur toute la surface de la cellule.
n Cutané – chez les organismes multicellulaires (vers) sur toute la surface du corps.
n Trachéale - chez les insectes à travers des trachées spéciales courant le long de la surface latérale du corps.
n Gill - chez le poisson à travers les branchies.
n Pulmonaire – chez les amphibiens par les poumons.
n Chez les mammifères, par l'intermédiaire des organes respiratoires spécialisés : nasopharynx, larynx, trachée, bronches, poumons, mais aussi du thorax, du diaphragme et des groupes musculaires : inspirateurs et expirateurs.
n Poumons (0,6 à 1,4 % du poids corporel) - organes appariés, ont des lobes (à droite - 3, à gauche - 2), divisés en lobules (chacun avec 12 à 20 acini), les bronches se ramifient en bronchioles et se terminent par des alvéoles.
n Unité morphologique et fonctionnelle du poumon - acini (lat. acinus - baie de raisin)- ramification de la bronchiole respiratoire en canaux alvéolaires se terminant par 400 à 600 sacs alvéolaires.
n Les alvéoles sont remplies d'air et ne s'effondrent pas du fait de la présence de tensioactifs sur leurs parois - tensioactifs (phospholipoprotéines ou lipopolysaccharides).
n Étapes respiratoires :
n a) ventilation pulmonaire - échange gazeux entre les poumons et l'environnement extérieur ;
n b) échange de gaz dans les poumons entre l'air alvéolaire et les capillaires de la circulation pulmonaire ;
n c) transport d'O2 et de CO2 par le sang ;
n d) échange de gaz entre capillaires sanguins grand cercle circulation sanguine et fluide tissulaire;
n e) la respiration intracellulaire est un processus enzymatique en plusieurs étapes d'oxydation des substrats dans les cellules.
n Le principal processus physique qui assure le mouvement de l'O2 de l'environnement extérieur vers les cellules et du CO2 dans la direction opposée est la diffusion , c'est-à-dire le mouvement d'un gaz en tant que substance dissoute le long de gradients de concentration.
n Inhalation - inspiration .
n Mouvement de l’air entrant et sortant des poumons environnement causée par des changements de pression à l’intérieur des poumons. Lorsque les poumons se dilatent, la pression y devient inférieure à la pression atmosphérique (de 5 à 8 mm Hg) et l'air est aspiré dans les poumons. Les poumons eux-mêmes n'ont pas tissu musculaire. La modification du volume pulmonaire dépend de la modification du volume thoracique, c'est-à-dire les poumons suivent passivement les changements dans la poitrine. Lors de l'inspiration, la poitrine se dilate dans les directions verticale, sagittale et frontale. Lorsque les muscles inspiratoires (inspirateurs) – les muscles intercostaux externes et le diaphragme – se contractent, les côtes se soulèvent et la poitrine se dilate. Le diaphragme prend une forme conique. Tout cela contribue à réduire la pression dans les poumons et à aspirer l’air. L'épaisseur des alvéoles est faible, les gaz se diffusent donc facilement à travers la paroi des alvéoles.
n Expiration - expiration .
n Lorsque vous expirez, les muscles inspiratoires se détendent et la poitrine, du fait de la lourdeur et de l'élasticité des cartilages costaux, revient à sa forme normale. position initiale. Le diaphragme se détend et prend la forme d'un dôme. Ainsi, au repos, l'expiration se fait passivement, du fait de la fin de l'inspiration.
n Avec la respiration forcée, l'expiration devient active - elle est renforcée par la contraction des muscles expiratoires (exhalateurs) - muscles intercostaux internes, muscles abdominaux - exhalateur oblique externe et interne, abdominal transversal et droit, dentelé dorsal. La pression dans la cavité abdominale augmente, ce qui pousse le diaphragme dans la cavité thoracique, les côtes descendent et se rapprochent les unes des autres, ce qui réduit le volume de la poitrine.
n Lorsque les poumons s'effondrent, l'air est expulsé et la pression y devient supérieure à la pression atmosphérique (de 3 à 4 mm Hg).
n 2. L'émergence d'une pression négative dans l'espace péripulmonaire. Pneumothorax, atélectasie
n Les poumons de la poitrine sont séparés par des couches pleurales : viscérales - adjacentes aux poumons, pariétales - tapissant la poitrine de l'intérieur. Entre les feuilles se trouve la cavité pleurale. Il est rempli de liquide pleural. Pression dans cavité pleurale toujours en dessous de la pression atmosphérique de 4 à 10 mm Hg. Art. (dans les poumons 760 mm Hg). Cela est dû à : 1) plus croissance rapide poitrine par rapport aux poumons dans l'ontogenèse postnatale ; 2) traction élastique(tension élastique) des poumons, c'est-à-dire une force s'opposant à leur étirement par l'air. La cavité pleurale est isolée de l'environnement.
n Lorsque l'air pénètre dans la cavité pleurale (par exemple lors d'une blessure), la pression dans la cavité pleurale s'égalise avec la pression atmosphérique - pneumothorax , tandis que le poumon s'effondre - atélectasie et la respiration peut s'arrêter.
n Une pression négative de la cavité pleurale se forme à la naissance. Lors de la première inspiration, la poitrine se dilate, les poumons se dilatent, car ils sont hermétiquement séparés - une pression négative se forme dans la cavité pleurale. Chez le fœtus, les poumons sont effondrés, la poitrine est aplatie, la tête des côtes est en dehors de la fosse glénoïde. À la naissance, le dioxyde de carbone s'accumule dans le sang du fœtus, ce qui stimule le centre respiratoire. De là, les impulsions arrivent aux muscles inspiratoires, qui se contractent, les têtes des côtes pénètrent dans les fosses articulaires. La poitrine augmente de volume, les poumons se dilatent.
n La relation entre le volume thoracique et le volume pulmonaire pendant la respiration est généralement illustrée à l'aide de mesures physiques. Modèles Donders :
n 1. Couvercle en verre,
n 2. En haut il y a un bouchon avec un trou,
n 3. Fond – film élastique avec un anneau,
n 4. À l'intérieur du capuchon se trouvent les poumons d'un lapin.
n Lorsque le volume à l'intérieur du capuchon augmente en raison de l'étirement du film élastique, la pression dans la cavité du capuchon diminue, l'air pénètre dans les poumons par le trou du bouchon, ils se dilatent et vice versa.
n 3. Types de respiration.
n 1. Thoracique ou costal – la modification du volume thoracique est principalement due aux muscles intercostaux (expirateurs et inspirateurs). Caractéristique des chiens et des femmes.
n 2. Abdominale ou diaphragmatique – la modification du volume thoracique est principalement due au diaphragme et aux muscles abdominaux. Caractéristique pour les hommes.
n 3. Mixte ou thoraco-abdominale – les modifications du volume thoracique se produisent également avec la contraction des muscles intercostaux, du diaphragme et des muscles abdominaux. Caractéristique des animaux de ferme.
n Les types de respiration ont valeur diagnostique: si les organes de la cavité abdominale ou thoracique sont endommagés, ils changent.
n 4. Capacité vitale des poumons et leur ventilation.
n Capacité vitale des poumons (VC) se compose de 3 volumes d’air entrant et sortant des poumons lors de la respiration :
n 1. Respiratoire - volume d'air lors d'une inspiration et d'une expiration silencieuses. Pour les petits animaux (chiens, petits animaux) - 0,3-0,5 l, pour les gros animaux (bovins, chevaux) - 5-6 l.
n 2. Volume inspiratoire supplémentaire ou de réserve– le volume d'air qui pénètre dans les poumons lors d'une inspiration maximale après une inspiration silencieuse. 0,5-1 et 5-15 l.
n 3. Volume de réserve expiratoire– le volume d'air à l'expiration maximale après une expiration silencieuse. 0,5-1 et 5-15 l.
n La capacité vitale est déterminée en mesurant le volume expiré maximum après l'inspiration maximale précédente à l'aide de la spirométrie. Chez les animaux, il est déterminé par l'inhalation d'un mélange gazeux avec contenu élevé gaz carbonique.
n Volume résiduel - le volume d'air qui reste dans les poumons même après une expiration maximale.
n Air d'un espace « nocif » ou « mort » - le volume d'air qui ne participe pas aux échanges gazeux et se situe dans la partie supérieure de l'appareil respiratoire - la cavité nasale, le pharynx, la trachée (20-30%).
n La signification de l’espace « nuisible »:
n 1) l'air se réchauffe (apport abondant de vaisseaux sanguins), ce qui évite l'hypothermie des poumons ;
n 2) l'air est purifié et humidifié (macrophages alvéolaires, nombreuses glandes muqueuses) ;
n 3) lorsque les cils de l'épithélium cilié sont irrités, des éternuements se produisent - élimination réflexe produits dangereux;
n 4) récepteurs de l'analyseur olfactif (« labyrinthe olfactif ») ;
n 5) régulation du volume d'air inhalé.
n Le processus de mise à jour de la composition gazeuse de l’air alvéolaire pendant l’inspiration et l’expiration – ventilation .
n L'intensité de la ventilation est déterminée par la profondeur de l'inspiration et la fréquence des mouvements respiratoires.
n Profondeur d'inhalation déterminé par l'amplitude des mouvements thoraciques, ainsi que par la mesure des volumes pulmonaires.
n Fréquence respiratoire compté par le nombre d'excursions thoraciques sur une certaine période de temps (4 à 5 fois moins que la fréquence cardiaque).
n Cheval (par minute) – 8-16 ; Bovins – 12-25 ; MME – 12-16 ; cochon – 10-18 ; chien – 14-24 ; lapin – 15-30 ; fourrure - 18-40.
n Volume respiratoire minute est le produit du volume courant d’air et de la fréquence respiratoire par minute.
n Ex : cheval : 5 l x 8 = 40 l
n Méthodes pour étudier la respiration :
n°1. Pneumographie– enregistrement des mouvements respiratoires à l'aide d'un pneumographe.
n 2. Spirométrie– mesure des volumes courants à l'aide de spiromètres.
Conférence 25.
Physiologie de la respiration 2.
1. Échange gazeux entre les alvéoles et le sang. État des gaz du sang.
2. Transport des gaz et facteurs qui le déterminent. Respiration des tissus.
3. Fonctions pulmonaires non liées aux échanges gazeux.
4. Régulation de la respiration, du centre respiratoire et de ses propriétés.
5. Particularités de la respiration chez les oiseaux.
Échange gazeux entre les alvéoles et le sang. État des gaz du sang.
Dans les alvéoles des poumons, l'O2 et le CO2 s'échangent entre l'air et le sang des capillaires de la circulation pulmonaire.
L'air expiré contient plus d'O2 et moins de CO2 que l'air alvéolaire, car l'air de l'espace nuisible s'y mélange (7:1).
L'ampleur de la diffusion gazeuse entre les alvéoles et le sang est déterminée par des lois purement physiques opérant dans le système gaz-liquide séparé par une membrane semi-perméable.
Le principal facteur déterminant la diffusion des gaz des alvéoles aériennes vers le sang et du sang vers les alvéoles est la différence de pression partielle, ou gradient de pression partielle. La diffusion se produit d'une zone de pression partielle plus élevée vers une zone de pression plus faible.
Composition gazeuse de l'air
Pression partielle(lat. partiel – partiel) - c'est la pression d'un gaz dans un mélange de gaz qu'il exercerait à la même température, occupant tout le volume
P = RA x a/100,
où P est la pression partielle du gaz, PA est Pression atmosphérique, a est le volume de gaz inclus dans le mélange en %, 100 – %.
P O2 inhalée = 760 x 21 / 100 = 159,5 mm Hg. Art.
P Inhalation de CO2. = 760 x 0,03 / 100 = 0,23 mm Hg. Art.
Inhalation de P N2. = 760 x 79/100 = 600,7 mmHg. Art.
L'égalité P O2 ou P CO2 ne se produit jamais dans les milieux en interaction. Il y a un flux constant dans les poumons air frais en raison des mouvements respiratoires de la poitrine, tandis que dans les tissus, la différence de tension gazeuse est maintenue par des processus d'oxydation.
La différence entre la pression partielle d'O2 dans l'air alvéolaire et le sang veineux des poumons est : 100 - 40 = 60 mmHg, ce qui provoque la diffusion d'O2 dans le sang. Lorsque la différence de tension O2 est de 1 mmHg. Art. Chez une vache, 100 à 200 ml d'O2 passent dans le sang par minute. Le besoin moyen d’un animal en O2 au repos est de 2 000 ml par minute. Différences de pression de 60 ml Hg. Art. plus que suffisant pour saturer le sang en O2 au repos et pendant l’exercice.
60 mmHg x 100-200 ml = 6 000-12 000 ml d'O2 par minute
