Pojemność płuc i regulacja częstotliwości oddechu

Pojemność płuc jest kluczowym parametrem w ocenie funkcji oddechowej. Całkowita pojemność płuc wynosi około 5 dm³ i składa się z kilku objętości

• Pojemność życiowa płuc 4 dm³
• Objętość oddechowa 0,5 dm³
• Objętość zapasowa wdechowa 2,5 dm³
• Objętość zapasowa wydechowa 1 dm³
• Powietrze zalegające 1 dm³

Definition Pojemność życiowa płuc to maksymalna objętość powietrza, którą można wydmuchnąć po maksymalnym wdechu.

Regulacja częstotliwości oddechu jest kontrolowana przez ośrodek oddechowy znajdujący się w rdzeniu przedłużonym. W jego skład wchodzą

1. Ośrodek wdechu - inicjuje czynność oddechową i wysyła impulsy pobudzające mięśnie wdechowe.
2. Ośrodek wydechu - pobudza mięśnie wydechowe podczas wydechów aktywnych.
3. Ośrodek pneumotaksyczny - decyduje o naprzemiennym występowaniu wdechu i wydechu.

Highlight Ośrodek oddechowy reaguje głównie na wzrost stężenia CO₂ we krwi, który prowadzi do spadku pH krwi.

Proces regulacji oddechu przebiega następująco

1. CO₂ reaguje z wodą we krwi, tworząc kwas węglowy, który dysocjuje na jony H⁺ i HCO₃⁻.
2. Spadek pH krwi jest rejestrowany przez komórki receptorowe w rdzeniu przedłużonym oraz w łuku aorty i tętnicy szyjnej.
3. Rdzeń przedłużony stymuluje pracę mięśni oddechowych.

Example Podobny wpływ na regulację oddechu ma spadek stężenia O₂ we krwi.

Wymiana gazowa zachodzi w dwóch etapach

1. Wymiana zewnętrzna - między pęcherzykami płucnymi a krwią.
2. Wymiana wewnętrzna - między krwią a komórkami tkanek.

Proces ten opiera się na różnicy ciśnień parcjalnych gazów, co umożliwia ich przenikanie zgodnie z gradientem stężeń.

Transport gazów oddechowych i hemoglobina

Transport tlenu w organizmie odbywa się głównie za pośrednictwem hemoglobiny. Proces ten przebiega w następujących etapach

1. Tlen rozpuszcza się w osoczu krwi.
2. Tlen dyfunduje do erytrocytów.
3. W erytrocytach tlen łączy się odwracalnie z jonem żelaza Fe²⁺ w grupie hemowej hemoglobiny, tworząc oksyhemoglobinę (HbO₂).
4. Krew transportuje tlen do tkanek.
5. W tkankach tlen jest uwalniany, a hemoglobina staje się odtlenowana.

Vocabulary Oksyhemoglobina - połączenie hemoglobiny z tlenem, nadające krwi jasnoczerwoną barwę.

Na wysycenie krwi tlenem wpływają różne czynniki

• Ciśnienie parcjalne tlenu (PO₂) i dwutlenku węgla (PCO₂)
• Stężenie jonów wodorowych (pH krwi)
• Temperatura
• Obecność 2,3-BPG w erytrocytach

Highlight 2,3-BPG łączy się z hemoglobiną odtlenowaną, zmniejszając jej powinowactwo do tlenu.

Inne białka wiążące tlen to

• Mioglobina (Mb) - magazynuje tlen w mięśniach
• Hemoglobina płodowa (HbF) - ma wyższe powinowactwo do tlenu niż hemoglobina dorosłego człowieka

Transport CO₂ odbywa się w trzech formach

1. 10% - rozpuszczone lub połączone z białkami osocza
2. 20% - związane z hemoglobiną (karbaminohemoglobina HbCO₂)
3. 70% - jako jony wodorowęglanowe (HCO₃⁻)

Definition Hemoglobina to białko złożone o strukturze czwartorzędowej, zbudowane z 4 podjednostek zwanych globinami, z których każda zawiera 1 cząsteczkę hemu z jonem Fe²⁺ w centrum.

Rodzaje hemoglobiny

• Oksyhemoglobina (HbO₂) - związana z 4 cząsteczkami tlenu
• Karbaminohemoglobina (HbCO₂) - ma wyższe powinowactwo do tlenu niż HbO₂
• Karboksyhemoglobina (HbCO) - 200 razy bardziej trwale związana niż hemoglobina z tlenem

Example Anhydraza węglanowa, enzym obecny w erytrocytach, katalizuje reakcję tworzenia kwasu węglowego z CO₂ i H₂O, co jest kluczowe dla transportu CO₂ we krwi.

Wentylacja płuc i mechanizm oddychania

Wentylacja płuc to proces wymiany powietrza między płucami a środowiskiem zewnętrznym, składający się z rytmicznych wdechów i wydechów. Kluczową rolę w tym procesie odgrywają mięśnie oddechowe.

Vocabulary Mięśnie oddechowe - główne mięśnie biorące udział w procesie oddychania, to przepona (płaski mięsień oddzielający jamę klatki piersiowej od jamy brzusznej) oraz mięśnie międzyżebrowe.

Wdech jest aktem czynnym, wymagającym pracy mięśni oddechowych. Podczas wdechu zachodzą następujące procesy

1. Skurcz przepony powoduje jej obniżenie i spłaszczenie.
2. Skurcz mięśni międzyżebrowych przesuwa żebra do przodu i do góry.
3. Te ruchy zwiększają objętość klatki piersiowej i jamy opłucnej.
4. Spadek ciśnienia w jamie opłucnej powoduje, że opłucna płucna podąża za opłucną ścienną.
5. Zwiększenie objętości płuc prowadzi do rozciągania pęcherzyków płucnych i spadku ciśnienia w ich wnętrzu.
6. Różnica ciśnień powoduje napływ powietrza z dróg oddechowych do płuc.

Wydech jest zazwyczaj aktem biernym, zachodzącym bez udziału pracy mięśni. Podczas wydechu

1. Rozkurcz przepony powoduje jej uniesienie i uwypuklenie.
2. Rozkurcz mięśni międzyżebrowych przesuwa żebra w dół i do tyłu.
3. Zmniejsza się objętość klatki piersiowej i jamy opłucnej.
4. Wzrasta ciśnienie w jamie opłucnej.
5. Zmniejsza się objętość płuc, zwężają się pęcherzyki płucne.
6. Wzrost ciśnienia w pęcherzykach płucnych powoduje odpływ powietrza z płuc do dróg oddechowych.

Highlight Podczas kichania lub kaszlu wydech staje się aktem czynnym, wymagającym pracy mięśni międzyżebrowych i przepony.

Example Istnieją dwa główne typy oddychania piersiowe (charakterystyczne dla kobiet) i brzuszne (typowe dla mężczyzn i osób z chorobami płuc).