Физико-химические процессы в организме человека Часть 3

Изменение объема и формы глотки — главного резонатора системы голосового аппарата
человека — объясняет разнообразие разновидностей голосов, открывает возможности
совершенствования техники речи и пения.
Выдыхаемый воздух, проходя через гортань, возбуждает колебания голосовых связок,
порождающие звуковые волны. Колебания голосовых связок очень сложны: в частности, они
колеблются не как единое целое. В этом движении принимает участие большое (до 40 штук)
количество отдельных мышц: дыхательных, гортанных, артикуляционных. Мышцы гортани,
регулируя напряжение голосовых связок и ширину голосовой щели, создают интонацию и
нюансы звуков. В формировании речи участвуют губы, язык, полости рта и носа.
Окончательное формирование звуков совершается за счет резонаторов - глотки, ротовой и
носовой полостей.
Таким образом, воздушная струя, образующаяся во время выдоха, служит лишь
материалом, из которого генерируется звук. Управляет работой голосовых мышц мозг,
передавая необходимые сигналы с частотой порядка 500 Гц.
Голос человека характеризуется: 1)громкостью, 2)тоном (частотой колебаний),
3)тембром.
Громкость звука измеряется в децибелах.
Громкость голоса человека меняется в широких пределах: от 30 дБ во время интимного
разговора до 60 дБ при вспышке гнева.
Голос оратора в помещении – 55 дБ, а на открытом воздухе – 80 дБ.
У певцов громкость звука меняется от 30 дБ до 110 дБ; рок-музыка в закрытом
помещении достигает 120 дБ.
Звук интенсивностью 160 дБ вызывает механическое повреждение барабанной
перепонки, 140 дБ вызывает болевое ощущение.
Рис.74.Расположение
голосовых связок.
Рис.75.Строение
голосовых связок и
надгортанника
Рис.76.Голосовые связки: А – при
нормальном дыхании; Б – при усиленном
дыхании; В – при разговоре и пении
Тон (частотный спектр) измеряется в герцах. Звуком называются звуковые колебания
от 16 Гц до 20 кГц. Частота колебаний голосовых связок от 80 Гц до10 кГц
Частота колебаний звуковой волны оценивается ухом как высота звука.
У певцов в спектре представлена высокочастотная составляющая 2,5-3 кГц, придающая
голосу звонкий оттенок. Звуки, проходя по системе резонаторов (глотке, ротовой и носовой
полостей) усиливаются, приобретая своеобразную окраску (тембр)
Тембр голоса строго индивидуален. Магнитофонная запись человеческого голоса
считается юридическим документом, как и отпечатки пальцев.
Рис.77. Спектр голоса певцов:
выдающихся (рис. – слева) и
начинающих (рис. – справа)
Рис.78.Частотные диапазоны
голосов певцов и певиц.
Воздухопроводящие пути - трахея и бронхи – их функция доставка воздуха к альвеолам.
Трахея состоит из 16-20 хрящевых полуколец, препятствующих спадению стенок, не замкнутых
сзади и соединенных кольцевыми связками. На уровне V грудного позвонка трахея делится на два
главных бронха.
Рис.79.
Воздухопроводящ
ие пути человека
Рис.80. Деление
бронхов и
бронхиол на
генерации.
Рис.81. Схема строения
лёгочных альвеол:
1-сосудистая сеть;
2,3 – лёгочные пузырьки
снаружи и в разрезе;
4-бронхиола;
5-артерия и вена
Трахея и первые 16 генераций бронхов и бронхиол имеет одинаковое строение, их относят
к воздухопроводящей зоне легких, в которой нет контакта между воздухом и легочными
капиллярами, и потому называют анатомическим мертвым пространством. У взрослых его
объем достигает 150 мл.
В последующих генерациях бронхов и альвеолах происходит газообмен между воздухом
альвеол и кровью, протекающей по капиллярам.
Аэродинамическое сопротивление. При дыхании требуется давление, чтобы преодолеть
трение между стенками трахеобронхиального дерева и воздушным потоком, а также внутри
самого потока. Сопротивление дыхательных путей зависит от объемной скорости и типа
воздушного потока. Воздушный поток может быть ламинарным или турбулентным. В гладких
прямых трубках турбулентное течение возникает лишь при больших скоростях. Однако
трахеобронхиальное дерево имеет сотни тысяч разветвлений, около которых могут возникать завихрения. Турбулентность, или вихреобразование, при малых скоростях особенно часто возникает
при заболеваниях, когда в дыхательных путях возникают неровности, вызванные, например,
слизью, опухолью, инородными телами.
§2. Механика дыхания. Эластичность лёгких. Дыхательные мышцы, их работа.
Биомеханика дыхательного акта.
Лёгкие обладают эластичностью. Эластичность – способность материала испытывать
более или менее значительные упругие деформации без разрушения при сравнительно небольших
усилиях.
Объём идеально упругого полого тела, подчиняющегося закону Гука, линейно возрастает
при повышении давления внутри тела. Эластическое сопротивление такого тела характеризуется
величиной растяжимости C, которая равняется отношению изменения объёма (V1 – V2 ) к
изменению давления (Р1 – Р2):
C = (V1 – V2 ) / (Р1 – Р2)
В отличие от такой линейной зависимости для легких характерны S-образные кривые (см.
рис.82). Отклонение поведения лёгких от поведения идеально упругих тел обусловлено тем, что
эластическая тяга лёгких обусловлена двумя факторами: 1)наличием в альвеолах эластических
волокон и 2)поверхностным натяжением плёнки
жидкости, покрывающей внутреннюю
поверхность альвеол.
Препятствует спадению альвеол сурфактант, выделяемый клетками альвеолярного
эпителия. При уменьшении объема альвеол плотность молекул сурфактанта увеличивается, что
снижает коэффициент поверхностного натяжения.
Легкие расположены в грудной полости и отделены от грудной клетки замкнутой
плевральной полостью. Лёгкие покрыты серозной оболочкой – плеврой и находятся в растянутом
состоянии. За счет того, что легкие обладают эластичностью, давление в плевральной полости
(Рпл) ниже, чем в альвеолах (Рал):
Р пл = Рал – Рэл. л.
Рис.82. Растяжимость
изолированных лёгких кошки,
заполненных воздухом (1) и
физиологическим раствором
(2) Р – внутрилёгочное
давление,
V – объём
лёгких
Рис.83. Расположение плевральной
оболочки, окружающей лёгкие и
выстилающей грудную полость
Легкие не имеют собственных мышечных волокон и не могут сокращаться. Они пассивно
следуют за изменениями объема грудной полости.
Чтобы воздух начал поступать в лёгкие необходимо создать разницу в давлении: давление
газов в лёгких должно стать ниже атмосферного.
На основании закона Бойля-Мариотта, в замкнутом пространстве давление (p) обратно
пропорционально объему (V):
pV=const
Таким образом, чтобы давление в легких стало ниже атмосферного, необходимо увеличить
их объем. Это достигается за счет сокращения наружных межреберных мышц и диафрагмы.
Рис.84. Модель, демонстрирующая
закон Бойля-Мариотта.
Рис.85. Изменение давления в
дыхательных путях (1) и
плевральной полости (2) во
время вдоха и выдоха
Акт вдоха (инспирация) совершается вследствие увеличения объёма грудной полости. Это
происходит благодаря поднятию рёбер и опусканию диафрагмы.
В зависимости от того, какой механизм преобладает, различают два типа дыхания:
1)грудной, или рёберный, и 2)диафрагмальный, или брюшной.
Рис.86. Грудная клетка
человека
Рис.87. Изменение положения грудной
клетки при выдохе (А) и вдохе (Б).
Ребра представляют собой рычаги второго рода с точкой вращения в их сочленении с
позвоночником.
Наружные межреберные мышцы идут от ребра к ребру в косом направлении: сзади и
сверху, вперед и вниз. При сокращении косо расположенных наружных межреберных мышц
момент силы у нижнего прикрепления мышцы M1 = F1 • |OВ| больше, чем у верхнего M2 = F2 •
|OА|, поэтому M1 > M2 и ребра поднимаются, в результате - объем грудной клетки увеличивается в
горизонтальном направлении.
Когда вдох окончен, наружные межрёберные мышцы расслабляются и грудная клетка
опускается.
Одновременно с сокращением наружных межреберных мышц при вдохе сокращаются
мышечные волокна диафрагмы, её купол становится более плоским и опускается, в результате
объем грудной полости увеличивается в вертикальном направлении.
1
2
3
Рис.88. Схема расположения дыхательных мышц (слева) и механика движения рёбер (справа)
1- наружные межрёберные мышцы; 2-внутренние межрёберные мышцы; 3-диафрагма.
На рис.90 - модель работы диафрагмы и межреберных мышц. Сокращение межреберных
мышц (3) и реберной части диафрагмы (2) приводит к увеличению объема легких (5).
Рис.89. Положение купола диафрагмы
при глубоком выдохе и глубоком вдохе.
Рис.90. модель работы диафрагмы и межреберных
мышц.
1 – ножка диафрагмы, 2 – реберная часть диафрагмы, 3
– межреберные мышцы, 4 – грудная клетка,
5–
легкое, 6 - живот
Рёбра новорожденного расположены под большим углом к
позвоночнику и по форме напоминают конус. Как это сказывается на его
спокойном дыхании?
Объясните: почему поднимаются рёбра во время вдоха.
Легкие не имеют мышц, однако при дыхании они расширяются и
сжимаются. Объясните механизм этого процесса.
В 1662 г. Роберт Бойль и Эдм Мариотт установили первый газовый
закон. В чём заключается закон Бойля – Мариотта?
§3. Лёгочная и альвеолярная вентиляция.
Лёгочная вентиляция определяется глубиной дыхания (дыхательным объёмом) и
частотой дыхательных движений. Выделяют следующие объёмы и ёмкости:
1.Дыхательный объём – количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает при
спокойном дыхании.
2.Резервный объём вдоха – количество воздуха, которое человек может дополнительно
вдохнуть после нормального вдоха.
3.резервный объём выдоха – количество воздуха, которое человек может дополнительно
выдохнуть после спокойного выдоха.
4.Остаточный объём – количество воздуха, оставшееся в лёгких после максимального
выдоха.
5.Жизненная ёмкость лёгких – наибольшее количество воздуха, которое можно выдохнуть
после максимального вдоха. Равно сумме 1, 2 и 3.
6.Резерв вдоха – максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть после
спокойного выдоха. Равно сумме 1 и 2.
7.Функциональная остаточная ёмкость – количество воздуха, оставшееся в лёгких после
спокойного выдоха. Равно сумме
3 и 4.
8.Общая ёмкость лёгких – количество воздуха, содержащееся в лёгких на высоте
максимального вдоха. Равно сумме 4 и 5.
Возраст
Изменение показателей вентиляции лёгких с возрастом. Таблица 4
ДО – дыхательный
ЧД – частота
Минутный объём дыхания
объём (мл)
дыхания (дых/мин)
МОД = ДО•ЧД
(л/мин)
Новорожденный
15
45
0,675
1 год
60
35
2,1
8 лет
240
22
5,28
16 лет
450
17
7,65
Взрослый
450
17
7,65
Рис.91. Определение лёгочных объёмов
спирометром
Рис.92. Спирограмма.
Однако не весь воздух, который человек вдохнул, доходит до альвеол, где происходит
газообмен. Часть воздуха остаётся в «мёртвом пространстве».
Альвеолярная вентиляция: АВ = ДО – ОМП, где ДО – дыхательный объём, ОМП объем мертвого пространства
Например: ДО = 500 мл, ОМП = 150 мл, тогда АВ = 500 мл - 150 мл = 350 мл
Сравните как изменится минутный объём дыхания ученика во время
3-минутного бега, если в покое его
ЧД = 15 дых/мин, ДО = 300 мл,
а во время бега ЧД = 30 дых/мин, ДО = 900 мл
Определите: какое дыхание эффективнее - редкое глубокое или частое
и неглубокое (ОМП = 140 мл).
Сравните два случая:
1) ЧД = 20 дых/мин, ДО = 300 мл
2) ЧД = 10 дых/мин, ДО = 600 мл.
Практическая работа №13. Дыхательные функциональные пробы. Измерение времени
задержки дыхания до и после
физической нагрузки.
В практике врачебного контроля за физическим состоянием школьников используют
простые и доступные пробы, позволяющие в определённой степени оценить функциональное
состояние системы дыхания.
Проба Штанге. После обычного вдоха испытуемый задерживает дыхание, зажав нос
пальцами. Длительность задержки дыхания зависит от возраста и колеблется у здоровых детей с 6
до 18 лет в пределах 16 – 55 сек.
Проба Генчи. Испытуемый задерживает дыхание на выдохе, зажав нос пальцами. У
здоровых школьников время задержки равняется 12 -13 сек.
Проба Серкина - Реакция на физическую нагрузку.
1. В положении сидя задержите дыхание при вдохе на максимальный срок. Включите
секундомер (предварительное глубокое дыхание перед опытом не допускается!).
2. Выключите секундомер в момент восстановления дыхания. Запишите результат.
Отдохните 5 мин.
3. Встаньте и сделайте 20 приседаний за 30 с.
4. Вдохните, быстро задержите дыхание и включите секундомер, не дожидаясь, пока
дыхание успокоится, сядьте на стул.
5. Выключите секундомер при восстановлении дыхания. Запишите результат.
6. Спустя минуту повторите первую пробу. Результат запишите.
7. Сравните свои результаты с таблицей и определите, к какой категории вы смогли бы
отнести себя.
Результаты функциональной пробы с задержкой дыхания до и после нагрузки для
различных по степени тренированности категорий испытуемых (Таблица 5).
Категории
испытуемых
Здоровые
тренированные
Здоровые
нетренированные
С отклонениями в
состоянии
здоровья
Задержка дыхания
в покое
46—60 с
36—45 с
20—35 с
после приседаний
после отдыха
Более 50% от первого результата Более 100% от
первого результата
30—50% от первого результата 70—100% от первого результата
Менее 30% от первого
результата
Менее 70% от первого
результата
§4. Диффузия дыхательных газов. Газообмен в лёгких и тканях. Кислородный запрос.
Диффузией называется явление, при котором происходит взаимное проникновение
молекул одного вещества между молекулами другого.
Рис.93.Газообмен в альвеолах Рис.94.Пример диффузии молекул двух разных веществ
Обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровеносными капиллярами
совершается через мембрану, толщиной 0,4 мкм, образованную слоем клеток эндотелия
кровеносных капилляров и слоем клеток эпителия, выстилающего поверхность альвеол.
Газообмен в легких осуществляется в результате диффузии углекислого газа из крови в
альвеолярный воздух и кислорода из альвеолярного воздуха в кровь.
Состав атмосферного, альвеолярного и выдыхаемого воздуха (Таблица 6)
Воздух
Кислород (в%) Углекислота (в%)
Азот (в %)
Атмосферный
20,96
0,02
79,02
Альвеолярный
13,70
5,60
80,70
Выдыхаемый
16,40
4,10
79,50
Диффузия газов происходит вследствие разности между парциальным давлением газов в
альвеолярном воздухе и напряжением их в крови.
Парциальное давление газа в газовой смеси пропорционально процентному содержанию
газа и общему давлению смеси. При расчёте парциального давления в альвеолярном воздухе
следует учитывать, что он насыщен водяными парами, парциальное давление которых при
температуре тела равно 47 мм рт.ст., поэтому при давлении сухого воздуха 760 мм рт.ст. на долю
парциального давления газов приходится: 760 – 47 = 713 мм рт. ст. При содержании кислорода в
альвеолярном воздухе 14% парциальное давление его будет:
рО2 = (760 – 47) ● 14 / 100 = 99,8 мм рт. ст.
Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе
рО 2 = 102 мм
рт.ст., а в венозной крови рО2= 40 мм рт.ст. В результате диффузии парциальное давление
кислорода в артериальной крови поднимается до рО2 = 100 мм рт.ст.
Диффузия углекислого газа идет в обратном направлении. В венозной крови рСО2 = 46 мм
рт.ст., а в альвеолярном воздухе и артериальной крови рСО2 = 40 мм рт.ст.
Рис.95. Обмен газов через стенку альвеолы.
Рис.96. Газообмен О2 и СО2 через мембрану.
Вычислите парциальное давление кислорода (рО2), углекислого газа
(рСО2), и азота (рN2), в атмосферном, альвеолярном и выдыхаемом
воздухе, исходя из данных, приведённых в таблице 6. Давление
атмосферного воздуха примите = 760 мм рт. ст.
Вычислите сколько кислорода за один урок (45 мин) поглотят 30
учеников.
В среднем можно принять: ДО = 300 мл, ЧД = 20 дых/мин.
Вдыхаемый воздух содержит 20% кислорода, выдыхаемый - 16%.
Рис.97. Обмен газов в тканевых капиллярах
Кислородный запрос. Количество кислорода, необходимое для окислительных процессов,
обеспечивающих ту или иную работу, называется кислородным запросом.
Потребление кислорода у взрослого человека, находящегося в состоянии покоя, равно
0,25-0,3 л/мин. При легкоатлетическом беге на 5-10 км оно равно 4-5 л/мин.
Удовлетворение кислородного запроса при работе происходит путём сложных изменений
функций дыхания, кровообращения и обмена в тканях организма, прежде всего в работающих
мышцах.
Увеличение вентиляции легких. Повышенный спрос на кислород, возникающий при
физической работе в скелетных мышцах, мышце сердца, дыхательной мускулатуре и во
внутренних органах, удовлетворяется посредством усиления дыхания и кровообращения. С
повышением окислительных процессов рО2 в тканях падает, что обусловливает переход большого
количества кислорода из крови в ткани. Усиленная утилизация кислорода и уменьшение в связи с
этим рО2 венозной крови обусловливают переход большого количества кислорода из
альвеолярного воздуха в кровь. Уменьшение О2 в альвеолярном воздухе предотвращается
увеличением вентиляции лёгких.
Увеличение доставки кислорода кровью. При физической работе благодаря усилению
вентиляции лёгких абсолютное содержание и парциальное давление кислорода в альвеолярном
воздухе поддерживается на уровне, достаточном для полного насыщения крови кислородом.
Этому способствуют увеличение дыхательной поверхности в связи с большим растяжением
лёгких при вдохе и усиление кровотока через лёгкие.
Кислородная ёмкость крови человека, находящегося в условиях покоя, равна 20 об%. Во
время физической работы в общий круг кровообращения выходит депонированная кровь, очень
богатая эритроцитами, а следовательно, и гемоглобином.
Кислородный долг. В том случае, когда дыхательная и сердечно-сосудистая системы не
удовлетворяют потребности тканей в кислороде, возникает кислородный долг, мышцы производят
свою работу в условиях недостатка кислорода.
Рис.98. Появление кислородного дефицита в начале работы и его «оплата» после
кратковременной работы (А) и во время длительной работы умеренной мощности (Б)
Ликвидация кислородного долга. Способность мышц работать «в долг» при некотором
недостатке кислорода объясняется тем, что в анаэробных условиях в мышце происходит
расщепление аденозинтрифосфорной кислоты и углеводов
(см. тему 5). Однако анаэробные
ресурсы мышцы весьма невелики. Для того чтобы работа могла выполняться с высокой
интенсивностью и длительно, необходим ресинтез АТФ и углеводов. Энергия, нужная для
ресинтеза этих веществ, может быть получена лишь в процессе окисления органических
соединений. Поэтому период работы с образованием кислородного долга всегда завершается
восстановительным периодом, или периодом ликвидации кислородного долга.
Когда кислородный долг достигает максимальной для того или иного организма
величины, дальнейшее выполнение работы становится невозможным.
Предложите способы ликвидации кислородного долга, образовавшегося
после быстрого бега.
Тестовый контроль знаний по теме.
1. Функции дыхательной системы:
1.снабжение клеток тела энергией
2.снабжение крови достаточным количеством О2 и удаление
из неё СО2
3.снабжение клеток тела О2 и удаление из них СО2
4.перенос газов из лёгких к клеткам тела и из клеток тела к лёгким
2. Сущность дыхания состоит:
1.только в поглощении организмом кислорода
2.только в переносе кровью кислорода к клеткам тела
3.только в переносе кровью углекислого газа от клеток тела
4.в окислении органических веществ с освобождением энергии
к лёгким
3. При дыхании через рот болезнетворные организмы легче попадают в лёгкие, так как
этому не препятствуют:
1.слизь, выделяемая клетками эпителия и движение ресничек
2.надгортанник, закрывающий вход в гортань
3.сеть капилляров, разветвляющихся в носовой полости
4.разветвлённость ходов носовой полости
4. Вдох происходит при:
1.сокращении гладких мышц альвеол
2.отрицательном давлении в плевральной полости
3.повышенном давлении в плевральной полости
4.уменьшении объёма грудной клетки
5. Воздух в лёгкие поступает при расширении грудной клетки благодаря сокращению:
1.всех межрёберных мышц
2.наружных межрёберных мышц и диафрагмы
3.диафрагмы и всех внутренних межрёберных мышц
4.только диафрагмы
6. Диафрагма при вдохе:
1.расслабляется и прогибается в сторону грудной полости
2. сокращается и становится плоской
3. прогибается в сторону брюшной полости
4. остаётся в неизменном состоянии
7. В плевральной полости давление:
1.равно атмосферному
2.несколько превышает атмосферное
3.начительно превышает атмосферное
4.ниже атмосферного
8. Выдох происходит при:
1.сокращении гладких мышц альвеол
2.отрицательном давлении в плевральной полости
3.повышенном давлении в плевральной полости
4.увеличении объёма грудной клетки
9. Газообмен в лёгких и тканях происходит путём:
1.осмоса
2.диффузии
3.активного транспорта
4.эндоцитоза
Тема 5. Физико-химические свойства крови. Перенос кровью кислорода и углекислого газа.
§1. Состав крови. Осмотическое давление. Активная реакция крови.
Кровь состоит из жидкой части – плазмы и находящейся в ней во взвешенном состоянии
форменных элементов, или клеток крови: эритроцитов (красных кровяных клеток), лейкоцитов
(белых кровяных клеток) и тромбоцитов (кровяных пластинок). Соотношение между объёмом
плазмы и объёмом форменных элементов крови определяется специальным показателем –
гематокритом. Гематокрит – это выраженное в процентах отношение объёма форменных
элементов к общему объёму крови.
Состав плазмы. Плазма крови содержит около 91% воды и 9% твёрдых веществ. В состав
плазмы входят белки, различные соли (электролиты), глюкоза, жиры, промежуточные продукты
обмена веществ (метаболиты), гормоны, витамины, растворённые газы – О2, СО2 и др.
Минеральные вещества плазмы представлены электролитами (кристаллоидами):
катионами натрия (Na+), калия (К+), кальция (Са++) и анионами хлора (Cl—), бикарбоната (НСО3—),
НРО4—.
Общая концентрация минеральных веществ в плазме – около 1 г%. Их основное
физиологическое значение заключается в поддержании относительного постоянства
осмотического давления и активной реакции крови.
Кроме перечисленных минеральных веществ в плазме содержатся незначительные
количества йода, брома, железа, а также ряда микроэлементов – медь, кобальт, марганец, цинк и
другие вещества, имеющие очень большое физиологическое значение.
Белки плазмы - альбумины и глобулины - составляют 7-8% её объёма (7-8 г/100 мл).
Альбумины составляют 50-60% всех белков плазмы и являются резервным белком. Они
выполняют питательно-пластическую функцию. Связывая различные вещества, в том числе и
продукты обмена, альбумины обеспечивают их транспортировку к местам использования и
удаления.
Глобулины составляют 35-40% всех белков плазмы. Различают несколько фракций
глобулинов, которые выполняют разнообразные физиологические функции:
1)гамма-глобулины входят в состав разных иммунных антител, образующихся в ответ на
введение чужеродных белков, и таким образом играют важную защитную роль;
2) антигемофильный глобулин, фибриноген и протромбин – глобулины плазмы,
участвующие в процессе свёртывания крови;
3) гаптоглобин – глобулин, который связывает и транспортирует гемоглобин. Последний
появляется в плазме крови при разрушении эритроцитов;
4) трансферин – глобулин, который содержит железо и обеспечивает его транспорт
кровью;
5) липопротеины – комплекс белков плазмы крови с углеводами – транспортируют жиры
(липиды), нерастворимые в воде.
Небелковый, или остаточный азот – сумма небелковых азотистых веществ плазмы,
представляющих собой продукты белкового обмена: аминокислоты, мочевина, мочевая кислота,
креатин, креатинин, индикат. Общее содержание остаточного азота плазмы колеблется в пределах
20-40 мг%.
Ферменты плазмы участвуют в процессе свёртывания крови (протромбин) и растворения
сгустков крови (плазминоген), в расщеплении углеводов (амилаза) и жиров (липаза).
Осмотическое давление. Если два раствора, из которых один более концентрирован, т.е.
содержит больше растворённого вещества, чем второй, разделены полупроницаемой
перегородкой, пропускающей растворитель, например воду, но не пропускающей растворённого
вещества, то вода переходит в более концентрированный раствор. Сила, которая обусловливает
движение растворителя через полупроницаемую мембрану, называется осмотическим давлением.
Рис.99. Осмотическое давление (схема)
А – осмос, начавшийся после заполнения обеих частей
сосуда; В – установление равновесия. 1 – чистый
растворитель; 2 – солевой раствор; 3 – полупроницаемая
перепонка; длина стрелок показывает относительную
скорость проникновения воды через перепонку;
h - давление, уравновешивающее явление осмоса.
Рис.100. Схема прохождения воды
через стенку капилляра
Осмотическое давление крови, лимфы и тканевой жидкости имеет большое значение в
регуляции обмена воды между кровью и тканями. Изменение осмотического давления жидкости,
окружающей клетки, ведет к нарушениям водного обмена в них. Это можно видеть на примере
эритроцитов, которые, будучи погружены в раствор NаСℓ, обладающий большим осмотическим
давлением, чем плазма крови, теряют воду, резко уменьшаются в объеме и сморщиваются.
Эритроциты, помещенные в раствор NаСℓ с меньшим осмотическим давлением, наоборот,
набухают, увеличиваются в объеме и могут разрушиться.
Осмотическое давление создаётся не только растворёнными в плазме крови
кристаллоидами, но также и коллоидами – белками плазмы. Осмотическое давление,
обусловленное белками, называется онкотическим.
Хотя абсолютное количество белков плазмы крови равняется 7-8% и почти в 10 раз
превосходит количество растворённых солей, создаваемое ими онкотическое давление составляет
лишь около 1/200 осмотического давления плазмы (равного 7,6 атм.), т.е. 0,03-0,04 атм. (25-30 мм
рт.ст.). Это обусловлено тем, что молекулы белков имеют очень крупные размеры и число их в
плазме во много раз меньше числа молекул кристаллоидов.
Активная реакция крови определяется соотношением гидроксильных (ОН—) и
водородных (Н+) ионов. Количество последних, или водородное число, принято выражать
логарифмом их концентрации с обратным знаком. Это число называется водородным показателем
(рН).
Кровь имеет слабо щелочную реакцию. Для артериальной крови рН = 7,4; рН венозной
крови вследствие большего содержания в ней углекислоты равен 7,35. Внутри клеток рН
несколько ниже и равен 7,0 – 7,2, что зависит от метаболизма клеток и образования в них кислых
продуктов.
Посредством экспериментов над теплокровными животными, а также клиническими
наблюдениями установлены крайние совместимые с жизнью пределы изменений рН крови.
Такими крайними пределами являются величины 7,0—7,8. Смещение рН за эти пределы влечет за
собой тяжелые нарушения и может привести к смерти. Длительное смещение рН у человека даже
на 0,1—0,2 по сравнению с нормой может оказаться гибельным для организма.
Смеси веществ (например, слабая кислота и её соль), предохраняющие от изменений
реакцию среды, т.е. поддерживающие постоянство рН, получили название буферных систем.
Карбонатная буферная система состоит из углекислоты (Н2СО3) и её бикарбоната
(NaНСО3) и функционирует следующим образом: NaНСО3 диссоциирует на ионы Na+ и НСО3—. В
случае поступления в плазму крови более сильной кислоты, чем угольная, анионы сильной
кислоты взаимодействуют с ионами Na+, отнимаемыми от бикарбоната, образуя нейтральную