Что происходит в альвеолах

Что происходит в альвеолах

Альвеолы густо оплетены капиллярами. Стенки альвеол очень тонкие: они состоят только из одного слоя клеток. Степки капил­ляров тоже состоят из одного слоя клеток. Сле­довательно, находящийся в альвеолах воздух и протекающая по капиллярам кровь отделяются друг от друга только двумя слоями клеток. Вот через эту тоненькую стенку и происходит газо­обмен. О характере газообмена, происходящего в легких, можно судить, если сравнить состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Мы вдыхаем атмосферный воздух. Он со­держит 20,94% кислорода, 79,03% азота и разных инертных газов (аргон, неон, гелий и др.) и 0,03% углекислого газа. Состав выдыхаемого воздуха уже иной: кислорода в нем 16,3%, углекислого газа 4%, азота и других инертных газов 79,7%. Сопоставьте эти цифры. Вы видите, что в легких количество кислорода уменьшается, а углекислоты — увеличивается. Кислород из воздуха, находящегося в альвео­лах, переходит в кровь, а углекислота покидает кровь и переходит в альвеолярный воздух.

Почему же происходит этот переход газов? Переход газов из окружающей среды в жидкость и из жидкости в воздух подчиняется определен­ным физическим законам.

Каждый газ растворяется в жидкости в зави­симости от своего парциального давления¹. Каково же парциальное давление каждого из этих газов?

Атмосферное давление равно 760 мм рт. ст. Следовательно, если воздух оказывает давление, равное 760 мм рт. ст., то парциальное давление кислорода составит 20,94% от общего давления и будет равно 159 мм рт. ст. Парциальное давление азота и других инертных газов соста­вит 79,03% атмосферного давления и будет равно 600,8 мм рт. ст. Углекислого газа содержится очень мало — всего 0,03%. По­этому и его парциальное давление будет при­близительно 0,2 мм рт. ст. Если парциальное давление газа в окружающей среде выше, чем давление (напряжение) этого же газа в жидко­сти, то газ будет растворяться в жидкости, пока не установится определенное равновесие. Если, например, парциальное давление кисло­рода в альвеолах будет выше, чем в притекаю­щей венозной крови, то кислород из альвеоляр­ного воздуха будет переходить в кровь.

В силу того же закона, когда напряжение газа в жидкости выше, чем его парциальное давление в воздухе, газ из жидкости будет выходить в окружающий воздух, пока не установится относительное равновесие. Поэтому, когда на­пряжение углекислого газа в венозной крови будет выше, чем в альвеолярном воздухе, угле­кислый газ будет переходить из венозной крови в альвеолярный воздух. Парциаль­ное давление кислорода в альвеолярном воз­духе составляет 110 мм рт. ст., а в веноз­ной крови — 44 мм рт. ст. Таким образом, имеется разность давления в 70 мм рт. ст.; этого вполне достаточно, чтобы кислород мог переходить из альвеолярного воздуха в кровь.

Потребность человека в кислороде равна 350 мл/мин; при физической работе она дохо­дит до 5000 мл/мин. Ее можно полностью удов­летворить, если учесть, что разности в парци­альном давлении в 1 мм рт. ст. достаточно, чтобы в кровь перешло 250 мл кислорода.

Между тем разность между величиной пар­циального давления кислорода в альвеолярном воздухе и его напряжением в крови составляет 70 мм рт. ст. Это вполне удовлетворяет макси­мальные потребности организма.

В напряжении углекислого газа в крови и его парциальном давлении в альвеолярном воз­духе тоже есть достаточная разность. Она составляет 6—7 мм рт. ст., что обеспечивает переход углекислого газа из крови в альвеоляр­ный воздух.

Кровь, поступив через легочную артерию в легкие, растекается в капиллярах по огромной площади альвеол тоненьким слоем. Это тоже способствует газообмену.

Кислород, переходя из альвеолярного воз­духа в кровь, вступает в химическую связь с гемоглобином (см. ст. Замечательное вещество гемоглобин).

Насыщенная кислородом кровь разносится по всему организму и в капиллярах тканей отдает кислород. Здесь же в кровь поступает углекислота. Кислород, который кровь отдает тканям, идет в клетки и вступает в химические процессы обмена веществ.

В химическую связь с гемоглобином входит не только кислород, но и другие газы. Хими­ческая связь гемоглобина с кислородом очень непрочная. Она легко образуется и легко разрушается. Исключительно прочна связь гемоглобина с окисью углерода — угарным газом. Этой прочностью и объясняется отравляющее действие угарного газа. Окись углерода так прочно соединяется с гемоглобином, что кисло­род уже не может вступить с ним в связь и не поступает к клеткам и тканям — человек погибает от удушья, если не вынести постра­давшего на свежий воздух.

¹ Парциальным давлением называется та часть общего давления, которая приходится на долю каж­дого газа в смеси газов. Оно зависит от процентного содержания данного газа.