26. Газообмен в лёгких и тканях

Определения и обозначения

Газообмен в лёгких — переход кислорода из воздуха лёгочных альвеол в кровь и углекислого газа из крови в альвеолы. Он нужен, чтобы кровь получила кислород и избавилась от углекислого газа.

Газообмен в тканях — переход кислорода из крови в клетки и углекислого газа из клеток в кровь. Благодаря этому клетки получают газ, необходимый для их работы, а ненужный углекислый газ уносится кровью.

Диффузия — перемещение газов из области, где их больше, туда, где их меньше. Именно диффузия направляет кислород и углекислый газ через тонкие стенки между воздухом, кровью и клетками.

Гемоглобин — белок эритроцитов, который связывает кислород и переносит его с кровью. Он позволяет крови доставлять к тканям гораздо больше кислорода, чем могло бы раствориться в плазме.

Как это устроено

Альвеолы имеют большую общую площадь, поэтому с кровью одновременно соприкасается много воздуха. Их стенки и стенки капилляров очень тонкие, поэтому газам не приходится преодолевать большое расстояние. Благодаря этому обмен кислорода и углекислого газа идёт быстро.

В альвеолярном воздухе кислорода больше, чем в крови, притекающей к лёгким. Поэтому по закону диффузии кислород проходит через стенку альвеолы в капилляр. Углекислого газа, наоборот, больше в крови, поэтому он движется в альвеолу.

Кислород, попавший в кровь, связывается с гемоглобином эритроцитов. Такое связывание помогает удерживать кислород в крови и переносить его с током крови на большие расстояния. Так лёгкие снабжают кислородом не только ближайшие органы, но и всё тело.

В клетках постоянно расходуется кислород, поэтому его там становится меньше, чем в крови. Из-за этой разницы кислород переходит из капилляров в межклеточную жидкость, а затем в клетки. Там он используется в процессах жизнедеятельности.

При работе клеток образуется углекислый газ, и его содержание внутри клеток возрастает. Поэтому он диффундирует из клеток в кровь, которая уносит его к лёгким. В лёгких углекислый газ снова переходит в альвеолы и удаляется во время выдоха.

Газообмен в лёгких и тканях

Таблицу удобно читать по отдельным строкам: сначала определить место газообмена, затем проследить путь каждого газа. Если сравнить два столбца, станет видно, что в лёгких кровь получает кислород, а в тканях отдаёт его клеткам.

Разбор задач

Задача 1

Условие: Укажите, куда переходят кислород и углекислый газ при газообмене в лёгких. Нужно проследить движение газов между альвеолярным воздухом и кровью.

1. Определяем, где кислорода больше: в альвеолах его больше, чем в притекающей крови.
2. Поэтому кислород движется из альвеол через их стенки в кровь.
3. Углекислого газа больше в крови, поэтому он перемещается из крови в альвеолы.

Ответ: кислород переходит из альвеол в кровь, а углекислый газ — из крови в альвеолы.

Задача 2

Условие: Определите, какой газ кровь доставляет к клеткам, а какой забирает от них. Для этого нужно связать работу клеток с движением газов.

1. Клетки используют кислород, поэтому кровь должна приносить его к тканям.
2. В процессе жизнедеятельности клеток образуется углекислый газ.
3. Значит, кровь забирает углекислый газ от клеток и переносит его к лёгким.

Ответ: кровь доставляет клеткам кислород, а забирает от них углекислый газ.

Задача 3

Условие: Объясните путь кислорода от воздуха в альвеолах до клеток тела и путь углекислого газа обратно к лёгким. Нужно соединить процессы в одну последовательность.

1. При вдохе воздух попадает в альвеолы, откуда кислород диффундирует в кровь капилляров.
2. Гемоглобин эритроцитов связывает кислород и переносит его кровью к органам.
3. В тканях кислород выходит из крови в клетки, а образующийся углекислый газ переходит в кровь.
4. Кровь приносит углекислый газ к лёгким, где он переходит в альвеолы и удаляется с выдохом.

Ответ: путь кислорода таков: альвеолы — кровь — ткани — клетки. Обратный путь углекислого газа: клетки — кровь — альвеолы — выдох.

Типичные ошибки

Путать направления движения газов. Ошибка возникает, если не различать лёгкие и ткани: в лёгких кислород входит в кровь, а в тканях выходит из неё. Проверьте себя вопросом: кровь получает газ или отдаёт его в данном месте?

Считать, что углекислый газ вдыхается и переносится к клеткам. Так думают, потому что смешивают состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Помните: углекислый газ образуется в клетках, кровью переносится к лёгким и удаляется при выдохе.

Думать, что кислород переносится только в растворённом виде. Это происходит из-за представления о крови как о жидкости, которая просто переносит газы. Основная часть кислорода связана с гемоглобином эритроцитов, поэтому при проверке ответа называйте гемоглобин.

Смешивать газообмен с дыхательными движениями. Вдох и выдох перемещают воздух, а газообмен означает переход газов между воздухом, кровью и тканями. Проверьте себя: если описывается движение грудной клетки, речь идёт о дыхательных движениях, а не о самом переходе газов.

Связь с другими темами

До изучения газообмена нужно знать строение лёгких, альвеол, кровеносных капилляров и эритроцитов. Эти структуры создают условия для перехода газов и их переноса.

Тема связана с составом вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, а также с переносом веществ кровью. Эти знания помогают понять, почему состав воздуха после выдоха изменяется.

Понимание газообмена пригодится при изучении работы органов дыхания, кровообращения и клеточного дыхания. Все эти процессы вместе обеспечивают клетки кислородом и удаляют продукты их жизнедеятельности.

Что запомнить

• Газообмен в лёгких происходит между альвеолярным воздухом и кровью.
• В лёгких кислород переходит в кровь, а углекислый газ — из крови в альвеолы.
• Гемоглобин эритроцитов переносит кислород к тканям.
• В тканях кислород переходит из крови в клетки.
• Углекислый газ образуется в клетках и поступает в кровь.
• Кровь доставляет углекислый газ к лёгким для удаления с выдохом.