Газообмен — обмен газов между организмом и внешней средой. Из окружающей среды в организм непрерывно поступает кислород, который потребляется всеми клетками, органами и тканями. Из организма выделяется образующийся в нём углекислый газ и незначительное количество других газообразных продуктов метаболизма.
Газообмен необходим почти для всех организмов, без него невозможен нормальный обмен веществ и энергии, а, следовательно, и сама жизнь.
В лёгких
Газообмен между альвеолярным воздухом и венозной кровью осуществляется путём диффузии. Некоторые особенности процесса:
- В альвеолярном воздухе содержание кислорода всегда выше, чем в венозной крови, движущейся по лёгочным капиллярам. Поэтому кислород перемещается из альвеол в кровь, превращая её в артериальную.
- В крови кислород соединяется с гемоглобином и транспортируется к тканям.
- Углекислый газ проходит обратный путь: он поступает из тканей в кровь, растворяется в ней или связывается с гемоглобином. По кровеносным сосудам углекислый газ переносится к лёгким, где переходит в альвеолы и выводится с выдыхаемым воздухом наружу.
Газообмен в лёгких происходит в результате ритмичных дыхательных движений — вдоха и выдоха, непрерывно следующих один за другим.
В тканях
Кислород из капилляров большого круга кровообращения диффундирует в тканевую жидкость, а из неё — в клетки, где используется для окисления органических веществ. Углекислый газ проходит обратный путь: он поступает из тканей в кровь, растворяется в ней или связывается с гемоглобином. По кровеносным сосудам углекислый газ переносится к лёгким, где переходит в альвеолы и выводится с выдыхаемым воздухом наружу.
В тканях напряжение кислорода близко к 0, а напряжение углекислого газа — 60 мм рт. ст.. Вследствие разности давления углекислый газ из ткани диффундирует в кровь, а кислород — в ткани.
Регуляция
Процесс газообмена в организме регулируется нервным и гуморальным путём.
- Нервная регуляция осуществляется дыхательным центром, который расположен в продолговатом мозге. Возникающие в дыхательном центре импульсы обеспечивают чередование вдоха и выдоха. В зависимости от состояния организма дыхательный центр может изменять глубину и частоту дыхания.
- Гуморальная регуляция связана с изменением содержания в крови углекислого газа. При его повышенной концентрации вентиляция лёгких усиливается, при пониженной — замедляется.
Главная цель регуляции — чтобы лёгочная вентиляция соответствовала метаболическим потребностям организма. Например, при физической нагрузке требуется больше кислорода, соответственно, должен возрасти объём дыхания.
Патологии
Нарушение газообмена в организме может привести к дыхательной недостаточности — синдрому, при котором изменяется баланс газов в крови: уровень углекислоты повышается, а кислорода снижается. Следствием дыхательной недостаточности является гипоксия — кислородное голодание, от которого страдают все органы и ткани, но в первую очередь мозг и сердце.
Некоторые причины нарушения газообмена:
- физическая непроходимость дыхательных путей из-за попадания в них инородного тела;
- сбои в работе центральной нервной системы;
- изменения формы грудной клетки и искривления позвоночного столба, при которых механически ограничивается полноценное раскрытие лёгких во время вдоха.