Przeczytaj

bg‑cyan

Wymiana gazowa w płucach

Zmiany zawartości gazów oddechowychgazy oddechowegazów oddechowych w powietrzu wdychanym i wydychanym zależą przede wszystkim od wymiany gazowej, która zachodzi w pęcherzykach płucnychpęcherzyk płucnypęcherzykach płucnych. Gazy oddechowe dyfundują pomiędzy światłem pęcherzyków płucnych a krwią znajdującą się w oplatających je naczyniach krwionośnych. Dyfuzja prostadyfuzja prostaDyfuzja prosta gazów oddechowych jest możliwa dzięki istnieniu różnicy (gradientu) ciśnień parcjalnych tych gazów.

Gradient ciśnień określa kierunek ruchu gazów. Tlen przenika ze światła pęcherzyków płucnych do krwi – z miejsca o większym ciśnieniu parcjalnymciśnienie parcjalneciśnieniu parcjalnym (pęcherzyki) do tego o mniejszym (krew). Z kolei dwutlenek węgla przemieszcza się z krwi do pęcherzyków płucnych – jego ciśnienie parcjalne we krwi jest większe, niż w pęcherzykach płucnych. Im większa jest różnica ciśnień parcjalnych, tym dyfuzja gazów zachodzi szybciej.

Gazy oddechowe pokonują barierę pęcherzykowo‑włośniczkową między pęcherzykami płucnymi a krwią. Tworzy ją ściana pęcherzyka płucnego (jednowarstwowy nabłonek płaski) i ściana naczynia krwionośnego. Im grubsza bariera, tym wolniej zachodzi dyfuzja gazów oddechowych.

RToOoRWWrs0JD1

Grafika przedstawia schemat wymiany gazów pomiędzy ścianą pęcherzyka płucnego a ścianą naczynia włosowatego. Ściana naczynia włosowatego składa się z nabłonka oddechowego, błony podstawnej oraz śródbłonka naczynia włosowatego. Nabłonek oddechowy jest warstwą zawierającą surfaktant. Za śródbłonkiem znajduje się krew oraz osocze, w którym zawieszona jest krwinka czerwona. Wewnątrz pęcherzyka płucnego znajduje się powietrze pęcherzykowe. Z niego następuje dyfuzja O indeks dolny 2 o ciśnieniu 14,63 kPa do wnętrza krwinki czerwonej. Tam osiąga on ciśnienie 5,32 kPa. Natomiast z krwi oraz osocza następuje dyfuzja C O indeks dolny 2 o ciśnieniu 6,34 kPa do wnętrza pęcherzyka płucnego, gdzie osiąga on ciśnienie równe 5,32 kPa. — Wymiana gazów między ścianą pęcherzyka płucnego a ścianą naczynia włosowatego.
kPa (kilopaskal) to jednostka ciśnienia. 1 kPa = 10³ Pa.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑cyan

Zmiany zawartości gazów oddechowych w powietrzu wdychanym i wydychanym

Poniższa tabela przedstawia różnice pomiędzy zawartością gazów oddechowych w powietrzu wdychanym i wydychanym.

Gaz oddechowy	Zawartość procentowa gazów oddechowych w powietrzu [%]
Gaz oddechowy	powietrze wdychane	powietrze wydychane
Azot	78	78
Tlen	21	16
Dwutlenek węgla	0,03	4
Para wodna	0,5	6

Wymiana gazowa w płucach sprawia, że zawartość poszczególnych gazów oddechowych w powietrzu wdychanym i wydychanym istotnie się zmienia. Powietrze wdychane charakteryzuje się większą zawartością tlenu niż powietrze wydychane: odpowiednio, 21% i 16%. Tlen jest zużywany podczas reakcji metabolicznych organizmu (oddychanie komórkoweoddychanie komórkoweoddychanie komórkowe), co sprawia, że jego zawartość w powietrzu wydychanym jest mniejsza. Dzięki oddychaniu komórkowemu możliwe jest uzyskiwanie energii z glukozy przy udziale tlenu.

Ogólna reakcja oddychania komórkowego to:

bg‑gray1

C_{6} H_{12} O_{6} + 6 O_{2} \to 6 C O_{2} + 6 H_{2} O

Powietrze wydychane zawiera więcej dwutlenku węgla (ok. 4%) niż powietrze wdychane (0,04%). Dzięki wymianie gazowej możliwe staje się usunięcie tego gazu, który jest produktem oddychania komórkowego zachodzącego w mitochondriachmitochondriamitochondriach komórek.

Zawartość pary wodnej jest istotnie wyższa w powietrzu wydychanym niż w powietrzu wdychanym (odpowiednio, 6% i 0,5%). Woda, podobnie jak dwutlenek węgla, jest produktem ubocznym, który powstaje podczas reakcji oddychania komórkowego.

Gazem oddechowym, który nie zmienia istotnie zawartości w powietrzu wdychanym i wydychanym, jest azot. Ten gaz nie jest wykorzystywany w reakcjach metabolicznych organizmu, nie jest też ich produktem, dlatego jego zawartość w powietrzu wdychanym i wydychanym jest praktycznie taka sama.

Słownik

ciśnienie parcjalne

ciśnienie cząsteczkowe wywierane na ścianki naczynia przez każdy z gazów w mieszaninie, np. ciśnienie wywierane przez tlen w atmosferze

dyfuzja prosta

samorzutny transport cząsteczek, który ma na celu wyrównanie stężeń po obu stronach bariery (np. błony biologicznej)

gazy oddechowe

u człowieka są to tlen (OIndeks dolny 2) i dwutlenek węgla (COIndeks dolny 2)

mitochondria

organelle w cytoplazmie komórek eukariotycznych, których zasadniczą funkcją jest utlenianie prostych związków organicznych do dwutlenku węgla i wody przy wykorzystaniu tlenu atmosferycznego

oddychanie komórkowe

wieloetapowy proces metaboliczny, w którym podczas tlenowego rozkładu związków organicznych następuje uwalnianie energii; energia ta jest krótkotrwale magazynowana w ATP, a następnie wykorzystywana do procesów życiowych, takich jak transport aktywny czy procesy syntezy

pęcherzyk płucny

element strukturalny płuc, w którym zachodzi wymiana gazowa; liczba pęcherzyków płucnych u człowieka to nawet 500 milionów

Wprowadzenie

Wirtualne laboratorium (WL‑S)

Wymiana gazowa w płucach

Zmiany zawartości gazów oddechowych w powietrzu wdychanym i wydychanym

Słownik