Ćwiczenia 8 - Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku

Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku
Katedra: Promocji Zdrowia
Zakład: Biomedycznych Podstaw Zdrowia
Fizjologia człowieka
Osoby prowadzące przedmiot:
Prof. nadzw. dr hab. Zbigniew Jastrzębski
[email protected]
Materiały informacyjne dla studentów AWFiS kierunku Turystyka i Rekreacja
Temat ćwiczeń 8
Czynność układu oddechowego
Materiały informacyjne dla studentów AWFiS kierunku Turystyka i Rekreacja
Oddychanie - pobór i wykorzystanie tlenu
dla potrzeb wytwarzania energii
Oddychanie
zewnętrzne – proces wymiany
gazowej między powietrzem
atmosferycznym, a
pęcherzykami płucnymi.
Dyfuzja gazów oddechowych
przez barierę pęcherzykowowłośniczkową oraz transport
tlenu i dwutlenku węgla przez
krew do komórek i z komórek
Fizjologia Czł
Człowieka w Zarysie, W. Z. Traczyk, 2005
Oddychanie
wewnętrzne –
wewnątrzkomórkowe procesy
związane ze uŜyciem tlenu na
potrzeby przemian
metabolicznych. Proces
zachodzi na łańcuchu
oddechowym wewnętrznej
błony mitochondrialnej
Funkcje układu oddechowego
•
•
•
•
•
Utrzymywanie stałości środowiska wewnętrznego
poprzez:
Udział w regulacji równowagi kwasowo-zasadowej
Obrona organizmu przed wdychanymi ciałami obcymi
(bakteriami, pyłkami)
Udział w regulacji stęŜenia niektórych substancji
rozpuszczalnych we krwi i hormonów- przez śródbłonek
naczyń płucnych
Udział w regulacji gospodarki wodnej ( usuwanie pary
wodnej)
Udział w termoregulacji (parowanie wody)
Podział anatomiczny:
DROGI ODDECHOWE
GÓRNE
DOLNE
Jama nosowa
Gardło
Krtań
Tchawica
Oskrzela
NARZĄD ODDECHOWY
Płuca
Transport tlenu
Transport tlenu
Oksyhemoglobina –
(Hb4 + 4O2 → Hb4O8 )
Jest to nietrwałe połączenie hemu
z cząsteczką tlenu UTLENOWANIE
Jest ono niezbędne do przetransportowania tlenu z płuc do
narządów, tkanek i komórek w naszym organizmie.
95% - Hb 5% w osoczu
Transport tlenu
Zgodnie z gradientem stęŜeń
do krwi w naczyniach włosowatych
oplatających pęcherzyki płucne
dyfundują cząsteczki tlenu. Zostają
one rozpuszczone za zasadzie
rozpuszczalności gazów w płynach.
Cząsteczki
tlenu
natychmiast
dyfundują do erytrocytów gdzie
kaŜda cząsteczka O2 łączy się z
kationem Ŝelaza ( II ) tworząc
oksyhemoglobinę.
Transport dwutlenku węgla
Transport dwutlenku węgla
Na zasadzie róŜnicy ciśnień
parcjalnych ( 6mm Hg) CO2 przenika
z tkanek do krwi, rozpuszcza się na
bardzo krótko na zasadzie
rozpuszczalności fizycznej w osoczu i
przenika do erytrocytów. Pod
wpływem anhydrazy węglanowej
reaguje z wodą i powstaję H2CO3.
CO2 + H2O → H2CO3
Transport dwutlenku węgla
Powstały kwas węglowy
dysocjuje na kationy wodorowe i
aniony
wodorowęglanowe.
Kationy wodoru łączą się z
Hb
ułatwiając
odtlenowaną
dysocjację
O2,
a
aniony
wodorowęglanowe dyfundują do
osocza i płyną do płuc.
H2CO3 ↔ H+ + HCO3-
Transport dwutlenku węgla
Część CO2 łączy się z grupami aminowymi aminokwasów (
NH2 ) tworząc karbaminiany i powstaje
karbaminohemoglobina która z krwią odtlenowaną dociera do
płuc i w miejsce CO2 ponownie wchodzi O2.
CO2 + Hb-NH – COO- + H+
6% CO2 dociera do płuc na drodze fizycznej
94% CO2 dociera jako wodorowęglany ( 84-88%) i
karbaminiany (6-10%)
HEMOGLOBINA
Wysycenie hemoglobiny tlenem - jest to stosunek
zawartości oksyhemoglobiny do hemoglobiny
całkowitej we krwi wyraŜony w procentach.
W spoczynku dla krwi tętniczej współczynnik
ten powinien wynosić min. 94%
HEMOGLOBINA
Czynniki wpływające na zdolność Hb do wiązania się z tlenem:
1.
PręŜność tlenu - wraz z jej wzrostem zwiększa się wysycenie. Przy PO2 = 12,7
kPa 97,5 % Hb jest wysycone.
2.
PręŜność CO2 – wzrost zmniejsza stopień wysycenia Hb tlenem.
3.
Temperatura – spadek temperatury krwi przy tej samej pręŜności O2 zwiększa
stopień wysycenia.
4.
pH – zmniejszenie ph spowodowane zwiększoną ilością jonów wodorowych
zmniejsza stopień wysycenia Hb tlenem.
5.
2,3 DPG – kwas syntetyzowany w erytrocytach w pobocznym torze
glikolitycznym w stęŜeniu 4,5 mmol/l . Wzrost jego stęŜenia powoduje łączenie
się tego związku z łańcuchami Beta i maleje powinowactwo Hb do O2. Zwiększa
to moŜliwość oddawania tlenu tkankom i przesuwa krzywą dysocjacji w prawo.
Fizjologia Człowieka. Zagadnienia wybrane, Anna Szczęsna-Kaczmarek, Andrzej Suchanowski, Zbigniew Jastrzębski, Ewa Ziemann, Radosław Laskowski,
Tomasz Grzywacz, 2005
Spirometria
Jest badaniem diagnostycznym układu oddechowego,
które umoŜliwia ocenę jego czynności:
•
pojemność płuc
•
objętość oddechową, czyli ilość powietrza nabieraną
podczas spokojnego oddychania
•
opór dróg oddechowych
•
prędkość przepływu powietrza
Parametry spirometryczne
charakteryzujące układ oddechowy:
1.
2.
3.
4.
VT – objętość oddechowa: ilość powietrza (oddechowa, wdechowa i wydechowa),
wprowadzana do układu oddechowego w czasie spokojnego wdechu lub usuwanie
z układu oddechowego w czasie spokojnego wydechu VT=500ml.
IRV (inspiratory reserve volume) – zapasowa objętość wdechowa: ilość
powietrza wprowadzana do układu oddechowego podczas maksymalnego wdechu
wykonywanego z poziomu spokojnego wydechu; IRV=3300ml
ERV (expiratory reserve volume) – zapasowa objętość wydechowa: ilość
powietrza usuwana z układu oddechowego podczas maksymalnego wydechu
wykonywanego z poziomu spokojnego wdechu; ERV=1000ml
RV (residual volume) – objętość zalegająca: ilość powietrza pozostająca w
płucach na szczycie maksymalnego wydechu; RV=1200ml
Fizjologia Człowieka. Zagadnienia wybrane, Anna Szczęsna-Kaczmarek, Andrzej Suchanowski, Zbigniew Jastrzębski, Ewa Ziemann, Radosław Laskowski,
Tomasz Grzywacz, 2005
Rodzaje pojemności płuc:
1.
2.
3.
4.
IC (inspiratory capacity) – pojemność wdechowa: objętość powietrza
wypełniająca układ oddechowy na szczycie podczas maksymalnego wdechu
wykonywanego z poziomu spokojnego wydechu; IC=3800ml; IC= VT +IRV
FRC (functional residual capacity) – czynnościowa pojemność zalegająca:
objętość powietrza pozostającego w płucach na szczycie spokojnego wydechu;
FRC=2200ml; FRC = ERV+RV
VC (vital capacity) – pojemność Ŝyciowa: objętość powietrza wprowadzana do
układu oddechowego podczas maksymalnego wdechu wykonywanego z poziomu
maksymalnego wydechu bądź objętość powietrza usuwana z układu oddechowego
podczas maksymalnego wydechu wykonywanego z poziomu maksymalnego
wdechu; VC=4800ml; VC = IRV+ VT+ERV lub VC = IC+ERV
TLC (total lung capacity) – całkowita pojemność płuc: objętość powietrza w
układzie oddechowym na szczycie maksymalnego wdechu; TLC=6000ml;
TLC=IRV+ VT +ERV+RV; TLC=IC+FRC
Fizjologia Człowieka. Zagadnienia wybrane, Anna Szczęsna-Kaczmarek, Andrzej Suchanowski, Zbigniew Jastrzębski, Ewa Ziemann, Radosław Laskowski,
Tomasz Grzywacz, 2005
KONTROLA ODDYCHANIA
Ośrodek oddechowy (kompleks oddechowy pnia mózgu)
dzielimy na:
a)
b)
c)
Ośrodek wdechowy
Wydechowy
Pneumotaksyczny
Istnieją 2 typy regulacji oddychania:
a)
b)
Nerwowa
Chemiczna
Fizjologia Czł
Człowieka w Zarysie, W. Z. Traczyk, 2005
REGULACJA NERWOWA
Odbywa się na zasadzie odruchu nerwowego. W obrębie układu
oddechowego występują 3 typy receptorów:
a)
Mechanoreceptory wolno adoptujące się SAR
b)
Mechanoreceptory szybko adoptujące się RAR
c)
Receptory około-kapilarne J (zakończenie bezmielinowe nerwy
błędnego)
Regulacja czynności układu oddechowego jest podwójna:
a)
Kontrola dowolna, zaleŜna od ośrodków w korze mózgu, bardzo
precyzyjna
b)
Sterowanie automatyczne, odbywające się bez udziału naszej woli, za
pośrednictwem rytmicznej aktywności kompleksu oddechowego pnia
mózgu ( KOPM)
Fizjologia Czł
Człowieka w Zarysie, W. Z. Traczyk, 2005
Receptory dróg oddechowych i płuc
Mechanoreceptory wolno adaptujące (SAR) obecne są
w mięśniówce gładkiej tchawicy, oskrzeli i oskrzelików,
odpowiadają za odruch Heringa-Breuera, który:
•
hamuje neurony wdechowe, skraca wdech i zmniejsza
jego amplitudę
•
pobudza neurony wydechowe i wydłuŜa czas
wydechu
•
przyspiesza i spłyca rytm oddechowy
•
przyspiesza akcję serca
•
aktywowany jest podczas hiperwentylacji
•
hamowany jest przez CO2
Fizjologia Czł
Człowieka w Zarysie, W. Z. Traczyk, 2005
Receptory dróg oddechowych i płuc
Mechanoreceptory szybko adaptujące (RAR)
obecne są pod bł. śluzową tchawicy i oskrzeli:
•
pobudzają aktywność wdechową, zmniejszają czas
wydechu
•
zwiększają podatność płuc
•
poprawiają upowietrznienie pęcherzyków
•
odpowiadają za odruchy ziewnięć, westchnień itp
Fizjologia Czł
Człowieka w Zarysie, W. Z. Traczyk, 2005
Ośrodkowa regulacja oddychania
Ośrodek oddechowy w rdzeniu przedłuŜonym
•
neurony wdechowe - przednia część rdzenia
•
neurony wydechowe - tylnia część rdzenia
Ośrodek apneustyczny - most (pień mózgu)
•
pobudzanie ośrodka wdechu
Ośrodek pneumotaksyczny - most (pień mózgu)
•
hamowanie ośrodka wdechu
Chemoreceptory ośrodkowe
•
pobudzanie ośrodka wdechu
Regulacja dowolna - wpływ kory mózgowej
Fizjologia Czł
Człowieka w Zarysie, W. Z. Traczyk, 2005
Bibliografia
Fizjologia Człowieka w Zarysie, W. Z. Traczyk, 2005
Fizjologiczne podstawy Wysiłku fizycznego , J. Górski, 2001
Wprowadzenie do fizjologii klinicznej, Kozłowski S., Nazar K., Warszawa
1999
Materiały informacyjne dla studentów AWFiS kierunku Turystyka i Rekreacja