Виктор Сафонов - Как дышать, чтобы жить лучше. Самые эффективные дыхательные практики Страница 3

Газообмен

Газообмен между воздухом и кровью через стенки альвеол и легочных капилляров и между кровью и клетками через стенки тканевых капилляров происходит посредством диффузии. В альвеолах легких кислород диффундирует в кровь, а углекислый газ – из крови в воздух. Артериальная кровь от легких движется к тканевым капиллярам, где происходят обратные по направлению процессы обмена газов между тканями и кровью.

У здорового человека в нормальных условиях давление кислорода в альвеолярном воздухе больше, чем в венозной крови, притекающей к легочным капиллярам. В отношении углекислого газа наблюдается как раз обратное: его давление в альвеолярном воздухе меньше, чем в венозной крови и тем более в тканях, где он постоянно образуется в результате жизнедеятельности клеток. Разности давлений, существующие между кислородом в альвеолярном воздухе и в венозной крови и между углекислым газом в притекающей крови и в альвеолярном воздухе, являются физической причиной перехода кислорода из воздуха в кровь и углекислого газа из крови в альвеолярный воздух. Газы диффундируют в направлении, определяемом разностью давлений (напряжений) внутри и снаружи капиллярных стенок. Вследствие диффузии (самопроизвольного проникновения молекул газа из места с большим давлением в место, где давление газа меньше) кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ, принесенный в легкие кровью, переходит из нее в альвеолярный воздух и удаляется в атмосферу.

Скорость диффузии в легочных капиллярах довольно велика, и за время движения крови по ним (около 2 секунд) давление газов внутри и снаружи капилляров успевает выровняться. Поэтому можно считать, что напряжение (давление) газов в альвеолах и артериальной крови одинаково. В тканевых капиллярах скорость диффузии газов на границе кровь – ткань сравнительно мала, и давление газов в крови не успевает достичь величины, равной давлению в тканях. Поэтому давление газов в венозной крови на некоторую величину отличается от давления газов в тканях.

Перенос газов кровью

Перенос газов кровью представляет собой доставку O2 к тканям и обратный транспорт СO2. Кровь, двигаясь по замкнутому кругу, обеспечивает перенос газов между легкими и тканями. Газы переносятся кровью частично в свободном растворенном в плазме состоянии, но в основном в связанном виде посредством образования обратимых химических соединений с гемоглобином. Именно гемоглобин крови обеспечивает химическое связывание и перенос кислорода и углекислого газа, которые поступают в плазму крови в процессе диффузии.

Газообмен в легких и тканях организма становится возможен благодаря транспортной системе крови, которая циркулирует по замкнутому кругу, содержащему два участка капилляров: легочных и тканевых. Не приходится доказывать, что функция дыхательной системы неразрывна с деятельностью сердечнососудистой, и обе они нерасторжимы при выполнении первостепенной задачи: доставки органам и тканям кислорода и удаления избытка углекислого газа.

Процесс переноса газов кровью тоже не простой. Проникшие из альвеол в плазму крови молекулы кислорода недолго остаются свободными, так как связываются с гемоглобином, находящимся в красных кровяных тельцах – эритроцитах. Дыхательный белок гемоглобин, вступая в соединение с кислородом, образует оксигемоглобин, и тем самым кровь переносит намного больше кислорода, чем если бы газ просто растворялся в ее плазме. В артериальной крови, оттекающей от легких, почти весь гемоглобин соединен с кислородом и превращен в оксигемоглобин. Нестойкое соединение кислорода с гемоглобином в концентрированном виде в эритроцитах доставляется к тканям.

Будучи доставленным в мельчайшие кровеносные капилляры, пронизывающие все органы и ткани тела, оксигемоглобин легко освобождает кислород. Химическое сродство (способность удерживать молекулу кислорода) гемоглобина с кислородом зависит также от содержания углекислого газа: чем его больше, тем быстрее расщепляется оксигемоглобин.

Выделившийся кислород проникает далее через клеточную оболочку и участвует в тканевом дыхании. Навстречу этому процессу протекает другой, взаимосвязанный с ним: из клетки в кровь поступает углекислота. Гемоглобин, отщепивший от себя кислород, тут же вступает в связь с углекислым газом: чем меньше кислорода в крови, тем больше химически связанного углекислого газа.

Кислород, переносимый с током крови в различные ткани и органы, начинает переходить из крови в клетки этих тканей и органов, так как вследствие непрерывной работы клеток происходит непрерывное потребление кислорода и выделение углекислоты. Концентрация кислорода в клетках всегда ниже, чем в притекающей крови, а концентрация углекислоты всегда выше.

Таким образом на всем своем пути от легких через кровь к тканям кислород движется из области его более высокой концентрации в область более низкой и, наконец, утилизируется (употребляется) в клетках.

Примерно то же самое происходит и с углекислым газом, который движется из работающих органов (то есть мест более высокой его концентрации) через кровь к легким, где концентрация его минимальна.

Углекислота в оттекающей от тканей венозной крови содержится в растворенном и связанном состоянии: в виде бикарбонатов и соединения с гемоглобином – карбогемоглобина. В таком виде большая часть углекислоты доставляется кровью к легким. Так как карбогемоглобин – соединение непрочное и расщепляется тем легче, чем больше содержание кислорода, то в капиллярах легких оно очень быстро распадается, а освободившийся углекислый газ выделяется в альвеолярный воздух и в дальнейшем удаляется из организма.

Количество химически связанного газа, с одной стороны, соответствует его содержанию в плазме крови и, с другой – зависит от содержания конкурирующего газа: чем больше кислорода, тем меньше карбогемоглобина, и чем больше углекислого газа, тем меньше оксигемоглобина. Гемоглобин работает без простоев и все время нагружен, поочередно перенося то кислород, то углекислый газ. Дыхание свершилось тогда, когда к каждой клетке доставлены молекулы кислорода, в митохондриях произошло окисление и получена энергия, а из организма выведен ненужный продукт обмена – углекислый газ. Клетка живет и действует.

Внутреннее дыхание

Внутреннее, тканевое, дыхание – это комплекс биохимических процессов внутриклеточного окисления. Клетки организма представляют собой маленькую ячейку жизни и очаг ее энергии. Энергия нужна, чтобы жить, воспроизводить себе подобных, двигаться, чувствовать, мыслить. В человеческом организме энергия добывается из органических веществ, синтезированных растениями, а также потребленных животными. Чтобы использовать энергию солнца, первоначально заключенную растениями в молекулы органических веществ, ее надо высвободить, окислив эти вещества. В качестве окислителя используется кислород воздуха, который требуется подвести к каждой клетке. При биологическом окислении белков, жиров или углеводов у них отнимается водород, который, в свою очередь, восстанавливает кислород, образуя воду. В результате окисления органических веществ образуется также углекислый газ. Такова в сжатом виде схема тканевого дыхания, то есть получения энергии путем отщепления и переброски водорода к кислороду.

Как известно, клетки зеленых растений, используя световую энергию, излучаемую солнцем, образуют энергосодержащие вещества. Например, в нашем случае в глюкозе энергия сохраняется в химической форме и может быть выделена при определенных условиях. Полученную глюкозу растения частично преобразуют в органические кислоты, а затем, добавляя к ним азот и другие элементы, поступающие из почвы, создают в своих тканях белки и жиры. Так внутри сложных молекул в виде химических связей консервируется солнечная энергия.

В природе издавна установилось некое равновесие: животные в процессе своей жизнедеятельности потребляют кислород и выделяют углекислый газ, а растения поглощают углекислый газ и воду для образования углеводов. Полученные с помощью фотосинтеза углеводы зеленые растения превращают в жиры, белки и другие вещества.

В конечном счете, животные и человек получают от растений готовые органические вещества и запакованную в них энергию, которую освобождают, медленно окисляя с помощью кислорода, разрывая химические связи внутри молекул углеводов, белков и жиров, принятых с пищей.

При сгорании органических веществ вне организма (допустим, дров на костре) атмосферный кислород непосредственно присоединяется к окисляемому веществу, в результате чего образуются исходные продукты (углекислый газ и вода). В клетках животных и человека глюкоза перерабатывается постепенно, и при этом энергия выделяется поэтапно, а не вся сразу.