FYZIOLOGIE DÝCHÁNÍ. Složení ovzduší Vzduch zemské atmosféry je procentuálně složen z plynů: Dýchací cesty a dýchací orgány. Dýchání dělíme na :

Transkript

1 FYZIOLOGIE DÝCHÁNÍ. Složení ovzduší Vzduch zemské atmosféry je procentuálně složen z plynů: 78 % dusíku 21 % kyslíku 1 % vzácné plyny (nejvíc argon), vodní páry a oxid uhličitý, Toto složení vzduchu je zaokrouhleno na celá procenta kvůli lepšímu zapamatování. Je nutné podotknout, že toto složení je za ideálních podmínek, kdy se v ovzduší nenachází zvýšená koncentrace různých oxidů, prachů, alergenů a vlhkosti. To znamená, že tohoto ideálního složení vzduchu dosáhneme vzduchovými kompresory na plnění tlakových lahví, které mají odlučovací jednotku proti vlhkosti a nečistotám. Tíha plynné atmosféry působí svou hmotností na zemský povrch a předměty (asi 1 bar = 0,1 MPa). Tíha ovzduší je příčinou atmosférického tlaku. Vrstvy atmosféry při povrchu Země mají různou hustotu. Se stoupající nadmořskou výškou atmosféra řídne, to znamená, že na zemském povrchu při hladině moře bude hustota vzduchu vyšší než na zemském povrchu na hoře Mount Everest (více než m nad mořem). Dýchací cesty a dýchací orgány. Dýchací cesty (horní cesty dýchací): - dutina ústní - dutina nosní - hrtan Dýchací orgány (plíce) se skládají z: Dýchání dělíme na : ad vnější dýchání, - průdušnice (trachea) - průdušek (bronchů) - průdušinek (bronchiol) - plicních sklípků (alveol) - vnější plnění plic vzduchem, - vnitřní rozvod kyslíku krevním řečištěm k buňkám jednotlivých tkání v lidském těle. Dýchání člověka je nezávislé na jeho vědomí. Řídícím orgánem dýchání je centrum dýchání v prodloužené míše, které podle koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého v krvi reguluje frekvenci dýchání. Nadechování a vydechování umožňuje pohyblivý hrudní koš s mezižeberními svaly a bránicí. Plíce jsou párový orgán. Pravá plíce má tři laloky, levá má dva a místo pro srdce. Plocha plic je asi 80 m 2. Plíce zabezpečují výměnu plynů. Tzn, že umožňují vazbu kyslíku na hemoglobin (červené krevní barvivo) a vyloučení oxidu uhličitého jako konečného produktu látkové přeměny. Za jeden den se v plicích vymění 10 až 12 tis. litrů vzduchu. I když dýcháme nevědomě a nemusíme na nadechování myslet, lze občas frekvenci dechu záměrně ovlivnit zadržením nebo zrychlením dechu. 3

2 Vdechovaný vzduch jde přes dutinu nosní a dutinu ústní přes hrtan do průdušnice (trachea), průdušky (bronchy), průdušinek (bronchioly), až do plicních sklípků (alveol). Zde se kyslík z nadechnutého vzduchu navazuje na červené krevní barvivo (hemoglobin) a uvolněný oxid uhličitý jde výdechem dýchacími cestami ven do okolního ovzduší. obr. č. 1 Plíce. 4

3 Nadechování a vydechování umožňuje pohyblivý: - hrudní koš s mezižeberními svaly - bránice Při nádechu se tahem mezižeberních svalů žebra narovnávají, hrudní koš se rozpíná, v plícních tkáních nastává podtlak a plíce se plní tlakem plynů vnější atmosféry. Při výdechu žebra klesají a vytlačují vzduch z plic. Zároveň při nádechu i výdechu pracuje bránice (pracuje jako membrána). Při nádechu klesá, při výdechu jde směrem nahoru. Je li snížena pohyblivost žeber nebo bránice po úraze nebo jsou li vytvořeny nadměrné tukové polštáře v oblasti břicha, vzniká tzv. krátký dech. Plíce člověka zabezpečují výměnu plynů a umožňují vazbu O 2 na hemoglobin a vyloučení CO 2 jako konečného produktu látkové přeměny. Mimo jiné jsou ještě vylučovány éterické oleje, silice, aceton, případně i alkohol. Výměna plynu z plic do krve a opačně se děje v plicních sklípcích - alveolách. Průměrná velikost alveoly je asi 0,03 mm. Na přenosu kyslíku po těle člověka se nejvíce podílí červené krevní barvivo - hemoglobin. Vzduch obsahující kyslík proniká při dýchání až do plicních sklípků, které jsou po povrchu protkány velkou plochou cév. Tlakem plynů ze vdechovaného vzduchu se malé množství kyslíku rozpouští v krevní plazmě. Kyslíkem nasycené krvinky pronikají do všech buněk jednotlivých tkání v těle. Objem plic je asi 5 6 litrů. Složení vydechovaného vzduchu: - 78 % dusíku, - 17 % kyslíku, - 4 % oxid uhličitý, - 1 % vodní páry a vzácné plyny (nejvíce argonu). Spotřeba vzduchu při různých zátěžích v dýchací technice: Klid Chůze Zrychlený pohyb Středně těžká práce Těžká práce Extremní zátěž 8 10 l/min l/min l/min l/min l/min l/min Spotřeba vzduchu ovlivněna zátěží (fyzická, psychická). Rychlost proudění vzduchu: - při nádechu a výdechu je až 80 km/hod. - při kašli a kýchání je až 300 km/hod. 5

4 Při dýchání rozlišujeme objemy: a/ respirační - výměna plynu (vzduchu) za klidu 0,5 l, b/ inspirační - je usilovné nasátí vzduchu do plic asi 2,5 l, c/ expirační - nucený usilovný výdech po respiračním nádechu asi 2,5 l, d/ reziduální - zůstatek plynu v plicích asi 1,5 l (mrtvý prostor). Tyto hodnoty mohou být vyšší. Vitální kapacita plic je objem, který lze vypudit usilovným výdechem po hlubokém nádechu (asi 4 l vzduchu). Z objemu plic nelze vypudit asi 1,5 l vzduchu tzn. tento objem zůstává při nuceném výdechu v plicích tzv. mrtvý prostor. Dýchací krize je způsobována podílem mrtvého prostoru na objemu jednoho nadechnutí. Dýchací krizi se bráníme rytmickým a hlubokým dýcháním. Dýchání kůží je asi 1 % celkového dýchání. Dýchání v nízké koncentraci kyslíku Způsobuje nedostatečné okysličování buněk, což má za následek nevolnost, poruchy myšlení, omezení schopnosti pohybu, pocit dušení. Dýchání ve vysoké koncentraci kyslíku Způsobuje dráždění nervového systému, útlum reflexit, nekoordinovanost, úbytek červených krvinek. Při reakci (spalování) kyslíku během metabolismu se ve všech buňkách neustále uvolňuje teplo, které je krevním proudem odnášeno na povrch těla. Zde je vylučováno do okolí. Tělesná teplota je 36,5 o C. Bez nebezpečí poškození buněk se může tělesná teplota zvýšit asi o 2 o C. Při zvýšené námaze dochází ke zvýšení spotřeby kyslíku a ke zvýšení uvolňovaného tepla. Tělo reaguje při nadměrném zahřátí těla vylučováním tekutiny (potu) na povrch pokožky. Pot má za úkol odebírat povrchovou tělesnou teplotu a tím zvyšovat ochlazování. Pot odebírá teplotu na povrchu těla a odpařuje se. Tepelnou energii tělo z % zužitkuje. Jeden litr spotřebovaného kyslíku v lidském těle uvolní při reakci s uhlíkem asi 20 kj tepla.» Člověk za den spotřebuje: asi l vzduchu; 2-3 l vody; 0,7-1 kg potravin. Lidské tělo obsahuje % vody. Při ztrátě 5 % vody v těle nastávají halucinace, při ztrátě 15 % vody v těle nastává smrt. ad vnitřní dýchání, Vnitřní dýchání je rozvod kyslíku získaného ze vzduchu z plicních sklípků krevním oběhem (viz. obr. č. 2.) k jednotlivým buňkám všech tkání v lidském organismu. V plicních sklípcích, které jsou obetkány velkým množstvím cév, se kyslík navazuje na červené krevní barvivo, hemoglobin. Tlakem plynů ze vdechovaného vzduchu se malé množství kyslíku (4%) rozpustí v krevní plazmě. Kyslíkem nasycené krvinky pronikají do všech tkání a orgánů v těle, kde se v kapilárách (úzký prostor pro průchod pouze jedné krvinky 0,03 mm) dostávají do kontaktu s jednotlivými buňkami všech tkání v lidském těle. Zde nastává látková výměna (viz. obr. č. 3). Kyslík se dostává z krve do tkání a CO 2 ze tkání do krve. Při tom se uvolňuje teplo (tělesná teplota 36,5 0 C). 6

5 C + O 2 = CO 2 (uvolňuje se teplo v podobě tělesné teploty). Červené krvinky pak odnášející oxid uhličitý žilním systémem zpět do plic, kde výměna plynů začíná znovu tím, že oxid uhličitý je plícemi vydechován do volné atmosféry a na hemoglobin se váže kyslík z nadechnutého vzduchu. Tento koloběh se stále opakuje. Obr. č. 2 Krevní oběh. 7

6 obr. č. 3 Látková výměna. 8

7 Krevní oběh v lidském těle zajišt'uje: a/ Srdce - je to dutý sval o hmotnosti asi 350 g. Srdeční frekvence stahování svalu je asi x/min. Na jeden stah srdce vypudí asi 70 ml krve, tlakem 16 kpa ( torru). Za minutu přečerpá asi 5 l krve. obr. č. 4. Srdce. b/ Tepny - artérie jsou nejpevnější cévy, které dopravují okysličenou krev z plic do organismu. c/ Žíly - veny směrem k srdci se zvětšují a přivádějí do srdce a pak následovně do plic krev odkysličenou s obsahem oxidu uhličitého. 9

8 d/ Kapiláry - vlásečnice prostupují všemi oblastmi těla. Síla kapiláry odpovídá síle červených krvinek, což usnadňuje látkovou výměnu. Plocha kapilár je asi 6 tis m 2. obr. č 5. Tepny, žíly a kapiláry. e/ Krev - tekutá tkáň složená z různých látek. Jednou z hlavních úloh krve je transport živin a kyslíku z vdechovaného vzduchu ke všem buňkám v těle a odvod C0 2 z organismu do volného ovzduší. V lidském těle je asi 5-5,5 l krve. Její celková hmotnost je asi 2,5 kg. f/ Plíce - plocha vnitřního povrchu plic je asi 80 m 2. Za den vymění asi tis.vzduchu. obr. č. 6. Plíce s pseumotoraxem 10

9 g/ Mozek - spotřebovává asi 20 % kyslíku (ze 4%), to je 0,8 % a 3,2 % kyslíku, který je rozváděn krevním řečištěm k jednotlivým buňkám lidského těla, zbývá pro jejich výživu. Za minutu proteče mozkem asi 750 ml krve. obr. č. 7. Mozek. h/ Cévy - délka cév v těle je podle vzrůstu každé osoby rozdílná. U novorozeňat je jiná než u batolat nebo dětí předškolního věku, je jiná než u mladších nebo starších žáků a dorostenců nebo u dospělých osob. I u dospělých osob hraje první roli jeho vzrůst a hmotnost. Délka cév v těle je od tis km (podle vzrůstu lidského těla). 11