III. ДЫХАНИЕ
Задача 92. 1) Сравните моменты сил для
каждого ребра. 2) Покажите, в каком
направлении будут перемещаться ребра при сокращении наружных межреберных мышц
во время вдоха. (Рис. 45).
|
Рис. 45. Схематическое изображение механизма действия
наружных межреберных мышц. Показаны моменты силы действия этих мышц.
Задача 93. 1) Как изменяется уровень жидкости в манометре
в момент соединения его с плевральной щелью? 2) Дайте цифровые обозначения
давления в плевральной щели во время спокойного вдоха; форсированного вдоха;
спокойного выдоха. 3) Укажите, при каком вмешательстве давление в
плевральной щели станет равным атмосферному. (Рис. 45).
|
Рис. 46. Схема измерения давления в плевральной щели.
Зажим на трубке, соединяющей ее с манометром, закрыт. В коленах манометра
жидкость на одном уровне.
Задача 94. 1) При вентиляции легких в условиях
относительного покоя из 1 л. воздуха ушло в кровь 30 мл О2.
Артерио-венозная разница по О2 равна 9 об. %.
Сколько мл крови прошло за
это время через капилляры легких? 2)
Объем выдыхаемого воздуха равнялся 30 л за 5 минут. Этот воздух был
подвергнут химическому анализу. Оказалось, что дыхательный коэффициент равен
0,7, содержание N2 —
79,7%. Сколько СО2 и О2 содержалось в выдохнутом воздухе?
Одинакова ли частота
дыхания у человека в положении лежа и стоя? Если нет, то чем это объяснить?
Задача 95. Известно, что главной причиной перехода О2
из альвеолярного воздуха в венозную кровь, а СО2 из венозной крови в
альвеолярный воздух является разность парциального давления (напряжения)
физически растворенных газов, вызывающая диффузию этих газов. Участвуют ли в
создании напряжения газов их химические соединения — NaНСО3 KНСО3, НЬО2, НЬСО2 и
др.?
Задача 96. 1) Вычислите величину вентиляции альвеол при
условии, что минутный объем дыхания равен 8 л, объем вредного пространства —
150 мл.
1 случай: дыхательный объем равен 500 мл,
частота дыхания — 16 в минуту. 2 случай:
дыхательный объем равен 250 мл, частота дыхания — 32 в минуту.
2) Сравните объем
вентиляции альвеол для обоих случаев и определите, какой режим дыхания
выгоднее.
Задача 97. Рассчитайте парциальное давление кислорода и
углекислого газа в альвеолярном воздухе.
Задача 98. 1) Перерисуйте рис. 47 и обозначьте величины
парциального давления (Р) кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе,
в артериальной и венозной крови. 2) Назовите физический процесс,
обусловливающий перемещение О2 и СО2 силу его
обеспечивающую, и факторы, способствующие его осуществлению. (Рис. 47).
|
Рис. 47. Схематическое изображение обмена газов
через стенку альвеолы.
Задача 99. 1) По формуле g=αVP/760 рассчитайте количество О2 и СО2,
растворяющихся в 100 мл плазмы
артериальной крови, g— объем растворенного
газа; Р —напряжение газа в крови; V — объем
плазмы, α — коэффициент растворения газов в плазме крови; при
температуре тела 37°С для О2 он равен 0,023, для СО2
равен 0,51. 2) Укажите, в каких единицах выражается количество газа,
растворяющегося в жидкости.
Задача 100. 1) Чему равно напряжение О2 и СО2
в артериальном и венозном концах тканевого капилляра, в межклеточной жидкости и
в клетках?
2) В каком направлении будет перемещаться О2
и СО2 из одной среды в другую? Назовите действующую силу и название
физического процесса перемещения О2 и СО2 из
одной среды в другую.3)
Перечислите факторы, способствующие осуществлению упомянутого в пункте 2
процесса. (Рис. 48).
|
Рис. 48. Схематическое изображение диффузии
газов между тканями и
кровью тканевых капилляров.
Задача 101.
|
О2 об.% в состоянии |
О2 об.% |
СО2 об.% в состоянии |
СО2 об.% |
Артериальная |
0,3 |
18—20 |
2,5-2,7 |
50—52 |
Венозная |
0,3 |
12—13 |
2,5-2,7 |
55—58 |
Ознакомьтесь с таблицей,
укажите:
1) Какие методы используются для определения
напряжения газов в крови и их общего содержания?
2) Вычислите
в объемных процентах
артерио-венозную разницу по 02 и по С02.
3) Как меняется артерио-венозная разница по 02
при мышечной работе?
4) Вычислите и сравните коэффициенты утилизации 02 в условиях покоя и при
интенсивной мышечной работе, используя формулу:
А—В разница по О2 Х 100/ Содержание О2 в артериальной крови
5) Объясните причину повышения коэффициента
утилизации О2 в работающей ткани.
Задача 102. Укажите: 1) Данные какого эксперимента послужили основой
для построения кривой, представленной на рисунке?
2) Определите по кривой, чему равен % насыщения
гемоглобина 02 при р02= 100 мм рт. ст., 90 мм рт, ст., 40
мм рт. ст.
3) Укажите
диапазон напряжения О2, характеризующий способность гемоглобина
связывать О2 и отдавать его тканям.
4) Рассчитайте по кривой, насколько уменьшается
% насыщения гемоглобина кислородом при снижении напряжения О2 на 60 мм рт. ст. в зоне высоких (100—70) и средних его напряжений
(60—30).
5) Каков % насыщения
гемоглобина кислородом на высоте 4000 м над уровнем моря, где парциальное
давление 02 в альвеолярном воздухе равно 65—70 мм рт. ст.?
6) Чем обусловлена S-образная форма кривой диссоциации оксигемоглобина ?
7) Какое приспособительное значение
имеют свойства гемоглобина, обусловливающие S-образную форму
кривой диссоциации оксигемоглобина?
(Рис. 49)
|
Рис. 49. Кривая диссоциации
оксигемоглобина.
Задача 103. 1) Какое значение имеет смещение кривой
диссоциации НЬ02 при
изменениях рС02 в крови?
2) Объясните, почему при повышении
содержания 02 в плазме
наблюдается смещение кривой диссоциации оксигемоглобина. 3) В каком
направлении смещается кривая диссоциации оксигемоглобина при интенсивной
мышечной работе и почему? (Рис. 50).
|
Рис. 50. Кривые диссоциации оксигемоглобина крови
при различных напряжениях СО2 (5;
20; 40;80 мм рт, ст.).
Задача 104. 1) Укажите, какова разница температур в
тканевых и альвеолярных капиллярах. 2) В каком направлении смещается кривая
диссоциации
оксигемоглобина при повышении температуры и какое это имеет физиологическое
значение? (Рис. 51).
Задача 105. Укажите: 1) Насколько отличается рН венозной
крови от рН артериальной крови? 2)
Увеличивается или уменьшается
диссоциация оксигемоглобина при снижении
рН крови? 3) Какое физиологическое значение
имеет этот сдвиг? (Рис. 52).
Задача 106. Укажите: 1) Какая из этих кривых характеризует
насыщение крови у матери и какая у плода?
2) Какой вывод можно
сделать при сравнении этих двух кривых? (Рис. 53).
|
Рис.
51. Кривые диссоциации оксигемоглобина в крови человека при различной
температуре (20°; 30°; 38°; 43°).
|
Рис.
52. Кривые диссоциации оксигемоглобина крови, человека
при различных значениях рН (8,3;
7,4; 6,6; 6,3; 6,0).
|
Рис.
53. Кривые насыщения крови О2 у матери и у плода.
Задача 107. Укажите: 1) Какая из этих кривых (1 или
2) характеризует диссоциацию
оксигемоглобина, а какая оксимиоглобина?
2)
Чем отличается функция миоглобина от функции
гемоглобина?
3)
У какого из этих двух пигментов более высокое
сродство к О2?
4)
Какое это имеет физиологическое
значение? (Рис. 54).
|
Рис.
54. Кривые диссоциации оксимиоглобина и
оксигемоглобина. Напряжение О2 в мм рт. ст.
Задача 108.
Известно, что на больших высотах способность гемоглобина связывать О2
увеличивается. Благодаря этому достигается при том же р О2
более высокая степень насыщения гемоглобина кислородом (Баркрофт).
С чем связано это явление?
Задача 109. 1) Укажите, изменится ли характер дыхания
после перерезок ствола мозга выше линии 1, на уровне 2, 3, 4 и ниже. Если
произойдут изменения, то какие. 2) Как изменятся дыхательные движения грудной
клетки после половинной перерезки между продолговатым и спинным мозгом?(Рис.
55).
|
Рис. 55. На рисунке изображена нижняя часть ствола
мозга (вид сзади). ПН —центр пневмотаксиса в варолиевом мосту. Пунктирные линии
1, 2, 3, 4 — уровни перерезок.
Задача 110. 1) Рассмотрите пневмограмму и опишите изменения,
происшедшие в характере дыхания после холодового выключения блуждающих нервов.
2) Объясните причину наступивших изменений. 3) Сделайте заключение о роли
блуждающих нервов в регуляции дыхания. (Рис. 56).
|
Рис. 56.
Пневмограмма кролика до и
после холодового выключения блуждающих нервов; а — момент холодовой перерезки.
Задача 111. 1) Почему по мере развития вдоха частота ПД в
афферентных волокнах блуждающего нерва возрастает? 2) Как меняется функциональное состояние
инспираторных нейронов бульварного дыхательного центра при возбуждении
афферентных волокон блуждающего нерва? 3)
Как в этой связи меняется состояние наружных межреберных мышц и
диафрагмы? Как это отражается на пневмограмме? (Рис. 57).
|
Рис. 57. На рисунке изображены потенциалы действия
(ПД) блуждающего нерва: а -
отметка времени; б — ПД; в — пневмограмма; вдох — подъем вверх,
выдох —спуск вниз
Задача 112. 1) Опишите ход опыта
Геринга—Брейера. 2) Как изменится состояние диафрагмы при
раздувании легкого, при отсасывании воздуха из легкого?
3) Назовите нерв, в составе которого проходят
афферентные волокна от легочных рецепторов растяжения к инспираторным нейронам
бульбарного дыхательного центра. 4)
Назовите нерв, иннервирующий диафрагму.
(Рис. 58).
|
Рис. 58. На рисунке дано
схематическое изображение классического опыта Геринга—Брейера. На нижней схеме
регистрируется сокращение и расслабление отростка диафрагмы кролика. При раздувании
легкого — 1. При отсасывании из него воздуха — 2.
Задача 113. 1) Как изменится характер
дыхания у собаки А и у собаки Б при зажатии трахеи у собаки А? 2) Какие
заключения можно сделать на основании результатов этого опыта? (Рис. 59).
|
Рис. 59. На рисунке
изображена схема классического опыта Фредерика с перекрестным кровообращением
Задача 114. Укажите: 1) С какой целью производится перфузия головы
собаки Б кровью собаки А? 2) Каков
механизм наблюдаемых изменений дыхания?
3) Почему возникают изменения артериального
давления? (Рис. 60).
|
Рис. 60. Схема перфузии изолированной головы собаки
Б кровью от собаки А. Связь с туловищем у собаки Б сохранена только через нервы,
иннервирующие рефлексогенную зону аорты (легочные ветви блуждающего нерва
перерезаны). Легкие ее вентилируются искусственно. О деятельности дыхательного
центра собаки Б судят по движению диафрагмы полости рта. Обозначения: 1.
Изолированная голова собаки Б. 2.
Туловище собаки Б, где регистрируется артериальное давление в бедренной артерии
— 3. 4. Приспособление для регистрации
дыхательных движений диафрагмы рта. Воздействия
на собаку Б — гипервентиляция легких — а,
стрелка вверх начало и стрелка
вниз окончание гипервентиляции. Прекращение вентиляции легких — б (обозначения
те же).II. Запись
дыхательных движений изолированной головы собаки Б — 1, и кровяного давления в
бедренной артерии — 2.
1) Почему при дыхании собаки А смесью с
повышенным содержанием СО2 учащение дыхания наступает не только у
нее, но и у реципиента (Б) ?
2) Почему артериальное давление у собаки А
повышается, а у собаки Б — падает? (Рис. 61).
Задача 115. Если собака А (донор) дышит
газовой смесью, содержащей —10% СО2, то одышка, диспноэ, наступает
не только у нее, но и у «собаки Б (реципиента). Рис. 61. Объясните:
|
Рис. 61. I. Схема
перфузии «изолированных» каротидных синусов собаки Б кровью собаки А.
Иннервация обоих перфузируемых синусов сохранена,
Каротидный синус 1. Нервы Геринга (синусные) — 2. Пневмограф — 3. Артериальная
канюля — 4. II. 1 — пневмограмма собаки А.
2 — пневмограмма собаки Б. 3 —
артериальное давление собаки А. 4 —
артериальное давление собаки Б. 5 — отметка времени.
|
Рис. 62. Потенциалы действия синокаротидного нерва:
1— при дыхании атмосферным воздухом; 2—при дыхании воздухом с примесью 3% СО2; 3 —с примесью 6% СО2; 4 — с примесью 7% СО2.
Белая линия — отметка времени
|
Рис. 63. А. Перфузия «изолированных» каротидных
синусов собаки (1), Синокаротидные нервы (2). Насос для перфузии (3), подающий
питательный раствор. Канюля (4), в бедренной артерии, соединенная с манометром.
Пневмограф (5).Б. Изменение дыхания и артериального давления при повышении давления в «изолированных» каротидных
синусах. 1 — пневмограмма. 2 — давление в бедренной артерии. 3 — экспериментальное
повышение давления в каротидных синусах с сохранённой иннервацией, (стрелка а —
подъем, стрелка б — снижение давления).
4— отметка времени 3 сек.
Задача 116. Объясните механизм усиления
импульсации в синокаротидном нерве при дыхании газовой смесью с повышенным
содержанием СО2? (Рис. 62).
Задача 117. Повышение давления (крови в
«изолированных» лигатурами каротидных синусах ведет к резкому падению общего
артериального давления и к угнетению дыхания, вплоть до апноэ. При понижении же
давления .в «изолированных» синусах кровяное давление повышается, а дыхание
усиливается и учащается. 1) Каков
механизм изменений дыхания и кровяного давления при резких сдвигах давления в
каротидных синусах? 2) Возможны ли
описанные изменения после полной
денервации каротидных синусов? (Рис. 63).
|
Рис.
64. Схемы сосудистых
рефлексогенных зон и отходящих от них афферентных нервов.
Задача 118. 1) Назовите изображенные на схеме
рефлексогенные зоны и нервы. 2) Какого типа рецепторы имеются в этих зонах? 3)
Как меняется кровяное давление и дыхание при изменениях давления в указанных на
схеме сосудистых областях? (Рис. 64).
Задача 119. На рисунке изображены ритмические потенциалы
действия дыхательного центра золотой рыбки, сохраняющиеся после выключения всех
поступающих к нему центростремительных импульсов. 1) О чем свидетельствует этот факт? 2) Долго ли длится такая правильная дыхательная
ритмика изолированного продолговатого мозга? (Рис. 65).
|
Рис. 65. Верхняя кривая —
потенциалы действия
изолированного продолговатого мозга. Нижняя кривая — пневмограмма.
Задача 120. На рисунке изображены пневмограммы сросшихся
близнецов. Одна из девочек спит, а другая бодрствует. 1) Укажите, какая пневмограмма записана у
спящей, а какая у бодрствующей. 2)
Охарактеризуйте отличие пневмограмм. 3)
О чем свидетельствует различие в ритме дыхания у обоих детей? (Рис. 66).
|
Рис. 66. Пневмограмма сросшихся близнецов.
Задача 121. Пневмограммы А и Б на рис. 67 записаны у собаки
в экспериментальной камере, где многократно производятся опыты с вдыханием О2.
1) Чем вызваны изменения пневмограммы в опыте А
и Б? 2) Каковы механизмы наблюдаемых
изменений дыхания?
3) Почему вдыхание 02 угнетает
дыхание? (Рис. 67).
|
Рис. 67. Пневмограмма собаки. А — во время опыта
с периодическим, через
каждые 2 минуты, вдыханием чистого кислорода; — Б в экспериментальной
комнате без вдыхания чистого кислорода.
Задача 122. Как называется такой
тип периодического дыхания и при
каких условиях оно возникает? (Рис. 68).
|
Рис. 68.
Пневмограмма, записанная у человека в условиях патологии.
Задача 123. При аппаратном искусственном дыхании
кислородом, например, в полетах на больших высотах, в баллон с кислородом
добавляют 5% СО2 (такая смесь носит название карбогена). С какой
целью это делают?
Задача 124. При хирургических операциях на сердце,
проводимых в условиях гипотермии, в перфузирующий раствор, насыщенный О2,
добавляют СО2 в объеме 3—4%. С какой целью это делают?
Задача 125. При спуске в глубокую плохо вентилируемую
шахту возможны такие случаи: А) На большой глубине ее имеется достаточное для
жизни
количество кислорода и избыточное содержание (парциальное напряжение 40 мм рт.
ст.) углекислого газа; Б) Допустимое содержание углекислого газа и
недостаточное для жизни организма количество кислорода. 1) Опасен ли спуск человека в такую шахту в
первом и во втором случаях, если имеется возможность быстрого подъема наверх по
его желанию? 2) Что надо предпринять для
безопасности пребывания человека в шахте в том и в другом случае?
Задача 126. При интенсивной мышечной работе вентиляция
легких может возрасти до 120 л в 1 минуту. Рассчитайте, достаточно ли при этом
поступает в организм кислорода, если известно, что при тяжелой мышечной работе
организм потребляет 4—5 л кислорода в 1 минуту.
Задача 127. 1) Рассчитайте, достаточно ли время пребывания
крови в капиллярах для перехода кислорода в ткань, если известно, что время
полудиссоциации гемоглобина составляет 0,02 сек, а проникновение кислорода
через стенку капилляров осуществляется практически мгновенно. 2) Проведите
такие же расчеты для малого круга кровообращения (имея в виду насыщение
гемоглобина кислородом), если известно, что время полунасыщения гемоглобина
кислородом равно 0,002 сек.
Задача 128. Изобразите схему
функциональной системы дыхания, обеспечивающей постоянство газового состава
крови, и назовите ее компоненты.
Задача 129. При помощи микроэлектродов
в дыхательных мотонейронах спинного мозга зарегистрировано возникновение
электрических разрядов в ритме дыхания. Перерезка спинного мозга под
продолговатым предотвращает возникновение этих залпов. Каково происхождение
этой электрической активности?
Задача 130. Предварительная
гипервентиляция легких, производимая человеком, значительно увеличивает время
его пребывания под водой.
1) Объясните механизм этого явления. 2) Не опасна ли длительная искусственная
гипервентиляция для организма вообще, а особенно непосредственно перед
нырянием (да, нет, почему) ?