Кислород в процессе обмена веществ

Проявлением жизнедеятельности человеческого организма является выделение энергии ввиде механических движений и психической деятельности, в основе которых лежат биохимические процессы, подчиняющиеся основным законам физикн и химии: закону сохранения вещества и закону сохранения энергии. Энергия, выделяемая телом в виде тепла или работы, в основном черпается из окислительных процессов. Углерод, водород, азот и сера пищевых веществ соединяются в теле с кислородом н выделяются в виде углекислого газа, воды, мочевины и сульфатов.

В человеческом организме при окислении получаются продукты распада (метаболизма) веществ, образующих живые клетки организма. Выделение этих продуктов распада происходит через легкие, кожу и почки (через кишечник выделяются остатки пищевых веществ, не усвоенные организмом).

Кислород, необходимый для поддержания окислительных процессов, человеческий организм получает из окружающего воздуха, который нормально содержит 20,922% по объему кислорода (O₂), 79,02% азота (N₂) и 0,034% углекислого газа (СО₂). Кислород попадает в человеческий организм через легкие, которые выполняют двойную функцию: доставляют необходимый для окислительных процессов кислород и выделяют продукты метаболизма при обмене веществ — углекислый газ и воду.

Прекращение окислительных процессов в человеческом организме означает прекращение жизни клеток тела, а следовательно, и немедленную смерть.

Воздух, содержащий необходимый для поддержания жизни кислород, вдыхается человеком через нос или рот, проходит через гортань, затем трахею или дыхательное горло и через ответвления трахеи, называемые бронхами, попадает в правое и левое легкие (рис. 48).

Трахея и бронхи представляют собой широкие трубки, жесткость которых обеспечивается хрящевыми кольцами, заложенными в их стенках. Бронхи в свою очередь разветвляются, образуя сеть более мелких трубок, концы которых — бронхиолы — открываются в так называемые воронки, состоящие из множества маленьких мешочков — альвеол. Рис. 48. Схема легких: 1 — гортань; 2 — трахея; 3 — бронхи;  4 — бронхиолы; 5 — альвеолы

Альвеолы имеют очень тонкие стенки нз нежных эластичных волокон и состоят из густой сети капиллярных кровеносных сосудов. Благодаря тонкости стенок альвеол и капиллярных сосудов, находящихся в последних, газы легко диффундируют через эти стенки, представляющие собой полупроницаемые переборки. Диффузия происходит в направлении падения парциального давления газа, т. е. для кислорода — из легочных альвеол в кровь, а для углекислого газа — из крови в легочные альвеолы.

Между кровью в капиллярах и воздухом, прошедшим в легкие, происходит,  таким образом, обмен газов: кровь отдает углекислый газ и пары воды и поглощает кислород воздуха. Основными моментами газообмена являются поглощение кислорода и выделение углекислоты.

Кровь в теле человека циркулирует по замкнутой системе кровеносных сосудов и приводится в движение главным образом сердцем, а также сокращениями и расширениями эластичных сосудов. Циркуляция крови в теле человека схематически показана на рис. 49. Сердце, действующее наподобие насоса с двумя параллельно работающими цилиндрами, при своем сокращении выталкивает кровь правого желудочка в легочные артерии, которые разветвляются вдоль бронхов вплоть до образования мельчайших альвеолярных капилляров.

В легочных альвеолах происходит газообмен - кровь выделяет углекислоту в момент выдоха и насыщается кислородом в момент вдоха. Быстрота газообмена обеспечивается как большой суммарной поверхностью альвеол — у нормального человека 80—90 м2, так и громадной суммарной поверхностью поглощающих кислород красных кровяных шариков (2800 м2). Рис. 49.Схема циркуляции крови в человеческом теле: 1 — пряный желудочек сердца; 2 — легочные артерии; 3 — легочные вены; 4 — левое предсердие; 5 — левый желудочек; 6 — артерии; 7 — волосные сосуды — капилляры, доставляющие кровь к тканям нижней части тела; 8 — кппилляры, питающие органы пищеварения; 9— капилляры в печени; 10 - капилляры, питающие ткани верхних частей тела, в том числе головы; 11 — вены

Альвеолярные кровеносные сосуды вновь соединяются во все более широкие сосуды — легочные вены, которые, в конце концов, входят в левое предсердие сердца. Обогащенная кислородом кровь при сокращении сердца переходит из левого предсердия в левый желудочек и оттуда нагнетается в аорту и сеть артерий, направляющих кровь ко всем частям человеческого тела. Артерии также разветвляются вплоть до образования в тканях сети тончайших волосных сосудов — капилляров, которые и доставляют тканям необходимый для окислительных процессов кислород. Затем капилляры вновь соединяются в более широкие сосуды — вены, которые отводят кровь, обедненную кислородом и обогащенную продуктами метаболизма, в правое предсердие, из которого она поступает в правый желудочек и вновь направляется в легкие.

Таким образом, кровь постоянно совершает в теле два кругооборота— малый — через легкие и большой — через ткани тела. Полный цикл циркуляции крови через весь организм у здорового человека совершается в среднем в 23 секунды.