Раздел III. ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ

Цель: ознакомиться с некоторыми особенностями внешнего дыхания и его регуляции.

Дыхание ¾ совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа.

Поступление кислорода из атмосферы к клеткам необходимо для биологического окисления органических веществ, в результате которого освобождается энергия, нужная для жизни организма. В процессе биологического окисления образуется двуокись углерода, подлежащая удалению из организма. Прекращение дыхания ведет к гибели, прежде всего нервных, а затем и других клеток. Кроме того, дыхание участвует в поддержании постоянства реакции жидкостей и тканей внутренней среды организма, а также температуры тела.

Дыхание человека включает следующие процессы: 1 ¾ внешнее дыхание (вентиляция легких); 2 ¾ обмен газов в легких (между альвеолярным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения); 3 ¾ транспорт газов кровью; 4 ¾ обмен газов в тканях (между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей).

Работа 1. Обнаружение углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе

Задача: определить содержание углекислого газа с помощью баритовой и известковой воды во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

Вдыхаемый воздух содержит 20, 95% кислорода, 0, 03% углекислого газа и 79, 02% азота и инертных газов. В выдыхаемом воздухе, вследствие газообмена между венозной кровью и воздухом легких, кислорода 17%, углекислого газа 4% и 79% приходится на азот и инертные газы.

Частота дыхания непостоянна и зависит от целого ряда внешних и внутренних факторов. Частотой дыхания можно управлять. Глубину дыхания можно совершенствовать.

Углекислый газ можно обнаружить, пользуясь баритовой или известковой водой, образующей с ним нерастворимую соль. Относительное содержание углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе можно легко пронаблюдать, используя дыхательные клапаны Мюллера.

Объект и материально-техническое обеспечение эксперимента. Клапаны Мюллера, баритовая вода, вата, спирт.

Порядок выполнения работы. Ознакомьтесь с устройством клапанов Мюллера (рис. 26). В две склянки А и Б, каждая из которых снабжена пробкой с двумя отверстиями, пропущено по две трубки. Две из них (a и a₁) ¾ длинные почти до дна склянки, две другие (d и d₁) ¾ короткие ¾ не касаются раствора. Обе склянки соединены резиновыми трубками с мундштуком «в» через тройник. В склянке А через баритовую воду пройдет вдыхаемый воздух вследствие уменьшения его давления при вдохе. А при выдохе выдыхаемый воздух пройдет через баритовую воду в склянке Б в результате повышение давления. Таким образом ток воздуха пропускается клапанами в разных направлениях. В склянке А баритовая вода мутнеет от углекислого газа, содржащегося в атмосферном воздухе. А в склянке Б ¾ в выдыхаемом.

 

Рис. 25. Клапаны Мюллера

Прежде чем приступить к работе, продезинфицируйте ваткой, смоченной спиртом, мундштук клапанов Мюллера.

Налейте в обе склянки баритовую воду так, чтобы в ней оказались концы длинных трубок. Дышите через мундштук. Сравните степень помутнения баритовой воды в обеих склянках. Сильное помутнение баритовой воды в склянке Б и небольшое в склянке А показывает, что в выдыхаемом воздухе содержится намного больше углекислого газа, чем во вдыхаемом.

Оформление протокола.Зарисуйте схему прибора. Результаты опыта запишите в тетрадь.

Контрольные вопросы.Каков состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха? Как он меняется в «загазованной» окружающей среде? Какова интенсивность помутнения баритовой воды в пробирках А и Б?

 

Работа 2. Моделирование дыхания

Задача: пронаблюдать механизм растяжения и сжатия легких лягушки с использованием аппарата Дондерса.

Дыхание состоит из двух актов: вдоха и выдоха. Во время дыхательных движений объем грудной полости изменяется. При вдохе он увеличивается, а при выдохе ¾ уменьшается.

Эластичная ткань легких всегда следует за изменениями объема грудной полости, расширяясь при вдохе и спадаясь при выдохе.

Легкие покрыты двумя листками плевры: первый ¾ непосредственно прилегающий к органу ¾ висцеральный, второй ¾ отделенный от нее щелью ¾ париетальный. Щель ¾ плевральная полость заполнена небольшим количеством жидкости. При спокойном вдохе в плевральной полости создается отрицательное давление, равное 7 – 9 мм рт. ст., а при глубоком вдохе – 30 мм рт. ст. Это заставляет легкие расширяться, благодаря чему в них входит атмосферный воздух. При вдохе объем грудной полости уменьшается, сдавливаются легкие и из них выталкивается избытой воздуха, который выходит наружу.

Изменения, возникающие при дыхательных движениях, можно наблюдать на аппарате Дондерса (рис 27). Он представляет собой стеклянный сосуд с резиновой мембраной вместо дна. Сверху сосуд закрыт широкой пробкой с тремя отверстиями: одно ¾ для канюли с препаратом легких, на верхний конец канюли надета резиновая трубка с зажимом «d»; два других отверстия ¾ для отводных стеклянных трубок с надетыми на них резиновыми трубками. Трубка «a» также снабжена зажимом, через нее полость аппарата Дондерса сообщается с атмосферным воздухом. Трубка «в» соединена с водяным манометром, показывающим давление внутри сосуда.

Рис. 26. Модель дыхания

Объект и материально-техническое обеспечение работы: лягушка, пластинка для укладки лягушки, препаровальный инструмент, аппарат Дондерса, канюля с резиновой трубкой, зажимы, нитки, булавки.

Порядок выполнения работы. Разрушить головной и спинной мозг лягушки, прикрепить ее к пробковой пластинке брюшком вверх. Захватив пинцетом нижнюю челюсть, раскройте рот лягушки. Края нижней челюсти надрежьте. Оттягивая челюсть, найдите голосовую щель. Надрежьте ткани по обе стороны голосовой щели и расположите вокруг нее петлю лигатуры. Введите канюлю в голосовую щель и закрепите ее в трахее, плотно завязав лигатурой. Слегка раздув легкие через канюлю, наложите на резиновую трубку зажим. Вскройте грудную полость, отпрепарируйте легкие.

Наблюдая за спадением легких после каждого растяжения, убедитесь в эластичности легочной ткани.

Укрепите препарат легких в пробке аппарата Дондерса.

Поочередно оттягивая вниз и вдавливая внутрь сосуда резиновое дно аппарата Дондерса («диафрагму») наблюдайте за изменениями объема легких. При нормальном положении «диафрагмы» легкие спадаются, при оттягивании ее легкие расширяются.

Оформление протокола. Объясните наблюдаемые явления. Зарисуйте аппарат Дондерса.

Контрольные вопросы. Что произойдет с легочной тканью после нарушения герметичности аппарата?