sinh lý hô hấp

Sư trao đổi khí diễn ra liên tục và có hiệu quả khi máu trong mao mạch nhờ hoạt động của hệ tuần hoàn và không khí trong các phế nang nhờ các cử động hít vào và thở ra mà thường xuyên đư

Hô hấp ở động vật

6.1 Ý nghĩa của Hô hấp và sự tiến hóa hô hấp

6.1 Ý nghĩa của Hô hấp và sự tiến hóa hô hấp

6.3 Chức năng sinh lý của hệ hô hấp 6.2 Sơ lược về cấu tạo của hệ hô hấp

6.5 Vệ sinh hô hấp 6.4 sự điều hòa hoạt động hô hấp

6.6 Các bệnh đường hô hấp, biên pháp vệ sinh

và tác hại của thuốc lá

6.6 Các bệnh đường hô hấp, biên pháp vệ sinh

và tác hại của thuốc lá

6.1 Ý nghĩa của sinh lí hô hấp Sự tiến hóa của

hệ hô hấp

6.1.1 Ý nghĩa của sinh lí hô hấp:

- Hô hấp là quá trình trao đổi khí liên tục giữa môi trường

và cơ thể.

- Hô hấp cung cấp oxi cho tế bào,tham gia vào phản ứng tạo

năng lượng cung cấp cho mọi hoạt động sống của tế bào và cơ thể, đồng thời thải khí CO2 ra khỏi cơ thể.

- Hô hấp được đặc trưng phương trình tổng quát sau:

C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + Q

- Hoạt động hô hấp góp phần điều hòa hoạt động của cơ thể.

- Có mối liên hệ chặt chẽ với hệ tuần hoàn.

Ở ĐVNS như

trùng biến hình

và thủy tức , hô

Ở động vật đa bào bậc thấp ( ruột khoang, giun tròn, giun

dẹp): hô hấp qua bề mặt cơ thể (khí O2 và CO2 được khuếch tán qua

bề mặt cơ thể)

Cá, thân mềm (trai, ốc ) và các loài chân khớp (tôm, cua ) sống dưới nước hô hấp bằng mang.

- Hệ thống ống khí phân nhánh nhỏ dần và tiếp xúc trực tiếp với tế bào; thông ra ngoài nhờ các lỗ thở.

- Khí O2 và CO2 được trao đổi qua hệ thống ống khí

Ở côn trùng hô hấp bằng hệ thống ống khí.

- Da ếch phải luôn ẩmẾch luôn sống ở nơi có độ ẩm cao.

- Khi TĐK qua phổi: không khí đi vào và đi ra nhờ sự nâng lên

và hạ xuống của thềm miệng.

Phổi lưỡng cư nhỏ, ít phế

nang nên hiệu quả trao đổi

khí ở phổi thấp → trao đổi

khí qua cả phổi và da

Ở Lưỡng cư

Ở động vật bậc cao( Bò sát, chim, thú, người): hô hấp bằng phổi

Đây là phương thức hô hấp

tiến hóa nhất trong giới động vật

Phổi chim cấu tạo bởi nhiều ống khí có mao mạch bao quanh  khi thở ra, hít vào đều có không khí giàu O2 vào phổi  chim là động vật trên cạn TĐK hiệu quả nhất

Phổi thú và người có nhiều phế nang, phế nang có bề mặt mỏng

và chứa nhiều mạch máu

Cấu tạo phổi của Lưỡng cư, Bò Sát, Chim, Thú

Chiều tiến hóa

Thanh quản

Phổi

6.2 Sơ lược về cấu tạo của hệ hô hấp

Sơ lược về cấu tạo của hệ hô hấp ở người

Khí quản Cấu tạo bởi 15-20 vòng sụn khuyết xốp chồng lên nhau Có

lớp niêm mạc tiết chất nhầy với nhiều lông rung chuyển động liên tục

Phế quản Cấu tạo bởi các vòng sụn Ở Phế quản nơi tiếp xúc các phế

nang thì không có vòng sụn mà là các thớ cơ

Đơn vị cấu tạo của phổi là các phế nang tập hợp thành từng cụm và được bao bọc bởi mạng mao mạch dày đăc Có tới 700-800 triệu phế nang

6.3 Chức năng sinh lý của hô hấp

6.3.1 Hô hấp phổi (Hay hô hấp ngoài)

Không khí phổi

Tại phổi xẩy ra sự trao đổi khí

Sư trao đổi khí diễn ra liên tục

và có hiệu quả khi máu trong

mao mạch (nhờ hoạt động của

hệ tuần hoàn) và không khí

trong các phế nang( nhờ các cử

động hít vào và thở ra) mà

thường xuyên được đổi mới

qua mũi hoặc miệng Theo đường dẫn khí

Trao đổi khí ở phổi

Trao đổi khí ở tế bào

O 2

CO 2

SƠ ĐỒ CÁC GIAI ĐOẠN CHỦ YẾU TRONG QUÁ TRèNH Hễ HẤP

6.3.1.1 Các cơ tham gia vào hoạt động hô hấp:

@1 Cơ hoành:

Là thành phần quan trọng nhất

của các cơ hô hấp

- Đó là một cơ mỏng hình vòm, đỉnh

quay lên phía trên.

- Cơ được cấu tạo bởi cơ và mô liên

kết ngăn cách giữa lồng ngực và

khoang bụng

- Nửa bên phải cao hơn nửa bên trái.

- Diện tích bề mặt: 250 cm 2

-@2 Cơ liên sườn

Gồm: cơ liên sườn ngoài và cơ liên sườn trong.

Nằm xen kẽ giữa các xương sườn

Một đầu bám vào phần sau của xương sườn trên, một đầu bám vào phần trước của xương sườn dưới.

Cơ liên sườn ngoài: Kéo khung sườn ra phía ngoài.

Cơ liên sườn trong: Có nhiệm vụ kéo các xương sườn xuống phía dưới.

Ngoài cơ hoành, cơ liên sườn tham gia vào quá

trình hít vào và thở ra các cơ tham gia hô hấp được biết đến như sau:

Các cơ hít vào gồm có:

ức lên phía trên.

Các cơ thở ra gồm có:

sườn phía dưới đồng thời ép các phủ tạng trong

khoang bụng để đẩy cơ hoành lên.

Sự phối hợp các cơ trong hoạt động hô hấp.

- Cơ liên sườn ngoài co, xương ức và xương sườn

có điểm tựa linh động với cột sống, chuyển động theo hai hướng: lên trên và ra hai bên  lồng ngực được

mở rộng (mở rộng sang hai bên là chủ yếu).

- Cơ hoành co  lồng ngực mở rộng về phía dưới,

6.3.1.2 Các động tác hô hấp:

a)Động tác hít vào:

* Hít vào bình thường: Các cơ hít vào co lại làm tăng kích thước của lồng

ngực theo cả 3 chiều: trước - sau, trái – phải (ngang) và thẳng đứng.

Tăng chiều thẳng đứng:

Bình thường vòm cơ hoành lồi lên phía lồng ngực, khi cơ hoành co nó

phẳng ra, hạ thấp xuống do đó làm tăng chiều thẳng đứng của lồng ngực

- Cơ hoành cứ hạ xuống 1cm thì thể tích lồng ngực tăng 250cm3

Khi hít vào bình thường, cơ hoành hạ thấp khoảng 1,5 cm, hít vào cố gắng

có thể hạ tới 7- 8cm Khi liệt cơ hoành, hô hấp sẽ bị rối loạn nghiêm trọng.

Tăng chiều trước - sau và chiều ngang:

- Ở tư thế nghỉ ngơi, các xương sườn chếch ra trước và xuống dưới.

- Khi các cơ hít vào co lại, xương sườn chuyển từ tư thế chếch xuống sang

tư thế ngang hơn, do đó tăng đường kính trước sau và đường kính ngang của lồng ngực.

- Ngoài cơ hoành và cơ liên sườn ngoài, còn có sự tham gia của cơ bậc

thang, cơ răng cưa lớn cũng làm tăng thêm thể tích lồng ngực.

Khi thể tích lồng ngực tăng, áp lực khí trong phổi giảm, nhỏ hơn áp lực khí trời, làm không khí từ ngoài tràn vào phổi (khoảng 500ml)

Hít vào gắng sức (hô hấp sâu):

-Khi hít vào gắng sức thì có thêm một số cơ khác tham gia nữa, như cơ ức

đòn chũm, cơ ngực lớn và cơ bụng

-- Đồng thời cơ hoành hạ xuống thêm nữa (khoảng 7 - 8cm), thể tích lồng

ngực được tăng thêm, áp lực khí trong phổi thấp hơn nhiều so với áp lực khí

trời, làm không khí từ ngoài tràn vào phổi nhiều hơn Như vậy động tác hít vào

là động tác tích cực, chủ động, có ý thức và tiêu tốn năng lượng.

b/ Động tác thở ra

+ Thở ra bình thường:

Khi thở ra bình thường, các cơ hít vào không co nữa mà giãn ra, các sườn hạ xuống, vòm hoành được nâng lên, thể tích lồng ngực giảm Khi thể tích lồng ngực giảm thì áp lực khí trong phổi cao hơn áp lực khí trời, làm không khí từ phổi đi ra ngoài (khoảng 500ml)

Như vậy động tác thở ra bình thường là động tác thụ động, không tiêu tốn năng lượng co cơ như động tác hít vào.

+ Thở thở ra gắng sức:

Khi thở ra gắng sức, cơ thể huy động thêm một số cơ khác co nữa (chủ yếu

là các cơ thành bụng, cơ liên sườn trong) làm các sườn hạ thấp hơn, đồng thời

ép thêm các tạng của bụng, dồn cơ hoành lồi thêm lên (khoảng 1000ml), thể

tích lồng ngực giảm mạnh, ép không khí từ phổi ra càng nhiều hơn Như vậy, động tác thở ra gắng sức cũng là động tác tích cực, đòi hỏi tiêu tốn năng lượng.

HÌNH 1 HÌNH 2 HÌNH 3

Hít vàoLồng ngực nâng lên

Thở ra Lồng ngực hạ xuống

 Nhờ cơ liên sườn co và dãn.

Bình thường

thái tâm lí, sự tăng giảm của nhiệt độ

Người bình thường, nhịp thở từ 16 - 20 lần/ phút, một ngày khoảng 23 - 36 nghìn lần.

Nhịp hô hấp ở trẻ em cao hơn người lớn

Phụ nữ nhịp hô hấp thường nhanh hơn nam giới.

Khi lao động nặng, nhịp thở tăng 35 - 40 lần/phút

Ở các vận động viên đẳng cấp cao, nhịp thở chỉ khoảng

12 - 15 lần/phút

6.3.1.4 Các hình thức hô hấp

Bằng hệ thống ống khí

Bằng hệ thống ống khí

Bằng mang

Ví dụ : Ở giun đất, lưỡng cư Khí O2

khuyếch tán qua da vào máu Khí

CO2 khuyếch tán từ bên trong cơ thể

qua da ra ngoài

Ví dụ : Ở côn trùng Khí O2 từ bên ngoài đi qua lỗ thở vào ống khí lớn, đi theo ống khí nhỏ vào từng tế bào con, khí CO2 do tế bào thải ra thì đi ngược lại

Ví dụ : Ở cá Nhờ sự hoạt động nhịp nhàng

của cửa miệng và nắp mang nên dòng nước chứa các khí O2 và CO2chảy từ miệng qua mang theo một chiều và gần như liên tục

Hô hấp

Qua bề

măt cơ thể

Bằng phổi Ví dụ : ở Bò sát, Chim, Thú, Người

Các hình thức hô hấp ở người khá đa dạng, thay

đổi theo tuổi, giới tính, trạng thái sinh lý, tư thế cơ thể, hình thức lao động, và tập luyện.

Ví dụ:

động của cơ hoành đẩy nội quan xuống bụng.

hoành.

Còn ở Động vật chủ yếu thực hiện ở khoang ngực,

do cấu tạo lồng ngực hẹp sang hai bên.

6.3.1.5 Dung tích sống (VC)

Là lượng không khí vào hoặc ra khỏi phổi sau mỗi lần hít vào thở ra.

Ở người trưởng thành trong trạng thái sinh lý bình thường:

TV = 0,5 lit

Khí dự trữ thở ra (ERV-Expiratory reserve volume):

Là lượng khí sau khí sau một lần thở ra bình thường nhưng

chưa hít vào mà mỗi người còn có khả năng thở ra tận lực thêm với thể tích khoảng 1,5 lit.

Khí dự trữ hít vào (IRV- Inspiratory reserve volume):

Là lượng khí sau mỗi lần hít vào bình thường nhưng chưa thở ra mỗi người còn có khả năng hít vào tận lực thêm với thể tích 1,5 lit

b) Khí cặn (RV – Resudual volume)

Là lượng khí còn tồn tại trong phổi sau khi đã thở ra tận lực có

khoảng 1lit

* Tổng số khí lưu thông:

Khí dự trữ thở ra và khí dự trữ hít vào được gọi là Dung tích sống

(hay Sinh lượng) Đó là thể tích tối đa của một lần hít vào và thở ra tận

Dung tích cặn chức năng (FRC): Là số khí có trong phổi cuối thì

thở ra bình thường, Tức là vị trí nghỉ thở, lúc anyf các cơ hô hấp thư giãn hoàn toàn FRC = ERV + RV

Dung tích khí hít vào (IC): Là khí hít vào đạt tối đa kể từ vị trí

nghỉ thở thư giãn I C = TV + IRV

Khí

bổ

sung

Hít vào gắng sức (2100-3100ml)

Khí lưu

thông

Thở ra bình thường(500ml)

Thở ra gắng sức (800-1200ml)

Khí còn lại trong phổi

Tổng thể tích của phổi (4400-

6000 ml)

SỰ THÔNG KHÍ Ở PHỔI

Bảng: Kết quả đo một số thành phần không khí

A Sự trao đổi khí ở phổi B Sự trao đổi khí ở tế bào

-Ở tế bào : Khí O 2 khuếch tán từ máu vào tế bào; Khí CO 2 khuếch tán từ tế bào vào máu.

6.3.2 Sự trao đổi khí ở phổi và ở mô:

CO 2

O 2

CO 2

O 2

SỰ TRAO ĐỔI KHÍ PHẾ NANG - PHỔI

6.3.3 Sự kết hợp và vận chuyển khí oxy và khí cacbonic trong máu:

Sự vận chuyển Ôxi (O2) từ phổi đến mô và khí cacbonic (CO2) từ mô tới phổi chủ yếu dưới dạng kết hợp với Hb (97 – 98%) và một ít dưới dạng hoà tan (2 - 3%)

Riêng lượng CO2 vận chuyển trong máu dưới dạng kết hợp với Hb khoảng 23%.

Hb + O2 HbO2 (Oxi hemoglobin, có màu đỏ tương)

Hb + CO2 HbCO2 (Cacbo hemoglobin, có màu đỏ

thẫm)

Khả năng hoà tan của O2 trong máu rất thấp và phụ thuộc vào

áp suất riêng phần của nó Nếu ở máu động mạch Po2 là 104mmHg thì lượng O2 hoà tan là 0,3ml/100ml máu Khi Po2 ở tĩnh mạch còn lại 40mmHg thì chỉ có 0,12ml/100ml máu Như vậy cứ 100ml máu vận chuyển đến mô chỉ còn 0,3ml – 0,12ml = 0,18ml O2, chỉ chiếm

2 – 3% lượng O2 đưa đến mô, trong lúc đó dưới dạng kết hợp với

Hb đã cung cấp cho mô 5ml/100ml máu, chiếm 97 – 98%

Khả năng của O2 có thể hoà tan ở mức 29ml/100ml máu khi Po2 đạt 3000mmHg

b) Dạng kết hợp:

Quá trình vận chuyển này là kết quả một loạt phản ứng thuận nghịch giữa oxy và hemoglobin (Hb)

Sự kết hợp giữa oxy và Hb tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của

O2 Khi Po2 tăng lên 100mmHg (ở phổi) thì tỉ lệ HbO2 tạo ra đạt đến

97% ở mức bảo hoà, cho nên ở phổi gần như toàn bộ Hb kết hợp với

oxy Ở mô Po2 giảm còn 40mmHg, phản ứng phân ly theo chiều nghịch xảy ra, O2 được giải phóng để cung cấp cho tế bào

Sự kết hợp giữa Hb và O2 còn phụ thuộc vào pH và nhiệt độ của

máu, khi pH nghiêng về kiềm sự kết hợp tăng còn khi nhiệt độ tăng sự kết hợp đó bị giảm

Phân tử Hb gồm 4 chuỗi polypeptide, 2 chuỗi

α và 2 chuỗi β Mỗi chuỗi chứa một nhóm sắc tố đặc biệt là nhóm hem Mỗi nhân hem có chứa 1 nguyên tử sắt II (Fe++) ở trung tâm Mỗi nguyên

tử Fe kết hợp với 1 phân tử O2, nghĩa là 1 phân tử

Hb kết hợp thuận nghịch được 4 phân tử oxy.

Trong phân tử Hb, mỗi nguyên tử sắt kết hợp với

4 nguyên tử O2 Bình thường 100ml máu người chứa 15g Hb nên chuyên chở được gần 20ml O2

Oxy khi liên kết với nguyên tử sắt được gắn một cách lỏng lẻo để tạo thành hợp chất oxyhemoglobin Mỗi gam Hb có khả năng gắn tối đa là 1,34ml O2

2) Sự vận chuyển cacbonic

a) Dạng hoà tan

Ở mô, khí CO2 được sinh ra trong quá trình trao đổi chất một phần

đã khuếch tán vào máu dưới dạng hoà tan, chiếm khoảng 4% toàn bộ khí CO2 về phổi

b) Dạng kết hợp

Trong máu CO2 có những dạng kết hợp sau:

CO2 kết hợp với H2O của huyết tương tạo H2CO3 và acid này lại

phân ly ngay cho H+ và HCO3- Dạng vận chuyển CO2 dưới dạng ion bicacbonat này không nhiều, trong 100ml máu chỉ có khoảng 0,1 –

0,2mlCO2 được vận chuyển, chiếm khoảng 3 – 4%

CO2 kết hợp với H2O trong hồng cầu, phản ứng xảy ra giống như

ở huyết tương, lượng CO2 được vận chuyển dưới dạng ion bicacbonát

chiếm đến 70% tổng số CO2, tức là khoảng 3ml trong 100ml máu Phản ứng kết hợp giữa CO2 với H2O trong hồng cầu nhờ một enzyme

carbonicanhydrase của hồng cầu xúc tác

CO2 kết hợp trực tiếp với Hb tạo ra carbohemoglobin (HbCO2) Đây cũng là phản ứng thuận nghịch Phản ứng xảy ra cũng phụ thuộc vào áp suất riêng phần của CO2 Sự kết hợp xảy ra ở máu mao mạch của mô và phân ly ở mao mạch phổi.

Tổng số khí CO2 vận chuyển theo dạng này chiếm khoảng 23%, tức

là khoảng 1,5mlCO2 trong 100ml máu Ngoài ra còn một lượng nhỏ

CO2 được vận chuyển dưới dạng kết hợp với protein của huyết tương

6.4 Điều hòa hoạt động hô hấp

Hô hấp là một quá trình không tự ý nhờ sự điều khiển tự động của trung tâm hô hấp ở hành tuỷ và cầu não.

Trung tâm hô hấp được điều chỉnh kịp thời tuỳ theo tình trạng của cơ thể theo hai cơ chế : Cơ chế thể dịch và cơ chế thần kinh.

Sự điều hòa này tạo

Họat động hô hấp được điều hoà bởi yếu tố thần kinh Đó

là các nhóm tế bào đặc biệt, nằm ở nửa bên phải và nửa bên

trái của hành tuỷ, tạo thành các trung khu hô hấp, bao gồm

trung khu hít vào và trung khu thở ra

Từ trung khu hô hấp này có các dây thần kinh đến điều khiển hoạt động của cơ hoành và cơ liên sườn Lúc bình thường cử động hô hấp được thực hiện một cách liên tục không cần ý thức Nhưng khi trung tâm hô hấp hoặc các dây thần kinh đến các cơ hoành hoặc cơ liên sườn bị tổn thương thì sự hô hấp sẽ bị ngừng lại.

6.4.1 Các trung khu điều hòa hô hấp

Các trung khu ở tuỷ sống:

- Sừng xám của tuỷ sống ở đốt sống cổ III – IV, điều khiển cơ

hoành

- Sừng xám của tuỷ sống ở đốt ngực, điều khiển cơ liên sườn

- Trung khu điều chỉnh hô hấp (pneumotaxic) nằm ở phía trên

mặt lưng của cầu não

Tác dụng: kìm hãm trung khu hít vào ở hành tuỷ Nếu có xung ức chế mạnh từ trung khu này xuống hành tuỷ sẽ làm cho động tác hít vào ngắn gây tăng nhịp thở, còn nếu xung ức chế đi xuống yếu thì động tác hít vào dài, nhịp hô hấp chậm lại.

- Trung khu “ngừng thở” (apneustic), nằm ở phía dưới mặt lưng của não cầu.

Chức năng: khi kích thích thì gây động tác hít vào kéo dài, thỉnh thoảng có phản ứng thở hắt ra nhanh, và cũng có thể gây ngừng thở khi hít vào tối đa.

- Trung khu hít vào ở phía lưng của hành tuỷ gần cuối não thất

IV Trung khu này có các neuron phát nhịp tự động.

- Trung khu thở ra nằm gần trung khu hít vào về phía trước hành tuỷ

Tuy nhiên, trung khu hô hấp ở hành tủy vẫn bị chi phối bởi

trung khu điều hòa hô hấp nằm ở phần trước cầu Varone của

não bộ Trung khu này cùng với trung khu hô hấp tạo nên một

cơ chế điều hòa hô hấp bằng thần kinh.

Các xung thần kinh đi từ trung tâm hít vào đến làm co cơ hoành và cơ liên sườn Các xung khác đi tới trung khu điều hòa hô hấp ở cầu Varone cuối cùng đi tới trung tâm thở ra ở hành tủy Trung tâm thở ra chuyển xung đến cơ liên sườn làm

hạ xương sườn xuống Các xung động khác đi tới trung tâm hít vào kìm hãm trung tâm này trong chốc lát