Парциальное давление кислорода, углекислого газа и азота во вдыхаемом и альвеолярном воздухе, а также их напряжение в крови

Кислород из альвеолярного воздуха в кровь, а углекислый газ из крови в альвеолярный воз­дух переходят путем диффузии. Диффузия возможна потому, что парциальное давление кислоро­да в альвеолярном воздухе составляет 110 мм рт. ст., а в венозной крови — 40 мм рт. ст. Таким образом, создается разность давления в 70 мм рт. ст., чего вполне достаточно, чтобы обеспечить переход кислорода. Потребность человека в кислороде равна 350 мл в минуту; при работе потребность в кислороде возрастает и доходит до 5000 мл в минуту. Разности в парциальном давлении в 1 мм рт. ст. достаточно, чтобы за минуту перешло в кровь 250 мл кислорода, а между парциальным давле­нием крови в альвеолярном воздухе и его напряжением в крови имеется разность в 70 мм рт. ст. — разность, вполне достаточная для обеспечения максимальных потребностей орга­низма. Что же касается углекислого газа, то и здесь имеется достаточная разность между напря­жением СО₂ в крови и его парциальным давлением в альвеолярном воздухе. Эта разность равна 6—7 мм рт. ст., что обеспечивает переход углекислого газа из крови в альвеолярный воздух.

Связывание, перенос и отдача кислорода, а также связывание и перенос углекислоты в орга­низме человека осуществляются кровью. Кислород и углекислый газ находятся в крови в физи­чески растворенном состоянии (растворение газов в жидкости называется абсорбцией) и в хими­чески связанном виде. Из 100 мл крови можно выделить только 20 мл кислорода; между тем в физически растворенном состоянии в 100 мл крови может находиться только 0, 3 мл кислорода. Так как количество кислорода, содержащегося в 100 мл крови, во много раз больше, чем может находиться в растворенном состоянии, то ясно, что кислород в основном находится в химически связанном виде. Веществом, вступающим в химическую связь с кислородом, является гемоглобин, содержащийся в эритроцитах (см. главу 6). Кислород из воздуха диффундирует в плазму крови, а из плазмы поступает в эритроциты и вступает в химическую связь с гемоглобином. Гемоглобин при этом превращается в оксигемоглобин; 1 г гемоглобина может связать 1, 34 мл кислорода. Пре­вращение гемоглобина в оксигемоглобин, т. е степень насыщения гемоглобина кислородом, связа­но с величиной парциального давления кислорода, но зависимость эта не прямо пропорциональ­ная. Гемоглобин обладает особым свойством, имеющим очень важное биологическое значение: он может энергично вступать в соединение с кислородом даже при его незначительном парциальном давлении.

Артериальная кровь, насыщенная в легких кислородом, идет в капиллярную сеть большого круга кровообращения, где оксигемоглобин отдает тканям кислород. Оксигемоглобин, отдавший кислород, называется восстановленным гемоглобином (дезоксигемоглобином). В артериальной крови почти весь гемоглобин превращен в оксигемоглобин, а в венозной крови, оттекающей от капилляров большого круга кровообращения (см. главу 6), преобладает дезоксигемоглобин. В переходе кислорода из крови к тканям решающее значение имеет разность напряжений кисло­рода в артериальной крови и в тканях. Кислород из крови поступает в тканевую жидкость и из нее в клетки, где принимает участие в окислительных процессах. Это возможно потому, что напряже­ние кислорода, растворенного в артериальной крови, протекающей через капилляры, равно 100— НО мм рт. ст., в тканевой жидкости — 20—40 мм рт. ст., а в клетках свободного кислорода нет. Разность напряжения растворенного кислорода, равная 70—80 мм рт. ст., обеспечивает энергич­ный переход кислорода из плазмы крови в тканевую жидкость. Оксигемоглобин, который являет­ся нестойким соединением, отдает кислород в плазму; в силу разности напряжения растворенный кислород переходит в тканевую жидкость и оттуда в клетку, где вступает в окислительные про­цессы. Помимо разности в напряжении растворенного кислорода, на степень отдачи кислорода оксигемоглобином сильно влияет величина напряжения углекислого газа, растворенного в кро­ви. Специальными исследованиями доказано, что чем выше напряжение углекислого газа, ра­створенного в крови, тем слабее становится связь гемоглобина с кислородом, т. е. тем больше кислорода освобождается. В капиллярах большого круга кровообращения наряду с переходом

кислорода из крови в тканевую жидкость происходит и переход углекислого газа из тканевой жидкости в кровь. Количество углекислого газа растет и его напряжение в крови возрастает, а это обстоятельство вызывает ослабление связи гемоглобина с кислородом и способствует большему освобождению кислорода. В легких же происходит отдача углекислого газа; его напряжение в крови падает и благодаря этому сродство гемоглобина с кислородом повышается, т. е. гемоглобин начинает более энергично соединяться с кислородом и превращаться в оксигемоглобин. На проч­ность связи гемоглобина с кислородом влияет также температура. При повышенной температуре связь ослабевает, при пониженной — увеличивается.

Связывание и перенос углекислоты также осуществляет кровь. Углекислота находится в кро­ви преимущественно в виде бикарбонатов натрия и калия. Кроме этих солей, в переносе углекис­лого газа участвует и гемоглобин. Для поступления углекислого газа в кровь и перехода из крови в альвеолярный воздух требуется наличие разности его давления. В тканевой жидкости напряже­ние углекислого газа составляет около 60 мм рт. ст., а в артериальной крови 40 мм рт. ст. Следова­тельно, имеется достаточная разность, и углекислый газ диффундирует в кровь. В венозной крови его напряжение составляет 47 мм рт. ст., а его парциальное давление в альвеолярном воздухе — 40 мм рт. ст. Такая разность давлений вполне достаточна для перехода углекислого газа в альве­олярный воздух, а оттуда — в атмосферный воздух.

Итак, мы кратко рассмотрели основы функционирования дыхательной системы человека, одной из физиологических систем, изменения динамики которых в ходе полиграфной проверки регистрирует и анализирует специалист-полиграфолог.

Мы констатировали, что в регуляции респираторной активности организма человека при­нимают участие нервная и сердечно-сосудистая системы. Поэтому в следующей главе мы изло­жим основы анатомии и физиологии сердечно-сосудистой системы, еще одной системы, актив­ность которой регистрирует и анализирует полиграфолог в ходе инструментальной «детекции лжи».