2.1. Sự trao đổi khí ở phổi
Sự trao đổi khí ở phổi cịn gọi là hơ hấp ngồi. Đó là q tình trao đổi khí ở các phế nang và máu trong hệ thống mao mạch phân bố dầy đặc trên màng c ủa các phế nang đó. Sự trao đổi này được thực hiện theo nguyên tắc khuếch tán. Chiều khuếch tán phụ thuộc vào áp suất riêng phần của từng loại khí, chúng đi từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp hơn. áp suất riêng phần của từng loại khí được tính theo tỷ lệ phần trăm. Bảng dưới đây là tỷ lệ phần trăm của các loại khí ở từng vị trí khác nhau.
Bảng 5.3: Tỷ lệ % và áp suất riêng phần (mmHg) của các loại khí
Thành Khí quyển Khi trong phế nang Khí thở phần Tỷ lệ (%) Áp suất Tỷ lệ (%) Áp suất Tỉ lệ (%) Áp suất
N2 78,62 597,0 74,9 569,0 74,5 566,0
O2 20,84 159,0 13,6 104,0 15,7 120,0
CO2 0,04 0,3 5,3 40,0 3,6 27,0
H2O 0,5 3,7 6,2 47,0 6,2 47,0
∑ 100,00 760,0 100,00 760.0 100.00 760,0
Nhìn vào bảng trên ta thấy trong phế nang, áp suất riêng phần của oxygen (pO2)
là 104,0 mmHg và người ta tính được pO2 trong máu đến phổi là 40 mmHg. Sự chênh
lệch áp suất riêng phần này là 104 - 40 = 64 mmHg, do đó, khí oxy khuếch tán từ phế nang vào máu ở mao mạch phổi. Máu đi ra khỏi phổi, áp suất riêng phần của O2 đạt mức xấp xỉ 104 mmHg. Trong trường hợp lao động nặng, lượng máu đi qua mao mạch phế nang nhanh hơn, lưu lượng máu tăng hơn và đồng thời có thêm một số mao mạch mới được mở ra, cho nên máu vẫn nhận đủ được lượng O2 để cung cấp cho cơ thể (trừ một vài trường hợp lao động kéo dài mà không được tập luyện, ví dụ vận động viên chạy đường dài). Đối với khí carbonic (CO2), áp suất riêng phần của nó (pCO2) trong máu đến phổi là 46 mmHg, trong khi pCO2 của khí phế nang là 40 mmHg, chênh lệch 46 mmHg - 40 mmHg = 6 mmHg, do đó khí CO2 khuếch tán từ máu vào phế nang.
2.2. Sự trao đổi khí ở mơ
Sau khi máu được trao đổi khí O2 và CO2 ở phổi và trở về tim sẽ được tim co bóp để đi đến các mô trong cơ thể. Tại các mơ, sự trao đổi khí cịn được gọi là hô hấp trong và cũng tuân theo quy luật khuếch tán, phụ thuộc vào áp suất riêng phần của từng loại khí.
Trong máu động vật đến mô, pO2 vào khoảng 102 mmHg và pO2 ở dịch gian bào
là 40 mmHg. Sự chênh lệch này là 102 mmHg - 40 mmHg = 62 mmHg, nghĩa là khí O2 ôi từ máu mao mạch vào mô. Sự khuếch tán này làm po2 ở máu mao mạch giảm xuống 40 mmHg tập trung về tĩnh mạch rồi về tim.
Đối với khí CO2, q trình trao đổi chất ở tế bào và mơ sản sinh ra khí CO2 làm tăng pCO2, pCO2 trong dịch nội bào đạt mức 46 mmHg, còn pCO2 trong dịch gian bào là 45 mmHg. PCO2 trong máu động mạch đến mơ là 40 mmHg, do vậy khí CO2 khuếch tán
từ tế bào ra dịch gian bào và từ dịch gian bào vào máu mao mạch rời mô. pCO2 trong máu tĩnh mạch về tim đạt mức 45 mmHg, rồi lại lên phổi để trao đổi ở phế nang (pCO2 của phế nang là 40 mmHg).
2.3. Nhận xét
Hiệu số chênh lệch áp suất riêng phần của khí O2 ln cao hơn nhiều lần so với khí CO2 là do khả năng khuếch tán của khí O2 kém hơn khí CO2 tới 25 lần. Người ta tính được rằng cứ chênh lệch 35 mmHg thì có 6,7 ml O2 khuếch tán qua mỗi c m2 màng phế nang trong một phút, nghĩa là khoảng 6000 ml O2 thấm vào máu trên toàn bộ hai phổi, trong khi đó nhu cầu oxy của cơ thể lúc bình thường là 256 - 400 ml, khi lao động nặng là 4000 - 5000 ml. Do vậy, với chênh lệch pO2 khoảng 64 mmHg, luôn luôn đảm bảo nhu cầu oxy cho cơ thể. Đối với CO2, chỉ cần chênh lệch 0,03 mmHg cũng đủ làm khuếch tán 256 ml CO2 trong một phút, cho nên tuy mức chênh lệch áp suất riêng phần CO2 thấp hơn nhiều so với O2 cũng đủ đảm bảo nhu cầu thải CO2 của cơ thể.
Máu đến phổi có chứa 10-12% khí O2 (tương đương với 66% mức bão hồ) và 5,5- 5,7% khí CO2, sau khi trao đổi khí ở phế nang, nhận thêm O2 và thải bớt CO2, máu rời phổi về tim để sau đó chạy đến các mơ chứa 18-20% khí O2 (tương đương với 96% mức bão hồ) và chỉ cịn 5,0-5,2% khí CO2.