Газообмен

(биологическое) обмен газов между организмом и внешней средой. Из окружающей среды в организм непрерывно поступает кислород, который потребляется всеми клетками, органами и тканями. Из организма выделяются образующийся в нём углекислый газ и незначительное количество др. Газообразных продуктов обмена веществ (См. Обмен веществ). Г. Необходим почти для всех организмов, без него невозможен нормальный обмен веществ и энергии, а следовательно и сама жизнь. Кислород, поступающий в ткани, используется для окисления продуктов, образующихся в итоге длинной цепи химических превращений углеводов, жиров и белков. При этом образуются СО2, вода, азотистые соединения и освобождается энергия, используемая для поддержания температуры тела и выполнения работы.

Количество образующегося в организме и в конечном итоге выделяющегося из него СО2 зависит не только от количества потребляемого О2, но и от того, что преимущественно окисляется. Углеводы, жиры или белки. Отношение удаляемого из организма СО2 к поглощённому за то же время О2 называется дыхательным коэффициентом, который равен примерно 0,7 при окислении жиров, 0,8 при окислении белков и 1,0 при окислении углеводов. Количество энергии, освобождающееся на 1 л потребленного О2 (калорический эквивалент кислорода), равно 20,9 кдж (5 ккал) при окислении углеводов и 19,7 кдж (4,7 ккал) при окислении жиров. Т. О., по потреблению О2 в единицу времени и по дыхательному коэффициенту можно рассчитать количество освободившейся в организме энергии.

Г. (соответственно и расход энергии) у пойкилотермных животных (См. Пойкилотермные животные) (холоднокровных) понижается с понижением температуры тела. Такая же зависимость обнаружена и у гомойотермных животных (См. Гомойотермные животные) (теплокровных) при выключении терморегуляции (в условиях естественной или искусственной гипотермии (См. Гипотермия)). При повышении температуры тела (при перегреве, различных заболеваниях) Г. Увеличивается. При понижении температуры окружающей среды Г. У теплокровных животных (особенно у мелких) увеличивается в результате увеличения теплопродукции (См. Теплопродукция). Г. Увеличивается также после приёма пищи, особенно богатой белками (т. Н. Специфически-динамическое действие пищи). Наибольших величин Г.

Достигает при мышечной деятельности. У человека при работе умеренной мощности Г. Увеличивается, через 3—6 мин после её начала достигает определённого уровня и затем удерживается в течение всего времени работы на этом уровне. При работе большой мощности Г. Непрерывно возрастает. Вскоре после достижения максимального для данного человека уровня (максимальная аэробная работа) работу приходится прекращать, т. К. Потребность организма в О2 превышает этот уровень. В первое время после окончания работы сохраняется повышенное потребление О2, используемого для покрытия кислородного долга, т. Е. Для окисления продуктов обмена веществ, образовавшихся во время работы. Потребление О2 может увеличиваться с 200—300 мл/мин в состоянии покоя до 2000—3000 при работе, а у хорошо тренированных спортсменов — до 5000 мл/мин.

Соответственно увеличиваются выделение СО2 и расход энергии. Одновременно происходят сдвиги дыхательного коэффициента, связанные с изменениями обмена веществ, кислотно-щелочного равновесия и лёгочной вентиляции. Расчёт общего суточного расхода энергии у людей разных профессий и образа жизни, основанный на определениях Г., важен для нормирования питания. Исследования изменений Г. При стандартной физической работе применяются в физиологии труда и спорта, в клинике для оценки функционального состояния систем, участвующих в Г. Сравнительное постоянство Г. При значительных изменениях парциального давления О2 в окружающей среде, нарушениях работы органов дыхания и т. П. Обеспечивается приспособительными (компенсаторными) реакциями систем, участвующих в Г.

И регулируемых нервной системой. Г. У человека и животных принято исследовать в условиях полного покоя, натощак, при комфортной температуре среды (18—22 °С). Количества потребляемого при этом О2 и освобождающейся энергии характеризуют Основной обмен. Для исследования Г. Применяются методы, основанные на принципе открытой либо закрытой системы. В первом случае определяют количество выдыхаемого воздуха и его состав (при помощи химических или физических газоанализаторов), что позволяет вычислять количества потребляемого О2 и выделяемого СО2. Во втором случае дыхание происходит в закрытой системе (герметичной камере либо из спирографа, соединённого с дыхательными путями), в которой поглощается выделяемый СО2, а количество потребленного из системы О2 определяют либо измерением равного ему количества автоматически поступающего в систему О2, либо по уменьшению объёма системы (рис.).

Лит. Гинецинский А. Г., Лебединский А. В., Курс нормальной физиологии, М., 1956. Физиология человека, М., 1966, с. 134—56. Беркович Е. М., Энергетический обмен в норме и патологии, М., 1964 (имеется библ.). Проссер Л., Браун Ф., Сравнительная физиология животных, пер. С англ., М., 1967, с. 186—237. Л. Л. Шик. Схема аппарата для исследования газообмена. У — устройство для автоматической подачи кислорода. Б — сосуд с кислородом. К — камера. Х — холодильник. Щ — сосуд со щёлочью для улавливания углекислого газа. Н — насос. CaCl2 — сосуд с хлористым кальцием для поглощения водяных паров. Т — термометр. М — манометр..