Khuếch tán khí hô hấp: chênh lệch áp suất gây nên khuếch tán khí

2021-01-04 07:40 PM

Ngoài sự khác biệt áp suất, một số yếu tố khác ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán khí trong dịch, là độ tan của khí trong dịch, diện tích mặt cắt ngang của dịch, khoảng cách khí phải khuếch tán, trọng lượng của khí, và nhiệt độ dịch.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Sau khi các phế nang (alveoli) được thông khí phổi, bước tiếp theo của quá trình hô hấp là sự trao đổi (khuếch tán) khí O2 từ phế nang vào trong máu phổi và sự khuếch tán khí CO2 theo hướng ngước lại là đi từ máu tới các phế nang. Quá trình khuếch tán chỉ đơn giản là sự khuếch tán qua lại 1 cách ngẫu nhiên giữa các phân tử khí khi qua màng hô hấp và dịch liền kề. Tuy nhiên trong sinh lý hô hấp ta không những quan tâm tới cơ chế cơ bản của sự khuếch tán mà còn là tốc độ nó xảy ra, đòi hỏi cần sự hiểu biết rất nhiều về vật lý của sự khuếch tán trao đổi khí.

Sự khuếch tán thực của các chất khí là khi các chất khí đi từ vùng có áp lực cao tới vùng có áp lực thấp. Có thể thấy dễ dàng các phân tử ở vùng khí có áp lực cao bởi vì chúng có số lượng lớn, các phân tử này có cơ hội lớn về sự di chuyển ngẫu nhiên tới vùng có áp lực thấp hơn so với vùng có áp lực thấp hơn chuyển động về vùng có áp lực cao hơn do vùng có áp lực cao có mật độ các phân tử khí dày đặc nên các phân tử tại nơi có mật độ thấp di chuyển khó khăn hơn đến vùng này. Tuy nhiên, một số phân tử chuyển động một cách ngẫu nhiên từ khu vực áp lực thấp đối với các khu vực áp lực cao.

Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ khuếch tán trong dịch

Ngoài sự khác biệt áp suất, một số yếu tố khác ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán khí trong dịch. Chúng là (1) độ tan của khí trong dịch, (2) diện tích mặt cắt ngang của dịch (3) khoảng cách mà qua đó khí phải khuếch tán, (4) trọng lượng phân tử của khí, và (5) nhiệt độ của dịch. Trong cơ thể, người cuối cùng của những yếu tố này, nhiệt độ, vẫn là hợp lý liên tục và thường không cần phải được xem xét.

Ta có phương trình tính tốc độ khuếch tán chất khí như sau:

D ∝ (∆P x A x S)/d √MW

Với D là tốc độ khuếch tán chất khí.

∆P là chênh lệch áp xuất riêng phần của chất khí.

A là diện tích vùng khuếch tán.

S là độ tan của chất khí.

d là khoảng cách giữa 2 nơi khuếch tán.

√MW là √ trọng lượng phân tử của chất khí.

Rõ ràng từ công thức này mà các đặc điểm của khí tự xác định hai yếu tố của công thức: độ tan và trọng lượng phân tử. Cùng với nhau, hai yếu tố này xác định hệ số khuếch tán của khí, đó là tỷ lệ thuận với S/√MW  và tỷ lệ này tỷ lệ thuận với S và tỷ lệ nghịch với √MW. Nếu quy ước hệ số khuếch tán của O2 là 1 thì ta có hệ số khuếch tán các chất khí ở bảng sau:

Oxygen: 1.0.

Carbon dioxide: 20.3.

Carbon monoxide: 0.81.

Nitrogen: 0.53.

Helium: 0.95.

Sự khuếch tán các chất khí ở các mô

Các chất khí có tầm quan trọng về đường hô hấp đều cao hòa tan trong chất béo, và kết quả là hòa tan cao trong tế bào màng nhưng các chất khí lại khuếch tán ở các mô hết sức khó khăn. Do đó, sự khuếch tán của khí qua các các mô, kể cả thông qua màng hô hấp, là gần như tương đương với sự khuếch tán của các chất khí trong nước.

Bài viết cùng chuyên mục

Ức chế thần kinh: thay đổi điện thế

Ngoài sự ức chế được tạo ra bởi synap ức chế ở màng tế bào thần kinh (được gọi là ức chế sau synap), có một loại ức chế thường xảy ra ở các cúc tận cùng trước synap trước khi tín hiệu thần kinh đến được các khớp thần kinh.

Thuốc và vận động viên thể thao

Một vài vận động viên đã được biết đến là chết trong các sự kiện thể thao vì sự tương tác giữa các thuốc đó và norepinephrine, epinephrine được giải phóng bởi hệ thống thần kinh giao cảm trong khi tập luyện.

Sinh lý sinh dục nữ giới

Cơ quan sinh dục nữ gồm: (1) buồng trứng, (2) vòi trứng, (3) tử cung, (4) âm đạo và (5) âm hộ. (6) Tuyến vú cũng được xem là một phần của cơ quan sinh dục nữ (hình).

Cung lượng tim: nghiên cứu định lượng

Tăng khả năng bơm máu cùng với tăng áp suất khoang màng phổi làm cung lượng tim đạt đỉnh vì tăng hoạt động tim nhưng đường cong lại dịch sang phải vì áp suất khoang màng phổi tăng.

Chức năng của túi tinh

Tinh dịch có chứa nhiều fructose và nhiều chất dinh dưỡng khác đảm bảo nuôi dưỡng tinh trùng từ lúc xuất tinh đến khi một trong số chúng có thể thụ tinh với trứng.

Kiểm soát cục bộ lưu lượng máu đáp ứng nhu cầu của mô

Lưu lượng máu đến da quyết định sự thải nhiệt từ cơ thể, giúp kiểm soát nhiệt độ cơ thể. Ngoài ra sự vận chuyển đầy đủ máu đến thận cho phép thận lọc và bài tiết các chất thải của cơ thể, điều chỉnh thể tích dịch cơ thể và chất điện giải.

Sợi thần kinh: sự tương quan về trạng thái

Một số tế bào thần kinh trong hệ thần kinh trung ương hoạt động liên tục vì ngay cả trạng thái kích thích bình thường cũng trên ngưỡng cho phép.

Ảnh hưởng của gradients áp lực thủy tĩnh trong phổi lên khu vực lưu thông máu phổi

Động mạch phổi và nhánh động mạch của nó vận chuyển máu đến các mao mạch phế nang cho khí trao đổi, và tĩnh mạch phổi rồi máu trở về tâm nhĩ trái để được bơm bởi tâm thất trái thông qua tuần hoàn toàn thân.

Bài tiết acetylcholine hoặc noradrenalin của các sợi thần kinh giao cảm và phó giao cảm

Toàn bộ hoặc gần như toàn bộ các tận cùng thần kinh của hệ phó giao cảm đều tiết acetylcholin. Gần như tất cả các tận cùng thần kinh của hệ giao cảm đều tiết noradrenalin, tuy nhiên một vài sợi tiết ra acetylcholine.

Hệ thống Renin Angiotensin: đáp ứng lại bằng tốc độ và cường độ co mạch

Renin là một enzyme protein phát hành bởi thận khi huyết áp động mạch giảm quá thấp. Đổi lại, nó làm tăng huyết áp động mạch theo nhiều cách, do đó giúp điều chỉnh lại sự giảm huyết áp.

Sinh lý nội tiết tuyến yên

Tuyến yên là một tuyến nhỏ, đường kính khoảng 1 cm, nằm trong hố yên của xương bướm, nặng 0,5g. Tuyến yên liên quan mật thiết với vùng dưới đồi qua đường mạch máu và đường thần kinh, đó là hệ thống cửa dưới đồi - yên.

Điều hòa gen trong cơ thể người

Ở động vật có nhiều loại tế bào, mô, cơ quan khác nhau, các điều hòa biểu hiện gen khác nhau cũng cho phép nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể thực hiện các chức năng chuyên biệt của chúng.

Nút xoang (xoang nhĩ): hệ thống kích thích và dẫn truyền của tim

Nút xoang nhỏ, dẹt, hình dải elip chuyên biệt của cơ tim rộng khoảng 3mm, dài 15mm và dày 1mm. Nó nằm ở sau trên vách tâm nhĩ phải, ngay bên dưới và hơi gần bên chỗ mở của tĩnh mạch chủ trên.

Hệ thần kinh trung ương: mức tủy sống mức dưới vỏ và mức vỏ não

Hệ thống thần kinh của con người được thừa hưởng những khả năng đặc biệt sau mỗi giai đoạn tiến hóa. Từ sự thừa hưởng này, 3 mức chính của hệ thần kinh trung ương có đặc điểm chức năng cụ thể là: (1) mức tủy sống; (2) mức dưới vỏ; và (3) mức vỏ não.

Giải phóng hormon thyroxine và triiodothyronine từ tuyến giáp

Trong quá trình biến đổi phân tử thyroglobulin để giải phóng thyroxine và triiodothyronine, các tyrosine được iod hóa này cũng được giải thoát từ phân tử thyroglobulin, chúng không được bài tiết vào máu.

Chức năng tủy thượng thận: giải phóng adrenalin và noradrenalin

Adrenalin và noradrenalin trong vòng tuần hoàn có tác dụng gần như giống nhau trên các cơ quan khác nhau và giống tác dụng gây ra bởi sự kích thích trực tiếp hệ giao cảm.

Điều hòa vận động: ứng dụng lâm sàng của phản xạ căng cơ

Trong thăm khám lâm sàng, chúng ta thường kiểm tra các phản xạ căng cơ nhằm mục đích xác định mức độ chi phối của não đến tủy sống. Các thăm khám này có thể thực hiện như sau.

Khả năng duy trì trương lực của mạch máu

Khả năng thay đổi trương lực của tĩnh mạch hệ thống thì gấp khoảng 24 lần so với động mạch tương ứng bởi vì do khả năng co giãn gấp 8 lần và thể tích gấp khoảng 3 lần.

Sự vận chuyển CO2 trong máu và mô kẽ

Khi các tế bào sử dụng O2, hầu hết sẽ tạo ra PO2, và sự biến đổi này làm tăng PCO2 nội bào; vì PCO2 nội bào tăng cao nên CO2 khuếch tán từ tế bào vào các mao mạch và sau đó được vận chuyển trong máu đến phổi.

Các con đường gian nút và liên nhĩ: dẫn truyền xung động tim qua tâm nhĩ

Điện thế hoạt động bắt nguồn từ nút xoang đi ra ngoài vào trong các sợi cơ tâm nhĩ. Bằng cách này, điện thế hành động lan truyền qua toàn bộ khối cơ nhĩ và, cuối cùng, đến nút A-V.

Nhồi máu cơ tim: các giai đoạn trong quá trình hồi phục

Khi vùng thiếu máu cục bộ lớn, một số các sợi cơ ở trung tâm khu vực chết nhanh chóng, trong vòng 1-3 giờ, nơi có ngừng cung cấp máu động mạch vành.

Điều hòa thần kinh trong việc bài tiết nước bọt

Sự kích thích giao cảm có thể làm tăng một lượng nhỏ nước bọt - ít hơn so với kích thích phó giao cảm. Thần kinh giao cảm bắt nguồn từ các hạch cổ trên và đi dọc theo bề mặt của các mạch máu tới tuyến nước bọt.

Chức năng trí tuệ cao của vùng não liên hợp trước trán

Chức năng trí tuệ bị giới hạn, tuy nhiên vùng trước trán vẫn có những chức năng trí tuệ quan trọng. Chức năng được lý giải tốt nhất khi mô tả điều sẽ xảy ra khi bệnh nhân tổn thương vùng trước trán.

Receptor: sự nhậy cảm khác nhau của các receptor

Mỗi loại cảm giác cơ bản mà chúng ta có thể biết được như đau, sờ, nhìn, âm thanh và nhiều loại khác được gọi là một phương thức cảm giác.

Điều hòa bài tiết hormone chống bài niệu (ADH)

Khi dịch ngoại bào trở nên quá ưu trương, do áp suất thẩm thấu nên dịch sẽ đi ra ngoài các tế bào receptor thẩm thấu, làm giảm kích thước tế bào và phát ra các tín hiệu lên vùng dưới đồi để tăng bài tiết ADH.