تنظیم گازهای تنفسی و تعادل اسید و باز
چگونگی حس کردن و تثبیت اکسیژن، دیاکسید کربن و pH مایعات بدن توسط حیوانات، با تنظیم تهویه و تبادل یون برای حفظ شیمی داخلی در محدودههای دقیق.
Definition
تنظیم گازهای تنفسی، کنترل هموستاتیک فشارهای جزئی اکسیژن و دیاکسید کربن در مایعات بدن از طریق تنظیم تهویه و پرفیوژن است، و تعادل اسید و باز، حفظ pH مایعات بدن در محدودههای باریک از طریق بافرینگ و تنظیم تنفسی و دفعی دیاکسید کربن و بیکربنات است.
Scope
این موضوع شامل تنظیم گازهای خون و وضعیت اسید و باز است: گیرندههای شیمیایی که اکسیژن، دیاکسید کربن و pH را پایش میکنند؛ کنترل رفلکسی تهویه و در آبزیان، عملکرد آبشش؛ سیستم بافر بیکربنات و توصیف آن؛ و جبران اختلالات اسید و باز از طریق تنفسی و کلیوی یا آبششی. این موضوع به تفاوت این کنترلها بین موجودات هوازی و آبزی میپردازد. پوشش این مبحث مقایسهای و مکانیکی است تا بالینی.
Core questions
- حیوانات چگونه اکسیژن، دیاکسید کربن و pH را در مایعات بدن خود حس میکنند؟
- تهویه چگونه تنظیم میشود تا گازهای خون در محدودههای باریک حفظ شوند؟
- چرا دیاکسید کربن تا این حد در تعادل اسید و باز محوری است؟
- موجودات هوازی و آبزی در تنظیم pH چه تفاوتهایی دارند؟
Key theories
- کنترل تهویه توسط گیرندههای شیمیایی
- گیرندههای شیمیایی محیطی و مرکزی اکسیژن، دیاکسید کربن و pH را پایش میکنند و تغییرات رفلکسی در تنفس را هدایت میکنند، به طوری که تهویه با افزایش دیاکسید کربن یا اسیدیته یا کاهش اکسیژن افزایش مییابد و گازهای خون را تثبیت میکند.
- بافر بیکربنات و تعامل تنفسی-متابولیک
- سیستم دیاکسید کربن-بیکربنات pH مایعات بدن را بافر میکند، و از آنجا که دیاکسید کربن فرار است، pH میتواند به سرعت توسط تهویه و آهستهتر با تنظیم بیکربنات از طریق کلیهها یا آبششها تنظیم شود.
Mechanisms
گیرندههای شیمیایی انحرافات در اکسیژن، دیاکسید کربن و pH را تشخیص میدهند و به مراکز رفلکسی که سرعت و عمق تنفس را تنظیم میکنند، و در آبزیان سرعت تهویه آبشش را، اطلاعات میدهند. از آنجا که دیاکسید کربن اسید کربنیک تشکیل میدهد، تغییر تهویه به سرعت pH مایعات بدن را تغییر میدهد: هایپرونتیلاسیون دیاکسید کربن را کاهش و pH را افزایش میدهد، هایپوونتیلاسیون عکس این عمل را انجام میدهد. سیستم بافر بیکربنات، که توسط رابطه بین pH، دیاکسید کربن و بیکربنات کنترل میشود، بارهای اسیدی و بازی را جذب میکند، در حالی که تنظیم آهستهتر بیکربنات توسط کلیهها در موجودات هوازی یا از طریق تبادل یون در آبششها در آبزیان، اختلالات پایدار را جبران میکند. از آنجا که آب سرد مقدار زیادی دیاکسید کربن را در خود نگه میدارد، آبزیان دیاکسید کربن خون پایینتری دارند و برای کنترل pH بیشتر به بیکربنات و انتقال یون متکی هستند تا تهویه.
Clinical relevance
فیزیولوژی مقایسهای تنظیم گاز و اسید و باز، پاسخها به ورزش، ارتفاع، غواصی و هیپوکسی محیطی را روشن میکند و چارچوبی برای تفسیر اندازهگیریهای گاز خون و pH فراهم میآورد. این مدخل یک منبع آموزشی است و راهنمایی پزشکی ارائه نمیدهد.
History
کار هالدین در مورد تنظیم تنفس توسط دیاکسید کربن و بررسی کمی هندرسون و هاسلباخ از بافر بیکربنات، کنترل گازهای خون و pH را تثبیت کرد، و کشف گیرندههای شیمیایی شریانی توسط هیمانس، حسگرها را شناسایی کرد. فیزیولوژی مقایسهای این ایدهها را به استراتژیهای متضاد موجودات هوازی و آبزی گسترش داد.
Key figures
- John Scott Haldane
- Lawrence Henderson
- Karl Hasselbalch
- Corneille Heymans
Related topics
Seminal works
- westsd2012
- hill2016
- randall2002
Frequently asked questions
- چرا تنفس pH خون را به این سرعت کنترل میکند؟
- دیاکسید کربن در خون اسید تشکیل میدهد، بنابراین تغییر سرعت تنفس به سرعت دیاکسید کربن را افزایش یا کاهش میدهد و در نتیجه pH را در عرض چند ثانیه تا چند دقیقه تغییر میدهد.
- آیا ماهیها تعادل اسید و باز را به همان روش پستانداران تنظیم میکنند؟
- نه کاملاً. از آنجا که آب به راحتی دیاکسید کربن را از بین میبرد، ماهیها کمتر به تغییر تهویه و بیشتر به تبادل یونهای اسید و باز از طریق آبششهای خود برای کنترل pH متکی هستند.