Тыныс алу дегеніміз организмнің қоршаған ортадан оттегін сіңіріп, озінен комір қьппқыл газды бөлуін қамтамасыз ететін процестер жиьш-тығы. Демеқ,. тыныс алудың мәні организм торшаларын оттегімен қамтамасыз ету арқылы қоректік заттар қүрамыңцағы энергияны био-логиялық қүнды түрге айнадцырып, денеде пайда болған комір қыш-қыл газды бөліп шығаруда.
Адам мен жоғары сатыда дамығын омыртқалыларда тыныс алу процесі бірнеше кезенде атқарылацы:
1) сыртқы орта мен өкпе аль-веолалары арасыңцағы ауа алмасуы, немесе сыртқы тыныс;
2) окпе альвеолалары мен кіші қан айналым шеңбері капиллярлары арасын-дағы газ алмасу, немесе өкпедегі газ алмасу;
3) газдарцың қанмен тасымалқануы;
4) үлкен қан айналым шеңбері капиллярлары мен үлпа жөне мүше торшалары арасындағы газ алмасу — ішкі тыныс;
5) торшалардың оттегін пайдаланып, көмір қышқыл газды болуі, немесе торшалар митохондрияларьшдағы биологиялық тотьпу.Тыныс алу жүйесі деп организмді оттегімен қанықтырып, кемір қышқыл газдың денеден белінуін жөне организмнің барлық тіршілік әрекеттеріне қажет қуаттың (энергияның) бөлінуін қамтамасыз ететін мүшелер жиынтығын айтады. Адам мен омыртқалы жануарларда ол сыртқы тыныс мүшелеріңен, газдардың қанмен тасымалдануын қам-тамасыз ететін тетіктерден, үлпалық тъшысты қамтамасыз ететін орга-неллалардан, осы жүйе жүмысын реттейтін және ондағы ықпалдас-тықты (интеграция) қалыптастыратын механизмнен қүралацы. Ты-ныс аппараты цеп организмнің тыныс алуын қамтамасыз ететін мүше-лер жиынтығын айтады.
Адам мен сүт қоректілердің сыртқы тыныс аппараты жоғарғы (мұрын қуысы, аңқа, көмекей) және төменгі (кеңірдек, ауа тамырлар — бронхылар мен бронхиолалар) тыныс жолдары мен газ алмасу мүшесі — оңжәне сол өкпеден түрады. Дем алынған кезде ауа жоғар-ғы тыныс жолдарына түсіп, онда шаң-тозаңнан тазарады, жылынады, дымқылданады да, төменгі тыныс жолдарына өтеді.
Дем алынған кезце жүтылған ауаның 30 пайызы тыныс жолца-рынца қалацы ца, ол газ алмасу процесіне қатыспайды. Осы себепті мүрын қуысынан өкпе копіршіктеріне (альевеолаларға) дейінгі жол-цы «пайдасыз кеңістік «деп атайды. Бүл тек шартты атау, шын мөнінде тыныс жолдарының маңызды қызмет атқаратынын жоғарыда баян-дап өттік. Сонымен қатар мүрын қусының кілегейлі қабығында ты-ныс ауасының сапасын анықтауға мүмкіңдік беретін иіс рецепторла-ры орын тебеді. Тыныс жолдарында түрлі қорғаныс рефлекстерін (жетелу, түшкіру) тудыратын сезімтал нерв үштары да орналасады.
Ауаны жоғарғы тыныс жолынан өкпеге және одан кері бағытта откізетін түтік төрізді мүшені кеңірдек дейці. Оның қабырғасы ішкі кілегейлі, ортаңғы — шеміршекті жөне сыртқы-сірлі қабаттарқан түра-цы. Ортаңғы қабат түйықталмаған, біте жалғаспаған шеміршек сақина-ларынан түзілеці, сондықтан кеңірдек қуысы өрдайым ашылып түрады. Кеңірдек сақиналарыньщ саны мойынның үзьщдығьша байланысты. Жүректің жоғарғы түсыңца кеңірдек екі негізгі бронхыларға ажырап, кеңірдек ашамайын (бифуркациясын) түзеді.
Адам мен жануарлардың газ алмасу мүшесі — екпе, — құрылысы жағынан түтікшелі — кепіршікті, паренхималы ағза. Ол тыныс жол-дарынан жөне газ алмасу бөлімінен түрады. Тыныс жолдарын брон-хы (ауа тамыр) тарамы, ал газ алмасу бөлімін — көпіршік (альевеола) бөлімі деп атайды. Бронхы тарамы арқылы ауа тазаланып, жылы-нып, дымқылданып, ионданып, альвеолаларға жеткізіледі. Альвеола тыныс жолының түйықталған соңғы бөлігі. Олардың қабырғасы ора-лымды мембранаға бекіген жүқа бір қабат жалпақ эпителий торша-ларынан түзіледі. Әр альвеола сырт жағынан тығыз орналасқан ка-пиллярлар торымен қоршалады. Окпе капиллярлары кең (диаметрі 40 мкм дейін) және тар (диаметрі 11 мкм) түзақ торлар қүрайцы. Кең түзақ капиллярларынан қан толассыз ағацы жөне ол альвеолалар кеңістігінің кеп мөлшерін қамтицы. Бүл капиллярлар түзағы бір-бірімен жалғаса келіп альвеолалық тор түзіледі. Альвеола мен капиллярдың жанасу беткейінің жалпы қалындығы бар болғаны 0,004 мм, сондықтан бұл жерде газдардың алмасуына айтарлық-тай кедергі болмайды.
Өкпеде альвеолалар саны орасан көп, сондықтан өкпенің тыныстық аумағы өте үлкен. Өкпе альвеолаларының саны 350 млн. жетеді де, олардың жалпы беткейі 100-120 м2 құрайды, демек дене беткейінің мөлшерінен 100 есе артады.Тыныс алу жүйесі жануарлар дүниесінің даму жолында әр түрлі өзгерістерден өтеді. Бүл өзгерістер тіршілік ортасының жағдайлары-мен байланысты болады. Суда тіршілік ететін қарапайым организмдерде (бір торшалы және төменгі сатыдағы көп торшалы) арнаулы тыныс мүшелері болмайды. Суда еріген оттегіні олар денесін қаптаған қабықша арқылы сіңіреді. Тыныс алудың мүңдай түрін диффузиялы тыныс алу деп атайды.
Жануарлар организмінің күрделенуімен байланысты олардың жүтқыншақ қуысы қабырғаларында желбезек саңлаулары пайда бо-лады да, желбезекпен тыныс алу түрі қалыптасады. Ауыз қуысынан жүтылған су осы желбезек санлаулары арқылы жүтқыншақтан сырт-қа өтіп, тыныс алу аппараты — желбезекпен жанасады. Суда еріген оттегі желбезектің жүқа қабыргаларыңдағы қан тамырлары арқылы сіңеді, ал қан қүрамындағы көмір қышқыл газы, керісінше, суға бөлінеді. Желбезекте қарсы ағын принципі (балықтарда) орын ала-ды, сондықтан судағы оттегі тиімді пайдаланылады.
Тіршіліктің құрлыққа ауысуына байланысты атмосфералық ауамен тыныс алуға бейімделген газ алмасудың бірнеше түрі қалыптасады. Мысалы, омыртқасыздарда — кеңірдек, хордальгларда — өкпе, кейбір құрттар мен насеком личинкаларыңда — дене жабыны, жүмыр қүртгар-да — ішек арқылы тыныс алу механизмдері дамиды. Кейбір жағдайда дене жабыны (тері) арқьглы тыныстау механизмі арнаулы тыныс алу мүшелері пайда болған жануарларда да сақталады. Мысалы, жел-безек аппараты дамыған жылан балықтар өздеріне қажет оттегінің 60 пайызын, ал өкпе пайда болған бақалар — 50 пайызын тері арқы-лы қабылдайды.
Өкпенің тыныстық беткейі дене қуысында орналасады да, ол кебірсуден сақталады. Өйткені газ алмасу процесі дүрыс жүру үшін ауаның дымқыл болуы қажет.
Өкпенің екі түрі болады — диффузиялық және желдетпелі. Оның алғашқы түрінде газ алмасу диффузия арқылы атқарылады. Мүндай өкпелер шағын жондіктерде (окпелі моллюскалар, шаяндар, ормекшілер) кездеседі. Желдетпелі өкпе қүрлықты мекендейтін омырт-қалыларда болады.
Сүт қоректі жануарлар өкпесі бронхы мен альвеола тарамдарынан түзілген паренхимадан және олардың арасыңдағы денекер үлпалы қүрылым — стромадан (тосеніштен) түрады. Строма арқылы окпе паренхимасына қан мен лимфа тамырлары жөне жүйке талшықтары өтеді. Бүл мүшеде ет талшықтары болмайды, сондықтан өкпе оз бетінше керіліп — сола алмайды. Осымен байланысты эволюциялық даму процесі барысыңда өкпенің ырықсыз желдетілу механизмі қалыптасқан.
Тыныс алу механизмі алма кезек ауысып отыратын дем алу және дем шығару кезендерінен тұрады. Тыныс алудың мұңдай түрі тыныс аппаратында жоғары ылғалдылық сақтау мұқтаждығынан туған, себебі ауаның құрғақтығы газ алмасу процесін шектейтін фактордың бірі. Осымен байланысты адам мен жоғары сатыдағы жануарларда газ алмасу беткейі сыртқы ортамен жанаспай, дененің ішіңде орналасады.
Өкпе альвеолары көкірек қуысы қимылдарының арқасында желдетіледі. Дем алу (инспирация) арнаулы тыныс адыратьш еттердің -инспираторлардьщ (кок ет, сыртқы қабырға аралық еттер, шеміршек аралық еттер, қабырға көтергіш еттер, тос — бұғаналық еміздікше еттер т.б.) жиырылуының арқасында көкірек қуысының ені мен тұрқының кеңеюінің әсерінен жүреді. Аталған еттердің жиырылуының салдарынан құрсақ ағзалары кейін (төмен) ығысып, қабырғалар керіле көтеріледі. Кекірек қимылына сәйкес өкпе де керіліп, оның ішіндегі ауа сиреп, қысым атмосфералық қысымнан сынап бағанасымен 1—3 мм-ге темендейді де, сыртқы ортадан ауа екпеге сорылады. Тыныс еттері босаңсыған кезде көкірек қуысы тарылып, екпедегі ауа сығьлады да, дем шығарылады. Дем шыққан соң аз уақытқа үзіліс (тыным) байқалады. Тыныс жиілеп, терендеген кезде дем шығару (экспирация) арнаулы еттердің – экспираторлардьң жиырылуы арқасьнда жүреді. Экспираторларга ішкі қабырға аралық еттер, сыртқы және ортаңғы сегізгөз еттері, құрсақтың қиғаш және тік еттері т.б. жатады.
Тыныс алу процесін қамтамасыз ететін еттердің табиғатына байланысты тыныс үш түрге (типке) бөлінеді.
1-көкіректік (костальдық) тыныс, тыныс алу механизмінде көкірек қуысы еттерінің — қабырға аралық еттердің, басымырақ қатысуымен сипатталады.
2-қурсақтық (абдоминалдық) тыныс, тыныс алу механизмінде құрсақ еттерінің – көк еттің, басымырақ қатысуымен сипатталады.
3-аралас (косто-абдоминалдық) тыныста, тыныс алу процесінде аталған еттердің екі тобы да қатысады.
Көкіректік тыныс әйеддерге, құрсақтық тыныс — ер адамдарға, ал аралас тыныс — жас өспірімдер мен малға тән. Дегенмен, организмнің физиологиялық күйіне байланысты тыныс түрі өзгеруі мүмкін. Көкірек қуысы кеңейсе өкпе керіліп, оның көлемі үлкейеді, ал ол тарылса — өкпе сығылып, көлемі кішірейеді. Демек, өкпе көкірек қуысына ілесіп, өз көлемін оның қимылдарына байланысты өзгертіп отырады. Өкпенің осылай кәкірек қуысы қимыдцарьш қайталап отыруының екі түрлі себебі бар. Біріншіден, өкпе көкірек қабырғасымен тікелей жанаспайды, олардьң арасында плевраньқ астарлық (париет-талдық) жөне беткейлік (висцеральдық) жапырақшаларымен көмкерілген плевра аралық қуыс болады. Бұл қуыс алғашқы дем алумен байланысты пайда болады. Қүрсақтық даму кезеңінде өкпе іске қосылмайды. Ұрықтың (цистолдың) тьныс алу процесі серік (пла-цента) арқьшы жүреді. Көкірек қуысын өкпе мен жүрек толтырып жатады. Құрсақтық даму кезеңі аяқталып, нәресте (тол) туылғаннан соң алғашқы тыныс алынған кезде инспираторлардың жиырылуының саддарынан қабырғалар кетеріліп, олардың басы омыртқалар-дағы арнаулы ойыстарға бекиді. Осы кезден бастап көкірек қабырғасы мен көкірек қуысында орналасқан жүрек пен өкпе арасында аз ғана қуыс пайда болады. Осы қуыстағы қысым атмосфералық қысым-нан с.б. 6-15 мм-ге кем, демек, қуыста теріс қысым қалыптасады. Сол себепті атмосфералық ауа өкпеге тек ішкі — альвеола, — жағынан әсер етеді, сырт жағынан оған қарсы әсер болмайды да, өкпе кекірек қимылына ілесе керіледі. Егер плевра, аралық қуысқа инъекциялық ине қадаса, онда оған атмосфералық ауа сорылады да (пневмото-ракс), қуыстағы қысым атмосфералық қысымға теңесіп, окпе семіп қалады (ателектаз), өкпенің қызметі тоқтайды. Екіншіден, өкпедегі серпімді үлпа элеменгтері және өкпе көпіршіктерінің беттік тарты-лысы оралымды күш тудырып, керілген екпенің бастапқы қалпына оралуын қамтамасыз етеді.
Ауа қабылдап, керілген өкпе тартылып, солуға оңтайланып түра-ды. Оның себебі окпеде оралымдық элементгердің болуыңда. Окпенің оралымдық элементтері қалыптастыратын күшті өкпе үлпасының ора-лымдық күші деп атайды. Оны екі фактор қамтамасыз етеді. Ол альвеолалар қабырғасының оралымдық талшықтары және альвеола қабырғасының беткейлік керіліс күші. Окпе үлпасының оралымдық күшінің 2/3-ін альвеолаларың беткейлік керіліс күші қалыптастыра-ды. Әр түрлі альвеоларда беткейлік керіліс күші әр деңгейде болады, сондықтан дем шығарылған кезде кейбір альвеолалар керілген күйде қалады да, біраз альвеолалар сольш, қабысып қалу қаупі орын алады. Бірақ қалыпты жағдайда олай болмайды. Оның себебі альвеоланың ішкі беткейі суда ерімейтін сурфактант деген заттың мономолеку-лалық қабыршығымен (пленка) сыланған. Сурфактанттың беттік керілісі аз болады да, альвеоланың толық семуіне мүмкіндік бер-мейді, сондықтан альвеолалар қабыспайды. Табиғаты жағынан сур-фактант — альфа-лецитин, — ол альвеола эпителийі торшасының митохондриясында түзіледі.Өкпенің белгілі бір уақыт ішіңде ауа алмастыру қабілетін өкпенің желдетілуі деп атайды. Окпе желдетіліуін әлбетте 1 минут мерзімде өлшейді. Осыдан 1 минут ішінде екпеден еткен ауа мәлшерін әкпе желдетілуінің минуттық кәлемі дейді. Ең терең дем шығарғанның өзінде өкпе толық солмайды, ондағы барлық ауа сығьшып шық-пайды, өкпеде ауа қоры қалады. Қалыпты тыныс алу кезінде адам 500 мл (жылқы мен сиыр 5 л) ауа жүтады. Оның 30 пайызы тыныс жоддарында қалып, тек 70 пайызы, немесе 350 мл (жылқы мен сиырда 3,5 л) альвеолаға жетеді. Адам окпесінің альвеоласьшда қальшты ты-ныстау жағдайыңца 1 л қалдық ауа және 1,5 л қордағы ауа, барлығы 2,5 л ауа қалады (жылқы мен сиырда 20-22 л). Демек, әрбір дем алынғанда альвеола ауасының тек 1/7 бөлігі (2500:350 немесе 22:3,5) ғана алмасады — желдетіледі.
Өкпе желдетілуінің минуттық келемі әзгермелі шама. Ол тыныс жиілігі мен тереңдігіне, өкпенің сиымдылығьша, сыртқы орта темпе-ратурасына т.б. байланысты озгеріп отырады. Өкпе қуыс ағза. Ол белгілі молшерде ауа сиғыза алады. Мысалы, адам еркін дем алған кезде 500 мл ауа жүтып, дәл осы молшерде дем шығарады (жылқы — 5-6 л). Бүл тыныстық ауа.
Адам терең дем алса тыныс ауасына қосымша 1,5 л (жылқы 10-12 л) ауа жүта алады. Ауаның бүл мөлшерін қосымша (үстеме) ауа деп атайды. Қалыпты дем шығарған соң адам тағы да 1,5 л (жылқы 10-12 л) шамасыңда ауа боле алады. Бүл қордагы ауа. Осы аталған тыныстық, қосымша және қордағы ауаның қосыңдысын әкпенің тіршіліктік (әре-кет) сиымдылыгы — ОТС) деп атайды. Адамда ол 3,5-4 л, ал жылқыда 26-30 л шамасында. Ең терең дем шығарылғаннан кейін де өкпеде шамамен 1 л (жылқыда 10 л) ауа қалады. Ауаның бүл бөлімін қал-дық ауа дейді. Қордағы және қалдық ауа альвеолалық ауа түзеді. Өкпенің тіршіліктік сиымдьшығы мен қалдық ауа қосындысын өкпенің жалпы сиымдылыгы (ӨЖС) дейді. Демек, өкпе әрекеті тоқтағанының өзінде өкпеде қалдық ауа қалады, сондықтан бір рет тыныс алған өкпеде әр уақытта ауа болады. Қалдық ауа өкпені суға батыртпайды.
Тыныс алу процесі кезінде организм атмосфералық ауаны қабыл-дайды. Атмосфералық ауа әр түрлі газдардың қоспасы. Оның қүра-мында 20,82% оттегі, 0,03% көмір қышқыл газы, 79,03% азот, 0,15% су буы болады. Ал, деммен шыққан ауа қүрамында 16,3% оттегі, 4,4% көмір қышқыл газы, 79,7% азот кездеседі. Демек, организм тыныстық ауадан 5 пайызға жуық оттегі сіңіріп, 4,4% көмір қышқыл газын бөледі, азот газ алмасу процесіне қатыспайды.
Мүндай жағдай газ алмасу процесінің белгілі заңдылықпен жүретінінің дәлелі. Организмде газдар өздерінің үлес қысымына сәйкес алмасады. Үлес қысым деп ауадағы әрбір газдың өзі тудыратын қысым мөлшерін айтады. Мысалы, атмосфералық ауадағы оттегінің үлес қысымы с.б. 158,25 мм, көмір қышқыл газдың үлес қысымы — 0,3 мм, азот қысымы — 596,45 мм. Альвеола ауасында оттегі қысымы -101 мм, көмір кышқыл газ қысымы — 40 мм, азот қысымы — 573,8 мм. Ал, вена қанының қүрамында 12 көлем пайыз оттегі, 50-56 көлем пайыз көмір қышқыл газы және бір көлем пайыз азот болады, осыдан ондағы оттегінің үлес қысымы 40 мм, көмір қышқыл газының қысы-мы — 46 мм, азоттың қысымы 573 мм шамасыңда сақталады. Артерия қаны, вена қаны, үлпалық сүйық және альвеола ауасындағы азоттың үлес қысымы өзгермейді, сондықтан азот газ алмасу процесіне қатыс-пайды. Ал, басқа газдар үлес қысымы жоғары жақтан үлес қысымы төмен жаққа өтеді. Сондықтан оттегі альвеоладан вена қанына, ал көмір қышқыл газы вена қанынан альвеола қуысына өтеді. Артерия қаны оттегімен қанығып, көмір қышқыл газынан тазарады, сондық-тан ондағы оттегінің үлес қысымы с.б. 95 мм, көмір қышқыл газ қысымы 40 мм деңгейінде сақталады. Үлпа сұйықтығында аталған газдардың бұл көрсеткіші тиісінше 20-40 жөне 60 мм, сондықтан оттегі қаннан ұлпалық сұйыққа (95-20=+75), ал көмір қышқыл газы -ұлпалық сұйықтан (60-40=+20) қанға өтеді. Сонымен, организмде газ алмасу процесі газдардьң үлес қысымьньң градиентіне сәйкес жүреді: газ қысымы көп жақтан қысымы аз жаққа өпгеді. Газдьң қан мен альвеоладағы үлес қысымы теңескен кезде газ алмасу процесі тоқтайды. Сол себепті оттегі мен көмір қышқьгл газының концентрациясы артерия қаны мен дем ауасында бір деңгейде болады.
Қанның газдық қүрамы күрделі. Артерия қанында 18-20 көлем пайыз оттегі (100 мл қанда 18-20 мл оттегі), 40 көлем пайыз көмір қышқыл газы және 1 көлем пайыз азот болады. Вена қанында 12 көлем пайыз оттегі, 50-56 көлем пайыз көмір қышқыл газы және артерия қанындағы мөлшерде азот болады. Қалыпты жағдайда қанда оттегінің 0,3 көлем пайызы, ал көмір қышқыл газдың 2,7 көлем пайызы ғана ерітінді күйінде тасымалдана алады. Бүл газдардың негізгі мөлшері химиялық қосылыстар түрінде тасымалданады деген сөз.
Оттегі қан арқылы гемоглобинмен қосылыс түрінде (оксигемог-лобин — Нв02) тасымалданады. Қалыпты жағдайда 1 г гемоглобин 1,34 мл оттегіні қосып алады. Отгегімен қаныққан 100 мл қандағы оттегі мөлшері қанның оттектік сиымдылыгы деп аталады. Қанның оттегімен қанығу деңгейі тек гемоглобин мөлшеріне ғана емес, оттегінің үлес қысымының деңгейіне байланысты да өзгереді. Оттегінің үлес қысымы төмен болса, оксигемоглобин баяу өрі аз мөлшерде түзеледі. Қысым с.б. 10 мм-ге жеткенде гемоглобиннің 55 пайызы, 62 мм-ге кеткенде — 90 пайызы, ал 100- мм-ге жеткенде — 96 пайызы оксигемоглобинге айналады. Қалыпты жағдайда артерия қанындағы оттегінің үлес қысымы с.б. 95-110 мм тең, демек қан-дағы барлық гемоглобин оксигемоглобин түрінде болады. Жоғарыда келтірілген деректер оттегінің меншікті қысымының 60-100 мм аралығында ауытқуы түзілген оксигемоглобин мөлшерін онша көп өзгерте қоймайтынын байқатады. Осының нөтижесінде атмосферада оттегінің мөлшері 10 пайызға төмендегеннің өзінде тыныс айтарлықтай бұзылмайды.
Тыныс алу процесіне қатысатын екінші газ — көмір қышқыл газының тек қана 2,7 көлем пайызы еріген күйде, 4-5 көлем пайызы гемоглобинмен қосылыс түрінде (НвС02) тасымадданады да, негізгі бөлігі бикарбонаттарға айналады. Қанда еріген көмір қышқыл газы тыныс алу жөне қан айналым процестерін реттеуде, капиллярлардағы зат алмасу процестерінде зор рөл атқарады.
Ұлпаларда түзілген көмір қышқыл газы ұлпалық сұйық арқылы қан плазмасына өтіп, одан кейін эритроциттердің ішіне енеді де, карбогидраза ферментінің ықпалымен суға қосылып көмір қышқы-лы (Н2С03) түзіледі. Бұл қышқыл қышқылдық қасиеттері жағынан қалыпты гемоглобиннен (отгегінен ажыраған гемоглобиннен) басым. Бұл процесті төмеңдегіше бейнелеуге болады.
Сонымен, көмір қышқыл газын эритроциттер калий бикарбонаты түріңде тасымаддайды. Эритроцит мембранасы көмір қышқыл газын жақсы өткізетін болғаңдықтан оның ішіңде көмір қьппқыльшьщң концентрациясы өсе түседі. Бұл қышқыл Н+ жөне НС03» иондарына ажырайды да, НС03» иоңдарының артық мөлшері плазмаға шығады, олардьщ орнына плазмадан эритроциттерге С1″ ионы енеді. Осының нәтижесінде плазмада №+ иондары босап, олар НС03» иондарымен қосылады да, натрий бикарбонаты түзіледі. Демек, плазма арқылы көмір қышқыл газы натрий бикарбонаты түрінде тасымалданады.
Нв4 + О2 = Нв4О2
Нв4О2 + О2 = Нв4 (О2)2
Нв4 (О2)2 + О2 = Нв4 (О2)3
Нв4 (О2)3 + О2 = Нв4 (О2)4
Жоғары сатыда дамыған организмдердің тамаша ерекшеліктерінің бірі олардың өз денесінде қажетті заттардың қорын жинау қабілеті. Осымен байланысты организмде белоктардың, көмірсулардың, май-лардың, минералды заттардың т.б. қорлары болады. Организм тіршілігін сақтау үшін оттегі де өте қажет, соңдықтан тыныс тоқтаса санаулы минутта тіршілік тоқтайды, организм өледі. Организм үшін ауа қүрамында оттегінің болуы ғана шарт емес, ауадағы оттегінің физикалық күйі маңызды. Себебі организмдегі тотығу процесі оттегінің табиғи молекуласының қатысуымен емес, оның теріс зарядталған иондарының қатысуымен жүреді. Ал мүңдай иондар тыныс жол-дарында онда бөлінетін шырыштың өсерімен пайда болады. Өкінішке орай оттегі иондары көп сақталмайды, олар бар болға-ны 10 минут ішінде бүзылады. Осымен байланысты организмде оттегі қоры жиналмайды.Көп жағдайда заттардың оттегімен қосылуын тотьпу деп санайды. Электрондық теорияға сәйкес тотығу — атомның, молекуланың не ионның электроңды беруі. Тотығу нөтижесінде әдетге энергия бөлінеді. Ал гемоглобин қүрамында темір молекуласы болуымен байланысты ол оттегімен түрақсыз, қайтарымды қосылыс — оксигемоглобин түзеді. Гем қүрамындағы темірдің әрбір атомы оттегінің бір молекуласы-мен байланысады, басқаша айтқанда гемоглобиннің бір молекуласы оттегінің төрт молекуласын қосып алады. Бүл қүбылысты мына реакция түріңде бейнелеуге болады:
Бұл реакциялардағы оттегінің гемоглобинмен қосылуы тотығу процесіне жатпайды, себебі реакция кезінде темір атомы электрон жоғалтпайдьі, темір екі валентті күйінде қалады. Сол себепті бұл процесс тотығу (оксидация) емес, оттегімен қанығу (оксигенация) деп аталады.
Организм өзінің тіршілік әрекетін сақтау, қүрылымдарын өзгертіп, жаңарып отыру үшін көп мөлшерде қуат шығындайды. Ал, организмнің шығындаған қуаты белоктардың, көмірсулардың, майлардың тотығуы нәтижесіңде толықтырылып отырады. Өз кезегінде тотығу процесін жүргізу үшін оттегі қажет. Денеде оттегі қоры болмайтындықтан организм оны өзіне қажетті мөлшерде қоршаған ортадан алып отырады. Бүл қызметті тыныс алу мүшелері атқарады.
Ал үлпалар мен мүшелердің оттегіне сүранысынан және денеде жиналған көмір қышқыл газдың организмге әсерінен тыныс алуға мұқтаждық туындап отырады. Бүл құбылыстың мәнін ұғыну үшін тыныс алу процесінің реттелу механизмін талдап өткен жөн.
Жоғары сатыдағы омыртқалылардың тыныс алу процесі үш түрлі рецепторлық (сезімтал) қүрылымдардың қатысуымен атқарылады. Оның бірі — тыныс орталығына өкпенің керілу және солу деңгейі жайлы ақпарат жіберіп отыратын өкпедегі сезімтал нерв үштары -рецепторлар.
Мида тыныс орталығының болатыны жайлы алғашқы болжамды 1812 жылы Легалуа айтқан. Осыдан отыз жыл өткен соң 1842 жылы Флуранс сопақша миға ине қадау арқылы тәжірибе үстінде тынысты тоқтатып, малды өлтіруге болатынын дөлелдеген. Сопақша мидың осы нүктесі «омір түйіні» деген атқа ие болған. 1885 жылы орыс физиологы Н. А. Миславский тыныс орталығының сопақша мидың торлы қүрылымының (ретикулярлы формация) төртінші қарыншасы-ның түбінде орналасатынын анықтады. Бүл орталық дем алуды жөне дем шығаруды реттейтін бөлімдерден түрады. Олардың әрекетін ми көпірінде орналасқан Лумсден ашқан пневмотаксистік орта-лық реттейді. Бүл орталық дем алынған кезде дем шығару орталы-ғын, ал дем шығарылған кезде — дем алу орталығын қоздырып, дем алу және дем шығару процестерінің ырғақты түрде алмасып отыруына мүмкіндік береді.
Өкпе ұлпасынан тыныс орталығына рефлекстік әсер болатынын 1868 жылы Э. Геринг пен И. Брейер дәлелдеді. Кез келген нерв өкпеде екі түрлі механорецепторлар түзеді. Олардың бір түрі өкпе ұлпасы керілгенде, екінші түрі — солғанда тітіркенеді. Олар орталыққа қай кезде дем алу немесе дем шығару процесін тоқтатып, оларды қарама-қарсы әрекетпен алмастыру қажеттігін хабарлап отырады. Дем алу кезеңінде өкпедегі механорецепторлар қозу толқынын орталықтың экспирациялық беліміне бағыгтайды, соңдықтан инспираторлар әрекеті тоқтап, дем шығару кезеңі.басталады. Ал дем шығарылған кезде механорецепторлардың екінші түрі тітіркеніп, қозу орталықтың инспирациялық бөліміне бағытталады да, экспирация тоқтап, инспирация басталады. Сонымен, дем алу рефлекстік жолмен дем шығаруды, ал дем шығару — дем алуды тудырады. Тынысты реф-лекспен реттеуде плевра, кекірек және қүрсақ ерттерінің механо-рецепторлары да қатысады.
Тынысты рефлекстік жолмен реттеуде күре тамыр мен қолқа түйіңдеріндегі хеморецепторлар да маңызды рөл атқарады. Бүл хеморецепторлар қанның газдық құрамын бақылап отырады, қанда оттегі мелшерінің азаюы салдарынан қозады. Сондықтан қанда оттегі мөлшері төмендесе, тыныс рефлекс түрінде жиілейді.
Хеморецепторлар тынысорталығының өзіңце де бола-ды. Олар қан қүрамыңцағыкөмір қышқыл газ мөлшерін қадағалап отырады. Фредерик тәжірибесіда көмір қышқыл газының мөлшері көбейсе, орталықтың қызметі күшейіп, тыныс тереңдеп, жиілейді. Керісінше комір қышқыл газының мөлшері азайса, тыныс сирейді, кейде аз уақытқа тоқтап та қалады (апноэ). Демек, тыныс орталығының негізгі гуморальды реттеушісі — комір қышқыл газы.
Тынысты реттеуде қанның газдық қүрамының маңызын Л. Фредерик айқас қан айналым жасаған тәжірибесімен дәлелдеген. Бұл тәжірибеде арнаулы операция арқылы екі иттің күре тамырлары мен ойыс веналары айқастырылып жалғастырьглады. Оның нәтижесінде бірінші иттің денесінен қан екінші иттің басына, ал екінші иттің денесінен — бірінші иттің басына баратын болады. Егер бірінші иттің кеңірдегін қысып, оны түншьгқтырса (асфиксия), екінші иттің тынысы жиілейді, ол ентіге бастайды (диспноэ). Оның себебі, түншықтырудың әсерінен бірінші иттің қанында С02 кебейіп (ги-перкапния), оттегі азаяды (гипоксвмия). Осындай қүрамды қан екінші иттің тыныс орталығына әсер етеді де, оның тынысы жиілейді, өкпенің желдетілуі күшейеді. Демек, екінші иттің қанында оттегі кобейіп, комір қышқыл газы азаяды. Бүл қан бірінші иттің басын қоректен-діретіндіктен, оның тьшыс орталығының қозғыштьіғы темендеп, ты-ныс сирейді, немесе тоқтайды. Сонымен оттегінің жетіспеуі және көмір қышқыл газының қаңда жиналуы тыныс орталығын қоздыра-тын факторлар болып табылады. Тыныс орталығының қозғьпптығы-на қандағы сутегі иондарының концентрациясы да әсер етеді.
Тыныс орталығы орталықтан тебетін нерв талшықтары арқылы жұлынның мотонейрондарымен байланысады. Жұлынның көкірек бөлігінің вентральды мүйізінде қабырға аралық еттердің, ал мойын бөлігінің 3-4 омыртқа деңгейінде көк еттің (диафрагма) қызметін реттейтін нейрондар орналасады. Танау еттерінің жиырылуьш реттейтін нерв талшықтары беттік нерв қүрамында, комекей еттерінің қызметін реттейтін талшықтар — кезеген нерв құрамында өтеді. Сондықтан жұлынды мойын мен көкірек бөліктерінің арасын ала қиса, қабырға-аралық еттердің жиырылуы тоқтап қалады да, көк еттің қызметі жалғаса береді. Оның себебі бұл жағдайда көк ет нервінің ядросы мен тыныс орталығы арасындағы байланыс үзілмейді. Ал жұлынды сопақша мидан бөліп тастаса, онда тыныс тоқтап, организм тұншығып өледі. Бүл жағдайда танау мен кемекей еттері біраз уақыт әрекет ете береді, себебі олардың қызметін реттейтін нервтер тікелей сопақша мидан басталады.
Өкпеге келетін кезеген нерв қиылса, тыныс алу процесі тоқтамайды, бірақ ол терендеп сирейді орталығына өкпенің механорецепторларынан қозу толқыны келмей қалады. Ал мойынның екі жағында орналасқан симпатикалық нерв талшықтарын тітіркендіргеңце тыныс жиілейді. Осыған байланысты ер түрлі сезім процесі (үрей, қуаныш т.б.) тыныс ырғағын өзгертетін факторлар болып табылады.