Дыхательная система в организме человека #38

Д Дыхательная система является одной из важнейших систем в организме человека. Дыхательная система отвечает за газообмен между внешней средой и организмом человека, и учавствует в окислительных процессах в результате которой выделяется энергия.

Дыхание и его значение

Дыхание – совокупность физирлогических процессов, обеспечивающих газообмен между организмом и внешней средой (внешнее дыхание) и окислительные процессы в клетках, в результате которых выделяется энергия(внутреннее дыхание).

В результате дыхания в клетки поступает O2 и удаляется СО2. Энергия, выделяющаяся в результате окисления органических веществ, обеспечивает разнообразные процессы жизнедеятельности организма.

Дыхательная система – состав и функции

Газообмен между внешней средой и кровью осуществляет дыхательная система, состоящая из дыхательных путей и легких.

Дыхательные пути

Дыхательные пути: носовая полость, носоглотка, ротоглотка, гортань‚ трахея, бронхи, бронхиолы. Все они имеют хрящевой остов (за исключением бронхиол) и мерцательный эпителий.

Через ноздри воздух поступает в носовую полость (носовое дыхание), которая разделена костнохрящевой перегородкой на две половины:

  • в каждой половине различают З носовые раковины, которые разделяют носовую полость на 3 носовых хода;
  • с носовой полостью связаны воздухоносные пазухи соседних костей (придаточные пазухи носа: верхнечелюстная (гайморова)‚ лобная, ячейки решетчатой кости и клиновидная пазуха);
  • в нижний носовой ход открывается носослезный канал;
  • сзади носовая полость сообщается через внутренние отверстия (хоаны) с носоглоткой;
  • функции носовой полости: очищение воздуха от пыли и микроорганизмов (благодаря мерцательному эпителию и лейкоцитам); согревание и увлажнение воздуха (большое количество кровеносных сосудов и слизистых желез); в слизистой верхнего носового хода находятся обонятельные рецепторы.

Из носовой полости через хоаны воздух проходит в носоглотку, затем в ротоглотку, в которой перекрещиваются дыхательные и пищеварительные пути. Далее воздух поступает в гортань, вход в которую во время проглатывания пищи закрывает надгортанник.

Строение гортани и голосовой аппарат
Строение гортани и голосовой аппарат: 1 — голосовая щель; 2 — надгортанник; 3 — голосовые связки; 4 — хрящевые пластинки; 5 — трахея.

Гортань – полый орган воронкообразной формы, который вверху прикреплен к подъязычной кости, а внизу переходит в трахею; Гортань образована хрящами, поперечно-полосатыми мышцами и выстлана слизистой оболочкой. Хрящи гортани:

  • 3 непарных (щитовидный, перстневидный и надгортанник);
  • 3 парных (черпаловидные, рожковидные и клиновидные).

Щитовидный хрящ состоит из двух четырехугольных пластинок, соединенных спереди под определенным углом. У мужчин этот угол меньше, чем у женщин, поэтому хрящ выступает вперед, образуя кадык.

От черпаловидных хрящей к внутренней поверхности щитовидного хряща натянуты голосовые связки, между которыми находится голосовая щель. Звуки возникают в результате натяжения и колебания голосовых связок во время выдоха. В их формировании участвуют также язык, мягкое небо, надгортанник, щеки и зубы. У мужчин голосовые связки длиннее и толще (голос более грубый и низкий).

На уровне 6 — 7 шейных позвонков гортань переходит в трахею (длина 10 — 13 см), которая состоит из 16 — 20 хрящевых полуколец (сзади со стороны пищевода хрящевые полукольца соединены плотной соединительнотканной перепонкой).

На уровне 4 — 5 грудных позвонков трахея делится на два бронха. Правый бронх несколько шире левого, так как объем правого легкого больше, чем левого. В то же время левый бронх почти вдвое длиннее правого, хрящевых колец в правом 6 — 8, а в левом 9 — 12. Правый бронх расположен более вертикально, чем левый, и, таким образом, является как бы продолжением трахеи.

Бронхи входят в легкие и многократно ветвятся, образуя в них бронхиальное дерево. Тонкие бронхи переходят в бронхиолы. Стенки бронхиол не спадаются, так как в них есть мышечные волокна. Конечные бронхиолы дают начало нескольким порядкам дыхательных бронхиол. От каждой дыхательной бронхиолы отходят альвеолярные ходы, заканчивающиеся альвеолами. Все эти структуры, происходящие из одной конечной бронхиолы‚ образуют структурно-функциональную единицу легкого -ацинус (гроздь).

Легкие

Дыхательная система
Органы дыхательной системы: 1 — гортань; 2 — трахея; 3 — главные бронхи; 4 — вторичные бронхи; 5 — третичные бронхи; 6 — бронхиолы; 7 — плевра; 8 — плевральная полость; 9 — диафрагма; 10 — легкое.

Легкие занимают почти всю грудную полость. Правое легкое имеет З доли, левое – 2. Легкое имеет верхушку и основание. На внутренней поверхности находятся ворота легких, через которые проходят бронхи, нервы, кровеносные и лимфатические сосуды. Легкие имеют альвеолярное строение. Стенки альвеол состоят из однослойного эпителия, тонкого слоя эластических волокон и густо сплетены капиллярами. Их диаметр 0,2 — 0,3 мм. В легких насчитывается 300 — 400 млн альвеол. Общая поверхность их составляет 60 — 150 м2.

Строение и кровоснабжение альвеол
Строение и кровоснабжение альвеол: 1 — третичные бронхи; 2 — грозди альвеол; 3 — бронхиолы; 4 — капилляры альвеол.

Снаружи легкие покрыты плеврой, состоящей из двух листков: наружного – пристеночного, выстилающего грудную клетку изнутри и срастающегося с диафрагмой и межреберными мышцами, и внутреннего, покрывающего все легкое. Между листками находится плевральная полость, в которой имеется небольшое количество жидкости, увлажняющей листки плевры, благодаря чему уменьшается трение плевры во время дыхания. В полости плевры воздуха нет и давление там отрицательное. При сокращении и расслаблении дыхательных мышц (межреберных и диафрагмы) объем плевральной полости изменяется.

Основная функция легких: обеспечение газообмена между внешней средой и организмом. Физиологическая роль легких не ограничивается газообменом. Их сложному строению соответствует и многообразие функциональных проявлений: секреторно-выделительная функция‚ участие в обмене веществ (водном, липидном и солевом с регуляцией хлорного баланса). Считается, что легкие обладают развитой системой клеток, обеспечивающих фагоцитоз.

Газообмен в легких и тканях

Газообмен в легких и тканях состоит из трех этапов: внешнее (легочное) дыхание; транспорт газов кровью; внутреннее (тканевое) дыхание.

Внешнее дыхание:

  • при спокойном вдохе в организм человека поступает около 500 мл вдыхаемого воздуха, в котором содержится 79% N2, 20,9% 02 и 0,03% СО2;
  • 360 мл вдыхаемого воздуха заполняет альвеолы легких, а 140 остается в дыхательных путях (воздух мертвого пространства);
  • в смеси газов, каковой является воздух, давление каждого газа определяется его процентным содержанием и носит название парциального давления (от латинского слова pars – часть). Во вдыхаемом воздухе парциальное давление О2 составляет 104 мм рт. ст., а парциальное давление СО2 – 40 мм рт. ст.;
  • в венознои крови, находящеися в капиллярах альвеол, напряжение О2 – 40 мм рт. ст., а напряжение СО2 – 47 мм рт. ст.;
  • между вдыхаемым воздухом и венозной кровью газообмен происходит путем диффузии (разность парциального давления газов обеспечивает переход их из области большего в область меньшего давления), поэтому О2 поступает в кровь, и она становится артериальной, а СО2 идет в альвеолы, где образуется альвеолярный воздух (80% N2, 14,4% O2 и 5‚6% СО2);
  • 360 мл альвеолярного воздуха соединяется со 140 мл воздуха мертвого пространства и образуется 500 мл выдыхаемого воздуха (79% N2, 16,3% O2 и 4% СО2).

Транспорт газов кровью: артериальная кровь, содержащая оксигемоглобин, по легочным венам поступает в левое предсердие, затем в левый желудочек и в аорту. По артериям большого круга кровообращения она поступает к внутренним органам и тканям.

Тканевое дыхание:

  • напряжение О2 в артериальной крови равно 70 мм. рт. ст., а напряжение СО2 – 40 мм. рт. ст. Находящаяся в капиллярах внутренних органов артериальная кровь контактирует с межклеточной жидкостью, в которой парциальное напряжение О2 – 0 мм рт. ст., а парциальное напряжение СО2 – 60 мм. рт. ст.;
  • между артериальной кровью и клетками газообмен происходит путем диффузии (разность парциального напряжения газов обеспечивает переход их из области большего в область меньшего давления), поэтому СО2 поступает в кровь и она становится венозной, а О2 идет в межклеточную жидкость, а из нее в клетки и ткани.

Транспорт газов кровью: содержащая карбгемоглобин венозная кровь по венам большого круга кровообращения попадает в верхнюю и нижнюю полые вены, затем в правое предсердие‚правый желудочек, в легочной ствол, в легочные артерии и в капилляры альвеол, где контактирует с вдыхаемым воздухом.

Механизм дыхательных движений

Газообмен в легких происходит в результате ритмичных дыхательных движений – вдоха и выдоха, непрерывно следующих один за другим. У взрослого человека происходит 16 — 18 дыхательных движений в минуту. Легкие не содержат мышечной ткани, и дыхательные движения совершаются с помощью межреберных, грудных мышц и диафрагмы.

При вдохе происходит увеличение объема грудной полости за счет поднятия ребер (сокращение наружных межреберных мышц) и опускания диафрагмы. В плевральной полости возникает отрицательное давление, поэтому одновременно с увеличением объема грудной клетки расширяются и легкие. Давление в них становится ниже атмосферного, и воздух по дыхательным путям устремляется в легкие.

Глубокий вдох происходит за счет дополнительного сокрашения мышц шеи, плечевого пояса и грудных мышц.

При выдохе объем грудной клетки и легких уменьшается вследствие расслабления наружных межреберных мышц, опускания ребер и подъема купола диафрагмы. Давление в альвеолах возрастает, и воздух выходит по дыхательным путям из легких.

Глубокий выдох происходит за счет сокращения внутренних межреберных, грудных мышц и мышц живота.

Для акта дыхания очень важно состояние легочной ткани, которая обладает эластичностью, т.е. легочная ткань оказывает определенное противодействие растяжению. При растяжении легочная ткань стремится вернуться в исходное состояние. Поэтому в противоположность давлению, которое оказывает воздух на стенки легких, растягивая их, легкие развивают противодействующую силу, которая тем больше, чем больше растяжение легкого.

Максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после глубокого вдоха, называется жизненной емкостью легких. Она равна 3500 — 4800 мл. у мужчин и 3000 — 3500 мл у женщин. У физически тренированных лиц она достигает 6000 — 7000 мл.

Жизненная емкость легких

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) включает 3 компонента: дыхательный объем; резервный объем вдоха; резервный объем выдоха.

При обычном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл воздуха, что составляет дыхательный объем. После спокойного вдоха человек может еще вдохнуть примерно 1500 мл воздуха (резервный объем вдоха). После спокойного выдоха человек может еще выдохнуть около 1500 мл воздуха (резервный объем выдоха). ЖЕЛ определяют с помощью прибора спирометра.

После максимального выдоха в легких (альвеолах) остается около 1200 мл воздуха (остаточный объем). Уменьшение объема альвеол при выдохе не приводит к их спадению (слипанию) благодаря сурфактантам – поверхностно активным веществам (смесь белков и фосфолипидов), смачивающим альвеолы изнутри, поэтому легкие полностью не спадаются и находятся в расправленном состоянии.

Нервная и гуморальная регуляция дыхания

Нервная регуляция дыхания осуществляется дыхательным центром продолговатого мозга. Он координирует ритмическую деятельность мышц, принимающих участие в дыхании (сокращение и расслабление), вызывая поочередно вдох и выдох. Центры регуляции дыхания находятся и в коре больших полушарий головного мозга (человек может сознательно изменять ритм и глубину дыхания при разговоре, пении, физических упражнениях).

Автоматия дыхательного центра (регуляция дыхания) обусловлена импульсами от нервных окончаний легких, сосудов, мышц.

Спадение легких во время выдоха сопровождается возбуждением рецепторов альвеол, и в них возникают нервные импульсы. Импульсы по центростремительным волокнам передаются в дыхательный центр. В дыхательном центре тормозится центр выдоха и активируется центр вдоха. От него импульсы по центробежным волокнам поступают к диафрагме и межреберным мышцам. Они сокращаются, ребра поднимаются, объем грудной клетки увеличивается и происходит вдох.

При вдохе за счет растяжения легких в других рецепторах стенок альвеол возникает возбуждение, которое трансформируется в нервные импульсы, и по центростремительным волокнам они передаются в дыхательный центр. В дыхательном центре тормозится центр вдоха и активируется центр выдоха. Межреберные мышцы и диафрагма перестают получать возбуждение от дыхательного центра и расслабляются, ребра опускаются, объем грудной клетки уменьшается и происходит выдох. Вдох рефлекторно вызывает выдох, а выдох стимулирует вдох.

Гуморальная регуляция: причиной изменения деятельности дыхательного центра является концентрация диоксида углерода в крови. Увеличение его концентрации в крови омывающей дыхательный центр, повышает возбудимость дыхательного центра – дыхание становится частым и глубоким. Глубокое и частое дыхание продолжается до тех пор, пока концентрация диоксида углерода в крови не снизится до нормального уровня. На уменьшение концентрации диоксица углерода в крови дыхательный центр отвечает понижением возбудимости вплоть до полного прекращения своей деятельности на некоторое время – до установления нормального уровня диоксида углерода. Повышение возбудимости дыхательного центра и углубление дыхания также могут вызвать снижение содержания кислорода в крови и некоторые лекарственные препараты, поступающие в кровь.

Гигиена дыхания

Гигиена дыхания – комплекс условий, направленных на нормальное функционирование дыхательной системы.

Этому способствуют: вентиляция рабочей зоны на производстве, влажная уборка помещений, прогулки на свежем воздухе, занятия физическими упражнениями на свежем воздухе, дыхательная гимнастика, использование марлевых повязок или респираторов при работах, связанных с повышенным загрязнением воздуха.

В случае нарушения гигиенических правил развиваются заболевания: бронхит, пневмония, туберкулез и др. Основной путь передачи этих заболеваний – воздушно-капельный (при чихании, кашле, разговоре с больным человеком); иногда возбудители заболеваний попадают с пылью.

Отрицательное действие на дыхательную систему оказывает курение. Никотин вызывает хронические воспалительные процессы в легких и бронхах, что затрудняет дыхание и газообмен. Табачный дым содержит канцерогенные вещества (бензопирен), способствующие возникновению рака легких. У курящих людей часто развивается туберкулез легких.

Отрицательное действие на дыхательную систему оказывает отравление угарным и бытовым (пропан-бутановой смесью) газами у пострадавших появляется головная боль, рвота, судорги, потеря сознания. При прекращении дыхания через 4 — 5 мин происходит гибель клеток головного мозга.

В случае потери сознания и остановки дыхания необходимо применить искусственное дыхание. При искусственном дыхании частота поступления воздуха в рот или нос пострадавшего должна составлять 16 — 18 раз в минуту. В выдыхаемом воздухе содержится 16% кислорода (достаточно для обеспечения газообмена) и 4% диоксида углерода (гуморальная стимуляция дыхательного центра).

Оставьте комментарий