Дыхание, дыхательная система
Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих поступление кислорода, его использование в биологическом окислении органических веществ и выделение из организма углекислого газа.
название отдела |
строение |
функции |
носовая полость |
извилистые носовые ходы, слизистая оболочка обильно снабжена кровеносными сосудами и покрыта эпителием. Формируется наружным носом и костями лицевого черепа. В полость носа ведут два входных отверстия - ноздри. Носовая полость разделяется на две половины с помощью костно-хрящевой перегородки. Сзади полость носа открывается в носовую часть глотки парными отверстиями — хоанами. В преддверии носа содержатся потовые, сальные железы и жесткие волосы, задерживающие частицы пыли. В каждой половине носа имеются верхняя, средняя и нижняя носовые раковины. Слизистая оболочка носа покрыта цилиндрическим мерцательным эпителием, содержащим большое количество слизистых желез и кровеносных сосудов. |
Реснички мерцательного эпителия колеблются против движения воздуха при вдохе и способствуют удалению инородных частиц вместе со слизью. Проходящий через полость носа воздух очищается от пыли и увлажняется, согревается или охлаждается. Далее воздух попадает в носоглотку, а оттуда в гортань. |
гортань |
хрящи, голосовые связки, надгортанник Орган образован перстневидным, щитовидным, надгортанным и парными (черпаловидными, рожковидными, клиновидными) хрящами, соединенными между собой связками, суставами, соединительнотканными мембранами. Голосовые связки натянуты между щитовидными и черпаловидными хрящами и служат для образования звука. При образовании звука голосовая щель закрыта и открывается при повышении давления воздуха подголосовой полости. У детей размеры гортани меньше, чем у взрослых, голосовые связки короче, голос выше. Величина гортани меняется в период полового созревания, что ведет к мутации голоса. Далее гортань переходит в трахею. |
служит для проведения воздуха и звукообразования, а также осуществляет защитную функцию Воздух, идущий из легких в гортань, вызывает вибрацию голосовых связок. При этом возникают звуки различной высоты и силы. В образовании голоса участвуют мышцы гортани, сужающие и расширяющие голосовую щель |
трахея и бронхи |
представляет собой трубку длиной 9-13 см, состоящую из 16-20 гиалиновых неполных хрящевых колец, соединенных кольцевидными связками. Задняя стенка трахеи, обращенная к пищеводу, перепончатая. Слизистая оболочка трахеи покрыта многоядерным мерцательным эпителием, движение его ресничек направлено вверх. Трахея разветвляется на два главных бронха -(правый и левый) идут от трахеи почти под прямым углом в соответствующее легкое. Правый бронх шире и короче левого. Вследствие этого инородные тела, попадающие в дыхательные пути, чаще оказываются в правом бронхе. Стенки бронхов образованы хрящевыми кольцами, которые предохраняют их от спадания во время вдоха. Внутренняя поверхность бронхов выстлана слизистой оболочкой с мерцательным эпителием. В воротах легких главные (первого порядка) бронхи делятся на долевые (второго порядка), а те в свою очередь на сегментарные (третьего порядка) и на более мелкие — бронхиолы (19 порядков). Так образуется бронхиальное дерево. |
обеспечивают свободное прохождение воздуха |
легкие |
главный орган дыхательной системы. Они располагаются в грудной полости и занимают большую ее часть. По форме каждое легкое напоминает конус. Правое легкое посредством борозд делится на три доли (верхнюю, среднюю и нижнюю), левое — на две (верхнюю и нижнюю). Кроме того, легкое подразделяется на сегменты: в правом их 11, в левом — 10. Сегменты имеют форму неправильных конусов или пирамид, обращенных основанием к поверхности легкого, и отделены друг от друга соединительными перегородками. В центре сегмента располагаются сегментарный бронх, артерия и вены. Структурно-функциональной единицей легкого является ацинус - система альвеол (у человека легкие состоят из 600-700 млн альвеол). Стенки альвеол выстланы однослойным плоским эпителием. Под ним проходит многочисленные кровеносные капилляры, составляющие тонкую мембрану (0,5 мкм) и не препятствующие обмену между воздухом и кровью. В альвеолярной стенке присутствуют эластические и коллагеновые волокна, придающие альвеолам эластичность и гибкость и позволяющие им изменять объем при дыхании. Снаружи легкие покрыты двумя слоями плевры (легочная прилегает к легким) и пристеночная плевра (прилегает к грудной полости). Между ними образуется плевральная полость, заполненная плевральной жидкостью. В ней поддерживается отрицательное давление, поэтому легкие пассивно следуют за движениями грудной клетки. |
газообмен |
Механизм вдоха и выдоха. Дыхательное движение -это смена вдоха и выдоха.
При вдохе: межреберные мышцы сокращаются, ребра поднимаются вверх и чуть наружу, а диафрагма, сокращаясь, опускается вниз, что ведет к увеличению объема грудной полости, легкие расширяются, воздух поступает внутрь
При выдохе: межреберные мышцы расслабляются, ребра опускаются, диафрагма возвращается на место, объём грудной клетки уменьшается, легкие сжимаются, воздух наружу
Дыхательный объём – объем воздуха, вдыхаемый за один спокойный вдох
Объем воздуха при спокойном вдохе равен в среднем 500 см3
Жизненная емкость легких – объем воздуха, выдыхаемый человеком после самого глубокого вдоха (в среднем составляет 3500 – 4000 см3)
Остаточный воздух – воздух, остающийся в легких даже после самого полного выдоха (около 1000 см3). Благодаря ему альвеолы не слипаются
Механизм внешнего дыхания
Вдох |
Выдох |
Сокращение межреберных мышц ↓ Подъем концов ребер ↓ Выдвижение грудины вперед, опускание купола диафрагмы ↓ Растяжение легких ↓ Вдох |
Расслабление межреберных мышц ↓ Опускание концов ребер ↓ Опускание грудины, подъем купола диафрагмы ↓ Сокращение объема легких ↓ Выдох |
Газообмен в легких:
В окружающем воздухе концентрация кислорода выше, чем в легочных пузырьках, поэтому в легких в легких кислород по закону диффузии поступает из области высоких концентраций в область низких, т.е. в легочные пузырьки, а оттуда через капилляры в кровь. Углекислый газ наоборот. Концентрация углекислого газа в легких выше, чем в воздухе, поэтому углекислый газ выходит из легких в воздух. Кровь, обогащенная кислородом по легочным венам поступает в сердце и по большому кругу кровообращения разносит кислород ко всем органам. В тканях концентрация кислорода ниже, поэтому кислород устремляется из крови в ткани. Концентрация углекислого газа в тканях выше, поэтому углекислый газ поступает в кровь. Кровь становится венозной. По венам поступает в сердце и по малому кругу кровообращения к легким. (Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью в легких осуществляется вследствие разности парциального давления кислорода и углекислого газа в альвеолах и напряжения этих газов в крови. В результате каждый газ переходит из области более высокого парциального давления в область более низкого Парциальное давление углекислого газа (40 мм рт.ст.) в альвеолах меньше, чем в оплетающих их капиллярах (47 мм рт. ст.), поэтому газ переходит из капилляров в альвеолы. И наоборот — парциальное давление кислорода в альвеолах (100 мм рт. ст.) выше, чем в капиллярах легких (40 мм рт. ст.), этим объясняется переход кислорода в капилляры. Данный процесс протекает в течение 1 секунды.) Далее артериальная кровь направляется к тканям, где в результате непрерывно идущих окислительных процессов активно потребляется кислород и образуется углекислый газ. В тканях напряжение кислорода близко к нулю, а напряжение углекислого газа около 60 мм рт.ст. Вследствие разности давления углекислый газ из ткани диффундирует в кровь, а кислород — в ткани. Кровь становится венозной и по венам поступает в легкие, где цикл обмена газов повторяется.
Регуляция дыхания
Регуляция дыхания осуществляется дыхательным центром, расположенным в продолговатом мозге, который включает центр вдоха и выдоха. В свою очередь дыхательный центр связан с межреберными мышцами и диафрагмой диафрагмальными и грудными нервами. Бронхи и альвеолы иннервируются ветвями блуждающего нерва. Главным фактором, регулирующим частоту дыхания, служит концентрация углекислого газа в крови. Когда уровень углекислого газа повышается, импульсы от хеморецепторов, расположенных в крупных сосудах кровеносной системы, поступают в центр вдоха и далее через диафрагмальные и грудные нервы к межреберным мышцам и диафрагме — происходит вдох.
При выдохе альвеолы расширяются, раздражаются рецепторы бронхиального дерева и импульсы идут в центр выдоха, который и подавляет вдох. Дыхательные мышцы расслабляются, и начинается выдох. После выдоха альвеолы уже не растянуты и рецепторы не подвергаются стимуляции. Весь этот цикл повторяется непрерывно в течение всей жизни организма. Однако дыхание может изменяться при раздражении болевых, температурных рецепторов, обоняния, вкуса, слуха, зрения, усиленной мышечной работе.