Сущность и значение процессов дыхания
Дыхание - совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его в биологическом окислении и удаление из организма углекислого газа.
Сущность дыхания – обеспечение процессов, при помощи которых животные и растительные клетки потребляют кислород, отдают двуокись углерода и переводят энергию в форму, доступную для биологического использования. Кислород обеспечивает основные биохимические процессы, освобождающие энергию.
Биологическое значение дыхания
Обеспечение организма кислородом
Удаление углекислого газа
Окисление органических соединений БЖУ с выделением энергии необходимой для жизнедеятельности
Удаление конечных продуктов обмена веществ (пары воды, аммиака, сероводорода и тд)
Дыхание 1клеточное (тканевое/внутреннее) и 2внешнее (вдох/выдох)(пример, трахейное, жаберное, легочное).
Эволюция дыхания
У одноклеточных организмов – диффузное дыхание.
У червей, низших насекомых – кожное дыхание.
У низших позвоночных – специальные органы дыхания:
Рыбы: жаберное дыхание (кожное и кишечное у некоторых);
Членистоногие : в каждом сегменте тела у них имеется пара дыхалец - отверстий, ведущих в разветвленную систему трубочек - трахей, по которым воздух доставляется ко всем внутренним органам;
Двоякодышащие рыбы дышат воздухом уже с помощью нового специализированного органа — легкого;
Легкие птиц и ряда рептилий имеют воздушные мешки.
Дыхание животных и человека разделяют на ряд звеньев:
внешнее дыхание;
транспорт газов кровью;
внутреннее дыхание.
Внешнее дыхание
-представляет собой обмен газами между организмом и внешней средой. Оно осуществляется с помощью двух процессов
легочного дыхания (98-99%) и
дыхания через кожу (1-2%).
Легочное дыхание включает в себя:
1) Обмен воздуха между внешней средой и легкими (альвеолами);
2) Обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью.
Транспорт газов кровью - осуществляется в основном в виде комплексов:
соединения кислорода с гемоглобином (оксигемоглобин);
в виде физического растворения кислорода в плазме;
углекислый газ переносится в форме гидрокарбонатов Na и К;
соединения углекислого газа с гемоглобином (карбогемоглобин).
Внутреннее дыхание
включает:
обмен газов между капиллярами БКК и тканью;
внутритканевое дыхание.
В результате внутреннего дыхания кислород используется в процессах биологического окисления, конечным продуктом которого является углекислый газ и вода.
Общая характеристика системы дыхания
Анатомически дыхательная система представляет собой совокупность органов, выполняющих воздухопроводящую и газобоменную функции.
К воздухоносным путям относится носовая полость, носоглотка, гортань, трахея и бронхи.
Органами газобомена являются легкие.
Морфологической и функциональной единицей легкого является ацинус.
Ацинус включает респираторную (дыхательную) бронхиолу и альвеолярные ходы, которые заканчиваются альвеолярными мешочками.
Один ацинус содержит 400-600 альвеол; 12-20 ацинусов образуют легочную дольку. В целом ацинусы составляют около 90% всего объема легких.
Альвеолы имеют вид пузырьков, постоянно расправлены и заполнены воздухом. Внутренняя поверхность альвеол выстлана однослойным плоским эпителием.
Среди эпителиальных клеток различают альвеолоциты первого порядка и второго порядка.
Альвеолоциты 1-го порядка образуют аэрогематический барьер с эндотелием капилляров легких.
Альвеолоциты 2-го порядка выполняют секреторную функцию, выделяют биологически активные вещества (сурфактант).
Значение верхних дыхательных путей
Воздухоносные пути (носовые ходы, носоглотка, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы) не принимают непосредственного участия в газообмене, поэтому их называют вредным пространством.
Но, проходя через воздухоносные пути, вдыхаемый воздух увлажняется, согревается или охлаждается, очищается от пыли и микроорганизмов.
Слизистая оболочка стенки воздухоносных путей покрыта слизью (содержит БАВ - лизоцим, интерфероны, протеазы, иммуноглобулины А); трахею и бронхи выстилает мерцательный эпителий.
Поступающий воздух контактирует со слизью, к которой прилипают частицы воздуха и микроорганизмы; движением мерцательного эпителия слизь продвигается по направлению к носоглотке.
В верхних дыхательных путях находится множество чувствительных рецепторов, раздражение которых вызывает защитные рефлексы (кашель, чихание, фырканье).
Характеристика анатомического и физиологического мертвого пространства
Вид пространства |
Структура |
Часть от дыхательного объема |
Анатомически мертвое пространство
Физиологически мертвое пространство |
Трахея, бронхи, бронхиолы (до 16-го порядка) Трахея, бронхи, бронхиолы (до 16-го порядка), альвеолы (вентилируемые, но неперфузируемые) |
Около 30 %
Более 30 % |
Анатомо-физиологические особенности легких
расположены в герметически закрытой полости, образованной стенками грудной клетки и диафрагмой. Грудная клетка выстлана плеврой, состоящей из двух листков
один - париетальный - прилегает к грудной клетке, другой - висцеральный - к легким.
Между листками имеется полость, заполненная жидкостью (плевральная полость).
Давление в плевральной полости
отрицательное (ниже атмосферного на 10-30 мм) и определяется двумя факторами:
1 - неравномерный рост легких и грудной клетки в эмбриональный период и после рождения (интенсивность роста грудной клетки выше, чем ткани легких) ;
2 - наличие эластической тяги легких.
Эластическая тяга легких
- сила, с которой ткань стремится к спадению.
Она обеспечивается двумя факторами:
- наличие поверхностного натяжения жидкости в альвеолах;
- наличие эластических волокон
Легочная ткань даже при максимальном выдохе полностью не спадается. Это происходит из-за наличия сурфактанта, который понижает натяжение жидкости.
Сурфактант - комплекс фосфолипидов, образуемый альвеолоцитами 2-го порядка под влиянием блуждающего нерва.
Значение отрицательного внутриплеврального давления:
приводит к расправлению легких;
обеспечивает венозный возврат крови к грудной клетке;
облегчает движение лимфы по сосудам;
способствует легочному кровотоку, т.к. поддерживает сосуды в открытом состоянии.
Измеряют внутриплевральное давление манометром.
Если проколоть грудную стенку и плевральные листки (пневмоторакс – попадание воздуха в грудную полость), то легкие спадутся (ателектаз). Это связано с тем, что давление атмосферного воздуха на наружную и внутреннюю поверхность легких сравняется.
Тип и частота дыхания
Различают 3 типа дыхания:
реберный (грудной);
брюшной (диафрагмальный),
реберно-брюшной (смешанный).
У с/х животных преобладает смешанный тип дыхания, у собак -преимущественно грудной.
Частота дыхательных движений у разных животных неодинакова и зависит от возраста, вида животных, уровня обмене веществ в организме, а так же от температуры окружающей среды, атмосферного давления и других факторов.
Дыхательные движения регистрируют с помощью пневмографа (пневмограмма)
Лошадь 8-12 дых. движений/мин.
КРС 10-30 дых. движений/мин.
МРС 10-20 дых. движений/мин.
Свинья 8-18 дых. движений/мин.
Птица 18-34 дых. движений/мин.
Собаки 14-18 дых. движений/мин.
Человек 12-18 дых. движений/мин.