Дыхание. Дыхательная система

Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих потребление кислорода и выделение углекислого газа (СО₂ в больших дозах токсичен) Значение дыхания 1. Источник энергии для процессов жизнедеятельности, связанных с затратой энергии (эндотермических) 2.Осуществление окислительно - восстановительных процессов в организме Этапы дыхания I этап – внешнее дыхание: - вентиляция лёгких (вдох – выдох) - газообмен в лёгких II этап - транспорт газов кровью III этап – внутреннее (клеточное, тканевое) дыхание (газообмен в тканях) - использование кислорода клетками и тканями для окисление органических питательных веществ в митохондриях клеток в процессе энергетического обмена (сопровождается выделением энергии химических связей питательных веществ и аккумуляция её в АТФ)

Дыхательная система. Строение и функции органов дыхания

· В дыхательной системе различают: - дыхательные пути (носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи) - лёгкие

Носовая полость

· Сообщается с внешней средой через ноздри, которые имеют волоски, предохраняющие от мелких механических частиц

· Отделяется от ротовой полости спереди костной перегородкой – твёрдое нёбо и сзади – мягкое нёбо

· Сообщается с носоглоткой через хоаны (внутренние ноздри)

· Сообщается с придаточными полостями носа (околоносовыми пазухами) – полостями внутри костей черепа

· Имеет костный лабиринт - образован тремя носовыми раковинами, разделяющими полость носа на носовые ходы (в нижний носовой ход открывается носослёзный канал; в верхнем носовом ходе локализуются обонятельные рецепторы) Функция лабиринта – задержка воздуха, для очистки, увлажнения и согрева вдыхаемого воздуха

· Слизистая оболочка – содержит многочисленные слизистые железы, выделяющие клейкую, бактерицидную (лизоцим) слизь

· Ресничный (мерцательный) эпителий) – клетки эпителия имеют реснички, покрытые слизью, при колебании (мерцании) которых, покрытая пылью, бактериями и др. слизь, при выдохе неуклонно продвигается к выходу из носовой полости для удаления

· Густая сеть капилляр («чудесная сеть») Функция - обеспечивает относительно постоянную температуру воздуха, поступающего в лёгкие: - при вдыхании холодного воздуха горячая кровь согревает его до 19 -20⁰С - при вдыхании горячего воздуха температура крови в сети капилляр падает и охлаждает его до 19 -20⁰ – осуществляется увлажнение сухого и осушение влажного вдыхаемого воздуха Функции носовой полости – задержка, очистка, обеззараживание, согрев (охлаждение) и увлажнение (осушение) вдыхаемого воздуха; обоняние, выведение слизи; участие в речи и мимике

· Воспаление носовой полости – ринит (насморк), сопровождается значительным увеличением продукции слизи

Носоглотка

· Является верхней частью глотки (при глотании мягкое нёбо закрывает вход в носовую полость, чтобы в неё не попала пища)

· В носоглотку открывается: - ротовая полость, носовая полость (через хоаны), гортань, слуховые (Евстахиевы) трубы, соединяющие носоглотку с полостью среднего уха.

· Имеет крупные лимфатические узлы – носоглоточную миндалину и аденоиды - воспаление носоглотки - фарингит

Гортань

· Образована несколькими хрящами (самый крупный - щитовидный, перстневидный и др.), которые соединяются суставами, связками и мышцами – защищают гортань, поддерживают её просвет всегда открытым

· Имеет ресничный мерцательный эпителий, покрытый слизью (очистка от пыли и бактерий)

· Имеет хрящевой клапан - надгортанник – закрывает вход в гортань от попадания пищи из носоглотки - при глотании надгортанник автоматически закрывает вход в гортань, препятствуя попаданию в неё пищи и дыханию; при разговоре во время еды надгортанник открывает вход в гортань и в неё может попасть пища, что вызывает резкие рефлекторные выдохи (кашель) для её удаления

· Имеет слизистую оболочку (образует две пары складок, которые смыкаются при глотании пищи или воды)

· Имеет эластичные голосовые связки (прикрепляются к хрящам) с голосовой щелью между ними - при выдохе голосовая щель сужается, связки колеблются, возникает звук - высота звука зависит от длины связок (чем длиннее, тем ниже звук), что определяет половые и возрастные отличия в голосе; громкость зависит от ширины голосовой щели и амплитуды колебания связок (силы выдоха) - речь (членораздельные звуки) возникает благодаря наличию голосового аппарата, в который входят язык, губы, щёки, неб,,носовая и ротовая полость - при громком крике связки перенапрягаются, растягиваются, нарушается структура их белков и теряют способность к вибрации, что ведёт к потере голоса - воспаление гортани – ларингит; сопровождается охриплостью голоса, вследствие увеличения продукции слизи, покрывающей голосовые связки

Трахея (дыхательное горло)

· Трубка 10 -13 см (на ней локализуется щитовидная железа, а по бокам – сонные артерии)

· Имеет хрящевые полукольца (задняя стенка трахеи перепончатая, мягкая), поскольку сзади к трахее прилежит пищевод, по которому проходят крупные куски пищи - хрящевые элементы создают опору и защищают трахею от перекрывания при изменении положения головы

· Имеет мерцательный ресничный эпителий, покрытый слизью слизистых желёз (очистка вдыхаемого воздуха) - при колебании ресничек эпителия загрязнённая слизь поднимается в гортань, а оттуда в носоглотку и ротовую полость, откуда и удаляется

· На уровне V шейного позвонка трахея разделяется на два бронха (бифуркация – раздвоение)

Бронхи (правый и левый)

· Трубки, имеющие хрящевые кольца

· Имеют мерцательный ресничный эпителий, покрытый выделениями слизистых желёз (очистка и обеззараживание вдыхаемого воздуха)

· Каждый бронх, вступая в лёгкие, делится на бронхи второго, третьего и более высоких порядков (более 20), образуя бронхиальное дерево лёгкого

· Самые тонкие «веточки» бронхиального дерева – бронхиолы (25 млн., диаметром менее 1 мм) – не имеют хрящей и слизистых желёз (приспособления для их защиты от перекрывания при воспалении и увеличения продукции защитной слизи) - входят в лёгочные дольки и делятся внутри на конечные бронхиолы, на концах которых формируются лёгочные пузырьки - альвеолы

Лёгкие

· Локализуются в грудной клетке (занимают 4\5 объёма), плотно прилегая к её стенкам

o Между лёгкими находится средостение, где располагается, сердце, крупные сосуды (аорта), трахея, пищевод

o Масса каждого лёгкого около 0,6 кг

o Каждое лёгкое имеет ворота, через которое в него входит бронх, лёгочная артерия, нервы, а выходят лёгочные вены и лимфатические сосуды (корни лёгких)

o Каждое лёгкое разделяется на доли (правое – на три, левое – на две), каждая из которых разделяется на сегменты, а потом на дольки

· Каждое лёгкое покрыто серозной оболочной – плеврой, которая состоит из двух листков: - один срастается с лёгкими – лёгочная плевра - другой срастается с грудной клеткой – пристеночная плевра - между листками – небольшая полость – плевральная полость (плевральная щель), заполненная плевральной жидкостью, которая уменьшает трение лёгких о стенки грудной клетки при дыхательных движениях (давление в плевральной полости и грудной клетке всегда ниже атмосферного)

· Плевра образует два герметических мешка, изолированных друг от друга, в которые заключены лёгкие

· Структурная единица лёгких – ацинус (гроздь)

· Каждый ацинус состоит из грозди лёгочных пузырьков – альвеол, имеющих общую полость

o В двух лёгких содержится 700 млн. альвеол

o Каждая альвеола имеет однослойную стенку (лёгочный эпителий) и густо оплетена сетью капилляр (диаметр одной альвеолы – 1мм); они эластичны и способны сильно растягиваться

o В альвеолах ацинусов происходит газообмен между притекающей по капиллярам венозной кровью и воздухом альвеол (дыхательная поверхность диффузии газов - 150 м²)

o Через дыхательную поверхность альвеол происходит диффузия кислорода и углекислого газа

o Изнутри альвеолы покрыты водянистой плёнкой, а эпителий выделяет биоактивные вещества – сурфактан (препятствует их спаданию и обеззараживает микроорганизмы, попавшие в лёгкие; при курении и лёгочных заболеваниях сурфактант повреждается и альвеолы перестают участвовать в дыхании)

Газообмен в лёгких и тканях

· Механизм газообмена – диффузия газов через однослойную стенку альвеол и однослойную стенку капилляров

· Направление диффузии определяется процентным содержанием О₂ и СО₂ , которое определяет парциальное давление газа - газ диффундирует из области с большим % содержанием (парциальным давлением) в область с меньшим % содержанием (парциальным давлением)

· Скорость диффузии определяется разницей % содержания газа (парциального давления) и площадью дыхательной поверхности

Газообмен в лёгких

· Состав вдыхаемого воздуха (в альвеолах): N₂– 79%; О₂ – 20,94% - 110 мм. рт. ст.; СО₂ – 0,03% - 0,2 мм. рт. ст.

· Содержание газов в венозной крови, притекающей в лёгкие: О₂ - 44 мм. рт. ст.; СО₂ – 7 мм. рт. ст.

· Кислород из альвеолярного воздуха диффундирует в венозную кровь, а углекислый газ – из венозной крови в альвеолярный воздух, в рузультате чего кровь из венозной становиться артериальной и течёт к клеткам (тканям) - О₂ связывается с гемоглобином эритроцитов, образуя нестойкое соединение оксигемоглобин, придающий крови ярко-красный цвет

· Состав выдыхаемого воздуха: N₂ и инертные газы – 79,7%, О₂ – 16,3%, СО₂ – 4%

· Обязательным условием нормального дыхания – определённая концентрация О₂ в воздухе (21%); недостаточность или избыточность его вызывает различные растройства: - недостаточное поступление О₂ в ткани – гипоксия; при недостатке О₂ в воздухе разряжённой атмосферы высоко в горах (низкая скорость диффузии) - читый кислород оказывает токсическое действие на центральную нервную систему,вызывая кислородное отравление (судороги, потеря сознания) - при попадании инородного тела в дыхательные пути, отёке голосовых связок может произойти остановка дыхания (удушье) - асфиксия