Расположение органов дыхания у человека. Функции дыхательной системы. Газообмен в легких и транспортировка газов кровью
Органы дыхания человека: краткая характеристика
Как же хорошо, что нам с вами для того, чтобы дышать или отдельно снабжать кислородом каждый орган, не нужно думать. Все давно рассчитано и разработано, происходит само собой. А человек просто-напросто совсем неосознанно примерно раз в четыре секунды делает вдох, а затем выдох. На первый взгляд, все элементарно. Однако органы дыхания в организме составляют сложную систему, где каждый элемент выполняет крайне ответственные функции.
И, возможно, именно ее можно назвать наиболее важной для человека. Элементами этой системы являются верхние (ротовая и носовая полости, а также глотка) и нижние (гортань, трахея, а также бронхи) дыхательные пути и, конечно, легкие. Сюда относят еще кровеносные сосуды и некоторые мышцы. К дыхательной системе принято относить еще и совокупность нервных окончаний, способствующую газообмену.
Легкие
Рассматривая все органы дыхания человека, этот по праву можно назвать основным. Легкие находятся в грудной клетке по обе стороны от сердца. В них непосредственно и происходит сам процесс газообмена человека с окружающей средой. Благодаря большому количеству альвеол - мелких шариков на концах разветвлений бронхов - кислородом снабжается весь организм. Живительный газ отсюда доставляется кровью ко всем тканям и органам. Именно ввиду огромной важности легких крайне опасны их заболевания.
Начнем от самого вдоха. Чаще всего мы забираем воздух из окружающей среды носом. Можно, однако, это производить и с помощью рта. Воздух попадает в носовую (ротовую) полость. В первом случае - намного лучше. Это связано с тем, что в носовой полости воздух очищается от частичек пыли и различных микробов. Это происходит благодаря наличию специальной слизи и маленьких ворсинок - ресничек. Кроме того, воздух здесь согревается. После носа (рта) он опадает в глотку, которая как раз эти полости и соединяет. Оттуда - в гортань. Здесь расположен у человека голосовой аппарат. Из гортани воздух продвигается в трахею. Она представляет собой гибкую трубку длиной до пятнадцати сантиметров. Трахея соединяет гортань человека и бронхи. Из этой гибкой трубки воздух попадает как раз в них. Бронхи - это так называемое раздвоение трахеи и дальнейшее разветвление. И заканчивается это «дерево» альвеолами, о которых уже упоминалось.
Они настолько малы, что в обоих легких их насчитывается до семисот миллионов. Каждая альвеола покрыта густой сетью крошечных капилляров, которые и обеспечивают процесс газообмена.
Органы дыхания животных: особенности
У других представителей фауны система газообмена может (более или менее сильно) отличаться. Так, у рыб основные органы дыхания - это жабры. У червей и земноводных это зачастую вся поверхность тела. Основные органы дыхания насекомых - это трахеи, у пресмыкающихся - легочные мешки. Система газообмена усложняется в зависимости от размеров животного. В меньшей степени в зависимости от среды обитания и «жизненного уклада». Но одно неизменно: ни один представитель животного мира на нашей планете не может жить без кислорода.
Что можно назвать главным показателем жизнеспособности людей? Конечно же, речь идет о дыхании. Человек может обойтись без еды и воды некоторое время. Без воздуха же жизнедеятельность не представляется возможной вообще.
Общие сведения
Что такое дыхание? Это связующее звено между окружающей средой и людьми. Если поступление воздуха по каким-либо причинам затруднено, то сердце и органы дыхания человека начинают функционировать в усиленном режиме. Это происходит из-за необходимости обеспечения достаточного количества кислорода. Органы способны адаптироваться к условиям изменчивой окружающей среды.
Ученые смогли установить, что воздух, попадающий в органы дыхания человека, образует два потока (условно). Один из них проникает в левую часть носа. Исследование органов дыхания показывает, что второй проходит с правой стороны. Специалисты также доказали, что артерии мозга имеют разделение на два потока получения воздуха. Таким образом, дыхательный процесс должен быть правильным. Это очень важно для поддержания нормальной жизнедеятельности людей. Рассмотрим строение органов дыхания человека.
Важные особенности
Когда говорят о дыхании, речь идет о совокупности процессов, которые направлены на обеспечение непрерывного снабжения всех тканей и органов кислородом. При этом из организма удаляются вещества, которые образуются в ходе обмена углекислого газа. Дыхание представляет собой очень сложный процесс. Он проходит несколько этапов. Стадии входа и выхода воздуха в организм следующие:
- Речь идет о газообмене между атмосферным воздухом и альвеолами. Данный этап считается внешним дыханием.
- Обмен газов, осуществляемый в легких. Он происходит между кровью и альвеолярным воздухом.
- Два процесса: доставка кислорода от легких к тканям, а также транспорт углекислого газа от последних к первым. То есть речь идет о перемещении газов с помощью кровотока.
- Следующая ступень обмена газов. В нем участвуют клетки тканей и кровь капилляров.
- Наконец, внутреннее дыхание. Имеется в виду которое происходит в митохондриях клеток.
Основные задачи
Органы дыхания человека обеспечивают удаление углекислого газа из крови. В их задачу входит также ее насыщение кислородом. Если перечислять функции органов дыхания, то эта - самая важная.
Дополнительное назначение
Имеются и другие функции органов дыхания человека, среди них можно выделить такие:
- Принятие участия в процессах терморегуляции. Дело в том, что температура вдыхаемого воздуха оказывает влияние на аналогичный параметр тела человека. Во время выдоха организм отдает тепло во внешнюю среду. При этом он охлаждается, если это возможно.
- Принятие участия в выделительных процессах. Во время выдоха вместе с воздухом из организма (кроме углекислого газа) устраняются пары воды. Также это относится и к некоторым другим веществам. К примеру, этиловому спирту во время алкогольного опьянения.
- Принятие участия в иммунных реакциях. Благодаря данной функции органов дыхания человека появляется возможность обезвреживания некоторых патологически опасных элементов. К ним, в частности, относят болезнетворные вирусы, бактерии и другие микроорганизмы. Этой способностью наделены определенные клетки легких. В связи с этим их можно отнести к элементам иммунной системы.
Специфические задачи
Существуют весьма узконаправленные функции органов дыхания. В частности, специфические задачи выполняют бронхи, трахея, гортань, носоглотка. Среди таких узконаправленных функций можно выделить следующие:
- Охлаждение и согревание входящего воздуха. Выполнение этой задачи осуществляется в соответствии с температурой окружающей среды.
- Увлажнение воздуха (вдыхаемого), что предотвращает высыхание легких.
- Очищение входящего воздуха. В частности, это относится к инородным частицам. Например, к входящей с воздухом пыли.
Строение органов дыхания человека
Все элементы соединяются специальными каналами. По ним входит и выходит воздух. Также в эту систему включаются легкие - органы, где происходит газообмен. Устройство всего комплекса и принцип его работы являются достаточно сложными. Рассмотрим органы дыхания человека (картинки представлены ниже) более подробно.
Информация о носовой полости
Дыхательные пути начинаются именно с нее. Носовая полость отделяется от ротовой. Спереди - это твердое небо, а сзади - мягкое. У носовой полости имеется хрящевой и костный остов. Она делится на левую и правую части благодаря сплошной перегородке. Также присутствуют три носовые раковины. Благодаря им полость разделяется на проходы:
- Нижний.
- Средний.
- Верхний.
По ним проходит выдыхаемый и вдыхаемый воздух.
Особенности слизистой
У нее есть ряд приспособлений, которые предназначены для обработки вдыхаемого воздуха. Прежде всего, ее покрывает мерцательный эпителий. Его ресничками образуется сплошной ковер. Благодаря тому, что реснички мерцают, пыль достаточно легко устраняется из носовой полости. Волоски, которые находятся у наружного края отверстий, также способствуют задержанию инородных элементов. содержит специальные железы. Их секрет обволакивает пыль и способствует ее устранению. Кроме того, происходит увлажнение воздуха.
Слизь, которая находится в носовой полости, имеет бактерицидные свойства. В ней присутствует лизоцим. Данное вещество способствует понижению способности бактерий к размножению. Также оно убивает их. В слизистой оболочке находится множество венозных сосудов. При различных условиях они могут набухать. Если они повреждены, то начинаются носовые кровотечения. Цель данных образований заключается в обогреве проходящей через нос воздушной струи. Лейкоциты покидают кровеносные сосуды и оказываются на поверхности слизистой. Они также выполняют защитные функции. В процессе осуществления фагоцитоза лейкоциты погибают. Таким образом, в слизи, которая выделяется из носа, содержится множество мертвых "защитников". Далее воздух проходит в носоглотку, а оттуда - в другие органы дыхательной системы.
Гортань
Она находится в передней гортанной части глотки. Это уровень 4-6-го шейных позвонков. Гортань образуется хрящами. Последние делятся на парные (клиновидные, рожковидные, черпаловидные) и непарные (перстневидный, щитовидный). При этом надгортанник прикрепляется к верхнему краю последнего хряща. Во время глотания он закрывает вход в гортань. Таким образом, он препятствует попаданию в нее еды.
Общие сведения о трахее
Она является продолжением гортани. Разделяется на два бронха: левый и правый. Бифуркация - это место, где разветвляется трахея. Для нее характерна следующая длина: 9-12 сантиметров. В среднем поперечный диаметр достигает восемнадцати миллиметров.
Трахея может включать до двадцати неполных хрящевых колец. Они соединены при помощи фиброзных связок. Благодаря хрящевым полукольцам дыхательные пути становятся упругими. Кроме того, они делаются ниспадающими, следовательно, легко проходимы для воздуха.
Перепончатая задняя стенка трахеи является уплощенной. В ней содержится гладкая мышечная ткань (пучки, которые идут продольно и поперечно). Благодаря этому обеспечивается активное движение трахеи при кашле, дыхании и так далее. Что касается слизистой оболочки, то ее покрывает мерцательный эпителий. В данном случае исключением является часть надгортанника и голосовые связки. Также она обладает слизистыми железами и лимфоидной тканью.
Бронхи
Это парный элемент. Два бронха, на которые делится трахея, входят в левое и правое легкие. Там они древовидно ветвятся на более мелкие элементы, которые включаются в легочные дольки. Так, образуются бронхиолы. Речь идет о еще более мелких дыхательных ветвях. Диаметр дыхательных бронхиол может составлять 0,5 мм. Они, в свою очередь, образуют альвеолярные ходы. Последние заканчиваются соответствующими мешочками.
Что представляют собой альвеолы? Это выпячивания, имеющие вид пузырьков, которые располагаются на стенках соответствующих мешочков и ходов. Их диаметр достигает 0,3 мм, а число может доходить до 400 млн. Это обеспечивает возможность создания большой дыхательной поверхности. Данный фактор существенно влияет на объем легких. Последний можно увеличивать.
Важнейшие органы дыхания человека
Ими считаются легкие. Серьезные заболевания, связанные с ними, могут угрожать жизни. Легкие (фото представлены в статье) находятся в грудной полости, которая герметично закрыта. Ее задняя стенка образована соответствующим отделом позвоночника и ребрами, которые присоединены подвижно. Между ними располагаются внутренние и наружные мышцы.
Грудная полость отделяется от брюшной снизу. В этом участвует грудобрюшная преграда, или диафрагма. Анатомия легких не отличается простотой. У человека их два. Правое легкое включает в себя три доли. В то же время левое состоит из двух. Верхушка легких - это их суженная верхняя часть, а расширенная нижняя считается основанием. Различаются ворота. Они представлены углублениями на внутренней поверхности легких. Через них проходят кровеносные нервы, а также лимфатические сосуды. Корень представлен совокупностью вышеперечисленных образований.
Легкие (фото иллюстрирует их расположение), точнее их ткань, состоят из мелких структур. Они называются дольками. Речь идет о небольших участках, имеющих пирамидальную форму. Бронхи, которые входят в соответствующую дольку, подразделяются на дыхательные бронхиолы. Альвеолярный ход имеется на конце каждой из них. Вся эта система представляет собой функциональную единицу легких. Она называется ацинусом.
Легкие покрыты плеврой. Это оболочка, состоящая из двух элементов. Речь идет о наружном (париетальном) и внутреннем (висцеральном) лепестках (схема легких прилагается далее). Последний покрывает их и в то же время является внешней оболочкой. Он делает переход в наружный листок плевры по корню и представляет собой внутреннюю оболочку стенок грудной полости. Это приводит к образованию геометрически замкнутого мельчайшего капиллярного пространства. Речь идет о плевральной полости. В ней содержится небольшое количество соответствующей жидкости. Она смачивает листки плевры. Благодаря этому облегчается их скольжение между собой. Смена воздуха в легких происходит по многим причинам. Одной из основных является изменение размера плевральной и грудной полостей. Такова анатомия легких.
Особенности механизма входа и выхода воздуха
Как уже говорилось ранее, между газом, который находится в альвеолах, и атмосферным происходит обмен. Это обусловлено ритмическим чередованием вдохов и выдохов. Легкие не имеют мышечной ткани. По этой причине их интенсивное сокращение невозможно. В данном случае наиболее активная роль отдана дыхательным мышцам. При их параличе сделать вдох не представляется возможным. При этом органы дыхания не поражаются.
Инспирация представляет собой акт вдоха. Речь идет об активном процессе, в ходе которого обеспечивается увеличение грудной клетки. Экспирация является актом выдоха. Данный процесс пассивный. Он происходит из-за того, что грудная полость уменьшается.
Дыхательный цикл представлен фазами вдоха и последующего выдоха. В процессе вхождения воздуха принимает участие диафрагма и наружные косые мышцы. При их сокращении ребра начинают подниматься. В то же время происходит увеличение грудной полости. Диафрагма сокращается. При этом она занимает более плоское положение.
Что касается несжимаемых органов то в ходе рассматриваемого процесса они оттесняются в стороны и вниз. Купол диафрагмы при спокойном вдохе опускается примерно на полтора сантиметра. Таким образом, происходит увеличение вертикального размера грудной полости. В случае очень глубокого дыхания в акте вдоха принимают участие вспомогательные мышцы, среди которых выделяются следующие:
- Ромбовидные (которые поднимают лопатку).
- Трапециевидная.
- Малая и большая грудные.
- Передняя зубчатая.
Стенку грудной полости и легкие покрывает серозная оболочка. Плевральная полость представлена узкой щелью между листками. В ней содержится серозная жидкость. Легкие все время в растянутом состоянии. Это обусловлено тем, что давление в плевральной полости является отрицательным. Речь идет об эластичной тяге. Дело в том, что объем легких постоянно стремится к уменьшению. В конце спокойного выдоха практически каждая дыхательная мышца расслабляется. При этом давление в плевральной полости ниже атмосферного. У разных людей главную роль в акте вдоха играет диафрагма или межреберные мышцы. В соответствии с этим можно говорить о разных типах дыхания:
- Реберном.
- Диафрагмальном.
- Брюшном.
- Грудном.
В настоящее время известно, что у женщин преобладает последний тип дыхания. У мужчин в большинстве случаев наблюдается брюшной. Во время спокойного дыхания выдох происходит благодаря эластичной энергии. Она накапливается во время предыдущего вдоха. Когда мышцы расслабятся, ребра могут пассивно вернуться в исходное положение. Если сокращения диафрагмы уменьшатся, то она займет свою прежнюю куполообразную позицию. Это обусловлено тем, что органы брюшной полости воздействуют на нее. Таким образом, давление в ней уменьшается.
Все вышеперечисленные процессы приводят к сдавливанию легких. Из них выходит воздух (пассивно). Усиленный выдох - это активный процесс. В нем принимают участие внутренние межреберные мышцы. При этом их волокна идут в противоположном направлении, если проводить сравнение с наружными. Они сокращаются, и ребра опускаются вниз. Также происходит уменьшение грудной полости.
Дыхательная система человека - совокупность органов и тканей, обеспечивающих в организме человека обмен газов между кровью и внешней средой.
Функция дыхательной системы:
поступление в организм кислорода;
выведение из организма углекислого газа;
выведение из организма газообразных продуктов метаболизма;
терморегуляция;
синтетическая: в тканях легких синтезируются некоторые биологически активные вещества: гепарин, липиды и др.;
кроветворная: в легких созревают тучные клетки и базофилы;
депонирующая: капилляры легких могут накапливать большое количество крови;
всасывательная: с поверхности легких легко всасываются эфир, хлороформ, никотин и многие другие вещества.
Дыхательная система состоит из легких и дыхательных путей.
Легочные сокращения осуществляются с помощью межреберных мышц и диафрагмы.
Дыхательные пути: носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы.
Легкие состоят из легочных пузырьков - альвеол .
Рис. Дыхательная система
Дыхательные пути
Носовая полость
Полости носа и глотки являются верхними дыхательными путями. Нос образован системой хрящей, благодаря которым носовые ходы всегда открыты. В самом начале носовых ходов располагаются мелкие волоски, которые задерживают крупные пылевые частицы вдыхаемого воздуха.
Носовая полость выстлана изнутри слизистой оболочкой, пронизанной кровеносными сосудами. Она содержит большое количество слизистых желез (150 желез/см2 слизистой оболочки). Слизь препятствует размножению микробов. Из кровеносных капилляров на поверхность слизистой оболочки выходит большое количество лейкоцитов-фагоцитов, которые уничтожают микробную флору.
Кроме того, слизистая оболочка может значительно изменяться в своем объеме. Когда стенки ее сосудов сокращаются, она сжимается, носовые ходы расширяются, и человек легко и свободно дышит.
Слизистая оболочка верхних дыхательных путей образована мерцательным эпителием. Движение ресничек отдельной клетки и всего эпителиального пласта строго координировано: каждая предыдущая ресничка в фазах своего движения опережает на определённый промежуток времени последующую, поэтому поверхность эпителия волнообразно подвижна - «мерцает». Движение ресничек помогает сохранять дыхательные пути в чистоте, удаляя вредные вещества.
Рис. 1. Мерцательный эпителий дыхательной системы
В верхней части носовой полости находятся органы обоняния.
Функция носовых ходов:
фильтрация микроорганизмов;
фильтрация пыли;
увлажнение и согревание вдыхаемого воздуха;
слизь смывает все отфильтрованное в желудочно-кишечный тракт.
Полость разделена решетчатой костью на две половины. Костные пластинки разделяют обе половины на узкие, сообщающиеся между собой ходы.
В полость носа открываютсяпазухи воздухоносных костей: гайморова, лобная и др. Эти пазухи называются придаточными пазухами носа . Они выстланы тонкой слизистой оболочкой, содержащей небольшое количество слизистых желез. Все эти перегородки и раковины, а также многочисленные придаточные полости черепных костей резко увеличивают объем и поверхность стенок носовой полости.
Придаточные пазухи носа
Придаточные пазухи носа (околоносовые синусы) - воздухоносные полости в костях черепа, сообщающиеся с полостью носа.
У человека различают четыре группы придаточных пазух носа:
верхнечелюстная (гайморова) пазуха - парная пазуха, расположенная в верхней челюсти;
лобная пазуха - парная пазуха, расположенная в лобной кости;
решётчатый лабиринт - парная пазуха, образованная ячейками решётчатой кости;
клиновидная (основная) - парная пазуха, расположенная в теле клиновидной (основной) кости.
Рис. 2. Околоносовые пазухи: 1 - лобные пазухи; 2 - ячейки решётчатого лабиринта; 3 - клиновидная пазуха; 4 - верхнечелюстные (гайморовы) пазухи.
До сих пор точно не известно значение околоносовых пазух.
Возможные функции околоносовых пазух:
уменьшение массы передних лицевых костей черепа;
механическая защита органов головы при ударах (амортизация);
термоизоляция корней зубов, глазных яблок и т.п. от температурных колебаний в полости носа при дыхании;
увлажнение и согревание вдыхаемого воздуха, благодаря медленному воздушному потоку в пазухах;
выполняют функцию барорецепторного органа (дополнительный орган чувств).
Гайморова пазуха (верхнечелюстная пазуха) - парная придаточная пазуха носа, занимающая практически всё тело верхнечелюстной кости. Изнутри пазуха выстлана тонкой слизистой оболочкой из мерцательного эпителия. В слизистой оболочке пазухи очень мало железистых (бокаловидных) клеток, сосудов и нервов.
Верхнечелюстная пазуха сообщается с полостью носа через отверстия на внутренней поверхности верхнечелюстной кости. В нормальном состоянии пазуха заполнена воздухом.
Нижняя часть глотки переходит в две трубки: дыхательную (спереди) и пищевод (сзади). Таким образом, глотка является общим отделом для пищеварительной и дыхательной системы.
Гортань
Верхнюю часть дыхательной трубки составляет гортань, расположенная в передней части шеи. Большая часть гортани также выстлана слизистой оболочкой из мерцательного (ресничного) эпителия.
Гортань состоит из подвижно соединенных между собой хрящей: перстневидного, щитовидного (образует кадык , или адамово яблоко) и двух черпаловидных хрящей.
Надгортанник прикрывает вход в гортань в момент глотания пищи. Передним концом надгортанник соединен с щитовидным хрящом.
Рис. Гортань
Хрящи гортани соединены между собой суставами, а промежутки между хрящами затянуты соединительнотканными перепонками.
При произношении звука голосовые связки сближаются до соприкосновения. Током сжатого воздуха из легких, надавливающим на них снизу, они на миг раздвигаются, после чего благодаря своей эластичности опять закрываются, пока напор воздуха не откроет их снова.
Возникающие таким образом колебания голосовых связок и дают звучание голоса. Высота звука регулируется степенью натяжения голосовых связок. Оттенки голоса зависят как от длины и толщины голосовых связок, так и от строения полости рта и полости носа, которые играют роль резонаторов.
К гортани снаружи прилегает щитовидная железа.
Спереди гортань защищена передними мышцами шеи.
Трахея и бронхи
Трахея - дыхательная трубка длиной около 12 см.
Она составлена из 16-20 хрящевых полуколец, которые не смыкаются сзади; полукольца предотвращают спадание трахеи во время выдоха.
Задняя часть трахеи и промежутки между хрящевыми полукольцами затянуты соединительнотканной перепонкой. Позади трахеи лежит пищевод, стенка которого во время прохождения пищевого комка слегка выпячивается в ее просвет.
Рис. Поперечный срез трахеи: 1 - мерцательный эпителий; 2 - собственный слой слизистой оболочки; 3 - хрящевое полукольцо; 4 - соединительнотканная перепонка
На уровне IV-V грудных позвонков трахея делится на два крупных первичных бронха , отходящих в правое и левое легкие. Это место деления носит название бифуркации (разветвления).
Через левый бронх перегибается дуга аорты, а правый огибается идущей сзади наперед непарной веной. По выражению старых анатомов, "дуга аорты сидит верхом на левом бронхе, а непарная вена - на правом".
Хрящевые кольца, расположенные в стенках трахеи и бронхах, делают эти трубки упругими и неспадающимися, благодаря чему воздух по ним проходит легко и беспрепятственно. Внутренняя поверхность всего дыхательного пути (трахеи, бронхов и части бронхиол) покрыта слизистой оболочкой из многорядного мерцательного эпителия.
Устройство дыхательных путей обеспечивает согревание, увлажнение и очищение поступающего со вдохом воздуха. Частицы пыли мерцательным эпителием продвигаются кверху и с кашлем и чиханием удаляются наружу. Микробы обезвреживаются лимфоцитами слизистой оболочки.
Легкие
Легкие (правое и левое) находятся в грудной полости под защитой грудной клетки.
Плевра
Легкие покрыты плеврой .
Плевра - тонкая, гладкая и влажная, богатая эластическими волокнами серозная оболочка, одевающая каждое из легких.
Различают легочную плевру , плотно срощенную с тканью легкого, и пристеночную плевру , выстилающий изнутри стенки грудной клетки.
У корней легких легочная плевра переходит в пристеночную. Таким образом, вокруг каждого легкого образуется герметически замкнутая плевральная полость, представляющая узкую щель между легочной и пристеночной плеврой. Плевральная полость заполнена небольшим количеством серозной жидкости, играющей роль смазки, облегчающей дыхательные движения легких.
Рис. Плевра
Средостение
Средостение - пространство между правым и левым плевральными мешками. Оно ограничено спереди грудиной с реберными хрящами, сзади - позвоночником.
В средостении располагается сердце с крупными сосудами, трахея, пищевод, вилочковая железа, нервы диафрагмы и грудной лимфатический проток.
Бронхиальное дерево
Глубокими бороздами правое легкое разделено на три доли, а левое - на две. У левого легкого на стороне, обращенной к срединной линии, имеется углубление, которым оно прилежит к сердцу.
В каждое легкое с внутренней стороны входят толстые пучки, состоящие из первичного бронха, легочной артерии и нервов, а выходят по две легочные вены и лимфатические сосуды. Все эти бронхиально-сосудистые пучки, вместе взятые, образуют корень легкого . Вокруг легочных корней расположено большое количество бронхиальных лимфатических узлов.
Входя в легкие, левый бронх делится на две, а правый - на три ветви по числу легочных долей. В легких бронхи образуя так называемое бронхиальное дерево. С каждой новой «веточкой» диаметр бронхов уменьшается, пока они не становятся совсем микроскопическимибронхиолами с диаметром в 0,5 мм. В мягких стенках бронхиол имеются гладкие мышечные волокна и нет хрящевых полуколец. Таких бронхиол насчитывается до 25 миллионов.
Рис. Бронхиальное дерево
Бронхиолы переходят в ветвистые альвеолярные ходы, которые оканчиваются легочными мешочками, стенки которых усыпаны вздутиями - легочными альвеолами. Стенки альвеол пронизаны сетью капилляров: в них происходит газообмен.
Альвеолярные ходы и альвеолы обвиты множеством упругих соединительнотканных и эластических волокон, которые составляют также основу мельчайших бронхов и бронхиол, благодаря чему легочная ткань легко растягивается во время вдоха и снова спадается во время выдоха.
Альвеолы
Альвеолы образованы сетью тончайших эластических волокон. Внутренняя поверхность альвеол выстланы однослойным плоским эпителием. Стенки эпителия вырабатывают сурфактант - поверхностно-активное вещество, выстилающее изнутри альвеолы и препятствующее их спаданию.
Под эпителием легочных пузырьков залегает густая сеть капилляров, на которые разбиваются конечные ветви легочной артерии. Через соприкасающиеся стенки альвеол и капилляров происходит газообмен при дыхании. Попав в кровь, кислород связывается с гемоглобином и разносится по всему организму, снабжая клетки и ткани.
Рис. Альвеолы
Рис. Газообмен в альвеолах
До рождения плод через легкие не дышит и легочные пузырьки находятся в спавшемся состоянии; после рождения с первым же вдохом альвеолы раздуваются и остаются расправленными на всю жизнь, сохраняя в себе некоторое количество воздуха даже при самом глубоком выдохе.
Площадь газообмена
Полнота газообмена обеспечивается огромной поверхностью, через которую он происходит. Каждый легочный пузырек представляет собой эластический мешочек размером 0,25 миллиметра. Количество же легочных пузырьков в обоих легких достигает 350 млн. Если представить, что все легочные альвеолы растянуты и образуют один пузырь с гладкой поверхностью, то диаметр этого пузыря будет равен 6 м, его вместимость будет более 50м3, а внутренняя поверхность составит 113м2 и, таким образом, будет приблизительно в 56 раз больше всей кожной поверхности тела человека.
Трахея и бронхи в дыхательном газообмене не участвуют, а являются только воздухо-проводящими путями.
Физиология дыхания
Все процессы жизнедеятельности протекают при обязательном участии кислорода, т. е. являются аэробными. Особенно чувствительной к кислородной недостаточности является ЦНС и, прежде всего, корковые нейроны, которые в бескислородных условиях погибают раньше других. Как известно, период клинической смерти не должен превышать пяти минут. В противном случае, в нейронах коры головного мозга развиваются необратимые процессы.
Дыхание - физиологический процесс обмена газов в легких и тканях.
Весь процесс дыхания можно разделить на три основных этапа:
легочное (внешнее) дыхание : газообмен в капиллярах легочных пузырьков;
транспорт газов кровью;
клеточное (тканевое) дыхание : газообмен в клетках (ферментатвное окисление питательных веществ в митохондриях).
Рис. Легочное и тканевое дыхание
Эритроциты содержат гемоглобин, сложный железосодержащий белок. Этот белок способен присоединять к себе кислород и углекислый газ.
Проходя по капиллярам легких, гемоглобин присоединяет к себе 4 атома кислорода, превращаясь в оксигемоглобин. Эритроциты транспортируют кислород из легких в ткани организма. В тканях происходит освобождение кислорода (оксигемоглобин превращается в гемоглобин) и присоединение углекислого газа (гемоглобин превращается в карбогемоглобин). Далее эритроциты транспортируют углекислый газ к легким для удаления из организма.
Рис. Транспортная функция гемоглобина
Молекула гемоглобина образует стойкое соединение с оксидом углерода II (угарным газом). Отравление угарным газом приводит к гибели организма в связи с кислородной недостаточностью.
Механизм вдоха и выдоха
Вдох - является активным актом, так как осуществляется при помощи специализированных дыхательных мышц.
К дыхательным мышцам относятся межреберные мышцы и диафрагма. При глубоком вдохе используются мышцы шеи, груди и пресса.
Сами легкие мышц не имеют. Они не способны самостоятельно растягиваться и сокращаться. Легкие лишь следуют за грудной клеткой, которая расширяется благодаря диафрагме и межреберным мышцам.
Диафрагма во время вдоха опускается на 3 - 4 см, вследствие чего объем грудной клетки увеличивается на 1000 - 1200 мл. Кроме того диафрагма отодвигает нижние ребра к периферии, что также ведет к увеличению емкости грудной клетки. Причем, чем сильнее сокращения диафрагма, тем больше увеличивается объем грудной полости.
Межреберные мышцы, сокращаясь, приподнимают ребра, что также вызывает увеличение объема грудной клетки.
Легкие, следуя за растягивающейся грудной клеткой, сами растягиваются, и давление в них падает. В результате создается разность между давлением атмосферного воздуха и давлением в легких, воздух устремляется в них - происходит вдох.
Выдох , в отличие от вдоха, является пассивным актом, так как в его осуществлении не принимают участие мышцы. При расслаблении межреберных мышц ребра под действием силы тяжести опускаются; диафрагма, расслабляясь поднимается, занимая свое привычное положение, - объем грудной полости уменьшается - легкие сокращаются. Происходит выдох.
Легкие находятся в герметически закрытой полости, образованной легочной и пристеночной плеврой. В плевральной полости давление ниже атмосферного ("отрицательное”). За счет отрицательного давления легочная плевра плотно прижимается к пристеночной.
Уменьшение давления в плевральном пространстве является основной причиной увеличения объема легких во время вдоха, то есть является той силой, которая и растягивает легкие. Так, во время увеличения объема грудной клетки давление в межплевральном образовании уменьшается и, вследствие разности давлений, воздух активно поступает в легкие и увеличивает их объем.
Во время выдоха давление в плевральной полости возрастает, и, в силу разности давлений, воздух выходит, легкие спадаются.
Грудное дыхание осуществляется преимущественно за счет наружных межреберных мышц.
Брюшное дыхание осуществляется за счет диафрагмы.
У мужчин отмечается брюшной тип дыхания, а у женщин - грудной. Однако независимо от этого и мужчины, и женщины дышат ритмично. С первого часа жизни ритм дыхания не нарушается, изменяется лишь его частота.
Новорожденный ребенок дышит 60 раз в минуту, у взрослого человека частота дыхательных движений в покое составляет около 16 - 18. Однако во время физической нагрузки, эмоционального возбуждения или при повышении температуры тела частота дыхания может значительно увеличиваться.
Жизненная емкость легких
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ ) - это максимальное количество воздуха, которое может поступить и вывестись из легких во время максимального вдоха и выдоха.
Жизненная емкость легких определяется прибором спирометром .
У взрослого здорового человека ЖЕЛ меняется в пределах от 3500 до 7000 мл и зависит от пола и от показателей физического развития: например, объема грудной клетки.
ЖЕЛ состоит из нескольких объемов:
Дыхательный объем (ДО) - это количество воздуха, которое поступает и выводится из легких при спокойном дыхании (500-600 мл).
Резервный объем вдоха (РОВ ) - это максимальное количество воздуха, которое может поступить в легкие после спокойного вдоха (1500 - 2500 мл).
Резервный объем выдоха (РОВ) - это максимальное количество воздуха, которое может вывестись из легких после спокойного выдоха(1000 - 1500 мл).
Регуляция дыхания
Дыхание регулируется нервными и гуморальными механизмами, которые сводятся к обеспечению ритмической деятельности дыхательной системы (вдох, выдох) и адаптационных дыхательных рефлексов, то есть изменению частоты и глубины дыхательных движений, имеющих место при изменяющихся условиях внешней среды или внутренней среды организма.
Ведущим дыхательным центром, как было установлено Н. А. Миславским в 1885 году, является дыхательный центр, расположенный в области продолговатого мозга.
Дыхательные центры обнаружены в области гипоталамуса. Они принимают участие в организации более сложных адаптационных дыхательных рефлексов, необходимых при изменении условий существования организма. Кроме того, дыхательные центры размещаются и в коре головного мозга, осуществляя высшие формы адаптационных процессов. Наличие дыхательных центров в коре головного мозга доказывается образованием дыхательных условных рефлексов, изменениями частоты и глубины дыхательных движений, имеющих место при различных эмоциональных состояниях, а также произвольными изменениями дыхания.
Вегетатвная нервная система иннервирует стенки бронхов. Их гладкая мускулатура снабжена центробежными волокнами блуждающих и симпатических нервов. Блуждающие нервы вызывают сокращение бронхиальной мускулатуры и сужение бронхов, а симпатические нервы расслабляют бронхиальную мускулатуру и расширяют бронхи.
Гуморальная регуляция: вдох осуществляется рефлекторно в ответ на повышение концентрацию углекислого газа в крови.
Похожая информация.
Дыхательная система.
Функции дыхательной системы:
1. Обеспечивает ткани организма кислородом и удаляет из них углекислый газ;
3. участвует в обонянии;
4. участвует в выработке гормонов;сс
5. участвует в обмене веществ;
6. участвует в иммунологической защите.
В воздухоносных путях воздух согревается либо охлаждается, очищается, увлажняется, а так же происходит восприятие обонятельных, температурных и механических раздражений. Дыхательная система начинается с полости носа.
Входными отверстиями в носовую полость являются ноздри. Передняя нижняя стенка отделяет носовую полость от ротовой, и состоит из мягкого и твердого неба. Задняя стенка носа – это носоглоточное отверстие (хоаны) которое переходит в носоглотку. Носовая пластина состоит из передней решетчатой кости и сошника. От перегородки носа сторону по разным сторонам находятся изогнутые костные пластинки – носовые раковины. В нижний носовой ход открывается носослезный канал.
Слизистая оболочка – выстлана мерцательным эпителием и содержит значительное количество желез, выделяющих слизь. Также проходят множество сосудов, согревающих холодный воздух, и нервов, которые выполняют обонятельную функцию, поэтому считается органом обоняния. Через хоаны воздух поступает в глотку, а потом в гортань.
Гортань (larynx) – находится в передней части шеи на уровне IV-V II шейных позвонков; на поверхности шеи образует небольшое (у женщин) и сильно выступающее вперед (у мужчин) возвышение – выступ гортани (кадык, адамово яблоко – prominentico lyngeria). Спереди гортань подвешена у подъязычной кости, внизу соединяется с трахеей. Спереди гортани лежат мышцы шеи, сбоку – сосудисто-нервные пучки. Состоит из хрящей. Они делятся на:
1.непарные (перстневидный, щитовидный, надгортанник);
2. парные (черпаловидные, рожковидные, клиновидные).
Хрящи гортани.
Основной хрящ – это перстневидный хрящ, который соединяет внизу связочками с первым хрящевым кольцом.
Основу гортани составляет гиалиновый перстневидный хрящ, который соединяет с первым хрящом трахеи при помощи связки. Он имеет дугу и четырехугольную пластинку; дуга хряща направлена вперед, пластинка – назад. На дуге перстневидного хряща расположен гиалиновый непарный, самый большой хрящ гортани – щитовидный . Черпаловидный хрящ парный, гиалиновый, похож на четырехугольную пирамиду. Рожковидный и клиновидный хрящи находятся в толще черпаловидной связки.
Хрящи гортани связаны между собой при помощи суставов и связок. Мышцы гортани . Все мышцы гортани делятся на три группы: расширители суживающие голосовую щель и изменяющие напряжение голосовых связок. 1. Мышца, расширяющая голосовую щель – задняя перстнечерпаловидная (парная мышца);
Гортань имеет оболочки:
1. слизистая – покрыта мерцательным эпителием, кроме голосовых связок.
2. фиброзно-хрящевая - - состоит из гиалиновых и эластичных хрящей.
3. соединительнотканная (адвентиция).
У детей размеры гортани меньше, чем у взрослых; голосовые связки короче, тембр голоса выше. Размеры гортани могут изменяться в период полового созревания, что ведет к изменению голоса.
Трахея (trachea) – это трубка длиной 10-15см., имеет 2части: шейную и грудную. Сзади проходит пищевод, спереди проходит щитовидная железа, вилочковая железа, дуга аорты и ее ветви. На уровне нижнего края VI шейного позвонка, и заканчивается на уровне верхнего края V грудного позвонка. Делится на 2 бронха, которые отходят в правое и левое легкое. Это место называется бифуркацией.
Правый – длина 3см., состоит из 6-8 хрящей. Короче и шире, отходит от трахеи тупым углом.
Левый – длина 4-5см., состоит из 9-12 хрящей. Длинный и узкий, идет под дугой аорты.
Трахея и бронхи состоят из 16-20 гиалиновых хрящевых полуколец. Полукольца соединяются между собой кольцевыми связками. Изнутри трахея и бронхи выстланы слизистой оболочкой, потом подслизистая оболочка, а за ней хрящевая ткань. Слизистая оболочка складок не имеет, выстилает многорядно плазматическим реснитчатым эпителием и тоже имеет большое количество бокаловидных клеток.
Легкие (pulmones) – это главные органы дыхательного аппарата, занимают почти вся полость грудной клетки. Меняют форму и размеры в зависимости от фазы дыхания. Имеет форму усеченного конуса. Верхушка легкого обращена над ключичной ямкой. Внизу легкие имеют вогнутое основание. Они прилежат к диафрагме.
В легком выделяют три поверхности: выпуклую, реберную , прилегающую к внутренней поверхности стенки грудной полости; диафрагмальную – прилегает к диафрагме; медиальную (средостенную), направленную в сторону средостения.
Каждое легкое бороздами делится на доли: правое – на 3 (верхнюю, среднюю, нижнюю), левое на 2 (верхнюю и нижнюю).
Каждое легкое состоит из разветвленных бронхов, которые образуют бронхиальное дерево и систему легочных пузырьков. Бронх диаметром 1мм называется дольковым. Каждый альвеолярный ход заканчивается двумя альвеолярными мешочками. Стенки альвеолярных мешочков состоят их легочных альвеол. Диаметр альвеолярного хода и альвеолярного мешочка составляет 0,2 – 0,6мм, альвеолы – 0,25-0,30мм.
Дыхательные бронхиолы, а также альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки и альвеолы легкого образуют альвеолярное дерево (легочный ацинус), которое является структурно-функциональной единицей легкого. Количество легочных ацинусов в одном легком 15000; количество альвеол в среднем 300-350млн, а площадь дыхательной поверхности всех альвеол – около 80 м 2 .
Плевра (pleura) – тонкая гладкая серозная оболочка, которая окутывает каждое легкое.
Различают висцеральную плевру, которая плотно срастается с тканью легкого и заходит в щели между долями легкого, и париетальную, которая выстилает внутри стенки грудной полости.
Париетальная плевра состоит из реберной, медиастинальной и диафрагмальной плевры.
Между париетальной и висцеральной плеврой образуется щелевидное замкнутое пространство – плевральная полость. В ней находится небольшое количество серозной жидкости.
Средостение (mediastinum) – представляет собой комплекс органов, расположенных между правой и левой плевральной полостями. Спереди средостение ограничено грудиной, сзади – грудным отделом позвоночного столба, с боков - правой и левой медиастинальной плеврой. Вверху средостение продолжается до верхней апертуры грудной клетки, внизу – до диафрагмы. Различают два отдела средостения: верхнее и нижнее.
Дыхание – это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих газообмен между организмом и внешней средой и окислительные процессы в клетках, в результате которых выделяется энергия.
Органы дыхания
Воздухоносные пути Лёгкие
носовая полость
носоглотка
Органы дыхания выполняют следующие функции : воздухопроводную, дыхательную, газообменную, звукообразовательную, определение запаха, гуморальную, участвуют в липидном и водно-солевом обмене, иммунную.
Носовая полость образована костями, хрящами и выстлана слизистой оболочкой. Продольная перегородка делит её на правую и левую половины. В носовой полости воздух согревается (кровеносные сосуды), увлажняется (слеза), очищается (слизь, ворсинки), обеззараживается (лейкоциты, слизь). У детей носовые ходы узкие, а слизистая оболочка при малейшем воспалении набухает. Поэтому дыхание детей, особенно в первые дни жизни, затруднено. Есть и другая этому причина – придаточные полости и пазухи у детей недоразвиты. Например, гайморова полость полного развития достигает только в период смены зубов, лобная – до 15 лет. Слезно-носовый канал широкий, что ведёт к проникновению инфекции и возникновению конъюнктивитов. При дыхании носом происходит раздражение нервных окончаний слизистой оболочки, рефлекторным путем усиливается сам акт дыхания, его глубина. Поэтому при дыхании через нос в легкие поступает больше воздуха, чем при дыхании через рот.
Из носовой полости через хоаны воздух попадает в носоглотку – воронкообразную полость, которая сообщается с полостью носа и через отверстие евстахиевой трубы соединяется с полостью среднего уха. Носоглотка выполняет функцию проведения воздуха.
Гортань – это не только отдел воздухоносных путей, но и орган голосообразования. Она выполняет и защитную функцию – препятствует попаданию пищи и жидкости в дыхательные пути.
Надгортанник расположен над входом в гортань и прикрывает её в момент глотания. Наиболее узкий отдел гортани – голосовая щель, которая ограничивается голосовыми связками. Длина голосовых связок у новорожденных одинакова. К моменту полового созревания у девочек составляет 1,5 см, у мальчиков – 1,6 см.
Трахея является продолжением гортани. Это трубка длиной 10-15 см у взрослых и 6-7 см у детей. Скелет её состоит из 16-20 хрящевых полуколец, препятствующих спаданию её стенок. На всём протяжении трахея выстлана мерцательным эпителием и содержит много железок, выделяющих слизь. В нижнем конце трахея делится на 2 главных бронха.
Стенки бронхов поддерживаются хрящевыми кольцами и выстланы мерцательным эпителием. В лёгких бронхи ветвятся, образуя бронхиальное дерево. Самые тонкие веточки называются бронхиолами, которые заканчиваются выпуклыми мешочками, стенки которых образованы большим количеством альвеол. Альвеолы оплетены густой сетью капилляров малого круга кровообращения. В них происходит обмен газов между кровью и альвеолярным воздухом.
Лёгкие – это парный орган, занимающий почти всю поверхность грудной клетки. Лёгкие состоят из бронхиального дерева. Каждое лёгкое имеет форму усеченного конуса, расширенной частью прилегающего к диафрагме. Верхушки лёгких выходят за ключицы в область шеи на 2-3 см. Высота лёгких зависит от пола и возраста и составляет приблизительно 21-30 см у взрослых, а у детей соответствует их росту. Масса лёгких также имеет возрастные различия. У новорожденных примерно 50 г, младших школьников – 400 г, у взрослых – 2 кг. Правое лёгкое несколько больше левого и состоит из трёх долей, в левом – 2 и имеется сердечная вырезка – место прилегания сердца.
Снаружи лёгкие покрыты оболочкой – плеврой – имеющей 2 листка – лёгочный и пристеночный. Между ними находится замкнутая полость – плевральная, с небольшим количеством плевральной жидкости, которая облегчает скольжение одного листка по другому при дыхании. В полости плевры воздух отсутствует. Давление в ней отрицательное – ниже атмосферного.
