Система органов дыхания обеспечивает. Дыхательная система. Важнейшие органы дыхания человека

Дыхание является связующим звеном между человеком и окружающей средой обитания. Если поступление воздуха затруднено, то органы дыхания человека и сердце начинают работать в усиленном режиме, что обеспечить необходимое количество кислорода для дыхания. Система органов дыхания и дыхательной системы у человека способна адаптироваться к условиям окружающей среды.

Дыхательная система человека обеспечивает газообмен между атмосферным воздухом и легкими, в результате которого кислород из легких поступает в кровь и переносится кровью к тканям организма, а углекислый газ транспортируется от тканей в противоположном направлении. В состоянии покоя тканями организма взрослого человека потребляется примерно 0,3 л кислорода в 1 мин и в них образуется несколько меньшее количество углекислого газа. Отношение количества образующегося в его тканях С02 к потребляемому организмом количеству 02 называется дыхательным коэффициентом, величина которого в обычных условиях равна 0,9. Поддержание нормального уровня газового гомеостазиса 02 и С02 организма в соответствии со скоростью тканевого метаболизма (дыхания) является основной функцией дыхательной системы организма человека.

Эта система состоит из единого комплекса костной, хрящевой, соединительной и мышечной тканей грудной клетки, дыхательных путей (воздухоносный отдел легких), обеспечивающих движение воздуха между внешней средой и воздушным пространством альвеол, а также легочной ткани (респираторный отдел легких), которая обладает высокой эластичностью и растяжимостью. В состав дыхательной системы входит собственный нервный аппарат, управляющий дыхательными мышцами грудной клетки, чувствительные и двигательные волокна нейронов вегетативной нервной системы, имеющие терминали в тканях органов дыхания. Местом газообмена между организмом человека и внешней средой являются альвеолы легких, общая площадь которых достигает в среднем 100 м2.

Альвеолы (порядка 3 . 108) находятся на конце мелких дыхательных путей легких, имеют диаметр примерно 0,3 мм и плотно контактируют с легочными капиллярами. Циркуляция крови между клетками тканей организма человека, потребляющих 02 и продуцирующих С02, и легкими, где эти газы обмениваются с атмосферным воздухом, осуществляется системой кровообращения.

Функции дыхательной системы. В организме человека дыхательная система выполняет дыхательную и недыхательную функции. Дыхательная функция системы поддерживает газовый гомеостазис внутренней среды организма в соответствии с уровнем метаболизма его тканей. С вдыхаемым воздухом в легкие попадают микрочастицы пыли, которые задерживаются слизистой оболочкой дыхательных путей и затем удаляются из легких с помощью защитных рефлексов (кашель, чиханье) и механизмов мукоцилиарного очищения (защитная функция).

Недыхательные функции системы обусловлены такими процессами, как синтез (сурфактанта, гепарина, лейкотриенов, простагландинов), активация (ангиотензина II) и инактивация (серотонина, простагландинов, норадреналина) биологически активных веществ, при участии альвеолоцитов, тучных клеток и эндотелия капилляров легких (метаболическая функция). Эпителий слизистой оболочки дыхательных путей содержит иммунокомпетентные клетки (Т- и В-лимфоциты, макрофаги) и тучные клетки (синтез гистамина), обеспечивающие защитную функцию организма. Через легкие из организма выводятся с выдыхаемым воздухом пары воды и молекулы летучих веществ (выделительная функция), а также незначительная часть тепла из организма (терморегулирующая функция). Дыхательные мышцы грудной клетки участвуют в поддержании положения тела в пространстве (позно-тоническая функция). Наконец, нервный аппарат дыхательной системы, мышцы голосовой щели и верхних дыхательных путей, а также мышцы грудной клетки участвуют в речевой деятельности человека (функция речеобразования). Основная дыхательная функция системы дыхания реализуется в процессах внешнего дыхания, которые представляют собой обмен газов (02, С02 и N2) между альвеолами и внешней средой, диффузию газов (02 и С02) между альвеолами легких и кровью (газообмен). Наряду с внешним дыханием в организме осуществляется транспорт дыхательных газов кровью, а также газообмен 02 и С02 между кровью и тканями, который называется нередко внутренним (тканевым) дыханием.

Учеными был установлен интересный факт. Воздух, который поступает в органы дыхания человека, условно образует два потока, один из которых проходит в левую часть носа и проникает в левое легкое, второй поток проникает в правую часть носа и подает в правое легкое.

Также исследования показали, что в артерии мозга человека происходит также разделение на два потока получаемого воздуха. Процесс дыхания должен быть правильным, что немаловажно для нормальной жизнедеятельности. Поэтому необходимо знать о строении дыхательной системы человека и органов дыхания.

Дыхательный аппарат человека включает трахею, легкие, бронхи, лимфатическую, и сосудистую систему. Также к ним относят нервную систему и мышцы дыхания, плевру. К дыхательной системе человека относят верхние и нижние дыхательные пути. Верхние дыхательные пути: нос, глотка, полость рта. Нижние дыхательные пути: трахея, гортань и бронхи.

Дыхательные пути необходимы для поступления, а также выведения воздуха из легких. Самый главный орган всей дыхательной системы — легкие, между которыми расположено сердце.

Органы дыхания

Носовая полость

- основной канал поступления воздуха в дыхательные пути. Разделена на две части костно-хрящевой носовой перегородкой. Внутренняя часть каждой полости образована костными ямками и выпуклостями, называемыми перегородками, и покрыта слизистой оболочкой, состоящей из многочисленных волосков, или ресничек, и желез, выделяющих мокроту. Нос очищает вдыхаемый воздух: благодаря ресничкам он задерживает мелкую пыль, которая находится в воздухе, а с помощью мокроты создает защиту от возможных инфекций, так как разрушает микроорганизмы, находящиеся в воздухе, которым мы дышим.

Слизистая оболочка предохраняет от поступления в организм слишком сухого воздуха и обеспечивает ему необходимую влажность. Кроме того, ее кровеносные сосуды поддерживают оптимальную температуру в носовой полости, а складки внутренней стенки задерживают и согревают вдыхаемый воздух.

Ротовая полость

- это одна из основных частей системы органов пищеварения, но это также и дыхательный путь, кроме того, она участвует в речеобразовании. Она ограничена губами, внутренней частью щек, основанием языка и небом.

Функция ротовой полости в процессе дыхания незначительна, так как ноздри приспособлены для этой цели намного лучше. Тем не менее она служит входом и выходом для воздуха в случаях, когда есть большая необходимость насытить легкие кислородом. Например, когда мы делаем большие физические усилия или когда закупориваются ноздри из-за травмы или простуды.

Ротовая полость принимает участие в речеобразовании, так как язык и зубы артикулируют звуки, производимые голосовыми связками в гортани.

Трахея

представляет собой трубку, соединяющую гортань и бронхи. Трахея имеет длину около 12-15 см. Трахея, в отличие от легких — непарный орган. Основная функция трахеи — проводить воздух в легкие, а также выводить его. Располагается трахея между шестым позвонком шеи и пятым позвонком грудного отдела. В конце трахея раздваивается на два бронха. Раздвоение трахеи получило название бифуркации. В начале трахеи к ней примыкает щитовидная железа. С задней стороны трахеи находится пищевод. Трахею покрывает слизистая оболочка, которая является основой, а также ее покрывает мышечно-хрящевая ткань, волокнистой структуры. Состоит трахея из 18-20 колец хрящевой ткани, благодаря которым трахея гибкая.

Глотка

представляет собой трубку, которая берет начало в полости носа. В глотке пересекаются пищеварительные и дыхательные пути. Глотку можно назвать звеном соединения носовой полости и полости рта, а также глотка соединяет гортань и пищевод. Находится глотка между основанием черепа и 5-7 позвонками шеи. Носовая полость является начальным отделом дыхательной системы. Состоит из наружного носа и носовых ходов. Функцией носовой полости является фильтрация воздуха, а также его очищение и увлажнение. Ротовая полость — это второй путь поступления воздуха в дыхательную систему человека. Полость рта имеет два отдела: задний и передний. Передний отдел также называют преддверием рта.

Гортань

— орган дыхания, соединяющий трахею и глотку. В гортани находится голосовой аппарат. Гортань находится в районе 4-6 позвонков шеи и при помощи связок присоединена к подъязычной кости. Начало гортани в области глотки, а конец — раздвоение на две трахеи. Щитовидный, перстневидный и надгортанные хрящи составляют гортань. Это большие непарные хрящи. Также ее образуют малые парные хрящи: рожковидный, клиновидный, черпаловидный. Соединение суставов обеспечивается связками и суставами. Между хрящами находятся мембраны, выполняющие также функцию соединения.

Бронхи

представляют собой трубки, образованные в результате раздвоения трахеи. Каждый из главных бронхов ветвится затем на более мелкие бронхи, идущие к различным участкам или долям легких.

Бронхи, которые проникают в доли легких, называются долевыми бронхами, и их три в правом легком и два в левом. Дальше долевые бронхи продолжают ветвиться и сужаться, делясь на сегментарные бронхи, и, наконец, превращаются в трубки диаметром менее 1 мм - бронхиолы.

Бронхиолы распределяют кислород своими окончаниями, легочными альвеолами, своеобразными пузырьками, в которых осуществляться газообмен, то есть обмен углекислого газа на кислород.

Легкие —

главные органы дыхания. Они имеют форму конуса. Легкие расположены в области грудной клетки, расположены по обе стороны от сердца. Основная функция легких — газообмен, который происходит при помощи альвеол. В легкие поступает кровь из вен, благодаря легочным артериям. Воздух проникает через дыхательные пути, обогащая органы дыхания необходимым кислородом. Клетки нуждаются в обеспечении кислородом, для того, чтобы проходил процесс регенерации, и поступали питательные вещества из крови, необходимые организму. Покрывает легкие — плевра, состоящая из двух лепестков, разделенных между собой полостью (плевральная полость).

К легким относится бронхиальное дерево, которое образуется путем раздвоения трахеи. Бронхи в свою очередь разделяются на более тонкие, таким образом, образуются сегментарные бронхи. Бронхиальное дерево заканчивается мешочками очень маленького размера. Эти мешочки — множество соединенных между собой альвеол. Альвеолы обеспечивают газообмен в дыхательной системе. Бронхи покрывает эпителий, который по своему строению напоминает реснички. Реснички выводят слизь к глоточной области. Продвижению способствует кашель. Бронхи имеют слизистую оболочку.

При вдохе диафрагма опускается, рёбра поднимаются, расстояние между ними увеличивается. Обычный спокойный выдох происходит в большой степени пассивно, при этом активно работают внутренние межрёберные мышцы и некоторые мышцы живота. При выдохе диафрагма поднимается, рёбра перемещаются вниз, расстояние между ними уменьшается .

По способу расширения грудной клетки различают два типа дыхания: [ ]

• грудной тип дыхания (расширение грудной клетки производится путём поднятия рёбер), чаще наблюдается у женщин;
• брюшной тип дыхания (расширение грудной клетки производится путём уплощения диафрагмы), чаще наблюдается у мужчин.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Легкие и дыхательная система

✪ Дыхательная система - строение, газообмен, воздух - как всё устроено. Жизненно важно знать всем! ЗОЖ

✪ Дыхательная система человека. Функции и этапы дыхания. Урок биологии №66.

✪ Биология | Как мы дышим? Дыхательная система человека

✪ Строение органов дыхания. Видеоурок по биологии 8 класс

Субтитры

У меня уже есть несколько роликов про дыхание. Я думаю, что даже до моих роликов, вы знали, что нам необходим кислород, и что мы выделяем СО2. Если вы смотрели ролики про дыхание, то знаете, что кислород нужен, чтобы метаболизировать пищу, что она превращается в АТФ, а благодаря АТФ работают все остальные клеточные функции и происходит все, что мы делаем: двигаемся, или дышим, или думаем, все что мы делаем. В процессе дыхания разрушаются молекулы сахаров и выделяется диоксид углерода. В этом ролике мы вернемся назад и и рассмотрим, как кислород попадает в наше тело и как выделяется обратно в атмосферу. То есть мы рассмотрим наш газообмен. Газообмен. Как в организм попадает кислород, и как выделяется диоксид углерода? Я думаю, любой из нас сможет начать этот ролик. Все начинается с носа или рта. У меня все время заложен нос, поэтому у меня дыхание начинается со рта. Когда я сплю, рот у меня все время открыт. Дыхание всегда начинается с носа или рта. Давайте я нарисую человека, у него есть рот и нос. Например, это я. Пусть этот человек дышит через рот. Вот так. Не важно есть ли глаза, но так хоть понятно, что это человек. Ну вот наш объект исследований, мы используем его в качестве схемы. Это ухо. Давайте я нарисую еще волосы. И бакенбарды. Это все не важно, ну вот наш человек. На его примере я покажу как воздух попадает в тело и как выходит. Давайте посмотрим, что у него внутри. Сначала нужно нарисовать снаружи. Посмотрим, как у меня получится. Вот наш парень. Выглядит не очень симпатично. Еще у него есть, у него есть плечи. Итак, вот он. Хорошо. Это рот, а вот это ротовая полость, то есть пространство во рту. Итак, у нас есть ротовая полость. Можно нарисовать язык и все остальное. Давайте, я нарисую язык. Вот это язык. Пространство во рту – это ротовая полость. Примерно так, это ротовая полость. Рот, полость, и ротовое отверстие. Еще у нас есть ноздри, это начало полости носа. Полость носа. Еще одна большая полость, вот так. Мы знаем, что эти полости соединяются позади носа или позади рта. Вот этот участок – глотка. Это глотка. А когда воздух проходит через нос, говорят, что лучше дышать через нос, наверное потому что, воздух в носу очищается, согревается, но все же дышать можно и ртом. Воздух сначала попадает в ротовую полость или полость носа, а затем идет в глотку, а глотка разделяется на две трубки. Одна для воздуха, а вторая для еды. Итак, глотка разделяется. Позади находится пищевод, мы поговорим о нем в других роликах. Сзади пищевод, а спереди, давайте я нарисую разделительную линию. Спереди, например, вот так, они соединяются. Я использовал желтый цвет. Зеленым цветом я буду рисовать воздух, а желтым дыхательные пути. Итак, глотка разделяется вот так. Глотка разделяется вот так. Итак, позади трубки для воздуха находится пищевод. Находится пищевод. Давайте я нарисую его другим цветом. Это пищевод, пищевод. А это гортань. Гортань. Гортань мы рассмотрим позже. По пищеводу идет пища. Все знают, что едим мы тоже ртом. А здесь наша пища начинает движение по пищеводу. Но цель этого ролика – разобраться в газообмене. Что произойдет с воздухом? Давайте рассмотрим воздух, который движется по гортани. В гортани находится голосовой аппарат. Мы можем говорить благодаря вот этим маленьким образованиям, которые вибрируют как раз на нужных частотах, и можно изменять их звучание с помощью рта. Итак, это голосовой аппарат, но сейчас мы не об этом. Голосовой аппарат – это целая анатомическая структура, выглядит примерно так. После гортани воздух попадает в трахею, это что-то вроде трубочки для воздуха. Пищевод – трубочка, по которой проходит пища. Давайте я запишу ниже. Вот это трахея. Трахея – это жесткая трубка. Вокруг нее находится хрящ, получается, что у нее есть хрящ. Представьте шланг для воды, если его сильно согнуть, то вода или воздух не смогут через него проходить. Нам не нужно, чтобы трахея сгибалась. Поэтому она должна быть жесткой, что обеспечивается хрящом. А потом она разделяется на две трубки, я думаю, вы знаете, куда они ведут. Я изображаю не очень подробно. Мне надо, чтобы вы поняли суть, а вот эти две трубочки – это бронхи, то есть одна называется бронх. Это бронхи. Здесь тоже есть хрящ, поэтому бронхи довольно жесткие; далее они ветвятся. Они переходят в трубочки поменьше, вот так, постепенно хрящ исчезает. Они уже нежесткие, и все ветвятся и ветвятся, и уже выглядят как тоненькие линии. Они становятся очень тонкими. И продолжают ветвиться. Воздух делится и расходится ниже по разным путям. Когда исчезает хрящ, бронхи перестают быть жесткими. После вот этой точки уже идут бронхиолы. Это бронхиолы. Например, вот это бронхиола. Именно так и есть. Они становятся все тоньше, и тоньше, и тоньше. Мы дали названия разным участкам дыхательных путей, но суть здесь в том, что поток воздуха попадает внутрь через рот или нос, а потом этот поток разделяется на два отдельных потока, которые попадают в наши легкие. Давайте я нарисую легкие. Вот одно, а вот второе. Бронхи переходят в легкие, в легких находятся бронхиолы и в конце концов бронхиолы заканчиваются. А вот здесь становится интересно. Они становятся меньше и меньше, тоньше, и тоньше, и оканчиваются вот такими маленькими воздушными мешочками. На конце каждой малюсенькой бронхиолы находится малюсенький воздушный мешочек, о них поговорим попозже. Это так называемые альвеолы. Альвеолы. Я использовал много красивых слов, но на самом деле все просто. Воздух попадает в дыхательные пути. А дыхательные пути становятся все уже и уже, и заканчиваются в этих маленьких воздушных мешочках. Вы, наверное, спросите, а как кислород попадает в наш организм? Весь секрет в этих мешочках, они маленькие и у них очень, очень, очень тонкие стенки, я имею в виду мембраны. Давайте я увеличу. Я увеличу одну из альвеол, но вы понимаете, что они очень, очень маленькие. Я нарисовал их довольно большими, но каждая альвеола, давайте я нарисую немного крупнее. Давайте я нарисую эти воздушные мешочки. Итак, вот они, маленькие воздушные мешочки, как этот. Это воздушные мешочки. Еще у нас есть бронхиола, которая оканчивается в в этом воздушном мешочке. А другая бронхиола оканчивается в другом воздушном мешочке, вот так, в другом воздушном мешочке. Диаметр каждой альвеолы -- 200 – 300 микрон. Так, вот это расстояние, давайте я поменяю цвет, это расстояние равно 200-300 микрон. Напоминаю, что микрон – это миллионная доля метра, или тысячная доля миллиметра, что сложно представить. Итак, это 200 тысячных миллиметра. Если сказать проще, то это около одной пятой части миллиметра. Одной пятой части миллиметра. Если попробовать нарисовать это на экране, то миллиметр -- это примерно вот столько. Наверное, немного побольше. Наверное, вот столько. Представьте пятую часть, и это есть, диаметр альвеолы. Если сравнивать с размером клеток, средний размер клеток нашего тела около 10 микрон. Итак, это около 20-30 клеточных диаметров Если брать клетку среднего размера в нашем теле. Итак, у альвеол очень тонкая мембрана. Очень тонкая мембрана. Представьте их себе как воздушные шарики, очень тонкие, почти клеточной толщины и они связаны с кровотоком, вернее, наша кровеносная система проходит около них. Итак, кровеносные сосуды, идут от сердца и стремятся насытиться кислородом. А сосуды, которые не насыщены кислородом и я буду рассказывать подробнее в других роликах про сердце и кровеносную систему, про кровеносные сосуды, в которых нет кислорода; и кровь ненасыщенная кислородом более темного цвета. Она имеет фиолетовый оттенок. Я нарисую ее синим. Итак, это сосуды, направленные от сердца. В этой крови нет кислорода, то есть она не насыщена кислородом, в ней мало кислорода. Сосуды, которые идут от сердца, называют артериями. Давайте я напишу ниже. Мы вернемся к этой теме, когда будем рассматривать сердце. Итак, артерии – это кровеносные сосуды, которые идут от сердца. Кровеносные сосуды, которые идут от сердца. Вы, наверное, слышали об артериях. Сосуды, которые идут к сердцу, -- это вены. Вены идут к сердцу. Важно помнить это, потому что в артериях не всегда движется кровь, насыщенная кислородом, а в венах не всегда отсутствует кислород. Мы поговорим об этом подробней в роликах про сердце и кровеносную систему, а пока запомните, что артерии идут от сердца. А вены направлены к сердцу. Здесь артерии направлены от сердца к легким, к альвеолам, потому что они несут кровь, которой нужно насытиться кислородом. Что же происходит? Воздух проходит через бронхиолы и двигается вокруг альвеол, заполняя их, а так как кислород заполняет альвеолы, то молекулы кислорода могут проникать через мембрану и затем адсорбироваться кровью. Я расскажу подробнее про это в ролике про гемоглобин и красные кровяные тельца, сейчас вам достаточно запомнить, что здесь множество капилляров. Капилляры – это очень маленькие кровеносные сосуды, через них проходит воздух, и что важно, молекулы кислорода и диоксида углерода. Здесь множество капилляров, благодаря им происходит газообмен. Итак, кислород может проникать в кровь, и, поэтому, как только кислород… вот сосуд, который идет от сердца, это просто трубка. Как только кислород проникает в кровь, она может идти обратно в сердце. Как только кислород проникает в кровь, она может вернуться в сердце. То есть, вот здесь, эта трубка, эта часть кровеносной системы превращается из артерии, направленной от сердца, в вену, направленной к сердцу. Есть специальное название для этих артерий и вен. Их называют пульмональные артерии и вены. Итак, пульмональные артерии направлены от сердца к легким, к альвеолам. От сердца к легким, к альвеолам. А пульмональные вены направлены к сердцу. Пульмональные вены. Пульмональные вены. И вы спросите: а что значит пульмональные? «Пульмо» от латинского слова «легкие». Это значит, что эти артерии идут к легким и вены направлены от легких. То есть, под «пульмональным», имеется в виду, что-то, связанное с нашим дыханием. Нужно знать это слово. Итак кислород проникает в организм через рот или нос, через гортань, он может заполнить желудок. Можно надуть желудок как шарик, но это не поможет кислороду проникнуть в кровь. Кислород проходит через гортань, в трахею, потом через бронхи, через бронхиолы и в конце концов попадает в альвеолы и там адсорбируется кровью, и попадает в артерии, а затем мы возвращаемся назад и насыщаем кровь кислородом. Красные кровяные клетки становятся красными, когда гемоглобин становится очень красным при присоединении кислорода и затем мы возвращаемся. Но дыхание -- это не только поглощение кислорода гемоглобином или артериями. При этом еще выделяется диоксид углерода. Итак, эти голубые артерии, которые идут от легких, выделяют в альвеолы диоксид углерода. Он будет выделяться при выдохе. Итак, мы поглощаем кислород. Мы поглощаем кислород. В организм проникает не только кислород, но только он поглощается кровью. А при выходе, мы выделяем диоксид углерода, сначала он был в крови, а потом адсорбируется альвеолами, а затем выделяется из них. Сейчас я расскажу, как это происходит. Как он выделяется из альвеол. Диоксид углерода буквально выдавливается из альвеол. Когда воздух идет назад, голосовые связки могут вибрировать и я могу говорить, но мы сейчас не об этом. В этой теме еще нужно рассмотреть механизмы притока и выпускания воздуха. Представьте себе насос или воздушный шарик – это огромный слой мышц. Происходит это примерно так. Давайте я выделю красивым цветом. Итак, здесь у нас большой слой мышц. Они расположены прямо под легкими, это грудная диафрагма. Грудная диафрагма. Когда эти мышца расслаблены, они имею форму арки, а легкие в этот момент сжаты. Они занимают небольшой объем. А когда я вдыхаю, грудная диафрагма сжимается, и становится короче, в результате чего освобождается пространство для легких. Итак, мои легкие вот столько места. Будто растягиваем воздушный шар, и объем легких становится больше. А когда объем увеличивается, легкие становятся больше из-за того, что сжимается грудная диафрагма, она выгибается вниз, и появляется свободное место. Так как объем увеличивается, то давление внутри уменьшается. Если помните из физики, давление умноженное на объем – это константа. Итак, объем, давайте я напишу ниже. Когда мы вдыхаем, мозг дает сигнал диафрагме сжаться. Итак, диафрагма. Вокруг легких появляется пространство. Легкие расширяются, и заполняют это пространство. Давление внутри ниже, чем снаружи, и это можно представить, как отрицательное давление. Воздух всегда стремится из области высокого давления в область с низким, и поэтому воздух попадает в легкие. Надеюсь, в нем есть немного кислорода, и он попадет в альвеолы, затем в артерии и вернется назад уже присоединенным к гемоглобину в венах. Остановимся на этом подробней. А когда диафрагма перестанет сжиматься, то опять примет прежнюю форму. Итак, она сжимается. Диафрагма словно резиновая. Она возвращается обратно к легким и буквально вытесняет воздух наружу, теперь этот воздух содержит много диоксида углерода. Можно взглянуть на свои легкие, мы их не увидим, но кажется, они не очень большие. Как удается получить достаточно кислорода с помощью легких? Секрет в том, что они ветвятся, у альвеол очень большая площадь поверхности, гораздо больше, чем можно себе представить, по крайней мере, чем я могу себе представить. Я посмотрел, что внутренняя площадь поверхности альвеол, общая площадь поверхности, которая адсорбирует кислород и диоксид углерода из крови, равна 75 квадратным метрам. Это метры, а не футы. 75-ти квадратным метрам. Это метры, а не футы... квадратных метров. Это как кусок брезента или поле. Почти девять на девять метров. Поле равняется почти 27 на 27 квадратных футов. У некоторых двор такого же размера. Такая огромная площадь поверхности воздуха внутри легких. Все складывается. Вот так мы получаем много кислорода с помощью небольших легких. Но площадь поверхности большая, и она позволяет поглощать достаточно воздуха, достаточно кислорода мембраной альвеол, который потом попадет в кровеносную систему и позволяет эффективно выделять диоксид углерода. А сколько у нас альвеол? Я говорил, что они очень маленькие, в каждом легком около 300 миллионов альвеол. В каждом легком 300 миллионов альвеол. Теперь, я надеюсь вам понятно, как мы поглощаем кислород и выделяем диоксид углерода. В следующем ролике мы продолжим говорить про нашу кровеносную систему и о том, как кислород от легких поступает в другие части тела, а также о том, как диоксид углерода из разных частей тела поступает в легкие.

Строение

Дыхательные пути

Различают верхние и нижние дыхательные пути. Символический переход верхних дыхательных путей в нижние осуществляется в месте пересечения пищеварительной и дыхательной систем в верхней части гортани.

Система верхних дыхательных путей состоит из полости носа (лат. cavitas nasi ), носоглотки (лат. pars nasalis pharyngis ) и ротоглотки (лат. pars oralis pharyngis ), а также частично ротовой полости, так как она тоже может быть использована для дыхания. Система нижних дыхательных путей состоит из гортани (лат. larynx , иногда её относят к верхним дыхательным путям), трахеи (др.-греч. τραχεῖα (ἀρτηρία) ), бронхов (лат. bronchi ), лёгких.

Вдох и выдох осуществляется путём изменения размеров грудной клетки с помощью дыхательных мышц. В течение одного вдоха (в спокойном состоянии) в лёгкие поступает 400-500 мл воздуха. Этот объём воздуха называется дыхательным объёмом (ДО). Такое же количество воздуха поступает из лёгких в атмосферу в течение спокойного выдоха. Максимально глубокий вдох составляет около 2 000 мл воздуха. После максимального выдоха в лёгких остаётся воздух в количестве около 1 500 мл, называемый остаточным объёмом лёгких . После спокойного выдоха в лёгких остаётся примерно 3 000 мл. Этот объём воздуха называется функциональной остаточной ёмкостью (ФОЁ) лёгких. Дыхание - одна из немногих функций организма, которая может контролироваться сознательно и неосознанно. Виды дыхания: глубокое и поверхностное, частое и редкое, верхнее, среднее (грудное) и нижнее (брюшное). Особые виды дыхательных движений наблюдаются при икоте и смехе . При частом и поверхностном дыхании возбудимость нервных центров повышается, а при глубоком - наоборот, снижается.

Дыхательные органы

Дыхательные пути обеспечивают связи окружающей среды с главными органами дыхательной системы - лёгкими . Лёгкие (лат. pulmo , др.-греч. πνεύμων ) расположены в грудной полости в окружении костей и мышц грудной клетки. В лёгких осуществляется газообмен между атмосферным воздухом, достигшим лёгочных альвеол (паренхимы лёгких), и кровью , протекающей по лёгочным капиллярам , которые обеспечивают поступление кислорода в организм и удаление из него газообразных продуктов жизнедеятельности, в том числе - углекислого газа. Благодаря функциональной остаточной ёмкости (ФОЁ) лёгких в альвеолярном воздухе поддерживается относительно постоянное соотношение содержания кислорода и углекислого газа, так как ФОЁ в несколько раз больше дыхательного объёма (ДО). Только 2/3 ДО достигает альвеол, который называется объёмом альвеолярной вентиляции . Без внешнего дыхания человеческий организм обычно может прожить до 5-7 минут (так называемая клиническая смерть), после чего наступают потеря сознания, необратимые изменения в мозге и его смерть (биологическая смерть).

Функции дыхательной системы

Кроме того, дыхательная система участвует в таких важных функциях, как терморегуляция , голосообразование , обоняние , увлажнение вдыхаемого воздуха. Лёгочная ткань также играет важную роль в таких процессах, как: синтез гормонов, водно-солевой и липидный обмен. В обильно развитой сосудистой системе лёгких происходит депонирование крови. Дыхательная система также обеспечивает механическую и иммунную защиту от факторов внешней среды.

Газообмен

Газообмен - обмен газов между организмом и внешней средой. Из окружающей среды в организм непрерывно поступает кислород, который потребляется всеми клетками, органами и тканями; из организма выделяются образующийся в нём углекислый газ и незначительное количество других газообразных продуктов метаболизма. Газообмен необходим почти для всех организмов, без него невозможен нормальный обмен веществ и энергии, а, следовательно, и сама жизнь. Кислород, поступающий в ткани, используется для окисления продуктов, образующихся в итоге длинной цепи химических превращений углеводов, жиров и белков. При этом образуются CO 2 , вода, азотистые соединения и освобождается энергия, используемая для поддержания температуры тела и выполнения работы. Количество образующегося в организме и, в конечном итоге, выделяющегося из него CO 2 зависит не только от количества потребляемого O 2 , но и от того, что преимущественно окисляется: углеводы, жиры или белки. Отношение удаляемого из организма объёма CO 2 к поглощённому за то же время объёму O 2 называется дыхательным коэффициентом , который равен примерно 0,7 при окислении жиров, 0,8 при окислении белков и 1,0 при окислении углеводов (у человека при смешанной пище дыхательный коэффициент равен 0,85–0,90). Количество энергии, освобождающееся на 1 л потребленного O 2 (калорический эквивалент кислорода), равно 20,9 кДж (5 ккал) при окислении углеводов и 19,7 кДж (4,7 ккал) при окислении жиров. По потреблению O 2 в единицу времени и по дыхательному коэффициенту можно рассчитать количество освободившейся в организме энергии. Газообмен (соответственно и расход энергии) у пойкилотермных животных (холоднокровных) понижается с понижением температуры тела. Такая же зависимость обнаружена и у гомойотермных животных (теплокровных) при выключении терморегуляции (в условиях естественной или искусственной гипотермии); при повышении температуры тела (при перегреве, некоторых заболеваниях) газообмен увеличивается.

При понижении температуры окружающей среды газообмен у теплокровных животных (особенно у мелких) увеличивается в результате увеличения теплопродукции. Он увеличивается также после приёма пищи, особенно богатой белками (т. н. специфически-динамическое действие пищи). Наибольших величин газообмен достигает при мышечной деятельности. У человека при работе умеренной мощности он увеличивается, через 3-6 мин. после её начала достигает определённого уровня и затем удерживается в течение всего времени работы на этом уровне. При работе большой мощности газообмен непрерывно возрастает; вскоре после достижения максимального для данного человека уровня (максимальная аэробная работа) работу приходится прекращать, так как потребность организма в O 2 превышает этот уровень. В первое время после окончания работы сохраняется повышенное потребление O 2 , используемого для покрытия кислородного долга, то есть для окисления продуктов обмена веществ, образовавшихся во время работы. Потребление O 2 может увеличиваться с 200-300 мл/мин. в состоянии покоя до 2000-3000 при работе, а у хорошо тренированных спортсменов - до 5000 мл/мин. Соответственно увеличиваются выделение CO 2 и расход энергии; одновременно происходят сдвиги дыхательного коэффициента, связанные с изменениями обмена веществ, кислотно-щелочного равновесия и лёгочной вентиляции. Расчёт общего суточного расхода энергии у людей разных профессий и образа жизни, основанный на определениях газообмена важен для нормирования питания. Исследования изменений газообмена при стандартной физической работе применяются в физиологии труда и спорта, в клинике для оценки функционального состояния систем, участвующих в газообмене. Сравнительное постоянство газообмена при значительных изменениях парциального давления O 2 в окружающей среде, нарушениях работы органов дыхания и т. п. обеспечивается приспособительными (компенсаторными) реакциями систем, участвующих в газообмене и регулируемых нервной системой. У человека и животных газообмен принято исследовать в условиях полного покоя, натощак, при комфортной температуре среды (18-22 °C). Количества потребляемого при этом O 2 и освобождающейся энергии характеризуют основной обмен . Для исследования применяются методы, основанные на принципе открытой либо закрытой системы. В первом случае определяют количество выдыхаемого воздуха и его состав (при помощи химических или физических газоанализаторов), что позволяет вычислять количества потребляемого O 2 и выделяемого CO 2 . Во втором случае дыхание происходит в закрытой системе (герметичной камере либо из спирографа, соединённого с дыхательными путями), в которой поглощается выделяемый CO 2 , а количество потребленного из системы O 2 определяют либо измерением равного ему количества автоматически поступающего в систему O 2 , либо по уменьшению объёма системы. Газообмен у человека происходит в альвеолах лёгких и в тканях тела.

Дыхательная недостаточность - пульс, буквально - отсутствие пульса , в русском языке допускается ударение на второй или третий слог) - удушье , обусловленное кислородным голоданием и избытком углекислоты в крови и тканях, например, при сдавливании дыхательных путей извне (удушение), закрытии их просвета отёком, падении давления в искусственной атмосфере (либо системе обеспечения дыхания) и так далее. В литературе механическую асфиксию определяют как: «кислородное голодание, развившееся в результате физических воздействий, препятствующих дыханию, и сопровождающееся острым расстройством функций центральной нервной системы и кровообращения…» или как «нарушение внешнего дыхания, вызванное механическими причинами, приводящее к затруднению или полному прекращению поступления в организм кислорода

ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА и дыхание

Дыхательная система включает воздухоносные пути и легкие.

Газоносные (воздухоносные) пути – полость носа, глотка (перекрещиваются дыхательные и пищеварительные пути), гортань, трахея и бронхи. Основная функция воздухоносных путей – проведение воздуха извне в легкие и из легких наружу. Газоносные пути имеют в своих стенках костную основу (носовая полость) или хрящи (гортань, трахея, бронхи), вследствие чего органы сохраняют просвет и не спадаются. Слизистая оболочка воздухоносных путей покрыта мерцательным эпителием, реснички их клеток своими движениями изгоняют наружу вместе со слизью попавшие в дыхательные пути инородные частицы.

Легкие составляют собственно дыхательную часть системы, в них происходит газообмен между воздухом и кровью.

Полость носавыполняет двоякую функцию – она является началом дыхательных путей и органом обоняния. Вдыхаемый воздух, проходя через полость носа, очищается, согревается, увлажняется. Содержащиеся в воздухе пахучие вещества раздражают обонятельные рецепторы, в которых возникают нервные импульсы. Из полости носа вдыхаемый воздух попадает в носоглотку, затем – в гортань. Воздух может поступать в носоглотку и через ротовую полость. Полость носа и носоглотку называют верхними дыхательными путями.

Гортаньрасполагается в передней части шеи. Скелетом гортани служат 6 хрящей, соединенных друг с другом при помощи суставов и связок. Вверху гортань подвешана связками к подъязычной кости, внизу соединяется с трахеей. При глотании, разговоре, кашле гортань смещается вверх‒вниз. В гортани находятся голосовые связки из эластичных волокон. При прохождении выдыхаемого воздуха через голосовую щель (узкое пространство между голосовыми складками) голосовые связки колеблются, вибрируют и воспроизводят звуки. Более низкий голос у мужчин зависит от большей длины голосовых связок, чем у женщин и детей.

Трахеяимеет скелет в виде 16‒20 хрящевых полуколец, не замкнутых сзади и соединенных кольцевыми связками. Задняя часть полуколец замещена перепонкой. Впереди трахеи в верхней ее части находится щитовидная железа и вилочковая, сзади – пищевод. На уровне V грудного позвонка трахея делится на два главных бронха – правый и левый. Правый главный бронх является как бы продолжением трахеи, он короче и шире левого, в него чаще попадают инородные тела. Стенки главных бронхов имеют такое же строение, как трахея. Слизистая оболочка бронхов, как и трахеи, выстлана мерцательным эпителием, богата слизистыми железами и лимфоидной тканью. В воротах легких главные бронхи делятся на долевые, те, в свою очередь, на сегментарные и другие более мелкие. Разветвление бронхов в легких называется бронхиальным деревом. Стенки мелких бронхов образованы эластическими хрящевыми пластинками, а самых мелких – гладкомышечной тканью (см. рис. 21).

Рис. 21. Гортань, трахея, главные и сегментарные бронхи

Легкие(правое и левое) расположены в грудной полости, справа и слева от сердца и крупных кровеносных сосудов (см. рис. 22). Легкие покрыты серозной оболочкой – плеврой, которая имеет 2 листка, первый окружает легкое, второй – прилегает к грудной клетке. Между ними пространство, которое называется плевральной полостью. Плевральная полость содержит серозную жидкость, физиологическая роль которой состоит в уменьшении трения плевры во время дыхательных движений.

Рис. 22. Положение легких в грудной клетке

Через ворота легкого входят главный бронх, легочная артерия, нервы, а выходят легочные вены и лимфатические сосуды. Каждое легкое бороздами делится на доли, в правом легком 3 доли, в левом – 2. Доли делятся на сегменты, которые состоят из долек. В каждую из них входит дольковый бронх диаметром около 1 мм, он делится на концевые (терминальные) бронхиолы, а концевые – на дыхательные (респираторные) бронхиолы. Дыхательные бронхиолы переходят в альвеолярные ходы, на стенках которых имеются миниатюрные выпячивания (пузырьки) - альвеолы. Одна концевая бронхиола с ее разветвлениями – дыхательными бронхиолами, альвеолярными ходами и альвеолами называется легочным ацинусом. Под микроскопом кусочек ткани легкого (дыхательные бронхиолы, альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки с альвеолами) напоминают виноградную гроздь (acinus), что послужило причиной образования названия. Ацинус является структурно-функциональной единицей легкого, в нем происходит газообмен между протекающей по капиллярам кровью и воздухом альвеол. В обоих легких человека имеется примерно 600‒700 млн альвеол, дыхательная поверхность которых составляет около 120 м 2 .

Физиология дыхания

Дыхание – это процесс газообмена между организмом и внешней средой. Из внешней среды организм потребляет кислород, обратно выделяет углекислый газ. Кислород необходим клеткам, тканям организма для окисления питательных веществ (углеводов, жиров, белков), в результате чего освобождается энергия. Углекислый газ является конечным продуктом обмена веществ. Остановка дыхания ведет к немедленному прекращению обмена веществ. Ниже в табл. 4 приведено содержание кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. Выдыхаемый воздух состоит из смеси альвеолярного воздуха и воздуха мертвого пространства (воздух газоносных путей), состав которого мало отличается от вдыхаемого воздуха.

Таблица 4

во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе, %

Процесс дыхания включает в себя следующие этапы:

Внешнее дыхание – газообмен между окружающей средой и альвеолами легких;

Газообмен между альвеолами и кровью. Поступающий по газоносным путям в легкие кислород через стенки легочных альвеол и кровеносных капилляров поступает в кровь и захватывается эритроцитами, а углекислый газ выводится из крови в альвеолы;

Транспорт газов кровью – кислорода из легких ко всем тканям организма, а углекислого газа – в обратном направлении.

Газообмен между кровью и тканями. Кислород из крови через стенки кровеносных капилляров поступает к клеткам и другим тканевым структурам, где включается в обмен веществ.

Тканевое или клеточное дыхание – основное звено дыхательного процесса; оно заключается в окислении ряда веществ, в результате чего высвобождается энергия. Процесс тканевого дыхания происходит при участии специальных ферментов.

С ложно переоценить значимость кислорода для организма человека. Ребёнок ещё в утробе матери не сможет полноценно развиваться при недостатке этого вещества, которое поступает через материнскую кровеносную систему. И при появлении на свет кроха издаёт крик, совершая первые дыхательные движения, которые не прекращаются в течение всей жизни.

Кислородный голод никак не регулируется сознанием. При недостатке питательных веществ или жидкости мы испытываем жажду или необходимость в еде, но едва ли кто-то ощущал потребность организма в кислороде. Регулярное дыхание возникает на клеточном уровне, поскольку ни одна живая клетка не способна функционировать без кислорода. И чтобы этот процесс не прерывался, в организме предусмотрена дыхательная система.

Дыхательная система человека: общие сведения

Дыхательная, или респираторная, система представляет собой комплекс органов, благодаря которым осуществляется доставка кислорода из окружающей среды в кровеносную систему и последующее выведение отработанных газов обратно в атмосферу. Помимо этого, она задействована в теплообмене, обонянии, формировании голосовых звуков, синтезе гормональных веществ и метаболических процессах. Однако наибольший интерес представляет именно газообмен, поскольку является наиболее значимым для поддержания жизнедеятельности.

При малейшей патологии дыхательной системы функциональность газообмена снижается, что может приводить к активации компенсаторных механизмов либо кислородному голоданию. Для оценки функций органов дыхания принято использовать следующие понятия:

• Жизненная ёмкость лёгких, или ЖЕЛ,- максимально возможный объём атмосферного воздуха, поступившего за один вдох. У взрослых он варьируется в пределах 3,5‒7 литров в зависимости от степени натренированности и уровня физического развития.
• Дыхательный объём, или ДО, - показатель, характеризующий среднестатистическое поступление воздуха за один вдох в спокойных и комфортных условиях. Норма для взрослых составляет 500‒600 мл.
• Резервный объём вдоха, или РОВд, - предельное количество атмосферного воздуха, поступившего в спокойных условиях за один вдох; составляет порядка 1,5‒2,5 литра.
• Резервный объём выдоха, или РОВыд,- предельный объём воздуха, который покидает организм в момент спокойного выдоха; нормой является примерно 1,0‒1,5 литра.
• Частота дыхания - количество дыхательных циклов (вдох-выдох), совершённых в минуту. Норма зависит от возраста и степени нагрузки.

Каждый из этих показателей имеет определённое значение в пульмонологии, поскольку любое отклонение от нормальных цифр свидетельствует о наличии патологии, требующей соответствующего лечения.

Строение и функция дыхательной системы

Дыхательная система обеспечивает организм достаточным поступлением кислорода, участвует в газообмене и выведении токсических соединений (в частности углекислоты). Поступая по воздухоносным путям, воздух согревается, частично очищается, а затем транспортируется непосредственно в лёгкие - главный орган человека в дыхании. Здесь и происходят основные процессы газообмена между тканями альвеол и кровеносными капиллярами.

Эритроциты, содержащиеся в крови, включают гемоглобин - сложный белок на основе железа, который способен присоединять к себе молекулы кислорода и соединения углекислоты. Поступая в капилляры лёгочной ткани, кровь насыщается кислородом, захватывая его при помощи гемоглобина. Затем эритроциты разносят кислород в остальные органы и ткани. Там поступивший кислород постепенно высвобождается, а его место занимает углекислый газ - конечный продукт дыхания, который при высоких концентрациях может вызывать отравление и интоксикацию вплоть до летального исхода. После этого эритроциты, лишённые кислорода, отправляются обратно в лёгкие, где осуществляется удаление углекислоты и повторное насыщение крови кислородом. Таким образом замыкается цикл дыхательной системы человека.

Регуляция процесса дыхания

Соотношение концентрации кислорода и углекислоты является более-менее постоянной величиной и регулируется на бессознательном уровне. В спокойных условиях поступление кислорода осуществляется в оптимальном для конкретного возраста и организма режиме, однако при нагрузках - во время физических тренировок, при внезапном сильном стрессе - уровень углекислоты повышается. В этом случае нервная система посылает сигнал в дыхательный центр, который стимулирует механизмы вдоха и выдоха, повышая уровень поступления кислорода и компенсируя переизбыток углекислого газа. Если этот процесс по каким-то причинам прерывается, недостаток кислорода быстро приводит к дезориентации, головокружению, потере сознания, а затем к необратимым мозговым нарушениям и клинической смерти. Именно поэтому работа дыхательной системы в организме считается одной из главенствующих.

Каждый вдох осуществляется за счёт определённой группы дыхательных мышц, которые координируют движения лёгочной ткани, поскольку сама она является пассивной и изменять форму не может. В стандартных условиях этот процесс обеспечивается благодаря диафрагме и межрёберным мышцам, однако при глубоком функциональном дыхании задействуется ещё мышечный каркас шейного, грудного отдела и брюшной пресс. Как правило, во время каждого вдоха у взрослого человека диафрагма опускается на 3‒4 см, что позволяет увеличить суммарный объём грудной клетки на 1‒1,2 литра. В это же время межрёберные мышцы, сокращаясь, приподнимают рёберные дуги, что ещё больше увеличивает итоговый объём лёгких и, соответственно, понижает давление в альвеолах. Именно из-за разницы давлений в лёгкие нагнетается воздух, и происходит вдох.

Выдох, в отличие от вдоха, не требует работы мышечной системы. Расслабляясь, мышцы вновь сжимают объём лёгких, и воздух как бы «выдавливается» из альвеол обратно через воздухоносные пути. Происходят эти процессы довольно быстро: новорождённые дышат в среднем 1 раз в секунду, взрослые – 16‒18 раз в минуту. В норме этого времени хватает для качественного газообмена и выведения углекислоты.

Органы дыхательной системы человека

Систему дыхания человека условно можно подразделить на дыхательные пути (транспортировка поступившего кислорода) и основной парный орган - лёгкие (газообмен). Дыхательные пути в месте пересечения с пищеводом классифицируются на верхние и нижние. К верхним относятся отверстия и полости, через которые воздух поступает в организм: нос, рот, носовая, ротовая полости и глотка. К нижним - пути, по которым воздушные массы переходят непосредственно в лёгкие, то есть гортань и трахея. Давайте рассмотрим, какую функцию выполняет каждый из этих органов.

Верхние дыхательные пути

1. Полость носа

Носовая полость является связующим звеном между окружающей средой и дыхательной системой человека. Через ноздри воздух поступает в носовые ходы, выстланные мелкими ворсинками, которые отфильтровывают пылевые частички. Внутренняя поверхность полости носа отличается богатой сосудисто-капиллярной сеткой и большим количеством слизистых желёз. Слизь выступает своего рода барьером для патогенных микроорганизмов, препятствуя их быстрому размножению и уничтожая микробную флору.

Сама носовая полость разделяется решётчатой косточкой на 2 половины, каждая из которых, в свою очередь, разделяется ещё на несколько ходов посредством костных пластинок. Сюда открываются придаточные пазухи - гайморова, лобная и другие. Они также относятся к системе дыхания, поскольку значительно увеличивают функциональный объём носовой полости и содержат хоть и небольшое, но всё же довольно значимое количество слизистых желёз.

Слизистая носовой полости образована мерцательными эпителиальными клетками, которые выполняют защитную функцию. Попеременно двигаясь, клеточные реснички образуют своеобразные волны, которые поддерживают чистоту носовых ходов, удаляя вредные вещества и частички. Слизистые оболочки могут значительно изменяться в объёмах в зависимости от общего состояния организма. В норме просветы многочисленных капилляров довольно узкие, поэтому ничто не препятствует полноценному носовому дыханию. Однако при малейшем воспалительном процессе, например во время простудного заболевания или гриппа, синтез слизи увеличивается в несколько раз, а объём кровеносной сетки возрастает, что приводит к отёку и затруднённому дыханию. Таким образом возникает насморк - ещё один механизм, защищающий дыхательные пути от дальнейшего инфицирования.

К основным функциям носовой полости можно отнести:

• фильтрация от пылевых частиц и патогенной микрофлоры,
• согревание поступающего воздуха,
• увлажнение воздушных потоков, что особенно важно в условиях засушливого климата и в отопительный период,
• защита дыхательной системы во время простудных заболеваний.

2. Полость рта

Ротовая полость является вторичным дыхательным отверстием и не настолько анатомически продумана для снабжения организма кислородом. Впрочем, она с лёгкостью может выполнять эту функцию, если носовое дыхание по каким-либо причинам затруднено, например при травме носа или насморке. Путь, который проходит воздух, поступая через ротовую полость, значительно короче, а само отверстие больше по диаметру по сравнению с ноздрями, поэтому резервный объём вдоха через рот, как правило, больше, чем через нос. Правда, на этом преимущества ротового дыхания заканчиваются. На слизистой оболочке рта нет ни ресничек, ни слизистых желёз, вырабатывающих слизь, а значит, фильтрационная функция в этом случае полностью теряет своё значение. Кроме того, короткий путь воздушных потоков облегчает поступление воздуха в лёгкие, поэтому он просто не успевает нагреться до комфортной температуры. Из-за этих особенностей носовое дыхание является более предпочтительным, а ротовое предназначено для исключительных случаев или в качестве компенсаторных механизмов при невозможности поступления воздуха через нос.

3. Глотка

Глотка является соединительным участком между носовой и ротовой полостями и гортанью. Она условно разделена на 3 части: носо-, рото- и гортаноглотку. Каждая из этих частей поочерёдно задействована в транспортировке воздуха при носовом дыхании, постепенно доводя его до комфортной температуры. Попадая в гортаноглотку, вдыхаемый воздух перенаправляется в гортань посредством надгортанника, который выступает своеобразным клапаном между пищеводом и органами дыхания. Во время дыхания надгортанник, примыкающий к щитовидному хрящу, перекрывает пищевод, обеспечивая поступление воздуха только в лёгкие, а во время глотания, наоборот, блокирует гортань, защищая от попадания инородных тел в органы дыхания и последующего удушья.

Нижние дыхательные пути

1. Гортань

Гортань располагается в переднем шейном отделе и представляет собой верхнюю часть дыхательной трубки. Анатомически она состоит из хрящевых колец - щитовидного, перстневидного и двух черпаловидных. Щитовидный хрящ образует кадык, или адамово яблоко, особенно выраженное у представителей сильного пола. Между собой гортанные хрящи соединены при помощи соединительной ткани, что, с одной стороны, обеспечивает необходимую подвижность, а с другой, ограничивает подвижность гортани в строго определённом диапазоне. В этой области также расположен голосовой аппарат, представленный голосовыми связками и мышцами. Благодаря их скоординированной работе у человека формируются волнообразные звуки, которые затем трансформируются в речь. Внутренняя поверхность гортани выстлана мерцательными эпителиальными клетками, а голосовые связки - плоским эпителием, лишённым слизистых желёз. Поэтому основное увлажнение связочного аппарата обеспечивается благодаря оттоку слизи их вышележащих органов дыхательной системы.

2. Трахея

Трахея представляет собой трубку длиной 11‒13 см, армированную спереди плотными гиалиновыми полукольцами. Задняя стенка трахеи примыкает к пищеводу, поэтому там хрящевая ткань отсутствует. В противном случае это затрудняло бы прохождение пищи. Основной функцией трахеи является прохождение воздуха по шейному отделу дальше в бронхи. Кроме того, ресничный эпителий, выстилающий внутреннюю поверхность дыхательной трубки, производит слизь, которая обеспечивает дополнительную фильтрацию воздуха от пылевых частиц и других загрязняющих компонентов.

Лёгкие

Лёгкие являются основным органом, осуществляющим воздухообмен. Неодинаковые по размеру и форме парные образования расположены в грудной полости, ограниченной рёберными дугами и диафрагмой. Снаружи каждое лёгкое покрыто серозной плеврой, которая состоит из двух слоёв и образует герметичную полость. Внутри она заполнена небольшим количеством серозной жидкости, которая играет роль амортизатора и значительно облегчает дыхательные движения. Между правым и левым лёгким расположено средостение. В этом относительно небольшом пространстве соседствуют трахея, грудной лимфопроток, пищевод, сердце и отходящие от него крупные сосуды.

В каждое лёгкое входят бронхиально-сосудистые пучки, образованные первичными бронхами, нервами и артериями. Именно здесь начинается разветвление бронхиального дерева, вокруг ветвей которого располагаются многочисленные лимфатические узлы и сосуды. Выход кровеносных сосудов из лёгочной ткани осуществляется через 2 вены, отходящие от каждого лёгкого. Попадая в лёгкие, бронхи начинают ветвиться в зависимости от количества долей: в правом – три бронхиальные ветви, а в левом – две. С каждым ответвлением их просвет постепенно сужается вплоть до половины миллиметра у самых маленьких бронхиол, коих у взрослого человека насчитывается порядка 25 миллионов.

Однако на бронхиолах путь воздуха не завершается: отсюда он попадает в ещё более узкие и ветвистые альвеолярные ходы, которые и приводят воздух к альвеолам - так называемому «пункту назначения». Именно здесь происходят процессы газообмена через соприкасающиеся стенки лёгочных мешочков и капиллярной сетки. Эпителиальные стенки, выстилающие внутреннюю поверхность альвеол, вырабатывают поверхностно-активный сурфактант, который препятствует их спаданию. До рождения ребёнок, находящийся в утробе матери, получает кислород не через лёгкие, поэтому альвеолы находятся в спавшемся состоянии, однако во время первого вдоха и крика они расправляются. Это зависит от полноценного формирования сурфактанта, который в норме появляется у плода на седьмой месяц внутриутробной жизни. В таком состоянии альвеолы остаются на протяжении всей жизни. Даже при самом интенсивном выдохе часть кислорода непременно остаётся внутри, поэтому лёгкие не спадаются.

Заключение

Анатомически и физиологически дыхательная система человека представляет собой слаженный механизм, благодаря которому поддерживается жизнедеятельность организма. Обеспечение каждой клетки человеческого тела важнейшим веществом - кислородом - служит основой жизни, самым значимым процессом, без которого не обходится ни один человек. Регулярное вдыхание загрязнённого воздуха, низкий уровень экологии, смог и пыль городских улиц негативным образом сказываются на функциях органов дыхания, не говоря уже о курении, которое ежегодно убивает миллионы людей по всему миру. Поэтому, тщательно отслеживая состояние здоровья, необходимо позаботиться не только о собственном организме, но и об экологии, чтобы через несколько лет глоток чистого, свежего воздуха был не пределом мечтаний, а повседневной нормой жизни!

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.