Дыхание.Значение дыхания

Дыхание – это процесс, обеспечивающий доставку кислорода к клеткам органов, использование его в процессе метаболизма и удаление из организма углекислого газа.

Различают:

1. Внешнее (легочное) дыхание – это газообмен между организмом и воздухом.
2. Транспорт газов кровью – это перенос кислорода из легких к органам и углекислого газа от органов к легким.
3. Внутреннее (тканевое или клеточное) дыхание – это потребление О₂ митохондриями при аэробном окислении и высвобождение СО₂ из клетки.

Органы дыхания, их строение и функции. Голосовой аппарат

К дыхательной системе относят легкие и дыхательные пути.

Путь воздуха при вдохе: ноздри → носовая полость → глотка (носоглотка → ротоглотка) → гортань → трахея → бронхи → бронхиолы → альвеолы.

Дыхательные пути представлены носовой полостью, глоткой, гортанью, трахеей и бронхами.

Схема дыхательной системы человека:

а - общий план строения; б - строение альвеол

1-носовая полость; 2-надгортанник; 3-глотка; 4-гортань; 5-трахея; 6-бронх; 7-альвеолы; 8-левое легкое (в разрезе); 9-диафрагма; 10-область, занимаемая сердцем; 11-правое легкое (наружная поверхность); 12-плевральная полость; 13-бронхиола; 14-альвеолярные ходы; 15-капилляры.

Носовая полость разделена костно-хрящевой перегородкой на две половины. В каждой из них имеются по три носовые раковины - верхняя, средняя и нижняя, которые образуют три носовых хода. В нижний носовой ход открывается носослезный канал, по которому выводится избыток слезы. Носовая полость через хоаны (внутренние отверстия) сообщается с носоглоткой. Слизистая оболочка носа выстлана мерцательным эпителием, содержит слизистые железы, богата кровеносными сосудами.

Функции носовой полости:

1) очищение вдыхаемого воздуха от пыли (мерцательный эпителий);

2) увлажнение воздуха (слизистые железы);

3) согревание воздуха (кровеносные сосуды);

4) рецепторная (обонятельные рецепторы в слизистой оболочке верхнего носового хода).

При раздражении рецепторов носовой полости возникает чихание (защитный рефлекс за который отвечает продолговатый мозг).

Из полости носа вдыхаемый воздух через хоаны попадает в носоглотку. Далее воздух идет в ротоглотку, в которой перекрещиваются дыхательные и пищеварительные пути, а затем в гортань.

Гортань располагается на передней поверхности шеи. Изнутри полость гортани покрыта слизистой оболочкой. Слизистая выстлана мерцательным эпителием (за исключением поверхности голосовых связок и надгортанника). В состав гортани входят девять хрящей (три непарные и три парные). К непарным относятся: щитовидный, перстневидный и надгортанный хрящи, к парным: черпаловидные, рожковидные и клиновидные хрящи. Наиболее крупный хрящ гортани - щитовидный. Надгортанный хрящ (надгортанник) отделяет гортань от ротоглотки и закрывает вход в гортань в момент глотания.

Строение гортани (а) и положение голосовых связок при вдохе (б) и речи (в):

1-надгортанник; 2-подъязычная кость; 3-щитовидный хрящ; 4-хрящ перстневидный; 5-кольца трахеи; 6-голосовая щель; 7-голосовые связки.

В средней части гортани расположены голосовые связки, которые служат для образования звука. Голосовые связки натянуты между щитовидным и черпаловидными хрящами. Пространство между связками - голосовая щель. При сокращении мышц гортани изменяется натяжение голосовых связок. Вследствии этого меняется ширина голосовой щели (щель широкая, если человек молчит, и она сужается при разговоре). Выдыхаемый воздух вызывает колебания голосовых связок, в результате чего появляются звуки. Высота звука зависит от длины связок: чем они длиннее, тем ниже голос (меньше частота колебаний связок). У мужчин голосовые связки длиннее, чем у женщин, поэтому мужской голос более низкий. В образовании звуков также принимают участие язык, губы, полость рта и носа. Внизу гортань переходит в трахею (дыхательное горло).

Трахея представляет собой трубку длиной 10–15 см. Внутренняя поверхность трахеи покрыта слизистой оболочкой, которая выстлана мерцательным эпителием. В стенке трахеи расположены хрящевые полукольца (16–20), которые не дают трахее спадаться. Полукольца сзади соединены соединительно-тканной перепонкой.
Это необходимо для того, чтобы трахея не мешала прохождению пищи по пищеводу, который расположен позади нее. На уровне 4–5-го грудных позвонков трахея делится (бифуркация трахеи) на два главных бронха: правый и левый, которые входят в легкие.

Главные бронхи входят в ворота легкого и делятся на бронхи II порядка, которые разветвляются и дают начало бронхам III порядка и т.д. Бронхи переходят в бронхиолы. Образуется бронхиальное дерево. Крупные бронхи по строению напоминают трахею, только вместо хрящевых полуколец в них находятся хрящевые кольца. В мелких бронхах и бронхиолах хрящи исчезают.

Легкие. Правое и левое легкие располагаются в грудной полости по бокам от средостения. Средостение – это центральная часть грудной клетки, в которой расположены сердце, пищевод, дуга аорты, нервы. Легкие делятся щелями на доли. В правом различают три доли, в левом – две.

Снаружи легкие окружены легочной плеврой. Грудная полость выстлана пристеночной плеврой. Между легочной и пристеночной плеврой имеется щелевидное пространство, которое называется плевральной полостью. Эта полость содержит небольшое количество жидкости, уменьшающей трение между листками плевры. Легкие постоянно находятся в растянутом состоянии, так как давление в плевральной полости всегда чуть ниже атмосферного, поэтому его называют отрицательным. Атмосферный воздух, растягивая легкие, прижимает их к грудной стенке.

Единицей легкого является ацинус. Ацинус начинается бронхиолами, переходящими в альвеолярные ходы, которые заканчиваются альвеолярными мешочками. Стенки альвеолярных ходов и мешочков образованы альвеолами. Стенки альвеол состоят из одного слоя эпителиальных клеток (плоский эпителий). Снаружи альвеолы окружены сетью кровеносных капилляров. Изнутри альвеолы высланы особым липопротеидом – сурфактантом. Сурфактант обеспечивает поддержание поверхностного натяжения альвеол, благодаря чему даже при самом глубоком выдохе альвеолы не спадаются.

Механизм дыхательных движений

Вентиляция легких обеспечивается дыхательными движениями (чередованием вдоха и выдоха).

Акт вдоха обеспечивается сокращением наружных межреберных мышц и диафрагмы. Наружные межреберные мышцы, сокращаясь, приподнимают ребра. Одновременно сокращается диафрагма, при этом меняется ее форма: из куполообразной она становится плоской. За счет этих процессов увеличивается объем грудной полости.

Поступление воздуха в легкие является пассивным процессом и обусловлено разностью его давления в легких и окружающей среде. При вдохе объем грудной полости увеличивается, давление в плевральной полости понижается. Вследствие этого легкие растягиваются. Разность давлений воздуха приводит к движению воздуха из окружающей среды в легкие – происходит вдох.

Выдох при спокойном дыхании происходит пассивно. Он начинается с расслабления наружных межреберных мышц и диафрагмы. Вследствие этого ребра опускаются, диафрагма становится куполообразной, и объем грудной клетки уменьшается.

Уменьшение объема грудной полости приводит к повышению давления в плевральной полости. В результате этого объем легких уменьшается, давление воздуха в них становится выше атмосферного и воздух удаляется в окружающую среду.

При физической нагрузке выдох становится активным за счет сокращения внутренних межреберных мышц и мышц брюшного пресса.

Частота дыхательных движений у взрослого человека в среднем равна 15 в минуту. При физической нагрузке она может увеличиваться в 2–3 раза.

При проникающих ранениях грудной полости может произойти повреждение плевры и воздух попадет в плевральную полость, в результате чего легкое спадается. Это явление получило название пневмоторакс.

Жизненная емкость легких

Весь воздух, находящийся в легких после максимального вдоха, составляет общую емкость легких. У взрослого человека это около 4000–6000 мл (4–6 л). Общая емкость легких состоит из жизненной емкости легких (3000–4500 мл) и остаточного объема воздуха (1000–1500 мл).

Спирограмма.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) представляет собой то количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха. ЖЕЛ составляют три легочных объема:

1) дыхательный объем – это количество воздуха, которое вдыхается и выдыхается при каждом обычном спокойном вдохе (около 500 мл);

2) резервный объем вдоха – это количество воздуха, которое можно дополнительно вдохнуть после обычного вдоха (около 2000 мл);

3) резервный объем выдоха – это количество воздуха, которое можно дополнительно выдохнуть при максимальном выдохе после обычного выдоха (около 1500 мл).

Остаточный объем воздуха – это тот воздух, который остается в легких после максимального выдоха. Остаточный объем воздуха не дает легким спадаться.

Емкость легких

Общая емкость легких (5000 см3)
Жизненная емкость легких (4000 см3)			Остаточный объем (1000 см3)
резервный объем вдоха (2000 см3)	дыхательный объем (500 см3) ДО	резервный объем выдоха (1500 см3)

Прибор, с помощью которого осуществляют измерение жизненной емкости легких, называется спирометром.

Газообмен в легких и тканях

Газообмен происходит вследствие диффузии газов.

Газообмен в легких. Концентрация кислорода в альвеолах выше, чем в крови легочных капилляров. Поэтому кислород перемещается из альвеол в капилляры. Концентрация углекислого газа выше в крови, чем в альвеолах, поэтому он движется из капилляров в альвеолы.

Кислород от легких к органам, а углекислый газ от органов к легким переносится кровью. Основная масса кислорода переносится гемоглобином (Hb). Гемоглобин образует с кислородом непрочное соединение – оксигемоглобин. Одна молекула гемоглобина присоединяет 4 молекулы кислорода: Hb + 4О₂→HbО₈ . В этой форме он транспортируется тканям. В тканях за счет разности парциального давления оксигемоглобин легко отдает кислород и превращается в восстановленный гемоглобин. Концентрация кислорода в артериальной крови выше, чем в клетках тканей. Поэтому кислород перемещается из крови в ткани. Концентрация углекислого газа выше в тканях, чем в крови капилляров, поэтому он движется из тканей в капилляры. Кровь обогащается СО₂ и становится венозной.

Углекислый газ, поступающий в кровь из тканей, переносится кровью в виде карбогемоглобина (СО₂ соединенный с гемоглобином), в виде соли угольной кислоты (бикарбоната натрия) и свободно (в растворенном состоянии).

Содержание газов во вдыхаемом, выдыхаемом и альвеолярном воздухе

Содержание газов %	Воздух
	вдыхаемый	выдыхаемый	альвеолярный
Кислород	21	16	14
Углекислый газ	0,03	4	6
Азот	79	79	79

Нервная и гуморальная регуляция дыхания. Регуляция дыхания осуществляется рефлекторным и гуморальным путями. Эти механизмы обеспечивают ритмический характер дыхания, изменение его частоты и глубины, приспосабливая организм к различным условиям окружающей среды.

Нервная регуляция. Дыхательный центр расположен в продолговатом мозге. Он состоит из центра вдоха и центра выдоха. Дыхательному центру характерна автоматия, т.е. он способен ритмически генерировать нервные импульсы.

При вдохе альвеолы растягиваются, при этом возбуждаются механорецепторы легких. Импульсы от этих рецепторов идут по чувствительным нервам к нейронам центра выдоха. Возникшее возбуждение центра выдоха тормозит центр вдоха, вследствие чего нервные импульсы к дыхательным мышцам блокируются. В результате дыхательные мышцы расслабляются, а легкие спадаются – происходит выдох. Благодаря этому возбуждение  механорецепторов, подающих импульсы в центр выдоха, прекращается. Возбуждаются нейроны центра вдоха. Сокращаются дыхательные мышцы. Это ведет к новому вдоху.

Гуморальная регуляция. Увеличение концентрации в крови СО₂ раздражает хеморецепторы, расположенные в крупных артериях и сосудах продолговатого мозга, и вызывает возбуждение дыхательного центра, дыхание при этом становится чаще и глубже. Недостаток О₂ в крови, омывающей нейроны дыхательного центра, также приводит к учащению дыхания.

Гигиена дыхания

1. Дыхание через нос. 2. Проветривание помещений. 3. Прогулки на свежем воздухе. 4. Отказ от курения.