3 органа дыхания человека. Дыхания органы

Дыхание - совокупность постоянно протекаю­щих в живом организме физиологических процессов, в результате которых он поглощает из окружающей среды кислород и выделяет углекислый газ и воду. Дыхание обеспечивает газообмен в организме, являющийся необходимым звеном обмена веществ. В основе дыхания лежат процессы окисления органических веществ - углеводов, жиров и белков, в результате чего осво­бождается энергия, обеспечивающая жизнедеятель­ность организма.

Вдыхаемый воздух через воздухонос­ные пути (полость носа, гортань, трахея, бронхи ) достигает легочных пузырьков (альвеол), через стенки которых, обильно оплетенных кровеносными капиллярами, происходит газообмен между возду­хом и кровью.

У человека (и позвоночных животных) процесс дыхания со­стоит из трех взаимосвязанных этапов:

• внешнего дыхания,
• переноса газов кровью и
• тканевого дыха­ния.

Сущность внешнего дыхания заключается в обмене газами между внешней средой и кровью, происходящем в специальных дыхательных органах - в легких. Из внеш­ней среды в кровь поступает кислород, а из крови выделяется наружу углекислый газ (поверхностью тела, т. е. через кожу, обеспечивается только 1-2% всего газообмена).
Смена воздуха в легких дости­гается ритмичными дыхательными движениями груд­ной клетки, осуществляемыми специальными мыш­цами, благодаря чему получается поочередное увели­чение и уменьшение объема грудной полости. У че­ловека грудная полость при вдохе увеличивается в трех направлениях: передне-заднем и боковом - за счет поднятия и вращения ребер, и в вертикаль­ном - за счет опускания грудобрюшной преграды (диафрагмы).

В зависимости от того, в каком на­правлении преимущественно увеличивается объем грудной клетки, различают:

• грудной,
• брюшной и
• смешанный типы дыхания.

При дыхании легкие пассивно следуют за груд­ными стенками, расширяясь при вдохе и спадаясь при выдохе.
Общая площадь поверхности легоч­ных альвеол у человека равна в среднем 90 м 2 . Человек (взрослый) в состоянии покоя делает. 16-18 дыхательных циклов (т. е. вдохов и выдохов) в 1 мин.
При каждом вдохе в легкие входит при­мерно 500 мл воздуха, который называется дыха­тельным . При максимальном вдохе человек может вдохнуть еще около 1500 мл т. наз. допол­нительного воздуха . Если после спокойного выдоха сделать дополнительный усиленный выдох, то выводится еще 1500 мл т. наз. резервного воздуха .
Дыхательный, дополнительный и резерв­ный воздух составляют в сумме жизненную емкость легких .
Однако и после самого усиленного выдоха в легких все еще остается 1000-1500 мл остаточного воздуха.

Минутный объем дыхания или вентиляция легких, колеблется в зависимости от потребности организма в кисло­роде и составляет у взрослого человека в покое 5-9 л воздуха в 1 мин.
Во время физической работы, когда резко возрастает потребность организма в кислороде, вентиляция легких увеличивается до 60- 80 л в 1 мин., а у тренированных спортсме­нов даже до 120 л в мин. При старении организма уменьшается обмен веществ, уменьшается и размер; вентиляции легких. При повышении температуры тела частота дыхания несколько возрастает и при некоторых заболеваниях достигает 30-40 в 1 мин.; при этом глубина дыхания уменьшается.

Регуляция дыхания осуществляется дыхательным центром в продолговатом мозгу цен­тральной нервной системой. У человека, помимо этого, в регуляции дыхания играет большую роль кора голов­ного мозга.

Газообен происходит в альвеолах легких. Чтобы попасть в альвеолы легких, воздух при дыхании проходит по так называемым дыхательным путям: он проникает сначала в носовую полость, далее в глотку, которая является общим путем для воздуха и для пищи, поступающей в нее из полости рта: затем воздух движется по чисто дыхательной системе – гортани, дыхательному горлу, бронхам. Бронхи, постепенно разветвляясь, доходит до микроскопических бронхиол, из которых воздух попадает в легочные альвеолы.

Тканевое дыхание - сложный физиоло­гический процесс, проявляющийся в потреблении клет­ками и тканями организма кислорода и в образова­нии ими углекислоты. В основе тканевого дыхания лежат окислительно-восстановительные процессы, сопро­вождающиеся освобождением энергии. За счет этой энергии осуществляются все жизненные про­цессы - непрерывное обновление, рост и развитие тканей, секреции желез, сокращение мышц и т. д.

НОС И НОСОВАЯ ПОЛОСТЬ – начальная часть дыхательных путей и орган обоняния.
Нос построен из парных носовых костей и носовых хрящей, придающих ему внешнюю форму.
Носовая полость расположена в центре лицевого скелета и представляет выстланный слизистой оболочкой костный канал, идущий от отверстий (ноздрей) до хоан, соединяющих его с носоглоткой.
Носовая перегородка разделяет носовую полость на правую и левую половины.
Характерными для носовой полости являются придаточные пазухы – полости в соседних костях (верхнечелюстной, лобной, решетчатой), которые сообщаются с носовой полостью посредством отверстий и каналов.

Слизистая оболочка, выстилающая носовой канал, состоит из реснитчатого эпителия; волоски его имеют постоянные колебательные движения в направлении входа в нос, что преграждает доступ в дыхательные пути мелким угольным, пылевым и др. частичкам, вдыхаемым с воздухом. Воздух, поступающий в носовую полость, согревается в ней благодаря обилию кровеносных сосудов в слизистой оболочке носовой полости и согретому воздуху придаточных пазух. Это предохраняет дыхательные пути от непосредственного воздействия внешней низкой температуры. Вынужденное дыхание через рот (напр, при искривлении носовой перегородки, при полипах носа) обусловливает возможность возникновения инфекции дыхательных путей.

ГЛОТКА – часть пищеварительной и дыхательной трубки, расположенная между носовой и ротовой полостью вверху и гортанью и пищеводом внизу.
Глотка представляет собой трубку, основу которой составляет мышечный слой. Глотка выстлана слизистой оболочкой, а снаружи покрыта соединительнотканным слоем. Глотка лежит впереди шейного отдела позвоночника вниз от черепа до 6-го шейного позвонка.
Самый верхний отдел глотки – носоглотка – лежит позади носовой полости, которая открывается в него хоанами; это путь для поступления в глотку вдыхаемого через нос воздуха.

При акте глотания дыхательные пути изолируются: мягкое небо (небная занавеска) поднимается и, прижимаясь к задней стенке глотки, отделяет носоглотку от средней части глотки. Специальные мышцы подтягивают глотку кверху и кпереди; благодаря этому подтягивается кверху и гортань, и корень языка придавливает надгортанник, который таким образом закрывает вход в гортань, препятствуя попаданию пищи в дыхательные пути.

ГОРТАНЬ – начало дыхательного горла (трахеи), включающее голосовой аппарат. Гортань расположена на шее.
Строение гортани имеет сходство с устройством духовых так называемых язычковых музыкальных инструментов: в гортани находится суженное место – голосовая щель, в который выталкиваемый из легких воздух приводит в колебание голосовые связки, играющие ту же роль, какую в инструменте играет язычок.

Гортань расположена на уровне 3-6-го шейных позвонков, гранича сзади с пищеводом и сообщаясь с глоткой отверстием, называемым входом в гортань. Внизу гортань переходит в дыхательное горло.
Основание гортани образует имеющий кольцевидную форму перстневидный хрящ, соединяющийся внизу с трахеей. На перстневидном хряще, подвижно соединяясь с ним суставом, расположен самый крупный хрящ гортани – щитовидный хрящ, состоящий из двух пластинок, которые соединяясь впереди под углом, образуют хорошо видный у мужчин выступ на шее – кадык.

На перстневидном хряще, также соединяясь с ним суставами, расположены симметрично 2 черпаловидных хряща, несущих каждый на своей верхушке по маленькому санториниевому хрящу. Между каждым из них и внутренним углом щитовидного хряща натянуты 2 истинные голосовые связки , ограничивающие голосовую щель.
Длина голосовых связок у мужчин 20-24мм, у женщин – 18-20мм. Короткие связки дают более высокий голос, чем длинные.
При дыхании голосовые связки расходятся, и голосовая щель принимает форму треугольника, обращенного вершиной вперед.

ДЫХАТЕЛЬНОЕ ГОРЛО (Трахея) – следующая за гортанью дыхательного пути, через который воздух проходит к легким.
Дыхательное горло начинается на уровне 6-го шейного позвонка и представляет трубку, состоящую из 18-20 неполных хрящевых колец, замыкающихся сзади гладкими мышечными волокнами, вследствие чего задняя стенка её мягка и уплощена. Это дает возможность лежащему позади нее пищеводу расширяться во время прохождения по нему пищевого комка при глотании. Пройдя в грудную полость, дыхательное горло делится на уровне 4-го грудного позвонка на 2 бронха, идущие к пра­вому и левому легкому.

БРОНХИ - ветви дыхательного горла (трахеи), через которые при дыхании в легкие поступает и из легких выдыхается воздух.
Трахея в грудной по­лости делится на правый и левый первич­ные бронхи , которые вхо­дят соответственно в правое и левое легкое: последова­тельно делясь на все более мелкие вторичные бронхи. Они образуют бронхиальное дерево, составляющее плотную основу легкого. Диаметр первичных бронхов - 1,5-2 см.
Мель­чайшие бронхи - бронхиолы, имеют микроскопические размеры и представляют конечные отделы воздухопроводящих путей, на концах которых распо­ложена собственно дыхательная ткань легкого, об­разованная альвеолами.

Стенки бронхов образованы хрящевыми кольцами и глад­кими мышцами. Хрящевые кольца обусловливают неподатливость бронхов, неспадение их и беспрепятственное движение воздуха при дыхании. Внутренняя поверхность бронхов (как и других отделов дыхательных путей) выстлана слизистой оболочкой с мерцательным эпителием: клетки эпителия снабжены ресничками.

ЛЁГКИЕ представля­ют парный орган. Они за­ключены в грудной клетке и располо­жены по сторонам от сердца.
Каждое легкое имеет форму конуса, широ­кое основание ко­торого обращено вниз к грудобрюш­ной преграде (диа­фрагме), наруж­ная поверхность- к ребрам, обра­зующим наружную стенку грудной клетки, внутрен­няя поверхность охватывает сердеч­ную сорочку с за­ключенным в ней сердцем. Верхуш­ка легкого высту­пает над ключицей. Средние размеры лёгкого взрослого человека: высота правого 17,5 см, левого - 20 см, ширина при основании право­го легкого 10 см, левого - 7 см. Легкие имеют пушистую консистен­цию, т. к. заполнены воздухом. С внутрен­ней поверхности, в ворота легкого, входят бронх, сосуды и нервы.

Бронх про­водит в легкие воз­дух, поступающий че­рез носовую (ротовую) полость, в гортань и трахею. В лёгких бронх постепенно делится на более мелкие вто­ричные, третичные и т. д. бронхи, составляя как бы хряще­вой остов легкого; конечным ветвлением бронхов является проводящая бронхиола; она целится на альвеолярные ходы, стенки которых усеяны легочными пузырьками - альвеолами.

От сердца в лёгкие идут легочные артерии, несущие насыщенную углекислым газом венозную кровь. Легочные артерии делятся параллельно бронхам и в конечном счете распадаются на капилляры, охватывающие своей сетью альвеолы. Обратно из альвеол капил­ляры постепенно собираются в вены, которые выходят из легких в виде легочных вен, поступающих в левую половину сердца и несущих насыщенную кислоро­дом артериальную кровь.

Газообмен между внешней средой и организмом происходит в альвеолах.
В полость альвеол поступа­ет содержащий кислород воздух, а к стенкам аль­веол притекает кровь. При поступлении в альвеолы воздуха они растягиваются и, на­оборот, спадаются, когда воз­дух выходит из лёгкого.
Благодаря тончайшей стенке альвеол здесь легко происходит га­зообмен - поступление в кровь кислорода из вды­хаемого воздуха и отдача в него углекислого газа из крови; происходит очищение крови, она стано­вится артериальной и разносится далее через сердце в ткани и органы тела, в которых отдает кислород и воспринимает углекислый газ.

Каждое легкое одето оболочкой - плеврой, перехо­дящей с легких на стенки грудной клетки; таким образом легкое заключено в замкнутый плевральный мешок, образованный пристеночным листком плевры. Между легочным и пристеночным листками плевры имеется узкая щель, содержащая небольшое количество жидкости. При дыхательных движениях грудной клетки полость плевры (вместе с грудной клеткой) расширяется, а опускающаяся диафрагма удлиняет ее верхне-нижний размер. Ввиду того что щель между листками плевры безвоздушна, расширение грудной клетки вызывает в полости плевры отри­цательное давление, растягивает ткань легкого, которое таким образом засасывает через воздухоносные пути (рот - трахея -бронхи) атмосферный воздух, посту­пающий в альвеолы.

Расширение грудной клетки при вдохе является активным и совершается при помощи дыхательных мышц (межреберных, лестничных, брюшных); спа­дение ее при выдохе происходит пассивно и при содействии эластичных сил ткани самого легкого. Плевра обес­печивает скольжение легкого в грудной полости при дыха­тельных движениях.

Дыхательная система выполняет функцию газообмена, доставки в организм кислорода и выведения из него углекислого газа. Воздухоносными путями служат полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы и легкие.

В верхних дыхательных путях воздух согревается, очищается от различных частиц и увлажняется. В альвеолах легких происходит газообмен.

Полость носа выстлана слизистой оболочкой, в которой выделяют две, отличающиеся по строению и функциям, части: дыхательную и обонятельную.

Дыхательная часть покрыта ресничным эпителием, выделяющим слизь. Слизь увлажняет вдыхаемый воздух, обволакивает твердые частички. Слизистая оболочка согревает воздух, так как она обильно снабжается кровеносными сосудами. Три носовые раковины увеличивают общую поверхность полости носа. Под раковинами находятся нижний, средний и верхний носовые ходы.

Воздух из носовых ходов поступает через хоаны в носовую, а затем в ротовую часть глотки и в гортань.

Гортань выполняет две функции - дыхательную и образование голоса. Сложность ее строения связана с образованием голоса. Гортань расположена на уровне IV-VI шейных позвонков и соединяется связками с подъязычной костью. Образована гортань хрящами. Снаружи (у мужчин это особенно заметно) выступает «кадык», «адамово яблоко» - щитовидный хрящ. В основании гортани находится перстневидный хрящ, который соединяется суставами с щитовидным и двумя черпаловидными хрящами. От черпаловидных хрящей отходит хрящевой голосовой отросток. Вход в гортань прикрыт эластичным хрящевым надгортанником, прикрепленным к щитовидному хрящу и подъязычной кости связками.

Между черпаловидными и внутренней поверхностью щитовидного хряща находятся голосовые связки, состоящие из эластических волокон соединительной ткани. Звук возникает в результате колебания голосовых связок. Гортань принимает участие только в образовании звука. В членораздельной речи принимают участие губы, язык, мягкое небо, околоносовые пазухи. Гортань изменяется с возрастом. Ее рост и функция связаны с развитием половых желез. Размеры гортани у мальчиков в период полового созревания увеличиваются. Голос меняется (мутирует).

Из гортани воздух поступает в трахею.

Трахея - трубка, длиной 10-11 см, состоящая из 16-20 хрящевых, не замкнутых сзади колец. Кольца соединены связками. Задняя стенка трахеи образована плотной волокнистой соединительной тканью. Пищевой комок, проходящий по пищеводу, прилегающему к задней стенке трахеи, не испытывает сопротивления с ее стороны.

Трахея делится на два упругих главных бронха. Правый бронх короче и шире левого. Главные бронхи ветвятся на более мелкие бронхи - бронхиолы. Бронхи и бронхиолы выстланы реснитчатым эпителием. В бронхиолах есть секреторные клетки, которые продуцируют ферменты, расщепляющие сурфактант - секрет, способствующий поддержанию поверхностного натяжения альвеол, препятствующий их спадению при выдохе. Он также обладает бактерицидным действием.

Легкие, парные органы, расположенные в грудной полости. Правое легкое состоит из трех долей, левое из двух. Доли легкого в определенной степени - анатомически изолированные участки с вентилирующим их бронхом и собственными сосудами и нервами.

Функциональной единицей легкого является ацинус - система разветвлений одной концевой бронхиолы. Эта бронхиола делится на 14-16 дыхательных бронхиол, образующих до 1500 альвеолярных ходов, несущих на себе до 20 000 альвеол. Легочная долька состоит из 16-18 ацинусов. Из долек слагаются сегменты, из сегментов - доли, из долей - легкое.

Снаружи легкое покрыто внутренним листком плевры. Ее наружный листок (пристеночная плевра) выстилает грудную полость и образует мешок, в котором находится легкое. Между наружным и внутренним листками находится плевральная полость, заполненная небольшим количеством жидкости, облегчающей движения легких при дыхании. Давление в плевральной полости меньше атмосферного и составляет около 751 мм рт. ст.

При вдохе грудная полость расширяется, диафрагма опускается, легкие растягиваются. При выдохе объем грудной полости уменьшается, диафрагма расслабляется и поднимается. В дыхательных движениях участвуют наружные межреберные мышцы, мышцы диафрагмы, внутренние межреберные мышцы. При усиленном дыхании участвуют все мышцы груди, поднимающие ребра и грудину, мышцы брюшной стенки.

Дыхательный объем - количество воздуха, вдыхаемое и выдыхаемое человеком в спокойном состоянии. Он равен 500 см 3 .

Дополнительный объем - количество воздуха, которое человек может вдохнуть после спокойного вдоха. Это еще 1500 см 3 .

Резервный объем - количество воздуха, которое человек может выдохнуть после спокойного выдоха. Он равен 1500 см 3 . Все три величины составляют жизненную емкость легких.

Остаточный воздух - количество воздуха, которое остается в легких после самого глубокого выдоха. Он равен 1000 см 3 .

Дыхательные движения контролируются дыхательным центром продолговатого мозга. Центр имеет отделы вдоха и выдоха. От центра вдоха импульсы поступают к дыхательным мышцам. Происходит вдох. От дыхательных мышц импульсы поступают в дыхательный центр по блуждающему нерву и тормозят центр вдоха. Происходит выдох. На деятельность дыхательного центра влияют уровень артериального давления, температурные, болевые и другие раздражители. Гуморальная регуляция происходит при изменении концентрации углекислого газа в крови. Ее увеличение возбуждает дыхательный центр и вызывает учащение и углубление дыхания. Возможность произвольно задержать дыхание на некоторое время объясняется контролирующим влиянием на процесс дыхания коры головного мозга.

Газообмен в легких и тканях происходит путем диффузии газов из одной среды в другую. Парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе выше, чем в альвеолярном, и он диффундирует в альвеолы. Из альвеол по тем же причинам кислород проникает в венозную кровь, насыщая ее, а из крови - в ткани.

Парциальное давление углекислого газа в тканях выше, чем в крови, а в альвеолярном воздухе выше, чем в атмосферном (). Поэтому он диффундирует из тканей в кровь, затем в альвеолы и в атмосферу.

И выделение во внешнюю среду образованного в организме углекислого газа .

Взрослый человек, находясь в состоянии покоя, совершает в среднем 17 дыхательных движений в минуту, однако частота дыхания может претерпевать значительные колебания (от 16 до 20 за минуту) . Взрослый человек делает 16-20 вдохов-выдохов в минуту, а новорождённый ребёнок делает 1 вдох в секунду. Вентиляция альвеол осуществляется чередованием вдоха (инспирация ) и выдоха (экспирация ). При вдохе в альвеолы поступает атмосферный воздух , а при выдохе из альвеола удаляется воздух, насыщенный углекислым газом.

Обычный спокойный вдох связан с деятельностью мышц диафрагмы и наружных межрёберных мышц . 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

  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 или 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 система (ДС) выполняет важнейшую роль, снабжая организм кислородом воздуха, который используется всеми клетками организма для получения энергии из «топлива» (например, глюкозы) в процессе аэробного дыхания. При дыхании также выводится основной продукт жизнедеятельности – диоксид углерода. Энергия, выделяемая в процессе окисления при дыхании, используется клетками для протекания многих химических реакций, которые в совокупности называются метаболизмом. Эта энергия поддерживает жизнь клеток. ДС имеет два отдела: 1)дыхательные пути, по которым воздух поступает в легкие и выходит из них, и 2)легких, где кислород диффундирует в кровеносную систему, а диоксид углерода выводится из потока крови. Дыхательные пути делятся на верхние (полость носа, глотка, гортань) и нижние (трахея и бронхи). Органы дыхания к моменту рождения ребенка морфологически несовершенны и в течение первых лет жизни они растут и дифференцируются. К 7 годам формирование органов заканчивается и в дальнейшем продолжается только их увеличение. Особенности морфологического строения органов дыхания:

  Тонкая, легкоранимая слизистая;

  Недостаточно развитые железы;

  Сниженная продукция Ig А и сурфактанта;

  Богатый капиллярами подслизистый слой, состоящий преимущественно из рыхлой клетчатки;

  Мягкий, податливый хрящевой каркас нижних отделов дыхательных путей;

  Недостаточное количество в дыхательных путях и легких эластической ткани.

  Носовая полость обеспечивает прохождение воздуха во время дыхания. В носовой полости вдыхаемый воздух согревается, увлажняется и фильтруется.Нос у детей первых 3 лет жизни мал, полости его недоразвиты, носовые ходы узкие, раковины толстые. Нижний носовой ход отсутствует и формируется только к 4 годам. При насморке легко возникает отек слизистой, затрудняя носовое дыхание и вызывая одышку. Придаточные пазухи носа не сформированы, поэтому у детей раннего возраста крайне редко бывают синуситы. Слезно-носовой канал широкий, что способствует легкому проникновению инфекции из носовой полости в конъюнктивальный мешок.

  Глотка относительно узкая, слизистая её нежная, богата кровеносными сосудами, поэтому даже небольшое воспаление вызывает отек и сужение просвета. Небные миндалины у новорожденных отчетливо выражены, но не выступают за пределы небных дужек. Сосуды миндалин и лакуны плохо развиты, что обусловливает довольно редкое заболевание ангиной у детей раннего возраста. Евстахиева труба короткая и широкая, что часто приводит к проникновению секрета из носоглотки в среднее ухо и заболеванию отитом.

  Гортань воронкообразной формы, относительно длиннее, чем у взрослых, хрящи её мягкие и податливые. Голосовая щель узкая, голосовые связки относительно короткие. Слизистая тонкая, нежная, богата кровеносными сосудами и лимфоидной тканью, что способствует частому развитию у детей раннего возраста стеноза гортани. Надгортанник у новорожденного мягкий, легко сгибается, теряя при этом способность герметично прикрывать вход в трахею. Этим и объясняется склонность новорожденных к аспирации в дыхательные пути при рвоте и срыгивании. Неправильное расположение и мягкость хряща надгортанника могут привести к функциональному сужению входа в гортань и появлению шумного (стридорозного) дыхания. По мере роста гортани и уплотнения хряща стридор может самостоятельно пройти.

  
  

  Трахея у новорожденного имеет воронкообразную форму, поддерживается незамкнутыми хрящевыми кольцами и широкой мышечной мембраной. Сокращение и расслабление мышечных волокон изменяют её просвет, что наряду с подвижностью и мягкостью хрящей приводит к её спадению на выдохе, вызывая экспираторную одышку или хриплое (стридорозное) дыхание. Симптомы стридора исчезают к 2 годам.

  Бронхиальное дерево к моменту рождения ребенка сформировано. Бронхи узкие, хрящи их податливые, мягкие, т.к. основу бронхов, как и трахеи составляют полукольца, соединенные фиброзной мембраной. Угол отхождения бронхов от трахеи у детей раннего возраста одинаков, поэтому инородные тела легко попадают и в правый и в левый бронх, а затем левый бронх отходит под углом 90 ̊, а правый как бы является продолжением трахеи. В раннем возрасте очистительная функция бронхов недостаточная, волнообразные движения мерцательного эпителия слизистой бронхов, перистальтика бронхиол, кашлевой рефлекс выражены слабо. В мелких бронхах быстро возникает спазм, что предрасполагает к частому возникновению бронхиальной астмы и астматического компонента при бронхитах и пневмониях в детском возрасте.

  Легкие у новорожденных недостаточно сформированы. Терминальные бронхиолы заканчиваются не гроздью альвеол, как у взрослого, а мешочком, из краев которых формируются новые альвеолы, количество и диаметр которых увеличиваются с возрастом, нарастает ЖЕЛ. Межуточная (интерстициальная) ткань легких рыхлая, содержит мало соединительнотканных и эластических волокон, хорошо кровоснабжается, содержит мало сурфактанта (поверхностно-активное вещество, покрывающее тонкой пленкой внутреннюю поверхность альвеол и препятствующее их спадению на выдохе), что предрасполагает к эмфиземе и ателектазированию легочной ткани.

  Корень легкого состоит из крупных бронхов, сосудов и лимфатических узлов, реагирующих на внедрение инфекции.

  Плевра хорошо снабжена кровеносными и лимфатическими сосудами, относительно толстая, легко растяжимая. Париетальный листок слабо зафиксирован. Скопление жидкости в плевральной полости вызывает смещение органов средостения.

  Диафрагма расположена высоко, её сокращения увеличивают вертикальный размер грудной клетки. Метеоризм, увеличение размеров паренхиматозных органов затрудняют движение диафрагмы и ухудшают вентиляцию легких.

  В различные периоды жизни дыхание имеет свои особенности:

  1.поверхностный и частый характер дыхания(после рождения 40-60 в мин, 1-2 года30-35 в мин, в 5-6 лет около 25 в мин, в 10 лет 18-20 в мин, у взрослых 15-16 в мин);

  Соотношение ЧДД: ЧСС у новорожденных 1: 2,5-3; у детей более старшего возраста 1: 3,5-4; у взрослых 1: 4.

  2. аритмия (неправильное чередование пауз между вдохом и выдохом) в первые 2-3 недели жизни новорожденного, что связано с несовершенством дыхательного центра.

  3. тип дыхания зависит от возраста и пола (в раннем возрасте брюшной (диафрагмальный) тип дыхания, в 3-4 года преобладает грудной тип, в 7-14 лет у мальчиков устанавливается брюшной, а у девочек грудной).

  Для исследования функции дыхания определяют ЧДД в покое и при физической нагрузке, измеряют размеры грудной клетки и её подвижность (в покое, во время вдоха и выдоха), определяют газовый состав и КОСкрови; детям старше 5 лет проводят спирометрию.

  Домашнее задание.

  Изучить конспект лекции и ответить на следующие вопросы:

  1.назовите отделы нервной системы и опишите особенности её строения.

  2. опишите особенности строения и функционирования головного мозга.

  3. опишите особенности строения спинного мозга и периферической нервной системы.

  4.строение вегетативной нервной системы; строение и функции органов чувств.

  5.назовите отделы дыхательной системы, опишите особенности её строения.

  6.назовите отделы верхних дыхательных путей и опишите особенности их строения.

  7. назовите отделы нижних дыхательных путей и опишите особенности их строения.

  8.перечислите функциональные особенности органов дыхания у детей в различные возрастные периоды.

  Система проведения воздуха через наш организм имеет сложное строение. Природой создан механизм доставки кислорода в легкие, где он проникает в кровь, чтобы была возможность осуществлять обмен газами между окружающей средой и всеми клетками нашего тела.

  Под схемой дыхательной системы человека подразумевают дыхательные пути – верхние и нижние:

  • Верхние – это носовая полость, включая околоносовые пазухи, и гортань – голосообразующий орган.
  • Нижние – это трахея и бронхиальное дерево.
  • Органы дыхания – легкие.

  Каждый из этих компонентов уникален в своих функциях. Вместе, все эти структуры работают, как один слаженный механизм.

  Полость носа

  Первая структура, через которую проходит воздух при вдохе – это нос. Его строение:

  1. Каркас состоит из множества мелких костей, на которых крепятся хрящи. Именно от их формы и размера зависит внешний вид носа человека.
  2. Его полость, согласно анатомии, с внешней средой сообщается через ноздри, тогда как с носоглоткой – через специальные отверстия в костной основе носа (хоаны).
  3. На внешних стенках обеих половин носовой полости сверху вниз располагаются 3 носовых хода. Через отверстия в них носовая полость сообщается с околоносовыми пазухами и слезным протоком глаза.
  4. Изнутри полость носа покрывает слизистая оболочка с однослойным эпителием. Она имеет множество волосков и ресничек. На этом участке воздух засасывается внутрь, а также согревается и увлажняется. Волоски, реснички и слой слизи в носу играют роль фильтра для воздуха, улавливая частицы пыли и задерживая микроорганизмы. В слизи, секретируемой эпителиоцитами, содержатся бактерицидные ферменты, которые способны уничтожать бактерии.

  Еще одна важная функция носа – обонятельная. В верхних частях слизистой оболочки находятся рецепторы обонятельного анализатора. Эта область имеет отличную окраску от остальных слизистых.

  Обонятельная зона слизистой оболочки окрашена в желтоватый цвет. От рецепторов в ее толще передается нервный импульс в специализированные зоны коры головного мозга, где и формируется ощущение запаха.

  Околоносовые пазухи

  В толще костей, которые берут участие в формировании носа, имеются пустоты, выстланные изнутри слизистой оболочкой – околоносовые пазухи. Они заполнены воздухом. Это заметно снижает вес костей черепа.

  Носовая полость вместе с пазухами принимает участие в процессе образования голоса (воздух резонирует, и звук делается громче). Есть такие околоносовые пазухи:

  • Две верхнечелюстные (гайморовы) – внутри кости верхней челюсти.
  • Две лобные (фронтальные) – в полости лобной кости, над надбровными дугами.
  • Одна клиновидная – в основе клиновидной кости (она находится внутри черепа).
  • Полости внутри решетчатой кости.

  Все эти пазухи сообщаются с носовыми ходами через отверстия и каналы. Это приводит к тому, что воспалительный экссудат из носа попадает в полость пазух. Болезнь быстро распространяется на близлежащие ткани. Вследствие этого развивается их воспаление: гайморит, фронтит, сфеноидит и этмоидит. Эти заболевания опасны своими последствиями: гной в запущенных случаях расплавляет стенки костей, попадая в полость черепа, вызывает при этом необратимые изменения в нервной системе.

  Гортань

  Пройдя через полость носа и носоглотку (или ротовую полость, если человек дышит через рот), воздух попадает в гортань. Это трубкообразный орган весьма сложной анатомии, который состоит из хрящей, связок и мышц. Именно здесь находятся голосовые связки, благодаря которым мы можем издавать звуки разной частоты. Функции гортани – проведение воздуха, образование голоса.

  Строение:

  1. Гортань располагается на уровне 4–6 шейных позвонков.
  2. Переднюю ее поверхность образует щитовидный и перстневидный хрящи. Заднюю и верхнюю части – надгортанник и мелкие клиновидные хрящики.
  3. Надгортанник представляет собой «крышку», которой закрывается гортань во время глотка. Это устройство нужно для того, чтобы еда не попадала в воздухоносные пути.
  4. Изнутри гортань выстлана однослойным респираторным эпителием, клетки которого имеют тонкие ворсинки. Они двигаются, направляя слизь и частички пыли к глотке. Таким образом, происходит постоянное очищение воздухоносных путей. Только поверхность голосовых связок выстлана многослойным эпителием, это делает их более устойчивыми к повреждениям.
  5. В толще слизистой оболочки гортани есть рецепторы. Когда эти рецепторы раздражаются инородными телами, избытком слизи или продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, возникает рефлекторный кашель. Это защитная реакция гортани, направленная на очищение ее просвета.

  Трахея

  От нижнего края перстневидного хряща начинается трахея. Этот орган относят к нижним отделам дыхательных путей. Она заканчивается на уровне 5–6 грудных позвонков в месте ее бифуркации (раздвоения).

  Строение трахеи:

  1. Каркас трахеи образует 15–20 хрящевых полуколец. Сзади они соединены мембраной, которая прилежит к пищеводу.
  2. В месте разделения трахеи на главные бронхи есть выступ слизистой оболочки, который отклоняется влево. Этот факт обуславливает то, что инородные тела, которые попадают сюда, чаще обнаруживаются в правом главном бронхе.
  3. Слизистая оболочка трахеи имеет хорошую всасываемость. Это используется в медицине для совершения внутритрахеального введения лекарств, путем ингаляций.

  Бронхиальное дерево

  Трахея разделяется на два главных бронха – трубчатые образования, состоящие из хрящевой ткани, которые заходят в легкие. Стенки бронхов образуют хрящевые кольца и соединительнотканные перепонки.

  Внутри легких бронхи делятся на долевые бронхи (второго порядка), те, в свою очередь, несколько раз раздваиваются на бронхи третьего, четвертого и т. д. до десятого порядка – терминальных бронхиол. Они дают начало респираторным бронхиолам – компонентам легочных ацинусов.

  Респираторные бронхиолы переходят в дыхательные ходы. К этим ходам крепятся альвеолы – мешочки, заполненные воздухом. Именно на этом уровне происходит газообмен, сквозь стенки бронхиол воздух не может просочиться в кровь.

  На протяжении всего дерева бронхиолы изнутри выстланы респираторным эпителием, а их стенка образована элементами хряща. Чем меньше калибр бронха, тем меньше в его стенке хрящевой ткани.

  В мелких бронхиолах появляются гладкомышечные клетки. Это обуславливает способность бронхиол к расширению и сужению (в некоторых случаях даже спазмированию). Это происходит под действием внешних факторов, импульсов вегетативной нервной системы и некоторых фармацевтических препаратов.

  Легкие

  Дыхательная система человека также включает легкие. В толще тканей этих органов происходит газообмен между воздухом и кровью (внешнее дыхание).

  Под путем простой диффузии кислород двигается туда, где его концентрация ниже (в кровь). По тому же принципу окись углерода выводится из крови.

  Обмен газами через клетку осуществляется за счет разницы парциального давления газов в крови и полости альвеолы. Этот процесс основан на физиологической проницаемости стенок альвеол и капилляров к газам.

  Это паренхиматозные органы, которые располагаются в грудной полости по бокам от средостения. В средостении находится сердце и крупные сосуды (легочный ствол, аорта, верхняя и нижняя полые вены), пищевод, лимфатические протоки, симпатические нервные стволы и другие структуры.

  Грудная полость изнутри выстлана специальной оболочкой – плеврой, другой ее листок покрывает каждое легкое. В итоге образуется две замкнутых плевральных полости, в которых создается отрицательное (относительно атмосферного) давление. Это обеспечивает человека возможностью делать вдох.

  С внутренней поверхности легкого располагается его ворота – сюда входят главные бронхи, сосуды и нервы (все эти структуры образуют корень легкого). Правое легкое человека состоит из трех долей, а левое – из двух. Это обусловлено тем, что место третьей доли левого легкого занимает сердце.

  Паренхима легких состоит из альвеол – полостей с воздухом диаметром до 1 мм. Стенки альвеол образуются соединительной тканью и альвеолоцитами – специализированными клетками, которые способны пропускать через себя пузырьки кислорода и углекислого газа.

  Изнутри альвеола покрыта тонким слоем вязкого вещества – сурфактантом. Эта жидкость начинает вырабатываться у плода на 7 месяце внутриутробного развития. Она создает в альвеоле силу поверхностного натяжения, что не дает ей спадаться при выдохе.

  Вместе сурфактант, альвеолоцит, мембрана, на которой он лежит, и стенка капилляра образуют аэрогематический барьер. Через него не проникают микроорганизмы (в норме). Но если возникает воспалительный процесс (пневмония), стенки капилляров становятся проницаемы для бактерий.