Этапы дыхания (3)

лЁгкие

Лёгкие (правое и левое) находятся в грудной полости под защитой грудной клетки.

ПЛЕВРА

Лёгкие покрыты плеврой.

Плевра — тонкая, гладкая и влажная, богатая эластическими волокнами серозная оболочка, одевающая каждое из лёгких.

Различают лёгочную плевру, плотно срощенную с тканью лёгкого, и пристеночную плевру, выстилающую изнутри стенки грудной клетки. 

У корней лёгких лёгочная плевра переходит в пристеночную. Таким образом, вокруг каждого лёгкого образуется герметически замкнутая плевральная полость, представляющая узкую щель между лёгочной и пристеночной плеврой. Плевральная полость заполнена небольшим количеством серозной жидкости, играющей роль смазки, облегчающей дыхательные движения лёгких.

Рис. Плевра

СРЕДОСТЕНИЕ

Средостение — пространство между правым и левым плевральными мешками. Оно ограничено спереди грудиной с реберными хрящами, сзади — позвоночником.

В средостении располагаются сердце с крупными сосудами, трахея, пищевод,вилочковая железа, нервы диафрагмы и грудной лимфатический проток.

БРОНХИАЛЬНОЕ ДЕРЕВО

Глубокими бороздами правое лёгкое разделено на три доли, а левое — на две. У левого лёгкого на стороне, обращённой к срединной линии, имеется углубление, которым оно прилежит к сердцу. 

В каждое лёгкое с внутренней стороны входят толстые пучки, состоящие из первичного бронха, лёгочной артерии и нервов, а выходят по две лёгочные вены и лимфатические сосуды. Все эти бронхиально-сосудистые пучки, вместе взятые, образуют корень лёгкого. Вокруг лёгочных корней расположено большое количество бронхиальных лимфатических узлов.

Входя в лёгкие, левый бронх делится на две, а правый — на три ветви по числу лёгочных долей. В лёгких бронхи образуют так называемое бронхиальное дерево. С каждой новой «веточкой» диаметр бронхов уменьшается, пока они не становятся совсем микроскопическими бронхиолами с диаметром в 0,5 мм. В мягких стенках бронхиол имеются гладкие мышечные волокна и нет хрящевых полуколец. Таких бронхиол насчитывается до 25 млн.

Рис. Бронхиальное дерево

Бронхиолы переходят в ветвистые альвеолярные ходы, которые оканчиваются лёгочными мешочками, стенки которых усыпаны вздутиями — лёгочными 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 лёгочная ткань легко растягивается во время вдоха и снова спадается во время выдоха.

АЛЬВЕОЛЫ

Альвеолы образованы сетью тончайших эластических волокон. Внутренняя поверхность альвеол выстлана однослойным плоским эпителием. Стенки эпителия вырабатываютсурфактант — поверхностно-активное вещество, выстилающее изнутри альвеолы и препятствующее их спаданию. 

Под эпителием лёгочных пузырьков залегает густая сеть капилляров, на которые разбиваются конечные ветви лёгочной 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   

Кровообращение и иннервация

К легким подходит малый круг кровообращения, выходящий из правого желудочка сердца. Кровь, богатая углекислым газом, течет от сердца по артериям и артериолам, а та, которая насыщена кислородом из воздуха, направляется к сердцу по венам и венулам. Принято называть артериями сосуды, проводящие кровь от сердца, а венами — к сердцу. Но в малом круге кровообращения все наоборот.

Легочные артерии и вены довольно короткие и тонкие, но их упругость очень велика, так как на их стенки приходится огромное давление кровотока, несущегося от сердца.

В правом желудочке сердца, к которому из правого предсердия приходит венозная кровь со всего организма, начинается легочная артерия. Она делится на правую и левую, а затем ветвится до капилляров, подходящих к альвеолам. Далее происходит газообмен, а насыщенная кислородом артериальная кровь течет по венулам к четырем венам, впадающим в левое предсердие.

Сердце толчками выбрасывает эту кровь в аорту, чтобы кислород попал к тканям.

Процесс дыхания регулируют центры вдоха и выдоха, которые находятся в продолговатом мозге. От рецепторов, находящихся на стенках кровеносных сосудов и бронхов, в дыхательный центр поступает информация о давлении воздуха и концентрации углекислого газа и кислорода.

Гормоны, реакции на окружающую среду и какие-либо механические воздействия (например, кусочек пищи) могут повлиять на дыхание, вызвав его учащение, углубление, чихание или кашель.

Выдыхаемый воздух

При этом состав воздуха, который получается в результате дыхательного процесса человека, существенно отличается от первоначального по содержанию ряда элементов. Так, известно, что в процессе дыхания организм человека потребляет кислород, поэтому закономерно, что его количество в выдыхаемом воздухе оказывается существенно меньше, чем во вдыхаемом. Если в первоначальном составе воздуха содержалось около 21% кислорода, то в воздухе на выдохе его будет лишь порядка 15,4%.

Другое значительное изменение, которое происходит с воздухом в процессе дыхания, касается содержания углекислого газа. Так, если в воздухе, попадающем в организм человека, его содержание обычно не превышает 0,3% объема, то в выходящем из организма воздухе объем углекислого газа достигает 4%. Это связано с тем, что в процессе функционирования человеческого организма его органы и ткани выделяют углекислый газ, который выводится в процессе дыхания. А вот содержание других газов в выдыхаемом воздухе практически не изменяется по отношению к первоначальному. Это связано с тем, что для человеческого организма они являются инертными, то есть никак не взаимодействуют с ним — не усваиваются и не выделяются.

При этом стоит иметь в виду, что воздух, выдыхаемый человеком, изменяет не только свой состав, но и некоторые физические характеристики. Его температура приближается к температуре человеческого тела, которая в норме составляет 36,6оС. Таким образом, если человек вдохнул холодный воздух, его температура повысится, а если горячий — понизится. Кроме того, выдыхаемый воздух обычно характеризуется более высоким уровнем влажности по сравнению с вдыхаемым.

Ошибочно думать, что процесс дыхания у человека происходит только в легких.

Его можно разделить на три основных этапа. Кислород, вдыхаемый легкими, поглощается кровью. Легкие представляют собой как бы губку, построенную из выростов в виде легочных пузырьков. Концевые части этих пузырьков носят название альвеол. Они оплетены густой сетью кровеносных сосудов. Общая поверхность легочных альвеол огромна. На этой большой поверхности и происходит соприкосновение кислорода с кровью.

Через тонкие стенки альвеол диффузией кислород проникает в кровеносные сосуды.

Далее наступает второй этап процесса дыхания. Кровь разносит кислород по всему телу и доставляет его тканям. Наконец, третий этап — клетки впитывают своей поверхностью принесенный к ним кислород и употребляют его на медленное горение, или окисление. В результате образуется углекислый газ. Кровь захватывает углекислый газ и уносит его в легкие, откуда он выделяется наружу при выдохе. Обычно процесс дыхания воспринимается только как ритмичное движение дыхательных органов.

Что же заставляет дыхательные органы — легкие — ритмично двигаться, всасывая воздух при расширении и выдыхая его при сжатии?

Дыхательные движения создаются специальными дыхательными мышцами. Эти мышцы, сокращаясь, вызывают уменьшение объема грудной клетки, а расширяясь, увеличивают его. За короткий промежуток времени между вдохом и выдохом в крови успевает произойти газовый обмен, то есть кровь отдает принесенный из организма углекислый газ и захватывает свежую порцию кислорода.

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.

А1. Газообмен между кровью и атмосферным воздухом

происходит в

1) альвеолах легких

2) бронхиолах

3) тканях

4) плевральной полости

А2. Дыхание – это процесс:

1) получения энергии из органических соединений при участии кислорода

2) поглощения энергии при синтезе органических соединений

3) образования кислорода в ходе химических реакций

4) одновременного синтеза и распада органических соединений.

А3. Органом дыхания не является:

1) гортань 

2) трахея 

3) ротовая полость

4) бронхи

А4. Одной из функций носовой полости является:

1) задержка микроорганизмов 

2) обогащение крови кислородом

3) охлаждение воздуха             

4) осушение воздуха

А5. Гортань от попадания в нее пищи защищает(ют):

1) черпаловидный хрящ 

3) надгортанник

2) голосовые связки        

4) щитовидный хрящ

А6. Дыхательную поверхность легких увеличивают

1) бронхи

2) бронхиолы

3) реснички 

4) альвеолы

А7. Кислород поступает в альвеолы и из них в кровь путем

1) диффузии из области с меньшей концентрацией газа в область с большей концентрацией

2) диффузии из области с большей концентрацией газа в область с меньшей концентрацией

3) диффузии из тканей организма

4) под влиянием нервной регуляции

А8. Ранение, нарушившее герметичность плевральной полости приведет к

1) торможению дыхательного центра 

2) ограничению движения легких

3) избытку кислорода в крови            

4) избыточной подвижности легких

А9. Причиной тканевого газообмена служит

1) разница в количестве гемоглобина в крови и тканях

2) разность концентраций кислорода и углекислого газа в крови и тканях

3) разная скорость перехода молекул кислорода и углекислого газа из одной среды в другую

4) разность давлений воздуха в легких и плевральной полости

В1. Выберите процессы, происходящие при газообмене в легких

1) диффузия кислорода из крови в ткани

2) образование карбоксигемоглобина

3) образование оксигемоглобина

4) диффузия углекислого газа из клеток в кровь

5) диффузия атмосферного кислорода в кровь

6) диффузия углекислого газа в атмосферу

В2. Установите правильную последовательность прохождения атмосферного воздуха через дыхательные пути

А) гортань

В) бронхи

Д) бронхиолы

Б) носоглотка

Г) легкие

Е) трахея

Характер дыхания

Прежде чем поставить диагноз, врач проводит осмотр дыхательной системы. Он следит за экскурсией грудной клетки, проводя ее измерения на уровне вдоха и выдоха. Измерение проводится на уровне сосков во время спокойного дыхания.

Во время осмотра обращают внимание на характер движений грудной клетки. У здорового человека дыхательные движения совершаются за счет сокращения диафрагмальных, межреберных и частично брюшинных мышц

Исходя из того, какие группы мышц активнее работают, выделяют несколько типов дыхания:

• брюшной;
• грудной;
• смешанный тип.

Каждый вид дыхания имеет свои особенности.

[править] Литература

• Костычев С. П. Физиология растений. — 3. — М.-Л., 1937. — Т. 1.
• Бах А. Н. Собрание трудов по химии и биохимии. — М., 1950.
• Таусон В. А. Основные положения растительной биоэнергетики. — М.-Л., 1950.
• Джеймс А. Дыхание растений, пер. с англ. — М., 1956.
• Палладин В. И. Избранные труды. — М., 1960.
• Михлин Д. М. Биохимия клеточного дыхания. — М., 1960.
• Сент-Дьердьи А. Биоэнергетика, пер. с англ. — М., 1960.
• Рубин Б. А., Ладыгина М. Е. энзимологии и биология дыхания растений. — М., 1966.
• Рэкер Э. Биоэнергетические механизмы, пер. с англ. — М., 1967.
• Рубин Б. А. Курс физиологии растений. — 3. — М., 1971.
• Кретович В. Л. Основы биохимии растений. — 3. — М., 1971.

Дыхательная система человека

Основная статья: Дыхательная система человека

Схема дыхательной системы человека

Дыхательная система человека состоит из носа, глотки, гортани, трахеи и лёгких с бронхами. Газообмен осуществляется в альвеолах лёгких, и в норме направлен на захват из вдыхаемого воздуха кислорода и выделение во внешнюю среду образованного в организме углекислого газа. Взрослый человек, находясь в состоянии покоя, совершает в среднем 14 дыхательных движений в минуту, однако частота дыхания может претерпевать значительные колебания (от 10 до 18 за минуту). Взрослый человек делает 15—17 вдохов-выдохов в минуту, а новорождённый ребёнок делает 1 вдох в секунду.

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.

Строение

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. cavum 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).

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. Виды дыхания: глубокое и поверхностное, частое и редкое, верхнее, среднее (грудное) и нижнее (брюшное).

Дыхательные пути обеспечивают связь 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).

Строение легких

Легкие расположены в грудной полости по бокам от сердца и крупных сосудов. Они покрыты серозной оболочкой – плеврой, которая образует два замкнутых плевральных мешка. У легкого 3 поверхности: реберная, диафрагмальная и внутренняя. На внутренней поверхности, обращенной к сердцу, находятся ворота легкого, через которые в каждое проходят бронх, легочные сосуды и нервы, составляя вместе корень легкого.

Каждое легкое глубокими щелями разделено на доли: правое – на 3 (верхнюю, среднюю и нижнюю), левое – на 2 (верхнюю и нижнюю). В соответствии с ветвлением бронхов и кровеносных сосудов доли легкого разделяются на более мелкие участки – сегменты (по 10 в каждом легком). Именно сегменты (реже – доли) при необходимости удаляют хирургическим путем, не нарушая деятельности оставшейся части органа. Сегменты в свою очередь подразделяются на многочисленные дольки, диаметр которых не превышает 12 мм. Основания долек заметны на поверхности легкого в виде маленьких многоугольных полей. Количество долек в каждом легком доходит до 800. В каждую дольку легкого входит бронх диаметром около 1 мм.

Внутри дольки бронх разветвляется на концевые бронхиолы, ими и заканчиваются воздухоносные пути. Каждая концевая бронхиола разветвляется на дыхательные бронхиолы, переходящие в альвеолярные ходы, на стенках которых находятся пузырьки – альвеолы. Стенка альвеол очень тонка и состоит из одного слоя клеток, к которому прилежат кровеносные капилляры. Через стенку альвеол и осуществляется обмен газами между воздухом и кровью. В легких взрослого человека насчитывается до 400 млн альвеол, общая дыхательная поверхность которых составляет около 100 кв. м.

У взрослого человека при спокойном вдохе в легкие поступает около
500 мл воздуха. При усиленном вдохе (выдохе) можно дополнительно
вдохнуть (выдохнуть) еще по 1500 мл воздуха. В сумме эти объемы
(500 + 1500 + 1500) составляют жизненную емкость легких (ЖЕЛ).
Нормальная ЖЕЛ составляет у женщин в среднем 2700 мл,
а у мужчин – 3500 мл. У физически тренированных людей ЖЕЛ
может достигать 6000 мл, а у людей с нарушением
дыхательной функции ЖЕЛ значительно
снижается, что выявляется при диагностике.

Общая характеристика дыхательной системы

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.
 

Распространенное патологическое дыхание

При патологических состояниях виды внешнего дыхания изменяются. От характера и частоты дыхательных движений зависит вид.

Причиной нарушений могут послужить гипоксия или гиперкапния, при которых происходит нарушение системного кровообращения и вентиляции легких. Это могут быть самые разные экзо- и эндогенные патологии. К примеру, привести к патологическому дыханию может сахарных диабет, почечная и сердечная недостаточность, травмы, нарушения кровообращения в различных органах.

Все типы и виды дыхания с циклическими изменениями сопровождаются помрачением сознания, апноэ, усиленной вентиляцией легких. При этом могут наблюдаться колебания артериального давления, которое повышается при усилении вдоха.

Есть ряд теорий, которые предполагают, что патологические типы дыхания связаны с низкой возбудимостью центра и усилением тормозных процессов в подкорковых центрах, вызванных недостатком кислорода и воздействием веществ интоксикации.

В патологическом дыхании выделяют фазу диспноэ и апноэ. Последняя представляет собой остановку дыхания на некоторое время.

В медицине выделяют несколько патологических типов дыхания. Каждый из них имеет свои особенности течения и проявления. Среди них такие типы, как Куссмауля, Чейна-Стокса и др.