СИСТЕМА ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ - АНАТОМИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ И ГИГИЕНА ЧЕЛОВЕКА

Биология для выпускников школ и поступающих в вузы - Мустафин А. Г. 2015 год

СИСТЕМА ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ - АНАТОМИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ И ГИГИЕНА ЧЕЛОВЕКА

Система органов дыхания — это совокупность структур, позволяющих улавливать кислород и выводить углекислый газ, образованный в процессе клеточного дыхания. В процессе дыхания различают три этапа: легочное дыхание, заключающееся в обмене газов в легких между организмом и средой; транспорт газов кровью; тканевое дыхание, состоящее из газообмена в тканях и биологического окисления в митохондриях.

Центральный орган системы дыхания — легкие, расположенные по обе стороны сердца. К ним через легочные артерии поступает венозная кровь, а через дыхательные пути — атмосферный воздух. К системе органов дыхания относят также носовую полость, гортань, трахею и бронхи. Полость носа вместе с носоглоткой и гортанью, трахею и бронхи относят к дыхательным путям (рис. 27.1).

Рис. 27.1. Строение дыхательной системы:

1 — ротовая полость, 2 — носовая полость, 3 — язычок, 4 — язык, 5 — глотка, 6 — надгортанник, 7 — черпаловидный хрящ, 8 — гортань, 9 — пищевод, 10 — трахея, 11 — верхушка легкого, 12, 17 — левое и правое легкие, 13, 16 — бронхи, 14, 15 — альвеолы, 18 — полость трахеи, 19 — перстневидный хрящ, 20 — щитовидный хрящ, 21 — подъязычная кость, 22 — нижняя челюсть, 23 — преддверье, 24 — ротовое отверстие, 25 — твердое небо

Полость носа образована костями и хрящами Она поделена перегородкой на две половины. На боковых стенках полости носа расположены носовые раковины, которые делят каждую половину на три носовых хода (верхний, средний и нижний). Полость носа сообщается с наружной средой при помощи ноздрей, а сзади — с глоткой посредством хоан. С носовой полостью связаны воздухоносные околоносовые пазухи лобной, клиновидной и верхнечелюстных костей. Слизистая оболочка носовой полости имеет большое количество кровеносных сосудов. Проходящая по ним кровь согревает воздух. Железы слизистой выделяют слизь, увлажняющую стенки носовой полости и снижающую жизнедеятельность бактерий. На поверхности слизистой находятся лейкоциты, уничтожающие большое количество бактерий. Мерцательный эпителий слизистой задерживает и выводит наружу пыль. В слизистой оболочке верхней части носовой полости имеются чувствительные обонятельные клетки, образующие орган обоняния.

Во время вдоха воздух проходит через хоаны в верхние отделы глотки, а затем в гортань. Она состоит из хрящей (щитовидного, перстневидного, черпаловидных, надгортанника и др.), соединенных связками и суставами. Надгортанник закрывает вход в гортань во время глотания пищи. Между черпаловидными хрящами и внутренней поверхностью щитовидного хряща натянуты голосовые связки, состоящие из эластических соединительнотканных волокон. При напряжении голосовых связок выдыхаемый воздух вызывает их колебание, в результате чего возникают звуки. Из гортани воздух поступает в трахею.

Трахея состоит из 16—20 неполных хрящевых колец, не позволяющих ей спадаться. Задняя стенка трахеи мягкая и состоит из соединительнотканной перепонки, содержащей гладкие мышцы. Благодаря этому пища свободно проходит по пищеводу, который лежит позади трахеи. На уровне V грудного позвонка трахея делится на правый и левый главные бронхи, которые вступают в легкие. В легких главные бронхи многократно делятся на более мелкие бронхи, образуя бронхиальное дерево. Дольковые бронхи разветвляются внутри дольки на концевые бронхиолы. Концевые бронхиолы дают начало дыхательным бронхиолам, от которых отходят альвеолярные ходы, заканчивающиеся альвеолярными мешочками. Стенки последних состоят из альвеол. Альвеола имеет форму полушария диаметром 0,2—0,3 мм и покрыта сетью капилляров. Стенка альвеолы образована одним слоем плоского эпителия с сетью эластических волокон, расположенных на тонкой базальной мембране. Группу альвеолярных ходов с альвеолярными мешочками, расходящихся от одной дыхательной бронхиолы, называют ацинусом (структурная единица легкого). Из совокупности ацинусов слагаются дольки, из долек — сегменты, из сегментов — доли, из долей — целое легкое. Правое легкое состоит из трех долей, левое - из двух. В каждое легкое проходят главный бронх и легочная артерия, а выходят две легочные вены. Легкие снаружи покрыты внутренним плевральным листком. Наружным листком плевры выстлана изнутри грудная полость. Между листками плевры находится щелевидная плевральная полость с небольшим количеством серозной жидкости, которая позволяет листкам свободно скользить друг относительно друга при дыхании. Давление в плевральной полости меньше атмосферного, оно составляет около 751 мм рт. ст.

Вдох — активный процесс, который совершается благодаря сокращению дыхательных мышц. Сокращение наружных межреберных мышц приводит к подъему ребер. Одновременно сокращаются мышечные волокна диафрагмы, ее сухожильный центр смещается книзу, оттесняя брюшные внутренности вперед и вниз. Объем грудной полости увеличивается. Давление внутри легких становится ниже атмосферного, и наружный воздух проходит в легкие. При выдохе объем грудной клетки уменьшается за счет возврата диафрагмы в исходное состояние и расслабления межреберных мышц. Это приводит к увеличению давления внутри легких, которое превышает атмосферное, и воздух выходит из легких. Находясь в спокойном состоянии, взрослый человек вдыхает и выдыхает около 500 см3 воздуха (дыхательный объем). При глубоком вдохе человек может вдохнуть еще около 1500 см3 (дополнительный объем). После обычного выдоха он способен выдохнуть около 1500 см3 (резервный объем). Эти три величины в сумме составляют жизненную емкость легких (около 3500 см3). Жизненная емкость легких является показателем подвижности легких и грудной клетки и зависит от пола, возраста, размеров тела и мышечной силы. Объем воздуха в легких превышает жизненную емкость. Даже при самом глубоком выдохе в них остается около 1000 см3 остаточного воздуха, поэтому легкие полностью не спадаются.

Основной причиной газообмена является разность давления. Парциальное давление О2 в альвеолярном воздухе выше, чем в венозной крови капилляров, оплетающих альвеолы, парциальное давление СО2, наоборот, выше в крови, чем в альвеолярном воздухе, поэтому О2 и СО2 диффундируют в противоположных направлениях. Кислород транспортируется кровью в составе оксигемоглобина. Артериальная кровь направляется к тканям, где в результате непрерывно идущих окислительных процессов потребляется О2 и образуется СО2. Кислород будет диффундировать из крови в тканевую жидкость, а углекислый газ — из тканевой жидкости в плазму крови. Небольшое количество СО2 транспортируется от тканей к легким в составе карбгемоглобина. Большая часть углекислого газа соединяется с водой, образуя угольную кислоту. Она в тканевых капиллярах реагирует с солями К+ и Nа+, превращаясь в бикарбонаты. В составе бикарбонатов калия эритроцитов (меньшая часть) и бикарбонатов натрия плазмы крови (большая часть) углекислый газ переносится пт тканей к легким. В капиллярах легких СО2дифундирует в альвеолярный воздух и удаляется из организма.

Регуляция дыхания осуществляется дыхательным центром, расположенным в продолговатом мозге. Периодически возникающее вдыхательном центре возбуждение передается в мотонейроны спинного мозга, а оттуда по центробежным волокнам к дыхательным мышцам, вызывая их сокращение. При вдохе легкие расширяются, что раздражает чувствительные окончания блуждающего нерва. Возникшее возбуждение поступает к дыхательному центру и тормозит центр вдоха, происходит выдох. Стенки альвеол возвращаются в исходное состояние, импульсация от рецепторов растяжения легких прекращается. В центре вдоха вновь возникает возбуждение. Увеличение в крови концентрации СО2 повышает возбудимость дыхательного центра, что обусловливает учащение и углубление дыхания. На деятельность дыхательного центра влияют уровень артериального давления, болевые, температурные воздействия и др. В норме взрослый человек совершает около 16 дыхательных движений в минуту, во время сна — 12. На дыхательные движения оказывает влияние кора больших полушарий, что выражается в возможности произвольно задерживать дыхание, изменять его ритм и глубину.

При раздражении рецепторов слизистой оболочки носа происходит чихание, а при возбуждении рецепторов гортани, трахеи и бронхов кашель. Эти защитные реакции сопровождаются активным выдохом, при котором струей воздуха выбрасываются слизь, пыль, инородные тела из ле1 ких и дыхательных путей.