Дыхательная система
Значение и сущность процесса дыхания
Главным признаком живых организмов является обмен веществ. Обмен веществ у организмов, живущих в кислородной среде (аэробов), протекает с достаточно высокой скоростью благодаря поступлению в кровь кислорода.
Человек – аэробный организм, постоянно нуждающийся в кислороде. Углеводы, жиры и белки, расщепляясь в присутствии кислорода, высвобождают заключенную в них энергию. Эта энергия расходуется на синтез новых веществ, сокращения мышц, проведение нервных импульсов и другие необходимые для жизни процессы. Прекращение обмена веществ ведет к гибели организма.
При расщеплении веществ в клетках в присутствии кислорода образуются углекислый газ и вода. Углекислый газ выделяется из организма при помощи дыхательной системы. Дыхательная система обеспечивает перенос кислорода в кровь и углекислого газа из крови с дальнейшим выведением его из организма. Обмен газов в легких называется внешним или легочным дыханием, использование кислорода в клетках – внутренним или клеточным дыханием.
Органы дыхания обеспечивают:
- внешнее дыхание, т. е. вентиляцию лёгких (поступление и выведение газов);
- газообмен в лёгких (поступление кислорода из воздуха в кровь, а углекислого газа — из крови в выдыхаемый воздух);
- перенос газов кровью;
- газообмен в тканях (поступление углекислого газа из тканей в кровь, а кислорода — из крови в ткани);
- тканевое дыхание (окисление органических веществ в клетках и синтез АТФ).
Строение и функции органов дыхания
Система органов дыхания состоит из воздухоносных путей и лёгких.
К верхним воздухоносным путям относятся: носовая полость, носоглотка, а к нижним—гортань, трахея и бронхи.
Воздух попадает в полость носа через ноздри. Эпителий носовой полости выделяет слизь, которая склеивает пылинки и уничтожает микроорганизмы. Слизистая оболочка носовой полости выстлана мерцательным эпителием. Его реснички удаляют частицы пыли вместе со слизью. Слизистая хорошо снабжается кровью, что способствует согреванию и увлажнению воздуха. В носовой полости расположены также обонятельные рецепторы.
Из носовой полости очищенный, согретый и увлажнённый воздух попадает в носоглотку, а затем в гортань.
Гортань образована хрящами, самый крупный из которых — щитовидный. Важную роль выполняет надгортанник — хрящевая пластинка, расположенная над входом в гортань. Надгортанник закрывает вход в гортань при глотании и препятствует попаданию пищи в воздухоносные пути.
В полости гортани расположены голосовые связки. Между ними имеется голосовая щель. Звук появляется, когда воздух проходит сквозь сомкнутую голосовую щель. Края связок при этом вибрируют, и возникают звуковые колебания. У женщин и детей голосовые связки короткие и тонкие, поэтому у них голос высокий. У мужчин связки всегда более длинные, и мужской голос более низкий. В гортани возникает только звук. Формирование членораздельной речи происходит с участием языка, губ, зубов, щёк.
От нижнего края гортани отходит трахея. Это трубка, образованная 16–20 хрящевыми полукольцами, выстланная внутри мерцательным эпителием. Мерцательный эпителий внутренней поверхности трахеи, так же как и бронхов, способствует очищению вдыхаемого воздуха. Мягкой частью (без хряща) трахея прилегает к пищеводу.
Трахея делится на два бронха.
Вся внутренняя поверхность воздухоносных путей в своих внутренних стенках содержит чувствительные рецепторы. При попадании инородных тел в них, скопления пыли или воспалительных заболеваниях усиленно образуется слизь и рефлекторно удаляется во время кашля или чихания.
Трахея в нижней части раздваивается на два бронха – правый и левый. Бронхи ветвятся, образуя бронхиальное дерево. Стенки крупных бронхов имеют опору из хрящевых колец, поэтому они не способны смыкаться.
Самые мелкие бронхи – бронхиолы – хрящевых колец не имеют, однако имеют мышечные волокна, благодаря которым они не спадаются. На концах бронхиол располагаются микроскопические, заполненные воздухом, легочные пузырьки – альвеолы.
Стенки альвеол состоят из одного слоя растяжимого эпителия, поэтому они способны растягиваться, и оплетены густой сетью кровеносных капилляров. Такое строение альвеол обеспечивает газообмен между воздухом, находящимся в лёгких, и кровью. Лёгкие — парные органы. Они располагаются в грудной полости и плотно прилегают к её стенкам.
Правое легкое образовано тремя долями, левое – двумя. Форма легких – конусовидная. Снаружи легкие покрыты плотной соединительнотканной оболочкой – плеврой. Грудная полость изнутри выстлана такой же оболочкой. Микроскопическая щель между ними – плевральная полость - заполнена жидкостью и имеет давление ниже атмосферного. Благодаря отрицательному давлению эластичные легкие находятся в расправленном состоянии и следуют за движениями грудной клетки. Основная функция легких – обеспечение газообмена между внешней средой и организмом.
Дыхательные движения
Механизм дыхания
Лёгкие не имеют мышечной ткани, поэтому сами движения не выполняют. Во время вдоха и выдоха лёгкие пассивно движутся вслед за стенками грудной полости. Снаружи каждое лёгкое покрыто лёгочной плеврой. Стенки грудной полости выстланы пристеночной плеврой. Между двумя плеврами находится плевральная полость, заполненная небольшим количеством жидкости. Давление в плевральной полости ниже атмосферного.
Важную роль в дыхательных движениях играет диафрагма.
Диафрагма — куполообразная мышечная перегородка, отделяющая грудную полость от брюшной.
Вдох происходит за счёт сокращения наружных межрёберных мышц и диафрагмы. Объём грудной клетки увеличивается, давление в полости между лёгочной и пристеночной плеврой падает, и лёгочные пузырьки растягиваются. Воздух поступает в лёгкие.
Выдох осуществляется, когда межрёберные мышцы и диафрагма расслабляются и объём грудной клетки уменьшается.
При глубоком дыхании в дыхательных движениях участвуют также внутренние межрёберные мышцы, мышцы брюшной стенки, все мышцы грудной клетки и некоторые другие.