Как устроена дыхательная система. Краткая характеристика органов дыхательной системы

Особенности строения и функции органов дыхания человека

Подумайте, в чем Вы на данный момент больше всего нуждаетесь ? Может в престижном образовании? Или в хорошей работе, деньгах и карьере? На самом деле каждый человек определит для себя свои первоочередные цели в жизни. Одни строят краткосрочные планы, другие - долгосрочные на всю жизнь. Однако точно можно сказать, что ни одна из этих целей по значимости не может сравниться с нашей потребностью ежесекундно дышать . В данной статье Вы узнаете, что же такое дыхание и какие чудеса совершают каждую секунду органы системы дыхания человека в нашем организме. Ведь миллионы людей даже не задумываются об этом процессе и воспринимают его в качестве не стоящего внимания рефлекса.

На самом деле каждой клетке нашего организма необходим кислород, который поступает к нам вместе с вдыхаемым воздухом. Движение мышц, биение сердца, мозговая деятельность деление клеток и т.д., всё это станет невозможным без кислорода . А ведь всего одного вдоха достаточно, чтобы достаточное количество кислорода поступило в наш организм для функционирования и жизни. Кислород , поступивший со вздохом, очень быстро достигает легких. В легких его погрузят на особые транспортировщики , которые распределят кислород по всем уголкам тела. И этот вдох принесет новую жизнь в 100 триллионов клеток, из которых состоит Ваше тело. А теперь давайте поближе познакомимся с совершенным механизмом, который начал работать внутри Вас, как только Вы родились. И который будет работать на протяжении всего срока, отпущенного Вам земной жизнью.

Нос

Изучение системы дыхания мы начнем с ее парадного входа - носа . Мы чаще ассоциируем нос с его свойством воспринимать запахи . Но у носа есть еще одна очень важная функция . Нос приводит вдыхаемый воздух в благоприятное состояние для легких. Нос обладает уникальным строением с точки зрения аэродинамики. Он работает как совершенный кондиционер , оснащенный особыми биоактивными фильтрами. Извилистое строение носа заставляет вдыхаемый воздух совершить внутри целый круг обращения. Благодаря этому воздух прогревается , а при помощи слизистой оболочки носа, еще и увлажняется . Волоски внутри носа исполняют функцию воздушного фильтра . Вся пыль, бактерии, пыльца растений, и еще примерно миллиард инородных субстанций при попадании в нос сталкиваются с этими волосками . Но если вредные для Вас вещества вдруг миновали этот заслон, то их останавливает вторая линия обороны - слизь .

Слизь и слизистая оболочка



Верхние дыхательные пути и трахея покрыты гелеобразной липкой жидкостью , именуемой мукусом или слизью . Слизь ответственна за постоянное увлажнение дыхательных путей. В тоже время она оберегает легкие от попадания в них инородных тел . Слизистая оболочка имеет верного помощника - реснички , расположенные в ней же. Реснички очень активны и как только на них нападает какое-либо инородное тело , они начинают толкать слизь с налипшей на ней грязью к глотке. Как только инородное тело достигает со слизью глотки , срабатывает глотательный рефлекс и народное тела заглатывается . Попадая в желудок, инородное тело уничтожается соляной кислотой желудка. Или же инородное тело, приблизившись к глотке, может вызвать кашель и тогда оно выведится из глотки во время кашля. Оказывается, при сильном кашле скорость выталкивания инородного тела достигает 960 км в час. Этот удивительный факт показывает нам, насколько серьезные меры безопасности предусмотрены в нашем организме для защиты дыхательной системы .

Обратите внимание, реснички , расположенные на слизистой оболочки трахеи, толкают слизь вверх , в сторону носа. Тогда, как реснички в слизистой оболочки носа наоборот, толкают слизь вниз , в сторону гортани. Следовательно, и в трохее и в верхних дыхательных путях инородные тела толкаются в сторону глотки . Миллиарды ресничных клеток в обеих частях дыхательной системы словно бы знают, в каком месте расположена глотка и в какую сторону им надо толкать слизь и налипшую на ней грязь . Удивительно, но ресничные клетки не имеют ни глаз, ни ушей, ни мозга. Но тогда откуда эти микроскопические глухие и слепые клетки знают, где находится глотка?

Ресничная клетка - это ведь живое существо. С момента Вашего рождения, всю Вашу жизнь она исполняет единственную, но архиважную функцию . Без устали, без сна и отдыха, каждая клетка двигает слизистую оболочку в сторону глотки. Эти удивительные клетки исполняют назначенную им функцию всю жизнь ради того, чтобы оберегать Ваши легкие от попадания в них инородных тел . Под микроскопом ресничка выглядит, как ничем не примечательный волосок . Но на самом деле, это чудо инженерного мастерства. Это микроскопическое тело обладает неповторимой сложности строением . Ресничка состоит из 9 различных белков - цепей образующих цилиндрическую форму. Белки денеин и нексин являются главными внутриклеточными моторами . Так вот, ученые и по сей день не могут объяснить, какой такой сложнейший механизм приводит в действие реснички внутри слизистой с невероятной скоростью 20 ударов в секунду . И не будем забывать еще и то, что одни только реснички ни на что не годны. Они могут работать и защищать дыхательные пути человека только при наличии слизистой оболочки . Иначе в них нет никакого смысла.

Строение слизистой оболочки также удивительно сложно . Слизистый слой довольно тонкий. Оказывается, толщина слизистого слоя, защищающего Ваше здоровье, составляет 1\600 долю миллиметра. Причем даже такая толщина состоит из двух разных слоев. Нижний слой очень скользкий, что помогает ресничкам двигать слизь в строго определенную сторону. Тогда как верхний слой, отвечающий за безопасность, наоборот очень липкий , благодаря чему он легко зацепляет и удерживает вредные инородные тела , попадающие в нос с дыханием. Эти два слоя никогда не перемешиваются друг с другом и не меняются местами.

Трахея



На пути воздуха к легким, нас встречает еще один орган - трахея . Трахея имеет форму трубки длиной от 9 до 12 сантиметров, и состоит из 18-22 не полностью замкнутых хрящевых колец . Хрящевая природа колец позволяет трохеи быть гибкой , но упругой . За счет этого она не опадает при выдохе. Ведь если бы трохея была из мягкой мышечной ткани, то она все время закупоривалась бы из-за излишней мягкости тканей. И тогда мы не смогли бы дышать и часто задыхались . Или же, если она была из кости или иного твердого материала, то это значительно осложнило бы нам жизнь, т.к. каждый вдох доставлял бы нам боль . Но хрящевое строение трахеи благоприятно для любых, даже самых резких движений. И в то же время, строение достаточно прочно для обеспечения постоянного открытого канала для дыхания . В верхней части трахеи расположен уникальный механизм, который спасает нашу жизнь всякий раз, как мы едим . Вы спросите как это?

Дело в том, что вдох в трохею и пищевод располагаются в гортани в одном месте. При таком анатомическом расположение существует опасность , что во время еды кусочек пищи попадет случайно не в пищевод, а в трохею , что приведет к гибели человека от удушья. Но такого никогда не происходит! Вы можете одновременно дышать, кушать и разговаривать, а пища при этом не попадает ошибочно в трохею . Так что же это за механизм , который оберегает нас от неправильного попадания пищи и удушья? Непосредственно при входе в трахею сотворен особый клапан , именуемый небной завесой . В тот момент, когда мы глотаем пищу, этот клапан автоматически закрывает вход в трахею. За свою жизнь Вы десятки тысяч раз принимали пищу. И во время еды сотни тысяч раз совершали глотательные движения. Но каждый раз , точно в нужный момент этот клапан закрывал вход в трахею. Вы быть может, до сего момента не знали о существовании этого клапана , а ведь он каждый раз, по сути, спасает Вам жизнь в тот миг, когда Вы посылаете в рот очередной кусочек пищи или глоток воды.

Легкие



Ткани организма в процессе жизнедеятельности каждый день вырабатывают углекислый газ . Кровь, обходя тысячу раз в день все клетки организма в цикле кровообращения , уносит с собой выработавшийся углекислый газ. Кровь , насыщенная углекислым газом, считается грязной . Для очищения крови необходимо, чтобы она вошла в контакт с воздухом . Тогда происходит удивительная химическая реакция. Молекулы кислорода в воздухе и молекулы углекислого газа в грязной крови меняются местами , т.е. кислород заменяет углекислый газ в крови. В организме взрослого человека циркулирует примерно 5 литров крови. Для того, чтобы проветрить воздухом и насытить кислородом 5 литров грязной крови, ее следует расстелить на площади в 100 квадратных метров. Эта поверхность равна примерно одному теннисному корту . Представьте себе, внутри Вашей грудной клетки находится поверхность , равная по площади теннисному корту - это Ваши легкие .

Легкие состоят из сотен ветвей бронхов . На конце каждого бронха расположены альвеолы , размеры каждой из которых не превышают булавочной головки . В здоровых легких располагается примерно 300 миллионов альвеол . Если собрать все альвеолы вместе, то они как раз покроют площадь теннисного корта. Воздух , проходящий через бронхи, направляется в альвеолы . Внутренняя поверхность альвеол покрыта сетью кровеносных капилляров . Зона, в которой капилляры соприкасаются друг с другом, состоит из очень тонкой ткани , благодаря которой здесь и происходит обмен . Молекулы кислорода из воздуха попадают в кровь , а молекулы углекислого газа из крови переходят в воздух . Так грязная кровь очищается в альвеолах. Система очистки крови с каждым глотком воздуха построена внутри этого маленького пузырька (альвеоле) размером с булавочную головку. В нашей грудной клетке 300 миллионов пузырьков (альвеол) ежесекундно исполняют для нас ту операцию , без которой наша жизнь невозможна.



Альвеолы расширяются всякий раз, как мы совершаем вдох. И сжимаются , когда мы выдыхаем. Внутренняя поверхность альвеол покрыта альвеолярной жидкостью . Молекулы воды в составе этой жидкости образуют поверхностное натяжение . Поверхностное натяжение воды - это сила, образующаяся в результате взаимного притяжения молекул воды. Так вот, поверхностное натяжение воды в альвеолярной жидкости по идее должно было притягивать к себе и стенки альвеол и крепко сжимать их изнутри. И тогда, каждый раз, делая вдох , нам потребовалось бы много сил, чтобы вновь расправить в груди сжавшиеся альвеолы. К тому же каждый вдох причинял бы нам сильную боль . Но такого не происходит! Дышать нам так легко, что мы забываем о дыхании. Но тогда, в чем же секрет?

Здесь исследователи столкнулись с еще одним поразительным фактом строения человеческого организма. В каждой из 300 миллионов альвеол размещен один агент , обязанность которого - служить человеку. Имя этого агента - клетка второго типа . Клетки второго типа вырабатывают уникальное вещество - сурфоткант . И распределяют его по всей внутренней поверхности альвеол. Сурфактант - это особое вещество, созданное для того, чтобы снизить силу поверхностного натяжения воды. Благодаря сурфактанту , находящемуся в альвеоле, на границе воздух-жидкость, альвеолы не сжимаются изнутри. Клетки второго типа существуют только в одном месте организма - в альвеолах , т.е. там, где необходимо производства сурфактанта. Ни в каком другом органе , ни в клетках сердца, ни в клетках пищевода и т.д., таких клеток нет . Число вопросов увеличивается по мере того, как мы изучаем строение альвеол . Потому что самоотверженно работают не только клетки второго типа , но и другие жизненно важные клетки. Ежесекундную службу ради нашей жизни здесь несут и макрофаги . Любые вирусы, миновавшие слизистую оболочку носа и трахеи, попадая в альвеолы, создают серьезную опасность . Макрофаги же сразу проглатывают эти инородные вирусы, тем самым защищая наше здоровье.

Гемоглобин у человека



Мы рассмотрели, как в легочных альвеолах происходит процесс очищение грязной крови и насыщение её чистым кислородом . Однако между альвеолами и остальными клетками организма, которым кислород жизненно необходим каждую секунду, лежит огромное расстояние. Кислород , пришедший в альвеолы вместе с воздухом и смешавшийся с кровью, поступает в распоряжение особых клеток - эритроцитов . Их задача - бережно нести молекулы кислорода каждой клетке организма. В структуре эритроцитов есть уникальный по структуре белок - гемоглобин . Внутри каждого эритроцита расположено примерно 250 миллионов белков гемоглобина .

Гемоглобин - это чудо химии и физики, спроектированные для того, чтобы ловить поступающий в кровь кислород. В составе гемоглобина есть 4 молекулы железа , они словно магниты захватывают и удерживают молекулы кислорода . Так кислород вместе с кровью начинает долгую дорогу по всему циклу кровообращения в организме. Когда кровь доходит до клетки организма, которая в данный момент нуждается в кислороде , происходит удивительное. Магнитная сила молекул железа слабеет и молекулы кислорода отрываются от гемоглобина и эритроцита и переходят в клетку , которая нуждается в кислороде. Углекислый газ , образовавшийся в клетках в процессе жизнедеятельности, также при помощи молекул железа захватывается гемоглобином и доставляется опять к легким через бронхи к альвеолам , где кровь опять очищается. Так завершается цикл кровообращения . Углекислый газ здесь выводится из организма, а чистый кислород наоборот забирается из воздуха, и всё повторяется.



Круговорот
кислорода и углекислого газа на протяжении нашей жизни, ни на секунду не останавливаясь, работает ради того, чтобы мы дышали. Рассмотрим чуть ближе эту систему. Белковая молекула гемоглобина состоит из 564 . В средней её части расположены те самые 4 молекулы железа , которые отвечают за удержание кислорода . Малейшее изменение порядка расположения аминокислот приведет к тому, что гемоглобин не сможет захватывать и транспортировать кислород. Трехмерное строение гемоглобина и порядок расположения аминокислот в нем, словно бы, специально спроектированы для того, чтобы переносить кислород . Но важна не только форма гемоглобином , а еще четкая работа всех подсистем, работающих вместе с гемоглобином.

Например, гемоглобин и кислород образуют между собой сильнейшую связь . Но как только кровь доносит эту пару до клетки, которая нуждается в кислороде, эта связь тотчас слабеет и кислород отделяется от гемоглобина. Каждая деталь в системе тончайше продумана. Если бы гемоглобин не удерживал бы так сильно кислород, то кислород не смог бы доноситься с кровью до нуждающихся в нем клеток, и клетки начали бы отмирать от недостатка кислорода. А если бы гемоглобин наоборот удерживал кислород сильнее , чем сейчас, тогда кислород не смог бы отсоединиться от гемоглобина и перейти в клетки, которые в нем нуждаются. И опять-таки, клетки начали бы отмирать , потому что не получали бы кислород. Словом, малейшее изменение существующей системы приведет к смерти организма. Например, один из самых сильных ядов - цианистый калий , попадая в кровь, цепляется к молекуле гемоглобин и не дает ей выполнять свои функции . В результате чего человек умирает за несколько минут от гипоксии (недостатка кислорода в клетках организма).

Мозг



Каждый день мы делаем сотни разных дел, но чтобы мы ни делали за всю жизнь, мы верно и беспрестанно делаем одно дело. Каждую секунду мы дышим . И для того, чтобы дышать , мы не прикладываем никаких усилий. Нам не надо собирать волю в кулак, чтобы заставить себя дышать. Просто мы родились на свет и сразу же, как только нам перерезали пуповину, начали дышать. Мозг является командным центром всей системы дыхания . Группа нервов в стволе мозга и в спином мозге управляет системой дыхания . Нервы в спинном мозге каждые 2 секунды посылают мышцам, опоясывающим грудную клетку, команду расширяться . По мере расширения в легкие пропадает воздух . Потом через 3 секунды команда от спинного мозга прекращается, и мышцы грудной клетки расслабляются . Воздух, наполнивший легкие, по мере сжатия мышц выталкивается наружу. Команда на совершение вдоха и выдоха от спинного мозга длится 5 секунд : 2 секунды на вдох и 3 секунды для выдоха. Здоровый человек в спокойном состоянии делает 12 вдохов и выдохов в минуту. Но чем быстрее мы двигаемся , тем чаще становится наше дыхание.

Дыхание и движение



Дыхание человека
находится вне его воли. Чем быстрее мы двигаемся , тем больше кислорода расходуют мышцы. Уровень кислорода в крови падает , а уровень углекислого газа растет . И тогда, напрягающиеся мышечные клетки, выделяют особую молочную кислоту . Размещенные в определенных участках организма человека рецепторы уровня кислорода, углекислого газа и молочной кислоты, почувствовав это изменение, немедленно посылают в дыхательный центр мозга сигнал тревоги . Мозг, услышав сигнал, тотчас посылает команду мышцам грудной клетки - работать быстрее . Но организм принимает и другие меры. Например, сердце начинает биться чаще. Также кожа раскрывает поры, чтобы уравновешивать теплоотдачу и выводить с потом через поры излишки воды , тем самым охлаждая организм. Как только нагрузка на мышцы уменьшается, все системы возвращаются в спокойное состояние. Теперь Вы знаете, что все системы в нашем организме работают вне нашего контроля и воли с одной лишь целью - служить нам и поддерживать в нас жизнь.

Дыхательная система.

Функции дыхательной системы:

1. Обеспечивает ткани организма кислородом и удаляет из них углекислый газ;

3. участвует в обонянии;

4. участвует в выработке гормонов;сс

5. участвует в обмене веществ;

6. участвует в иммунологической защите.

В воздухоносных путях воздух согревается либо охлаждается, очищается, увлажняется, а так же происходит восприятие обонятельных, температурных и механических раздражений. Дыхательная система начинается с полости носа.

Входными отверстиями в носовую полость являются ноздри. Передняя нижняя стенка отделяет носовую полость от ротовой, и состоит из мягкого и твердого неба. Задняя стенка носа – это носоглоточное отверстие (хоаны) которое переходит в носоглотку. Носовая пластина состоит из передней решетчатой кости и сошника. От перегородки носа сторону по разным сторонам находятся изогнутые костные пластинки – носовые раковины. В нижний носовой ход открывается носослезный канал.

Слизистая оболочка – выстлана мерцательным эпителием и содержит значительное количество желез, выделяющих слизь. Также проходят множество сосудов, согревающих холодный воздух, и нервов, которые выполняют обонятельную функцию, поэтому считается органом обоняния. Через хоаны воздух поступает в глотку, а потом в гортань.

Гортань (larynx) – находится в передней части шеи на уровне IV-VII шейных позвонков; на поверхности шеи образует небольшое (у женщин) и сильно выступающее вперед (у мужчин) возвышение – выступ гортани (кадык, адамово яблоко – prominentico lyngeria). Спереди гортань подвешена у подъязычной кости, внизу соединяется с трахеей. Спереди гортани лежат мышцы шеи, сбоку – сосудисто-нервные пучки. Состоит из хрящей. Они делятся на:

1.непарные (перстневидный, щитовидный, надгортанник);

2. парные (черпаловидные, рожковидные, клиновидные).

Хрящи гортани.

Основной хрящ – это перстневидный хрящ, который соединяет внизу связочками с первым хрящевым кольцом.

Основу гортани составляет гиалиновый перстневидный хрящ, который соединяет с первым хрящом трахеи при помощи связки. Он имеет дугу и четырехугольную пластинку; дуга хряща направлена вперед, пластинка – назад. На дуге перстневидного хряща расположен гиалиновый непарный, самый большой хрящ гортани – щитовидный . Черпаловидный хрящ парный, гиалиновый, похож на четырехугольную пирамиду. Рожковидный и клиновидный хрящи находятся в толще черпаловидной связки.

Хрящи гортани связаны между собой при помощи суставов и связок. Мышцы гортани . Все мышцы гортани делятся на три группы: расширители суживающие голосовую щель и изменяющие напряжение голосовых связок. 1. Мышца, расширяющая голосовую щель – задняя перстнечерпаловидная (парная мышца);

Гортань имеет оболочки:

1. слизистая покрыта мерцательным эпителием, кроме голосовых связок.

2. фиброзно-хрящевая - - состоит из гиалиновых и эластичных хрящей.

3. соединительнотканная (адвентиция).

У детей размеры гортани меньше, чем у взрослых; голосовые связки короче, тембр голоса выше. Размеры гортани могут изменяться в период полового созревания, что ведет к изменению голоса.

Трахея (trachea) – это трубка длиной 10-15см., имеет 2части: шейную и грудную. Сзади проходит пищевод, спереди проходит щитовидная железа, вилочковая железа, дуга аорты и ее ветви. На уровне нижнего края VI шейного позвонка, и заканчивается на уровне верхнего края V грудного позвонка. Делится на 2 бронха, которые отходят в правое и левое легкое. Это место называется бифуркацией.

Правый – длина 3см., состоит из 6-8 хрящей. Короче и шире, отходит от трахеи тупым углом.

Левый – длина 4-5см., состоит из 9-12 хрящей. Длинный и узкий, идет под дугой аорты.

Трахея и бронхи состоят из 16-20 гиалиновых хрящевых полуколец. Полукольца соединяются между собой кольцевыми связками. Изнутри трахея и бронхи выстланы слизистой оболочкой, потом подслизистая оболочка, а за ней хрящевая ткань. Слизистая оболочка складок не имеет, выстилает многорядно плазматическим реснитчатым эпителием и тоже имеет большое количество бокаловидных клеток.

Легкие (pulmones) – это главные органы дыхательного аппарата, занимают почти вся полость грудной клетки. Меняют форму и размеры в зависимости от фазы дыхания. Имеет форму усеченного конуса. Верхушка легкого обращена над ключичной ямкой. Внизу легкие имеют вогнутое основание. Они прилежат к диафрагме.

В легком выделяют три поверхности: выпуклую, реберную , прилегающую к внутренней поверхности стенки грудной полости; диафрагмальную – прилегает к диафрагме; медиальную (средостенную), направленную в сторону средостения.

Каждое легкое бороздами делится на доли: правое – на 3 (верхнюю, среднюю, нижнюю), левое на 2 (верхнюю и нижнюю).

Каждое легкое состоит из разветвленных бронхов, которые образуют бронхиальное дерево и систему легочных пузырьков. Бронх диаметром 1мм называется дольковым. Каждый альвеолярный ход заканчивается двумя альвеолярными мешочками. Стенки альвеолярных мешочков состоят их легочных альвеол. Диаметр альвеолярного хода и альвеолярного мешочка составляет 0,2 – 0,6мм, альвеолы – 0,25-0,30мм.

Дыхательные бронхиолы, а также альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки и альвеолы легкого образуют альвеолярное дерево (легочный ацинус), которое является структурно-функциональной единицей легкого. Количество легочных ацинусов в одном легком 15000; количество альвеол в среднем 300-350млн, а площадь дыхательной поверхности всех альвеол – около 80 м 2 .

Плевра (pleura) – тонкая гладкая серозная оболочка, которая окутывает каждое легкое.

Различают висцеральную плевру, которая плотно срастается с тканью легкого и заходит в щели между долями легкого, и париетальную, которая выстилает внутри стенки грудной полости.

Париетальная плевра состоит из реберной, медиастинальной и диафрагмальной плевры.

Между париетальной и висцеральной плеврой образуется щелевидное замкнутое пространство – плевральная полость. В ней находится небольшое количество серозной жидкости.

Средостение (mediastinum) – представляет собой комплекс органов, расположенных между правой и левой плевральной полостями. Спереди средостение ограничено грудиной, сзади – грудным отделом позвоночного столба, с боков - правой и левой медиастинальной плеврой. Вверху средостение продолжается до верхней апертуры грудной клетки, внизу – до диафрагмы. Различают два отдела средостения: верхнее и нижнее.


4. Изменение объема легких во время вдоха и выдоха. Функция внутриплеврального давления. Плевральное пространство. Пневмоторакс.
5. Фазы дыхания. Объем легкого (легких). Частота дыхания. Глубина дыхания. Легочные объемы воздуха. Дыхательный объем. Резервный, остаточный объем. Емкость легких.
6. Факторы, влияющие на легочный объем в фазу вдоха. Растяжимость легких (легочной ткани). Гистерезис.
7. Альвеолы. Сурфактант. Поверхностное натяжение слоя жидкости в альвеолах. Закон Лапласа.
8. Сопротивление дыхательных путей. Сопротивление легких. Воздушный поток. Ламинарный поток. Турбулентный поток.
9. Зависимость «поток-объем» в легких. Давление в дыхательных путях при выдохе.
10. Работа дыхательных мышц в течение дыхательного цикла. Работа дыхательных мышц при глубоком дыхании.

Дыхание в организме человека и животных представляет собой процесс использования кислорода клетками тканей в биологическом окислении с образованием энергии и конечного продукта дыхания - углекислого газа.

Дыхательная систем а человека обеспечивает газообмен между атмосферным воздухом и легкими, в результате которого кислород из легких поступает в кровь и переносится кровью к тканям организма, а углекислый газ транспортируется от тканей в противоположном направлении. В состоянии покоя тканями организма взрослого человека потребляется примерно 0,3 л кислорода в 1 мин и в них образуется несколько меньшее количество углекислого газа. Отношение количества образующегося в его тканях С02 к потребляемому организмом количеству 02 называется дыхательным коэффициентом, величина которого в обычных условиях равна 0,9. Поддержание нормального уровня газового гомеостазиса 02 и С02 организма в соответствии со скоростью тканевого метаболизма (дыхания) является основной функцией дыхательной системы организма человека. 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.

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.

Описание системы

Дыхание - совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа, а также использование кислорода клетками и тканями для окисления органических веществ с освобождением энергии, необходимой для их жизнедеятельности. Осуществляется специальными органами дыхания, а тканевое - обеспечивается кровью.

Дыхательный аппарат обеспечивает необходимый для поддержания жизни газообмен, а также функционирует как голосовой аппарат. В состав дыхательного аппарата входит:

1. полость носа
2. глотка
3. гортань
4. трахея
5. бронхи

НОС

Нос является начальной частью дыхательного аппарата и представляет собой периферический отдел обонятельного анализатора. Полость носа разделяется перегородкой носа на две почти симметричные части.

ГЛОТКА

Глотка является частью пищеварительной трубки, по которой пищевой комок из полости рта перемещается в пищевод. В то же время глотка является путем, по которому проходит воздух из полости носа в гортань и обратно. Она широко сообщается с расположенными впереди нее полостями носа, рта и гортани. Длина глотки 12-15 см.

ГОРТАНЬ

Гортань - начальный хрящевой отдел дыхательной системы человека. Расположена между глоткой и трахеей: проводит воздух в трахею и выводит из нее. Участвует в образовании звуков, составляющих голос.

ТРАХЕЯ

Система ветвящихся воздухоносных трубочек, пронизывающих тело и открывающихся на его поверхности дыхальцами. На границе VI-VII шейных позвонков гортань переходит в трахею, у мужчин этот уровень ниже, у женщин - выше. Начавшись в области нижних отделов шеи, трахея продолжается вниз как шейная часть, затем переходит в грудную полость, где составляет грудную часть трахеи. На своем пути она занимает срединное положение, располагаясь впереди пищевода и в грудной полости - позади крупных сосудов. На уровне IV грудного позвонка трахея делится на главные правый и левый бронхи. Длина трахеи 9-15см, ширина 1,5-2,7 см.

БРОНХИ

Бронхи - трубчатые воздухоносные ветви трахеи. Они составляют единое бронхиальное дерево, проводящее воздух при вдохе и выдохе.

ЛЕГКИЕ

Легкие - органы дыхания у человека. В легких кислород воздуха переходит в кровь, а двуокись углерода из крови в воздух. Легкое - парный орган, окруженный правым и левым плевральными мешками, занимает большую часть грудной полости. Остающееся между обоими плевральными мешками пространство, ограниченное спереди грудиной, сзади - позвоночным столбом, снизу - сухожильной частью диафрагмы, а вверху обращенное к называется средостением. Условной фронтальной плоскостью, проходящей через трахею и корни легких, средостение делится на переднее и заднее. Легкие подразделяются на бронхолегочные сегменты. Бронхолегочный сегмент представляет собой участок легочной доли, вентилируемый одним бронхом третьего порядка и кровоснабжаемый одной артерией (вены проходят в межсегментных пространствах и, как правило, являются общими для двух соседних сегментов). Сегменты отделены один от другого соединительнотканными перегородками и имеют форму неправильных конусов и пирамид, вершиной обращенных к воротам, а основанием - к поверхности легких. Согласно международной номенклатуре, правое и левое легкое разделены на 10 сегментов. Бронхолегочный сегмент является не только морфологической, но и функциональной единицей легкого, так как многие патологические процессы в легких начинаются в пределах одного сегмента.

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.