Дыхательная система.
Дыхательная система обеспечивает поступление в организм кислорода, необходимо для проведения окислительных реакций, сопровождающихся выделением энергии, при этом образуются углекислый газ и вода, которые удаляются из организма. Дыхательная система тесно связана с кровеносной. Органы дыхания обеспечивают газообмен между наружным воздухом и воздухом лёгких – лёгочное дыхание. Кровеносная система доставляет кислород воздуха к тканям и уносит газообразные продукты распада, обеспечивая тканевое дыхание.
NB! Газообмен у человека происходит не только в лёгких, а во всех органах организма. Не путайте понятия «дыхание» и «лёгочное дыхание». Дыхание в целом происходит во всех органах, а «лёгочное дыхание» - происходит только в лёгких. При лёгочном дыхании происходит насыщение крови кислородом, а при тканевом – углекислым газом.
К органам дыхания относятся дыхательные пути и лёгкие. К дыхательным путям человека относятся:
1. Носовая и ротовая полости
2. Носоглотка
3. Ротоглотка
4. Гортань
5. Трахея
6. Бронхи
Рис. Органы дыхательной системы.
При вдохе воздух попадает в носовую полость. В носовой полости располагаются специальные рецепторы – клетки обонятельного эпителия. С их помощью человек может воспринимать различные запахи. Нервные импульсы по обонятельным нервам поступают в обонятельные луковицы, а затем в головной мозг, где и обрабатываются. Обонятельные луковицы являются выростом переднего (конечного) мозга.
Носовая полость выстлана слизистой оболочкой с мерцательным эпителием (клетки с ресничками). Его реснички перегоняют пыль в ротовую полость, через которую она удаляется. Также в мерцательном эпителии имеются особые клетки, выделяющие слизь, которая увлажняет вдыхаемый воздух и содержит различные вещества, уничтожающие микробов. В слизистой оболочке проходит множество кровеносных сосудов. Кровь согревает воздух, который проходит через носовую полость. Таким образом, в носовой полости воздух согревается, очищается и увлажняется. Из носовой полости воздух через носоглотку и ротоглотку поступает в гортань.
Рис. Обоняние у человека:
1 – обонятельная луковица,
2 – обонятельные рецепторы,
3 – кость,
4 – носовой эпителий.
NB! У европеоидов по сравнению с негроидами носы гораздо крупнее. Это связано с тем, что исторически европеоиды обитали в зонах с холодным климатом. Более крупный нос позволяет лучше согреть холодный воздух, поэтому у европеоидов в основном большие носы.
NB! Не стоит дышать «через рот». В ротовой полости отсутствует мерцательный эпителий, в результате при дыхании с помощью рта воздух не очищается должным образом, кроме того, длина ходов носовой полости значительно больше, чем ротовой, поэтому в носовой полости воздух успевает лучше прогреться.
Рис. Гортань, вид сзади:
1 – надгортанник,
2 – щитовидный хрящ,
3 – голосовые связки,
4 – голосовая щель,
5 – перстневидный хрящ,
6 – трахея,
7 – черпаловидный хрящ (парный).
Гортань располагается в верхней части шеи, она образована хрящами, которые соединены между собой с помощью связок и мышц. К хрящам гортани относятся:
1. Непарный щитовидный хрящ
2. Непарный перстневидный хрящ
3. Парные черпаловидные хрящи
4. Надгортанник
Надгортанник играет роль защитной перегородки, он закрывает нижележащие дыхательные пути во время акта глотания, тем самым препятствуя попаданию в них пищи.
Рис. Гортань, вид спереди:
1 – надгортанник,
2 – подъязычная кость,
3 – щитовидный хрящ.
В гортани находятся голосовые связки с голосовой щелью. На выдохе струя воздуха колеблет голосовые связки – и возникает звук. В формировании речи, кроме голосовых связок, также принимают участие носовая и ротовая полости, язык, губы и челюсти. Таким образом, гортань выполняет две функции:
1. Формирование звуков
2. Проведение воздуха
Из гортани воздух поступает в трахею. Трахея – это трубка длиной 10-15 см. Трахея образована хрящевыми полукольцами. Задняя стенка трахеи эластичная и может изгибаться. Благодаря наличию хрящевых полуколец трахея никогда не спадается и не пережимается при поворотах шеи. Нижняя часть трахеи разделяется на два главных бронха.
NB! Вспомните, что у птиц голосовые связки располагаются в месте ветвления трахеи на два главных бронха, это, так называемая, нижняя гортань – «сиринкс» (syrinx), тогда как у человека «верхняя» гортань – «ларинкс» (larynx).
Рис. Расположение органов при глотании и дыхании:
А – дыхание,
Б – глотание;
1 – язык,
2 – надгортанник,
3 – трахея,
4 – пищевод.
Бронхи входят в лёгкие и там ветвятся на многочисленные бронхиолы, образуя бронхиальное дерево. Бронхиолы многократно ветвятся и в итоге заканчиваются лёгочными пузырьками – альвеолами.
NB! Насыщение крови кислородом происходит только в альвеолах. В ротовой и носовой полости, глотке, гортани, трахее, бронхах и бронхиолах насыщения кислородом крови не происходит. Воздух просто транспортируется по ним к альвеолам лёгких.
Концентрация кислорода в альвеолах выше, чем в капиллярах. А концентрация углекислого газа в капиллярах выше, чем в полости альвеол. Поэтому за счёт диффузии кислород проникает в капилляры, а углекислый газ в альвеолы.
В атмосферном воздухе содержится примерно 21% кислорода и 0,03% углекислого газа. В выдыхаемом человеком воздухе содержится около 16% кислорода и 4% углекислого газа. Таким образом, концентрация кислорода в тканях составляет примерно 5%.
Всего альвеол в лёгких человека более 300 миллионов. Если расправить все альвеолы, то их общая площадь составит около 90-100 м2 (площадь трёхкомнатной квартиры!).
Альвеолы имеют форму пузырьков, поэтому при выдохе они должны были бы спадаться, однако этого не происходит. В стенках альвеол имеются особые клетки, которые выделяют специфическую жидкость – сурфактант. Сурфактант является поверхностно-активным веществом (ПАВом), снижая поверхностное натяжение альвеол и тем самым препятствует их слипанию.
NB! Если бы альвеолы слипались, то каждый вдох для нас стоил бы огромных усилий. Надуть воздушный шарик, внутри которого имеются распорки (аналог сурфактанта), гораздо легче, чем обычный сдувшийся шарик. Точно так же дело обстоит и с альвеолами.
Как уже упоминалось выше, лёгкие человека образованы множеством бронхиол и альвеол. У человека два лёгких – правое и левое. Лёгкие располагаются в грудной полости. Каждое лёгкое разделяется на доли. В правом лёгком выделяют три доли, а в левом лёгком – две. С левой стороны груди у человека располагается сердце, поэтому левое лёгкое состоит только из двух долей.
Лёгкие покрыты оболочкой – лёгочной плеврой. Плевра покрывает внутреннюю поверхность грудной полости (пристеночная плевра), а затем переходит на лёгкое. Между пристеночной и легочной плеврой имеется щель – плевральная полость. Плевральная полость заполнена плевральной жидкостью, которая снижает трение лёгких о стенки грудной полости при дыхании. Таким образом, каждое лёгкое находится в герметически замкнутом пространстве.
Воздух в лёгкие поступает при осуществлении дыхательных движений – вдохе и выдохе. К мышцам, осуществляющим дыхательные движения, относятся:
1. Межрёберные мышцы
2. Диафрагма
3. Мышцы брюшного пресса
Рис. События, происходящие при вдохе и выдохе.
Диафрагма – это мышечная перегородка, которая разделяет грудную и брюшную полости. При вдохе происходит сокращение межрёберных мышц, из-за чего рёбра приподнимаются, и объём грудной клетки увеличивается. Диафрагма при вдохе опускается и становится плоской, также способствуя увеличению объема грудной клетки. Лёгкие при этом расширяются, происходит вдох.
При выдохе межрёберные мышцы расслабляются, диафрагма снова становится выпуклой – объём грудной полости уменьшается, легкие сжимаются – и воздух выталкивается из лёгких по дыхательным путям наружу.
В некоторых случаях при глубоком дыхании в дыхательных движениях также могут принимать участие мышцы брюшного пресса.
NB! При вдохе мышцы сокращаются, а при выдохе – расслабляются. Таким образом, вдох у человека происходит активно, а выдох пассивно.
Для определения состояния лёгких и их дыхательной способности используют специальный прибор – спирометр. С его помощью измеряют объём воздуха, поступающего из лёгких при наибольшем выдохе после наибольшего вдоха. Объём воздуха, который человек может максимально выдохнуть после глубокого вдоха, называется жизненной ёмкостью лёгких (ЖЕЛ). Жизненная ёмкость лёгких здорового взрослого человека составляет около 3-4 литров. Тем не менее, даже после самого сильного выдоха в лёгких всё равно остаётся небольшое количество воздуха – около 1-1,5 литра, этот объём называют остаточным объёмом лёгких (ООЛ), или остаточным воздухом. Таким образом, общий объём лёгких (общая ёмкость лёгких) = ЖЕЛ + ООЛ = 5 литров.
Рис. Электронный спирометр.
Регуляция лёгочного дыхания осуществляется как с помощью гуморальной, так и с помощью нервной регуляции. Дыхательный центр у человека располагается в продолговатом мозге, и примерно каждые 4 секунды он посылает к мышцам вдоха нервные импульсы, заставляя межрёберные мышцы поднимать грудную клетку, а диафрагму сокращаться. Таким образом осуществляется нервная регуляция лёгочного дыхания.
Если в крови повышается концентрация углекислого газа (например, в результате интенсивной мышечной работы), то возбудимость дыхательного центра повышается за счёт раздражения его углекислым газом, в результате человек начинает дышать глубже и чаще. Так осуществляется гуморальная регуляция дыхания.
Чтобы сохранить органы дыхательной системы здоровыми, необходимо следовать нескольким простым правилам:
1. Не курить
2. Находясь в пыльном помещении использовать защитную маску
3. Регулярно проводить влажную уборку помещений
4. Совершать прогулки на свежем воздухе
При несоблюдении этих простых правил мелкие частички пыли и сажи оседают на стенках альвеол при этом эластичность лёгочной ткани снижается, при резком вдохе стенки альвеол не выдерживают и лопаются. Образующиеся пустоты заполняются воздухом, и вывести его наружу уже невозможно. Больному становится трудно дышать. В результате у человека развивается эмфизема лёгких.
В табачном дыме содержится множество вредных веществ: никотин, фенолы и различные смолы. Многие из содержащихся в табачном дыме веществ являются канцерогенами, то есть веществами, стимулирующими перерождение здоровых клеток в раковые. Таким образом, у курильщиков часто развивается рак лёгких и дыхательных путей.
Ещё одним заболеванием лёгких, профилактике которого нужно уделять особое внимание, является туберкулёз (чахотка). Возбудителем туберкулёза является бактерия – палочка Коха. Она передаётся воздушно-капельным путём, однако далеко не все люди заболевают туберкулёзом. Как правило, туберкулёз развивается у человека с ослабленным иммунитетом, плохо питающегося, проживающего в плохих условиях. Если вовремя не начать лечение, то бактерии начнут размножаться в лёгких. Если болезнь запустить, то лёгочная ткань начнёт распадаться, нарушится целостность кровеносных сосудов, в результате чего человек начнёт харкать кровью. Яд, который выделяют бактерии, отравляет весь организм, человек худеет, чахнет, отсюда и народное название – чахотка.
NB! Туберкулёз лечат с использованием антибиотиков. Однако это непростая задача. Палочки Коха поглощают фагоциты, однако возбудитель туберкулёза выделяет специальные вещества, не позволяющие им переварить себя. Таким образом, палочка Коха оказывается под надёжной защитой – внутри фагоцита. Поэтому для лечения туберкулёза применяют длительные курсы антибиотиков, это необходимо, чтобы дождаться того момента, когда палочки Коха покинут фагоциты после их гибели, и таким образом уничтожить всех возбудителей туберкулёза.
Для выявления туберкулёза, рака лёгких, а также многих других заболеваний дыхательной системы применяют флюорографию – получают рентгеновское изображение грудной клетки, на котором отчётливо видны тени лёгких, сердца, крупных кровеносных сосудов и лимфатических узлов.
Рис. Флюорографический снимок органов грудной клетки.
Во время еды при разговоре частицы пищи иногда попадают в гортань и загораживают вход в трахею («не в то горло попало»). Это происходит при недостаточном закрытии гортани надгортанником. При этом рефлекторно начинается кашель, что приводит к удалению посторонних частиц из гортани. Если кашель не помогает, то необходимо перегнуть пострадавшего через колено и несколько раз ударить по спине. Маленьких детей можно просто поднять за ноги.
NB! Недаром существует народная пословица: «Когда я ем, я глух и нем». При разговоре во время еды надгортанник может не успеть опуститься и закрыть вход в трахею, и комок пищи может попасть в эту щель, заблокировав доступ воздуха.
Решить тест по теме "Дыхательная система человека" || Смотреть видео по теме "Дыхательная система человека. Нос, глотка, гортань" || Смотреть видео по теме "Дыхательная система человека. Бронхи, лёгкие, механизм дыхания" || Вернуться в раздел "Теория и практика"
