Строение и функции органов дыхания. Механизм дыхания

План лекции:

1. Значение дыхания для жизнедеятельности организма.

2. Строение органов дыхания.

3. Механизм дыхания.

4. Жизненная емкость легких.

5.

Значение дыхания для жизнедеятельности организма.

Вкаждой клетке осуществляются процессы, в ходе которых происходит освобождение энергии, используемой на различные виды жизнедеятельности организма. Сокращения мы­шечных волокон, проведение нервных импульсов нейронами, выделение секретов железистыми клетками, процессы клеточ­ного деления - все эти и многие другие жизненные отправле­ния клеток совершаются благодаря той энергии, которая осво­бождается при процессах, называемых тканевым дыханием.

При дыхании клеток происходит поглощение кислорода. Окисляясь, клеточные органические вещества превращаются в соединения, молекулы которые имеют гораздо более прос­тую структуру. Так, углеводы, представляющие собой основ­ной источник энергии для клеток, образуют конечные продук­ты - углекислый газ и воду.

Итак, при дыхании клетки поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Это внешние проявления сложных про­цессов, совершающихся в клетках при дыхании. Как же обес­печивается постоянное поступление кислорода к клеткам и удаление угнетающего их деятельность углекислого газа? Это происходит в процессе внешнего дыхания.

Кислород из внешней среды поступает в легкие. Там, как уже известно, происходит превращение венозной крови в арте­риальную. Артериальная кровь, текущая по капиллярам боль­шого круга кровообращения, отдает кислород через тканевую жидкость клеткам, которые омываются ею, а углекислый газ, выделяемый клетками, поступает в кровь. Отдача углекисло­го газа кровью в атмосферный воздух также совершается в легких.

Понятно, что прекращение поступления кислорода к клет­кам хотя бы на очень короткое время приводит к их гибели. Вот почему непрестанное поступление этого газа из окружающей среды - необходимое условие жизни организма. В са­мом деле, без пищи человек может прожить несколько недель, без воды - несколько суток, а без кислорода - всего 5 - 9 мин.

Строение органов дыхания. Поступление кислорода в орга­низм обеспечивается системой органов дыхания. К воздухо­носным путям относятся носовая полость, носоглотка, гор­тань, трахея, бронхи. Главным же органом дыхания являются легкие. У детей систёма органов дыхания имеет специфические особенности, присущие их возрасту.

Носовая полость образована костями, хрящами и выстлана слизистой оболочкой. Продольной перегородкой но­совая полость делится на правую и левую половину. В каждой половине имеется по три носовые раковины (верхняя, средняя и нижняя). Между ними расположены извилистые носовые ходы, стенки которых выстланы слизистой оболочкой. Прохо­дя через носовые ходы, воздух согревается, увлажняется и освобождается от пылевых частиц и микробов, которые прили­пают к слизи, выделяемой железами слизистой оболочки. На поверхность слизистой оболочки носовой полости проникает. много лейкоцитов, которые играют роль в предупреждении инфекций. В носовые ходы открываются находящиеся в костях черепа верхнечелюстные, клиновидные и лобные пазухи. Слизистая оболочка, выстилающая воздухоносные пути, начиная с полости носа, снабжена мерцательным эпителием, реснички которого находятся в коле­бательном движении. Бы­стро наклоняясь к выходу из носовой полости и мед­ленно отклоняясь в обрат­ную сторону, они изгоняют из нее и из глубже распо­ложенных воздухоносных путей посторонние частич­ки и микроорганизмы, про­никающие из внешней сре­ды с воздухом и прилипаю­щие к слизистой оболочке. У детей носовые ходы узкие, а слизистая оболоч­ка при малейшем воспале­нии набухает. Поэтому ды­хание детей, особенно в первые дни жизни, затруд­нено. Затрудняется дыхание вдетском возрасте еще и пото­му, что придаточные полости и пазухи у детей недоразвиты. Так, гайморовы полости (пазухи верхней челюсти) полного развития достигают только в период смены зубов, лобная па­зуха и хоаны (отверстия, соединяющие носовую полость с но­соглоткой) формируются до пятнадцатилетнего возраста. При дыхании через нос воздух согревается, очищается, увлажняется. При дыхании носом происходит раздражение нервных окончаний в слизистой оболочке, рефлекторным путем уси­ливается сам акт дыхания, его глубина. Поэтому при дыха­нии через нос в легкие поступает значительно больше возду­ха, чем при дыхании через рот.

Из носовой полости через хоаны воздух поступает в носо­глотку - воронкообразную полость, которая сообщается с по­лостью носа и через отверстия евстахиевых труб соединяется с полостью среднего. Носоглотка выполняет функцию про­ведения воздуха.

Многообразие функций гортани определяется сложностью ее строения. Это не только отдел воздухоносных путей, связы­вающий глотку с трахеей, но и орган голосообразования. Кро­ме того, гортань выполняет защитную функцию - препятст­вует попаданию пищи и жидкости в идущие за ней дыхатель­ные пути.

Гортань расположена на уровне 4-6-го шейных позвонков и верхней частью подвешена к подъязычной кости, а внизу прикреплена к трахее.

Гортань - это полый орган, стенки которого образованы хрящами (парными и непарными, которые соединяются подвижно связками, суставами и мышцами. Непарные хрящи - щитовидный, перстневидный и надгортанник. Парные хря­щи - черпаловидные, рожковидные и клиновидные - сочленены суставами и соединены мёжду собой связками. Это обусловливает подвижность гортани и ее участие в образовании звуков голоса.

Надгортанник расположен над входом в гортань и прикры­вает ее в момент глотания. Перстневидный хрящ в виде коль­ца охватывает гортань и имеет непосредственную связь с чер­паловидными хрящами. Между щитовидным хрящом (спере­ди) и черпаловидными хрящами (сзади) натянуты голосовые связки.

Степень их натяжения зависит от особых мышц, прикреп­ляющихся к хрящам гортани. Между голосовыми связками находится голосовая цель. Одни из мышц гортани при сокра­щении суживают эту щель, а другие ее расширяют. Звук голоса возникает в результате колебания голосовых свя­зок при выдыхании воздуха» Громкость голоса зависит от амплитуды (размаха) колебаний голосовых связок, высота - от длины и степени их натяжения. Тембр звука зависит от резо­нирующих полостей (верхней части гортани, глотки, полостей рта и носа).

В эластичной ткани голосовых связок имеются пучки мы­шечных волокон, располагающихся в противоположных направлениях. Поэтому голосовые связки колеблются не цели­ком, а отдельными участками, остальные могут в это время находиться в состоянии покоя.

Трахея является продолжением гортани. Она представляет собой трубку длиной 10-15 см у взрослых и 6-7 см у детей младшего школьного возраста. Скелет трахеи состоит из 16- 20 хрящевых полуколец, препятствующих спадению ее сте­нок. Хрящевые полукольца связаны между собой эластичной соединительной тканью. У детей трахея расположена выше, чем у взрослых. Мягкая задняя стенка трахеи не препятству­ет прохождению пищевого комка по прилегающему к ней пи­щеводу.

На всем протяжении трахея выстлана мерцательным эпи­телием и содержит много железок, выделяющих слизь. В ниж­нем конце трахея делится на два главных бронха.

Стенки бронхов поддерживаются хрящевыми кольцами, также препятствующими их спадению, и выстланы мерцатель­ным эпителием. В легких бронхи ветвятся, образуя бронхи­альное дерево. Самые тонкие веточки называются бронхиола­ми. В их стенках хрящевого скелета нет.

Бронхиолы заканчиваются тонкостенными выпуклыми мешочками, стенки которых образованы большим количест­вом альвеол. Стенки альвеол оплетены густой сетью капилля­ров малого круга кровообращения. Границей между кровью, движущейся по этим капиллярам, и воздухом, находящимся в альвеолах, служат два слоя клеток. Это клетки стенок аль­веол и эндотелий капилляров. Толщина обоих слоев 2-3 мкм. В альвеолах происходит обмен газов между кровью и альвео­лярным воздухом. Если бы можно было расправить все аль­веолы легких человека на одной плоскости, то получилась бы поверхность, равная примерно 100 м2. Так как стенки альвеол растяжимы, при глубоком дыхании вся поверхность увеличи­вается примерно в два раза. Это обеспечивает усиление газо­обмена.

Легкие - это парный орган, занимающий почти всю полость грудной клетки, за исключением неболь­шого участка - средостения, в котором расположены серд­це, пищевод, крупные кровеносные сосуды, грудной лим­фатический проток, трахея, вилочковая железа, крупные нервы.

Легкие состоят из бронхиального дерева и огромного коли­чества альвеол, образующих губчатую массу. Каждое легкое имеет форму усеченного конуса, расширенной частью приле­гающего к диафрагме. Верхушки легких выходят за ключицы в область шеи и расположены выше их уровня на 2-3 см. Высота легких у мужчин 27-30 см, у женщин 21-23 см, а у детей соответствует их росту. Масса легких также имеет возрастные различия. У новорожденных она составляет 50 г,

у детей младшего школьного возраста 400 г, а у взрослых до 2 кг. Правое легкое несколько больше левого и состоит из трех долей, в левом легком две доли и имеется сердечная "вырез­ка - место прилегания сердца. Соответственно объем правого легкого больше объема левого.

Снаружи легкие покрыты.оболочкой - плеврой, имеющей два листка - легочный и пристеночный. Между ними нахо­дится замкнутая полость - полость плевры с небольшим количеством серозной (плевральной) жидкости, которая облег­чает скольжение одного листка по другому при дыхательных движениях. В полости плевры воздух отсутствует. Давление в ней отрицательное - ниже атмосферного.

Механизм дыхания.

Дыхательные движения. Легочное дыхание обеспечивает переход кислорода из альвеол в кровь легочных капиллярови удаление углекислого газа из крови в альвеолярный воздух.

Внешнее дыхание осуществляется в результате ритмических дыхательных движений грудной клетки, обеспечивающих вдох и выдох.

Вдох является следствием сокращения наружных межре­берных мышц, изменения положения ребер и диафрагмы. При сокращении наружных межреберных мышц грудная клетка увеличивается в объеме, расширяясь в двух направлениях - переднезаднем и боковых. Увеличение грудной клетки в верхне-нижнем направлении происходит за счет уплощения диа-фрагмы, вдающейся куполом в грудную полость. Вслед за грудной клеткой растягиваются легкие в силу эластичности своей ткани и отрицательного давления в плевральной поло­сти. По мере увеличения объема легких давление в них пада­ет, становится ниже атмосферного и в альвеолы извне посту­пает воздух через воздухоносные пути. Происходит вдох.

Выдох происходит после вдоха. Дыхательная мускулатура расслабляется, что приводит к опусканию грудной клетки, купол диафрагмы принимает прежнее положение, органы брюшной полости поднимаются, растянутая легочная ткань сжимается под давлением грудной клетки, объем которой уменьшается. Давление внутри легких становится выше атмос­ферного - происходит выдох. В глубоком выдохе участвуют определенные группы мышц. Прежде всего это внутренние межреберные мышцы, оттягивающие ребра книзу, и мышцы живота, надавливающие на брюшные внутренние органы, которые поднимают купол диафрагмы, увеличивая его высоту. По времени вдох всегда короче выдоха.

Жизненная емкость легких. Жизненная емкость легких - это максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после самого глубокого вдоха. Она слагается из дыхательного, дополнительного и резервного объема воздуха. Количе­ство воздуха, поступающе­го в легкие при спокойном вдохе и удаляющегося из них при спокойном выдохе, называется дыхательным объемом. У детей младше­го школьного возраста ды­хательный объем составля­ет в среднем 350 см3, а у взрослых - 500 см3. После спокойного вдоха) можно сделать еще более глубокий вдох и набрать в легкие 'дополнительный объем воздуха. Резервный объем - это то количество воздуха, которое можно выдохнуть до отказа после э спокойного выдоха. Даже после самого глубокого вы­доха в легких всегда оста­ется какое-то количество воздуха (около 1200 см3) - остаточный объем.

Жизненная емкость лег­ких зависит от возраста, пола, типа дыхания (груд­ной, брюшной, смешанный), от развития костей и мускулатуры грудной клетки. У взрослых жизненная емкость легких составляет примерно 3500 см3, у де­тей младшего школьного возраста - 1440 см3. У де­вочек она обычно несколь­ко ниже, чем у мальчиков. У тренированных людей жизненная емкость легких гораздо больше, чем у не­тренированных. Например, у мужчин-спортсменов она может достигнуть 6000 см3.

Жизненная емкость легких принадлежит к числу показате­лей здоровья человека. Измерение жизненной емкости легких производят при помощи специального прибора - спиро­метра.

Частота дыхания. В детском возрасте дыхание не вполне ритмично. Подобное явление постепенно исчезает, и у детей младшего школьного возраста отмечается более четкий ритм вдохов и выдохов. Но дыхание все еще остается несколько поверхностным и частым. Чем моложе ребенок, тем больше у него частота дыхания. Это связано с тем, что у детей по­требность организма в кислороде удовлетворяется не за счет глубины дыхания, а за счет его частоты. У новорожденных число дыхательных движений в 1 мин составляет 40-60, у пяти шестилетних детей - около 25, у детей младшего школьного возраста - 20-25, у взрослых - 16-18. В ран­нем возрасте частота дыхания у мальчиков больше, чем у де­вочек.

На частоту дыхания оказывает влияние повышенная воз­будимость дыхательного центра детей, а также эмоциональ­ные переживания (радость, огорчение, страх, боль, гнев). С возрастом возбудимость дыхательного центра ребенка уменьшается, дыхание становится более глубоким.

Возрастные особенности легочной вентиляции. Смена воз­духа в легких во время дыхания называется легочной венти­ляцией. Количество воздуха, которое проходит через легкие в 1 мин, называется минутным объемом дыхания. Его можно определить, умножив дыхательный объем на число дыхатель­ных движений в 1 мин. Чем больше жизненная емкость лег­ких, тем они лучше вентилируются, тем больше кислорода получает организм. При физической работе и выполнении фи­зических упражнений частота дыхания может увеличиваться почти в два раза, следовательно, увеличивается и минутный объем легких. Минутный объем легких у детей гораздо боль­ше, чем у взрослых, а следовательно, больше и легочная вен­тиляция. У новорожденного на 1 кг массы тела легочная вен­тиляция составляет 400 см3, у дошкольников - 200 см3, у де­тей младшего школьного возраста - 160-170 см3, у юношей и девушек 17 лет - 110 см3.

Во время мышечной деятельности, как уже отмечалось выше, вентиляция легких увеличивается. Особенно велики ее показатели при беге на короткие и длинные дистанции (почти в 20 раз). Постоянное и долгое сидение за столом, партой, перед экраном телевизора значительно уменьшает легочную вентиляцию; организм не получает необходимого количества кислорода, что ведет к нарушению его жизнедеятельности. При этом задерживаются рост организма, развитие костей грудной клетки и ее мышц.

Вопросы для повторения

  1. Что такое дыхание и каково его значение для организма?
  2. Ка­кое строение имеют воздухоносные пути и какие функции они выполня­ют?
  3. Каково строение и значение гортани?
  4. Какое строение имеют легкие?
  5. Как осуществляются дыхательные движения?
  6. Что такое жизненная легких и как она изменяется с возрастом?

Урок № - 59-60

Тема лекции.