Строение и функции дыхательной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дыхание - совокупность физиологических процессов, обеспечивающих газообмен между организмом и внешней средой (внешнее дыхание) и окислительные процессы в клетках, в результате которых выделяется энергия (внутреннее дыхание).

Строение и функции дыхательной системы

Дыхательные пути

Носовая полость: полость носа костно-хрящевой перегородкой делится на правую и левую половины. На боковых стенок полости носа располагаются верхняя, средняя и нижняя носовые раковины. Они разделяют носовые ходы. Верхний носовой ход располагается между верхней и средней носовыми раковинами, средний - между нижней и средней носовыми раковинами, а нижний - между нижней носовой раковиной и дном полости носа. и средней носовыми раковинами, средний - между нижней и средней носовыми раковинами, а нижний - между нижней носовой раковиной и дном полости носа. В этот ход впадает носослезный канал. Полость носа выстлана мерцательным эпителием. В носовую полость открываются воздухоносные пазухи соседних костей: верхнечелюстная (гайморова), лобная, ячейки решетчатой кости и клиновидная пазуха. Нередко они воспаляются (синуситы ). Сзади носовая полость сообщается с носоглоткой отверстиями (хоанами).

Полость носа. Носовые раковины и носовые ходы

1 - большой решетчатый пузырек, 2 - нижняя носовая раковина (отрезана), 3 - средняя носовая раковина (отрезана), 4 - верхняя носовая раковина, 5 - апертура клиновидной пазухи, 6 - клиновидная пазуха, 7 - верхний носовой ход, 8 - средний носовой ход, 9 - нижний носовой ход, 10 - глоточная (аденоидная) миндалина, 11 - трубный валик, 12 - глоточное отверстие слуховой трубы, 13 - мягкое нёбо, 14 - твердое нёбо, 15 - носо-слезный канал, 16 - верхняя губа, 17 - преддверие полости носа, 18 - крючковидный отросток, 19 - решетчатая воронка, 20 - лобная пазуха и зонд в ее апертуре

Выполняет функцию очищения воздуха от пыли и микроорганизмов; согревание и увлажнение воздуха; в слизистой верхнего носового хода находятся обонятельные рецепторы.

Носоглотка: располагается сзади глотки. Выполняет функцию проведения воздуха.

Ротоглотка: располагается за ртом. Здесь пересекаются дыхательные и пищеварительные пути. Выполняет функцию проведения воздуха.

Гортань: полый орган воронкообразной формы, который вверху прикреплен к подъязычной кости, а внизу переходит в трахею. Гортань образована хрящами, поперечно-полосатыми мышцами и выстлана слизистой оболочкой. Хрящи гортани: 3 непарных (щитовидный, перстневидный и надгортанник, который прикрывает вход в гортань во время глотания пищи) и 3 парных (черпаловидные, рожковидные и клиновидные). На боковых стенках полости гортани имеются две парные складки слизистой: верхние - преддверие и нижние - голосовые. Голосовые связки натянуты от черпаловидных хрящей к внутренней поверхности щитовидного хряща. Между ними находится голосовая щель. Звуки возникают в результате колебания голосовых связок во время выдоха; в их формировании участвуют язык, мягкое нёбо, надгортанник, щеки и зубы. У мужчин голосовые связки длиннее и толще, чем у женщин, поэтому голос у них более грубый и низкий.

Полость гортани:

1 - большой рог подъязычной кости, 2 - зерновидный хрящ, 3 - щитоподъязыч-ная мембрана, 4 - верхний рог щитовидного хряща, 5 - складка преддверия, 6 - желудочек гортани, 7 - голосовая складка, 8 - перстнечерпаловидный сустав, 9 - подголосовая полость, 10 - пластинка перстневидного хряща, 11 - задняя перстнечерпаловидная мышца, 12 - черпаловидный хрящ, 13 - рожковидный хрящ, 14 - преддверие гортани, 15 - латеральная щитоподъязычная связка, 16 - надгортанник

Выполняет функции проведения воздуха и формирования речи.

Трахея: гортань переходит в трахею на уровне VI-VII шейных позвонков. Длина трахеи 10- Проведение воздуха 13 см, диаметр-- 1,5-2,5 см. Они состоит из 16-20 хрящевых полуколец (сзади со стороны пищевода они соединены плотной соединительнотканной перепонкой). Спереди к трахее прилежат перешеек щитовидной железы, вилочковая железа, кровеносные сосуды, а с баков -- доли щитовидной железы.

Бронхи: на уровне IV-V грудных позвонков трахея делится на 2 главных бронхи. Длина правого бронха около 3 см (6-8 хрящевых колец), диаметр -- 15-2,5 см; длина левого бронха 4-6 см (9-12 хрящевых колец), диаметр --1-2 см. Бронхи входят в легкие. Выполняют функцию проведения воздуха.

Легкие. Строение

Легкие занимают почти всю грудную полость. Правое легкое короче и шире, левое -- длиннее и уже. Правое легкое состоит из трет долей (верхней, средней и нижней), левое -- из двух (верхней и нижней). В каждом легком различают суженную часть -- верхушку и нижнюю расширенную, прилегающую к диафрагме, -- основание. На внутренней поверхности легких находятся ворота легких, через которые в них входят бронхи, нервы и сосуды. Комплекс этих структур называют корнем легкого. В воротах легкого главные бронхи делятся на долевые: три -- в правом легком и два -- в левом. Долевые бронхи дихотомически делятся на сегментарные, которые далее многократно (8-10 раз) делятся с постепенным убыванием диаметра. Бронхи диаметром около 1 мм называются дольковыми (в стенке имеют хрящ); они дают 18-20 концевых бронхиол, стенка которых представлена ресничным эпителием и мышечной оболочкой. Вся совокупность бронхов в легких называется бронхиальным древом. Концевые бронхиолы делятся на дыхательные бронхиолы, которые образуют 8-9 альвеолярных ходов, заканчивающихся слепо альвеолярными мешочками. Их стенки образованы многочисленными легочными альвеолами, где непосредственно происходит газообмен. Дыхательные бронхиолы, альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки и легочные альвеолы составляют альвеолярное дерево. Стенки альвеол состоят из однослойного эпителия, эластичных волокон и густо оплетены капиллярами. Общая площадь дыхательной поверхности легких составляет 60-150 м2. Структуры, происходящие из одной конечной бронхиолы, образуют структурно-функциональную единицу легкого -- ацинус (гроздь), которых в обоих легких около 20 000. Снаружи легкие покрыты плеврой, состоящей из двух листков: наружного -- пристеночного, выстилающего грудную клетку изнутри и срастающегося с диафрагмой и межреберными мышцами, и внутреннего, порывающего все легкое. Между листками находится плевральная полость, в которой содержится небольшое количество жидкости, снижающей трение при дыхании. В полости плевры давление отрицательное.

дыхательный нос легкое регуляция

Строение легких:

1 - правое легкое, 2 - верхушка легкого, 3 - гортань, 4 - трахея, 5 - левое легкое, 6 - верхняя доля, 7 - главный бронх левого легкого, 8 - нижняя доля левого легкого, 9 - нижний край левого легкого, 10 -сердечная вырезка, 11 - медиальный край правого легкого, 12 - нижняя доля правого легкого, 13 - косая щель, 14 - средняя доля правого легкого, 15 - горизонтальная щель, 16 - верхняя доля правого легкого

Главная функция -- обеспечивают газообмен между внешней средой и организмом. Легкие выполняют секреторно-выделительную функцию, участвуют в обмене веществ и защите организма от бактерий (содержат клетки, обеспечивающие фагоцитоз).

Газообмен в легких и тканях

Внешнее (легочное) дыхание. При спокойном вдохе в организм человека поступает около 500 мл воздуха, содержащего 79% азота, 20,9 кислорода и 0,03°/о диоксида углерода; 360 мл вдыхаемого воздуха заполняют альвеолы легких, а 140 мл остается в дыхательных путях (воздух мертвого пространства). Во вдыхаемом воздухе парциальное давление кислорода составляет 104 мм рт. ст., а парциальное давление диоксида углерода --40 мм рт. ст. В венозной крови, находящейся в капиллярах альвеол, парциальное давление кислорода -- 40 мм рт. ст., а парциальное напряжение диоксида углерода --47 мм рт. ст. Между вдыхаемым воздухом и венозной кровью газообмен происходит путем диффузии по градиенту концентрации, т.е. кислород поступает в кровь и она становится артериальной, а диоксид углерода идет в альвеолы, где образуется альвеолярный воздух. Он содержит 80% азота, 14,4 кислорода и 5,6% диоксида углерода. 360 мл альвеолярного воздуха соединяются со 140 мл воздуха мертвого пространства и образуется 500мл выдыхаемого воздуха, содержащего 79% азота, 16,3 кислорода и 4 диоксида углерода.

Транспорт газов кровью. Артериальная кровь, содержащая оксигемоглобин, по легочным венам поступает в левое предсердие, затем в левый желудочек и в аорту. По артериям большого круга кровообращения она поступает к органам и тканям.

Внутреннее (тканевое) дыхание. Парциальное давление кислорода в артериальной крови равно 70 мм рт. ст., а диоксида углерода -- 40 мм рт. ст. Артериальная кровь через стенку капилляров контактируем с тканевой .жидкостью, в которой парциальное давление кислорода равно 0 мм рт. ст., а диоксида углерода -- 60 мм рт. ст. Между артериальной кровью и клетками газообмен происходим по градиенту концентрации, т.е. диоксид углерода поступает в кровь и она становится венозной, а кислород идет в межклеточную жидкость, а из нее -- в клетки. Большая часть СО. не растворяется в плазме, а направляется в эритроциты. Здесь он взаимодействует с водой, образуя нестойкую угольную кислоту (НгС03) при участии фермента карбоангидразы. В эритроцитах угольная кислота диссоциирует на катион Н+ и анион НСО, . Анион поступает в плазму. Около 10% диоксида углерода взаимодействует с гемоглобином, образуя карбгемоглобин.

Транспорт газов кровью. Содержащая карбгемоглобин и карбонаты венозная кровь по венам большого круга кровообращения попадает в верхнюю и нижнюю полые вены, затем в правое предсердие, правый желудочек, легочной ствол, легочные артерии и в капилляры артерий. Здесь НСО3 и карбонаты попадают в эритроциты, где карбоангидраза переводит их в диоксид углерода и воду. Диоксид углерода переходит в альвеолы (по законам диффузии) и выходит наружу в составе выдыхаемого воздуха.

Механизм дыхательных движений

Газообмен в легких происходит в результате ритмических дыхательных движений-- вдоха и выдоха. У взрослого человека происходит 16-18 дыхательных движений в минуту. Они совершаются с помощью мышц грудкой клетки: межреберных, грудных и диафрагмы.

Вдох. При вдохе происходит увеличение объема грудной клетки за счет подъема ребер (сокращение наружных межреберных мышц) и опускания купола диафрагмы (сокращение ее мышцы). В плевральной полости возникает отрицательное давление, легкие расширяются. Давление в них становится ниже атмосферного, и воздух устремляется и легкие по дыхательным путям. Глубокий вдох происходит за счет сокращения мышц шеи, плечевого пояса и грудных.

Выдох. При выдохе объем грудной клетки уменьшается вследствие опускания ребер (расслабляются наружные межреберные мышцы) и подъема купола диафрагмы (диафрагма расслабляется) за счет более высокого давления в брюшной полости. Давление в альвеолах возрастает, и воздух по дыхательным путям выходит из легких. Глубокий выдох происходит за счет сокращения внутренних межреберных, грудных мышц и мышц живота.

Жизненная емкость легких

Это максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимально глубокого вдоха. Она колеблется от 3500 до 4800 мл у мужчин и от 300 до 3500 у женщин.

Компоненты емкости легких:

1. Дыхательный объем. При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл воздуха -- это дыхательный объем

2. Резервный объем вдоха. После спокойного вдоха человек может еще вдохнуть примерно 1500 мл воздуха -- это резервный объем вдоха

3. Резервный объем выдоха. После спокойного выдоха человек может еще выдохнуть примерно 1500 мл воздуха -- это резервный объем выдоха

4. Остаточный объем. После максимального выдоха в легких остается еще около 1200 мл воздуха -- это остаточный объем

Регуляция дыхания. Виды регуляции

Нервная регуляция осуществляется дыхательным центром продолговатого мозга, который координирует ритмическую деятельность мышц, обусловливающих вдох и выдох. Центры регуляции дыхания находятся и в коре больших полушарий, благодаря чему человек может сознательно изменять ритм и глубину дыхания. Сжатие легких во время выдоха вызывает возбуждение рецепторов альвеол, в которых возникают нервные импульсы. По центростремительным (афферентным) нейронам они передаются в дыхательный центр. Под их воздействием активируется центр вдоха и тормозится центр выдоха. От центра вдоха импульсы по центробежным (эфферентным) нейронам поступают к диафрагме и межреберным мышцам. Они сокращаются, купол диафрагмы опускается, ребра поднимаются, объем грудной клетки увеличивается и происходит вдох. При вдохе за счет растяжения легких в рецепторах стенок альвеол возникает возбуждение, которое им образом, вдох рефлекторно вызывает выдох, а выдох стимулирует вдох.

Гуморальная регуляция дыхания осуществляется за счет изменения парциальных давлений диоксида углерода. Увеличение его концентрации в крови, омывающей дыхательный центр, повышает возбудимость дыхательного центра, -- дыхание становится более частым и глубоким. При уменьшении концентрации диоксида углерода в крови дыхательный центр отвечает понижением возбудимости. Защитными дыхательными рефлексами являются кашель и чихание.

Гигиена дыхания

Гигиена дыхания -- комплекс условий, направленных на нормальное функционирование дыхательной системы. Этому способствуют: вентиляция рабочей зоны на производстве, влажная уборка помещений, прогулки на свежем воздухе, занятия физическими упражнениями на свежем воздухе, дыхательная гимнастика, использование марлевых повязок или респираторов при работах, связанных с повышенным загрязнением воздуха.

В случае нарушения гигиенических правил развиваются заболевания. бронхит, пневмония, туберкулез и др. Основной путь передачи этих заболеваний - воздушно-капельный (при чихании, кашле, разговоре с больным человеком), иногда возбудители заболеваний попадают с пылью.

Возрастные особенности системы дыхания

Возрастные особенности системы дыхания. Дети до 8-11 лет имеют недоразвитую носовую полость, набухшую слизистую оболочку и сужены носовые ходы. Это затрудняет дыхание носом и поэтому дети часто дышат с открытым ртом, что может способствовать простудным заболеваниям, воспалению глотки и гортани. Кроме того, постоянное дыхание ртом может привести к частым отитов, бронхитов, сухости полости рта, к неправильному развитию твердого неба, к нарушению нормального положения носовой перегородки и др.. Простудно - инфекционные заболевания слизистой носа почти всегда способствуют ее дополнительному отеку и еще большему уменьшению и к тому суженных носовых проходов у детей, дополнительно способствует усложнению их дыхание носом. Поэтому простудные заболевания детей требуют быстрого и эффективного лечения, тем более, что инфекция может попадать в полости костей черепа вызывая соответствующие воспаление слизистой этих полостей и развитие хронического насморка. Из полости носа воздух попадает через хоаны в глотку, куда открываются также ротовая полость (зовет), слуховые (евстахиевы каналы) трубки, и берут начало гортань и пищевод. У детей до 10-12 лет глотка очень короткая, что приводит к тому, что инфекционные заболевания верхних дыхательных путей часто осложняются воспалением среднего уха, так как инфекция туда легко попадает через короткую и широкую слуховую трубу. Об этом следует помнить при лечении простудных заболеваний детей, а также при организации занятий по физической культуре, особенно на базе водных бассейнов, по зимним видам спорта и тому подобное. Вокруг отверстий из полости рта, носа и слуховых трубок в глотке находятся узлы, предназначенные защищать организм от болезнетворных микроорганизмов, которые могут попадать в рот и глотки вместе с воздухом, который вдыхает, или с пищей или водой, употребляемых. Эти образования называются аденоиды или гланды (миндалины).

Из носоглотки воздух попадает в гортань, которая состоит из хрящей, связок и мышц. Полость гортани со стороны глотки при глотании пищи прикрывается эластичным хрящом - надгортанником, который противодействует попаданию пищи в поветряности пути. В верхней части гортани расположены также голосовые связки. Вообще, гортань у детей более короткая, чем у взрослых. Наиболее интенсивно этот орган растет в первые 3 года жизни ребенка, и в период полового созревания. В последнем случае формируются половые различия в строении гортани: у мальчиков она становится более широкой (особенно на уровне щитовидного хряща), появляется кадык и голосовые связки становятся более длинными, что обусловливает ломкую голоса конечного формированием более низкого голоса у мужчин.

От нижнего края гортани отходит трахея, которая далее разветвляется на два бронха, которые и поставляют воздух в соответствии с левого и правого легкого. Слизистая оболочка путей детей (до 15-16 лет) очень уязвима к инфекциям за счет того, что содержит меньшее количество слизистых желез и очень нежная.

Состояние внешнего дыхания характеризуется функциональными и объемными показателями. К функциональным показателям относят, прежде всего, тип дыхания. Дети до 3-х лет имеют диафрагмальный тип дыхания. С 3 до 7 лет у всех детей формируется грудной тип дыхания. С 8 лет начинают проявляться половые особенности типа дыхания: у мальчиков постепенно развивается брюхо - диафрагмальный тип дыхания, а у девочек совершенствуется грудной тип дыхания. Закрепление такой дифференциации завершается в 14-17 лет. Следует заметить, что тип дыхания может изменяться в зависимости от физической нагрузки. При интенсивном дыхании у ребят начинает активно работать не только диафрагма, а и грудная клетка, а у девушек вместе с грудной клеткой активируется и диафрагма.

Вторым функциональным показателем дыхания является частота дыханий (количество вдохов или выдохов за I минуту), которая значительно уменьшается с возрастом.

Органы дыхания человека очень важны для жизнедеятельности организма, так как снабжают кислородом ткани и выводят из них углекислый газ. К верхним дыхательным путям относятся носовые отверстия, доходящие до голосовых связок, а к нижним - бронхи, трахея и гортань. В момент рождения ребёнка строение органов дыхания ещё не до конца развито, что и составляет особенности дыхательной системы у грудных детей.

Возрастная динамика основных показателей состояния дыхания

(С И Гальперин, 1965; В и Бобрицкий, 2004)

Литература

1. Биология в таблицах, схемах и рисунках/ Р.Г.Заяц и др. - Изд. 7-е. - Ростов н/Д: Феникс, 2013.

2. Биология. Человек: Учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений. - М.: «Вентана-Граф», 2000.

3. Интернетресурсы.

Размещено на Allbest.ru