Легочное дыхание это – Легочное дыхание — Знаешь как

poznayka.org

Дыхание

Дыхание — это непрерывный обмен газов между организмом и окружающей его средой.

В организме постоянно совершаются окислительные процессы. Поступающий из окружающей среды кислород доставляется к клеткам, где он связывается с углеродом и водородом, которые отщепляются от высокомолекулярных органических веществ, включенных в цитоплазму. Конечные продукты превращений веществ, удаляемые из организма, — углекислый газ, вода и другие соединения содержат большую часть поступившего в организм кислорода. Меньшая часть кислорода входит в состав цитоплазмы клеток.

Кислород обеспечивает окислительные процессы, которые являются основными биохимическими процессами, освобождающими энергию. Поэтому жизнь организмов без достаточного снабжения их тканей кислородом невозможна. Чем выше организация-животного, тем оно труднее переносит кислородное голодание. Высокоорганизованные животные, и особенно человек, при прекращении окислительных процессов погибают через несколько минут.

Основным источником энергии в организме служит АТФ, которая в свою очередь образуется за счет энергии, выделяющейся в процессах окисления питательных веществ. Наиболее эффективным окислителем в нашем организме является кислород, который должен постоянно поступать во все органы и ткани. Одновременно необходимо постоянно освобождать организм от СO₂ который является наиболее распространенным конечным продуктом окисления питательных веществ. Совокупность процессов, участвующих в обеспечении организма кислородом и выделении углекислого газа, называется дыханием.

Чаще всего дыхание разделяют на три этапа: 1) внешнее, или легочное, дыхание — процесс обмена газами O₂ и CO₂ между легкими и атмосферой; 2) транспортировка газов кровью; 3) тканевое дыхание — газообмен в тканях, в результате чего потребляется кислород, образуется АТФ и углекислый газ. Иногда выделяют еще один, самый начальный этап дыхания — вентиляцию, то есть движение газов между атмосферой и дыхательной поверхностью легких.

Строение органов дыхания

Воздухоносные пути, обеспечивающие поступление воздуха в легкие, начинаются носовой полостью, поделенной перегородкой на две половины. На боковых стенках этой полости расположены носовые раковины, делящие каждую половину носовой полости на верхний, средний и нижний носовые ходы. В нижний носовой ход через носослезный канал выделяется некоторое количество слезной жидкости. В слизистой оболочке носовой полости находится большое число кровеносных сосудов, а верхний слой этой оболочки образован клетками ресничного эпителия. Воздух попадает в носовую полость через ноздри и, проходя по ней, согревается, увлажняется, очищается ресничным эпителием от пылинок. Железы слизистой оболочки выделяют специальные бактерицидные вещества, а на поверхности слизистой находится большое число лейкоцитов, которые также уничтожают бактерии. Таким образом, в носовой полости воздух очищается от множества бактерий.

Пройдя через носовую полость, воздух через хоаны попадает в верхние отделы глотки, а затем в гортань. Гортань образована несколькими хрящами, самым крупным из которых является щитовидный. Специальный надгортанный хрящ прикрывает вход в гортань во время глотания пищи. Поперек гортани натянуты эластичные голосовые связки, образованные соединительной тканью. Между голосовыми связками находится голосовая щель. При напряжении голосовых связок выдыхаемый воздух заставляет их колебаться, вызывая звуковые колебания. Однако характеристики звуков, издаваемых человеком, особенно при членораздельной речи, зависят также от сокращения мышц глотки, ротовой полости и т. д.

Из гортани воздух попадает в трахею. Трахея образована 16-20 неполными хрящевыми кольцами, не позволяющими ее стенкам спадаться. Задняя стенка трахеи образована соединительной тканью и гладкомышечными волокнами. Приблизительно на уровне 5-го грудного позвонка трахея разветвляется на два бронха, также образованных хрящевыми кольцами. Бронхи многократно ветвятся на более мелкие трубочки, образуя бронхиальное дерево. Самые тонкие бронхиальные ветви называют бронхиолами. От них отходят тончайшие альвеолярные ходы, стенки которых образуют многочисленные выпячивания — альвеолы, или легочные пузырьки. Диаметр такого пузырька — 0,2-0,3 мм. Каждая альвеола оплетена густой сетью капилляров малого круга кровообращения. Через стенки этих альвеол и капилляров происходит газообмен между воздухом и кровью: в кровь из альвеолярного воздуха поступает кислород, а из крови в альвеолярный воздух — CO₂. Стенки альвеол образованы одним слоем плоского эпителия с большим количеством эластичных волокон. Изнутри альвеолы покрыты особым поверхностно-активным веществом — сурфактантом, который не дает альвеолам спадаться при выдохе. В обоих легких человека насчитывается около 350 миллионов альвеол, а их общая поверхность составляет более 150 квадратных метров.

Альвеолы, отходящие от одной бронхиолы, называются ацинусом. Из многих ацинусов слагаются дольки, из долек — сегменты, сегменты собраны в доли, а доли образуют левое и правое легкое. В левом легком две доли, образованные разветвлениями левого бронха, а в правом легком — три доли, образованные разветвлениями правого бронха. В каждое легкое входит одна легочная артерия, а выходят из него две легочные вены.

Снаружи легкие покрыты внутренним плевральным листком (легочной плеврой), наружный плевральный листок выстилает изнутри стенки грудной полости (пристенная плевра). Между двумя листками плевры остается небольшое пространство — плевральная полость. В ней находится плевральная жидкость, которая снижает трение между листками плевры при дыхательных движениях. Давление в плевральной полости несколько ниже атмосферного и составляет около 751 мм рт. ст. Воздух в плевральной полости отсутствует.

Обмен газов в легких и тканях

При вдохе легкие заполняются воздухом, который содержит 79% азота, 21% кислородаги-0,03% углекислого газа. В альвеолах происходит переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь, а углекислого газа — из крови в альвеолярный воздух. Это происходит за счет различного парциального давления этих газов в воздухе и жидкости. Парциальным давлением газа называется та часть общего давления, которая приходится на долю этого газа в газовой смеси. Чем больше содержание газа в смеси, тем выше его парциальное давление. Так как давление атмосферного воздуха равно 760 мм рт. ст., то при указанных концентрациях газов во вдыхаемом воздухе парциальное давление кислорода составляет около 159 мм рт. ст. (21% от 760), азота — около 600 мм рт. ст. (79% от 760), углекислого газа — около 0,2 мм рт. ст. (0,03% от 760). В альвеолах воздух насыщается водяными парами, давление которых равно 47 мм рт. ст., поэтому давление газов в альвеолярном воздухе не 760, а 713 мм рт. ст. Соответственно парциальное давление всех газов в альвеолярном воздухе ниже, чем в атмосферном. Так, парциальное давление O₂ в альвеолярном воздухе примерно равно 100 мм рт. ст., а парциальное давление СO₂ — 38 мм рт. ст. В то же время в венозной крови, находящейся в капиллярах малого круга, парциальное давление O₂ составляет 40 мм рт. ст., а СO₂ — 46 мм рт. ст. Поэтому кислород путем диффузии поступает через стенки альвеол и капилляров из альвеолярного воздуха в кровь, а СO₂ — наоборот, из капиллярной крови в альвеолярный воздух.

В тканях наблюдается обратная картина. Парциальное давление кислорода в клетках очень мало, в тканевой жидкости — около 30 мм рт. ст., а в артериальной крови — около 100 мм рт. ст.

Поэтому кислород из капилляров большого круга переходит в тканевую жидкость и далее в клетки. Для СO₂ наблюдается обратная картина, то есть СO₂ диффундирует из тканей в тканевую жидкость, а из нее — в кровь.

Эволюция типов дыхания

У одноклеточных организмов имеется диффузное дыхание — непосредственное проникновение газов через оболочку клетки. У низших многоклеточных, например у червей, низших насекомых, обмен газами происходит через клетки поверхности тела (кожное дыхание). Кожное дыхание играет большую роль и у низших позвоночных (рыб, амфибий, пресмыкающихся), у которых есть специальные органы дыхания. Эти органы развиваются в зависимости от среды обитания. Органами водного дыхания являются жабры, имеющие разнообразное строение (жаберное дыхание), а органами воздушного дыхания — трахеи и легкие (трахейное, легочное дыхание). У всех рыб жаберное дыхание, а у некоторых рыб, кроме жаберного, есть еще кожное и кишечное дыхание. Из кишечной трубки развивается плавательный пузырь, клетки которого активно поглощают кислород (секреция газа). Например, в плавательном пузыре щуки 35% кислорода, а морского окуня до 88%. Кроме того, плавательный пузырь участвует в координации движений.

У водных позвоночных бывают как наружные, так и внутренние жабры. У беспозвоночных органами воздушного дыхания нередко являются преобразованные жабры. У большинства насекомых существует трахейная система, состоящая из сложнейшей сети тончайших ветвей трахеи, через которые ткани снабжаются кислородом. У рептилий и амфибий газообмен осуществляется на 2/3 через кожу и на 1/3 — через легкие (легочное дыхание).

У птиц органы дыхания имеют особенное устройство. У них, как и у рептилий, нет диафрагмы. Трахея делится на 2 бронха, проходящие сквозь легкие в воздушные мешки. Легкие невелики и сращены с ребрами. Воздух из легких поступает через пронизывающие их разветвления бронхов, бронхиол и воздушные капилляры в воздушные мешки. Небольшие воздушные мешки расположены в грудной, а большие — в брюшной полости. У всех воздушных мешков имеются отростки, некоторые из них проникают в трубчатые длинные кости конечностей. При вдохе происходит значительное увеличение объема грудной клетки в вертикальном направлении за счет увеличения угла между частями ребер. Газообмен осуществляется в легких и в воздушных капиллярах (обильно снабженных кровеносными капиллярами), через которые воздух проходит во время вдоха и выдоха дважды (в воздушные мешки и обратно).

Воздушные мешки — огромный резервуар воздуха — способствуют поддержанию тела птицы в полете, а также охлаждению тела и сохранению жизни при длительном отсутствии дыхания. У водоплавающих птиц они уменьшают плотность тела, вследствие чего птицы мало погружаются в воду.

Легочное дыхание

У млекопитающих и человека газообмен почти полностью совершается в легких, а через кожу и пищеварительный канал только 1-2%, но у некоторых животных, например у лошади, во время работы кожное дыхание возрастает до 8%.

Филогенетическое развитие органов дыхания сопровождалось развитием специальной дыхательной мускулатуры, своими сокращениями обеспечивая постоянную смену воздуха или воды, соприкасающихся с дыхательной поверхностью. На древнейших этапах эволюции эта смена осуществлялась движениями всего тела. 

Дыхание разделяется на внешнее и внутреннее.

Внешнее, или легочное, дыхание – обмен газами, который совершается через поверхность легких между кровью и воздухом, находящимся в легких.

Внутреннее, или тканевое, дыхание – обмен газами между тканями и кровью.

Дыхательное движение

В акте дыхания легкие играют пассивную роль. Они не могут расширяться и сжиматься активно, так как в них нет мускулатуры. Поступление воздуха в легкие при вдохе и удалении его при выдохе происходит благодаря сокращению и расслаблению дыхательных мышц, которые играют в акте дыхания активную роль.

Сокращения дыхательных мышц могут вызываться произвольно благодаря импульсам, поступающим из нейронов больших полушарий головного мозга. Однако в обычных условиях жизни дыхательные движения происходят без участия сознания. Они совершаются и в глубоком сне и в других случаях, когда деятельность больших полушарий отсутствует. Частота дыхательных движений у разных животных неодинакова.

У новорожденных детей частота дыхания в покое 40-60 в минуту. С возрастом частота дыхания постепенно уменьшается. Перед периодом полового созревания частота дыхания у девочек становится больше, чем у мальчиков, и в дальнейшем это отношение сохраняется в течение всей жизни.

В спокойном состоянии взрослый человек делает от 12 до 24 дыхательных движений, в среднем 16-20 дыхательных движений в минуту, лошадь — 10-15, корова 10-30, свинья — 8-18.

При стоянии частота дыхательных движений больше, чем при сидении или лежаний. Мышечная работа, эмоции, повышение окружающей температуры и пищеварение учащают и углубляют дыхание. Во время сна дыхание более редкое (приблизительно на 1/5).

Глубина дыхания падает с увеличением его частоты.

На частоту и глубину дыхания влияет обмен веществ. При высоком обмене веществ у высокопродуктивных коров частота дыхания 30, а у среднепродуктивных, у которых обмен веществ меньше, — 15-20 в минуту.

Запись дыхательных движений грудной клетки обозначается как пневмограмма.

www.polnaja-jenciklopedija.ru

Легочное дыхание

При вдохе воздух поступает в нос, затем в носоглотку, гортань, трахею, бронхи и бронхиолы, и, наконец, в альвеолы.

Дыхательный путь начинается с носовой полости. Носовая полость образована костями лицевой части черепа и хрящами. В ней различают три носовых хода:

• верхний носовой ход – это обонятельный путь, в котором расположены около 125 млн. рецепторов обоняния;

• средний и нижний ходы – воздухоносные пути.

При нормальном дыхании человек дышит через нос, что имеет большое значение для организма. Воздух в носу согревается и механически очищается, чему способствует богатая кровеносными сосудами слизистая оболочка носа, мерцательный эпителий и извилистые носовые ходы. Частичное обезвреживание попавших в носовую полость микроорганизмов происходит с помощью лейкоцитов, мигрирующих через стенки капилляров в стенки носовых ходов и фагоцитирующих бактерии. Из носа воздух проходит в носоглотку, гортань и трахею.

Гортань выполняет функции воздухоносного пути и голосообразующего аппарата, за счет расположения в ней голосовых связок, между которыми находится голосовая щель Во время выдоха связки колеблются, и колебания передаются воздушному столбу голосовой щели – образуется звук. В членораздельной речи участвуют язык, губы и щеки, а глотка, гортань и полость рта являются резонаторами.

Трахея (дыхательное горло) расположена в передней части шеи и состоит из 16-20 неполных хрящевых колец с перепончатой задней стенкой, прилегающей к пищеводу. Трахея изнутри выстлана слизистой оболочкой. При дыхании мелкие частицы пыли прилипают к слизистой оболочке трахее, и реснички мерцательного эпителия продвигают их обратно к выходу из дыхательных путей.

В грудной полости трахея делится на бронхи (бифуркация трахеи), которые разветвляются на более мелкие веточки, бронхиолы (бронхиальное дерево) и заканчиваются альвеолами – легочными пузырьками. Бронхи также покрыты мерцательным эпителием, колебательные движения, которого совершаются по направлению к ротовой полости, что способствует выведению наружу слизи и частиц пыли.

Функции воздухоносных путей.

Газообменная – доставка атмосферного воздуха в газообменную область.

Негазообменные функции:

1. Очищение вдыхаемого воздуха.

2. Увлажнение вдыхаемого воздуха.

3. Инактивация биологически активных веществ в эндотелии легочных капилляров.

4. Согревание воздуха.

5. Терморегуляция – теплоиспарение, конвекция и теплопродукция.

В альвеолах происходит обмен газов, т.е. осуществляется собственно дыхательный процесс. Число альвеол примерно 300 млн, а их общая поверхность составляет от 40 до 140 м². Каждая альвеола покрыта густой сетью артериальных и венозных капилляров. Стенка альвеолы и капилляра состоят из одного слоя клеток (эпителиоцитов), что способствует свободной диффузии кислорода и углекислого газа.

Внутри альвеолы имеется тонкий слой пристеночной жидкости – сурфактанта, который выполняет несколько важных функций:

1. Уменьшение поверхностного натяжения жидкости, покрывающей альвеолы в 10 раз – предотвращение спадения (ателектаза) альвеол и облегчение вдоха.

2. Защита – бактериостатическая активность; обратный транспорт пыли и микробов, защита стенок альвеол от действия окислителей; уменьшение проницаемости легочной мембраны.

3. Облегчение диффузии кислорода из альвеол в кровь.

Функции легких.

Газообмен между организмом и окружающей средой и выделение СО₂.

Негазообменные функции:

1. Выделительная – удаление воды и летучих веществ.

2. Выработка биологически активных веществ – гепарина, тромбоксана В2, тромбопластина, факторов свертывания крови, гистамина, серотонина и др.

3. Инактивация биологически активных веществ в эндотелии легочных капилляров.

4. Защитная – образование антител; фагоцитоз; выработка лизоцима, интерферона, иммуноглобулинов; задержка и разрушение в капиллярах микробов.

5. Терморегуляция – выработка тепла.

6. Голосообразование – легкие – резервуар воздуха.

Легкое покрыто серозной оболочкой – плеврой (висцеральный листок). С поверхности легких плевра переходит на стенки грудной полости (париетальный листок). Оба листка плевры образуют герметичную полость – плевральную щель, давление в которой ниже атмосферного.

Отрицательное давление в плевральной полости. У новорожденного ребенка легкие полностью заполняют грудную клетку, но в дальнейшем рост ее идет более ускоренно, чем рост легких. В результате такого неравномерного роста между легкими и грудной клеткой образуется плевральная щель, или, как принято называть, полость. Плевральная полость образуется двумя листками плевры, из которых один покрывает внутреннюю поверхность грудной клетки, а другой – легкие. Щель между этими листками герметически закрыта.

Давление в плевральной полости было бы равно атмосферному, если бы легочная ткань не обладала эластичностью. Как любая эластичная ткань, например, резина, так и легочная оказывает определенное противодействие растяжению. При растяжении легочная ткань стремится вернуться в исходное состояние. Поэтому в противоположность атмосферному давлению, которое оказывает воздух на стенки легких, растягивая их, легкие развивают противодействуюшую силу, которая тем больше, чем больше растяжение легкого. В силу этого в плевральной щели давление не будет равно атмосферному, а будет меньше на величину эластической тяги, т.е. будет отрицательным. Если считать, что атмосферное давление равно 760 мм рт. ст., а при обычном вдохе эластическая тяга составляет 9 мм рт. ст., то давление в плевральной полости будет 760 – 9 = 751 мм рт. ст.

Отрицательное давление обычно измеряется величиной, на которую давление в плевральной щели ниже атмосферного. Эта величина всегда приводится с отрицательным знаком. В нашем примере давление в плевральной щели равно 9 мм рт. ст.

При нормальном дыхании в момент вдоха давление в межплевральной щели равно 9 мм рт.ст., а при выдохе 4 мм рт.ст.

При глубоком вдохе давление в плевральной щели еще более падает, так как легкие сильно растягиваются и их эластическая тяга возрастает. Давление при этом падает до 30 мм рт.ст.

Пневмоторакс. Пневмотораксом называют поступление воздуха в межплевральную щель при нарушениях целости грудной клетки, а иногда стенки легкого изнутри. В том и другом случае плевральная щель сообщается с окружающей средой, воздух поступает в нее, и тогда давление в ней становится таким же, как и в альвеолах, т.е. атмосферным; легкое при этом спадается, и человек перестает им дышать. В случае, когда нарушается целостность грудной клетки с двух сторон, наступает двусторонний пневмоторакс, и лишенный возможности дышать человек погибает от удушья.

Различают открытый, закрытый и клапанный пневмоторакс.

Искусственный пневмоторакс применяется при лечении туберкулеза легких, когда давление в плевральной полости уравновешивают с атмосферным, что ограничивает движения легкого и создает покой, необходимый больному органу. Через некоторое время воздух поглощается клетками плевры и в межплевральной щели вновь устанавливается отрицательное давление.

studfiles.net

Лёгочное дыхание и его роль в организме