Морфология дыхательной системы

ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

ЛЕКЦИЯ 6

БИОФИЗИКА

Дыхание - источник энергии, необходимый для жизнедеятельности организма. Дыханием следует именовать совокупность происходящих в организме процессов, обяза­тельно связанных с потреблением клетками кислорода (0₂), т. е. с биологическим окисле­нием, а также с удалением продукта биологического окисления - двуокиси углерода (СО2).

Дыхание появилось позднее, чем возникла жизнь на нашей планете. На заре раз­вития жизни атмосфера Земли носила не окислительный характер, а восстановительный: она практически не содержала кислорода и состояла преимущественно из метана, ам­миака, водорода и гелия. Для своего существования "первожители" получали энергию за счет анаэробных процессов. С появлением прокариотов, которые научились использовать энергию солнечных лучей для синтеза органических соединений, выделяя при этом ки­слород - начинается "эра" кислородного дыхания. Полагают, что пионерами фотосинтеза были сине-зеленые бактерии - цианобактерии.

Со временем они превратились в пласти­ды, в том числе хлоропласты - носители хлорофилла в растительной клетке, где и проис­ходит фотосинтез. Другие, так называемые пурпурные бактерии, первыми стали исполь­зовать кислород, появившийся в атмосфере главным образом благодаря фотосинтезу: они окисляли органические вещества, получая таким путем гораздо больше энергии, чем это могли делать анаэробы. Они внедрились в тела анаэробных прокариот - крупных амебо­видных клеток - и дали начало митохондриям. В этих органоидах клеток происходят окис­лительно-восстановительные процессы, дающие клетке энергию. Так сложилось гармо­ничное взаимодействие растительного и животного миров - необходимая предпосылка развития функции дыхания. Молекула кислорода, прежде чем попасть из атмосферы в митохондрии, проделывает сложный путь, причем у одноклеточных он измеряется мик­ронами, в то время как у крупных животных достигает метров, т.е. возрастает в миллион раз.

Если у одноклеточных обмен кислорода и двуокиси углерода осуществляется путем диффузии - прямое дыхание, то с увеличением размеров тела требуется непрямое дыха­ние - специальный механизм, который должен доставлять тканям кислород. Между клет­ками, потребляющими 0₂, и атмосферой формируются специализированные органы ды­хания, возникают транспортные системы, такие как гемолимфа и кровь. Вдыхание и вы­дыхание газов, их циркуляция в организме управляются функциональной дыхательной системой, имеющей многоуровневую и иерархическую организацию. В регуляции внеш­него дыхания, транспорта газов, внутриклеточном окислительном фосфорилировании за­няты ведущие интегративные системы организма: нервная, эндокринная и иммунная.

Дыхательная функция связана с газообменом в респираторном отделе легких, где вдыхаемый воздух после прохождения по воздухоносным путям нагревается, увлажняется и обезвреживается от микроорганизмов и инородных частиц, подходя к альвеолам практически стерильным. Его состав анализируется рецепторами органа обоняния в носовой полости, нейроэпителиальными тельцами и щеточными клетками легкого. При дыхательных экскурсиях грудной клетки в результате сокращении наружных, внутренних межреберных мышц и диафрагмы, создающих отрицательное давление в плевральной полости, выдыхаемый воздух участвует в голосообразовании при помощи голосовых свя­зок, которые имеют в нижней трети терморецепторы.

Помимо газообмена (внешнее дыхание) легкие выполняют ряд недыхательных функций: участвуют в регуляции белкового, водно-солевого и углеводного обменов. Так для легких характерен чрезвычайно высокий уровень метаболизма липидов, включающих биогенез сурфактанта, простагландинов, лейкотриенов. Органы дыхания участвуют:

- в тер­морегуляции,

- депонировании крови,

- регуляции ее свертывания,

- очищение крови от мик­ротромбов и продуктов метаболизма.

Дыхательная система - передовой барьер развер­тывания иммунологических реакций при развитии респираторных заболеваний аллерги­ческого генеза (бронхиальная астма, аллергический ринит и т.д.) с мощной системой ме­стной (с использованием секреторного иммуноглобулина А) и общей иммунологической защиты.

Дыхательную систему человека и млекопитающих нужно рассматривать как открытую систему организма, обеспечиваю­щую ему ряд сложных адаптивных реакций к воз­душной среде. Подобная функциональная устроенность дыхательной системы предопределяет разделение ее на несколько морфофункциональных отде­лов:

1. Воздухопроводящий (кондукторный) отдел — трахеобронхиальное дере­во, проводящее воздушный поток по многократно вет­вящейся системе бронхов, где окончательно завершается кондиционирование и регули­руется скорость потока воздуха, а также осуществляется защита организма от чужеродных агентов местными органами иммунитета.

Следует дополнить эту часть органов дыхания отделом верхних дыхательных пу­тей (носовая полость, параназальные пазухи, обонятельный анализатор), который наряду с кондиционирующей и обезвреживающей функциями обеспечивает тонкую настройку регуляции дыхательных экскурсии под действием дыхательного центра, обеспечивая полноценное функционирование аэро-гематического барьера.

2. Респираторный отдел — это часть дыхательной системы, где происходит собственно газообмен.

В состав органов дыхания также входят грудная клетка, дыхательные межребер­ные мышцы, диафрагма, плевральные полости, собственный эндокринный и нервный ап­параты.

Из эмбриогенеза:

На 28 недели внутриутробного развития продолжается дифференцировка ацинусов: формируются аль­веолярные ходы, новые альвеолярные мешочки, появляются примитивные альве­олы. Эпителий альвеол уплощается, и формируются элементы аэро-гематического барьера. Количество альвеолоцитов 2-го типа увеличивается, достигая 62,2 % от клеток эпителия примитивных альвеол. Зрелые альвеолы развиваются окон­чательно при первом вдохе после рождения. Легкие плода человека заполнены жидкостью напоминающей плазму крови, но не амниотической жидкостью, как часто полагают. Эта жидкость выделяется тканями легких, ее состав претерпевает существенные изменения в последние недели беременности. Начинающаяся сек­реция сурфактанта альвеолоцитами 2-го типа увеличивает содержание поверхно­стно-активных веществ

(д и п а л ь м и т о и л ф о с ф а т и д и л х о л и н – с ф и н г о м и е л и н) умень­шающих поверхностное натяжения жидкого слоя, покрывающего альвеолы изнут­ри. У человека появление сурфактанта обнаруживается только у 26 -недельного за­родыша. Именно по этой причине у не­доношенных новорожденных зачастую возникают дистресс-синдромы.

Дата добавления: 2014-12-25