Физиология дыхания

1. Дыхание, его значение. Органы дыхания. Основные этапы дыхания.

Организм может существовать нормально только при постоянном поступлении энергии, необходимой для всех процессов жизнедеятельности

Единственным источником энергии является энергия, заключенная между атомами и молекулами питательных веществ

Эта энергия освобождается в организме в результате окислительных процессов

Поэтому организм нуждается в постоянном поступлении кислорода из окружающей среды

В результате окисления органических веществ в клетках образуется углекислый газ, который удаляется в окружающую среду

Таким образом, дыхание - это совокупность процессов, которая обеспечивает поступление кислорода в организм, окисление субстратов в клетках и удаление, образовавшегося при этом углекислого газа из организма

Дыхание осуществляется при помощи органов дыхания, которые представляют воздухоносные пути (носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи) и дыхательную часть (легкие)

Особенностью строения дыхательных путей является наличие хрящевого остова (в результате стенки дыхательной трубки не спадаются) и мерцательного эпителия, выстилающего слизистую оболочку (его реснички колеблются по направлению движения выдыхаемого воздуха и изгоняют вместе со слизью инородные частицы, загрязняющие дыхательные пути)

Полость носа образована лицевыми костями и хрящами и поделена носовой перегородкой на 2 симметричные половины, которые сообщаются с наружной атмосферой через нос, а сзади - с глоткой при помощи хоан

Слизистая оболочка содержит слизистые железы, секрет которых обволакивает частички пыли, увлажняет воздух и согревает его (т.к. богата поверхностно расположенными кровеносными сосудами) Носовая полость также выполняет функцию обоняния (т.к. слизистая оболочка выстлана обонятельным эпителием

Из полости носа вдыхаемый воздух попадает в носоглотку, далее в ротовую часть глотки и затем в гортань

Гортань находится на уровне IV-VI шейных позвонков, образована хрящами, соединенными между собой суставами, связками и поперчнополосатыми мышцами внутреннюю поверхность выстилает слизистая оболочка

Сзади гортани находится глотка, с которой гортань сообщается при помощи отверстия, называемого входом в гортань. В средней части гортани находятся голосовые связки

Вдыхаемый воздух вызывает их колебание, в результате чего появляются звуки различного тона и силы

Внизу гортань переходит в дыхательное горло или трахею. Трахея представляет собой хрящевую трубку (состоит из 15-20 гиалиновых Хрящевых полуколец, соединенных кольцевыми связками) длиной 11-13 см, расположенной на уровне нижнего края VI шейного и IV-V грудного позвонков Здесь она делится на два главных бронха (правый и левый)

Каждый из главных бронхов входит в ворота правого или левого легкого и разделяется (по числу основных долей легкого) на долевые бронхи (3 ветви - в правом и 2 ветви - в левом легком)

Эти крупные бронхиальные ветви разветвляются на более мелкие или сегментарные бронхи, которые, продолжая делиться, образуют бронхиальное дерево

По мере деления бронхов происходит уменьшение их калибра, уменьшение хрящевых пластин и увеличение мышечной пластинки слизистой. В мелких бронхах исчезают хрящевые пластинки и железы

Легкие располагаются в грудной полости, по обеим сторонам сердца. Имеют вид половины усеченного конуса, разрезанного пополам от вершины до основания. Основание обращено вниз и прилегает к диафрагме. Закругленная верхушка легкого обращена вверх. На вогнутой поверхности, обращенной к средостению, находятся ворота легкого, куда входят бронхи, артерии и нервы и откуда выходят вены и лимфатические сосуды. Наружная выпуклая поверхность легкого прилегает к ребрам

Правое легкое состоит из 3-х долей, отделенных междолевыми бороздами

Левое - из 2-х долей, разделенных междолевой бороздой

Доли легкого состоят из сегментов, которые образованы дольками. Морфологической и функциональной единицей легкого является ацинус (12-18 ацинусов образуют одну легочную дольку)

Он начинается респираторными бронхиолами, которые переходят в разветвления конечных бронхиол

Каждая респираторная бронхиола подразделяется на альвеолярные ходы, которые заканчиваются альвеолярными мешочками

На стенках альвеолярных ходов и мешочков располагается несколько десятков альвеол

Альвеолы имеют вид открытого пузырька и тесно примыкают друг к другу

Ветви легочных артерий, сопровождая бронхиальное дерево, доходят до альвеол, где образуют капиллярную сеть альвеолярные капилляры собираются в посткапиллярные венулы, а затем в венулы, которые, сливаясь, образуют легочные вены. Такие морфологические особенности обеспечивают оптимальные условия для обмена газов между воздухом альвеол и кровью, протекающей в капиллярах

Дыхание включает следующие этапы:

1. Внешнее дыхание - обмен воздуха между внешней средой и альвеолами легких

2. Диффузия газов в легких - газообмен между альвеолярным воздухом и кровью в легочных капиллярах

3. Транспорт газов кровью - перенос газов кровью к тканям

4. Диффузия газов в тканях - газообмен между кровью и тканями в тканевых капиллярах

5. Клеточное дыхание - окисление органических веществ в клетках

2. Внешнее дыхание. Механизм вдоха и выдоха

Внешнее дыхание предусматривает обмен воздуха между окружающей средой и легкими

атмосферный воздух, насыщенный кислородом, поступает в легкие через воздухоносные пути во время вдоха

При выдохе альвеолярный воздух, насыщенный углекислым газом, удаляется по тем же путям в окружающую среду

Вдох обеспечивается сокращением дыхательной мускулатуры (межреберные мышцы и диафрагма)

В результате сокращения межреберных мышц ребра поднимаются вверх, разворачиваясь вокруг оси, отходят в стороны, грудина отходит вперед

Объем грудной клетки увеличивается (фронтальное и сагиттальное направления)

Диафрагма, сокращаясь, уплощается (опускается вниз) и объем грудной клетки увеличивается в вертикальном направлении

Листки плевры следуют за грудной клеткой и диафрагмой (париетальный листок плотно спаян со стенкой грудной клетки и диафрагмой, висцеральный - с тканью легкого, между ними действуют молекулярные силы сцепления, прижимающие их друг к другу)

В результате легкие пассивно следуют за увеличивающейся в размерах грудной клеткой и объем легких увеличивается, внутрилегочное давление падает

Атмосферное давление становится больше внутрилегочного и по градиенту давлений происходит заполнение легких воздухом

Причем, чем больше градиент давлений (определяется степенью сокращения дыхательной мускулатуры, а, следовательно, и степенью увеличения объема грудной клетки) тем больший объем воздуха поступает в легкие

Выдох наступает в результате расслабления дыхательной мускулатуры ребра (в силу тяжести) опускаются вниз, грудина возвращается назад, диафрагма вновь принимает куполообразную форму (под давлением брюшных органов)

Объем грудной клетки уменьшается (во фронтальном, сагиттальном и вертикальном направлениях)

Листки плевры следуют за грудной клеткой и диафрагмой

Объем легких уменьшается, внутрилегочное давление увеличивается, становится больше атмосферного и по градиенту давлений воздух покидает легкие

Движение воздуха в легких во время дыхания называют легочной вентиляцией

Она характеризуется минутным объемом дыхания

Минутный объем дыхания - это то количество воздуха, которое проходит через легкие за одну минуту

МОД зависит от величин дыхательного объема и частоты дыханий в минуту

Дыхательный объем - это то количество воздуха, которое поступает в легкие при одном спокойном вдохе

Его величина, в среднем, составляет 500 мл, частота дыханий за минуту равна 16-20 и, следовательно, минутный объем дыхания, в среднем, составляет 6-8 л

Однако, не весь воздух, поступивший в органы дыхания, принимает участие в газообмене. Часть воздуха заполняет воздухоносные пути (гортань, трахею, бронхи, бронхиолы) и не доходит до альвеол, поскольку при выдохе первым покидает организма

Этот воздух получил название - воздух вредного пространства

Его объем, в среднем, составляет 140-150 мл

Поэтому вводится понятие эффективная легочная вентиляция

Это то количество воздуха за одну минуту, которое принимает участие в газообмене

Эффективная легочная вентиляция при одном и том же минутном объеме дыхания может быть различной. Так, чем больше дыхательный объем, тем меньше относительный объем воздуха вредного пространства. Поэтому редкое и глубокое дыхание более эффективно для снабжения организма кислородом, т.к. вентиляция альвеол увеличивается

Характеризует резервные возможности внешнего дыхания жизненная емкость легких

Это тот объем воздуха, который человек максимально может вдохнуть после максимального глубокого выдоха. В среднем это величина составляет 3500 мл. Чем выше жизненная емкость, тем лучше снабжается организм кислородом. Жизненная емкость легких, как правило, выше у мужчин и у физически тренированных лиц

3. Диффузия газов в легких и тканях.

В легких совершается обмен О2 и СО2 между воздухом и кровью. Этот обмен происходит благодаря разнице парциального давления газов в альвеолярном воздухе и в крови, протекающей в капиллярах легких

Диффузия газов из окружающей среды в жидкость подчиняется законам движения газов

Если над жидкостью находится смесь газов, то каждый газ растворяется в жидкости соответственно его парциальному давлению, т.е. тому давлению, которое приходится на его долю

от общего давления смеси газов парциальное давление пропорционально содержанию каждого газа в смеси

Так, при атмосферном давлении 760 мм pт.ст. и температуре 22 С^о парциальное давление кислорода воздуха умеренной влажности составляет 21 % от 760 мм рт.ст. и равно 159 мм рт.ст.

В тех же условиях парциальное давление углекислого газа составляет 0,03 % от 760 мм рт.ст. и равно 0,23 мм рт.ст.

Дата добавления: 2014-01-07