Дыхание — одна из жизненно необходимых функций человеческого организма. Абсолютно все ткани в организме нуждаются в постоянной подпитке кислородом. Без возможности дышать уже через несколько минут умирает мозг человека, а остальные органы постепенно перестают функционировать.
Структура системы дыхания
Подача кислорода тканям и органам осуществляется посредством дыхательной системы, состоящей из органов. Дыхательная система человека представляет сложный механизм. Она не является статичной, а постоянно изменяется, реагируя на условия окружающей среды и особенности человека: приспосабливаясь к ним или выявляя нарушения в работе.
В обеспечении процесса дыхания также участвуют такие системы:
- мышечная;
- сосудистая;
- нервная.
Органы дыхания человека можно условно поделить на верхние и нижние. Первичные, или верхние, органы дыхания состоят из полости носа, глотки и носоглотки. При помощи этих органов воздух поступает в организм из окружающей среды. Прежде чем он попадет извне в легкие, он должен пройти подготовку и специальную обработку: очищение и нагревание. Полость носа хорошо снабжается кровеносными сосудами, благодаря которым воздух согревается и только после этого поступает в легкие.
Нос — важный элемент дыхательной системы, вопреки кажущейся простоте его строения он обладает сложным устройством, позволяющим ему выполнять целый ряд функций, основными из которых можно считать дыхательную и защитную.
В строении носа выделяют полость носа и наружный нос. Наружный нос состоит из костно-хрящевой основы и покрыт кожей. Основу его составляет костная и хрящевая ткань. Наружный нос открывается во внешнюю среду двумя ноздрями.
При помощи ворсинок в носовых проходах воздух очищается от микробов и пыли. Стенки носа выстилает мерцательный эпителий, необходимый для того, чтобы воздух проходил фильтрацию и в очищенном виде поступал в бронхи, а затем в легкие. Также в носу вырабатывается секрет, увлажняющий слизистые полости и защищающий от инфекций.
Следом за носоглоткой идет гортань, исполняющая роль связующего звена между носоглоткой и трахеей. Для других процессов она не приспособлена. Трахея, в свою очередь, является проводником воздуха к бронхам. Она состоит их хрящевой ткани, имеющей вид колец, соединенных между собой. Задняя стенка ее состоит из мягкой мышечной ткани, что позволяет пище проходить по пищеводу.
к оглавлению ↑Характеристика легких и бронхов
Итак, через трахею воздух поступает к нижним органам дыхания, где и осуществляется процесс насыщения крови кислородом. К ним относятся:
- легкие;
- бронхи.
Легкие являются парным органом, находятся в грудной клетке и имеют коническую форму. По отношению к сердцу они располагаются по обе стороны от него. По объему из всех внутренних органов человека легкие занимают первое место. Эта часть дыхательной системы по внешнему виду напоминает дерево, а альвеолы на концах его «ветвей» — плоды.
Чтобы процесс дыхания состоялся, легкие должны находиться в непрерывном движении днем и ночью. Во время вдоха легкие растягиваются, а при выдохе сокращаются. Эта функция легких происходит автоматически, но человек может задерживать дыхание на несколько секунд или минут, контролируя последовательность вдохов и выдохов.
Каким же образом удается получать достаточное количество кислорода с помощью легких? Секрет в том, альвеолы, к которым транспортируют воздух бронхиальные ветви, охватывают очень большую поверхность легких. Общая площадь альвеол, адсорбирующих кислород и диоксид углерода из крови, равна 75 квадратным метрам.
Такая огромная площадь дает возможность мембранам альвеол поглощать достаточно воздуха для жизнедеятельности всего организма.
Альвеолами называются мелкие пузырьки в конце самых мелких ответвлений бронхов, которыми снабжена система органов дыхания. За счет пузыревидных выростов осуществляется газообмен. Их диаметр составляет 0,3 мм, а всего их насчитывается около 7 миллионов. Чтобы поддерживать необходимую толщину клеточного слоя альвеол (0,1-0,2 мкм), клетки, выстилающие их, уплощаются.
Они называются альвеоцитами и бывают 2 видов — большие и дыхательные. Для поддержания формы альвеолярных пузырьков они разделяются перегородками из соединительнотканных волокон. Большие клетки предназначены для выделения особого вещества — сурфоктанта, а дыхательные принимают участие в важнейшем процессе — газообмене.
Альвеолы всегда должны иметь форму пузырька, поэтому сурфоктант препятствует их слипанию и опадению. Благодаря этому веществу поверхность альвеол всегда находится в натяжении, а усвоение кислорода происходит только после того, как он растворится в сурфоктанте.
Альвеолы соединены с капиллярами, по которым циркулирует кровь и обогащается кислородом. Взамен к альвеолам из крови поступает углекислый газ, который выходит наружу во время выдоха. Этот, казалось бы, сложный процесс происходит легко и быстро, сопровождая человека всю его жизнь.
Легочная трахея делится на 2 бронха, которые представляют собой ответвления трахеи, соединяющие ее с легкими. Это место разделения называется бифуркация. Правый бронх короче левого и направлен прямо, а левый узкий и сильно отклоняется в левую сторону. Роль бронхов состоит в переносе кислорода из трахеи в легкие, а именно в альвеолы.
Стенки бронхов состоят из трех слоев ткани:
- реснитчатого;
- хрящевого;
- соединительнотканного.
Такое трехслойное строение органа обеспечивает выполнение органом не только транспортных, но и защитных и очищающих функций.
Прямо под легкими располагается большой слой мышц — грудная диафрагма. Она тоже относится к органам дыхания. Когда мышцы диафрагмы расслаблены, они имеют форму арки, а легкие в этот момент сжаты и занимают небольшой объем. При вдохе диафрагма сжимается, выгибается вниз и становится короче, в результате чего освобождается пространство для легких.
Когда происходит вдох, мозг дает сигнал диафрагме сжаться, чтобы вокруг легких образовалось пространство, после чего они расширяются и заполняют его. Давление внутри них ниже, чем снаружи, это можно представить как отрицательное давление.
Диафрагма
Воздух всегда стремится из области высокого давления в область низкого, поэтому он попадает в легкие. Кислород поступает в альвеолы, затем в артерии, а назад он возвращается уже присоединенным к гемоглобину в венах. Когда диафрагма перестает сокращаться, она снова принимает прежнюю форму.
к оглавлению ↑В чем заключается роль органов дыхания?
Важнейшая роль органов дыхания человека — осуществление газообмена в организме человека, но есть и дополнительные, не менее важные функции:
фагоцитарная;- обоняние;
- увлажнение вдыхаемого воздуха;
- выделительная;
- голосообразование;
- обмен веществ.
Кислород, помимо основной своей функции, необходим чтобы метабилизировать пищу, она превращается в АТФ, при помощи которых работают все остальные клеточные функции. В процессе газообмена разрушаются молекулы сахаров, и выделяется диоксид углерода. Каждый орган имеет свои функции, от правильного выполнения которых зависит жизнь человека (Табл. 1).
Таблица 1 — Функции органов дыхания
| Название органа | Выполняемая работа |
|---|---|
| Трахея | распределяет воздух на две части и устремляет его к правому и левому легкому |
| Бронхи | служат проводными путями от трахеи к альвеолам, при помощи реснитчатого эпителия происходит очищение легких, выводится слизь |
| Легкие | осуществляют газообмен посредством альвеол |
| Альвеолы | обеспечивают насыщение крови кислородом |
Как же происходит газообмен в органах дыхания? Попробуем разобраться. Дыхание всегда начинается с носа или рта. Воздух сначала попадает в ротовую полость или в полость носа, затем идет в глотку, которая разделяется на две трубки. Одна предназначена для воздуха и называется гортанью, а вторая — пищевод. После гортани воздух попадает в трахею, вокруг которой находится хрящ. Он обеспечивает жесткость, необходимую для прохождения воздуха.
Газообмен в легких и тканях
Газообмен осуществляется в самых мелких дыхательных органах — альвеолах. Мембраны (стенки) альвеол очень тонкие, а диаметр их составляет 200-300 микрон. Кровеносная система человека сообщается посредством мельчайших капилляров с альвеолами. Кровеносные сосуды, которые идут по направлению к сердцу, стремятся насытиться кислородом. Кровь в них темного цвета и в ней мало кислорода.
Воздух проходит через бронхиолы и двигается вокруг альвеол, заполняя их углекислым газом и насыщаясь кислородом. Молекулы кислорода проникают через мембрану альвеол, после чего адсорбируются кровью. Альвеолы окружены множеством капилляров, благодаря которым осуществляется газообмен. Мелкие венозные капилляры насыщаются кислородом и трансформируются в артерии, насыщенные кровью.
Эти сплетения вен и артерий называются пульмональными. Итак, пульмональные артерии направлены от сердца к легким и альвеолам, а пульмональные вены направлены к сердцу. «Пульмо» от латинского слова означает «легкие». Это значит, что эти артерии идут к легким, а вены направлены от них.
Гемоглобин становится красным при присоединении кислорода, но дыхание это не только поглощение кислорода гемоглобином. Во время этого процесса также выделяется диоксид углерода. Артерии, идущие от легких, выделяют в альвеолы диоксид углерода, который будет выделяться при выдохе.
Такое анатомическое расположение необходимо для того, чтобы воздух нагрелся, увлажнился и очистился, прежде чем попасть в легкие.
Жизнь человека невозможно представить без ежесекундной работы органов дыхания. Она заключается в транспортировке воздуха, доставке кислорода в кровь и выведении углекислого газа и представляет собой сложный и точный механизм. Каждый элемент этой системы важен и необходим, потому что играет свою роль в обеспечении жизнедеятельности организма.
