Значение дыхания для жизнедеятельности организма

Содержание

1. Значение дыхания для жизнедеятельности организма

2. Механизм дыхания

3. Обмен газов в легких и тканях

4. Регуляция дыхания

5. Возрастные особенности

6. Нарушения деятельности и заболевания органов дыхания. Профилактика

7. Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возрастные особенности органов дыхания. Нарушения и профилактика

Значение дыхания для жизнедеятельности организма

 

В каждой клетке осуществляются процессы, в ходе которых происходит освобождение энергии, используемой на различные виды жизнедеятельности организма. Сокращения мышечных волокон, проведение нервных импульсов нейронами, выделение секретов железистыми клетками, процессы клеточного деления - все эти и многие другие жизненные отправления клеток совершаются благодаря той энергии, которая освобождается при процессах, называемых тканевым дыханием.

При дыхании клеток происходит поглощение кислорода. Окисляясь, клеточные органические вещества превращаются в соединения, молекулы которых имеют гораздо более простую структуру. Так, углеводы, представляющие собой основной источник энергии для клеток, образуют конечные продукты - углекислый газ и воду.

Итак, при дыхании клетки поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Это внешние проявления сложных процессов, совершающихся в клетках при дыхании. Как же обеспечивается постоянное поступление кислорода к клеткам и удаление угнетающего их деятельность углекислого газа? Это происходит в процессе внешнего дыхания.

Кислород из внешней среды поступает в легкие. Там, как уже известно, происходит превращение венозной крови в артериальную. Артериальная кровь, текущая по капиллярам большого круга кровообращения, отдает кислород через тканевую жидкость клеткам, которые омываются ею, а углекислый газ, выделяемый клетками, поступает в кровь. Отдача углекислого газа кровью в атмосферный воздух также совершается в легких.

Прекращение поступления кислорода к клеткам хотя бы на очень короткое время приводит к их гибели. Вот почему непрестанное поступление этого газа из окружающей среды - необходимое условие жизни организма. В самом деле, без пищи человек может прожить несколько недель, без воды - несколько суток, а без кислорода - всего 5- 9 мин.

Строение органов дыхания. Поступление кислорода в организм обеспечивается системой органов дыхания. К воздухоносным путям относятся носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи. Главным же органом дыхания являются легкие. У детей система органов дыхания имеет специфические особенности, присущие их возрасту.

Носовая полость образована костями, хрящами и выстлана слизистой оболочкой. Продольной перегородкой носовая полость делится на правую и левую половину. В каждой половине имеется по три носовые раковины (верхняя, средняя и нижняя). Между ними расположены извилистые носовые ходы, стенки которых выстланы слизистой оболочкой. Проходя через носовые ходы, воздух согревается, увлажняется и освобождается от пылевых частиц и микробов, которые прилипают к слизи, выделяемой железами слизистой оболочки. На поверхность слизистой оболочки носовой полости проникает много лейкоцитов, которые играют роль в предупреждении инфекций. В носовые ходы открываются находящиеся в костях черепа верхнечелюстные, клиновидные и лобные пазухи. Слизистая оболочка, выстилающая воздухоносные пути, начиная с полости носа, снабжена мерцательным эпителием, реснички которого находятся в колебательном движении. Быстро наклоняясь к выходу из носовой полости и медленно отклоняясь в обратную сторону, они изгоняют из нее и из глубже расположенных воздухоносных путей посторонние частички и микроорганизмы, проникающие из внешней среды с воздухом и прилипающие к слизистой оболочке. У детей носовые ходы узкие, а слизистая оболочка при малейшем воспалении набухает. Поэтому дыхание детей, особенно в первые дни жизни, затруднено. Затрудняется дыхание в детском возрасте еще и потому, что придаточные полости и пазухи у детей недоразвиты. Так, гайморовы полости (пазухи верхней челюсти) полного развития достигают только в период смены зубов, лобная пазуха и хоаны (отверстия, соединяющие носовую полость с носоглоткой) формируются до пятнадцатилетнего возраста. При дыхании через нос воздух согревается, очищается, увлажняется. При дыхании носом происходит раздражение нервных окончаний в слизистой оболочке, рефлекторным путем усиливается сам акт дыхания, его глубина. Поэтому при дыхании через нос в легкие поступает значительно больше воздуха, чем при дыхании через рот.

Из носовой полости через хоаны воздух поступает в носоглотку - воронкообразную полость, которая сообщается с полостью носа и через отверстия евстахиевых труб соединяется с полостью среднего уха. Носоглотка выполняет функцию проведения воздуха.

Многообразие функций гортани определяется сложностью ее строения. Это не только отдел воздухоносных путей, связывающий глотку с трахеей, но и орган голосообразования. Кроме того, гортань выполняет защитную функцию - препятствует попаданию пищи и жидкости в идущие за ней дыхательные пути.

Гортань расположена на уровне 4- 6-го шейных позвонков и верхней частью подвешена к подъязычной кости, а внизу прикреплена к трахее.

Гортань - это полый орган, стенки которого образованы хрящами (парными и непарными), которые соединяются подвижно связками, суставами и мышцами. Непарные хрящи - щитовидный, перстневидный и надгортанник. Парные хрящи - черпаловидные, рожковидные и клиновидные - сочленены суставами и соединены между собой связками. Это обусловливает подвижность гортани и ее участие в образовании звуков голоса.

Надгортанник расположен над входом в гортань и прикрывает ее в момент глотания. Перстневидный хрящ в виде кольца охватывает гортань и имеет непосредственную связь с черпаловидными хрящами. Между щитовидным хрящом (спереди) и черпаловидными хрящами (сзади) натянуты голосовые связки.

Степень их натяжения зависит от особых мышц, прикрепляющихся к хрящам гортани. Между голосовыми связками находится голосовая щель. Одни из мышц гортани при сокращении суживают эту щель, а другие ее расширяют. Звук голоса возникает в результате колебания голосовых связок при выдыхании воздуха. Громкость голоса зависит от амплитуды (размаха) колебаний голосовых связок, высота - от длины и степени их натяжения. Тембр звука зависит от резонирующих полостей (верхней части гортани, глотки, полостей рта и носа).

В эластичной ткани голосовых связок имеются пучки мышечных волокон, располагающихся в противоположных направлениях. Поэтому голосовые связки колеблются не целиком, а отдельными участками, остальные могут в это время находиться в состоянии покоя.

Трахея является продолжением гортани. Она представляет собой трубку длиной 10-15 см у взрослых и 6-7 см у детей младшего школьного возраста. Скелет трахеи состоит из 16- 20 хрящевых полуколец, препятствующих спадению ее стенок. Хрящевые полукольца связаны между собой эластичной соединительной тканью. У детей трахея расположена выше, чему взрослых. Мягкая задняя стенка трахеи не препятствует прохождению пищевого комка по прилегающему к ней пищеводу.

На всем протяжении трахея выстлана мерцательным эпителием и содержит много железок, выделяющих слизь. В нижнем конце трахея делится на два главных бронха.

Стенки бронхов поддерживаются хрящевыми кольцами, также препятствующими их спадению, и выстланы мерцательным эпителием. В легких бронхи ветвятся, образуя бронхиальное дерево. Самые тонкие веточки называются бронхиолами. В их стенках хрящевого скелета нет.

 

Бронхиолы заканчиваются тонкостенными выпуклыми мешочками, стенки которых образованы большим количеством альвеол. Стенки альвеол оплетены густой сетью капилляров малого круга кровообращения. Границей между кровью, движущейся по этим капиллярам, и воздухом, находящимся в альвеолах, служат два слоя клеток. Это клетки стенок альвеол и эндотелий капилляров. Толщина обоих слоев 2-3 мкм. В альвеолах происходит обмен газов между кровью и альвеолярным воздухом. Если бы можно было расправить все альвеолы легких человека на одной плоскости, то получилась бы поверхность, равная примерно 100 м2. Так как стенки альвеол растяжимы, при глубоком дыхании вся поверхность увеличивается примерно в два раза. Это обеспечивает усиление газообмена.

Легкие - это парный орган, занимающий почти всю полость трудной клетки, за исключением небольшого участка - средостения, в котором расположены сердце, пищевод, крупные кровеносные сосуды, грудной лимфатический проток, трахея, вилочковая железа, крупные нервы.

Легкие состоят из бронхиального дерева и огромного количества альвеол, образующих губчатую массу. Каждое легкое имеет форму усеченного конуса, расширенной частью прилегающего к диафрагме. Верхушки легких выходят за ключицы в область шеи и расположены выше их уровня на 2-3 см. Высота легких у мужчин 27-30 см, у женщин 210-23 см, а у детей соответствует их росту. Масса легких также имеет возрастные различия. У новорожденных она составляет 50 г, у детей младшего школьного возраста 400 г, а у взрослых до 2.к.г. Правое легкое несколько больше левого и состоит из трех долей, в левом легком две доли и имеется сердечная вырезка - место прилегания сердца. Соответственно объем правого легкого больше объема левого.

Снаружи легкие покрыты оболочкой - плеврой, имеющей два листка - легочный и пристеночный. Между ними находится замкнутая полость - полость плевры с небольшим количеством серозной (плевральной) жидкости, которая облегчает скольжение одного листка по другому при дыхательных движениях. В полости плевры воздух отсутствует. Давление в ней отрицательное - ниже атмосферного.

 

Механизм дыхания

 

Дыхательные движения. Легочное дыхание обеспечивает переход кислорода из альвеол в кровь легочных капилляров и удаление углекислого газа из крови в альвеолярный воздух. Внешнее дыхание осуществляется в результате ритмических дыхательных движений грудной клетки, обеспечивающих вдох и выдох.

Вдох является следствием сокращения наружных межреберных мышц, изменения положения ребер и диафрагмы. При сокращении наружных межреберных мышц грудная клетка увеличивается в объеме, расширяясь в двух направлениях - передне-заднем и боковых. Увеличение грудной клетки в верхне-нижнем направлении происходит за счет уплощения диафрагмы, вдающейся куполом в грудную полость. Вслед за грудной клеткой растягиваются легкие в силу эластичности своей ткани и отрицательного давления в плевральной полости. По мере увеличения объема легких давление в них падает, становится ниже атмосферного и в альвеолы извне поступает воздух через воздухоносные пути. Происходит вдох.

Выдох происходит после вдоха. Дыхательная мускулатура расслабляется, что приводит к опусканию грудной клетки, купол диафрагмы принимает прежнее положение, органы брюшной полости поднимаются, растянутая легочная ткань сжимается под давлением грудной клетки, объем которой уменьшается. Давление внутри легких становится выше атмосферного - происходит выдох. В глубоком выдохе участвуют определенные группы мышц. Прежде всего это внутренние межреберные мышцы, оттягивающие ребра книзу, и мышцы живота, надавливающие на брюшные внутренние органы, которые поднимают купол диафрагмы, увеличивая его высоту. По времени вдох всегда короче выдоха.

Жизненная емкость легких. Жизненная емкость легких - это максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после самого глубокого вдоха. Она слагается из дыхательного, дополнительного и резервного объема воздуха. Количество воздуха, поступающего в легкие при спокойном вдохе и удаляющегося из них при спокойном выдохе, называется дыхательным объемом. У детей младшего школьного возраста дыхательный объем составляет в среднем 350 см3, а у взрослых - 500 см3. После спокойного вдоха можно сделать еще более глубокий вдох и набрать в легкие дополнительный объем воздуха. Резервный объем - это то количество воздуха, которое можно выдохнуть до отказа после спокойного выдоха. Даже после самого глубокого выдоха в легких всегда остается какое-то количество воздуха (около 1200 см3) - остаточный объем.

Жизненная емкость легких зависит от возраста, пола, типа дыхания (грудной, брюшной, смешанный), от развития костей и мускулатуры грудной клетки. У взрослых жизненная емкость легких составляет примерно 3500 см3, у детей младшего школьного возраста - 1440 см3. У девочек она обычно несколько ниже, чем у мальчиков. У тренированных людей жизненная емкость легких гораздо больше, чем у нетренированных. Например, у мужчин-спортсменов она может достигнуть 6000 см3.

Жизненная емкость легких принадлежит к числу показателей здоровья человека. Измерение жизненной емкости легких производят при помощи специального прибора - спирометра.

Частота дыхания. В детском возрасте дыхание не вполне ритмично. Подобное явление постепенно исчезает, и у детей младшего школьного возраста отмечается более четкий ритм вдохов и выдохов. Но дыхание все еще остается несколько поверхностным и частым. Чем моложе ребенок, тем больше у него частота дыхания. Это связано с тем, что у детей потребность организма в кислороде удовлетворяется не за счет глубины дыхания, а за счет его частоты. У новорожденных число дыхательных движений в 1 мин составляет 40-60, у пяти-шестилетних детей - около 25, у детей младшего школьного возраста - 20-25, у взрослых - 16-18. В раннем возрасте частота дыхания у мальчиков больше, чем у девочек.

На частоту дыхания оказывает влияние повышенная возбудимость дыхательного центра детей, а также эмоциональные переживания (радость, огорчение, страх, боль, гнев). С возрастом возбудимость дыхательного центра ребенка уменьшается, дыхание становится более глубоким.

Возрастные особенности легочной вентиляции. Смена воздуха в легких во время дыхания называется легочной вентиляцией. Количество воздуха, которое проходит через легкие в 1 .мин, называется минутным объемом дыхания. Его можно определить, умножив дыхательный объем на число дыхательных движений в 1 мин. Чем больше жизненная емкость легких, тем они лучше вентилируются, тем больше кислорода получает организм. При физической работе и выполнении физических упражнений частота дыхания может увеличиваться почти в два раза, следовательно, увеличивается и минутный объем легких. Минутный объем легких у детей гораздо больше, чем у взрослых, а следовательно, больше и легочная вентиляция. У новорожденного на 1 кг массы тела легочная вентиляция составляет 400 см3, у дошкольников - 200 см3, у детей младшего школьного возраста - 160-170 см3, у юношей и девушек 17 лет - 110 см3.

Во время мышечной деятельности, как уже отмечалось выше, вентиляция легких увеличивается. Особенно велики ее показатели при беге на короткие и длинные дистанции (почти в 20 раз). Постоянное и долгое сидение за столом, партой, перед экраном телевизора значительно уменьшает легочную вентиляцию; организм не получает необходимого количества кислорода, что ведет к нарушению его жизнедеятельности. При этом задерживаются рост организма, развитие костей грудной клетки и ее мышц.

 

Обмен газов в легких и тканях

 

Газообмен в легких. В альвеолах легких совершается газообмен между атмосферным воздухом и кровью. (Этот процесс подчиняется физическому закону диффузии газов.

Атмосферный воздух содержит около 79% азота, 21% кислорода и 0,03% углекислого газа. Концентрация углекислого газа в венозной крови гораздо выше, чем в воздухе. Вследствие диффузии углекислый газ проникает из крови в воздух альвеол. Такой процесс в легких происходит до тех пор, пока не наступит равновесие между содержанием углекислого газа в крови и альвеолярном воздухе.

Кислород проникает в кровь также путем диффузии. Во вдыхаемом воздухе его концентрация гораздо выше, чем в крови, текущей по капиллярам. Проникая в кровь, кислород соединяется с гемоглобином эритроцитов, превращая его в оксигемоглобин. Благодаря гемоглобину кровь может переносить очень большие количества кислорода в химически связанном виде. Кровь, насыщаясь кислородом, становится артериальной.

Таким образом, диффузия газов в альвеолах совершается благодаря разности между давлением газов в альвеолах и крови. Так как сумма поверхности всех альвеол очень велика, в легких кровь обогащается большим количеством кислорода и отдает в альвеолярный воздух почти весь углекислый газ, поступающий в кровь из тканей. В результате описанных процессов состав воздуха, выдыхаемого из легких, отличается от состава вдыхаемого воздуха.- В выдыхаемом воздухе содержится 79% азота, около 16% кислорода и примерно 5% углекислого газа. В выдыхаемом воздухе значительно увеличивается содержание водяных паров.