Дихальна система (стр. 1 из 8)
ВступлениеКислород находится в окружающем нас воздухе. Он может проникнуть сквозь кожу, но лишь в небольших количествах, совершенно недостаточных для поддержания жизни. Существует легенда об итальянских детях, которых для участия в религиозной процессии покрасили золотой краской; история дальше повествует, что все они умерли от удушья, потому что “кожа не могла дышать”. На основании научных данных смерть от удушья здесь совершенно исключена, так как поглощение кислорода через кожу едва измеримо, а выделение двуокиси углерода составляет менее 1% от ее выделение через легкие. Поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа обеспечивает дыхательная система. Транспорт газов и других необходимых организму веществ осуществляется с помощью кровеносной системы. Функция дыхательной системы сводится лишь к тому, чтобы снабжать кровь достаточным количеством кислорода и удалять из нее углекислый газ.
Механизмы газообмена
Важнейший механизм газообмена - это диффузия . При диффузии молекулы перемещаются из области их высокой концентрации в область низкой, причем на работу по переносу молекул затрачивается их собственная кинетическая энергия (пассивный транспорт). Однако при диффузии различные вещества переносятся лишь на сравнительно малые расстояния в пределах организма - меньше 1 мм.
В случае, если необходимо перенести вещества на большое расстояние, используется конвекционный транспорт , именно таким способом переносятся молекулы газа через дыхательные пути в процессе легочной вентиляции . К конвекционным процессам относится также транспорт газов кровью .
Виды дыхания
В зависимости от особенностей строения системы, которая обеспечивает обмен газов между организмом и окружающей средой, различают кожное, трахейное, жабровое и легочное дыхание.
Кожное дыхание – это диффузия О2 и СО2. в следствии химического градиента их через внешнюю поверхность тела животного, которое возможно только тогда, когда поверхность тела будет влажной, так как эти газы хорошо растворяются в воде. Такой прямой тип дыхания обеспечивает газообмен в одноклеточных организмах, в многих бесхребетных (губок, плоских червей, пиявок и др.). Кожное дыхание имеет определенное значение и для животных с другими типами дыхания. Так у личинок земляных насекомых, у которых есть трахейная система, 25% общих потребностей кислорода удовлетворяют за счет кожного дыхания, у водяных улиток – 50%, в угрев речковых с жабровым типом дыхания – 60%.Выделение СО2 через кожу происходит в всех животных, на в разном количестве: в ящерицы – 85%, в кролика – 7,6%, в человека 1,0 % объема, который выделяют легкие.
Трахейное дыхание появляется в насекомых. В ходе эволюции формируется специальная трахейн
ая система, которая обеспечивает нахождение в клетке О2 и выделение c них СО2 в следствии диффузии. В насекомых существуют разные дополнительные приборы, которые способствуют лучшей вентиляции трахей и общему газообмену. Главной чертой этого типа дыхания есть то, что внутреннее тканевое дыхание обеспечивается без промежуточного этапа – растворение газов в крови и транспортировка их по телу.Жабровое дыхание характерное для рыб, моллюсков, ракоподобных, некоторые амфибий, которые имеют тканевые отростки в форме пластинок, лепестков, пучков, покрытых тонким шаром эпителию и пронизанный густой сеткой кровеносных капилляров. Через жабры беспрерывно проходит вода с растворенным в ней кислородом, который переходит в кровь, а СО2 – в воду. В связи с тем, что в воде в 30 раз меньше кислорода нежели в воздухе, в некоторых рыб есть дополнительные формы дыхания: кожное, кишечное.
Легочное дыхание характерное для высших хребетных животных (начиная с рептилий ) Это наиболее усовершенствованная система обеспечения газообмену организма адекватно высокому уровню обмена веществ.
Легочное дыхание составляется с четырех этапов:
1) вентиляция легких (внешнее дыхание);
2) газообмен в легких;
3) транспортировка газов кровью к тканям;
4) газообмен между кровью и тканями.
У высших животных процесс дыхания осуществляется благодаря ряду последовательных процессов.
1. Обмен газов между средой и легкими, что обычно обозначают как "легочную вентиляцию".
2. Обмен газов между альвеолами легких и кровью (легочное дыхание).
3. Обмен газов между кровью и тканями: газы переходят внутри ткани к местам потребления (для O2) и от мест образования (для CO2) (клеточное дыхание).
Выпадение любого из этих четырех процессов приводят к нарушениям дыхания и создает опасность для жизни человека.
Морфологическое описание системы
Дыхательная система: организация
Дыхательная система человека состоит из тканей и органов, обеспечивающих легочную вентиляцию и лег
очное дыхание. К воздухоносным путям относятся: нос, полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы. Легкие состоят из бронхиол и альвеолярных мешочков, а также из артерий, капилляров и вен легочного круга кровообращения. К элементам костно-мышечной системы, связанным с дыханием, относятся ребра, межреберные мышцы, диафрагма и вспомогательные дыхательные мышцы.Краткое описание дыхательной системы наведено в таблице № 1
Таблица №1
| Транспорт кислорода | Путь доставки кислорода | Строение | Функции |
| Верхние дыхательные пути | Носовая полость | Начальный отдел дыхательного пути. От ноздрей воздух проходит по носовым ходам, выстланным слизистым и реснитчатым эпителием | Увлажнение, согревание, обеззараживание воздуха, удаление частиц пыли. В носовых ходах находятся обонятельные рецепторы |
| Глотка | Состоит из носоглотки и ротовой части глотки, переходящей в гортань | Проведение согретого и очищенного воздуха в гортань | |
| Гортань | Полый орган, в стенках которого имеется несколько хрящей - щитовидный, надгортанный и др. Между хрящами находятся голосовые связки, образующие голосовую щель | Проведение воздуха из глотки в трахею. Защита дыхательных путей от попадания пищи. Образование звуков путем колебания голосовых связок, движения языка, губ, челюсти | |
| Трахея | Дыхательная трубка длиной около 12 см, в стенке ее находятся хрящевые полукольца. | Свободное продвижение воздуха | |
| Бронхи | Левый и правый бронхи образованы хрящевыми кольцами. В легких они ветвятся на мелкие бронхи, в которых количество хрящей постепенно уменьшается. Конечные разветвления бронхов в легких - бронхиолы | Свободное продвижение воздуха | |
| Легкие | Легкие | Правое легкое состоит из трех долей, левое - из двух. Находятся в грудной полости тела. Покрыты плеврой. Лежат в плевральных мешках. Имеют губчатое строение | Органы дыхания. Дыхательные движения осуществляются под контролем центральной нервной системы и гуморального фактора, содержащегося в крови - СО2 |
| Альвеолы | Легочные пузырьки, состоящие из тонкого слоя плоского эпителия, густо оплетенные капиллярами, образуют окончания  бронхиол | Увеличивают площадь дыхательной поверхности, осуществляют газообмен между кровью и легкими | |
| Кровеносная система | Капилляры легких | Стенки состоят из однослойного эпителия. Концентрация газов в капиллярах и альвеолах разная. Кровь в капиллярах венозная, насыщенная СО2 | Транспортируют венозную кровь из легочной артерии в легкие По законам диффузии О2 поступает из мест большей концентрации (альвеолы) в места меньшей концентрации (капилляры),в то же время СО; диффундирует в противоположном на правлении |
| Легочная вена | Капилляры, соединяясь в более крупные сосуды, образуют легочную вену, которая заканчивается у левого предсердия | Транспортирует О2 от легких к сердцу Кислород, попав в кровь, сначала растворяется в плазме, затем соединяется с гемоглобином, и кровь становится артериальной | |
| Сердце | Левая - артериальная - сторона сердца состоит из левого предсердия и левого желудочка, соединенных двухстворчатым клапаном | Проталкивает артериальную кровь по большому кругу кровообращения | |
| Артерии | Кровеносные сосуды большого круга кровообращения разветвляются на более мелкие артериолы, а затем на капилляры | Обогащают кислородом все органы и ткани | |
| Капилляры тела | Строение такое же, как и капилляров легких, но кровь они приносят артериальную, насыщенную О2 | Осуществляют газообмен между кровью и тканевой жидкостью. О2 переходит в тканевую жидкость, а СО2 диффундирует в кровь. Кровь становится венозной | |
| Клетка | Митохондрии | Органеллы клеток, в которых содержатся дыхательные ферменты. На внутренней мембране, образующей кристы, и в матриксе, осуществляется кислородный этап  дыхания | Клеточное дыхание - усвоение О2 воздуха. Органические вещества благодаря О2 и дыхательным ферментам окисляются (диссимиляция). Конечные продукты Н2О, СО2 и энергия, которая идет на синтез АТФ. Н2О и СО2, выделяются в тканевую жидкость, из которой они диффундируют в кровь. |
Воздухоносные пути.
Воздух поступает в организм через две наружные ноздри , у каждой из которых имеется каемка волос, задерживающая посторонние частицы. Носовые ходы выстланы ресничным эпителием , в котором имеются бокаловидные клетки , секретирующие слизь , которая улавливает частицы, прошедшие через каемку волос. Слизь увлажняет вдыхаемый воздух, здесь же, в носовых ходах воздух нагревается, благодаря неглубоко залегающим кровеносным сосудам . В крыше задней части носовой полости находится обонятельный эпителий . Пройдя через носовые ходы, воздух попадает в глотку через два внутренних отверстия. Щелевидное отверстие , ведущее в гортань , защищено от попадания пищи, которая могла бы закупорить дыхательные пути , треугольным клапаном из хрящевой ткани - надгортанником .