Дыхание и его значение. органы дыхания – биология

В предыдущей статье мы подробно рассмотрели как воздух попадает в легкие. Теперь посмотрим, что с ним происходит дальше.

Дыхание – это… Строение и функции органов дыхания ::

Дыхание – это процесс обмена такими газами, как кислород и углерод, происходящий между внутренней средой человека и окружающим миром. Дыхание человека представляет собой сложно регулируемый акт совместной работы нервов и мышц. Их слаженная работа обеспечивает осуществление вдоха – поступление кислорода в организм, и выдоха – выведение углекислого газа в окружающую среду.

Строение и функции органов дыхания

Дыхательный аппарат имеет сложное строение и включает в себя: органы дыхательной системы человека, мышцы, отвечающие за акты вдоха и выдоха, нервы, регулирующие весь процесса обмена воздухом, а также кровеносные сосуды.

Сосуды имеют особое значение для осуществления дыхания. Кровь по венам поступает в легочную ткань, где происходит обмен газами: кислород поступает, а углекислый газ выходит. Возврат насыщенной кислородом крови осуществляется по артериям, которые транспортируют его к органам. Без процесса оксигенации тканей дыхание не имело бы никакого смысла.

Кроме того, кровеносные сосуды имеют в своей стенке специальные рецепторы, чувствительные к изменению параметров воздуха, таких, как кислотность, парциальное давление, концентрация различных веществ и другие. Благодаря этому осуществляется регуляция дыхания центральной нервной системой.

Все основные органы дыхания подразделяются на верхние и нижние. Каждый из отделов уникален по своим функциям. Верхний выполняет не только дыхательную функцию, но и очищение и увлажнение вдыхаемого воздуха.

Дыхание – это… Строение и функции органов дыхания ::

Верхние дыхательные органы

К верхним органам системы дыхания относят:

Нос – самый первый орган дыхательной системы человека. Он имеет два отверстия – ноздри, через них воздух поступает в организм. Слизистая оболочка носа снабжена ворсинками, которые задерживают крупные инородные частицы, способствуя очищению воздуха. В носу выделяется специальный секрет, который увлажняет как оболочку носа, так и вдыхаемый воздух.

Воздух из носа поступает в следующий орган дыхательной системы – рот. Грамотнее будет упомянуть, что непосредственное прохождение воздуха через ротовую полость не происходит, в этом участвует носоглотка.

Следующим органом верхних дыхательных путей является глотка. Ее функция заключается в проведении воздуха на следующий этап. Так как глотка представляет собой соединение пищеварительной и дыхательной систем, ее функция транспортировки молекул воздуха – не единственная в организме человека.

Механика дыхания: как человек дышит?

Механика дыхания – это сложное взаимодействие мышц верхней части тела. У людей имеется дыхание с отрицательным давлением. Как и в случае с всасывающим насосом, воздух всасывается в легкие, а не вдавливается в них. Различают грудное и диафрагмальное дыхание, в которых различные группы мышц в основном вовлечены в процесс вдоха и выдоха.

Читайте также:  Бронхоскопия

Для того чтобы вдохнуть, легкие должны расширяться. Для этого грудная клетка активно расширяется за счет сокращения мышц. Основные мышцы, участвующие в механике дыхания:

  • межреберные мышцы;
  • дыхательные мышцы.

Благодаря их взаимодействию поднимается грудная клетка. С другой стороны, диафрагма (дыхательная мышца) сжимается и освобождает пространство, чтобы легкие также могли опускаться вниз.

Жидкая пленка в плевральной полости также обеспечивает легкое перемещение легкого и плевры друг против друга. Если одна кожа движется, например, поднимая грудную клетку, она автоматически тянет за собой другую. Это создает отрицательное давление и втягивает воздух в легкие.

Механика дыхания: как человек дышит?

Если человек выдыхает, дыхательные мышцы расслабляются, объем легких уменьшается, и воздух выводится обратно через дыхательные пути. Таким образом, выдох – фактически пассивная деятельность, не требующая усилий.

Выдох является пассивной деятельностью, не требующей усилий

Дыхание контролируется стволом мозга, но человек способен сознательно вызывать вдох и выдох с помощью мышц брюшного пресса. Даже при одышке, вызванной астмой или другим заболеванием легких, преднамеренное использование этих мышц во время выдоха помогает устранить симптомы. Самолечением с помощью физиотерапевтических техник заниматься не следует.

Интересно! Дыхание в биохимии – это цепь окислительно-восстановительных реакций. Ученые называют «аэробным дыханием» состояние, при котором конечным акцептором является кислород. В других случаях (нитрат, нитрит, углекислый газ) это анаэробное дыхание. В человеческом организме содержатся ткани как с анаэробным дыханием, так и аэробным. Анаэробные характеризуются высокой устойчивостью к гипоксии.

Транспорт углекислого газа

Углекислый газ транспортируется кровью в трех формах. В венозной крови можно выявить около 58 об. % (580 мл/л) С02, причем из них лишь около 2,5 объемных % находятся в растворенном состоянии. Некоторая часть молекул С02 соединяется в эритроцитах с гемоглобином, образуя карбогемоглобин (приблизительно 4,5 об.%). Остальное количество С02 химически связано и содержится в виде солей угольной кислоты (приблизительно 51 об. %).

Углекислый газ является одним из самых частых продуктов химических реакций обмена веществ. Он непрерывно образуется в живых клетках и оттуда диффундирует в кровь тканевых капилляров. В эритроцитах он соединяется с водой и образует угольную кислоту (С02 + Н20 = Н2С03).

Этот процесс катализируется (ускоряется в двадцать тысяч раз) ферментом карбоангидразой. Карбоангидраза содержится в эритроцитах, в плазме крови ее нет. Т.о, процесс соединения углекислого газа с водой происходит практически только в эритроцитах. Но это процесс обратимый, который может изменять свое направление. В зависимости от концентрации углекислого газа карбоангидраза катализирует как образование угольной кислоты, так и расщепление ее на углекислый газ и воду (в капиллярах легких).

Читайте также:  Острый панкреатит и панкреонекроз. Симптомы, проявление, лечение

Благодаря указанным процессам связывания концентрация С02 в эритроцитах оказывается невысокой. Поэтому все новые количества С02 продолжают диффундировать внутрь эритроцитов. Накопление ионов внутри эритроцитов сопровождается повышением в них осмотического давления, в результате во внутренней среде эритроцитов увеличивается количество воды. Поэтому объем эритроцитов в капиллярах большого круга кровообращения несколько увеличивается.

Гемоглобин имеет большее сродство к кислороду, чем к углекислому газу, поэтому в условиях повышения парциального давления кислорода карбогемоглобин превращается сначала в дезоксигемоглобин, а затем в оксигемоглобин.

Кроме того, при превращении оксигемоглобина в гемоглобин происходит увеличением способности крови связывать двуокись углерода. Это явление носит название эффекта Холдейна. Гемоглобин служит источником катионов калия (К+), необходимых для связывания угольной кислоты в форме углекислых солей — бикарбонатов.

Итак, в эритроцитах тканевых капилляров образуется дополнительное количество бикарбоната калия, а также карбогемоглобин. В таком виде двуокись углерода переносится к легким.

В капиллярах малого круга кровообращения концентрация двуокиси углерода снижается. От карбогемоглобина отщепляется С02. Одновременно происходит образование оксигемоглобина, увеличивается его диссоциация. Оксигемоглобин вытесняет калий из бикарбонатов. Угольная кислота в эритроцитах (в присутствии карбоангидразы) быстро разлагается на Н20 и С02. Круг завершен.

Осталось сделать еще одно примечание. Угарный газ (СО) обладает большим сродством к гемоглобину, чем углекислый газ (С02) и чем кислород. Поэтому отравления угарным газом столь опасны: вступая с устойчивую связь с гемоглобином, угарный газ блокирует возможность нормального транспорта газов и фактически «душит» организм. Жители больших городов постоянно вдыхают повышенные концентрации угарного газа. Это приводит к тому, что даже достаточное количество полноценных эритроцитов в условиях нормального кровообращения оказывается неспособным выполнить транспортные функции. Отсюда обмороки и сердечные приступы относительно здоровых людей в условиях автомобильных пробок.

Дыхательная система человека

Человек, как и другие животные, вдыхает кислород — O2, выдыхает углекислый газ — CO2.

Дыхание — основа жизни организма, поэтому разберем дыхательную систему и органы дыхания подробно.

Вдох и выдох осуществляется за счет работы мышц. Увеличение объема грудной клетки осуществляется при помощи диафрагмы — мышечной «перегородки» — орган дыхания  между грудной частью тела и брюшной полостью.

Система дыхания человека состоит из органов:

  • носовая полость → гортань → трахея;
  • бронхи;
  • легкие.

Основными органами дыхательной системы человека считаются бронхи и легкие, но но у носовой полости тоже очень существенные функции:

— фильтрация вдыхаемого воздуха — волоски в носовой полости задерживают частички пыли;

 — защита от микробов — с этим справляется слизистая оболочка носа;

 — согревания воздуха — в носовой полости много сосудов и капилляров.

Читайте также:  Особенности лечебной физкультуры после травмы головного мозга (ЧМТ)

Эта часть дыхательной системы человека подготавливает воздух для поступления его в основную часть — бронхи и легкие.

Основные органы дыхания — бронхи и легкие.

Бронхи

Бронхи, как и легкие, делятся на две половинки — левое и правое.

В состав бронхов входит хрящевая ткань — благодаря ей они держат форму (бронхи часто называют «скелетом» легких), мышечная ткань и слизистая оболочка.

Основная функция бронхов в дыхательной системе человека — проведение вдыхаемого воздуха от трахеи к альвеолам — бронхи входят в легкие.

Дополнительно, бронхи очищают этот воздух. Когда человек кашляет — удаляются крупные частицы — примеси в воздухе.

Легкие человека

Тоже состоят из двух частей — левого и правого.

Основная функция легких в дыхательной системе человека — газообмен между кровью и внешней средой.

Специальная оболочка —плевра — покрывает легкие, защищая их.

Воздух поступает в бронхи, которые «вплетены» в легкие через бронхиолы, которые переходят в альвеолы и альвеолярные пузырьки.

Функция этих пузырьков — увеличение площади поверхности для поглощения большего количества кислорода.

И последний орган дыхания человека

кожа

Совет

Этот орган имеет площадь приблизительно 2 м2. Огромное количество пор на коже и подходящая к ней сеть кровеносных сосудов помогают осуществлять функцию дыхания.

Т.о., дыхательная система человека включает в себя несколько органов, основная функция которых  — получение кислорода и выделение газообразных продуктов метаболизма.

Обсуждение: “Дыхательная система человека”

(Правила комментирования)

Обмен газов в тканях (тканевое дыхание)

Обмен газов в тканях осуществляется в капиллярах по тому же принципу, что и в лёгких. Кислород из тканевых капилляров, где его концентрация высока, переходит в тканевую жидкость с более низкой концентрацией кислорода. Из тканевой жидкости он проникает в клетки и сразу же вступает в реакции окисления, поэтому в клетках практически нет свободного кислорода.

Обмен газов в тканях (тканевое дыхание)

Диоксид углерода по тем же законам поступает из клеток, через тканевую жидкость, в капилляры. Выделяющийся углекислый газ способствует диссоциации оксигемоглобина и сам вступает в соединение с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин, транспортируется в лёгкие и выделяется в атмосферу. В оттекающей от органов венозной крови углекислый газ находится как в связанном, так и в растворённом состоянии в виде угольной кислоты, которая в капиллярах лёгких легко распадается на воду и углекислый газ. Угольная кислота может также вступать в соединения с солями плазмы, образуя бикарбонаты.

В лёгких, куда поступает венозная кровь, кислород снова насыщает кровь, а углекислый газ из зоны высокой концентрации (легочных капилляров) переходит в зону низкой концентрации (альвеол). Для нормального газообмена воздух в лёгких постоянно сменяться, что достигается ритмическими атаками вдоха и выдоха, за счёт движений межрёберных мышц и диафрагмы.

ОРТГК - на страже вашего здоровья