Дыхательная система человека: жизненная емкость легких, газообмен в тканях и легких и регуляция дыхания

Строение органов дыхания

Пройдемся кратко по дыхательной системе человека.

С помощью кислорода, поступающего вместе с воздухом, в организме человека происходит процесс окисления. Кислород, который поступает в организм, окисляется, и вместо него человек выдыхает углекислый газ. После этого в клетках осуществляется бескислородное окисление органических веществ — такой процесс называется гликолизом.

Процесс дыхания состоит из 2 этапов:

1. Внешнего. На этом этапе атмосферный воздух обменивается на воздух из альвеол.
2. Внутреннего. Здесь митохондрии потребляют кислород, в результате чего образуется углекислый газ.

Дыхательная система человека

Дыхательная система кратко — это комплекс, состоящий из дыхательных путей и легких. Дыхательные пути — это:

• носовые полости;
• носоглотка;
• гортань;
• трахея;
• бронхи.

На рисунке ниже представлено строение дыхательной системы человека.

Воздухоносные пути

От дыхательной системы человека на рисунке перейдем к воздухоносным путям.

Что собой представляют воздухоносные пути? Это целый лабиринт, который образуют множество перегородок и хрящевых выростов. Согревание атмосферного воздуха происходит в носовой полости. Происходит это за счет наличия густой сети кровеносных сосудов, которые пронизывают слизистую оболочку носовых ходов и носоглотки.

Также происходит увлажнение воздуха, очищение его от пыли и обеззараживание — благодаря слизи, которая скапливается на реснитчатом эпителии тканей воздухоносных путей.

Человек может чувствовать запах воздуха, который он вдыхает — в этом ему помогает обонятельный анализатор. Следующий этап — воздух проходит через хоаны в гортань. Здесь находятся голосовые связки, которые составляют голосовой аппарат: они находятся между черпаловидным и щитовидным хрящом в виде двух парных складок слизистой оболочки. Плотность складок и сила их натяжения формируют тембр голоса.

При дыхании голосовая щель открыта свободно. Но если в глотку попадает пища, надгортанник закрывает вход в гортань.

Гортань плавно перетекает в трахею.

Трахея делится на два бронха, ветвящиеся в виде бронхиол и образующие бронхиальное дерево.

Легкие человека

Легкие находятся в грудной клетке: из надежно защищают ребра. Правое легкое включает 3 доли, левое — 2.

Воздух попадает в альвеолы после того как проходит через трахею, бронхи и бронхиолы. Внутреннюю поверхность альвеол устилает суфрактант.

Количество альвеол достигает 700 млн. Общая дыхательная поверхность составляет примерно 120 кв. м. Легкие защищают серозные мешки, состоящие из двух слоев: внутреннего (висцерального) и наружного (париетального). Наружный слой срастается со стенкой грудной полости. Между двумя слоями располагается плевральная полость — она сохраняет постоянное давление ниже атмосферного.

Жизненная емкость легких

Что такое жизненная емкость легких или кратко ЖЕЛ?

ЖЕЛ включает несколько вариантов объема:

• дыхательный. Количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает, находясь в спокойном состоянии;
• дополнительный. Количество воздуха, выдыхыаемое человеком после спокойного вдоха;
• резервный. Воздух, которой человек может выдохнуть после спокойного выдоха.

Отметим, что легкие содержат воздух, который люди ни при каких обстоятельствах не смогут выдохнуть — остаточный объем, составляющий примерно 1000 см3.

Также стоит упомянуть о дыхательном мертвом пространстве — части дыхательных путей, где газообмен не происходит.

Газообмен в тканях и легких

При вдохе происходит смешение поступающего в легкие воздуха с воздухом, который находился в дыхательных путях после выдоха. Это говорит о том, что даже альвеолы при выдохе полностью не спадаются.

​​​​​​​

При дыхании замена воздуха в легких на новый происходит только на 15%. Происходит смешение свежего воздуха с тем, который уже был внутри.

Газы движутся в легких согласно законам парциального давления.

Парциальное давление кислорода в альвеолах составляет 100 мм ртутного столба, в венозной крови — 40 мм ртутного столба. По этой причине кислород из альвеол переходит в кровяное русло. Парциальное давление углекислого газа в крове выше, чем в альвеолах — это объясняет тот факт, что углекислый газ покидает кровь и стремится к альвеолам.

В 99% весь кислород в крови находится в соединении с гемоглобином. 1% — доля растворенного в крови кислорода.

Регуляция дыхания

Регуляция дыхания происходит в зависимости от ситуации и того, насколько организм нуждается в кислороде. Под регуляцией понимают изменение глубины и частоты дыхания, которые происходят за счет нервной и гуморальной систем.

Дыхательный центр продолговатого мозга (в нем есть отдел вдоха и отдел выдоха) осуществляет нервную регуляцию.

У отдела вдоха есть анатомия: раз в 4 секунды здесь появляется возбуждение, которое идет к дыхательным путям — так происходит вдох. Когда альвеолы растягиваются, то в их стенках возникает возбуждение. Это возбуждение проводится по блуждающему нерву к центру выдоха, центр вдоха тормозится. Затем следует выдох, стенки альвеол спадаются, рецепторы возбуждаются на сжатие. От рецепторов импульсы проводятся в центр вдоха — происходит вдох.

На дыхательные движения влияет также кора больших полушарий, в результате чего люди сознательно могут менять частоту и глубину дыхательных движений.

Человек не думает о вдохе и выдохе: все происходит само по себе автоматически. Однако существует нервная регуляция, руководящая процессом дыхания. У продолговатого мозга есть два отдела:

• отвечающий за вдох;
• отвечающий за выдох.

Дыхательные мышцы получают сигнал от продолговатого мозга и начинают совершать движения, которые способствуют вдоху. После вдоха и растяжения альвеол поступает сигнал на выдох. Как только произошел выдох и сжатие стенок легких, поступает новый сигнал на вдох. Так повторяется снова и снова и образуется дыхательный цикл: вдох становится толчком для выдоха, а выдох — для вдоха.

Кашель (резкий выдох через рот) и чихание (резкий выдох через нос) — эффективные защитные опции дыхательной системы. Мы чихаем и кашляем по одной причине: когда происходит попадание чужеродного компонента на рецептор носовой полости или гортани. Рецепторы в таком случае мгновенно реагируют отсылкой сигнала продолговатому мозгу, который подает сигнал резко выдохнуть — чтобы очистить полости от чужеродных веществ.