Дихання

Назва реферату: Дихання
Розділ: Біологія

Дихання

Дихання – це сукупність процесів, в результаті яких відбувається вживання організмом кисню, його використання і виведення вуглекислого газу.

Дихання включає слідуючи процеси:

1.Зовнішнє дихання (вентиляція легень) – надходження повітря в повітроносні шляхи і обмін повітря між зовнішнім середовищем та альвеолами легень.

2.Дифузія газів між альвеолами і кров’ю.

3.Перенос газів кров’ю.

4.Дифузія газів між кров’ю і тканинами в тканинних капілярах.

5.Внутрішнє (тканинне) – споживання кисню клітинами і виділення вуглекислого газу.

Значення дихання.

1.Газообмін між організмом і зовнішнім середовищем (надходження О2 до клітин організму для окисних процесів, в результаті яких утворюється енергія, а також СО2, який виводиться з організму).

2.Теплорегуляції – легені втрачають теплову енергію а) зігріваючи вдихування повітря, б) під час випаровування води з легень.

3.Видільній функції – через органи дихання з організму виводяться: СО2, Н2О, аміак, пил, мікроорганізми, сечовина, сечова кислота, іони мінеральних солей.

4.Орган нюху – носова порожнина.

5.Голосовий апарат – гортань.

Будова і функції верхніх (носова порожнина, носоглотка, ротоглотка) і нижніх (гортань, трахея, бронхи) дихальних шляхів.

Носова порожнина ділиться хрящовою перегородкою на дві половини – праву і ліву. На перегородці розташовуються три носові раковини, які утворюють носові ходи: верхній, середній і нижній. Стінки порожнини носа вкриті слизовою оболонкою з миготливим епітелієм. Війки епітелію, рухаючись різко і швидко в напрямку ніздрів і повільно й плавно в напрямку легень, затримують і виводять назовні пил та мікроорганізми, які осідають на слиз оболонки. Залози слизової оболонки виділяють слиз, який зволожує стінки порожнини і знижує життєздатність бактерій які потрапляють з повітря.

Слизова оболонка має густу сітку кровоносних судин і капілярів. Кров, що тече по цих судинах, зігріває або охолоджує повітря, яке людина вдихає.

Таким чином, повітря, яке надходить в легені через носову порожнину, очищується, зігрівається і знезаражується. Це не відбувається при диханні через ротову порожнину.

В слизовій оболонці верхньої носової раковини і верхнього відділу перегородки носа знаходяться спеціальні нюхові клітини (рецептори), які утворюють периферичну частину нюхового аналізатора (органа нюху).

Поруч з нюховою порожниною розташовані чотири повітроносні придаткові пазухи носа. Найбільші з них є гайморові (міст у верхніх щелепах) та лобна (в центрі лоба). Пазухи з’єднуються каналами з порожниною носа.

З порожнини носа повітря надходить у носоглотку. У ній містяться скупчення лімфатичних мигдаликів, які у разі запалення можуть збільшуватись і перетворюватися на аденоїди – розростання білястого кольору. Вони утруднюють носове дихання, через декілька років спотворюється вираз обличчя, порушується сон, кисневе голодування мозку.

З носоглотки повітря потрапляє в глотку, в якій перехрещуються дихальні й травні шляхи. Від глотки починаються дві трубки: дихальна – гортань, та травна – стравохід, розміщений позаду гортані.

Вхід до гортані при ковтанні їжі закривається надгортанним хрящем. Завдяки цьому повітря потрапляє лише в гортань, а їжа в стравохід.

 

Процеси вдиху і видиху та їх регуляція.

Легені не мають власних м’язів і тому самі не можуть скорочуватися чи розтягуватися. Свій об’єм вони змінюють пасивно, слідом за змінами об’єму грудної порожнини. Дихальні рухи – вдих і видих відбуваються внаслідок ритмічного скорочення та розслаблення дихальних м’язів – міжреберних, діафрагми і м’язів передньої черевної стінки.Дихальні рухи регулюються дихальним центром, що розміщений в довгастому мозку. В ньому розрізняють дві частини – центр вдиху та центр видиху.

Приблизно кожні 4 сек в дихальному центрі виникають збудження, які у спинному мозку проводяться до міжреберних дихальних м’язів і діафрагми. Зовнішні міжреберні м’язи скорочуються і піднімають ребра. При скороченні діафрагми, її купол, випнутий у бік грудної порожнини, стає плоскішим і опускається донизу. Завдяки цьому об’єм грудної порожнини збільшується. В плевральній щілині тиск завжди трохи нижчий від атмосферного, тому при збільшенні об’єму грудної порожнини легені наче присмоктуються до стінок грудної клітки і розтягуються. Легені заповнюються повітрям – відбувається вдих. При цьому нервові імпульси від м’язів та легень ідуть до дихального центру і включають його видихову частину.

При збудженні центру видиху одночасно гальмується центр вдиху і дихальні м’язи (міжреберні і діафрагма) розслаблюються, ребра опускаються донизу, а органи черевної порожнини випинають діафрагму куполом догори. Внаслідок цього об’єм грудної порожнини зменшується і відбувається видих. Спокійний видих відбувається пасивно, без участі м’язів.

При глибокому вдиху відбувається одночасне скорочення міжреберних м’язів, діафрагми, а також деяких м’язів грудної клітки і плечового поясу, що піднімають ребра вище, ніж при спокійному вдихові. Глибокий видих зумовлюється, крім розслаблення зовнішніх міжреберних м’язів і діафрагми, скороченням внутрішніх міжреберних м’язів, а також м’язів черевної стінки, що призводить до сильнішого випинання діафрагми вбік грудної порожнини. Об’єм зменшується у вертикальному напрямі.

Залежно від того, які м’язи переважають в акті видиху (діафрагма чи міжреберні), розрізняють черевний і грудний типи дихання.

Ефективнішим вважають черевний тип, бо він забезпечує глибшу вентиляцію легень. Тип дихання залежить від статі (у чоловіків переважає черевний), професії, віку.

Звичайно ритм дихальних рухів підтримується імпульсами, які надходять в нервову систему (довгастий мозок) із рецепторів легень і дихальних м’язів. Під час вдиху збуджуються нервові імпульси, які гальмують видих. При активному видиху виникають імпульси, які гальмують вдих.

Отже, видих є рефлексом на подразнення викликане вдихом і навпаки.

На частоту і глибину дихальних рухів впливають різні подразники зовнішнього середовища, що діють на рецептори шкіри, слуху, зору, нюху, смаку. Процес збудження потрапляє в різні ділянки головного мозку, а звідти збудження досягає дихального центру. Від дихального центру через відцентрові нерви збудження йде до дихальних м’язів. Внаслідок цього відбуваються прискорення і посилення, або сповільнення й послаблення дихальних рухів: настає рефлекторна зміна дихання.

Психічні подразники (страх, радість) також впливають на дихальний центр.

Існують і захисні рефлекси (кашель, чхання). Це своєрідно змінені різкі видихи, за допомогою яких видаляються сторонні частинки, що потрапили в дихальні шляхи.

Газообмін в легенях та тканинах.

Чергуючи вдих і видих, людина вентилює легені, підтримуючи в альвеолах відносно постійний газовий склад. До складу атмосферного повітря входить 21% О2, 79% N, 0,03% СО2, невелика кількість водяної пари та інертних газів. Таке повітря – вдихуване. Повітря, яке видихається – видихувальне (О2 – 16%, СО2 – 4%, N -79%, збільшується вміст водяної пари). Повітря, яке знаходиться в альвеолах – альвеолярне (О2 – 14%, СО2 – 5%, N – 80%). Склад альвеолярного повітря відрізняється від вдихуваного і видихуваного . Це пояснюється тим, що під час вдиху в альвеоли надходить повітря повітроносних шляхів (видихуване), а при видиху, навпаки, до видихуваного (альвеолярного) домішується атмосферне з повітроносних шляхів (мертвий простір).

В легенях кисень з альвеолярного повітря переходить в кров, а СО2 з крові поступає в легені шляхом дифузії через стінки альвеол і кровоносних капілярів.

Напрям і швидкість дифузії визначається парціальним тиском, або його напруженістю.

Кров з венозної перетворюється на артеріальну, яка по легеневих венах надходить до лівого передсердя, потім до лівого шлуночка, а звідси – до великого кола кровообігу, яким переноситься до тканин. З капілярів великого кола кровообігу кисень потрапляє до тканин. В артеріальній крові кисню більше, ніж у клітинах, він дифундує в тканинну рідину, яка омиває клітини в тканинах. Вона є проміжним середовищем між кров’ю і клітинами. З тканинної рідини О2 проникає в клітини і відразу вступає до реакції окислення. Тому в клітинах вільного О2   практично немає. В результаті окислення в клітинах збільшується вміст СО2, який через тканинну рідину надходить у венозний кінець капіляра. Артеріальна кров перетворюється на венозну, яка по венах великого кола кровообігу надходить до правого передсердя, а потім – до правого шлуночка серця, а звідти – до легень.

Основні показники активності дихання.

Хвилинний об’єм дихання.

У стані спокою людина здійснює за хвилину 12-16 дихальних циклів, під час сну 10-12, а при фізичному навантаженні, тяжкій хворобі – 30-35. У маленьких дітей та осіб похилого віку частота дихання у спокої 20-25 хв.

Глибина дихання визначається об’ємом повітря, яке вдихається і видихається. У спокійному стані до легень під час вдиху надходить 500 мл повітря – це дихальний об’єм (ДО) і стільки ж виходить під час видиху. З 500 мл, що вдихає людина, тільки 350 мл потрапляє до альвеол. Близько 150 затримується в так званому мертвому просторі: в порожнинах носа, носової і ротової частини глотки, гортані, трахеї і бронхів (тут немає газообміну).

Після спокійного вдиху під час максимального зусилля можна ще вдихнути 1,5 л повітря – це додаткове повітря (резервний об’єм вдиху), а при найглибшому видиху можна ще видихнути 1,5 л – це додатковий видих (резервний об’єм видиху)

ДО + РО вдиху + РО видиху = ЖЄЛ (життєва ємність легень).

ЖЄЛ – це найбільша кількість повітря, яке людина може видихнути після максимально глибокого вдиху.

ЖЄЛ залежить: від віку, статі, росту, маси тіла, фізичного розвитку людини. Показники ЖЄЛ коливаються: від 3500-4800 мл – у чоловіків, у жінок – від 3000-3500. У фізично тренованих людей вона досягає 6000-7000 мл (гребля, плавання, гімнастики).

Визначають ЖЄЛ за допомогою приладу – спірометра.

Після максимального видиху в легенях залишається 1000-1500 мл повітря, яке називають залишковим. Це пов’язано з тим, що завдяки нижчому тиску в плевральній порожнині по відношенню до атмосферного легені не спадаються і в них завжди міститься повітря.

У тренованих людей при навантаженні, звичайно, зростає дихальний об’єм, а у нетренованих у відповідь на навантаження зростає частота дихальних рухів.

Нервова та гуморальна регуляція дихання та основні причини, які можуть викликати їх порушення.

Дихання регулюється нервовою і гуморальною системами. У довгастому мозку є безумовно-рефлекторний центр регуляції дихання (дихальний центр) – центральний регулятор. Він забезпечує координовану ритмічну діяльність дихальних м’язів (скорочення і розслаблення), що викликає почергово вдих і видих, та пристосування дихання до змін умов зовнішнього і внутрішнього середовища організму.

Автоматія дихального центру зумовлюється нервовими імпульсами, які поступають з нервових закінчень легень, судин, м’язів.

Хоча робота дихального центру автоматична – вона не припиняється у сплячої чи непритомної людини, - проте певною мірою вона залежить від нашої волі. Людина може довільно загальмувати або прискорити дихання (умовно-рефлекторна регуляція дихання).

Це пояснюється тим, що у людини дихальний центр контролюється корою великих півкуль мозку. Крім ритмічної зміни вдиху видихом дихальний центр здійснює замикання дихальних рефлексів, таких як:

- затримка дихання під час занурення тіла у воду;

- захисні рефлекси кашлю й чхання. Дихальний центр регулює роботу 

- м’язів гортані, котрі узгоджують ковтання з диханням.

Гуморальна регуляція дихання: нейрони дихального центру чутливі до СО2, якщо в крові, котра омиває дихальний центр, є надлишок СО2 – збудливість дихального центру зростає і дихання стає частим і глибоким.

Якщо СО2 в крові мало, то це, навпаки, викликає гальмування дихання.

При фізичних навантаженнях м’язи виконують посилену роботу і кількість СО2 в крові зростає, що стає однією з причин поглиблення і посилення дихальних рухів.

Причини порушення регуляції дихання.

1.Фізичне навантаження.

2.Коли у повітрі не вистачає кисню.

3.Нездорове серце, легені.

4.Підвищена температура довкілля.

5.Порушення функцій центру дихання (травма голови, дія отрут).

6.Втрата нервового зв’язку між дихальним центром і дихальними м’язами (пошкодження шийного відділу хребта і спинного мозку).

Гортань (larynх) розташована на передній частині шиї. Має лійкоподібну форму, прикріплена зверху до під’язикової кістки, а знизу переходить у трахею. Ззовні частину гортані видно як виступ, що називають кадиком („адамове яблуко”). У чоловіків він випнутий і досить помітний. Основу гортані утворюють кілька хрящів (щитовидний, персневидний, надгортанник, черпакуваті, клиноподібні (ріжкуваті)). Вони сполучені між собою напіврухомо. До них прикріплюються м’язи і голосові зв’язки.

Порожнину гортані вистилає слизова оболонка з миготливим епітелієм, який відсутній на голосових зв’язках і на частині надгортанника.

Поперек гортані натягнені дві голосові зв’язки, між якими розміщена голосова щілина. При скороченні м’язів гортані голосові зв’язки напружуються, а голосова щілина звужується. Повітря, що видихається, приводить голосові зв’язки у коливний рух і виникає звук.

Висота голосу залежить від частоти коливань голосових зв’язок та довжини голосових зв’язок ( у жінок коротші). Сила (голосність) голосу залежить від напору струменя видихуваного повітря.

Звук голосу остаточно формується у порожнинах глотки, рота і носа. Велику роль в утворенні звуків членороздільної мови відіграють язик та порожнина рота і носа.

Під впливом надто голосної мови, крику, куріння – голосові зв’язки можуть перенапружуватись, що негативно впливає на голос.

Отже, гортань не тільки повітроносний орган, але й орган утворення голосу.

Гортань безпосередньо переходить у трахею.

Трахея – розташована у грудній клітці, починається на рівні 6-7 шийних хребців спереду від стравоходу. Довж10-12 см, діаметр 2 см, складається з 16-20 хрящових півкілець, з’єднаних між собою зв’язками. Задня стінка утворена сполучною тканиною, в якій містяться не посмуговані м’язові волокна. Така будова  трахеї не заважає проходженню їжі по стравоходу та повітря до легень. Внутрішня поверхня вистелена війчастим епітелієм. На рівні п’ятого грудного хребця трахея поділяється на два головних бронхи: лівий і правий, що ідуть до відповідних легенів разом з кровоносними судинами і нервами.

Бронх, що входить в праву легеню поділяється на три гілки відповідно до кількості часток легені (в ліву на дві гілки). У кожній легені гілки багаторазово поділяються, утворюючи бронхіальне дерево. В стінках бронхів є хрящові кільця, які запобігають закриттю просвіту (не спадаються). Всередині бронхи вкриті слизовою оболонкою. Найтонші бронхи – бронхіоли позбавлені хрящових кілець і мають кільцевий м’язовий шар. Бронхіоли закінчуються легеневими пухирцями, на стінках яких є вп’ячування – комірки вкриті густою сіткою кровоносних капілярів. Ці комірки називаються альвеолами і в них відбувається газообмін. Діаметр альвеол 0,2-0,3 мм. Стінка альвеол складається з одного шару плоского епітелію і тонкого шару еластичних волокон. У легенях дорослої людини 300-400 млн альвеол.

Легені (лат. - pulmo, грец. – pneumon) – великі парні органи, що займають майже всю грудну порожнину. Права легеня більша за об’ємом, складається з 3 долей, ліва з 2 долей. На внутрішній поверхні легень знаходяться ворота легень, через які проходять бронхи, нерви, легеневі артерії, легеневі вени і лімфатичні судини.

Зовні кожна легеня вкрита тоненькою щільною сполучнотканинною оболонкою – легеневою плеврою, що зростається з повітроносною тканиною легені. Легенева плевра не перериваючись переходить на внутрішню поверхню грудної клітки, зростається зі стінками грудної порожнини, утворюючи зовнішню (пристінкову) плевру. Між ними є щілина – плевральна порожнина, що заповнена плевральною рідиною, яка зменшує під час дихальних рухів тертя легень об стінки грудної порожнини. Все це сприяє рухові легень під час вдиху і видиху. У ній немає повітря, і тиск на 6-9 мм.рт.ст. нижчий від атмосферного.