Дыхание. Дыхательная система Дыхание – газообмен между организмом и окружающей средой с целью окисления органических веществ и освобождения от продуктов распада Прямое дыхание – непосредственно через поверхность Непрямое дыхание – с использованием специализированных структур (жаберное, трахейное, легочное) Непрямое дыхание начинается со стадии внешнего дыхания (легочного) – это газообмен между внешней средой и кровью Следующая стадия – транспорт газов кровью, и затем газообмен между кровью и тканевой жидкостью Затем происходит внутреннее дыхание – газообмен между тканевой жидкостью и клетками Внутриклеточное дыхание – заключительный этап, на котором кислород поступает в митохондрии, где используется в качестве окислителя при расщеплении органических веществ; энергия химических связей этих веществ аккумулируется в молекулах АТФ, а освободившийся углекислый газ выводится из клетки
Дыхательная система Органы, входящие в состав дыхательной системы, образуют: 1) воздухоносные пути: - носовая полость; - носоглотка; - гортань; - трахея; - бронхиолы; легкие 2) место газообмена – альвеолы легких
Носовая полость – имеет извилистые ходы, выстланные эпителием с волосковыми клетками, секретирующими слизь; в нее открываются каналы из гайморовых пазух и слезные каналы. Очищает, согревает и увлажняет воздух Твердое нёбо – отделяет носовую полость от ротовой, позволяет одновременно дышать и жевать Мягкое нёбо – отделяет носовую полость от глотки Носоглотка Гортань – отдел воздухоносного пути перед трахеей, который защищает ее от попадания пищи из глотки и обеспечивает звуковую коммуникацию с помощью голосового аппарата Пищевод – отдел пищеварительной системы, расположен параллельно трахее Дополнительные функции: обоняние, защита от инфекции, голосообразование Трахея – трубка длиной 10 -12 см с хрящевыми полукольцами и ресничным эпителием
Строение гортани: (вид сзади) 1 – надгортанник; 2 – щитовидный хрящ; 3 – перстневидный хрящ; 4 – черпаловидные хрящи; 5 – голосовые связки. Черным цветом показана голосовая щель Вид спереди и сбоку гортани, соединенной связками с подъязычной костью. У мужчин щитовидный хрящ образует выступ вперед ( «адамово яблоко» , или кадык), их голосовые связки длиннее
При глотании: - корень языка перемещается вверх и назад - гортань поднимается - надгортанник закрывает вход в гортань - мягкое нёбо отделяет носовую полость от глотки, чтобы пища пошла из глотки в пищевод
Защитные рефлексы верхних дыхательных путей – чихание и кашель Отличия в строении гортани у приматов – одна из причин, по которой они не могут использовать для коммуникации членораздельную речь Положение голосовых связок: - при молчании расслаблены (вверху); - при разговоре смыкаются и колеблются (в середине); - при шепоте полностью не смыкаются (внизу) У кротов, зубатых китов и некоторых летучих мышей черпаловидные хрящи и надгортанник образуют трубку, вдающуюся в носоглотку, пища ее обтекает, поэтому можно одновременно глотать и дышать
Трахея – трубка с хрящевыми полукольцами (18 -20), которые не позволяют её стенкам слипаться, и одновременно не создают неудобств при прохождении пищи по расположенному сзади пищеводу Трахея разветвляется на 2 бронха, которые входят в легкие Листок спаян с наружной поверхностью легких Листок спаян со стенками грудной клетки Снаружи легкие одеты двумя листками плевры, между ними – Правое легкое состоит из трех, левое – из герметичная плевральная полость двух долей и имеет сердечную вырезку со смазкой, давление в ней до -9 мм
Разветвления бронхов образуют бронхиальное древо В стенках крупных бронхов находятся хрящевые кольца, мелкие бронхи предохраняет от слипания гладкая мускулатура в стенках; внутренний слой стенок бронхов – ресничный эпителий, затем мышечный слой, и наружный – соединительная ткань Бронхи ветвятся на тонкие бронхиолы (их эпителий уже без ресничек), в конце которых (после 18 -20 разветвлений древа) находятся альвеолярные ходы с альвеолами – легочными пузырьками. Стенки альвеол из 1 слоя эпителия, от слипания предохраняет сурфактант – гидрофобное вещество Снаружи альвеолы оплетены капиллярами для газообмена с кровью. Sпов. всех альвеол 60 -80 м 2, диаметр каждой – 0, 2 -0, 3 мм.
Внешнее дыхание (насасывательное) – путь воздуха до альвеол Легочная вентиляция зависит от частоты и глубины дыхания Стадии и механизм вдоха: - сокращается диафрагма и наружные межреберные мышцы - увеличивается объем грудной полости - снижается давление в плевральной полости Стадии и механизм выдоха: - диафрагма и наружные межреберные мышцы расслабляются, при активном выдохе сокращаются внутренние межреберные мышцы и мышцы брюшной стенки - объем грудной полости уменьшается - давление в плевральной полости увеличивается - легкие за счет своей эластичности сжимаются - воздух выталкивается наружу (если она не герметична – пневмоторакс, т. е. легкое постоянно сжато, не работает; двусторонний пневмоторакс летален) - легкие расширяются - давление в легких снижается - воздух засасывается в легкие
Лёгочные параметры Дыхательный объем (0, 5 л) Остаточный объем (1 л) Жизненная ёмкость легких – тот объем воздуха, который можно выдохнуть после самого глубокого вдоха ( обычно 3, 5 – 5 л) Общая емкость легких (обычно до 6 л)
Дыхательный объем состоит из объема воздухоносных путей до альвеол – в этих путях не идет газообмен, поэтому их называют «мертвое пространство» (его объем 150 мл), и из объема альвеолярного воздуха – при спокойном дыхании этот объем равен 350 мл. При частоте вдоха-выдоха 14 раз в минуту легочная вентиляция равна 14 х 0, 5 = 7 л/мин (максимум – до 120 л/мин при относительно глубоком и частом дыхании); альвеолярная вентиляция – 14 х 0, 35 = 5 л/мин При этом скорость обновления воздуха при спокойном дыхании составляет только 6% за каждый вдох-выдох, т. к. разовый приток При очень глубоком дыхании скорость обновления воздуха может достигать 60%. свежего воздуха – только 200 мл, и он смешивается с 3 л функциональной остаточной Нужно заметить, что у китообразных за счет очень маленького остаточного объема и емкости, т. е. разводится в 15 раз. очень высокой эластичности легких скорость обновления воздуха достигает 90%
Внешнее дыхание – газообмен в легких Воздух – смесь газов, суммарное давление которых в норме – 760 мм рт. ст. На долю каждого газа приходится часть общего давления, которая называется парциальным давлением газа; в жидкости это давление называется напряжением газа, тоже измеряется в миллиметрах ртутного столба Состав атмосферного воздуха: Изменение состава газовой смеси на пути от внешней среды до клеток и обратно Кислород Углекислый газ 21%, 159 мм рт. ст. 0, 03%, 0, 2 мм 16% 4, 5% Альвеолы и артериальная кровь 14%, 100 мм 5%, 40 мм Тканевая жидкость и венозная кровь 5%, 40 мм 6%, 46 мм Клетки Азот N 2 – 78% Кислород О 2 – 21% СО 2 – 0, 03% Инертные газы – около 1% Местонахождение газа 2, 5%, 20 мм 7, 5%, 60 мм Вдыхаемый воздух Выдыхаемый воздух Газообмен в легких осуществляется в результате разницы в парциальных давлениях газа в альвеолах и в крови – из области более высокого давления в область более низкого
Время диффузии газов в альвеолах – 0, 3 сек – этого достаточно, чтобы парциальные давления газов в крови и в альвеолах сравнялись Градиенты парциального давления в альвеолах: по кислороду +60 мм (100 - 40), по углекислому газу -6 мм (40 – 46); для углекислого газа разница очень маленькая, но диффузия идет хорошо, т. к. СО 2 очень хорошо растворим в жидкостях (коэффициент растворимости в 20 раз выше, чем у кислорода, поэтому коэффициент диффузии у него выше – в 23 раза) В покое через легкие проходит 5 -6 л крови в минуту, перепад давления в капиллярах маленький (от 20 до 8 мм), легочный кровоток (перфузия) идет через половину капилляров, в основном внизу легких (если человек стоит), т. к. низкое давление не позволяет поднять кровь до верхушек легких. На работу легких расходуется в состоянии покоя 2% О 2, при нагрузке – до 20%
Транспорт газов кровью Каждая молекула гемоглобина (Hb) состоит из 4 полипептидных цепей, гем каждой цепи связывает 1 молекулу О 2 Если кислородом насыщено 95% Hb – то в 100 мл артериальной крови содержится 19 мл О 2 - это называется кислородной емкостью крови. Полное насыщение крови кислородом может быть достигнуто уже при его парциальном давлении 73 мм, а в альвеолах оно даже избыточно – около 100 мм. В состоянии покоя, при парциальном давлении О 2 в тканях около 40 мм, Hb отдает не весь О 2 – насыщение снижается до 73%, т. е. в 100 мл венозной крови остается 14 мл О 2 из тех 19 мл, которые были в артериальной крови. Таким образом, в состоянии покоя артериовенозная разница составляет 5 мл на 100 мл крови, т. е. в тканях используется только 25% кислородной емкости. При нагрузке используется в 2 раза больше, но это далеко от 100%.
Степень извлечения кислорода разными органами различна и коррелирует с расстоянием между капиллярами: - в скелетной мышце расстояние 80 мкм, при спокойной работе извлекает 30% кислорода - в головном мозге – 40 мкм, извлекает 65 -70% О 2 - в миокарде – 25 мкм, извлекает 75% О 2 В мышцах роль резервуара кислорода играет миоглобин (Mb) – состоит из 1 субъединицы, связывает 1 молекулу кислорода, причем легко – уже при парциальном давлении 20 мм с кислородом связывается 80% Mb В миокарде миоглобина очень мало – 4 мг/г ткани, этого хватит только на 3 – 4 секунды работы сердца.
Регуляция работы дыхательной системы За регуляцию дыхания отвечают шейные и грудные сегменты спинного мозга (регулирует сокращение межреберных мышц и диафрагмы), варолиев мост, дыхательный центр продолговатого мозга (регулирует смену фаз вдоха-выдоха), кора больших полушарий (адаптирует к новым условиям) Гуморальные факторы регуляции – углекислый газ и, в меньшей степени, кислород в крови. Опыты в камере, где происходило поглощение углекислого газа, показывают, что даже падение содержания кислорода в воздухе до 12% не вызывает заметного учащения дыхания. Углекислый газ влияет и непосредственно на мозг, и через хеморецепторы в дуге аорты и сонных артериях – по блуждающему нерву импульс идет в продолговатый мозг, где возбуждаются инспираторные рецепторы в центре вдоха (пример нейрогуморальной регуляции) При гипервентиляции легких наступает гипокапния – парциальное давление СО 2 в артериальной крови падает с 40 до 12 -16 мм, в результате сосуды головного мозга рефлекторно сужаются и начинается его кислородное голодание (гипоксия), а также кровь ощелачивается и оксигемоглобин труднее отдает кислород (эффект Вериго-Бора)
Рефлекторная регуляция дыхания, основанная на постоянно возникающих воздействиях: - рецепторы растяжения альвеол при вдохе возбуждаются – сигнал в дыхательный центр – возбуждение экспираторных нейронов и торможение инспираторных - проприорецепторы дыхательных мышц на вдохе возбуждаются – и далее аналогично - рецепторы растяжения дыхательных путей и плевры передают сигнал в спинной мозг для изменения тонуса дыхательной мускулатуры Гуморальные и рефлекторные непостоянные влияния: - стимуляция дыхания под действием импульсов от работающей скелетной мускулатуры, болевых рецепторов, адреналина - задержка дыхания от холодового шока, вдыхания хлора, аммиака, сернистого ангидрида и др. Кашель и чихание – результат активного выдоха через рот либо нос, кашель – резкий выдох после спазма голосовой щели (регулируются продолговатым мозгом)
На высоте 5450 м давление равно 0, 5 атм. , парциальное давление кислорода соответственно снижено в 2 раза, в результате развивается гипоксия, дыхание учащается, СО 2 выводится в большом количестве, кровь из-за этого подщелачивается, в результате оксигемоглобин плохо освобождает кислород в тканях и клетки страдают. Процесс акклиматизации идет по двум основным направлениям: красный костный мозг образует больше эритроцитов, почки выводят более щелочную мочу – это приводит в норму р. Н крови. На акклиматизацию требуется не менее 2 недель. Влияние пониженного давления
Влияние повышенного давления Каждые 10 метров водного столба повышают давление на 1 атмосферу. Для работы на больших глубинах используют специальный аппарат – КЕССОН (колокол). За длительное время и при высоком давлении под колом в крови водолаза растворяется большое количество азота. При быстром подъеме с глубины азот в крови переходит в газообразное состояние - образуются пузырьки азота. Они закупоривают капилляры, нарушая кровообращение. Такое состояние – КЕССОННАЯ БОЛЕЗНЬ. Для длительной работы на глубине 100 м (до 3 недель) используют смесь газов – 98% гелия, 2% кислорода
Заболевания и травмы органов дыхания Аллергические – бронхиальная астма Провоцируемые канцерогенами – рак гортани и рак легких Инфекционные – развитие воспалительных процессов в дыхательных путях: - в носовой полости – ринит - в пазухах костей верхнечелюстных и лобной – гайморит и фронтит - в носоглотке – фарингит и аденоиды (разрастание лимфоидной ткани) - в гортани – ларингит, в т. ч. воспаление миндалин - в трахее – трахеит - в бронхах – бронхит - в альвеолах легких – пневмония (альвеолы могут заполняться тканевой жидкостью), отек легкого, эмфизема (альвеолы лопаются), туберкулез, коклюш, грипп - воспаление плевры – плеврит При нарушении герметичности плевральной полости вокруг легкого оно спадается – пневмоторакс (используется при лечении туберкулеза) Асфиксия (удушье) может наступить из-за ряда причин: паралич дыхательных мышц под действием отравляющих газов, ядов (стрихнин, кураре, аконитин и др), столбнячного токсина; попадание в альвеолы воды при утоплении или тканевой жидкости при пневмонии; электрошок; отравление синильной кислотой, которая инактивирует цитохромоксидазу F в митохондриях
Асфиксия. Первая помощь при остановке дыхания Освободить дыхательные пути от инородных частиц. Валик под затылок. При вдувании воздуха через рот закрывать ноздри пострадавшего. При дыхании изо рта в рот язык удерживать, чтобы не перекрывал ход воздуха, либо делать искусственное дыхание через трубку, доведенную как минимум до гортани. На выдохе делать непрямой массаж сердца для продления клинической смерти. Голову пострадавшего желательно обложить льдом. При клинической смерти клетки головного мозга еще не погибли, при биологической смерти реанимация уже невозможна
Влияние табакокурения на организм человека Легкое здорового человека Процесс пошел … Легкое курившего – 15 лет стажа, летальный исход
Состав табачного дыма (после очистки фильтром, который убирает только крупные продукты горения, и не более 20% табачного дегтя) - никотин – маслянистая жидкость, алкалоид, содержание в табаке 0, 7 – 6% - бензпирен – полициклический углеводород, мутаген, Канцерогены, из организма не выводится, 1 класс опасности вызывают рак - пирен легких, - трехокись мышьяка пищеварительного - радиоактивные полоний, свинец, висмут тракта, мочевого - сероводород – расслабляет мускулатуру сосудов пузыря, гонад - окись углерода (СО) – блокирует гемоглобин - кислоты уксусная, муравьиная, масляная – растворяют канцерогенные вещества, повышая их активность - кислота синильная – разрушает цитохромоксидазу, блокирует работу митохондрий При выкуривании 1 пачки сигарет человек получает дозу облучения, в 7 раз превышающую предельно допустимую дозу радиации Химическая связь бензпирена с нуклеотидами молекул ДНК может приводить к тяжёлым видам пороков и уродств у новорождённых.
Совокупное влияние всех компонентов табачного дыма (пока – исключая никотин) Перепады температуры вызывают трещины эмали зубов, табачный деготь меняет ее цвет; воспаляется эпителий слизистой ротовой полости. Дым стимулирует секрецию слюны, с ней смешивается, поступает в пищеварительный тракт, где ослабляет перистальтику, нарушает переваривание белков, разрушает витамин С, вызывает язву желудка (из больных язвой курят 98%), гастрит, рак желудка В трахее и бронхах дым вызывает разрушение ресничек у мерцательного эпителия, в результате он хуже очищает воздух, чаще бронхит и пневмония Голосовые связки теряют эластичность – тембр голоса меняется
Влияние на организм никотина Смертельная для человека доза никотина – 80– 120 мг, содержится в 30 – 50 сигаретах – летально безостановочное их выкуривание (опыт: пиявки, поставленные человеку, выкурившему 1 сигарету, отваливаются и погибают). Никотин выводится за 12 -15 часов с мочой и при лактации – с молоком. Механизм влияния: - разрушает сурфактант – в результате слипаются альвеолы легких - вначале повышает возбудимость коры больших полушарий, затем ее угнетает, тормозит восприятие медиатора постсинаптической мембраной (аналогично действует яд кураре) - ухудшает память минимум на 5% - действует на надпочечники, нарушает механизм влияния ЦНС на секрецию адреналина, в результате развивается тахикардия для компенсации ухудшения кровоснабжения, нагрузка на сердце растет, развивается коронарная недостаточность, риск инфаркта миокарда в 12 -13 раз выше - при длительном курении вызывает склероз сосудов, разрастается их эндотелий, следствие – облитерирующий эндартериит, перемежающаяся хромота и гангрена конечностей
Гангрена конечностей – следствие атеросклероза периферических сосудов Влияние никотина на половую систему Никотин угнетает нервные центры в поясничном отделе спинного мозга, нарушается регуляция мужских половых функций, уменьшается секреция гормонов, происходит атрофия семенников У женщин преждевременно затухает детородная функция, увеличивается риск выкидыша, ослабляются мышцы матки Множество патологий у плода, если женщина курит во время беременности Огромный вред пассивного курения – дым при вдыхании никак не фильтруется
ЗАВИСИМОСТЬ РАЗВИТИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ ОТ КУРЕНИЯ.
Скачать презентацию Дыхание Дыхательная система Дыхание газообмен между организмом
8 урок 8 дыхание.ppt