Дыхание Путь поступления кислорода использование его в окислительных

Дыхание Путь поступления кислорода, использование его в окислительных процессах и обратный транспорт образовавшегося углекислого газа составляет единую систему дыхания

Дыхание Внешнее Внутреннее (изучается физиологией) (изучается биохимией)

Верхние дыхательные пути • • • • 1 — твердое нёбо; 2 — нёбная занавеска; 3 — глоточное отверстие слуховой трубы; 4 — глоточная миндалина; 5 — носоглотка; 6 — нёбно-глоточные дужки; 7 — язычок; 8 — нёбно-язычные дужки; 9 — нёбная миндалина; 10 — ротоглотка; 11 — гортаноглотка; 12 — пищевод; 13 — трахея.

Нижние дыхательные пути

Функции воздухоносных путей • 1. Согревание. Проходящий по дыхательным путям воздух согревается благодаря тесному контакту с широкой сетью кровеносных капилляров подслизистого слоя. • 2. Увлажнение. Вне зависимости от влажности атмосферы в легких воздух насыщен до 100% парами воды. • 3. Воздух, проходя по дыхательным путям, во время выдоха частично успевает вернуть слизистым как тепло, так и воду. Таким путем в воздухоносных путях совершается регенерация воздуха. Но все же часть тепла и воды может выделяться. Выраженность этих процессов во многом зависит от состояния окружающей среды и глубины дыхания. • 4. Очищение (защитная функция).

Трахея, бронхи и легкие

Участие мышц в дыхании Спокойный вдох осуществляется активно за счет сокращения диафрагмы и наружных межреберных мышц. Выдох – пассивный. При форсированном дыхании вдох и выдох активные Инспираторные мышцы: диафрагма, наружные косые межреберные и межхрящевые; вспомогательные – лестничные, большая и малая грудные, передняя зубчатая, трапециевидная, ромбовидная. Экспираторные мышцы: внутренние косые межреберные, мышцы живота: косые, поперечная и прямая.

Мышцы, принимающие участие в дыхании

Участие диафрагмы и живота в осуществлении внешнего дыхания

Участие скелета грудной клетки в изменении объема полости грудной клетки во время дыхания • А. Движение грудины подобно движению ручки (рычага) насоса • Б. Движения ребер подобны движению ручки ведра

Легкие, pulmones, спереди

Плевральная полость и внутриплевральное давление Отрицательное давление в плевральной полости обусловлено эластической тягой легких. 1, 2 – плевральные полости правая и левая; 3 – полость перикардиальная Эластическая тяга легких обусловлена: - поверхностным натяжением пленки жидкости, выстилающей альвеолы; - упругостью ткани стенок альвеол; - тонусом бронхиальных мышц.

Пневмоторакс (спадение легочной ткани)

Схема строения водяного спирометра

Легочные объемы Дыхательный объем – то количество воздуха, которое проходит через легкие при спокойном вдохе или выдохе; Резервный объем вдоха – тот объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного вдоха; Резервный объем выдоха – выдохнуть после спокойного выдоха; Остаточный объем – объем воздуха, который ни при каких условиях не покидает легкие. Жизненная емкость легких – объем воздуха, который можно максимально выдохнуть после максимального вдоха.

Вентиляция легких • Минутный объем дыхания (МОД) – объем воздуха, проходящий через легкие за 1 минуту. • Максимальная вентиляция легких – до 150 -200 л/мин • Коэффициент легочной вентиляции: • Объем «мертвого пространства» - воздух, находящийся в воздухоносных путях и не принимающий участия в газообмене, равен 150 мл. Вентиляция альвеол меньше вентиляции легких на величину мертвого пространства. Минутная вентиляция альвеол: (500 мл-150 мл) *16 = 5600 мл/мин

Газовый состав атмосферы Земли

Состав сухого воздуха Воздух О 2 СО 2 об % N 2 и инертные газы 20, 93 0, 03 79, 04 Выдыхаемый 16, 0 4, 5 79, 5 Альвеолярны й 14, 0 5, 5 80, 5 Вдыхаемый

Легочный ацинус - структурнофункциональная единица легких

Обмен газов в легких Газообмен в легких происходит через альвеолярнокапиллярную мембрану с помощью диффузии. Количество альвеол в одном легком человека около 400 млн. Суммарная площадь контакта – до 140 м 2 на вдохе и 40 м 2 на выдохе. Легочная мембрана состоит из: клеток эндотелия капилляров, двух основных мембран, плоского эпителия альвеол, слоя сурфактанта. Толщина легочной мембраны – 0, 4 – 1, 5 мкм. Легочная альвеола

Роль альвеолярного сурфактанта Сурфактант- поверхностно-активное вещество, синтезируется и секретируется пневмоцитами II типа. За счёт поверхностно-активного натяжения сурфактант понижает поверхностное натяжение в альвеоле, предупреждая её «спадение» . Сурфактант также имеет защитное действие. Высокие поверхностно-активные свойства сурфактанта объясняются присутствием в нём дипальмитоилфосфатидилхолина, который образуется в легких доношенного плода непосредственно перед родами

Содержание и парциальное давление (напряжение) газов • Диффузия газов через легочную мембрану происходит вследствие разности между парциальными давлениями газов в альвеолярном воздухе и напряжением их в крови. Среда Кислород % Углекислый газ мм рт. ст. % мм рт. ст. 20, 93 14, 0 159 100 0, 03 5, 5 0, 2 40 Артериальная кровь - 40 100 -96 - 46 40 Ткани - 10 -15 - 60 Вдыхаемый воздух Альвеолярный воздух Венозная кровь Сила, с которой молекулы растворенного газа стремятся выйти в газовую среду, называется напряжением газа в жидкости

Обмен газами

Диффузионная способность легких - это количество газа, проникающего через легочную мембрану за 1 мин на 1 мм рт. ст градиента давлений. • В норме скорость диффузии кислорода через мембрану в покое 15 – 30 мл О 2/мм рт. ст. /мин, при интенсивной мышечной работе возрастает до 65 – 70 мл/мм рт. ст. /мин. • Скорость диффузии СО 2 выше в 24 раза ( в связи с его высокой растворимостью).

Эмфизема (от греч. –надуваю, раздуваю) легких характеризуется патологическим расширением воздушных пространств конечных бронхиол

Эмфизема легких. Альвеолы, поврежденные длительным курением

Транспорт газов кровью Газы в крови находятся в двух состояниях: физически растворенном и химически связанном О 2 СО 2 N 2 растворимость 0, 25 -0, 3 об % 2, 69 об % 1, 04 об % Емкость артериальной крови 19 -20 об % 50 -52 об % 1 , 07 об % Емкость венозной крови 12 об % 55 - 58 об % 1, 07 об % Кислородная емкость крови – то максимальное количество кислорода, которое может быть поглощено 100 мл крови. Кислородная емкость зависит от содержания в крови гемоглобина: 1 г Hb связывает 1, 34 - 1, 36 мл О 2. Кислородная емкость крови: 140 г Hb * 1, 35 мл О 2 = 190 мл. О 2/литре крови. Отношение содежания О 2 в исследуемой крови к ее кислородной емкости определяет степень насыщения крови кислородом.

Превращение гемоглобина в оксигемоглобин графически выражается кривой диссоциации оксигемоглобина • • • При увеличении РО 2 до 40 мм рт. ст уровень оксигемоглобина возрастает до 75 %; при 60 мм рт. ст. – 90 %. На сродство гемоглобина к кислороду оказывают влияние: - количество 2, 3 -дифосфоглитцерата (уменьшает сродство, т. е. облегчает отдачу О 2); - концентрация Н+ и СО 2 (облегчение отдачи); - температура (при повышении облегчается диссоциация)

Кривая диссоциации оксимиоглобина • Миоглобин обладает большим сродством к кислороду. • При парциальном давлении О 2 =2 мм рт. ст. миоглобин остается насыщенным О 2 на 50 %. • При интенсивном использовании О 2 в результате физической нагрузки миоглобин освобождает О 2.

Химические реакции, обеспечивающие перенос кислорода и двуокиси углерода с кровью

Дыхательный центр • Дыхательный центр – совокупность нервных клеток, расположенных на разных уровнях нервной системы, которые обеспечивают ритмическую координированную деятельность дыхательных мышц. • Дыхательная мускулатура (межреберные мышцы и диафрагма) управляются мотонейронами, тела которых располагаются в спинном мозгу (на уровне 3 -4 сегментов спинного мозга отходят диафрагмальные нервны, от грудного отдела отходят межреберные нервы). • Мотонейроны спинного мозга получают импульсы из нервных центров (центров вдоха и выдоха) продолговатого мозга. • Нервные центры продолговатого мозга регулируются нейронами заднего мозга. • Нервные центры заднего мозга контролируются корой больших полушарий.

Локализация дыхательного центра • Основные ядра дыхательного центра находятся на дне IV желудочка мозга – вдыхательные (инспираторные нейроны) и выдыхательные (экспираторные). • В Варолиевом мосту находится пневмотаксический центр – центр регуляции частоты и глубины дыхания; он контролирует деятельность центров вдоха и выдоха.

Расположение дыхательного и сердечнососудистого центров в стволе мозга • 1 -нейроны сердечнососудистого центра; • 2 –нейроны ритмического пейсмекера дыхательного центра (центры вдоха и выдоха); • 3, 4 - тонический пейсмекер дыхательного центра (апнейстический и пневмотаксический центры); • 5 – ретикулярная формация; • 6 – ядра олив

Автоматия дыхательного центра • Нейронам дыхательного центра свойственна ритмическая деятельность. • Автоматия центра регулируется нервными импульсами, приходящими от рецепторов легких, сосудистых рефлексогенных зон, дыхательных и скелетных мышц, импульсами от вышележащих отделов ЦНС, а также гуморальными факторами.

Система дыхания. Дыхательный центр. • • Х – входные (афферентные сигналы); U – сигналы управления (эфферентные); Y-выходные сигналы (результаты управления); Z- сигналы обратной связи (о результатах управления)

Регуляция дыхания • Регуляция дыхания осуществляется на основе принципа отрицательной обратной связи, т. е. деятельность дыхательного центра определяется состоянием регулируемого им процесса.

Нервная регуляция дыхания • Дыхательные нейроны продолговатого мозга и заднего мозга получают афферентную информацию от рецепторов растяжения легких, дыхательных мышц, а также от хеморецепторов. • Импульсация со стороны афферентов изменяет возбудимость центра вдоха и выдоха.

Хеморецепторы • Центральные (продолговатый мозг) • Периферические (в кровеносных сосудах) • Импульсация от хеморецепторов достигает инспираторных нейронов продолговатого мозга и задерживает выключение вдоха, углубляя дыхание.

Значение газового состава крови в регуляции дыхания. Опыт Фредерика. А Б • Накопление в крови углекислоты и недостаток кислорода вызывают возбуждение дыхательного центра.

• Углекислый газ оказывает на дыхательный центр стимулирующее действие. При ослаблении дыхания пациента заставляют дышать газовой смесью, содержащей 6 % углекислого газа (карбоген), при понижении атмосферного давления.

Схема всех механизмов, участвующих в регуляции дыхания