Первое высшее техническое заведение россии санктпетербургский горный университет Кафедра Геоэкологии
 Скачать 1.7 Mb.
|
|
ЛЕКЦИЯ 15. ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ Дыхание – комплекс физиологических процессов, обеспечивающих потребление кислорода и выделение углекислого газа тканями живого организма. В основе дыхания лежат тканевые окислительно-восстановительные биохимические процессы, обеспечивающие обмен энергии в организме человека, животных и растений. Совокупность органов, обеспечивающих процесс дыхания называется дыхательной системой 15.1. АНАТОМИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Органы дыхания состоят из: - инспираторных (вдыхательных) мышц, к которым относятся диафрагма, наружные косые межреберные мышцы и др.; - экспираторных (выдыхательных) мышц, к которым относятся внутренние косые межреберные мышцы, мышцы брюшной стенки и др.; - грудной клетки; - плевры; - легких. - дыхательных путей В зависимости от положения в теле дыхательные пути подразделяются на верхний и нижний отделы. Дыхательные пути представляют собой систему трубок, просвет которых формируется благодаря наличию в них костей и хрящей. Внутренняя поверхность дыхательных путей покрыта слизистой оболочкой, которая содержит значительное количество желез, выделяющих слизь. Проходя через дыхательные пути, воздух очищается и увлажняется, а также приобретает необходимую для легких температуру. Проходя через гортань, воздух играет важную роль в процессе формирования членораздельной речи у человека. По дыхательным путям воздух поступает в легкие, где происходит газообмен между воздушной средой и кровью. Кровь отдает через легкие избыток двуокиси углерода и насыщается кислородом до нужной организму концентрации. К верхним дыхательным путям относятся полость носа, носовая часть глотки, ротовая часть глотки. Полость носа разделяется перегородкой носа на две симметричные части, открывающиеся впереди на лице ноздрями. Сзади через хоаны полость носа сообщается с носовой частью глотки. Перегородка носа спереди перепончатая и хрящевая, а сзади костная. Большая часть полости носа представлена носовыми ходами, с которыми сообщаются околоносовые пазухи (воздушные полости костей черепа). Стенки полости носа покрыты слизистой оболочкой. Слизистая выстлана ресничным эпителием, имеет много желез, обильно снабжена кровеносными сосудами и нервными волокнами. Верхняя часть полости носа имеет чувствительные обонятельные клетки. О глотке будем говорить позже – когда речь пойдет о пищеварительной системе. К нижним дыхательным путям относятся - гортань, трахея и бронхи с внутрилегочными разветвлениями. Гортань выполняет функцию дыхания, голосообразования при членораздельной речи и функцию защиты нижних дыхательных путей от инородных тел Располагается на уровне 4-6 шейных позвонков. Вверху она сообщается с глоткой, внизу переходит в трахею. Остов гортани образован хрящами: щитовидным, перстневидным, парными черпаловидными и надгортанником. Все хрящи соединяются между собой при помощи связок и суставов. Изнутри гортань выстлана слизистой, покрытой ресничным эпителием. Надгортанник во время глотания прикрывает вход в гортань, благодаря чему пища не попадает в дыхательные пути. Между щитовидным и черпаловидным хрящами гортани расположены две голосовые связки, образованные эластичной соединительной тканью. Трахея - орган, по которому воздух проходит в легкие и обратно. Трахея - орган непарный, начинается от нижней границы гортани на уровне нижнего края 6 шейного позвонка и на уровне 5 грудного позвонка делится на два главных бронха (это место деления трахеи называется бифуркацией трахеи). Трахея проходит впереди пищевода. Трахея имеет форму трубки, длиной 9 - 11 см и несколько уплощенной спереди и сзади. Выделяют шейную и грудную части трахеи. В шейном отделе к трахее спереди прилежит щитовидная железа. По бокам от трахеи располагаются правый и левый сосудисто-нервные пучки (общая сонная артерия, внутренняя яремная вена и блуждающий нерв). Стенка трахеи состоит из слизистой оболочки (внутренний слой), подслизистой основы и волокнисто-мышечно-хрящевой и соединительнотканной (наружной) оболочек. Основу трахеи составляют 16 - 20 хрящевых полуколец, разомкнутых с задней стороны. Соседние хрящи соединяются друг с другом кольцевыми связками, которые продолжаются сзади в перепончатую стенку, содержащую гладкие мышечные волокна. Верхний хрящ трахеи соединяется с перстневидным хрящом гортани. Слизистая оболочка трахеи состоит из многослойного реснитчатого эпителия; содержит слизистые железы и одиночные лимфоидные узелки Легкие находятся в грудной полости и осуществляют газообмен между окружающей организм воздушной средой и кровью. Каждое легкое окружено оболочкой - плеврой - от соседних анатомических образований. Между плеврой, окружающей легкие, и грудной клеткой есть другой листок плевры - пристеночный листок, который выстилает внутреннюю поверхность грудной клетки. Между легочной плеврой и пристеночной плеврой имеется щелевидное замкнутое пространство - плевральная полость. В плевральной полости находится небольшое количество жидкости, которая смачивает соприкасающиеся гладкие, листки пристеночной и легочной плевры, устраняя трение их друг о друга. Легкие, расположенные в плевральных мешках, разделены средостением, в состав которого входят сердце, аорта, нижняя полая вена, пищевод и другие органы. Органы средостения также покрыты плеврой, которая называется медиастенальной плеврой. Внизу легкие лежат на диафрагме. Правое легкое короче и шире левого легкого т.к. правый купол диафрагмы выше левого купола диафрагмы. Левое легкое уже и длиннее правого легкого, потому, что часть левой половины грудной клетки занимает сердце. Функциональной единицей легких является альвеола. Она имеет полушаровидную форму (диаметром 0,2 – 0,3 мм). Внутренняя поверхность альвеолы выстлана плоским однослойным эпителием, находящимся на базальной мембране альвеолы. Поверх эпителия расположен слой сурфактанта, препятствующий слипанию стеной альвеол в момент выдоха. Снаружи альвеолы оплетены сетью легочных капилляров. В легких взрослого человека находится около 300-400 млн. альвеол. Общая поверхность альвеол составляет площадь около 100 м 2 15.2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ДЫХАНИЯ. Дыхание включает в себя несколько физиологических процессов: 1) обмен газами между внешней средой и смесью газов в альвеолах; 2) обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью; 3) транспорт газов кровью; 4) обмен газами между кровью и тканями. Обмен газами между внешней средой и смесью газов в альвеолах Процесс обмена газами между внешней средой и смесью газов в альвеолах называется легочной вентиляцией. Обмен газами обеспечивается за счет дыхательных движений – актов вдоха и выдоха. При вдохе происходит увеличение объема грудной клетки, расширение легких, понижение в них давления (на 2 мм рт. ст. ниже атмосферного) и как следствие поступление воздуха из внешней среды в легкие. При выдохе объем грудной клетки уменьшается, давление воздуха в легких повышается (на 3- 4 мм рт. ст. выше атмосферного), и в результате альвеолярный воздух вытесняется из легких наружу. Вдох и выдох происходят потому, что объем грудной полости изменяется, то увеличиваясь, то уменьшаясь. Легкие – губчатая масса, состоящая из альвеол, не содержит мышечной ткани, поэтому они не могут сокращаться. Дыхательные движения совершаются с помощью межреберных и других дыхательных мышц и диафрагмы. При вдохе одновременно сокращаются наружные косые межреберные мышцы и другие мышцы груди и плечевого пояса, что обеспечивает поднятие ребер. Сокращается также и диафрагма. В результате объем грудной клетки увеличивается, давление в легких понижается, они растягиваются и как следствие воздух из внешней среды поступает в них. Содержание газов во вдыхаемом (атмосферном) воздухе составляет: кислорода – 20,97%, диоксида углерода – 0,03%, азота – 79,5%. При выдохе происходит расслабление мышц инспираторов и одновременно сокращаются экспираторные мышцы. Это обеспечивает возвращение ребер в положение до вдоха; диафрагма расслабляется. При этом уменьшается объем грудной клетки, повышается давление в легких, они сжимаются за счет эластичности и часть альвеолярного воздуха (объем, равный объему воздуха, поступившего в легкие при вдохе) вытесняется. Содержание газов в выдыхаемом воздухе равно: кислорода – 16%, диоксида углерода – 4,5%, азота – 79,5%. Обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью Альвеолы окружены сетью капилляров. Стенки альвеол и капилляров очень тонки и проницаемы для газов. Концентрация кислорода в альвеолярном воздухе значительно выше, чем в венозной крови, движущейся по капиллярам. Поэтому кислород, вследствие разности парциального давления (100 мм рт. ст. – 40 мм рт. ст. = 60 мм рт. ст.) по закону диффузии легко переходит из альвеол в кровь, обогащая ее. Кровь становится артериальной. Концентрация диоксида углерода гораздо выше в венозной крови, чем в альвеолярном воздухе. Поэтому диоксид углерода вследствие разности парциального давления (46 мм рт. ст. – 40 мм рт. ст. = 6 мм рт. ст.), по закону диффузии переходит из крови в альвеолы. Транспорт газов кровью Кислород, проникнув в кровь, соединяется с гемоглобином эритроцитов и в виде оксигемоглобина транспортируется артериальной кровью к тканям. В артериальной крови кислорода содержится 16-19 объемных %, а диоксида углерода – 52-57 об. %. Диоксид углерода выходит из тканей и часть его образует химическое соединение с гемоглобином – карбогемоглобин (4,5 об. %), другая часть образует соединение в виде солей угольной кислоты: NaHCO 3 , KHCO 3 (51 об. %) и около 2,5 об. % находится в состоянии физического растворения. В этих формах диоксид углерода транспортируется венозной кровью от тканей к легким. В венозной крови диоксида углерода содержится 58- 63 об. %, кислорода – 12 об. %. Обмен газами между кровью и тканями В тканях кислород высвобождается из непрочного соединения с гемоглобином эритроцитов и по закону диффузии легко проникает в клетки тканей, так как концентрация кислорода в артериальной крови значительно выше (парциальное давление кислорода равно 100 мм рт. ст.), чем в тканях. Здесь кислород используется для окисления органических соединений, в результате которого образуется диоксид углерода. Концентрация диоксида углерода в тканях возрастает и становится значительно выше, чем в притекающей к ним крови. Парциальное давление диоксида углерода в тканях равно 60 мм рт. ст., а в притекающей крови – 40 мм рт. ст. Поэтому, по закону диффузии диоксид углерода переходит из тканей в кровь, и она становится богатой диоксидом углерода, т.е. венозной. 15.3. РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ Изменение дыхания в соответствии с потребностями организма достигается посредством сложной системы нервно-гуморальных воздействий на дыхательный центр в продолговатом мозге. Дыхательный центррасположен в продолговатом мозгу. Он делится на центр вдоха (инспираторный) и центр выдоха (экспираторный).В центре вдоха ритмически залпами рождаются импульсы (1 залп за 4 сек), определяя частоту дыхания. Импульсы из центра вдоха поступают к вдыхательным мышцам и диафрагме и вызывают вдох такой глубины и продолжительности, который соответствует сложившимся условиям. В организации нормального чередования дыхательных движений участвуют специальные группы клеток в варолиевом мосту, регулирующие нормальную смену вдоха и выдоха (пневмотаксический центр). Дыхательный центр характеризуется автоматией; она зависит от сдвигов окружающей его среды и от приходящих к нему импульсов при раздражении различных рецепторов тела. Иннервация дыхательных мышц. Проводящие эфферентные пути: от дыхательного ценра. в спинной мозг, заканчиваются около мотонейронов диафрагмальных и межреберных нервов. Гуморальная регуляция дыхания – изменения при сдвигах парциального напряжения углекислого газа и кислорода в крови. Избыток СО 2 в крови и сдвиги в кислую сторону – влияние на хеморецепторы вблизи клеток дыхательного центра. Отсюда – рефлекторные воздействия на дыхательный центр. На дыхание влияет также раздражение хеморецепторов клубочков сонных артерий пониженным содержанием в крови кислорода и избытком углекислоты. ЛЕКЦИЯ 16. СИСТЕМА ПИЩЕВАРЕНИЯ. Для роста и развития организма необходим строительный материал, а для обновления различных физиологических процессов – энергия. Источником строительного материала и энергии служит пища. В состав пищи входят питательные вещества (белки, жиры, углеводы), минеральные соли, витамины и вода. Питательные вещества – это сложные органические соединения и организм не может их усваивать в неизмененном виде. Они должны быть переведены в более простые растворимые соединения, что и обеспечивается органами системы пищеварения. 16.1. АНАТОМИЯ ПС К пищеварительной системе относятся органы, осуществляющие механическую и химическую обработку пищевых продуктов, всасывание питательных веществ и воды в кровь или лимфу, формирование и удаление непереваренных остатков пищи. Пищеварительная система состоит из пищеварительного канала и пищеварительных желез, сведения о которых приведены в таблице: пищеварительный канал пищеварительные железы Пищеварительный канал представляет собой полую трубку, начинающуюся с ротовой полости и заканчивающуюся анальным отверстием, имеющую расширения в отдельных местах (например, желудок). Длина пищеварительного канала 8-12 метров (основная длина приходится на кишечник). В стенках органов пищеварительного канала содержатся мышечные клетки. Их сокращение способствует перемешиванию пищи с пищеварительными соками, ее всасыванию и продвижению по пищеварительному каналу. Пищеварительные железы выделяют слизь, которая помогает продвижению пищи по пищеварительному каналу, и пищеварительные соки, с помощью которых происходит расщепление пищи до низкомолекулярных веществ, способных всосаться в кровеносные или лимфатические сосуды. Основные отделы пищеварительного канала: ротовая полость глотка пищевод желудок кишечник (подразделяется на тонкий кишечник и толстый кишечник), заканчивающийся анальным отверстием Основные пищеварительные железы: слюнные железы (выделяют слизь и слюну) клетки желудка (выделяют желудочный сок, слизь и соляную кислоту) печень (выделяет желчь) пищеварительная часть поджелудочной железы (выделяет сок поджелудочной железы) клетки кишечника (выделяют слизь и кишечный сок) Рассмотрим схематично прохождение пищи по пищеварительному тракту. Пища вначале попадает в ротовую полость, которую ограничивают челюсти: верхняя (неподвижная) и нижняя (подвижная). В челюстях находятся зубы – органы ,служащие для откусывания и измельчения (пережевывания) пищи. У взрослого человека содержится 28-32 зуба. Зуб взрослого человека состоит из мягкой части – пульпы, пронизанной кровеносными сосудами и нервными окончаниями. Пульпа окружена дентином – костеподобным веществом. Дентин составляет основу зуба – из него состоит большая часть коронки (выступающая над десной часть зуба), шейки (часть зуба, расположенная на границе десны) и корня (часть зуба, находящаяся в глубине челюсти). Коронка зуба покрыта зубной эмалью, самым твердым веществом человеческого организма, служащей для предохранения зуба от внешних воздействий (повышенный износ, болезнетворные микробы, чрезмерно холодная или горячая пища и т.п. факторов). Зубы по своему назначению делятся на: резцы, клыки и коренные зубы. Первые два вида зубов служат для откусывания пищи и имеют острую поверхность, а последний - для ее пережевывания. У взрослого человека 4 клыка, 8 резцов, 8 малых коренных зубов (премоляров) и 12 больших коренных зубов (моляров). В ротовой полости в процессе пережевывания пищи она не только измельчается, но и перемешивается со слюной, превращается в пищевой комок. Это перемешивание в ротовой полости осуществляется при помощи языка и мышц щек. Слизистая оболочка ротовой полости содержит чувствительные нервные окончания – рецепторы, с помощью которых воспринимает вкус, температуру, консистенцию и другие качества пищи. Возбуждение от рецепторов передается в центры продолговатого мозга. В результате, по законам рефлекса начинают включаться последовательно в работу слюнные, желудочные и поджелудочные железы, затем происходит жевание и глотание. Глотание – это проталкивание пищи в глотку при помощи языка и далее в результате сокращения мышц гортани – в пищевод. Глотка - воронкообразный канал, выстланный слизистой оболочкой. Верхняя стенка глотки сращена с основанием черепа, на границе между VI и VII шейными позвонками глотка, сужаясь, переходит в пищевод . Из полости рта через глотку в пищевод поступает пища; кроме того, через нее проходит воздух, поступая из полости носа и изо рта в гортань. (В глотке происходит перекрест пищеварительного и дыхательного путей). Пищевод – цилиндрическая мышечная трубка, расположенная между глоткой и желудком длиной 22-30 см. Пищевод выстлан слизистой оболочкой, в подслизистой основе его находятся многочисленные собственные железы, секрет которых увлажняет пищу во время ее прохождения по пищеводу в желудок. Продвижение пищевого комка по пищеводу происходит за счет волнообразных сокращений его стенки – сокращение отдельных участков чередуется с их расслаблением. Из пищевода пища попадает в желудок. Желудок – растяжимый орган, который является частью пищеварительного тракта и располагается между пищеводом и двенадцатиперстной кишкой. С пищеводом он соединяется через кардиальное отверстие, а с двенадцатиперстной кишкой - через отверстие привратника. Желудок изнутри покрыт слизистой оболочкой, в которой содержатся железы, вырабатывающие слизь, ферменты и соляную кислоту. Желудок является резервуаром для поглощенной пищи, которая в нем перемешивается и частично переваривается под влиянием желудочного сока. Желудочный сок содержит соляную кислоту и фермент пепсин; эти вещества принимают участие в химической обработке поступающей в желудок пищи в процессе ее переваривания. В желудке под влиянием желудочного сока расщепляются белки. Это - наряду с перемешивающим действием, оказываемым на пищу мышечными слоями желудка, - превращает ее в частично переваренную полужидкую массу (химус), которая затем поступает в двенадцатиперстную кишку. Перемешивание химуса с желудочным соком и последующее его выталкивание в тонкую кишку осуществляется путем сокращения мышц стенок желудка. |