Строение дыхательной системы человека: секреты анатомии

Дыхательная система – система органов, которая необходима для газообмена человеческого организма с окружающей средой. Она состоит из носа, горла, гортани, трахеи, двусторонних ветвей трахеи, стволов бронхов, бронхиол, альвеолярных ходов и альвеол. Строение дыхательной системы человека – это предмет топанатомии. Основная функция – обеспечение организма кислородом и выведение углекислого газа. Человек способен прожить без воздуха около 5-7 минут, затем наступает клиническая смерть.

Основные функции дыхательной системы

Вдох и выдох – основные действия, под которыми понимают «дыхание». Базовый орган дыхательной системы человека, строение которого хорошо известно, – это легкие. Наиболее важной функцией легких является обеспечение газообмена – снабжение тела кислородом (O2) и удаление углекислого газа (CO2) из крови. Функции и строение дыхательной системы человека до сих пор изучают в медицинской науке.

При вдыхании воздух проходит через рот или нос в организм. В медицине различают ротовое и носовое дыхание. Носовое дыхание более здоровое, потому что воздух очищается, увлажняется и подогревается волосками и слизистыми оболочками.

Через горло, гортань и голосовые связки воздух всасывается в трахею через бронхи и бронхиолы вплоть до альвеол. В альвеолах происходит фактический газообмен между телом и внешним миром:

  1. Кислород (O2) забирается из вдыхаемого воздуха в кровь легочного кровообращения и транспортируется в ткани.
  2. В клетках кислород потребляется в метаболических процессах, в результате образуется углекислый газ (CO2).
  3. Углекислый газ, в свою очередь, проходит через кровь обратно в легкие и попадает оттуда в окружающую среду.

Газообмен в легких жизненно важен, потому что организму необходим кислород для большинства метаболических процессов. Однако не только легкие участвуют в дыхании, но и дыхательные мышцы.

Дыхание контролируется автоматически, поэтому оно является автономной функцией человеческого организма. Однако это также единственная автоматически контролируемая базовая функция, на которую человек способен сознательно влиять.

Интересно! Психика оказывает очень сильное влияние на дыхательный центр. Тревога, гнев, сексуальное возбуждение и удовольствие способны усиливать или замедлять дыхание. Некоторые особенности строения дыхательной системы могут ускорять наступление гипервентиляции и гиповентиляции.

Дыхание контролируется в стволе мозга. Он оценивает концентрацию углекислого газа в крови, pH и содержание кислорода. Однако наиболее важным является содержание углекислого газа. В зависимости от результата дыхательный центр затем дает импульс для инициирования глубокого или поверхностного вдоха, а также выдоха.

Если в крови измеряется большое количество углекислого газа (CO2), дыхательный центр увеличивает частоту дыхания, поэтому выделяется избыток отходов через альвеолы. Если концентрация CO2 слишком низкая, частота дыхания снижается.

Концентрация кислорода в крови относительно мало влияет на автоматическую регуляцию дыхания. Только когда уровень кислорода резко падает, сигналы тревоги будут отправляться в дыхательный центр. Он, в свою очередь, ускорит и усилит дыхание.

Дыхательный центр также реагирует на многие нервные и гормональные сигналы. Частота и глубина вдохов постоянно адаптируются к меняющимся потребностям организма. В среднем взрослый человек вдыхает и выдыхает около 12-15 раз в минуту в состоянии покоя, пропуская через легкие около 7 литров воздуха. Частота дыхания новорожденных, однако, варьируется от 40 до 50 раз в минуту.

При гипервентиляции дыхательный центр подавляется. Потому что быстрое дыхание удаляет много СО2 из крови, поэтому дыхательный центр некоторое время не посылает никаких активирующих сигналов в межреберную мускулатуру и диафрагму. Автоматическое дыхание прекращается. Только когда уровень углекислого газа в крови снова повышается, дыхательный центр «реактивируется». Поэтому дайверам, работающим на большой глубине, следует избегать сильной гипервентиляции, так как это может привести к опасной для жизни потере сознания под водой.

Слизистые оболочки: какую функцию выполняют?

Легкие – очень чувствительная система, потому что здесь внутреннее тело напрямую подвергается воздействию внешнего мира. Вместе с воздухом в дыхательную систему попадают не только летучие газы. Также вдыхаются твердые вещества, пыльца, пыль и другие мелкие частицы, которые содержатся в воздухе. Чтобы вдыхаемые частицы не загрязняли легкие, слизистая оболочка бронхов с ресничками расположена на внутренней стороне дыхательных путей. При кашле человек ускоряет удаление слизи. Поэтому возможно держать верхнюю часть дыхательных путей в чистоте.

В воздухе есть также патогенные микроорганизмы, которые вызывают различные заболевания. Чтобы они не проникали в организм, в слизистой оболочке бронхов располагаются многие клетки иммунной системы. Они сражаются с захватчиками и делают их безвредными.

Строение дыхательной системы человека
В слизистой оболочке бронхов располагаются многие клетки иммунной системы

Если патоген все еще успешно проникает в организм, возникает воспаление. Затем иммунная система мобилизует все силы для уничтожения микробов. Слизистая оболочка воспаляется, так как многие иммунные клетки транспортируются на место происшествия. «Бокаловидные» клетки производят больше слизи, чтобы иметь возможность быстро удалять патогенные микроорганизмы из дыхательной системы. Однако это также сужает путь, по которому идет воздух, поэтому дыхание становится тяжелее. Если есть хроническое воспаление дыхательных путей, которое связано с повышенной чувствительностью бронхов к различным раздражителям, это называется бронхиальной астмой.

Анатомические особенности и схема дыхательной системы

Орган дыхания человека находится в грудной клетке. Из-за положения сердца на левой стороне тела левое легкое немного меньше правого. Каждое легкое разделено на борозды. Отдельные доли легких подразделяют на функциональные зоны, так называемые «сегменты». Ниже легких располагается диафрагма, которая отделяет полость грудной клетки от живота. По локализации выделяют верхние и нижние дыхательные пути.

Вокруг легких содержится легочная плевра (pleura visceralis) – защитная, тонкая кожа. Вместе с плеврой (pleura parietalis), которая находится напротив внутренней части грудной клетки и диафрагмы, кожный покров легкого обеспечивает работу дыхания. Заполненное жидкостью пространство между плеврой и легким называется плевральной полостью.

Общая структура легких (строение органов) напоминает перевернутое дерево. Его ствол образован трахеей, которая делится на два основных бронха, которые в свою очередь входят в два легких. Главные бронхи, в свою очередь, продолжают распадаться на бронхиолы, мелкие ветви которых заканчиваются альвеолами.

Бронхи имеют больший диаметр, чем бронхиолы, потому что их стенки усилены хрящевыми зажимами. Вокруг трубок бронхов и бронхиол тянутся гладкомышечные структуры. Они контролируются частями вегетативной нервной системы – симпатической и парасимпатической. Во время активных фаз, например, занятий спортом, симпатический нерв обеспечивает расслабление гладких мышц, а бронхи пропускают как можно больше воздуха.

Парасимпатическая нервная система помогает войти в фазу покоя и восстановиться. Она стимулирует сокращение гладких мышц и сужает диаметр бронхов. Обычно это должно помочь поддерживать дыхание. Но это также может привести к судорогам этих мышц, например, при приступе астмы.

Бронхиолы заканчиваются у человека примерно в 300 миллионов маленьких альвеол, где происходит газообмен. На внутренней стенке альвеол есть жидкая пленка, которая имеет тенденцию уменьшать площадь их поверхности. Это поверхностное натяжение снижается с помощью поверхностно-активных веществ – особенно производных лецитина.

Стенка альвеол очень тонкая (около одного микрометра) и обеспечивает небольшую стойкость к кислороду (O2) и углекислому газу (CO2), позволяя газам легко переходить с одной стороны на другую (диффузия).

Строение дыхательной системы человека
Альвеолы

На стороне альвеол находится сеть тончайших кровеносных сосудов, так называемая «капиллярная сеть». Область, образованная альвеолами и капиллярами, вместе называется дыхательной поверхностью, потому что только здесь газообмен происходит в легких. У людей около 300 миллионов альвеол образуют дыхательную поверхность площадью от 100 до 140 квадратных метров. Таким образом, организм может быть оптимально обеспечен кислородом.

Механика дыхания: как человек дышит?

Механика дыхания – это сложное взаимодействие мышц верхней части тела. У людей имеется дыхание с отрицательным давлением. Как и в случае с всасывающим насосом, воздух всасывается в легкие, а не вдавливается в них. Различают грудное и диафрагмальное дыхание, в которых различные группы мышц в основном вовлечены в процесс вдоха и выдоха.

Для того чтобы вдохнуть, легкие должны расширяться. Для этого грудная клетка активно расширяется за счет сокращения мышц. Основные мышцы, участвующие в механике дыхания:

  • межреберные мышцы;
  • дыхательные мышцы.

Благодаря их взаимодействию поднимается грудная клетка. С другой стороны, диафрагма (дыхательная мышца) сжимается и освобождает пространство, чтобы легкие также могли опускаться вниз.

Жидкая пленка в плевральной полости также обеспечивает легкое перемещение легкого и плевры друг против друга. Если одна кожа движется, например, поднимая грудную клетку, она автоматически тянет за собой другую. Это создает отрицательное давление и втягивает воздух в легкие.

Если человек выдыхает, дыхательные мышцы расслабляются, объем легких уменьшается, и воздух выводится обратно через дыхательные пути. Таким образом, выдох – фактически пассивная деятельность, не требующая усилий.

Строение дыхательной системы человека
Выдох является пассивной деятельностью, не требующей усилий

Дыхание контролируется стволом мозга, но человек способен сознательно вызывать вдох и выдох с помощью мышц брюшного пресса. Даже при одышке, вызванной астмой или другим заболеванием легких, преднамеренное использование этих мышц во время выдоха помогает устранить симптомы. Самолечением с помощью физиотерапевтических техник заниматься не следует.

Интересно! Дыхание в биохимии – это цепь окислительно-восстановительных реакций. Ученые называют «аэробным дыханием» состояние, при котором конечным акцептором является кислород. В других случаях (нитрат, нитрит, углекислый газ) это анаэробное дыхание. В человеческом организме содержатся ткани как с анаэробным дыханием, так и аэробным. Анаэробные характеризуются высокой устойчивостью к гипоксии.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here