Дыхательная система человека
Основная функция дыхательной системы человека – это обеспечение газообмена между воздухом и кровью.
Из атмосферного воздуха в кровь поступают молекулы кислорода – O2.
Из крови в воздух выделяются молекулы углекислого газа – CO2.
Подобный газообмен называется внешним дыханием. Таким образом, назначение дыхательной системы человека, как и многих других животных, – это обеспечение внешнего дыхания.
Когда кислород попадает из крови в клетки тканей, там происходит внутреннее дыхание, в процессе которого запасается энергия в молекулах АТФ в результате разрушения других органических соединений. Одним из конечных продуктов этих реакций является углекислый газ, который должен быть выведен из организма с помощью крови и дыхательной системы.
В дыхательной системе человека выделяют верхние и нижние дыхательные пути.
Главным органом дыхательной системы являются легкие. В них заходят главные бронхи: в левое легкое – левый, в правое – правый бронх. Главные бронхи являются разветвлением трахеи.
Бронхи, трахея, гортань, носоглотка, носовая полость представляют собой воздухоносные (дыхательные) пути. Это последовательно соединённые между собой полости и трубки, по которым воздух направляется в легкие в процессе вдоха, а также изгоняется из них в процессе выдоха. Выдыхаемый воздух содержит больший процент CO2, чем таковой в атмосфере. В то же время O2 в нем меньше, чем в атмосферном воздухе.
Бронхи ветвятся, образуя бронхиальные деревья, каждая последующая ветвь которых тоньше предыдущей. В конечном итоге веточки превращаются в бронхиолы, каждая из которых состоит из грозди альвеол – легочных пузырьков, через тонкие стенки которых происходит газообмен между воздухом и кровью. Стенки альвеол образованы одним слоем эпителиальных клеток.
Каждая альвеола оплетена сетью кровеносных сосудов.
Альвеолы, формирующие одну бронхиолу, называются ацинусом. Из ацинусов слагаются дольки, из долек – сегменты, которые собраны в доли, а доли образуют левое и правое лёгкое. В левом лёгком две доли, образованные разветвлениями левого бронха, а в правом лёгком три доли, образованные разветвлениями правого бронха. В каждое лёгкое входит одна лёгочная артерия, а выходят две лёгочные вены.
Снаружи лёгкие покрыты внутренним плевральным листком – лёгочной плеврой. Наружный плевральный листок выстилает изнутри стенки грудной полости – пристенная плевра. Между двумя листками плевры остаётся небольшое пространство плевральная полость. В ней находится плевральная жидкость, которая снижает трение между листками плевры при дыхательных движениях. Давление в плевральной полости ниже атмосферного. Здесь полностью отсутствует воздух.
Особенностью легких является их способность сжиматься и расширяться за счет выдоха и вдоха воздуха. После вдоха воздуха в легких больше, чем после выдоха. Однако даже после выдоха в легких остается часть воздуха.
Дыхание человека регулируется дыхательным центром, который находится в продолговатом мозге. Также человек может сознательно управлять вдохом и выдохом. Произвольная регуляция дыхания связана с корой больших полушарий.
Дуги всех дыхательных рефлексов проходят через дыхательный центр. Клетки этого центра чувствительны к содержанию углекислого газа в омывающей их крови. В зависимости от физиологического состояния организма (физическая работа, сон, изменение температуры тела и др.) частота и глубина дыхания рефлекторно изменяются.
В дыхательном центре ритмично возникают импульсы, которые по нервам передаются межреберным мышцам и диафрагме, вызывая их сокращение. Ребра приподнимаются, диафрагма за счет сокращения ее мышц уплощается. При этом объем грудной полости увеличивается.
Так как в грудной полости нет воздуха, давление в ней ниже атмосферного. Следовательно, при увеличении её объёма растягиваются и лёгкие. В это время давление в них также становится ниже атмосферного, и в лёгкие по дыхательным путям засасывается воздух. Происходит вдох.
Когда межреберные мышцы и мышцы диафрагмы расслабляются, в силу тяжести ребра опускаются вниз. При этом объем грудной полости уменьшается, легкие сжимаются, давление воздуха в них становится выше атмосферного, воздух выдавливается из легких, то есть происходит выдох.