Дыхательная система человека
Зачем мы дышим? Казалось бы, странный вопрос. Даже пятилетний ребёнок знает: мы дышим, чтобы жить. Без дыхания мы умрём – это ж очевидно. Но... почему? Что именно происходит в организме в процессе дыхания? И как устроена дыхательная система человека?
Попробуем разобраться в этой статье!
Знаешь ли ты, что поверхностное и частое дыхание усиливает нервное возбуждение, в то время как медленное и глубокое – напротив, успокаивает? Не зря на востоке говорят: «Кто управляет своим дыханием, тот управляет своей жизнью». Возьми это на заметку, чтобы не слишком нервничать перед ЕГЭ по биологии ;)
Дыхание — это физиологический процесс (точнее, совокупность процессов), который обеспечивает поступление в организм кислорода и удаление из него углекислого газа для нормального метаболизма.
Другими словами, это процесс обмена газов в лёгких и тканях организма.
Дыхательная система человека – это совокупность тканей и органов, обеспечивающих обмен газов между кровью и вдыхаемым атмосферным воздухом.
Кстати, это единственная автономная система в человеческом организме, которую мы способны сознательно контролировать! Попробуй поуправлять своим сердечным ритмом или перистальтикой волевым усилием – только потратишь время впустую. А вот дыхание нам в определённой мере подвластно.
Дыхательная система выполняет ряд важнейших функций:
- поступление кислорода и выведение углекислого газа из организма;
- согревание, увлажнение и очищение вдыхаемого воздуха;
- выведение из организма воды (в виде пара) и летучих продуктов метаболизма;
- участие в речи, формировании звуков.
Как устроена дыхательная система?
Дыхательная система включает лёгкие и дыхательные (респираторные) пути. Лёгкие состоят из альвеол, или лёгочных пузырьков. Дыхательные пути включают носовую полость, носоглотку, гортань, трахею, бронхи и бронхиолы.
1. Носовая полость
Носовая полость разделена на две половины носовой перегородкой. Каждая половина включает три носовые раковины и три носовых хода. Изнутри носовую полость покрывает слизистая оболочка, пронизанная множеством кровеносных сосудов; она состоит из двух частей – дыхательной и обонятельной.
Дыхательная часть содержит большое количество желёз, которые выделяют слизь, необходимую для увлажнения и очищения воздуха от инородных частиц – пыли и микроорганизмов. Обонятельная часть, как нетрудно догадаться, содержит обонятельные рецепторы.
Далее носовые ходы открываются в глотку; вместе они составляют верхние дыхательные пути.
2. Гортань
Расположена в передней части шеи и составляет верхнюю часть дыхательной трубки, сообщаясь с глоткой вверху и с трахеей – внизу. Её полость также покрыта слизистым эпителием. Именно в гортани находится голосовой аппарат, включающий голосовые связки и мышцы.
3. Трахея
Трахея представляет собой дыхательную трубку длиной около 12 сантиметров. Она состоит из хрящевых полуколец (всего их от 16 до 20), а её полость также выстлана слизистой. Трахея делится на два главных бронха на уровне IV–V грудных позвонков; место этого деления называется бифуркация.
4. Бронхи
По своему строению имеют много общего с трахеей. Два главных бронха делятся следующим образом: левый – на два, а правых – на три долевых бронха, которые, далее разветвляясь, образуют так называемое бронхиальное дерево. В нижней части ветвления образуются бронхиолы – тонкие конечные «ветви» диаметром не более миллиметра, которые далее переходят в альвиолярные ходы.
5. Лёгкие
Лёгкие составляют респираторную часть дыхательной системы. Они защищены грудной клеткой и покрыты снаружи плеврой – тонкой оболочкой из соединительной ткани. Плевра, в свою очередь, делится на лёгочную (она плотно срощена непосредственно с тканью лёгкого) и пристеночную (она выстилает стенки грудной клетки изнутри). Небольшая щель между лёгочной и пристеночной плеврой образует герметичную плевральную полость.
Каждое лёгкое делится на доли – анатомически обособленные участки. При этом правое лёгкое состоит из трёх, а левое – из двух долей, каждая из которых состоит из более мелких сегментов.
Альвеолы (от лат. alveolus «ячейка, пузырёк») – это лёгочные пузырьки, образованные сетью очень тонких эластичных волокон, снаружи густо покрытых капиллярами.
Именно в альвеолах происходит процесс газообмена. Интересный факт: площадь лёгочных альвеол превосходит площадь поверхности тела человека примерно в 50 раз!
Физиология дыхания
А теперь рассмотрим детальнее механизмы дыхания.
Ты, конечно же, знаешь, что кислород – необходимый участник всех процессов жизнедеятельности человека. Особенно чувствительна к недостатку кислорода наша центральная нервная система: так, в случае гипоксии – кислородного голодания – больше всего страдают нейроны коры головного мозга.
Работа дыхательной системы обеспечивает нормальное течение метаболизма и участвует в ряде других важных функций:
- синтезе гормонов,
- терморегуляции организма,
- обонянии,
- речи и т. д.
Процесс дыхания включает 3 этапа:
- Внешнее (лёгочное) дыхание;
- Транспорт газов кровью;
- Внутреннее (клеточное, или тканевое) дыхание.
Остановимся на каждом этапе чуть подробнее.
1. Внешнее дыхание
Внешнее, или лёгочное дыхание происходит за счёт ритмичных движений грудной клетки – вдохов и выдохов.
Поскольку в самих лёгких мышц нет, вдох осуществляется с помощью специальных дыхательных мышц: межрёберных и диафрагмы (при глубоком вдохе также подключаются мышцы пресса, груди и шеи). Выдох же происходит пассивно, без участия мышц.
В минуту человек делает около 16–22 вдохов и выдохов (причём женщины дышат чаще).
Порция воздуха попадает по воздухоносным путям в лёгкие и достигает альвеол. В их капиллярах и происходит газообмен: из альвеол в кровь поступает кислород, а кровь отдаёт альвеолам углекислый газ.
Кстати, ещё одно важное понятие, которое тебе нужно знать для ЕГЭ по биологии, – жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ).
Жизненная ёмкость лёгких – это максимальный объём воздуха, который человек может вдохнуть после максимально полного выдоха.
(Ну, или выдохнуть после максимально глубокого вдоха – что, в общем-то, одно и то же.)
ЖЕЛ – физиологически важный показатель, который измеряется с помощью специального прибора – спирометра. В среднем жизненная ёмкость лёгких составляет 3300—4800 мл. Однако у спортсменов (особенно у пловцов) этот показатель намного больше – он может достигать аж 5 литров!
2. Транспорт газов кровью
Итак, кислород проникает в капилляры лёгочных альвеол и там связывается с гемоглобином эритроцитов. В результате образуется непрочное соединение – оксигемоглобин. Не буду здесь сильно морочить тебе голову сложными терминами: подробнее об этом процессе мы говорим на курсе.
Если в двух словах, то происходит вот что: в альвеолах кровь отдаёт углекислый газ и насыщается кислородом, превращаясь из венозной в артериальную. Далее обогащенная кислородом кровь из лёгких двигается по кровеносной системе к тканям, отдавая им кислород и забирая углекислый газ.
3. Клеточное (тканевое) дыхание
Вот клетка получила свой кислород. Что дальше? Всё верно, она использует его для окисления органических веществ, причём этот процесс сопровождается выделением углекислого газа. Если по-умному, то...
Клеточное, или тканевое дыхание – это совокупность биохимических реакций в клетках организмов, в процессе чего: 1) происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды; 2) образуется энергия.
Высвобожденная в результате окисления энергия запасается в клетках в виде АТФ – и далее используется клеткой по мере необходимости.
Вот мы и ответили на вопрос о том, зачем же нужно дыхание. В конечном счёте оно необходимо нам для того, чтобы получать энергию – а значит, жить!
Узнать всё об анатомии для ЕГЭ (и получить ответы на свои вопросы) ты сможешь уже в эту субботу – на моём бесплатном большом вебинаре по анатомии! Регистрируйся вот по этой ссылке.
Жду тебя 11 ноября в 16:00 (мск)!