Дыхательная система человека дыхательные пути бронхи гортань трахея носовая полость егэ

Воздухоносные пути — система полостей, по которым воздух перемещается из внешней среды в легкие. В самих воздухоносных
путях газообмена не происходит: он идет только в легких. К воздухоносным путям относятся: носовая полость, глотка, гортань,
трахея и бронхи. Мы изучим их строение и функции в данной статье.

Носовая полость

Начало дыхательного тракта, воздушный канал, в котором располагаются органы обоняния. Во время вдоха воздух поступает в носовую полость
через ноздри — парные передние отверстия, пройдя через носовые ходы, выходит в полость глотки (носоглотку) через хоаны.

Полость носа покрывает мерцательный эпителий с ресничками, которые способствуют очищению воздуха от пылевых частиц. Во вдыхаемом воздухе
присутствует большое количество микробов, поэтому в носовой полости постоянно идет их обезвреживание за счет лейкоцитов, которые мигрируют
из капилляров в полость носа, где фагоцитируют бактерии.

В верхней части носовой полости расположен орган обоняния, с помощью которого человек различает запахи. Стенки полости носа
оплетены густой сетью капилляров, благодаря которым поступающий воздух согревается. Выделяемая в носовой полости слизь
способствует увлажнению воздуха.

В результате увлажненный, согретый и очищенный воздух через хоаны движется в глотку и достигает гортани.

Гортань

Гортань представляет собой не только воздухоносный путь, но и голосовой аппарат. Стенка гортани образована хрящами:
спереди — надгортанник, щитовидный и перстневидный хрящи, сзади располагаются остальные 3 пары
хрящей.

В гортани находятся голосовые связки,
состоящие из эластических волокон соединительной ткани. Голосовая щель находится между связками, при колебании которых
во время выдоха и возникает звук.

В ходе привычного дыхания (при молчании) голосовая щель широкая, треугольной формы. При разговоре голосовая щель сужается,
и голосовые связки начинают колебаться. Такие изменения связаны с работой мышц гортани, которые, сокращаясь, меняют положение
хрящей, в результате меняется положение голосовых связок и ширина голосовой щели.

В формировании членораздельной речи участвует не только гортань, а также щеки, губы, язык, мягкое небо и околоносовые
пазухи. В период полового созревания под влиянием гормонов у мужчин утолщаются голосовые связки, что приводит к понижению
тембра голоса: голос меняется (мутирует — от лат. mutatio — изменение).

В период полового созревания у мальчиков появляется выступ на передней части шеи — кадык. Это происходит из-за утолщения
щитовидного хряща, которое обусловлено действием половых гормонов.

Обращаю ваше особое внимание на надгортанник, который закрывает вход в гортань во время глотания. Если бы этого не происходило, то частицы пищи попадали бы в
дыхательную систему, вызывая сильный кашель. Каждый из нас, вероятно, во время разговора за приемом пищи ощущал
оплошность такой беседы, начинал поперхиваться, кашлять.

Теперь вы понимаете, что бессмысленно винить в произошедшем надгортанник. Он может быть в двух положениях: либо закрыть вход
в гортань (когда мы едим), либо открыть (во время разговора). Если мы хотим всего и сразу, то надгортанник здесь
ответственность не несет!

Трахея

Ниже гортани располагается трахея — трубка длиной 15-20 см, состоящая из хрящевых полуколец. Сзади к трахее прилежит
пищевод. Слизистая оболочка трахеи выполняет защитную функцию за счет наличия лимфоидной ткани, а слизь, покрывающая
стенки трахеи, увлажняет проходящий в ней воздух.

Мерцательный эпителий покрывает стенку трахеи и выполняет ту же функцию, что и в носовой полости: очищает воздух от
пылевых частиц. Биением ресничек эти инородные частицы направляются обратно, к выходу из дыхательных путей.

Трахея делится на два главных бронха: правый и левый, направляющиеся к одноименным легким.

Бронхи

Правый и левый главные бронхи входят в соответствующие легкие, где многократно ветвятся. Анатомически правый бронх короче и
шире левого, поэтому инородные тела с большей вероятностью попадают в правый бронх. Стенка бронхов отчасти напоминает стенку трахеи: она содержит хрящевые кольца (у трахеи — полукольца), которые не дают бронхам спадаться.

Главные бронхи делятся на долевые, которые делятся на сегментарные, сегментарные делятся на мелкие бронхиолы еще 10-15 раз.
В результате образуется разветвленное бронхиальное дерево.

Ветвятся бронхи много раз, но, само собой, в какой-то момент ветвление прекращается. Бронхи заканчиваются конечными
респираторными бронхиолами, стенки которых лишены хрящей. С этих респираторных бронхиол и начинается структурно-функциональная
единица легкого — ацинус.

От респираторных бронхиол начинаются альвеолярные ходы с мешочками, на стенках которых и расположены альвеолы. Альвеола
(от лат. alveolus — ячейка) — структура в виде пузырька, составляющая респираторные отделы в легком и участвующая в дыхании.
Всего в легких насчитывается около 300 млн. альвеол, а их общая поверхность достигает 140 м² — примерно в 70 раз
больше площади тела человека.

Почти всю поверхность альвеол занимают альвеолоциты I порядка (1-ого типа) — респираторные альвеолоциты. Именно через их мембрану
происходит газообмен между альвеолярным воздухом и кровью.

Альвеолоциты II порядка (2-ого типа) секретируют сурфактант — поверхностно-активное вещество, необходимое для нормальной функции альвеол.
Сурфактант препятствует спадению альвеол и их пересыханию, кроме того сурфактант участвует в образовании аэрогематического барьера.

Заболевания

Ларингит (от др.-греч. λάρυγξ — гортань) — воспаление слизистых оболочек гортани и голосовых связок.

Хронический ларингит — болезнь учителей, дикторов, певцов — развивается у тех, кто по роду
своей деятельности вынужден длительно перенапрягать голосовые связки. Сопровождается першением в горле, кашлем, голос
может ослабевать вплоть до полного исчезновения, иногда бывает затруднено дыхание.

Дыхательная система человека — совокупность органов и тканей, обеспечивающих в организме человека обмен газов между кровью и внешней средой.

Функция дыхательной системы: 

• поступление в организм кислорода;
• выведение из организма углекислого газа;
• выведение из организма газообразных продуктов метаболизма;
• терморегуляция;
• синтетическая: в тканях лёгких синтезируются некоторые биологически активные вещества: гепарин, липиды и др.;
• кроветворная: в лёгких созревают тучные клетки и базофилы;
• депонирующая: капилляры лёгких могут накапливать большое количество крови;
• всасывательная: с поверхности лёгких легко всасываются эфир, хлороформ, никотин и многие другие вещества.

Дыхательная система состоит из лёгких и дыхательных путей.

Лёгочные сокращения осуществляются с помощью межрёберных мышц и диафрагмы.

Дыхательные пути: носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы.

Лёгкие состоят из лёгочных пузырьков — альвеол.

Рис. Дыхательная система

дыхательные пути

НОСОВАЯ ПОЛОСТЬ

Полости носа и глотки являются верхними дыхательными путями. Нос образован системой хрящей, благодаря которым носовые ходы всегда открыты. В самом начале носовых ходов располагаются мелкие волоски, которые задерживают крупные пылевые частицы вдыхаемого воздуха.  

Носовая полость выстлана изнутри слизистой оболочкой, пронизанной кровеносными сосудами. Она содержит большое количество слизистых желез (150 желез/см2см2слизистой оболочки). Слизь препятствует размножению микробов. Из кровеносных капилляров на поверхность слизистой оболочки выходит большое количество лейкоцитов-фагоцитов, которые уничтожают микробную флору.

Кроме того, слизистая оболочка может значительно изменяться в своем объёме. Когда стенки её сосудов сокращаются, она сжимается, носовые ходы расширяются, и человек легко и свободно дышит.

Слизистая оболочка верхних дыхательных путей образована мерцательным эпителием. Движение ресничек отдельной клетки и всего эпителиального пласта строго координировано: каждая предыдущая ресничка в фазах своего движения опережает на определённый промежуток времени последующую, поэтому поверхность эпителия волнообразно подвижна — «мерцает». Движение ресничек помогает сохранять дыхательные пути в чистоте, удаляя вредные вещества.

Рис. 1. Мерцательный эпителий дыхательной системы

В верхней части носовой полости находятся органы обоняния.

Функция носовых ходов:

• фильтрация микроорганизмов;
• фильтрация пыли;
• увлажнение и согревание вдыхаемого воздуха;
• слизь смывает все отфильтрованное в желудочно-кишечный тракт.

Полость разделена решётчатой костью на две половины. Костные пластинки разделяют обе половины на узкие, сообщающиеся между собой ходы.

В полость носа открываются пазухи воздухоносных костей: гайморова, лобная и др. Эти пазухи называются придаточными пазухами носа. Они выстланы тонкой слизистой оболочкой, содержащей небольшое количество слизистых желез. Все эти перегородки и раковины, а также многочисленные придаточные полости черепных костей резко увеличивают объём и поверхность стенок носовой полости. 

Далее ходы открываются двумя носоглоточными отверстиями (хоанами) в глотку,расположенную позади носовой и ротовой полости.

Нижняя часть глотки переходит в две трубки: дыхательную (спереди) и пищевод (сзади). Таким образом, глотка является общим отделом для пищеварительной и дыхательной системы.

ГОРТАНЬ

Верхнюю часть дыхательной трубки составляет гортань, расположенная в передней части шеи. Большая часть гортани также выстлана слизистой оболочкой из мерцательного (ресничного) эпителия. 

Гортань состоит из подвижно соединённых между собой хрящей: перстневидного, щитовидного (образует кадык, или адамово яблоко) и двух черпаловидных хрящей.

Надгортанник прикрывает вход в гортань в момент глотания пищи. Передним концом надгортанник соединён с щитовидным хрящом.

Рис. Гортань

Хрящи гортани соединены между собой суставами, а промежутки между хрящами затянуты соединительнотканными перепонками.

В гортани находятся голосовой аппарат, состоящий из голосовых связок и голосовых мышц; их функция — голосообразование. 

Рис. Голосовой аппарат

Голосовые связки покрыты многослойным плоским эпителием и слизистых желез не имеют. Увлажнение голосовых связок происходит благодаря оттеканию слизи из вышележащих отделов.

К гортани снаружи прилегает щитовидная железа.

Спереди гортань защищена передними мышцами шеи. 

ТРАХЕЯ И БРОНХИ

Трахея — дыхательная трубка длиной около 12 см.

Она составлена из 16−20 хрящевых полуколец, которые не смыкаются сзади; полукольца предотвращают спадание трахеи во время выдоха.

Задняя часть трахеи и промежутки между хрящевыми полукольцами затянуты соединительнотканной перепонкой. Позади трахеи лежит пищевод, стенка которого во время прохождения пищевого комка слегка выпячивается в её просвет.

Рис. Поперечный срез трахеи: 1 — мерцательный эпителий; 2 — собственный слой слизистой оболочки; 3 — хрящевое полукольцо; 4 — соединительнотканная перепонка

На уровне IV−V грудных позвонков трахея делится на два крупных первичных бронха,отходящих в правое и левое лёгкие. Это место деления носит название бифуркации (разветвления).

Через левый бронх перегибается дуга аорты, а правый огибается идущей сзади наперёд непарной веной. По выражению старых анатомов, «дуга аорты сидит верхом на левом бронхе, а непарная вена — на правом».

Хрящевые кольца, расположенные в стенках трахеи и бронхах, делают эти трубки упругими и неспадающимися, благодаря чему воздух по ним проходит легко и беспрепятственно. Внутренняя поверхность всего дыхательного пути (трахеи, бронхов и части бронхиол) покрыта слизистой оболочкой из многорядного мерцательного эпителия.

Устройство дыхательных путей обеспечивает согревание, увлажнение и очищение поступающего со вдохом воздуха. Частицы пыли мерцательным эпителием продвигаются кверху и с кашлем и чиханием удаляются наружу. Микробы обезвреживаются лимфоцитами слизистой оболочки.

лЁгкие

Лёгкие (правое и левое) находятся в грудной полости под защитой грудной клетки.

ПЛЕВРА

Лёгкие покрыты плеврой.

Плевра — тонкая, гладкая и влажная, богатая эластическими волокнами серозная оболочка, одевающая каждое из лёгких.

Различают лёгочную плевру, плотно срощенную с тканью лёгкого, и пристеночную плевру, выстилающую изнутри стенки грудной клетки. 

У корней лёгких лёгочная плевра переходит в пристеночную. Таким образом, вокруг каждого лёгкого образуется герметически замкнутая плевральная полость, представляющая узкую щель между лёгочной и пристеночной плеврой. Плевральная полость заполнена небольшим количеством серозной жидкости, играющей роль смазки, облегчающей дыхательные движения лёгких.

Рис. Плевра

СРЕДОСТЕНИЕ

Средостение — пространство между правым и левым плевральными мешками. Оно ограничено спереди грудиной с реберными хрящами, сзади — позвоночником.

В средостении располагаются сердце с крупными сосудами, трахея, пищевод, вилочковая железа, нервы диафрагмы и грудной лимфатический проток.

БРОНХИАЛЬНОЕ ДЕРЕВО

Глубокими бороздами правое лёгкое разделено на три доли, а левое — на две. У левого лёгкого на стороне, обращённой к срединной линии, имеется углубление, которым оно прилежит к сердцу. 

В каждое лёгкое с внутренней стороны входят толстые пучки, состоящие из первичного бронха, лёгочной артерии и нервов, а выходят по две лёгочные вены и лимфатические сосуды. Все эти бронхиально-сосудистые пучки, вместе взятые, образуют корень лёгкого. Вокруг лёгочных корней расположено большое количество бронхиальных лимфатических узлов.

Входя в лёгкие, левый бронх делится на две, а правый — на три ветви по числу лёгочных долей. В лёгких бронхи образуют так называемое бронхиальное дерево. С каждой новой «веточкой» диаметр бронхов уменьшается, пока они не становятся совсем микроскопическими бронхиолами с диаметром в 0,5 мм. В мягких стенках бронхиол имеются гладкие мышечные волокна и нет хрящевых полуколец. Таких бронхиол насчитывается до 25 млн.

Рис. Бронхиальное дерево

Бронхиолы переходят в ветвистые альвеолярные ходы, которые оканчиваются лёгочными мешочками, стенки которых усыпаны вздутиями — лёгочными альвеолами. Стенки альвеол пронизаны сетью капилляров: в них происходит газообмен.

Альвеолярные ходы и альвеолы обвиты множеством упругих соединительнотканных и эластических волокон, которые составляют также основу мельчайших бронхов и бронхиол, благодаря чему лёгочная ткань легко растягивается во время вдоха и снова спадается во время выдоха.

АЛЬВЕОЛЫ

Альвеолы образованы сетью тончайших эластических волокон. Внутренняя поверхность альвеол выстлана однослойным плоским эпителием. Стенки эпителия вырабатываютсурфактант — поверхностно-активное вещество, выстилающее изнутри альвеолы и препятствующее их спаданию. 

Под эпителием лёгочных пузырьков залегает густая сеть капилляров, на которые разбиваются конечные ветви лёгочной артерии. Через соприкасающиеся стенки альвеол и капилляров происходит газообмен при дыхании. Попав в кровь, кислород связывается с гемоглобином и разносится по всему организму, снабжая клетки и ткани. 

Рис. Альвеолы   

Рис. Газообмен в альвеолах

До рождения плод через лёгкие не дышит и лёгочные пузырьки находятся в спавшемся состоянии; после рождения с первым же вдохом альвеолы раздуваются и остаются расправленными на всю жизнь, сохраняя в себе некоторое количество воздуха даже при самом глубоком выдохе.

физиология дыхания

Все процессы жизнедеятельности протекают при обязательном участии кислорода, т. е. являются аэробными. Особенно чувствительной к кислородной недостаточности является ЦНС, и прежде всего корковые нейроны, которые в бескислородных условиях погибают раньше других. Как известно, период клинической смерти не должен превышать пяти минут. В противном случае в нейронах коры головного мозга развиваются необратимые процессы. 

Дыхание — физиологический процесс обмена газов в лёгких и тканях.

Весь процесс дыхания можно разделить на три основных этапа:

• лёгочное (внешнее) дыхание: газообмен в капиллярах лёгочных пузырьков;
• транспорт газов кровью;
• клеточное (тканевое) дыхание: газообмен в клетках (ферментативное окисление питательных веществ в митохондриях).

Рис. Лёгочное и тканевое дыхание

Эритроциты содержат гемоглобин, сложный железосодержащий белок. Этот белок способен присоединять к себе кислород и углекислый газ.

Проходя по капиллярам лёгких, гемоглобин присоединяет к себе 4 атома кислорода, превращаясь в оксигемоглобин. Эритроциты транспортируют кислород из лёгких в ткани организма. В тканях происходит освобождение кислорода (оксигемоглобин превращается в гемоглобин) и присоединение углекислого газа (гемоглобин превращается в карбогемоглобин). Далее эритроциты транспортируют углекислый газ к лёгким для удаления из организма.

Рис. Транспортная функция гемоглобина

Молекула гемоглобина образует стойкое соединение с оксидом углерода II (угарным газом). Отравление угарным газом приводит к гибели организма в связи с кислородной недостаточностью.

МЕХАНИЗМ ВДОХА И ВЫДОХА

Вдох — является активным актом, так как осуществляется при помощи специализированных дыхательных мышц.

К дыхательным мышцам относятся межрёберные мышцы и диафрагма. При глубоком вдохе используются мышцы шеи, груди и пресса.

Сами лёгкие мышц не имеют. Они не способны самостоятельно растягиваться и сокращаться. Лёгкие лишь следуют за грудной клеткой, которая расширяется благодаря диафрагме и межрёберным мышцам.

Диафрагма во время вдоха опускается на 3−4 см, вследствие чего объём грудной клетки увеличивается на 1000−1200 мл. Кроме того, диафрагма отодвигает нижние рёбра к периферии, что также ведёт к увеличению ёмкости грудной клетки. Причём чем сильнее сокращения диафрагмы, тем больше увеличивается объём грудной полости.

Межрёберные мышцы, сокращаясь, приподнимают рёбра, что также вызывает увеличение объёма грудной клетки.

Лёгкие, следуя за растягивающейся грудной клеткой, сами растягиваются, и давление в них падает. В результате создаётся разность между давлением атмосферного воздуха и давлением в лёгких, воздух устремляется в них — происходит вдох.

Выдох, в отличие от вдоха, является пассивным актом, так как в его осуществлении не принимают участие мышцы. При расслаблении межрёберных мышц рёбра под действием силы тяжести опускаются; диафрагма, расслабляясь, поднимается, занимая свое привычное положение, и объём грудной полости уменьшается — лёгкие сокращаются. Происходит выдох.

Лёгкие находятся в герметически закрытой полости, образованной лёгочной и пристеночной плеврой. В плевральной полости давление ниже атмосферного («отрицательное»). За счёт отрицательного давления лёгочная плевра плотно прижимается к пристеночной. 

Уменьшение давления в плевральном пространстве является основной причиной увеличения объёма лёгких во время вдоха, то есть является той силой, которая и растягивает лёгкие. Так, во время увеличения объёма грудной клетки давление в межплевральном образовании уменьшается, и вследствие разности давлений воздух активно поступает в лёгкие и увеличивает их объём.

Во время выдоха давление в плевральной полости возрастает, и в силу разности давлений воздух выходит, лёгкие спадаются. 

Грудное дыхание осуществляется преимущественно за счёт наружных межрёберных мышц.

Брюшное дыхание осуществляется за счёт диафрагмы.

У мужчин отмечается брюшной тип дыхания, а у женщин — грудной. Однако независимо от этого и мужчины, и женщины дышат ритмично. С первого часа жизни ритм дыхания не нарушается, изменяется лишь его частота.

Новорождённый ребёнок дышит 60 раз в минуту, у взрослого человека частота дыхательных движений в покое составляет около 16−18. Однако во время физической нагрузки, эмоционального возбуждения или при повышении температуры тела частота дыхания может значительно увеличиваться. 

Жизненная Ёмкость лЁгких

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) — это максимальное количество воздуха, которое может поступить и вывестись из лёгких во время максимального вдоха и выдоха.

Жизненная емкость лёгких определяется прибором спирометром.

У взрослого здорового человека ЖЕЛ меняется в пределах от 3500 до 7000 мл и зависит от пола и от показателей физического развития: например, объема грудной клетки.

ЖЕЛ состоит из нескольких объемов:

1. Дыхательный объем (ДО) — это количество воздуха, которое поступает и выводится из лёгких при спокойном дыхании (500-600 мл).
2. Резервный объем вдоха (РОВ) — это максимальное количество воздуха, которое может поступить в лёгкие после спокойного вдоха (1500 — 2500 мл).
3. Резервный объем выдоха (РОВ) — это максимальное количество воздуха, которое может вывестись из лёгких после спокойного выдоха(1000 — 1500 мл).

регуляция дыхания

Дыхание регулируется нервными и гуморальными механизмами, которые сводятся к обеспечению ритмической деятельности дыхательной системы (вдох, выдох) и адаптационных дыхательных рефлексов, то есть изменению частоты и глубины дыхательных движений, имеющих место при изменяющихся условиях внешней среды или внутренней среды организма.

Ведущим дыхательным центром, как было установлено Н. А. Миславским в 1885 году, является дыхательный центр, расположенный в области продолговатого мозга.

Дыхательные центры обнаружены в области гипоталамуса. Они принимают участие в организации более сложных адаптационных дыхательных рефлексов, необходимых при изменении условий существования организма. Кроме того, дыхательные центры размещаются и в коре головного мозга, осуществляя высшие формы адаптационных процессов. Наличие дыхательных центров в коре головного мозга доказывается образованием дыхательных условных рефлексов, изменениями частоты и глубины дыхательных движений, имеющих место при различных эмоциональных состояниях, а также произвольными изменениями дыхания.

Вегетатвная нервная система иннервирует стенки бронхов. Их гладкая мускулатура снабжена центробежными волокнами блуждающих и симпатических нервов. Блуждающие нервы вызывают сокращение бронхиальной мускулатуры и сужение бронхов, а симпатические нервы расслабляют бронхиальную мускулатуру и расширяют бронхи.

Гуморальная регуляция: вдох осуществляется рефлекторно в ответ на повышение концентрацию углекислого газа в крови.

А1. Газообмен между кровью и атмосферным воздухом

происходит в

1) альвеолах легких

2) бронхиолах

3) тканях

4) плевральной полости

А2. Дыхание – это процесс:

1) получения энергии из органических соединений при участии кислорода

2) поглощения энергии при синтезе органических соединений

3) образования кислорода в ходе химических реакций

4) одновременного синтеза и распада органических соединений.

А3. Органом дыхания не является:

1) гортань 

2) трахея 

3) ротовая полость

4) бронхи

А4. Одной из функций носовой полости является:

1) задержка микроорганизмов 

2) обогащение крови кислородом

3) охлаждение воздуха             

4) осушение воздуха

А5. Гортань от попадания в нее пищи защищает(ют):

1) черпаловидный хрящ 

3) надгортанник

2) голосовые связки        

4) щитовидный хрящ

А6. Дыхательную поверхность легких увеличивают

1) бронхи

2) бронхиолы

3) реснички 

4) альвеолы

А7. Кислород поступает в альвеолы и из них в кровь путем

1) диффузии из области с меньшей концентрацией газа в область с большей концентрацией

2) диффузии из области с большей концентрацией газа в область с меньшей концентрацией

3) диффузии из тканей организма

4) под влиянием нервной регуляции

А8. Ранение, нарушившее герметичность плевральной полости приведет к

1) торможению дыхательного центра 

2) ограничению движения легких

3) избытку кислорода в крови            

4) избыточной подвижности легких

А9. Причиной тканевого газообмена служит

1) разница в количестве гемоглобина в крови и тканях

2) разность концентраций кислорода и углекислого газа в крови и тканях

3) разная скорость перехода молекул кислорода и углекислого газа из одной среды в другую

4) разность давлений воздуха в легких и плевральной полости

В1. Выберите процессы, происходящие при газообмене в легких

1) диффузия кислорода из крови в ткани

2) образование карбоксигемоглобина

3) образование оксигемоглобина

4) диффузия углекислого газа из клеток в кровь

5) диффузия атмосферного кислорода в кровь

6) диффузия углекислого газа в атмосферу

В2. Установите правильную последовательность прохождения атмосферного воздуха через дыхательные пути

А) гортань

В) бронхи

Д) бронхиолы

Б) носоглотка

Г) легкие

Е) трахея

Дыхательный аппарат человека

Дыхательный аппарат человека состоит из легких и дыхательных или воздухоносных путей. Воздухоносные пути делятся на верхние и нижние дыхательные пути.

Верхние дыхательные пути

Верхние дыхательные пути включают:

• наружный нос. Он располагается в центральной части лица и представляет собой образование, напоминающее трехгранную пирамиду. Наружный нос — это комплекс из спинки, корня, верхушек и двух крыльев. Носовые кости, хрящи носа и отростки верхней челюсти составляют твердую внутреннюю основу. Ноздри разграничиваются при помощи крыльев носа. Через ноздри в полость носа и в обратном направлении перемещается воздух. Ноздри внутри переходят в преддверие носовой полости;
• полость носа. С одной стороны полость открывают ноздри, а с другой стороны она открывается при помощи хоан соединяется с носоглоткой.

Носовая перегородка находится на срединной линии носа.

Полость носа включает преддверие и непосредственно полость носа. Между ними располагается граница, которая называется порогом носа. В полости носа также есть верхняя, средняя и нижняя носовые раковины. Костная основа первых двух раковин — части решетчатой кости. Нижняя носовая раковина является самостоятельной костью.

В носовой полости размещается общий носовой ход.

Слизистая оболочка полости носа состоит из обонятельной (верхний носовой ход) и респираторной области. Последнюю образует мерцательный эпителий: у него есть реснички и он выделяет слизь. Это необходимо для выполнения им защитной функции.

Кости черепа содержат специальные полости, которые заполнены воздухом, придаточные пазухи носа или околоносовые пазухи.

К околоносовым пазухам причисляют:

• верхнечелюстную пазуху. Ее еще называют Гайморовой;
• лобную пазуху;
• клиновидную пазуху;
• ячейки решетчатого лабиринта.

Назначение придаточных пазух — обеспечение резонанса во время разговора.

Воздух, который человек вдыхает, из носовой полости попадет сначала в носоглотку и ротоглотку, а затем — в гортань.

Нижние дыхательные пути

Нижние дыхательные пути включает гортань, трахею и главные бронхи.

Гортань

Гортань располагается в передней части шейного отдела. В верхней части она связана с подъязычной костью, а в нижней — переходит в трахею. Спереди гортань прикрывают мышцы, а сзади — глотка. С обеих сторон гортани располагаются яремная вена, сонные артерии и блуждающий нерв.

В полости гортани есть несколько отделов:

• верхний или преддверие;
• средний или промежуточная часть;
• нижний или подголосовая полость.

Отделяются друг от друга эти отделы при помощи преддверных и голосовых связок.

Хрящи формируют основу гортани.

Выделяют непарные и парные хрящи гортани.

Непарные хрящи гортани:

• щитовидный. Его задача — закрывать гортань спереди. Соединение двух пластинок хряща под острым углом образует выступ гортани. У мужчин он более выразительный — называется кадык;
• надгортанный. Он располагается над входом в гортань за корнем языка. В его состав входят пластинка, стебелек и надгортанник. Основная функция надгортанника — препятствие попаданию в дыхательные пути воды и пищи;
• перстневидный. Он располагается ниже остальных хрящей и непосредственно участвует в формировании основной гортани. В состав этого хряща входят дуга и пластинки в виде перстня (благодаря чему и получил свое название).

Парные хрящи гортани:

• черпаловидный. Его месторасположение — задняя часть пластинки перстневидного хряща. Он имеет мышечный и голосовой отростки. Между щитовидным хрящом и голосовым отростком натянута голосовая связка;
• конусовидный и рожковидный хрящи. Они маленькие и находятся в месте входа в гортань;
• зерновидный. Его расположение — толща латеральной области щитоподъязычной мембраны.

Основные функции гортани:

• обеспечение проведения воздуха;
• защита от проникновения пыли и инородных частиц (осуществляется при помощи кашля);
• голосообразование (гортань является органом, образующим голос).

Трахея

Трахея или дыхательное горло — это полая трубка, обладающая цилиндрической формой.

Ее размеры — от 11 до 13 см. Начинается трахея на уровне 7-го шейного позвонка от гортани.

Между 4-м и 5-м грудными позвонками происходит разделение трахеи на 2 бронха, которое сопровождается ее бифуркацией. Трахея состоит из грудной и шейной частей. Основа трахеи — хрящевые полукольца (от 15 до 20 штук). В задней части трахеи нет хрящевой ткани: в этом месте ее составляют соединительнотканные элементы и гладкие мышцы.

При помощи трахеи средостение разграничивается на переднее и заднее. Сзади от трахеи находится пищевод. К трахее также прилегают аорта и прочие крупные сосуды. Важно отметить, что в слизистой оболочке трахеи есть множество желез.

Главные бронхи

Угол расхождения главных бронхов — 70 градусов. Правый главный бронх шире и короче, чем левый (длина правого всего 3 см), и является продолжением трахеи, а также занимает вертикальное положение. Длина левого главного бронха — 4-5 см.

Главные бронхи — составная часть ворот легких: здесь они начинают ветвиться и формируют начало бронхиального дерева. Внутреннюю стенку главных бронхов выстилает мерцательный эпителий — она состоит из хрящевых полуколец. Снаружи бронхи покрывает адвентициальная оболочка.

Легкие

Легкие — главный орган дыхания. Они расположены в грудной полости и характеризуются губчатым альвеолярным строением.

О дыхании человек так же мало задумывается, как и о работе остальных органов, — ровно до тех пор, пока не начинает задыхаться по каким-то причинам: большая физическая нагрузка, одышка, заложенный нос, недостаток кислорода в разреженном воздухе и пр. При малейших сбоях дыхания наш организм перестает нормально работать, потому что дыхание — это процесс, без которого невозможны обмен веществ и энергии, а также поддержание гомеостаза.

Главная функция органов дыхания — транспорт кислорода, выведение углекислого газа и некоторых других веществ. Воздухоносные пути в целом выполняют несколько задач. Во-первых, конечно, с их участием воздух вентилирует легкие. Во-вторых, он увлажняется и согревается. Интересно, что чем дальше народы мигрировали на север, тем уже и длиннее у них становились носовые ходы — чтобы холодный воздух успевал согреться. Наконец, воздух, проходя по путям, очищается (именно для этого в носу имеются волоски, а слизистая его, так же, как у трахеи и бронхов, покрыта ресничным эпителием). Крупные посторонние частицы удаляются при кашле из трахеи, а из носовой полости они просто-таки вылетают при чихании.

Отметим, что механизм срабатывает так, что при чихании поток воздуха идет через нос, а при кашле через рот. А вот при удушье кашель не появляется, лицо багровеет, вздуваются вены на шее и висках, появляются судороги. И именно в этот момент человек понимает, что без воздуха жизнь невозможна.

Верхние дыхательные пути. Носовая полость

1.      Полость симметрична, разделена хрящевой перегородкой на левую и правую сторону. Носовая перегородка может быть не идеально ровной, к ее искривлению ведут врожденные факторы или травмы.

2.      Стенки полости носа прошиты густой сеточкой кровеносных сосудов, в которых течет очень теплая артериальная кровь, согревающая проходящий воздух, словно батарея центрального отопления.

3.      В задней части носовой полости лежит орган обоняния. При определенных заболеваниях или злоупотреблении «капельками для носа» обоняние ухудшается.

4.      Слизистая оболочка носа снабжена ресничками и выделяющими слизь железами. В слизи имеется лизоцим — вещество с высоким содержанием лимфоцитов, убивающее бактерии. Реснички очищают поступающий извне воздух, так что совет мамы «закрой рот, дыши носом» совершенно обоснован. При дыхании ртом гораздо проще нахватать холодный воздух, вирусы, бактерии и вредные вещества.

5.      Носовые полости имеют чувствительные клетки, определяющие рефлекс чихания.

Носоглотка — самый верхний отдел глотки, лежащий позади носовой полости. Через отверстия-хоаны воздух из носа поступает в носоглотку, а затем опускается ниже, в гортань.

Ротовая полость прикрыта, словно чайник крышкой, твердым небом. Это замечательное приспособление, разделившее ротовую и носовую полости, впервые сформировалось у пресмыкающихся (крокодилов, черепах). Благодаря ему стало возможным одновременно дышать и глотать — и не давиться пищей при этом. У одного новорожденного из 2500 имеется такая патологии, как «волчья пасть», незаросшая щель в небе.

Перед гортанью и пищеводом находятся миндалины: небные (которые мы привыкли называть гландами), глоточная (если она увеличена, говорят об аденоидах), язычная. Они состоят из лимфоидной ткани, участвуют в иммунном процессе, защищают от инфекций. Несколько десятилетий назад операция по удалению миндалин у часто болеющих детей была довольно популярной, но сейчас врачи относятся к ней скептически.

Нижние дыхательные пути. Гортань

1.      Гортань — отдел дыхательной системы, расположенный между глоткой и трахеей. Образно гортань можно назвать «сторожевым псом» легких.

2.      Спереди и с боков у нее находится щитовидный хрящ, у мужчин видна его выступающая часть — кадык. Формируется кадык у мальчиков в пубертате и может достигать внушительных размеров.

3.      Вход в гортань при глотании перекрывает надгортанник, также состоящий из хрящевой ткани. Благодаря его наличию пища не проваливается в дыхательное горло. Надгортанник укреплен связками, к нему не подходят никакие мышцы.

4.      Между хрящами гортани расположена пара эластических складок — это голосовые связки, в пространстве между которыми имеется голосовая щель.

Голосовые связки и рождение звука

1.      В основном голосовые связки состоят из соединительной ткани — плотной, с эластичными волокнами. Также в связках имеется скелетная поперечно-полосатая мышечная ткань.

2.      Снаружи связки покрывает многослойный неороговевающий эпителий.

3.      Связки сзади крепятся к правому и левому черпаловидным хрящам, спереди — к щитовидному хрящу.

4.      У мужчин более длинные и толстые голосовые связки. Чем меньше их длина, тем выше голос. Именно потому, что у женщин связки короче, голос их значительно выше.

5.      При молчании голосовые связки расходятся, щель принимает форму равнобедренного треугольника — человек через нее просто дышит.

6.      При говорении связки смыкаются (щель в это время узкая), воздух колеблет их, рождая звук.

7.      При шепоте связки лишь приоткрыты, щель небольшая.

8.      Артикуляция — процесс формирования речи при участии разных органов, их скоординированная работа. Она может быть неправильной, и тогда человека сложно понять окружающим.

9.      Окончательное формирование звуков идет в полостях рта, носоглотки и носа, в процессе активно участвуют язык, нижняя челюсть, губы. Имеют здесь значение в качестве резонаторов также воздушные полости костей черепа — фронтальная пазуха лобной кости и гайморовы пазухи.

10. Связкам вредят крик, курение, алкоголь, холодный воздух. Именно поэтому профессиональные певцы ведут правильный образ жизни.

Трахея

1.      Следующий после гортани участок — трахея.

2.      Она расположена спереди от пищевода, и ее наружная часть, словно броненосец, защищена полутора–двумя десятками хрящевых полуколец.

3.      «Спина» трахеи, ее задняя сторона, обращенная к пищеводу, мягкая и хрящей не имеет. Отсутствие здесь хрящей необходимо для того, чтобы пища, даже большим комком, могла пройти по пищеводу.

4.      В нижней части трахея разделяется на пару бронхов с хрящевыми полукольцами. В мелких бронхах есть хрящевые пластинки, но бронхиолы, мельчайшие бронхи, уже не имеют хрящиков. Они содержат много гладкомышечных волокон, а также эластичных волокон для поддержания открытым просвета.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда — курсы ЕГЭ по биологии

Дыхательная система — совокупность органов, обеспечивающих поступление кислорода из окружающего воздуха в дыхательные пути, и осуществляющих газообмен, т.е. поступление кислорода в кровоток и выведение углекислого газа из кровотока обратно в атмосферу. Однако дыхательная система — это не только обеспечение организма кислородом — это еще и человеческая речь, и улавливание различных запахов, и теплообмен.

Органы дыхательной системы человека условно делятся на дыхательные пути, или проводники, по которым воздушная смесь поступает к легким, и легочную ткань, или альвеолы.

Дыхательные пути по уровню прикрепления пищевода условно делятся на верхние и нижние. К верхним относятся:

• нос и его придаточные пазухи
• ротоглотка
• гортань

К нижним дыхательным путям относятся:

• трахея
• главные бронхи
• бронхи следующих порядков
• терминальные бронхиолы.

Носовая полость — первый рубеж при поступлении воздуха в организм. На пути пылевых частиц встают многочисленные волоски, расположенные на слизистой полости носа, и очищают проходящий воздух. Носовые раковины представлены хорошо кровоснабжаемой слизистой и, проходя сквозь извитые носовые раковины, воздух не только очищается, но и согревается.

Также нос – орган, благодаря которому мы наслаждаемся ароматом свежей выпечки, или точно можем определить местонахождение общественного туалета. А все потому, что на слизистой верхней носовой раковины расположены чувствительные обонятельные рецепторы. Их количество и чувствительность генетически запрограммированы, благодаря чему парфюмеры создают запоминающиеся ароматы духов.

Проходя сквозь ротоглотку, воздух попадает в гортань. Как же получается, что пища и воздух проходят через одни и те же части тела и не смешиваются? При глотании надгортанник прикрывает дыхательные пути, и пища попадает в пищевод. При повреждении надгортанника человек может поперхнуться. Попадание еды в дыхательные пути требует немедленной помощи и может даже привести к смерти.

Гортань состоит из хрящей и связок. Хрящи гортани видны невооруженным глазом. Самый крупный из хрящей гортани — щитовидный хрящ. Его строение зависит от половых гормонов и у мужчин он сильно выдвигается вперед, формируя адамово яблоко, или кадык. Именно хрящи гортани служат ориентиром для врачей при проведении трахеотомии или коникотомии – операций, которые проводятся, когда инородное тело или опухоль перекрывают просвет дыхательных путей, и обычным способом человек не может дышать.

Дальше на пути воздуха встают голосовые связки. Именно проходя через голосовую щель и заставляя дрожать натянутые голосовые связки, человеку доступна не только функция речи, но и пение. Некоторые уникальные певцы могут заставить дрожать связки с частотой 1000 децибел и силой своего голоса взрывать хрустальные стаканы
(в России самым широким диапазоном голоса в пять октав обладает Светлана Феодулова — участница шоу «Голос–2»).

Через гортань и голосовые связки воздух поступает в трахею. Трахея анатомически делится на шейную и грудную части. Анатомическим ориентиром является яремная вырезка грудины.

Трахея имеет строение хрящевых полуколец. Передняя хрящевая часть обеспечивает беспрепятственное прохождение воздуха за счет того, что трахея не спадается. Сзади к трахее прилегает пищевод, и мягкая часть трахеи не задерживает прохождение пищи по пищеводу.

Дальше воздух по бронхам и бронхиолам, выстланным мерцательным эпителием, добирается до конечного отдела легких — альвеол. Легочная ткань, или альвеолы – конечные, или терминальные отделы трахеобронхиального дерева, похожие на слепо заканчивающиеся мешочки.

Множество альвеол формируют легкие. Легкие — парный орган. Природа позаботилась о своих нерадивых детях, и некоторые важные органы – легкие и почки – создала в двойном экземпляре. Человек может жить и с одним легким. Легкие расположены под надежной защитой каркаса из прочных ребер, грудины и позвоночника.

Функции дыхательной системы

Интересно, что легкие лишены мышечной ткани и сами дышать не могут. Дыхательные движения обеспечивает работа мышц диафрагмы и межреберных мышц.

Человек совершает дыхательные движения благодаря сложному взаимодействию различных групп мышц межреберных, мышц брюшного пресса при глубоком дыхании, а самая мощная мышца, участвующая в дыхании, – диафрагма.

Наглядно представить работу дыхательных мышц поможет опыт с моделью Дондерса, описанный на странице 177 учебника «Биология 9 класс» под редакцией Пономаревой И.Н.

Легкие и грудная клетка выстланы плеврой. Плевра, которая выстилает легкие, называется легочной, или висцеральной. А та, которая покрывает ребра, – пристеночной, или париетальной. Строение дыхательной системы обеспечивает необходимый газообмен.

При вдохе мышцы растягивают легочную ткань, как умелый музыкант меха у баяна, и воздушная смесь атмосферного воздуха, состоящая из 21% кислорода, 79% азота и 0.03% углекислого газа поступает по дыхательным путям к конечному отделу, где оплетенные тонкой сетью капилляров альвеолы готовы принять кислород и отдать отработанный углекислый газ из человеческого тела. Состав выдыхаемого воздуха отличается значительно бо´льшим содержанием углекислого газа – 4%.

Чтобы представить масштаб газообмена, только подумайте, что площадь всех альвеол человеческого организма примерно равна волейбольной площадке.

Чтобы альвеолы не слипались, их поверхность выстлана сурфактантом — специальной смазкой, содержащей липидные комплексы.

Терминальные отделы легких густо оплетены капиллярами и стенка кровеносных сосудов тесно соприкасается со стенкой альвеол, что позволяет содержащемуся в альвеолах кислороду по разнице концентраций, без участия переносчиков, путем пассивной диффузии поступать в кровь.

Если вспомнить основы химии, а конкретно – тему растворимость газов в жидкостях, особо дотошные могут сказать: «Ерунда какая, ведь растворимость газов с повышением температуры уменьшается, а тут вы рассказываете, что кислород отлично растворяется в теплой, почти горячей — примерно 38-39^°С, соленой жидкости».
И они правы, но забывают, что эритроцит содержит гемоглобин-захватчик, одна молекула которого может присоединить 8 атомов кислорода и транспортировать их к тканям!

В капиллярах кислород связывается с белком-переносчиком на эритроцитах и по легочным венам к сердцу возвращается насыщенная кислородом артериальная кровь.
Кислород участвует в процессах окисления, а клетка в результате получает необходимую для жизнедеятельности энергию.

Дыхание и газообмен – самые важные функции дыхательной системы, но далеко не единственные. Дыхательная система обеспечивает поддержание теплового баланса за счет испарения воды при дыхании. Внимательный наблюдатель замечал, что в жаркую погоду человек начинает чаще дышать. У людей, правда, этот механизм работает не так эффективно, как у некоторых животных, например у собак.

Гормональную функцию через синтез важных нейромедиаторов (серотонина, дофамина, адреналина) обеспечивают лёгочные нейроэндокринные клетки (PNE-pulmonary neuroendocrine cells). Также в легких синтезируются арахидоновая кислота и пептиды.

Регуляция

Казалось бы, что тут сложного. Содержание кислорода в крови снизилось, и вот она – команда для вдоха. Однако на самом деле механизм значительно сложнее. Ученые до сих пор не разгадали механизм, благодаря которому человек дышит. Исследователи лишь выдвигают гипотезы, и только некоторые из них доказываются сложными экспериментами. Точно установлено лишь то, что истинного водителя ритма в дыхательном центре, подобного водителю ритма в сердце, нет.

В стволе мозга расположен дыхательный центр, который состоит из нескольких разрозненных групп нейронов. Выделяют три основных группы нейронов:

• дорсальная группа — основной источник импульсов, которые обеспечивают постоянный ритм дыхания;
• вентральная группа — контролирует уровень вентиляции легких и может стимулировать вдох или выдох в зависимости от момента возбуждения.Именно эта группа нейронов управляет мышцами брюшного пресса и живота для глубокого дыхания;
• пневмотаксический центр — благодаря его работе происходит плавная смена выдоха вдохом.

Для полноценного обеспечения организма кислородом нервная система регулирует скорость вентиляции легких через изменение ритма и глубины дыхания. Благодаря отлаженной регуляции даже активные физические нагрузки практически не влияют на концентрацию кислорода и углекислого газа в артериальной крови.

В регуляции дыхания участвуют:

• хеморецепторы каротидного синуса, чутко реагирующие на содержание газов О₂ и СО₂ в крови. Рецепторы расположены во внутренней сонной артерии на уровне верхнего края щитовидного хряща;
• рецепторы растяжения легких, расположенные в гладких мышцах бронхов и бронхиол;
• инспираторные нейроны, расположенные в продолговатом мозге и варолиевом мосту (делятся на ранние и поздние).

Сигналы с различных групп рецепторов, расположенных в дыхательных путях, передаются в дыхательный центр продолговатого мозга, где в зависимости от интенсивности и продолжительности формируется импульс к дыхательному движению.

Физиологи предположили, что отдельные нейроны объединяются в нейронные сети для регуляции последовательности смены фаз вдоха-выдоха, регистрации отдельными типами нейронов своего потока информации и изменения ритма и глубины дыхания в соответствии с этим потоком.

Расположенный в продолговатом мозге дыхательный центр контролирует уровень напряжения газов крови и регулирует вентиляцию легких с помощью дыхательных движений, чтобы концентрация кислорода и углекислого газа была оптимальной. Регуляция осуществляется при помощи механизма обратной связи.