Дыхание и его значение. Органы дыхания

Вспомните
1. Что такое АТФ?
2. Какое строение имеют органы дыхания у позвоночных животных, обитающих в наземно-воздушной среде?

Почти все процессы, протекающие в организме человека, требуют затрат энергии. Бег и ходьба, решение задач по математике и физике – на все это уходит очень много энергии. Даже когда человек спокойно спит в своей кровати, энергия расходуется на поддержание постоянной температуры тела и различные реакции, обеспечивающие постоянство внутренней среды организма.

Универсальным источником энергии в любом живом организме, в том числе и человека, является АТФ. В молекулах этого химического соединения есть особые связи, при разрыве которых выделяется большое количество энергии (рис. 39).

Строение АТФ
Рис. 39. Строение АТФ

Для того чтобы запасти молекулы АТФ, человеку необходимо получить энергию, которая выделяется при распаде крупных органических молекул, получаемых с пищей. Этот процесс называют окислением. Например, сахара (глюкоза и др.) окисляются в организме до углекислого газа (СО2) и воды (Н2O) . А самым эффективным природным окислителем - веществом, заставляющим глюкозу и другие органические вещества распадаться до более простых молекул, является кислород (O2) воздуха, который должен постоянно поступать во все органы и ткани. Одновременно необходимо освобождать организм от углекислого газа, который является конечным продуктом окисления питательных веществ.

Совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, выделение из него углекислого газа и использование кислорода клетками и тканями для окисления сложных веществ с освобождением содержащейся в них энергии, необходимой для жизнедеятельности, называют дыханием. Обычно выделяют три этапа дыхания: 1) внешнее (лёгочное) дыхание - процесс обмена газами (газообмен) кислородом и углекислым газом между лёгкими и атмосферой; 2) транспортировка газов кровью кислорода из лёгких в ткани и органы, а углекислого газа из тканей в лёгкие для удаления из организма; 3) тканевое дыхание газообмен в тканях, в результате чего кислород используется для синтеза АТФ и образуется углекислый газ и вода.

Строение и функции органов дыхания. Дыхательные (воздухоносные) пути - это последовательно соединённые между собой полости и трубки, по которым воздух, содержащий кислород, из окружающей среды достигает лёгких. Различают верхние и нижние дыхательные пути (рис. 40).

Органы дыхания
Рис. 40. Органы дыхания

Верхние дыхательные пути начинаются носовой полостью, поделённой перегородкой на две половины. В слизистой оболочке носовой полости находится большое число кровеносных сосудов, а верхний слой этой оболочки образован клетками ресничного эпителия. Воздух попадает в носовую полость через ноздри и, проходя по ней, согревается, увлажняется, очищается ресничным эпителием от пылинок. Железы слизистой оболочки выделяют специальные бактерицидные вещества, а на поверхности слизистой находится большое число лейкоцитов, которые также уничтожают бактерии. Таким образом, в носовой полости воздух очищается и от множества бактерий.

Пройдя через носовую полость, воздух попадает в глотку, а затем в гортань, от которой начинаются нижние дыхательные пути. Гортань образована несколькими хрящами, самым крупным из которых является щитовидный. Специальный надгортанный хрящ (надгортанник) прикрывает вход в гортань во время глотания пищи.

Из гортани воздух попадает в трахею. Трахея образована 16-20 неполными хрящевыми кольцами, не позволяющими её стенкам спадаться. Приблизительно на уровне 5-го грудного позвонка трахея разветвляется на два бронха (см. рис. 40), также образованных хрящевыми кольцами. Бронхи многократно ветвятся на более мелкие трубочки, образуя бронхиальное дерево.

Самые тонкие бронхиальные ветви называют бронхиолами. От них отходят тончайшие ходы, стенки которых образуют многочисленные выпячивания альвеолы, или лёгочные пузырьки.

Каждая альвеола оплетена густой сетью капилляров малого круга кровообращения (рис. 41). Через стенки этих альвеол и капилляров происходит газообмен между воздухом и кровью: в кровь из альвеолярного воздуха поступает кислород, а из крови в альвеолярный воздух - углекислый газ. Стенки альвеол образованы одним слоем плоского эпителия. Изнутри альвеолы покрыты особым (в виде плёнки) веществом, которое не даёт им спадаться при выдохе. В обоих лёгких человека насчитывается около 350 млн альвеол, а их общая поверхность составляет более 150 м2.

Строение альвеол
Рис. 41. Строение альвеол

Альвеолы, отходящие от одной бронхиолы, называют ацинусом. Из многих 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 несколько ниже атмосферного. Воздух в плевральной полости полностью отсутствует, что является важнейшим условием осуществления наружного дыхания.

Голосовой аппарат человека. Поперёк гортани натянуты эластичные голосовые связки, образованные соединительной тканью (рис. 42). Между голосовыми связками находится голосовая щель.

Голосовой аппарат
Рис. 42. Голосовой аппарат

При напряжении голосовых связок выдыхаемый воздух заставляет их колебаться, вызывая звуковые колебания. Во время дыхания голосовые связки широко раздвигаются, а вот при создании звука они почти полностью смыкаются.

Характеристики звуков, издаваемых человеком, особенно при членораздельной речи, зависят также от сокращения мышц глотки, ротовой полости и т. д. В период полового созревания гортань у юношей разрастается больше, чем у девушек, и голосовые связки сильно удлиняются. В результате голос у мужчины снижается почти на октаву, «ломается». Голос у девушек меняется меньше.

Речевой аппарат человека. Речевой аппарат состоит из подвижных и неподвижных частей. К подвижным частям относятся губы, язык, нижняя челюсть, нёбная занавеска с маленьким язычком, к неподвижным — верхняя челюсть, зубы и их альвеолы. В зависимости от того, какое положение примут подвижные части речевого аппарата, образуется тот или иной членораздельный звук. Произношение может быть нормальным, то есть чётким и ясным, и нарушенным, когда присутствует целый ряд отклонений от нормы. Эти отклонения обусловлены дефектами строения речевого аппарата или функциональным расстройством отдельных участков центральной нервной системы. Занятия по технике речи и постановке голоса обеспечивают исправление недостатков произношения.

  1. Какие этапы дыхания выделяют и каково их значение?
  2. Охарактеризуйте строение и функции органов дыхания.
  3. Чем различается строение правого и левого лёгкого?
  4. Какие виды тканей преобладают в строении органов дыхательной системы и почему?
  5. От чего зависят характеристики звуков, издаваемых человеком, и индивидуальные различия голоса?
  6. Каковы основные пути исправления дефектов речи?

Подумайте!
Какое значение имеют хрящевые кольца в стенках трахеи и бронхов и почему в трахее они неполные?