Реферат: Дыхательная система человека

Содержание

Дыхание

Дыхательная система

Вывод

Библиография

Различают внешнее дыхание — совокупность процессов,обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа клеточное,или тканевое, дыхание — использование кислорода клетками и тканями дляокисления органических веществ с освобождением энергии, необходимой дляжизнедеятельности клеток. Дыхание характерно для клеток человека, животных,растений, грибов и многих микроорганизмов. В зависимости от типа дыханияразличают аэробные и анаэробные микроорганизмы, многие из них способны переходитьот одного типа дыхания к другому.

Молекулярная основа этих процессов — ступенчатое окислениеуглерода органических молекул до СО2 и воды. Свободная энергия клеточноготоплива запасается в форме энргии фосфатных связей АТФ (см. Аденозинтрифосфорнаякислота(АТФ). Выделившаяся энергия используется клеткой для выполненияработы: активного транспорта веществ через мембраны, механическогодвижения, синтеза новых соединений и т.д.

Основные структуры эукариотической клетки, где происходитдыхание, — митохондрш У прокариот нет митохондрий, и фермент дыханиярасполагаются на внутренней стороне не клеточной мембраны.

Процесс дыхания складывается из нескольких этапов.

Сначала происходит гидролиз. Углеводы, аминокислоты, жирыподвергаются окислительному распаду. Окисление начинается с бескислородногорасщепления глюкозы гликолиза. Продукты обмена гликолиза Включаются втак называемый цикл Кребса — замкнутый цикл последовательных биохимических реакций.При этом образуются СО2 и водород (протон + электрон). СО2 выводится из клеткиа водород идет в «дыхательную цепь» — цепь последовательных реакцийпереноса водорода и электронов. Ферменты, обслуживающие «дыхательную цепь»,располагаются на внутренней мембране митохондрий. Энергия, выделившаяся припереносе водорода и электронов в этой цепи, используется для образования АТФ входе окислительного фосфорилирования. Образующиеся внутри митохондрии молекулыАТФ переносятся в цитоплазму; обмениваясь на молекулы АДФ (аденозиндифосфорнаякислота), находящиеся вне митохондрии.

Аэробные клетки большую часть энергии получают за счетдыхания. Это очень сложный, но наиболее экономичный путь. При окислении глюкозыосвобождается энергии в 13 раз больше, чем при анаэробном расщеплении. Прибескислородном расщеплении I молекулы глюкозы синтезируются2 молекулы АТФ, при расщеплении 1 молекулы глюкозы в npисутствиикислорода образуется 36 молей АТФ, т.е. в 18 раз больше!

Бескислородный путь получения энергии клетками более древний.Дыхание возникло на Земле позже, когда в ее атмосфере появился кислород.

Подавляющее большинство животных нуждается в кислороде, таккак образование энергии, необходимой для их жизнедеятельности происходит засчет окислительных процессов сопровождающихся выделением углекисло газа.

/>

Поступление кислорода в организм и удаление из негоуглекислого газа осуществляется благодаря процессам дыхания.

Наиболее простая форма дыхания у одноклеточных животных — путемдиффузии газов через поверхность клетки.

У многоклеточных животных формируются разные типыдыхательных систем. Так, у губок и червей появляется кожное дыхание. Кислород иуглекислый газ хорошо растворяются в воде и легко проходят через влажнуюповерхность тела в сторону меньшей концентрации газов.

Развитие хитинового покрова у насекомых исключило кожноедыхание и вызвало образование трахейной дыхательной системы (рис.1). Этосистема тончайших трубочек, которые доходят до всех клеток и тканей. По трубочкамкислород из внешней среды проникает к тканям, а обратно выходит углекислый газ.У большинства водных животных появилось жаберное дыхание. Жабры имеют большуюповерхность и могут в достаточной мере поглощать растворенный в воде вотносительно небольшом количестве кислород (5-7 мл СЬ в 1 л воды). В 1 лвоздуха содержится 210 мл кислорода. Потому у большинства наземных позвоночных,начиная с земноводных, основным типом дыхания становится легочное, хотя уземноводных еще 50% необходимого кислорода поглощается кожей.

У птиц есть еще и воздушные мешки — выросты легких,располагающиеся между внутренними органамии в полых костях (рис.2). Газообмену птиц происходит при вдохе и при выдохе, когда воздух проходит через легкие ввоздушные мешки и обратно.

Наибольшего совершенства достигло дыхание млекопитающих засчет большого увеличения дыхательной поверхности легких. У человека она 90-100м2.

Дыхательные пути человека состоят из носовой и ротовойполости, носоглотки, гортани, трахеи, бронхов (рис.3). В носовой полостивдыхаемый воздух согревается, увлажняется и очищается. Это предохраняет отзаболеваний дыхательные пути и легкие.

/>

Рис. 3. Дыхательная система человека: 1 — носоваяполость; 2 — носоглотка; 3 — гортань; 4 — трахея; 5 — бронхи;6 — бронхиальные веточки; 7 — легочная плевра; 8 — присте — ночнаяплевра; 9 — легкое;.10 — легочные пузырьки — альвеолы; II — кровеносные капилляры малого круга кровообращения.

Легкие состоят из легочных мешков, которые образованыбронхиолами, заканчивающимися слепыми мешочками — альвеолами. Каждая альвеолаоплетена густой сетью кровеносных капилляров. Через стенки альвеол и капилляровпроисходит газообмен. Каждое легкое покрыто оболочкой плевры, состоящей из двухлистков. Она образует замкнутую щелеобразную плевральную полость, так каквнутренний листок покрывает легкое и, не прерываясь, переходит в наружныйлисток, который внутри выстилает грудную клетку. Внутри полости находитсянебольшое количество жидкости, которая облегчает скольжение листковотносительно друг друга. Давление внутри плевральной полости всегдаотрицательное, т.е. ниже атмосферного.

Изменение объема грудной клетки при вдохе происходит за счетсокращения дыхательных межреберных мышц и диафрагмы. Это в свою очередь ведет ктому, что наружный сток плевры несколько отходит от внутреннего. Плевральнаяполость несколько увеличивается, давление в ней падает, что растягиваетэластичную легочную ткань. Увеличение объ — ема легких приводит к понижению в нихдавления, и наружный воздух засасывается в легкие. Так происходит вдох. В покоевыдох происходит пассивно. Ребра под действием силы тяжести опускаются,диафрагма давлением внутренних органов поднимается, и объем грудной клеткиуменьшается. Плевральная полость и легкие несколько сдавливаются, и легочныйвоздух выходит наружу. Усиленный выдох происходит за счет сокращениявыдыхательной мускулатуры.

Максимальный объем выдоха после максимального вдоха (жизненнаяемкость легких) у мужчин в норме 4,8 л, у женщин 3,3 л. У спортсменов-бегунов высокойквалификации он равен 8,0 л.

Эффективность легочного газообменазависит от интенсивности дыхательных движений и состава вдыхаемого воздуха. Гребля,плавание, бег, физические упражнения на свежем воздухе, способствуют легочной вентиляции,

Легочный газообмен происходит через тончайшие стенки альвеолярныхпузырьков диффузно, за счет разницы парциального давления кислорода иуглекислого газа в альвеолярном воздухе и их напряжения в крови (рис.4).

Парциальное, или частичное, давление газа в газовой смесипропорционально процентному содержанию газа и общему давлению. Процентноесодержание кислорода в атмосферном воздухе примерно 21%. При давлении воздуха760 мм рт. ст. парциальное давление кислорода составляет (760 — 21) /100ж159 ммрт. ст.

Альвеолярный воздух насыщен водяными парами, кислорода в нем14%, поэтому парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе равно «100-110мм рт. ст.

В крови газы находятся в растворенном и химически связанномсостоянии. В диффузии участвуют только молекулы растворенного газа. Напряжениемгаза в жидкости называют силу, с которой молекулы растворенного газа стремятсявыйти в газовую среду. Эта сила зависит от процентного содержания газа в крови.Установлено, что напряжение кислорода в венозной крови — 40 мм рт. ст. Диффузионноедавление (100-40=60 мм рт. ст) способствует быстрому переходу кислорода вкровь, где он растворяется и соединяется с гемоглобином, образуя оксигемоглобин.В таком виде кислород доставляется к тканям.

Максимальное напряжение углекислого газа в тканях 60, ввенозной крови 47 мм рт. ст., парциальное давление в альвеолярном воздухе 40 ммрт. ст. В венозной крови часть углекислого газа транспортируется» в виде соединенияс гемоглобином и солей угольной кислоты.

В легочных капиллярах с помощью ферментауглекислый газ быстро отщепляется от химических соединений и за счетдиффузионного давления (47-40=7 мм рт. ст) уходит в альвеолярный, а затем привыдохе — в атмосферный воздух.

За время протекания крови через легкие напряжение газов вней практически почти сравнивается с их парциальным давлением легких. Аналогичнаядиффузия газов происходит в тканевых капиллярах только в обратном направлении: кислородпоступает в ткани, углекислый газ в кровь.

/>

Небольшое количество газов всегда растворено в плазме крови(О2, СО2,N2), в условиях нормального атмосферногодавления эти растворимые газы не оказывают влияния на дыхание. Но при восхождениив горы, погружении в воду, в космических полетах необходимо учитывать влияние газов,растворимых в плазме крови. Например, при работе водолазов в условияхповышенного барометрического давления растворимый азот может оказыватьнаркотическое действие. Это важно учитывать и аквалангистам. Подъем с большихглубин производят медленно, с остановками, чтобы растворимые газы постепенноудалялись из крови и в кровеносных сосудах не образовывались воздушныепузырьки, которые при быстром подъеме могут нарушить кровообращение. Регуляциядыхательных движений осуществляется дыхательным центром, который представленсовокупностью нервных клеток, расположенных в разных отделах центральнойнервной системы. Основная часть дыхательного центра расположена в продолговатоммозге. Активность его зависит от концентрации углекислого газа (СОг) в крови иот нервных импульсов, приходящих от рецепторов разных внутренних органов и кожи.

Так, у новорожденного ребенка после перевязки пупочногоканатика и отделения от организма матери в крови накапливается углекислый газ иснижается количество кислорода. Избыток СО2 гуморально, а недостаток О2рефлекторно через рецепторы кровеносных сосудов возбуждают дыхательный центр. Этоприводит к сокращению дыхательных мышц и увеличению объема грудной клетки,легкие расправляются, происходит первый вдох.

Нервная регуляция оказывает рефлекторное влияние на дыхание.Горячий или холодный раздражитель кожи, боль, страх, гнев, радость, физическаянагрузка быстро меняют характер дыхательных движений.

Плохо сказывается на развитии и функционировании дыхательнойсистемы большая запыленность и загазованность воздуха. Они приводят кповреждению эпителия дыхательных путей и легких, его высыханию или чрезмерномуослизнению, повреждению или накоплению пылевых частичек в легких. Этозатрудняет газообмен и вызывает респираторные заболевания — трахеит, бронхит идр. Особенно вредно в этих условиях дыхание через рот.

Разрушительно действуют на органыдыхания курение табака и употребление алкоголя. Табачный дым содержит ядовитыевещества, например никотин, бензопирен, которые способствуют развитиюзлокачественных опухолей. У курильщиков особенно часты респираторныезаболевания, а также рак губы, глотки. У них рак легких возникает в несколькораз чаще, чем у некурящих.

Алкоголь нарушает ритм дыхания, альвеолы утрачиваютэластичность и чрезмерно расширяются, что приводит к застою крови, появлениюслизи, отеку легких, расширению и нарушению функций бронхов, ослаблениюгазообмена.

Пребывание в душных помещениях приводит к тому, что человекбыстро устает, ухудшается его память, скорость и точность реакций. Постоянныйфизический труд, занятия физкультурой и спортом на свежем воздухе<sup/>помогаютизбежать развития этих не желательных явлений.

Затрудняет дыхание неправильнаяосанка, неудачная поза, а также тесная одежда, вследствие чего уменьшаютсяразмах дыхательных движений, растяжение легких, легочная вентиляция. Поэтомунеобходимо с детства вырабатывать правильную осанку, следить за своей позой.

Важно предупреждать инфекционныеболезни органов дыхания верхних дыхательных путей, грипп ангину и др. Дляпрофилактики рекомендуется избегать переохлаждения, заниматься общимзакаливанием организма.

1. Энциклопедический словарь. Подред. Яблокова А.В.