Звенья газотранспортной системы организма

Содержание

1. Анатомия органов дыхания 1
2. Звенья газотранспортной системы организма 3
3. Жизненная емкость легких 4
4. Легочная вентиляция 4
5. Обмен газов в легких 5
6. Артерио-венозная разница по кислороду 7
7. Аэробная производительность и ее показатель МПК 7
8. ЭКГ по Душанину 7
9. Анаэробная производительность организма (МКД) 8
10. Регуляция дыхания 8
11. Тесты в спорте 10
12. Дыхательные техники 12
13. Алгоритм дыхания 13
14. Полное йоговское дыхание 14
15. Общетканевые вибрации 14
16. Парадоксальное дыхание 14
17. Вопросы к зачету 15
18. Глоссарий 16
19. Литература 16
20. Приложения 17

Дыхание

К органам дыхания относятся легкие, где происходит газообмен, и воздухопроводящие пути, по которым проходит воздух в легкие и из них обратно в окружающую среду.

Воздух из окружающей среды в легкие проходит последовательно через полость носа или рта, глотку, гортань, трахею и бронхи. Характерной особенностью воздухоносных путей является то, что стенки их не спадаются при наклонах и поворотах тела, смещениях органов и т.п., в связи с наличием твердой хрящевой основы.

Полость носа в области лица дополняется наружным носом, основу которого составляют хрящи. Слизистая полости носа выстлана цилиндрическим эпителием с бокаловидными клетками и слизистыми железами, которые своим секретом увлажняют поверхность слизистой оболочки. В толще слизистой имеется густая сеть кровеносных сосудов. Вдыхаемый воздух очищается, увлажняется, согревается. В полости носа находятся обонятельные луковицы, которые участвуют в восприятии запахов.

Из полости носа воздух проходит через хоаны в глотку (при вдохе через рот – в зев, а затем в глотку), а оттуда в гортань.

Гортань расположена на уровне 4-6 –х шейных позвонков. Просвет ее должен всегда зиять. Гортань расположена ниже и сзади полости рта, поэтому вход в нее должен быть закрыт при прохождении пищи. Человек может произвольно менять просвет гортани и этим регулировать звук голоса.

Скелетом гортани являются хрящи: щитовидный, перстневидный, черпаловидный, надгортанник. Мышцы гортани построены из поперечнополосатой скелетной мышечной ткани и делятся на расширяющие голосовую щель и суживающие, а также изменяющие натяжение голосовых связок. Звук в гортани образуется при выдохе, поэтому лучше других развиты мышцы, натягивающие голосовые связки и суживающие голосовую щель.

Трахея, с которой сверху соединяется связками гортань, простирается от нижнего края VI шейного позвонка до верхнего края V грудного позвонка. Трахея имеет скелет в виде 16-20 хрящевых полуколец, не замкнутых сзади и соединенных кольцевыми связками. Задняя стенка трахеи, прилежит к пищеводу, состоит из перепонки соединительнотканной и мышечной. На уровне V грудного позвонка трахея делится на два главных бронха – правый и левый, направляющиеся к воротам легких. Легкие далее делятся на долевые, сегментарные, дольковые. Разветвление бронхов в легком называется бронхиальным деревом (см. приложения схема 2).

Легкие располагаются в грудной полости, справа и слева от сердца и крупных сосудов. Покрыты легкие серозной оболочкой – плеврой, образующей вокруг каждого легкого замкнутый плевральный мешок – плевральную полость. По форме легкое напоминает конус с уплощенной медиальной стороной, закругленной верхушкой и основанием, обращенным к диафрагме. У каждого легкого выделяют 3 поверхности: реберную, диафрагмальную и средостенную. Структурно-функциональной единицей легких является ацинус – это концевая бронхиола с разветвлениями – дыхательными бронхиолами, альвеолярными ходами и альвеолами. В ацинусе происходит газообмен между протекающей по капиллярам кровью и воздухом альвеол. В обоих легких человека имеется около 600-700 млн. альвеол, дыхательная поверхность которых составляет примерно 120м².

Плевра – это серозная оболочка, которая покрывает легкие со всех сторон, прочно срастаясь с легочной паренхимой, и образует стенки плевральных полостей, в которых располагаются легкие.

Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его в биологическом окислении и удаление из него углекислого газа.

Жизнедеятельность любого организма сопряжена с энерготратами, в ходе которых происходит ферментативное расщепление богатых энергией веществ и прежде всего аденозинфосфата (АТФ). Израсходованные источники энергии восстанавливаются сложными путями утилизации питательных веществ, завершающим звеном которых служит биологическое окисление; энергия высвобождается за счет отнятия у субстрата водорода и соединения последнего с атомарным кислородом:

2Н+О®Н₂О + энергия.

В результате этих процессов от субстрата (как правило, это углевод) остаются углекислый газ и вода, например:

С₆ Н₁₂ О₆ +6О₂®6СО₂+6Н₂О +энергия.

Поглощение живым организмом кислорода и выделение углекислого газа и составляет сущность дыхания. Биологическое окисление происходит с помощью ферментов, локализованных на внутренних мембранах и кристах митохондрий – энергетических центрах клетки. Поэтому в понятие дыхания включают все процессы, связанные с доставкой кислорода из окружающей среды внутрь клетки и с выделением углекислого газа из клетки в окружающую среду. Различают дыхание клеточное (тканевое) и внешнее. Перенос газов между клеткой и внешней средой складывается из двух процессов: диффузии и конвекции. Диффузией называют движение частиц вещества, приводящее к выравниванию его концентрации в среде. Молекулы газа в силу диффузии перемещаются из области большего парциального давления в область, где его парциальное давление ниже.

Диффузионный обмен газов – проникновение кислорода извне и углекислого газа наружу – полностью обеспечивает протекание биологического окисления у микроскопических организмов. Это так называемое прямое дыхание. Однако диффузия - процесс довольно медленный. Как показал в начале ХХ в. А. Крог, если расстояние, на которое должен транспортироваться кислород превышает 0, 5мм, диффузия не успевает покрывать расход газа. В этом случае она дополняется несравненно более быстрым процессом – конвекцией – переносом кислорода и углекислого газа с потоком газовой смеси и/или жидкости. Только конвекционный перенос респираторных газов может обеспечить дыхание крупных организмов, величина которых измеряется подчас метрами.

Звенья газотранспортной системы организма

Внешняя среда, О₂®½ ®½ ®½ ®½ Þ ½ митохондрии

½ ½ ½ ½ Ü ½ СО₂

1 2 3 4 5

1- вентиляция

2- аэрогематический барьер

3- транспорт газов кровью,

4- гематопаренхиматозный барьер

5- ткани клетки

сплошные стрелки – конвективный перенос газов,

пунктирные стрелки – диффузионный.

У человека внешнее дыхание обеспечивается трахеей, бронхами, бронхиолами и альвеолами, общее количество которых составляет около 700миллионов. Структурно-

функциональной единицей легких является ацинус (см. приложение, рис 1.) В состав ацинуса входят терминальная бронхиола, альвеола и капилляры, оплетающие альвеолярный мешочек. Площадь альвеол равна 100-120 кв.м, а объем воздуха в них около 2-3 литров; объем воздухоносных путей – 150-180 мл. в обычных условиях альвеолы не спадаются, так как находящаяся на их внутренней поверхности жидкость содержит сурфактанты – вещества, снижающие поверхностное натяжение.

Газообмен между легкими и окружающей средой осуществляется за счет вдоха и выдоха. При вдохе объем легких увеличивается, давление в них становится ниже атмосферного, и воздух поступает в дыхательные пути. Этот процесс носит активный характер и обусловлен сокращением наружных межреберных мышц и опусканием (сокращением) диафрагмы, в результате чего объем легких возрастает на 250-300 мл. Во время выдоха объем грудной клетки уменьшается, воздух в легких сжимается. Давление в них становится выше атмосферного, и воздух выходит наружу. Выдох в спокойном состоянии осуществляется пассивно за счет тяжести грудной клетки и расслабления диафрагмы. Форсированный выдох происходит вследствие сокращения внутренних межреберных мышц, частично – за счет мышц плечевого пояса и брюшного пресса.

Важное значение для осуществления вдоха и выдоха имеет герметически замкнутая плевральная полость (щель), образованная висцеральным и париетальным листками плевры и защищенная небольшим количеством жидкости. Давление в плевральной полости ниже атмосферного, которое еще больше снижается при вдохе, способствуя поступлению воздуха в легкие. При попадании воздуха или жидкости в плевральную полость легкие спадаются за счет их эластической тяги. Дыхание становится невозможным и развивается – пневмоторакс.

Количество воздуха, находящееся в легких после максимального вдоха, составляет общую жизненную емкость легких (ЖЕЛ), величина которой у взрослого человека равна 4-6 л.

В общей емкости легких принято выделять 4 составляющих ее компонента: дыхательный объем, резервный объем вдоха и выдоха и остаточный объем. См. схему 3 в приложении.

Дыхательный объем – это количество воздуха, проходящего через легкие при спокойном дыхании и равное 500мл.

Резервный объем – составляет воздух, который можно вдохнуть дополнительно после обычного вдоха. Резервный объем равен 1.5-3л.

Резервный объем выдоха (1-1, 5л) – объем воздуха, который можно выдохнуть после обычного выдоха.

Остаточный объем (1-1.2л) – это количество воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха и выходит только при пневмотораксе. Сумма дыхательного воздуха, резервных объемов вдоха и выдоха составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ), равную 3, 5-5л. У спортсменов ЖЕЛ может достигать 6-8 л.

В покое человек делает 10-14 дыхательных циклов в минуту, поэтому минутный объем дыхания (МОД) составляет 6-8 л. В состав дыхательного воздуха входит так называемое мертвое пространство (120-150мл), образованное воздухоносными путями (полости рта, глотки, гортани, трахеи и бронхов), не участвующими в газообмене воздухом. Однако заполняющий это пространство воздух играет положительную роль в поддержании оптимальной влажности и температуры альвеолярного газа. Соотношение компонентов дыхательного цикла

(длительность фаз вдоха и выдоха, глубина дыхания, динамика давления и скорость потоков в воздухоносных путях) характеризуют так называемый паттерн дыхания, который зависит от внешних и внутренних влияний организма.

В процессе газообмена между организмом и атмосферным воздухом большое значение имеет вентиляция легких, обеспечивающая обновление состава альвеолярного газа. Интенсивность вентиляции зависит от глубины и частоты дыхания. Количественным показателем вентиляции легких служит минутный объем дыхания, определяемый как произведение дыхательного объема на число дыханий в минуту.

МОД=ЧД х ДО

Легочная вентиляция обеспечивается работой дыхательных мышц. Эта работа связана с преодолением эластического сопротивления легких и сопротивления дыхательному потоку воздуха (неэластическое сопротивление). При МОД, равном 6-8 л*мин-1, на работу дыхательных мышц расходуется 5-10 мл*мин-1 кислорода. При физических нагрузках, когда МОД достигает 150-200 л*мин-1.для обеспечения работы дыхательных мышц требуется уже около одного литра кислорода. Высокая кислородная стоимость дыхания невыгодна для организма, так как кислород не может использоваться для полезной работы. При физической нагрузке у не спортсменов легочная вентиляция увеличивается незначительно, до 30 литров, а у спортсменов высокой квалификации возрастает до 200 –250 литров в минуту. Определить МВЛ (ЛВ) можно при физической нагрузке на велоэргометре до отказа при этом весь выдыхаемый воздух собирается в мешок Дугласа и пропускается через газовые часы Холдена. Количество вдыхаемого и выдыхаемого воздуха равно, поэтому по выдохнутому углекислому газу можно определить дыхательный эквивалент.

Из альвеол кислород переходит в кровь, а в него поступает углекислый газ. Поэтому газовый состав их воздуха в процессе вентиляции легких неодинаков.