Сущность дыхания. Строение органов дыхания

Потребность животных в энергии обеспечивается в результате ее освобождения при окислении питательных веществ в клетках организма, для чего требуется постоянное поступление в организм кислорода. Конечными продуктами окислительных процессов являются двуокись углерода (СО₂) и вода Н₂О. СО₂ – должен быть удален из организма. Окислительный процесс образования энергии, СО₂ проходит в митохондриях. Совокупность процессов, обеспечивающих обмен кислородом и углекислым газом между внешней средой и тканями организма называется дыханием, а совокупность органов обеспечивающих дыхание – системой органов дыхания.

В структуре дыхания высших животных и человека выделяют следующие этапы:

а) легочная вентиляция, т.е. газообмен между легкими и внешней средой;

б) обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и капиллярами малого круга кровообращения;

в) транспорт кислорода и углекислого газа кровью;

г) обмен газов между кровью капилляров большого круга кровообращения и межтканевой жидкостью;

д) обмен газов между межтканевой жидкостью и цитоплазмой клеток;

е) внутриклеточное дыхание – многоступенчатый ферментативный процесс окисления субстратов в клетках.

Выпадение или торможение любого из этих звеньев приводит к нарушению дыхания и создает опасность для здоровья.

Процесс, который обеспечивает перемещение кислорода из внешней среды к клеткам и СО₂ в обратном направлении – это диффузия т.е. движение газа в виде растворенного вещества по градиентам концентрации.

Органы дыхания. Анатомически дыхательная система – это совокупность органов, выполняющих воздухопроводящую и газообменную функцию:

воздухопроводящие органы пути – носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи;

органы газообмена – легкие, образованные из множества разветвленных бронхов и системой легочных пузырьков – альвеол, сгруппированных в альвеолярные пузырьки. В альвеолах происходит газообмен между альвеолярным воздухом и кровью.

Особенность воздухоносных путей – наличие хрящевого остова, благодаря чему стенки трахеи и бронхов не спадают. Слизистая оболочка выстлана мерцательным эпителием с ресничками. Трахея делится на два главных бронха, которые входят в ворота правого и левого легкого и разделяются на крупные бронхи (диаметр до 15 мм). Последующие делятся на сегментарные бронхи, которые, разветвляясь, образуют бронхиальное дерево. Конечные (терминальные) бронхиолы имеют диаметр 0,5-0,7 мм. Слизистая оболочка их выстлана однослойным кубическим эпителием.

Легкие располагаются в грудной полости, по обеим сторонам сердца и имеют форму усеченного конуса с вогнутым основанием. Снаружи легкое покрыто серозной оболочкой – плеврой. Её висцеральный листок плотно прилегает к поверхности легкого, а пристеночный – срастается со стенкой грудной полости. Щелевидное пространство между двумя листками заполнено серозной жидкостью и называется плевральной полостью.

Масса легких у млекопитающих составляет 0,6-0,8 % массы тела. У животных с интенсивным дыханием – собак, лошадей, овец, диких копытных животных – 1,1-1,4 %.

Легкие делятся на доли. В правом легком их три, в левом – две. Доли состоят из сегментов, которые делятся на дольки. Морфологической и функциональной единицей легкого является ацинус (лат. acinus – виноградная ягода), представляющий собой одно из разветвлений терминальной бронхиолы. Ацинус включает респираторную (дыхательную) бронхиолу и альвеолярные ходы, которые заканчиваются альвеолярными мешочками. Один ацинус содержит 400-600 альвеол; 12-20 ацинусов образуют легочную дольку. Ацинусы составляют около 90 % всего объема легких.

А альвеолы имеют вид открытых пузырьков, внутренняя поверхность их выстлана однослойным плоским эпителием, находящимся на базальной мембране. среди эпителиальных клеток различают альвеоциты 1-го и 2-го порядков. Альвеоциты 1-гопорядкаобразуют аэрогемотический барьер с эндотелием капилляров. Альвеоциты 2-гопорядка выполняют секреторную функцию, выделяя биологически активные белковые вещества.

К базальной мембране альвеол с наружи прилегают кровеносные капилляры, проходящие по межальвеолярным перегородкам, а так же сеть эластичных волокон. Общая поверхность альвеол при вдохе у лошади примерно 500 м² , у коровы 400 м² .

Рис. 2 Ацинус

Альвеола

Альвеолы постоянно расправлены и заполнены воздухом (не спадают), хотя стремятся к сжатию. Спадание альвеол не происходит благодаря особого вещества на стенках альвеол, которое повышает поверхностное натяжение. Эти вещества выделяются альвеоцитами и называются сурфактантами (от англ. surfactant – поверхностно активное вещество), которые покрывают поверхность эпителия сплошным мономолекулярным слоем.

Кровообращение в легких идет по двум системам сосудов. Ветви легочной артерии, сопровождая бронхиальное дерево, доходят до альвеол, где образуют капиллярную сеть. Капилляры соединяются в венулы, которые сливаясь образуют легочные вены (малый круг кровообращения). Бронхиальные артерии (системный круг кровообращения) отходят от аорты, снабжают кровью бронхи, бронхиолы, лимфатические узлы, стенки сосудов и плевру. Основная часть венозной крови поступает в бронхиальную, а затем в полую вены.

Функции воздухоносных путей. В воздухоносных путях происходит увлажнение согревание, очищение воздуха, восприятие обонятельных раздражений (в носовой полости), регуляция объема вдыхаемого воздуха. Колебания ресничек мерцательного эпителия – изгоняют инородные частицы.

Воздух, поступающий в легкие практически стерилен, насыщен водяными парами, согрет до температуры тела. Отдельные чужеродные частицы, попавшие в легкие, захватываются и перевариваются альвеолярными макрофагами.

Верхние дыхательные пути выполняют рефлекторную функцию (в глубине верхнего носового прохода находится обонятельный лабиринт). Импульсы, возникающие при раздражении хемо- и терморецепторов обонятельного лабиринта, передаются в дыхательный и моторный центры, вызывая защитные реакции: – задержку дыхания при вдыхании NH₃ , рефлексы кашля, чихания.

Воздух, находящийся в верхних дыхательных путях, малополезен. Его называют воздухом мертвого или вредного пространства. Объем этого воздуха 20-30 % от вдыхаемого за 1 вдох.