Строение и функционирование дыхательной системы

1. Строение и функционирование дыхательной системы

2.

Дыхание — 
это физиологический процесс, 
обеспечивающий 
нормальное  течение  метаболизма (обмена  веществ  и  энергии) 
живых организмов и 
способствующий 
поддержанию 
гомеостаза (постоянства внутренней среды), получая из окружающей 
среды  кислород  и  отводя  в  окружающую  среду  в  газообразном 
состоянии некоторую часть продуктов метаболизма организма (СО 2, 
Н2  О и  другие).  В  зависимости  от  интенсивности  обмена  веществ 
человек 
выделяет 
через легкие в 
среднем 
около 
5 — 
18 литров углекислого  газа  (СО2),  и  50 г воды  в  час.  А  с  ними — 
около  400  других  примесей  летучих  соединений,  в  том  числе 
и ацетон. В  процессе  дыхания  богатые  химической  энергией 
вещества,  принадлежащие  организму, окисляются до  бедных 
энергией  конечных  продуктов  (СО2   и  воды),  используя  для  этого 
молекулярный кислород.

3. Дыхание – совокупность процессов, при которых происходит потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа

Дыхание – совокупность процессов, при которых 
происходит потребление организмом кислорода и 
выделение углекислого газа
1. Внешнее дыхание – обмен газами между внешней средой и
альвеолами;
2. Обмен газов в легких – обмен газов между альвеолярным
воздухом и кровью в легочных капиллярах;
3. Транспорт газов кровью;
4. Обмен газов в тканях – обмен газов между кровью и
тканями в тканевых капиллярах;
5. Клеточное дыхание – потребление кислорода клетками и
выделение ими углекислого газа

4. Функции дыхания

Функции дыхания
1.
2.
3.
4.
5.
Газообмен
Регулирование рН крови
Образование звуков
Обоняние
Защита от некоторых микроорганизмов,
предотвращая их попадание в организм, а
также выводя их из дыхательных путей

5. Газообмен

6. Защитная функция

Защитная функция

7.

Дыхательный аппарат
воздухоносные пути
активные элементы
дыхательные мышцы
проводящие пути
дыхательная зона
вспомогательные элементы
• грудная клетка как
каркас;
• плевра

8. Дыхательная система

9. Полость носа и глотка

10.

Элемент
Порядки ветвления
Бронхи
0–3
Бронхиолы
4–
Конечные
бронхиолы
– 17
Дыхательные
бронхиолы
18 – 19
Альвеолярные
ходы
20 – 22
Альвеолы
23
Длина
5 мм

11. Строение гортани

12. Голосовые складки

13. Трахея

Общая схема
строения трахеи
Микрофотография
поперечного среза
трахеи
Электронная
микрофотография
поверхности
слизистой
оболочки трахеи

14. Трахеобронхиальное дерево

15. Бронхиолы и альвеолы

16. Доли и бронхолегочные сегменты легких: а — трахея (голубой), главные бронхи (зеленый), долевые бронхи (красный) и сегментарные бронхи (все ос

Доли и бронхолегочные сегменты легких:
а — трахея (голубой), главные бронхи (зеленый), долевые бронхи (красный) и сегментарные бронхи (все остальные цвета)
расположены в центре рисунка. По бокам показаны два легких с бронхолегочными сегментами. Каждый бронхолегочный сегмент
"обслуживается" сегментарным бронхом; б — фотография легких, иллюстрирующая бронхи, "обслуживающие" доли легких

17.

Дыхательные мышцы
Инспираторные
Экспираторные
• прямая мышца живота;
Основные
Вспомогательные
• внутренняя мышца
живота;
• наружная мышца
живота;
• диафрагма;
• лестничные;
•косые мышцы живота;
• наружные межреберные
• грудино-ключичнососцевидные;
• поперечная мышца
живота;
• мелкие мышцы
головы и шеи;
• внутренние
• мышцы крыльев
носа
межреберные мышцы

18. Влияние дыхательных мышц на грудной объем: а — дыхательные мышцы в конце выдоха; б — дыхательные мышцы в конце вдоха

19. Влияние движения ребер и грудины на грудной объем: а — поднимание ребра движением по типу "ручки ведра" латерально увеличивает грудной объ

Влияние движения ребер и грудины на грудной объем:
а — поднимание ребра движением по типу "ручки ведра"
латерально увеличивает грудной объем; б — по мере поднимания
ребра, его вращение движением по типу "ручки насоса"
увеличивает грудной объем кпереди

20. Плевральные полости и мембраны: а — каждое легкое окружено плевральной полостью. Париетальная плевра выстилает стенку каждой плевральной

полости, а
висцеральная плевра покрывает поверхность легких. Пространство между париетальной и висцеральной плеврой небольшое и
заполнено плевральной жидкостью; б — поперечный разрез грудной клетки на уровне, указанном на позиции а, иллюстрирующий
взаимосвязь плевральных полостей с органами грудной клетки

21. Изменение альвеолярного давления во время вдоха и выдоха Объединенное пространство всех альвеол представлено большим "пузырем". В действи

Изменение альвеолярного давления во время вдоха и выдоха
Объединенное пространство всех альвеол представлено большим "пузырем". В действительности размер альвеол очень маленький и
их нельзя увидеть на рисунке

22.

23. Сурфактант – природный липопротеид, важным компонентом которого является ди-пальмитоил-фосфатил-холин (ДПФХ), снижающий силы поверхностн

Сурфактант – природный липопротеид, важным
компонентом которого является ди-пальмитоилфосфатил-холин (ДПФХ), снижающий силы
поверхностного натяжения в легких.
Функции сурфактанта:
1. увеличение растяжимости легких, что ведет к
уменьшению работы мышц при вдохе;
2. способствует «сухости» альвеол. Силы
поверхностного натяжения «засасывают»
жидкость из капилляров в альвеолы.
Сурфактант, уменьшая эти силы,
препятствует образованию транссудата;
3. поддержание стабильности альвеол.

24.

25.

Вентиляция – это процесс движения
воздуха в легкие и из легких

26.

27. Легочные объемы

• Дыхательный объем – объем воздуха, вдыхаемого
или выдыхаемого во время спокойного дыхания
(около 500 мл).
• Резервный объем вдоха – объем воздуха, который
человек может форсированно (глубоко) вдохнуть
после обычного вдоха (около 3000 мл).
• Резервный объем выдоха – объем воздуха,
который человек может форсированно выдохнуть
после обычного выдоха (около 1100 мл).
• Остаточный объем легких – объем воздуха,
находящегося в дыхательных путях и легких после
максимального выдоха (около 1200 мл).

28. Легочные емкости

Емкость вдоха – дыхательный объем плюс резервный объем
вдоха, т.е. объем воздуха, который можно вдохнуть после
нормального выдоха (около 3500 мл).
Функциональная остаточная емкость – резервный объем
выдоха плюс остаточный объем легких, т.е. объем воздуха,
остающийся в легких в конце нормального выдоха (около 2300
мл).
Жизненная емкость легких – сумма резервного объема вдоха
и резервного объема выдоха, т.е. наибольший объем воздуха,
который можно выдохнуть из легких после максимального вдоха
(около 4600 мл).
Общая емкость легких – сумма резервного объема вдоха и
выдоха плюс дыхательный объем и остаточный объем
легких(около 5800 мл).

29.

30. Парциальное давление газов на уровне моря

Газ
Сухой воздух
мм.рт.ст.
Влажный воздух
%
мм.рт.ст.
%
Альвеолярный
воздух
мм.рт.ст.
%
Выдыхаемый
воздух
мм.рт.ст.
%
N2
597,5
78,62
563,4
74,09
569,0
74,09
566,0
74,5
O2
158,4
20,84
149,3
19,67
104,0
13,6
120,0
15,7
CO2
0,3
0,04
0,3
0,04
40,0
5,3
27,0
3,6
H2 O
0
0
47,0
6,20
47,0
6,20
47,0
6,20

31. Процесс изменения парциального давления кислорода и углекислого газа

32. Кривая диссоциации оксигемоглобина в состоянии покоя

В тканях, которые
находятся в
состоянии покоя,
гемоглобин
выделяет
некоторое
количество
кислорода.
Схематически это
можно
представить в
виде частично
наполненного
стакана
Гемоглобин,
насыщенный
кислородом в
легких,
схематически
можно
представить в
виде почти
полного стакана

33. Влияние смещения кривой диссоциации оксигемоглобина

а — в тканях по мере
снижения рН, повышения Ро2
или температуры кривая
{черный) смещается вправо
(красный), что ведет к
повышенному выделению
кислорода
б — в легких по мере
повышения рН, снижения Ро2
или температуры кривая
(черный) смещается влево
(красный), что ведет к
повышению способности
гемоглобина присоединять
кислород

34. Кривая диссоциации оксигемоглобина во время физической нагрузки

а - при Ро2 в легких
гемоглобин на 98 %
насыщен
кислородом. При
Ро2 работающих
тканей гемоглобин
насыщен
кислородом на 25 %
Следовательно,
73 /о кислорода,
поступившего в
легкие, выделяется
в ткани; б способность
гемоглобина
присоединять и
выделять' кислород
напоминает
наполнение и
опорожнение
стакана

35. Транспорт углекислого газа

Способы переноса:
1.
2.
Растворенный газ в плазме (7% всего СО2);
Комплекс с гемогллобином (23%) – СО2 прикреплен к
аминогруппам глобина (карбаминогемоглобин, или
карбогемоглобин);
3.
Ионы бикарбоната (70%) – НСО3-
Карбоангидраза
СО2 + Н20
Н2СО3
Н+
+
НСО3-

36. Дыхательные структуры ствола головного мозга Взаимосвязь дыхательных структур друг с другом и с нервами, иннервирующими дыхательные мышц

Дыхательные структуры ствола головного мозга
Взаимосвязь дыхательных структур друг с другом и с
нервами, иннервирующими дыхательные мышцы

37. Модификация дыхания: произвольный контроль, эмоции, изменения рН крови, уровней углекислого газа и кислорода, растяжение легких, движения

Модификация дыхания:
произвольный контроль, эмоции, изменения рН крови, уровней углекислого газа и кислорода,
растяжение легких, движения конечностей проприоцепция) и тактильные, термальные и
болевые стимулы способны влиять на дыхательный центр и модифицировать дыхание. Знак
плюс (+) указывает на увеличение дыхания, знак минус (-) — на снижение

38. Хеморецепторы – это специализированные нейроны, реагирующие на изменение концентрации химических веществ в растворе

• Центральные хеморецепторы расположены
билатерально в хемочувствительной зоне
продолговатого мозга и соединены с дыхательным
центром
• Периферические хеморецепторы расположены
возле сонных синусов и дуги аорты

39. Гомеостаз. Регуляция рН крови и газа

40. Механизмы влияния физических нагрузок на вентиляцию

А. Мгновенное усиление вентиляции (до 50% общего
увеличения). Стимуляция дыхательного центра по
коллатералям из двигательной коры головного мозга
Б. Постепенное усиление вентиляции (в течение 4-6 минут
после начала нагрузки). Колебания мгновенных значений
парциального давления О2 и СО2 , а также рН в артериальной
крови, хотя средние величины этих параметров неизменны.
При очень больших физических нагрузках, превышающих
анаэробный порог (уровень нагрузки, выполняемой без
значительного изменения рН крови), когда скелетные мышцы
производят и выделяют в кровь молочную кислоту, в регуляцию
включаются периферические хеморецепторы.

41. Адаптация дыхательной системы к физическим нагрузкам

• Некоторое увеличение ЖЕЛ;
• Некоторое уменьшение остаточного объема
легких;
• Увеличение дыхательного объема в покое;
• Увеличение интенсивности дыхания при
максимальной нагрузке;
• Рост кровотока через легкие при
максимальной нагрузке

42. Влияние старения на дыхательную систему

1. Снижение ЖЕЛ и интенсивности максимальной вентиляции легких
ослабление дыхательных мышц;
снижение эластичности грудной клетки
2. Увеличение остаточного объема и «мертвого пространства»
рост диаметра альвеолярных протоков и некоторых бронхиол
3. Уменьшение газообмена через дыхательную мембрану
рост плотности альвеолярных стенок;
уменьшение общей площади газообмена из-за потери части
альвеолярных стенок
Накапливание слизи в дыхательных путях
рост вязкости слизи;
уменьшение количество ресничек;
снижение скорости движения ресничек

43. Тканевое, или клеточное дыхание

Тканевое, или клеточное дыхание
Тканевоое или клеоточное дыхание — совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках
живых организмов,
в
ходе
которых
происходит
окисление углеводов, липидов и аминокислот до СО 2 и воды. Высвобожденная энергия запасается в
химических связях макроэргических соединений (молекул АТФ и других макроэргов) и может быть
использована организмом по мере необходимости. Входит в группу процессов катаболизма. На клеточном
уровне рассматривают два основных вида дыхания: аэробное (с участием окислителя - О 2 ) и анаэробное.
При этом, физиологические процессы транспортировки к клеткам многоклеточных организмов О 2 и
удалению из них СО2 рассматриваются как функция внешнего дыхания.
Аэрообное дыхаоние. В цикле Кребса основное количество молекул АТФ вырабатывается по
способу окислительного
фосфорилирования на
последней
стадии
клеточного
дыхания:
в
электронтранспортной цепи. Энергия, выделяющаяся в ходе этих реакций, благодаря цепи переносчиков
электронов,
локализованной
во
внутренней
мембране митохондрий,
трансформируется
в трансмембранный протонный потенциал. Фермент АТФ-синтетаза использует этот градиент для
синтеза АТФ, преобразуя его энергию в энергию химических связей. Подсчитано, что молекула НАД∙Н
может дать в ходе этого процесса 2,5 молекулы АТФ, ФАДН 2 — 1,5 молекулы. Конечным акцептором
электрона в дыхательной цепи аэробов является О 2.
Анаэрообное дыхаоние — биохимический процесс окисления органических субстратов или молекулярного
водорода с использованием в дыхательной электронтранспортной цепи в качестве конечного акцептора
электронов вместо О 2 других окислителей неорганической или органической природы. Как и в
случае аэробного дыхания, выделяющаяся в ходе реакции свободная энергия запасается в виде
трансмембранного протонного потенциала, использующегося АТФ-синтетазой для синтеза АТФ.