Дыхание. Три звена дыхания

1.

В процессе дыхания различают три звена:
1. Внешнее дыхание – это газообмен между
организмом и окружающим его атмосферным
воздухом.
2. Транспорт газов кровью – кровь
транспортирует кислород от легких к тканям
и обратно несет углекислый газ.
3. Внутреннее или тканевое дыхание –
совокупность окислительных процессов,
происходящих в тканях с потреблением
кислорода и выделением углекислого газа.

2.

Дыхательный цикл:
1. вдох (0,9 – 4,7сек)
2. выдох (1,2 – 6 сек)
3. пауза
Вдох всегда в норме короче выдоха. Пауза короткая
или может отсутствовать. Частота в норме у взрослых – 16
– 18 экскурсий в минуту, у новорожденных - 60. Частота
дыхания меньше частоты сердечных сокращений в 5 раз.
На частоту и глубину дыхания влияет физическая
нагрузка,
степень
тренированности
организма,
температурный и эмоциональный факторы, интенсивность
обмена веществ.

3.

Вдох – инспирация – возникает
вследствие увеличения объема грудной
клетки за счет сокращения наружных
межреберных мышц и уплощения купола
диафрагмы. При этом легкие пассивно
следуют за грудной клеткой. Поверхность
легких увеличивается, давление в них
уменьшается, и воздух поступает в легкие
через
дыхательные
пути.
Быстрому
выравниванию
давления
в
легких
препятствует голосовая щель (сужена).

4.

Выдох – экспирация – возникает в
результате расслабления наружных межреберных
мышц и поднятия купола диафрагмы. Дыхательная
поверхность легких уменьшается, грудная клетка
возвращается в исходное положение. Легкие
уменьшаются в объем е, давление воздуха в них
увеличивается,
и
воздух
выходит
через
дыхательные пути во внешнюю среду.
Медленному выходу воздуха способствует
сужение голосовой щели.
Типы дыханий – грудной, брюшной, смешанный.

5.

6.

7.

Легочные объемы:
1. дыхательный объем легких – количество
воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в
покое (300 – 700 мл)
2. резервный объем вдоха – количество воздуха,
которое человек может вдохнуть дополнительно
(1500 – 2000 мл)
3. резервный объем выдоха – количество воздуха,
которое человек может дополнительно выдохнуть
(1500 – 2000 мл)
4. остаточный объем легких – количество воздуха,
остающееся в легких после максимального выдоха
(1000 – 1500 мл)

8.

Легочные емкости:
1. жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальное
количество воздуха, которое можно выдохнуть после
максимального вдоха (3500 – 4700 мл)
2. общая емкость легких – количество воздуха,
содержащееся в легких на высоте максимального вдоха
(3500 – 4700 мл)
3. резерв вдоха – максимальное количество воздуха,
которое можно вдохнуть после спокойного вдоха (2000
мл)
4. функциональная остаточная емкость легких (количество
воздуха, оставшееся в легких после спокойного выдоха
(2900 мл) – способствует выравниванию колебаний
содержания кислорода и углекислого газа в альвеолярном
воздухе.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

Легочная вентиляция – количество воздуха,
проходящее через легкие в 1 единицу времени. Он
равен произведению дыхательного объема на
частоту дыхания (6 - 8 л в мин).
Не весь объем вдыхаемого воздуха участвует
в вентиляции альвеол. Часть его остается в
воздухоносных путях.
Газообмен в легких осуществляется между
альвеолярным воздухом и кровью легочных
капилляров путем диффузии в результате разницы
парциального давления дыхательных газов.

15.

Парциальное (частичное) давление – это
часть общего давления, которое приходится на
долю каждого газа в газовой смеси. Эта часть
зависит от % содержания газа в газовой смеси. Чем
она больше, тем больше парциальное давление.
Газы диффундируют через слои:
1. пленка фосфолипида – сурфактанта
2. альвеолярный эпителий
3. интерстициальная соединительная ткань
4. эндотелий капилляров
5. слой плазмы

16.

Понижение
парциального
давления
кислорода в тканях заставляет этот газ двигаться к
ним. Для углекислого газа градиент давления
направлен в противоположную сторону, и газ
выходит
во
внешнюю
среду.
Поскольку
парциальное давление кислорода в альвеолярном
воздухе выше, чем в притекающей венозной крови,
то кислород через альвеолы устремляется в
капилляры.
Напряжение углекислого газа в венозной
крови выше, чем в альвеолярном воздухе, поэтому
он выходит в него. Скорость диффузии СО2 в 25
раз выше, чем О2. Человек в покое потребляет в
минуту 250 мл О2 и выделяет 200 мл СО2.

17.

В крови СО2 и О2 могут находиться в 2 состояниях:
1. в физически растворенном виде (в 100 мл крови
находится 0,3 мл О2 и 2,5 – 3 мл СО2)
2. в химически связанном виде (19 – 20 мл О2 и 48 – 51 мл
СО2; 1 г гемоглобина связывает 1,34 мл О2)
Транспорт О2 осуществляется за счет химической
его связи с гемоглобином эритроцитов. 1 молекула
гемоглобина присоединяет 4 молекулы О2, при этом
гемоглобин переходит в оксигемоглобин, а кровь из
венозной переходит в артериальную. На расщепление
оксигемоглобина и переход О2 из крови в ткани влияют:
- парциальное давление О2 в тканях
- кислотность среды (СО2)
- температура тела человека

18.

Образовавшийся в тканях СО2 вследствие разности
парциального давления диффундирует в межтканевую
жидкость, затем в плазму крови и в эритроциты. В них
10% СО2 соединяется с гемоглобином – карбгемоглобин.
Остальная часть СО2 соединяется с водой – угольная
кислота. Эта реакция обратимая. Она ускоряется
ферментом карбоангидразой – в эритроцитах.
В легочных капиллярах, где давление СО2 низкое,
карбоангидраза ускоряет расщепление Н2СО3 в 300 раз.
Выделяются вода и СО2 и выходят в альвеолярный
воздух.
Следовательно СО2 транспортируется к легким в
химически связанном виде (карбгемоглобин, Н2СО3 и
бикарбонаты натрия и калия: NAHCO3 и KHCO3) и в
физически растворенном. Две третьих СО2 находится в
плазме крови, одна треть в эритроцитах.

19.

Атмосферный воздух: О2 – 20,9%, СО2 –
0,03%, азот – 79%;
Альвеолярный воздух: О2 – 14,6%, СО2 5,7%, азот – 80%;
Выдыхаемый воздух: О2 – 16,3%, СО2 – 4%,
азот – 79,7%
Всякое изменение частоты и глубины
дыхания называют одышкой.
Причиной одышки является накопление в
крови углекислого газа. Одышка ведет к
выравниванию газообмена. Одышка бывает
сердечная, легочная, гематогенная.

20.

Состояние
организма,
при
котором
наблюдается в крови недостаток кислорода и
избыток углекислого газа, называется асфиксией.
Хроническая асфиксия наблюдается у
сердечных и легочных больных.
Острая асфиксия может развиваться при
закупорке дыхательных путей, отеке легких.
Недостаточное содержание кислорода в крови
и тканях называется гипоксией. Она может
развиваться, на пример, при подъеме на высоту.

21.

Дыхательный центр был открыт в 1885 году Н.А.
Миславским. Это совокупность нейронов, которые
обеспечивают деятельность аппарата дыхания и его
приспособление к изменяющимся условиям внешней и
внутренней среды.
Нейроны расположены в спинном мозге, варолиевом
мосту, гипоталамусе и коре. Ритм и глубину дыхания
задает продолговатый мозг, который посылает импульсы к
мотонейронам
спинного
мозга,
иннервирующим
дыхательные мышцы. Мост, гипоталамус и кора
контролируют автоматическую деятельность нейронов
вдоха и выдоха продолговатого мозга. Дыхательный центр
продолговатого мозга – парное симметричное образование
на дне ромбовидной ямки. Он включает в себя два вида
нейронов:
1. инспираторные (вдох) 2. экспираторные (выдох)

22.

23.

24.

25.

26.

Возбуждение нейронов вдоха тормозит нейроны
выдоха и наоборот (вдыхать и выдыхать одновременно
невозможно).
Дыхательный центр очень чувствителен к избытку
СО2, который является его естественным возбудителем.
Избыток СО2 действует на нейроны дыхательного центра.
При угнетении дыхательного центра и остановки дыхания
эффективным является вдыхание не чистого кислорода, а
смеси из 7% СО2 и 93% О2.
Увеличение концентрации О2 приводит к угнетению
дыхания.
При мышечной работе в тканях и крови
увеличивается количество молочной кислоты и СО2, что
стимулирует дыхательный центр и усиливает дыхание.

27.

У родившегося ребенка после перевязки
пуповины
прекращается
газообмен
через
пупочные сосуды, контактирующие через плаценту
с кровью матери. В крови ребенка увеличивается
концентрация СО2, что стимулирует дыхательный
центр продолговатого мозга, вызывая первый вдох.
Также вдох стимулируют поток холодного
воздуха, воздействующий на рецепторы кожи
ребенка, давление воздуха во внешней среде и
предродовые схватки, вызывающие освобождение
в организме плода специальных веществ,
стимулирующих дыхание.

28.

Рефлекторная
регуляция
дыхания
осуществляется постоянными и непостоянными
воздействиями на дыхательный центр. Постоянные
рефлекторные влияния осуществляются при
раздражении рецепторов:
1. механорецепторов альвеол легких – рефлекс
Геринга – Брейера
2. механорецепторов корня легкого и плевры –
плевропульмональный рефлекс
3. механорецепторов сонных синусов – рефлекс
Гейманса
4. проприорецепторов дыхательных мышц

29.

Рефлекс Геринга–Брейера – рефлекс торможения вдоха при
растяжении легких: при вдохе в легких возникают импульсы,
рефлекторно тормозящие вдох и стимулирующие выдох и наоборот.
Это пример регуляции по принципу обратной связи. Перерезка
вагуса прекращает этот рефлекс, и дыхание становится редким и
глубоким.
Плевропульмональный рефлекс возникает при возбуждении
механорецепторов легких и плевры при растяжении плевры. Он
изменяет тонус дыхательных мышц, увеличивая или уменьшая
дыхательную поверхность легких.
Рефлекс Гейманса – рефлекс усиления дыхательных
движений при увеличении давления СО2 в крови, омывающей
сонные синусы.
К дыхательному центру поступают нервные импульсы от
проприорецепторов дыхательных мышц, которые при вдохе
тормозят активность нейронов вдоха и способствуют наступлению
выдоха.

30.

Непостоянные рефлекторные влияния на
деятельность дыхательного центра связаны с
возбуждением экстеро- и интерорецепторов
слизистой
оболочки
дыхательных
путей,
температурных и болевых рецепторов кожи,
проприорецепторов скелетных мышц.
Например, при вдыхании аммиака, хлора и
дыма наблюдается рефлекторный спазм голосовой
щели и задержка дыхания. При раздражении
слизистой оболочки носа пылью – чихание, при
раздражении слизистой трахеи и гортани – кашель.

31.

Благодаря
коре
происходит
приспособление
дыхания при разговоре и пении (при гипнозе
испытуемому внушали, что он занимается физической
работой, дыхание испытуемого при этом усиливалось, что
говорит о том, что кора контролирует этот процесс).
Первый
уровень
регуляции
активности
дыхательного центра включает в себя спинной мозг. В нем
расположены центры диафрагмальных и межреберных
нервов.
Второй уровень включает в себя продолговатый
мозг. Этот уровень обеспечивает ритмичную смену фаз
дыхания.
Третий уровень включает в себя кору, при помощи
которой обеспечивается приспособление дыхания к
изменяющимся условиям.

32.

В условиях повышенного атмосферного давления находятся
люди в кессонах и водолазных работах. Погружение на каждые 10
метров под поверхность воды ведет к увеличению давления на 1
атм. Под таким же повышенным давлением подается воздух для
дыхания. Вдох становится короче, выдох удлинен и затруднен. При
этом увеличивается количества азота, растворенного в крови во
столько раз, во сколько увеличивается атмосферное давление (в
норме в 1 мл крови растворено 0,011 мл азота).
При быстром подъеме азот не успевает выделиться из крови
в альвеолярный воздух и накапливается в ней в виде пузырьков.
Человек испытывает кожный зуд, боль в суставах и мышцах,
возможны обмороки и смертельный исход. Для предупреждения
кессонной болезни водолазов следует поднимать медленно с
остановками, чтобы азот успел выделиться из крови в альвеолы.
Существуют специальные декомпрессионные камеры.