Система дыхания презентация

в системе дыхания.
Регуляция оптимального для метаболизма газового состава организма
Показатели функции внешнего дыхания

низших многоклеточных животных газообмен идёт через всю поверхность наружных и внутренних (кишечник) клеток организма.
У насекомых тело покрыто кутикулой и поэтому появляются специальные дыхательные трубочки (трахеи), пронизывающие всё тело.
У рыб органами дыхания являются жабры – многочисленные листочки с капиллярами.
У земноводных появляются воздухоносные мешки (лёгкие), в которых воздух обновляется с помощью дыхательных движений. Однако, основной обмен газов идёт через поверхность кожи и составляет 2/3 всего объёма.
У пресмыкающихся, птиц и млекопитающих лёгкие уже развиты хорошо, а кожа становится защитным покровом и через неё газообмен не превышает 1%. У лошадей при высокой физической нагрузке дыхание через кожу возрастает до 8%.

(медуллярные) хеморецепторы. Артериальные хеморецепторы расположены в каротидных синусах и дуге аорты; центральные - в продолговатом мозге. Афферентные проводники от рецепторов дуги аорты идут в составе аортальной ветви блуждающего нерва, а от рецепторов каротидного синуса - в каротидной ветви языкоглоточного нерва.
Дыхательный нервный центр — важнейшие нейроны его находятся в продолговатом мозге, спинном мозге, небольшое количество нейронов в ретикулярной формации продолговатого мозга, варолиевом мосту, сразу за четверохолмием в среднем мозге, гипоталамической области, зрительных буграх, стриопаллидуме, лимбической системе, коре мозга. В правой и левой половинах продолговатого мозга содержатся по два скопления дыхательных нейронов — дорсальные и вентральные дыхательные ядра. Нейроны дорсального дыхательного ядра образуют так называемый центр вдоха (инспирации). Нейроны вентрального ядра образуют центр выдоха (экспирации). В нем содержатся и инспираторные нейроны. Третье скопление дыхательных нейронов располагается в передней части варолиева моста и образует так называемый центр пневмотаксиса.
Эфферентные нервные волокна представлены межреберными нервами и диафрагмальным нервом, нервами, иннервирующими скелетные мышцы-вдыхатели и выдыхатели.

косыми межреберными мышцами, межхрящевыми и вспомогательными дыхательными мышцами (лестничные, большая и малая грудные, зубчатая);
б) экспираторными мышцами - внутренними косыми межреберными мышцами, мышцами брюшной стенки - косыми, поперечной прямой;
в) грудной клеткой;
г) плеврой;
д) легкими и бронхами;
е) трахеей, гортанью, носовыми ходами.
В качестве исполнительных органов в эти систему включаются и сердце с сосудами.
Поддержание постоянства газового состава организма связано с движением крови через легкие и весь организм, со свойствами крови связывать и отдавать кислород и диоксид углерода.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ ДЫХАНИЯ

и газообменную функции.
Верхние воздухоносные пути: носовая полость, рот, носоглотка, гортань.
Нижние воздухоносные пути: трахея, бронхи, бронхиолы.
Газообменную функцию выполняет дыхательная пористая ткань – паренхима легкого. В структуру этой ткани входят легочные пузырьки – альвеолы.
Cтенка воздухоносных путей имеет хрящевой остов и их просвет никогда не спадается. Слизистая оболочка дыхательной трубки выстлана мерцательным эпителием с ресничками. Трахея перед входом в лёгкие дихотомически делится на два главных бронха (левый и правый), которые в дальнейшем делятся и образуют бронхиальное дерево. Заканчивается деление конечными (терминальными) бронхиолами (диаметр до 0,5-0,7мм).

состава организма, осуществляет две основных приспособительных реакции:
поддержание постоянства содержания, парциального давления кислорода и углекислого газа в легких (альвеолярном воздухе) и в крови;
обеспечение ритма и глубины вдоха и выдоха, которые необходимы для поддержания относительного постоянства O2 и СО2 в легких и в крови.

– альвеолярный ход, 4 – бронхиола, 5 – бронхиальная артерия,
6 – дольковый бронх, 7 – артерия легочная, 8 – легочная вена.

Б – альвеолы: а –капилляры, б - плоский респираторный эпителий, в –полость альвеолы, г –сурфактант.

лёгкого обращено назад и прилегает к диафрагме. Снаружи лёгкие покрыты серозной оболочкой – висцеральной плеврой. Париетальная плевра (костная) выстилает грудную полость и плотно срастается с рёберной стенкой. Между этими листками плевры имеется щелевидное пространство (5-10 мкм) – плевральная полость, заполненная серозной жидкостью. Пространство между правым и левым легким называется средостением. Здесь находятся сердце, трахея, кровеносные сосуды и нервы.
Лёгкие делятся на доли, сегменты и дольки. Степень выраженности такого деления у различных животных неодинакова.
Морфологической и функциональной единицей лёгкого является ацинус (лат. acinus - «виноградная ягода»). Ацинус включает респираторную (дыхательную) бронхиолу и альвеолярные ходы, которые заканчиваются альвеолярными мешочками. Один ацинус содержит 400-600 альвеол; 12-20 ацинусов образуют лёгочную дольку.
Альвеолы – это пузырьки, внутренняя поверхность которых выстлана однослойным плоским эпителием. Среди эпителиальных клеток различают: альвеолоциты 1-го порядка, которые вместе с эндотелием капилляров лёгких образуют аэрогематический барьер и альвеоциты 2-го порядка выполняют секреторную функцию, выделяя биологически активное вещество сурфактан.
Сурфактант (фосфолипопротеины - поверхностно активное вещество) выстилает внутреннюю поверхность альвеолы, увеличивает поверхностное натяжение и не позволяет альвеолам спадаться.

воздуха) не принимают участия в газообмене и их называют «вредным» пространством. Однако, верхние и нижние воздухоносные пути играют большую роль в жизнедеятельности организма.
Здесь происходит согревание, увлажнение и очищение вдыхаемого воздуха. Это возможно благодаря хорошо развитой слизистой оболочке дыхательных путей, которая обильно васкуляризирована, содержит бокаловидные клетки, слизистые железы и большое количество ресничек мерцательного эпителия. Кроме этого здесь находятся рецепторы обонятельного анализатора, рецепторы защитных рефлексов кашля, чихания, фырканья и ирритантные (раздражения) рецепторы. Они расположены в бронхиолах и реагируют на пылевые частицы, слизь, пары едкого вещества. При раздражении ирритантных рецепторов возникает чувство жжения, першения, появляется кашель и учащается дыхание.
Газообмен между организмом и внешней средой обеспечивается совокупностью строго скоординированных процессов, входящих в структуру дыхания высших животных.

альвеолярного воздуха, который осуществляется при вдохе и выдохе.
Лёгочная ткань не имеет активных мышечных элементов и поэтому её увеличение или уменьшение в объёме происходит пассивно в такт движениям грудной клетки (вдох, выдох). Это обусловлено отрицательным внутриплевральным давлением (ниже атмосферного: при вдохе на 15-30 мм рт. ст., при выдохе на 4-6 мм рт. ст.) в герметически закрытой грудной полости.

счёт увеличения объёма грудной клетки. В этом принимают участие мышцы инспираторы (вдыхатели): наружные межрёберные мышцы и диафрагма. При форсированном дыхании подключаются мышцы: подниматель рёбер, лестничная надрёберная мышца, дорзальный зубчатый вдыхатель. Объём грудной клетки при этом увеличивается в трёх направлениях – вертикальном, сагиттальном (переднезадним) и фронтальном.
Акт выдоха (лат. expiration - экспирация) в состоянии физиологического покоя носит преимущественно пассивный характер. Как только мышцы вдыхатели расслабляются, грудная клетка в силу своей тяжести и эластичности рёберных хрящей возвращается в исходное положения. Диафрагма расслабляется и купол её вновь становится выпуклым.
При форсированном дыхании акту выдоха способствуют мышцы-экспираторы: внутренние межрёберные, наружные и внутренние косые, поперечные и прямые мышцы брюшной стенки, дорзальный зубчатый выдыхатель.

в дыхательных движениях, различают три типа дыхания:
1) грудной (рёберный) тип дыхания осуществляется при сокращении наружных межрёберных мышц и мышц грудного пояса;
2) брюшной (диафрагмальный) тип дыхания – преобладают сокращения диафрагмы и мышц живота;
3) смешанный (рёберно-брюшной) тип дыхания наиболее часто встречается у сельскохозяйственных животных.
При различных заболеваниях тип дыхания может изменяться. При заболевании органов грудной полости преобладает диафрагмальный тип дыхания, а при болезнях органов брюшной полости – рёберный тип дыхания.

в 1 минуту.

Лошадь 8 - 12 Собака 10 - 30
КРС 10 - 30 Кролики 50 - 60
Овца 8 - 20 Куры 20 - 40
Свинья 8 - 18 Утки 50 - 75
Человек 10 - 18 Мышь 200

Следует учесть, что в таблице приведены средние показатели. Частота дыхательных движений зависит от вида животного, породы, продуктивности, функционального состояния, времени суток, возраста, температуры окружающей среды и т. д.

(СО2) из крови в альвеолы лёгкого, а кислорода (О2) из альвеолы в венозную кровь капилляров малого круга кровообращения. Расчётным путём установлено, что около 5% кислорода вдыхаемого воздуха остаётся в организме, а около 4% диоксида углерода выделяется из организма. Азот в газообмене участия не принимает.
Движение газов определяется чисто физическими законами (осмос и диффузия), действующими в системе «газ-жидкость», разделённой полупроницаемой мембраной. В основе этих законов лежит разность парциального давления или градиент парциального давления газов.
Газообмену в легких способствует большая поверхность альвеол и малая толщина легочной мембраны (слой эндотелиальных клеток капилляров, две основные мембраны, слой плоского альвеолярного эпителия) - 0,4-1,5 мкм. В течение суток из альвеол в кровь переходит у коровы около 5000 л О2, и из крови в альвеолярный воздух поступает около 4300 л СО2.

воздухе и в крови обеспечивается за счет вентиляции легких (движения воздуха через легкие), или внешнего дыхания; обмена газов в легких (между альвеолярным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения); транспорта газов кровью; обмена газов между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей; использования кислорода тканями и образования диоксида углерода (биологического окисления в митохондриях клеток).
В вдыхаемом воздухе содержится 20,97 об.% кислорода и 0,03 об.% диоксида углерода, в выдыхаемом воздухе – 16 об.% кислорода и 3,7 об.% диоксида углерода.
В альвеолярном воздухе поддерживается относительно постоянное содержание О2 - около 14,5%, и CO2 - около 5,5% (остальное количество приходится на азот). Альвеолярный воздух является внутренней газовой средой организма. От постоянства газового состава альвеолярного воздуха зависит относительное постоянство газового состава крови. В артериальной крови содержится (поддерживается) около 16-19 об% кислорода и около 52-57 об.% углекислого газа. В венозной крови содержится около 12 об.% кислорода и около 58—63 об.% диоксида углерода.

альвеол: стрелками показан путь кислорода (О2), диоксида углерода (СО2) через аэрогематический барьер между кровью и воздухом:
1 – просвет альвеолы;
2 – стенка альвеолы;
3 – стенка кровеносного капилляра;
4 – просвет капилляра;
5 – эритроцит в просвете капилляра.

газа входящего в состав газовой смеси.
Диффузия газов происходит из области более высокого давления в область более низкого.
Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе - 102 мм рт. ст., диоксида углерода - 40 мм рт. ст. В венозной крови капилляров лёгких напряжение О2 =40 мм рт. ст., СО2=46 мм рт. ст.
Таким образом, разница парциального давления:
кислорода (О2) 102 – 40 = 62 мм рт. ст.;
диоксида углерода (СО2) 46 – 40 = 6 мм рт. ст.

Кислород быстро поступает через лёгочные мембраны и полностью соединяется с гемоглобином и кровь становится артериальной. Диоксид углерода, не смотря на небольшую разницу, парциального давления имеет более высокую скорость диффузии (25 раз) из венозной крови в альвеолы лёгкого.

в кровь, находится в двух формах – около 3% растворённого в плазме и около 97% соединённого с гемоглобином эритроцитов (оксигемоглобин). Насыщение крови кислородом называется оксигенацией.
В одной молекуле гемоглобина 4 атома железа, следовательно, 1 молекула гемоглобина может соединить 4 молекулы кислорода.
ННb + 4О2 ↔ ННb(О2)4
Оксигемоглобин (ННb(О2)4) – проявляет свойство слабой, легко диссоциирующей кислоты.
Количество кислорода, находящееся в 100 мм крови при полном переходе гемоглобина в оксигемоглобин, называется кислородной ёмкостью крови. Установлено, что 1 г. гемоглобина может в среднем связать 1,34 мм кислорода. Зная концентрацию гемоглобина в крови, а она в среднем составляет 15 г. / 100 мл, можно рассчитать кислородную ёмкость крови.
15 * 1,34 = 20,4 об.% (объёмных процентов).

Транспорт диоксида углерода кровью.
Перенос диоксида углерода кровью представляет собой сложный процесс, в котором принимают участие эритроциты (гемоглобин, фермент карбоангидраза) и буферные системы крови.
Диоксид углерода находится в крови в трёх формах: 5% - в физически растворённом виде; 10% - в виде карбогемоглобина; 85% - в виде бикарбонатов калия в эритроцитах и бикарбонатах натрия в плазме.

ткани, сразу же диффундирует в эритроциты, где происходит реакция гидратации с образованием угольной кислоты (Н2СО3) и её диссоциацию. Обе реакции катализируются ферментом карбоангидразой, который содержится в эритроцитах.
Н2О + СО2 → Н2СО3
↑
карбоангидраза
↓
Н2СО3 → Н+ + НСО3-

По мере повышения концентрации бикарбонатных ионов (НСО3-) в эритроцитах, одна их часть диффундирует в плазму крови и соединяется с буферными системами, образуя бикарбонат натрия (NaHCO3). Другая часть НСО3- остаётся в эритроцитах и соединяется с гемоглобином (карбогемоглобин) и с катионами калия – бикарбонат калия (КНСО3).
В капиллярах альвеол гемоглобин соединяется с кислородом (оксигемоглобин) – это более сильная кислота, которая вытесняет угольную кислоту из всех соединений. Под действием карбоангидразы происходит её дегидратация.
Н2СО3 → Н2О + СО2
Таким образом растворённый и освободившийся при диссоциации карбогемоглобина диоксид углерода диффундирует в альвеолярный воздух.

и тканями совершается так же, в силу разницы парциального давления газов (по законам осмоса и диффузии). Поступившая сюда артериальная кровь насыщена кислородом, его напряжение составляет 100 мм рт. ст. В тканевой жидкости напряжение кислорода составляет 20 - 40 мм рт. ст., а в клетках его уровень падает до 0.
Соответственно: О2 100 – 40 = 60 мм рт. ст
60 – 0 = 60 мм рт. ст.

Поэтому оксигемоглобин отщепляет кислород, который быстро переходит в тканевую жидкость, а затем в клетки тканей.

и тканях. Поступающий в ткани кислород затрачивается на окисление жиров, углеводов и белков. Освобождающаяся при этом энергия накапливается в форме макроэргических связей – АТФ (аденозинтрифосфат). Кроме окислительного фосфолирирования, кислород также используется при микросомальном окислении – в микросомах эндоплазматического ретикулума клеток. При этом конечными продуктами окислительных реакций становится вода и диоксид углерода.
Диоксид углерода, растворяясь в тканевой жидкости, создаёт там напряжение 60-70 мм рт. ст., что выше, чем в крови (40 мм рт. ст.).
СО2 70 - 40 = 30 мм рт. ст.

Таким образом, высокий градиент напряжения кислорода и разница парциального давления диоксида углерода в тканевой жидкости и крови является причиной его диффузии из тканевой жидкости в кровь.

отделах ЦНС и принимающих участие в регуляции дыхания.
Главная часть («ядро» дыхательного центра Миславского) расположена в продолговатом мозге, в области ретикулярной формации на дне 4 мозгового желудочка. Среди нейронов этого центра существует строгая специализация (распределение функций). Одни нейроны регулируют акт вдоха, другие - акт выдоха.
Бульбарный отдел дыхательного центра обладает уникальной особенностью – автоматией, которая сохраняется даже при полной его деафферентации (после прекращения воздействия со стороны различных рецепторов и нервов).
В области варолиева моста расположен «пневмотаксический центр». Он не обладает автоматией, но оказывает влияние на деятельность нейронов дыхательного центра Миславского, поочерёдно стимулируя активность нейронов акта вдоха и выдоха.
От дыхательного центра идут нервные импульсы к мотонейронам ядра грудобрюшного нерва (3-4 шейные позвонки – центр диафрагмальных мышц) и к мотонейронам расположенных в латеральных рогах грудного отдела спинного мозга (иннервирует наружные и внутренние межрёберные мышцы).
В лёгких (между гладкими мышцами воздухоносных путей и вокруг капилляров малого круга кровообращения) располагаются три группы рецепторов: растяжения и спадения, ирритантные, юкстакапилярные. Информация от этих рецепторов, о состоянии лёгких (растяжение, спадение), их наполнение воздухом, попадание раздражающих веществ в дыхательные пути (газ, пыль), изменение кровяного давления в легочных сосудах, по афферентным нервам попадает в дыхательный центр. Это оказывает влияние на частоту и глубину дыхательных движений, проявление защитных рефлексов кашля и чихания.
Большое значение в регуляции дыхания имеют гуморальные факторы. На изменение газового состава крови реагируют сосудистые рефлексогенные зоны каротидного синуса, аорты и продолговатого мозга.
Увеличение концентрации диоксида углерода в крови приводит к возбуждению дыхательного центра. В результате этого дыхание учащается – диспное (одышка). Уменьшение уровня диоксида углерода в крови замедляет ритм дыхательных движений – апное.

играют импульсы, поступающие с рецепторов верхних дыхательных путей.
С рецепторов верхних дыхательных путей осуществляются и защитные дыхательные рефлексы, возникающие при скоплении в воздухоносных путях слизи, попадании туда инородных тел и химических раздражителей: кашель, чихание.
Механизм кашля состоит в сильном (вслед за глубоким вдохом) сокращении мышц-вдыхателей (главным образом - брюшных) при закрытой голосовой щели, что создает высокое давление в трахее и бронхах, после чего голосовая щель открывается и происходит резкий выдох.
Механизм чихания состоит в резком выдохе через носовые ходы вслед за глубоким вдохом при постоянно открытой голосовой щели. Скорость движения выдыхаемого воздуха при этом достигает 160 км/час. Рефлекторное закрытие голосовой щели происходит при глотании, при действии на рецепторы сильных раздражителей.

частота дыхательных движений, четыре первичных легочных объема (дыхательный, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха и остаточный объем), а также четыре емкости легких (общая, жизненная, вдоха и функциональная остаточная), минутный объем.
Различают общую и жизненную ёмкость лёгких.
Жизненная ёмкость лёгких (ЖЁЛ) складывается из трёх объёмов: дыхательного и резервных объёмов вдоха и выдоха.
Дыхательный объём – это объём воздуха, который можно спокойно, без усилий вдохнуть и выдохнуть.
Резервный объём вдоха – это воздух, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха.
Резервный объём выдоха – это объём воздуха, который можно максимально выдохнуть после спокойного выдоха.
После полного максимально глубокого выдоха в лёгких остаётся ещё часть воздуха – остаточный объём («мертвое пространство»). Сумма ЖЁЛ и остаточного объёма воздуха составляют общую ёмкость лёгких.
Сумма остаточного объёма воздуха и резервного объёма выдоха называется альвеолярным воздухом (функциональная остаточная ёмкость).

Человек
1. Дыхательный V 5-6 0,5
2. Резервный V вдоха 12 1,5
3. Резервный V выдоха 12 1,5
4. Остаточный V 10 1

на частоту дыхательных циклов.
Частота дыхательных движений в минуту в покое составляет у лошадей 8—16, крупного рогатого скота - 10-30, овец – 10-20, свиней - 8-18. Дыхательный объем у овец - 0,3-0,5 л. у лошадей – 4-6 л. Минутный объем (показатель вентиляции легких) у лошади – 40-60 л, у крупного рогатого скота – 21-30 л. Жизненная емкость у лошади - 26, у крупного рогатого скота - 30 л.
При изменении условий в связи с приспособлением число дыхательных движений может увеличиться в 4-5 раз, дыхательный объем воздуха - в 4-8 раз, минутный объем дыхания в 10-25 раз.

все и с разной интенсивностью. Поэтому рассчитывают коэффициент альвеолярной вентиляции – это отношение вдыхаемого воздуха к альвеолярному объёму. Например, при вдохе лошадью 5 литров воздуха, 30% воздуха остаётся в воздухоносных путях («вредное пространство»).
Таким образом до альвеол доходит 3,5 литров вдыхаемого воздуха (70% от 5 литров дыхательного объёма). Следовательно, коэффициент альвеолярной вентиляции равен 3,5 л.:22 л. или 1:6, Т. е. при каждом спокойном вдохе вентилируется 1/6 альвеол.
Поэтому для оптимизации деятельности кардиореспираторной системы действует правило: «Перфузируются только те альвеолы, которые вентилируются»