Анатомия - Биофизика сложных систем. Биофизика дыхания

Дыхательная система осуществляет газообмен между внешней средой и организмом, доставляет в организм кислород и выводит из него углекислый газ. Эта система состоит из дыхательных (воздухоносных) путей и парных дыхательных органов - легких. Выделяют верхние и нижние дыхательные пути. К верхним дыхательным путям относят полость носа, носовую и ротовую части глотки, к нижним дыхательным путям - гортань, трахею и бронхи с малыми площадями поверхности. Общий объем воздухоносных путей составляет около 150 мл. Поскольку ни один газообмен не происходит проводящей зоне, ее часто называют анатомически мертвым пространством. В дыхательных путях вдыхаемый воздух согревается, увлажняется, очищается от инородных частиц. Из воздуха, находящегося в альвеолах легких, путем диффузии в кровь легочных капилляров поступает кислород, а в обратном направлении - из крови в альвеолы выходит углекислый газ.

Воздухоносные пути имеют в своих стенках твердый скелет, представленный костями и хрящами, благодаря чему дыхательные пути сохраняют просвет и по ним свободно циркулирует воздух во время дыхания. Слизистая оболочка воздухоносных путей выстлана мерцательным эпителием и увлажнена. Реснички эпителиальных клеток своими движениями удаляет наружу вместе со слизью инородные частицы, попавшие в дыхательные пути.

Легкие правое и левое, располагаются в грудной полсти, по сторонам от сердца и крупных кровеносных сосудов, покрыты серозной оболочкой - плеврой, которая образует вокруг них два плевральных мешка. По форме легкое напоминает усеченный конус. Бронхи, сосуды и нервы образуют корень легкого. Каждое легкое разделено на доли. Правое легкое имеет три доли, левое - две. Доли легкого подразделяются на бронхолегочные сегменты. Сегменты состоят из долек. В дольку входит дольковый бронх, который подразделяется до концевой бронхиолы. В дальнейшем концевые бронхиолы делятся на дыхательные бронхиолы, которые переходят в альвеолярные ходы, на стенках которых находятся миниатюрные выпячивания - альвеолы. Одна концевая бронхиола с ее разветвлениями называется легочным ацинусом, являющимся структурно-функциональной единицей легкого.

Плевра представляет собой серозную оболочку, состоящую из соединительнотканной основы, выстланной плоскими клетками мезотелия. Плевра покрывает легкие со всех сторон. У плевры различают два листка: висцелярный и париетальный. Между ними имеется узкая щель - плевральная полость, в которой содержится небольшое количество серозной жидкости. Эта жидкость смачивает соприкасающиеся поверхности висцеральной и париетальной плевры, облегчает скольжение легких в плевральных полостях во время акта дыхания.

Респираторная зона является областью легких, где происходит газообмен. Респираторная зона значительно больше, чем проводящая зона и занимает объем около 3 л. Она состоит из дыхательных бронхиол, альвеолярных ходов и альвеол. Альвеолы ?представляют собой структуру типа небольшого мешочка с очень тонкими стенками, обернутыми в капиллярами. 300 миллионов альвеол обеспечивают площадь поверхности около 70 м І. Благодаря значительной поверхности газообмена полный массоперенос О2 и СО2 в легких человека осуществляется всего за 0,1 с. Расстояние, через которое газ должен диффундировать очень маленькое, около 0,2 мкм, что делает альвеоло??-капиллярную систему идеально подходящей для газообмена. Газообмен между альвеолярной газовой смесью и кровью легочных капилляров происходит на альвеолокапиллярной мембране (АКМ), представляющей собой многомембранную систему. Различают несколько типов альвеоцитов.

Клетки первого I типа представляют собой тонкие эпителиальные клетки, выстилающие около 90 % от площади поверхности альвеол. Диффузия газов происходит в клетках этого типа.

Альвеоциты второго II типа являются разновидностью клеток типа I. Клетки типа II синтезируют, секретируют, перерабатывают альвеолярный суфрактант. Основу суфрактанта образует бимолекулярный липидный слой, подобный фосфолипидному бислою биологических мембран. Суфрактант непрерывно обновляется, и без него дыхание вообще было бы невозможно, так как стенки альвеолы слиплись бы под действием значительного поверхностного натяжения, присущего альвеолярному эпителию.

Альвеолярные макрофаги являются третьим III типом клеток, находящихся в альвеолах. Макрофаги поглощают вдыхаемые частицы, такие как бактерии. Эти клетки мобильны и они притягиваются на участки с инфекцией или травмой.

Дыхание биофизика клеточный газ

Похожие статьи




Анатомия - Биофизика сложных систем. Биофизика дыхания

Предыдущая | Следующая