ОРГАНИ ДИХАННЯ (9 клас)

Джерелом енергії в організмі служать поживні речовини. Основною біохімічною реакцією, що звільняє енергію цих речовин, є окислення, яке супроводжується витрачанням кисню та утворенням вуглекислого газу. В організмі людини немає запасів кисню, тому його безперервне надходження життєво необхідне. Припинення доступу кисню в клітини організму призводить до їх загибелі. Утворений при окисленні речовин вуглекислий газ повинен бути видалений з організму, тому що його накопичення в значній кількості небезпечне для життя. Обмін кисню і вуглекислого газу між організмом і навколишнім середовищем називається диханням.

У людини і вищих тварин процес дихання здійснюється в наступній послідовності: обмін повітря між атмосферою і альвеолами легень, обмін газів між альвеолами легень і кров'ю (зовнішнє дихання), транспорт газів кров'ю, обмін газів між кров'ю і тканинами (внутрішнє, тканинне дихання).

Органи дихання людини включають повітроносні шляхи і легені. Ніс, носоглотка, гортань, трахея, бронхи і бронхіоли служать для проведення повітря в альвеоли легенів, де здійснюється газообмін.

ПОРОЖНИНА НОСА

Органи дихання людинирозпочинаються порожниною носа, яка утворена кістками лицьової частини черепа і хрящами. Входом в порожнину носа служать ніздрі, а виходом хоани - отвори, які поєднюють його порожнину з носоглоткою. Стінки носової порожнини утворюють нерівний рельєф, за рахунок чого збільшується площа контакту повітря з зовнішнім шаром клітин слизової оболонки. Багато з них мають війки. Повітря, яке ми вдихаємо, проходить через носову порожнину, зігрівається кров'ю, що протікає по численних судинах, які пронизують оболонку, і, крім того, стикаючись зі слизовою, зволожується і частково очищається від пилу, мікробів та ряду інших домішок. З носової порожнини повітря потрапляє в носоглотку, далі в ротову частину глотки і потім в гортань.

ГОРТАНЬ

Гортань має складну будову, так як служить не тільки для проведення повітря, а й для утворення звуків. Гортань складається з хрящів різної форми, з'єднаних зв'язками і суглобами, що приводяться в рух м'язами. Скелет гортані утворений непарними (щитовидний, перстнеподібний і надгортанний) та парними (черпаловидним, рожковидним і клиновидним) хрящами. Найбільший - щитовидний хрящ - знаходиться спереду. Порожнина гортані вистелена слизовою оболонкою, що утворює голосові зв'язки. Між вільними краями зв'язок розташована в поздовжньому напрямку голосова щілина.

ГОЛОСОВІ ЗВ'ЯЗКИ

Напруга і розслаблення голосових зв'язок регулюється спеціальними м'язами. У спокійному стані, коли людина мовчить, голосова щілина відкрита і має вигляд рівнобедреного трикутника. Під час розмови або співу голосові зв'язки натягуються, зближуються і при проходженні повітря, що видихається, вібрують, виробляючи звук. Проте остаточне формування звуку відбувається в порожнинах рота, носа, глотки і залежить від положення язика, губ, нижньої щелепи. Висота звуку визначається довжиною голосових зв'язок: чим довші зв'язки, тим менша частота їх коливання і тим нижчий голос.

Вхід у гортань прикриває надгортанник, що перешкоджає попаданню їжі в дихальні шляхи. Донизу гортань переходить у трахею (дихальне горло).

ТРАХЕЯ

Трахея у дорослої людини має форму трубки довжиною 10-13 см і служить для проходження повітря в легені і назад. Вона утворена 16-20 півкільцями з гіалінового хряща, які надають твердість і не дають спадатися трахеї. Між собою хрящові півкільця з'єднані щільною сполучною тканиною. Позаду між кінцями півкілець знаходиться сполучнотканинна перетинка. Завдяки наявності еластичних волокон в сполучній тканині між півкільцями, трахея може подовжуватися при русі гортані вгору і коротшає при її опусканні. Порожнина трахеї вистелена епітелієм, війки якого переміщують частинки пилу, що потрапляють з повітрям, разом зі слизом вгору в глотку, де вони проковтуються. Нижній кінець трахеї ділиться на дві більш тонкі трубки - бронхи (праву і ліву). Місце розподілу називається біфуркацією трахеї.

БРОНХИ

Бронхи поступово розгалужуються на більш дрібні, доходячи до тонких і найтонших гілочок - бронхіол, діаметр яких не перевищує часток міліметра. У цілому розгалуження бронхів утворює густу мережу - бронхіальне дерево. Великі бронхи, як і трахея, складаються з хрящових кілець, з'єднаних між собою сполучною тканиною. У бронхіолах хрящовий скелет відсутній, проте з стінки не спадає, оскільки вони складаються з гладком'язових волокон. Бронхіоли - останні елементи повітроносних шляхів.

ЛЕГЕНІ

Легені представляють собою парні губчасті органи конусоподібної форми. Тканина легень утворена бронхіолами і безліччю крихітних легеневих пухирців - альвеол, які мають вигляд напівкулястих виступів бронхіол. Стінки альвеол складаються з одного шару епітеліальних клітин, оточених густою мережею кровоносних капілярів. З середини альвеоли покриті рідкою поверхнево-активною речовиною (сурфактантом), яка послаблює сили поверхневого натягу і попереджає повне спадання альвеол під час видиху. Сумарна товщина стінок альвеоли і капіляра становить кілька мікрометрів. Завдяки такій будові кисень легко проникає з альвеолярного повітря в кров, а вуглекислий газ - із крові в альвеоли.

Діаметр альвеол складає в середньому 0,3 мм, однак через те, що в легенях альвеол налічується до 300 млн і їх сумарна поверхня у дорослої людини дорівнює 50-100 квадратних метрів, газообмін у легенях відбувається надзвичайно швидко.

Легені (права і ліва) розташовані в грудній клітці і тісно прилягають до її стінок. Поверхня легенів покрита особливою оболонкою - плеврою, що складається з двох листків: зовнішній листок вистилає внутрішню поверхню грудної клітки, а внутрішній покриває поверхню легені. Між листками зберігається герметично замкнутий щілинний простір, який називається плевральної порожниною. У ній міститься невелика кількість рідини, яка зволожує листки плеври і сприяє ковзанню їх відносно один одного. Це необхідно для полегшення переміщення легень під час дихальних рухів грудної клітки. У плевральній порожнині немає повітря, і тиск завжди менший від атмосферного.

ГАЗООБМІН В ЛЕГЕНЯХ

У легенях і тканинах відбувається газообмін. Під час вдиху атмосферне повітря надходить в легені і в альвеолах змішується з повітрям, що залишилося в них після видиху, так як альвеоли навіть при найбільш енергійному і глибокому видиху повністю не спадаються. За своїм складом повітря, що надходить в легені, відрізняється від повітря, яке знаходиться в альвеолах.

Незважаючи на періодичне надходження атмосферного повітря, склад альвеолярного, хоча і відрізняється від того, яке вдихається, але залишається постійним. Це забезпечується інтенсивним обміном газів: безперервним надходженням кисню і видаленням вуглекислого газу і має велике значення для підтримання сталості внутрішнього середовища організму.

У здорової людини, яка перебуває в умовах нормального барометричного тиску, парціальний тиск кисню в альвеолярному повітрі становить 100 мм рт.ст. і значно вищий, ніж у венозній крові, що протікає по легеневих капілярах (40 мм рт.ст.). Парціальний тиск вуглекислого газу вищий у венозній крові (46 мм рт.ст.), ніж в альвеолярному повітрі (40 мм рт.ст.). Різниця парціального тиску газів забезпечує перехід кисню з альвеолярного повітря в кров, а вуглекислого газу - з крові в альвеолярне повітря. Швидкість дифузії газів у легеневих капілярах досить висока: за час протікання крові по легеневих капілярах (у середньому 0,3 с) тиск газів у крові і альвеолах вирівнюється. Це залежить від великої поверхні і особливостей будови альвеолярно-капілярного бар'єру. Молекули кисню, які надійшли в кров, взаємодіють з гемоглобіном еритроцитів і у вигляді утвореної речовини - оксигемоглобіну - переносяться до тканин. Газообмін у тканинах відбувається за таким же принципом, що і в легенях. У процесі життєдіяльності тканин концентрація кисню в клітинах зменшується, а утворений вуглекислий газ виділяється в тканинну рідину і в кров. Надлишок вуглекислоти сприяє розпаду оксигемоглобіну. Звільнений кисень через стінки капілярів шляхом дифузії надходить у клітини тканин, а вуглекислий газ з'єднується з гемоглобіном і венозною кров'ю транспортується в легені, де знову відбувається обмін вуглекислого газу на кисень.

ПРОФІЛАКТИКА ЗАХВОРЮВАНЬ ОРГАНІВ ДИХАННЯ ЛЮДИНИ

Органам дихання людини, як і іншим фізіологічним системам організму, притаманні спеціалізовані захисні механізми, призначені для попередження можливих порушень у процесі їх функціонування. Наприклад, захисні дихальні рефлекси - чхання і кашель - сприяють видаленню сторонніх тіл, що потрапили в дихальні шляхи, надлишків утвореного під час запальних захворювань слизу і т.д. Незважаючи на наявність захисних механізмів, органи дихання надзвичайно чутливі до впливу різних фізичних і хімічних чинників, які присутні в забрудненому атмосферному повітрі. Для профілактики захворювань органів дихання необхідно провітрювати житлові приміщення, здійснювати тривалі прогулянки на свіжому повітрі і т.д.

Негативний вплив на органи дихання (і на весь організм) надають такі шкідливі звички, як вживання алкогольних напоїв та куріння. Алкоголь в значних кількостях виводиться з організму через легені, пошкоджуючи при цьому тканину легень і слизові оболонки дихальних шляхів. Нікотин та інші речовини, що містяться в тютюновому димі, гальмують утворення сурфактанту в альвеолах легень, і курцеві доводиться витрачати більше зусиль на здійснення дихальних рухів (вдиху). У складі тютюнового диму виявлено речовини (наприклад бензопірен та ін.), які сприяють утворенню та росту злоякісних пухлин (рак легень, гортані). Курці значно частіше страждають такими захворюваннями легень, як хронічний бронхіт, пневмонія, емфізема легень та ін.

ВПЛИВ КУРІННЯ НА ОРГАНИ ДИХАННЯ ЛЮДИНИ

Тютюновий дим викликає запалення органів дихальної системи. Змінюється і зовнішній вигляд затятого курця в середньому і літньому віці. Запалюються голосові зв'язки. Вони товщають, набухають, тембр голосу змінюється. При тривалому палінні запалюються гортань (ларингіт) і трахея (трахеїт). У 88% курців виникає хронічний бронхіт з виділенням слизисто-гнійної мокроти. Таких хворих постійно мучить кашель, особливо вранці, який турбує як хворого, так і оточуючих. Нерідко при хронічному бронхіті з'являється неприємний запах з роту. Це говорить про те, що інфекція проникла в легеневу тканину, що, у свою чергу, може викликати запалення легенів, а іноді і більш серйозне захворювання - нарив легені. Якщо хворий не кине курити, то сполучна тканина бронхів втратить еластичність, дихальні трубки розтягнуться, подекуди випнуться. А це призведе до утворення так званих бронхоектазів (хронічне гнійне захворювання, що триває роками).

Всі названі захворювання системи органів дихання можуть, в кінцевому рахунку, викликати ущільнення легень (пневмосклероз) і втрату еластичності легеневої тканини (емфізема легенів), а також серцеву та легеневу недостатність (легеневе серце).

Статистичні та епідеміологічні дослідження вчених ВООЗ показали, що у курців зустрічаються ракові пухлини всіх без винятку дихальних органів: нижньої губи, порожнини рота, гортані, бронхів, легенів. Рак нижньої губи розвивається переважно у курців трубки або в тих, хто використовує мундштуки. Температура горіння тютюну в трубці нижча, ніж в сигареті, і канцерогенні речовини утворюються в менших кількостях. Але, накопичуючись на стінках трубки (мундштука), вони виходять з них і постійно подразнюють шкіру губи, в результаті виникає ракове захворювання.

Вчені описали особливий різновид передракового захворювання слизової оболонки ротової порожнини у звичних курців - лейкокератоз.

Рак гортані часто зустрічається серед тих, що палять, причому чим довше вона піддається впливу тютюнового диму, тим частіше він формується.

Рак легенів - найнебезпечніше для життя захворювання. Смертність від нього підвищується прямо пропорційно числу щодня викурених сигарет. Люди, що викурюють до 10 сигарет на день, страждають на рак легенів у 10 разів частіше, ніж ті, хто не курить, а ті, хто викурює 40 сигарет і більше - у 30 разів. За даними американських вчених, курці хворіють на рак легенів у 40-50 разів частіше від некурців. Смертність серед курців від раку легень вищий, ніж смертність від серцево-судинних захворювань серед некурящих всіх вікових груп.

Багато вітчизняних та зарубіжних дослідників намагаються пояснити збільшення захворюваності на рак легень не стільки курінням тютюну, скільки більш інтенсивним забрудненням атмосфери канцерогенними речовинами (викиди з фабричних труб, вихлопні гази автомашин та ін.) З цим не можна не погодитися. Тим не менше численні дослідження вчених ВООЗ показують, що основною причиною є все ж таки куріння, тому що великі частки бензпірену, які знаходяться в промислових димових викидах, перевищують за своїми розмірами бронхіоли (дрібні дихальні трубки легень), тому вони не можуть повністю впливати на легеневу тканину. Крім того, канцерогенні речовини (бензопірен) повітря малоактивні. Вони можуть викликати рак легень лише в поєднанні з тютюновим димом.

Курці частіше хворіють на туберкульоз легень. Туберкульоз легень зустрічається у курців в 2 рази частіше, ніж у некурящих. Ця закономірність простежується ще виразніше у людей зрілого віку. З кожних 100 таких хворих до моменту захворювання палили 95. На жаль, тютюновий дим, ймовірно, куди менш шкідливий для мікробактерій туберкульозу, ніж для його носія.