Біологія. Довідник школяра та абітурієнта

Функції та будова органів дихання людини

Дихальний апарат об’єднує в організмі людини органи, в яких циркулює вдихуване (збагачене Оксигеном) та видихуване (насичене вуглекислим газом) повітря. До складу дихального апарату входять порожнина носа з приносовими пазухами, носова частина глотки, гортань, трахея, бронхи та легені.

Порожнина носа утворена носовими кістками та хрящами. Носові кістки у верхній частині носа з’єднуються з лобовою кісткою. Бічні поверхні порожнини носа, тобто стінки носа, крила носа й частково порожнина носа утворені з хряща. Внутрішня поверхня носа покрита слизовою оболонкою, утвореною багатошаровим миготливим епітелієм. Слизова оболонка носа багата на кровоносні судини. В її епітеліальному покриві є бокалоподібні клітини й залози, які виділяють слиз. Рухом війок епітелію слиз разом із частками пилу й сторонніми тілами виділяється з порожнини носа на зовні. Порожнина носа має праву та ліву половини, які між собою не сполучаються. Кожна половина у свою чергу складається з трьох ходів носа: верхнього, середнього та нижнього. У верхній хід відкривається клиноподібна пазуха, в середній — лобова, верхньощелепна та решітчаста пазуха, а в нижній — носослізний канал. Ззаду порожнина носа з’єднується хоанами з порожниною носової частини глотки, а спереду відкривається назовні ніздрями. Видихуване повітря, яке потрапляє через ніздрі у порожнину носа, підігрівається, зволожується й очищається від пилу.

Слизову оболонку верхніх носових ходів називають нюховою ділянкою, бо вона має нюхові цибулини з рецепторами нюху, що виходять на поверхню епітелію. Середні та нижні носові ходи називають дихальною ділянкою.

Гортань. Повітря з носової порожнини під час вдиху через хоани потрапляє у носову частину глотки, потім — у ротову частину глотки й далі у гортань. Крім функції проведення повітря гортань ще виконує функцію голосового апарату. Гортань розміщена у передній частині шиї на рівні IV-VI шийних хребців. У горлі гортань з’єднана з під’язиковрю кісткою, а внизу продовжується в трахею. Позаду гортані лежить гортанна частина глотки, а по боках — судинно-нервові пучки шиї та частки (права й ліва) щитоподібної залози.

Скелет гортані становлять хрящі, з’єднані між собою суглобами, зв’язками та м’язами. До непарних хрящів відносять: щитоподібний, перснеподібний та надгортанник, а до парних — черпакуватий, ріжкуватий та клиноподібний.

Надгортанник — еластичний хрящ, має форму листа, своєю ніжкою прикріплюється до щитоподібного хряща. Надгортанник розміщений над входом у гортань назад від язика й лежить у фронтальній площині. У момент ковтання він закриває вхід до гортані. Скелет гортані становлять гіалінові хрящі. Внутрішня поверхня хрящів гортані вистелена слизовою оболонкою, покритою багатошаровим миготливим епітелієм із численними слизовими залозами.

М’язи гортані посмуговані, йдуть від одних і прикріплюються до інших хрящів гортані. За функцією їх можна поділити на м’язи, які розширюють голосову щілину (лише один м’яз), та м’язи, які її звужують.

Задній перснечерпакуватий м’яз під час скорочення розширює голосову щілину та напружує голосову зв’язку. До м’язів, які звужують голосову щілину та розслаблюють голосову зв’язку, належать: бічний перснечерпакуватий, поперечний черпакуватий, черпакувато-надгортанний, перснещитоподібний та щиточерпакуватий м’язи.

Будова гортані: 1 — надгортанний хрящ; 2 — голосова щілина (відкрита); 3 — щитоподібний хрящ; 4 — голосові зв’язки; 5 — трахея

Порожнина гортані вистелена слизовою оболонкою, майже всюди покритою багатошаровим війчастим епітелієм зі значною кількістю дрібних слизових залоз. Порожнину гортані топографічно поділяють на три відділи: верхній, розширений відділ — переддвер’я гортані; середній, звужений відділ — власне голосовий апарат та нижній, розширений відділ — підголосникова порожнина.

Верхній відділ порожнини гортані починається входом у гортань, який обмежений спереду надгортанником, з боків — черпакувато-надгортанними складками й ззаду — верхівками черпакуватих хрящів. Найскладнішу будову має середній відділ порожнини гортані. Слизова оболонка цього відділу утворює дві парні складки. Верхні складки переддвер’я своїми вільними краями обмежують переддверну щілину, а нижні, або голосові, складки виражені значно сильніше, обмежують найвужчу частину порожнини гортані — голосову щілину. У товщі голосової складки розміщені голосова зв’язка (ближче до вільного краю складки) та голосовий м’яз. Права та ліва голосові зв’язки йдуть від внутрішньої поверхні кута щитоподібного хряща до голосового відростка черпакуватого хряща.

Між верхніми (переддверними) та нижніми (голосовими) складками з правого та лівого боків є сліпі заглибини — гортанні шлуночки. Слизова оболонка верхнього відділу гортані дуже чутлива й незначні її подразнення (їжею, хімічними речовинами тощо) рефлекторно викликають кашель.

Виникнення звуку в гортані відбувається внаслідок коливних рухів голосових зв’язок, які виникають у результаті скорочення м’язів гортані під час видиху. Завдяки органам, які виконують роль резонаторів (глотка, м’яке піднебіння, язик, губи, щоки), звуки стають чіткими. Крім функції голосоутворення, у гортані відбуваються очищення, зволоження та підігрівання повітря, яке вдихається, перед проходженням його в нижче розташовані дихальні шляхи.

Кровопостачання гортані відбувається за рахунок гортанних гілок верхніх та нижніх щитоподібних артерій, а венозна кров відтікає по однойменних венах. Лімфа відводиться у глибокі шийні лімфатичні вузли. Іннервують гортань гілки блукаючого нерва та симпатичного стовбура. Спереду гортань покрита м’язами, які лежать між під’язиковою кісткою та грудиною. Позаду гортані розміщена гортанна частина глотки, а по боках прилягають частки (права і ліва) щитоподібної залози.

Трахея — трубка завдовжки 9-15 см і 1,5-2,7 см у діаметрі, яка не спадається і завжди зяє. Трахея є безпосереднім продовженням гортані й починається на рівні межі VI-VII шийних хребців, а закінчується у грудній порожнині на рівні IV-V грудних хребців. У цьому місці трахея поділяється на два головні бронхи — правий та лівий. Цей поділ називають біфуркацією трахеї.

Скелет трахеї складається із 16-20 трахейних хрящів, які мають форму незамкнутих позаду хрящових кілець. Іззаду, в місці, де немає хрящів, стінку трахеї утворює сполучнотканинна перетинка з домішкою непосмугованих м’язових клітин. Цю частину стінки називають перетинчастою, до неї прилягає стравохід. Ця стінка може трохи вгинатися всередину трахеї під час пересування їжі у шлунку. Суміжні хрящі трахеї з’єднані між собою за допомогою кільцевих зв’язок. Слизова оболонка трахеї — продовження слизової оболонки гортані — вкрита псевдобагатошаровим епітелієм.

У підслизовому шарі розміщено багато дрібних слизових залоз. Зовні трахея вкрита сполучнотканинною оболонкою. Кровопостачання трахеї відбувається за рахунок гілок нижніх щитоподібних та внутрішніх грудних артерій, а також бронхіальних гілок грудної частини аорти. Венозна кров відтікає через трахейне сплетення в парну та напівнепарну вени. Судини, які відводять лімфу, впадають у трахейно-бронхіальні лімфатичні вузли. Іннервується трахея гілочками блукаючого нерва та симпатичного стовбура. Трахея розміщена по серединній лінії тіла, її умовно поділяють на шийний та грудний відрізки. Шийний відрізок спереду прикривають грудинно-щитоподібний та грудинно-під’язиковий м’язи та перешийок щитоподібної залози. По боках від трахеї розміщені права та ліва частки щитоподібної залози та судинно-нервові пучки шиї. Позаду трахеї розміщений стравохід. Грудний відрізок трахеї лежить позаду ручки грудини, йде донизу і назад. Спереду від цього відрізка трахеї, над місцем поділу її на головні бронхи, розміщені дуга аорти та судини, які відходять від дуги, а у дітей також і загрудинна залоза. Після 40 років трахейні хрящі починають вапнуватися.

Бронхи. На рівні тіл IV-V грудних хребців трахея поділяється під кутом 70° на два головні бронхи — правий та лівий, які йдуть до відповідної легені. Правий бронх завдовжки 10-13 мм, лівий — 40-60 мм. Правий бронх ширший і напрямок його наближається до напрямку трахеї. Тому сторонні предмети, які потрапляють у трахею, зазвичай проникають у правий бронх.

Поверхню, яка прилягає до ребер і має на собі відбиток ребер, називають присередньою поверхнею. У свою чергу, присередня поверхня поділяється на дві частини: середостінну (обернена до органів середостіння) та хребтову (обернена до хребта). У межах середостінної поверхні є серцеве втиснення, яке більш виражене на лівій легені. Кожна із двох легень має два краї: передній та нижній, до того ж передній край відмежовує реберну поверхню від присередньої, а нижній — реберну поверхню від діафрагмальної.

За будовою стінки бронхів подібні до стінок трахеї. Зі зменшенням просвіту бронха поступово зменшується, а потім і зникає хрящ, який замінюється перетинкою, побудованою з еластичних волокон. Над правим бронхом розміщена непарна вена, а над лівим — дуга аорти. У відповідній легені кожний із бронхів розгалужується на бронхи меншого діаметра, аж до бронхів, які називають бронхіолами та мають діаметр близько 1 мм. Таке розгалуження називають бронхіальним деревом. Кожна з бронхіол входить в окрему частинку легені, відокремлені одна від одної тоненькими прошарками сполучної тканини.

Слизова оболонка бронхів вкрита миготливим епітелієм зі слизовими залозами. У бронхіолах, крім них, є ще окремі секреторні клітини (клітини Клара), котрі продукують ферменти, що розщеплюють сурфакант (білкову речовину), яка протидіє спаданню альвеол.

Легені. Права та ліва легені — масивні органи, які займають більшу частину грудної порожнини, розміщуючись у відповідних її половинах з обох боків середостіння. За формою легені порівнюють з конусом, верхівка якого обернена догори й виступає у ділянці шиї на 20-30 мм вище від ключиці. Нижня, розширена частина легені, або основа, прилягає до діафрагми і тому має назву діафрагмальна поверхня.

Бронхи та легені: 1 — гортань; 2 — трахея; 3 — права легеня; 4 — ліва легеня; 5 — правий бронх; 6 — лівий бронх; 7 — бронхіальне дерево; 8 — бронхіоли; 9 — діафрагма; 10, 11, 12 — частки правої легені; 13, 14 — частки лівої легені

Легеня складається із часток, причому права легеня їх має три: верхню, середню та нижню, а ліва — дві: верхню та нижню. Межі часток легені визначають глибокі щілини, які проникають майже на всю товщу маси легені. На правій легені таких щілин є дві, а на лівій — одна. На середостінній частині присередньої поверхні легені розміщені ворота легені. У цьому місці в легеню входять бронх, легенева артерія (приносить венозну кров до легені для окиснення), бронхіальні гілки (несуть артеріальну кров для живлення тканини легені), а також нерви, які іннервують легені та бронхи. Виходять з воріт легені дві легеневі вени (несуть від легені до серця артеріальну кров) та легеневі лімфатичні судини. Перелічені елементи утворюють корінь легені.

Кожна з часток легені складається із бронхолегеневих сегментів. Сегменти складаються із частинок, а частинки — з ацинусів. Бронхолегеневий сегмент — це частина частки легені, конусоподібної або пірамідальної форми, яка відповідає одному сегментарному бронху та його розгалуженню. У кожному із сегментів розгалужується гілочка легеневої артерії.

У правій легені виділяють 11 сегментів: три у верхній частці, два — у середній та шість — у нижній частці; а в лівій легені — 10 сегментів: чотири у верхній та шість — у нижній частці. Частинки легені — це легеневі сегменти, в яких закінчуються розгалуження бронхіального дерева. За формою частинки порівнюють з неправильними пірамідами, які на поверхні легень визначаються у вигляді багатокутних ділянок. Ацинус — основна структурно-функціональна одиниця легені, яка поділяється на дві дихальні бронхіоли та відповідні їм альвеолярні ходи, мішечки та альвеоли. В одній часточці є 12-18 ацинусів.

Легеневі альвеоли мають вигляд круглих випинів діаметру близько 0,25 мм. Стінки альвеол побудовані з еластичних волокон, які з боку просвіту альвеоли покриті одношаровим плоским епітелієм. Зовні від еластичних волокон розміщені кровоносні капіляри. Через стінку альвеоли завтовшки 0,5 мкм відбувається газообмін між альвеолярним повітрям та кров’ю.

Кровопостачання легень та бронхів відбувається за рахунок бронхіальних гілок грудної частини аорти. Венозна кров відтікає у легеневі вени. Лімфа відводиться у лімфатичні вузли, розміщені на бронхах і трахеї. Іннервуються легені гілками блукаючих нервів та симпатичних стовбурів.

Маса легень становить 0,5-0,6 кг, колір — сірувато-рожевий. Роздуванню альвеол під час вдиху та протидії їх спаданню у процесі видиху сприяє поверхневий натяг альвеол, який досягається завдяки сурфакантові, що виділяється стінками альвеол. Сурфакант протидіє проникненню рідини в альвеоли й виконує захисну функцію. До складу сурфаканта входять фосфоліпіди, білки та глюкопротеїди.

Легені завжди наповнені повітрям. У чоловіків легені вміщують 5-6 л повітря. За спокійного дихання людина з кожним дихальним актом змінює по 0,5 л повітря. За фізичного напруження ця кількість збільшується до 3-3,5 л.

Плевра. Кожна легеня вкрита плеврою — тонкою, блискучою серозною оболонкою, що складається із двох листків: легеневого й пристінкового. Легенева плевра щільно покриває легеневу тканину з усіх боків та переходить у пристінкову біля воріт легені. Між двома листками плеври утворюється плевральна порожнина, заповнена незхначною кількістю (близько 20 мл) серозної рідини, яка зменшує тертя листків плеври під час дихання. Пристінкова плевра поділяється на реберну, діафрагмальну та середостінну. Вони покривають однойменні органи грудної порожнини. Простори, у які між плевральними листками не заходять легені, називають синусами плеври: реберно-діафрагмальний, діафрагмально-середостінний та реберно-середостінний.

Середостінням легень називають порожнину, що лежить між медіальними поверхнями правої та лівої легень. Умовно площиною, яка проходить через передній край легеневих воріт, середостіння поділяють на переднє та заднє. У передньому середостінні лежить серце з великими судинами, що виходять із нього (висхідна частина аорти, легеневий стовбур, верхня порожниста вена), вилочкова залоза, лімфатичні вузли й нерви; у задньому — стравохід, трахея з бронхами першого порядку, низхідна частина аорти, грудна лімфатична протока, непарна й напівнепарна вени, блукаючі нерви, пограничні симпатичні стовбури й лімфатичні вузли.