Через стенки каких сосудов осуществляется газообмен
Каждому человеку необходимо знать об особенностях работы своего организма. На все базовые вопросы, касающиеся анатомии, сложно ответить сразу. Поэтому сейчас вниманием будет затронут лишь один. И звучит он так: «В каких сосудах происходит газообмен?». Интересен не только вопрос, но еще и тема, к которой он относится, а потому сейчас следует рассмотреть ее чуть более подробно.
Вкратце о процессе
Перед тем как рассказать о том, в каких сосудах происходит газообмен, необходимо обсудить специфику самого процесса. Исходя из названия, можно понять, что так принято обозначать обмен газов между организмом и внешней средой.
Процесс элементарен. В организм из окружающей среды поступает кислород (без перерывов), который потребляют все ткани, органы и клетки. А он, в свою очередь, обратно выделяет углекислый газ, образующийся в процессе, а также некоторые другие продукты метаболизма.
Данный процесс необходим практически для всех организмов. Потому что без него нормальный обмен веществ энергии не представляется возможным.
Капилляры легких
Вот в каких сосудах происходит газообмен. Хотя нельзя утверждать так однозначно, потому что функции газообмена, а также насыщение крови кислородом осуществляется при участии сосудов всего малого круга кровообращения.
У ветвей легочной артерии очень тонкие стенки. Вся сосудистая система очень податливая, растягивается она легко. В нее поступает довольно большой объем крови из правого желудочка (в минуту около 6 литров).
И это учитывая низкое давление в малом круге (примерно 15-22 мм рт.ст.). Обусловлен данный факт очень небольшим сопротивлением. Оно в десять раз меньше, чем в сосудах, относящихся к большому кругу кровообращения.
Особенности строения сосудов
Ни с чем нельзя сравнить сеть альвеолярных капилляров. И рассказывая о том, в каких сосудах происходит газообмен, просто нельзя не затронуть вниманием специфику их структуры. Особенности можно выделить в такой перечень:
- Капиллярные сегменты очень малы.
- Все они между собой обильно взаимосвязаны, вследствие чего образуется петлистая сеть.
- Отдельные капиллярные сегменты очень плотно заполняют все единицы площади альвеолярной поверхности.
- Скорость кровотока очень низкая. Почему? Потому что в стенках альвеол такая плотная капиллярная сеть, что некоторыми физиологами она рассматривается, как сплошной слой движущейся крови.
Итак, где происходит газообмен – ясно. Что касательно размеров? Площадь поверхности изученной капиллярной сети приближена к альвеолам (примерно 80 м2). И в ней содержится порядка 200 мл крови.
Если говорить об альвеолярных кровеносных капиллярах, то их диаметр варьируется от 8,3 до 9,9 мкм. У эритроцитов он поменьше – 7,4 мкм. Что это значит? То, что эритроциты очень плотно примыкают к капиллярным стенкам. Данная особенность кровоснабжения создает превосходные условия для эффективного и быстрого газообмена, результатом которого становится нормализация газового состава артериальной крови и альвеолярного воздуха.
Описание процесса
Исходя из вышесказанного, можно понять, где происходит газообмен. Но как именно? Стоит попробовать ответить и на этот вопрос.
Для начала нужно понять, что ключевая задача легких – осуществлять процесс газообмена, а не просто перегонять воздух. И в них вдыхаемый состав меняется. Вот тут уже в процесс включается кровеносная система. А именно – капилляры. Ими пронизаны все альвеолы.
Попав в них, кислород отправляется в стенки капилляров. Почему? Потому что в крови и в воздухе, который в альвеолах содержится, разное давление. У венозной крови оно намного ниже. Именно поэтому из альвеол кислород устремляется в капилляры. А вот давление углекислого газа больше в крови, чем в альвеолах. Что, в свою очередь, значит это? То, что из венозной крови углекислый газ транспортируется сразу в просвет альвеол.
Затем кислород присоединяется к гемоглобину, содержащемуся в эритроцитах, и в таком виде движется по организму. Вследствие этого образуется артериальная кровь, обогащенная кислородом.
Взаимодействие с сердечной системой
Что происходит дальше? Кровь транспортируется к сердцу, которое затем перегоняет ее к клеткам тканей. После этого она по сосудам доставляется ко всем клеткам организма.
На этом процесс не заканчивается. Поступая в клетки, кровь «отдает» весь кислород, вбирая в себя углекислый газ, который является продуктом жизнедеятельности.
После этого начинается обратный процесс. Проходит он по такому пути: тканевые капилляры – вены – сердце – легкие. Поступая в конечный пункт, венозная кровь, насыщенная углекислым газом, снова транспортируется в альвеолы. После этого она с остатками воздуха отправляется наружу. А углекислый газ точно так, как и кислород, транспортируется при помощи гемоглобина.
Интенсивность процесса
Рассказывая о том, в каких сосудах происходит газообмен в легких, стоит отметить интересный нюанс. Дело в том, что этот процесс (а, соответственно, и последующий расход энергии) становится менее интенсивным, если температура тела понижается. Сначала это было выявлено у холоднокровных созданий, а затем удалось доказать аналогичную зависимость и у теплокровных млекопитающих. Человек, естественно, к ним тоже относится.
То же самое наблюдается в условиях искусственной или естественной гипотермии. А вот при повышении температуры тела, когда человек заболевает или перегревается, газообмен наоборот увеличивается.
Что происходит в легких?
Стоит вернуться к этому вопросу. Как происходит газообмен в сосудах и какой путь затем проделывает обогащенная кислородом кровь – ясно. Но что конкретно происходит в легких?
Они осуществляют экскреторную функцию. Проявляется она в удалении более 200 летучих веществ, образовавшихся в организме либо попадающих в него извне. Углекислый газ, экзогенные вещества (этиловый эфир и спирт), ацетон, метан, закись азота и фторотан – все перечисленное в той или иной степени удаляется из крови именно через легкие.
Помимо кондиционирования этот орган также выполняет защитную функцию. Микроорганизмы, попавшие внутрь в процессе вдыхания, и осевшие затем на стенках альвеол, захватывают и уничтожают альвеолярные макрофаги.
Также стоит напомнить, что в легких образуются иммуноглобулины, интерферон, специфические лейкоцитарные антитела и лизоцим – те элементы, которые играют важную роль в защите организма от различных инфекционных агентов.
Значение кислорода
В каких кровеносных сосудах происходит газообмен и как в целом осуществляется данный процесс, ясно. Теперь стоит поговорить и о значении кислорода для организма человека.
Это – элемент-органоген. В организме его содержится до 65%. А это примерно 40 килограмм, если брать в расчет среднестатистического человека.
Ключевая функция кислорода – участие во всех окислительно-восстановительных реакциях, проходящих в организме. Именно благодаря ему организм может утилизировать белки, жиры и углеводы с извлечением энергии для своих нужд.
Согласно исследованиям, в минуту потребляется от 1,8 до 2,4 грамма кислорода.
Заключение
В завершение темы, касающейся вопроса, в каких сосудах происходит газообмен в легких и тканях, хотелось бы сказать, что этот процесс, пожалуй, является самым стабильным в организме.
Его постоянство сохраняется всегда, даже если меняется парциальное давление О2 в окружающей среде, нарушается работа органов дыхания и т.д. А происходит это благодаря наличию приспособительных реакций систем, которые участвуют в газообмене. Их, к слову, контролирует ЦНС.
Источник
Легкие человека – это парный губчатый орган. Строение легких изучалось еще в прошлом веке. Они состоят из правого и левого легкого, располагаются в грудной полости и заполняют собой ее основное пространство. Главное функциональное назначение легких – участие в газообмене человеческого организма с окружающей средой. Дыхательная функция осуществляется через дыхательные пути.
Строение легких
Каждое легкое – это орган, имеющий форму слегка уплощенного полуконуса с более широким основанием (базисом) и округлой верхушкой (апексом). Каждое легкое покрыто своей оболочкой – легочной (висцеральной) плеврой, а от грудной клетки легкие отделены плеврой париетальной (пристеночной), которая служит внутренним покрытием грудной полости. И в легочной, и в пристеночной плеврах находятся железистые клетки, который производят особую плевральную жидкость. Эта жидкость находится между двумя этими плевральными оболочками (листами) и «смазывает» их, делая возможными дыхательные движения. Эти оболочки составляют плевральный мешок.
Пространство между листками называется плевральной полостью. При воспалении плевральной полости (плеврите) плевральная жидкость выделяется в недостаточном количестве, что приводит к трению между листками, и при дыхании возникают болезненные ощущения. Легкие в плевральных мешках разделены между собой средостением, между ними находятся сердце и крупные сосуды.
Правое и левое легкое при одинаковом функциональном назначении несколько различаются по форме и размеру (объему). Средний объем взрослого человека составляет около 3 тысяч кубических сантиметров.
Различия между легкими в форме и объеме обусловлены анатомическими особенностями. Основание (более широкая часть) лежит на диафрагме – мышце, которая разделяет грудную полость от брюшной, и состоит из двух куполов: правого и левого. Правый купол диафрагмы находится над печенью, над правой его долей, которая более объемистая, и в силу этого он выше левого купола. Поэтому лежащее на нем правое легкое шире и короче, но в среднем на 1/10 больше по объему, чем левое. Левое же обладает меньшим объемом вследствие того, что в левой части грудной полости находится сердце.
Вернуться к оглавлению
Доли и ткани легких
Каждое легкое делится на доли и по сегментам. В правом три доли: верхняя, средняя и нижняя – и десять сегментов. Левое делится только на две доли: верхнюю и нижнюю – и состоит из девяти сегментов. Разделение на доли внешне обозначено пролеганием глубоких щелей: в правом их две, в левом только одна.
Сегменты, составляющие легочные доли, пронизаны бронхами, по которым поступает воздух из внешней среды. Сегментарное строение легких складывается из большого количества вторичных долей, которые складываются из ацинусов (в переводе с латыни «гроздь»). В каждой вторичной доле их находится от трех до пяти. Ацинусы представляют собой структуры очень маленького размера, в них и происходит процесс газообмена: кровь насыщается кислородом, поступающим в легкие с вдыхаемым воздухом, и отдает СО2, который при выдохе выводится наружу. Ацинусы являются функциональной единицей легких.
В строение легких входят следующие ткани:
- Висцеральная (легочная) плевра, отдельно окутывающая левое и правое легкое и обеспечивающая, благодаря выделяемой плевральной жидкости, плавное скольжение легкого при дыхательных движениях по пристеночной плевре внутри грудной полости.
- Строма (остов легких, складывающийся из перегородок, состоящих из соединительной ткани). Строма состоит из тонкой соединительной ткани, разделяющей легкие на легочные дольки. Внутри этих перегородок находится вся легочная «инфраструктура»: нервные волокна, сосуды кровеносной и лимфатической системы и пути, по которым входит и выходит воздух.
- Паренхима (мягкая ткань из клеток с тонкой оболочкой). Легочная паренхима представляет собой совокупность всех внутрилегочных бронхов и бронхиол, легочных долек, состоящих из ацинусов, альвеол и альвеолярных ходов.
Вернуться к оглавлению
Строение бронхов и сосудов
Бронхиальное дерево – это своеобразная разветвленная трубчатая вентиляционная система организма, начинающаяся в трахее, а заканчивающаяся в альвеолах. Визуально строение бронхов действительно напоминает дерево, где от основного ствола-трахеи расходятся главные бронхи, левый и правый, идущие соответственно в левое и правое легкие. Затем, согласно строению легких, бронхи разветвляются на долевые, сегментарные, субсегментарные и дольковые. Более тонкими веточками бронхиального дерева являются бронхиолы, которые делятся на концевые настоящие и концевые альвеолярные. В структуру бронхиального дерева входят альвеолярные ходы, мешочки и сами альвеолы. От наибольшего диаметра в точке бифуркации (разделения на две ветви) в трахее далее эти вентиляционные трубки постепенно сужаются, пока не становятся микроскопически тонкими в альвеолярных ходах.
Альвеолы, находящиеся в конце тончайшего дыхательного канала крошечные тонкостенные шарики с воздухом внутри, в совокупности составляют альвеолярный мешок. Именно в этом участке легких и происходит газообмен. Стенка альвеолы – это однослойная клеточная оболочка, обернутая тканевым слоем, функции которого – поддержка клеток и их отделение от альвеол.
Мембранная оболочка отделяет альвеолы и мельчайшие кровеносные сосуды – капилляры. Между внутренними оболочками альвеол и капилляров расстояние всего полтысячной доли миллиметра. Один кровеносный капилляр соседствует сразу с несколькими альвеолами.
У взрослого человека диаметр альвеолы составляет одну четвертую миллиметра. Эти микроскопические шарики плотно прижаты друг к другу.
Капилляры – это наименьшие кровеносные сосуды легких. В этом парном органе проходят сосуды обоих кругов кровообращения, малого и большого. В малом круге ответвления легочной артерии транспортируют венозную кровь, а по притокам вен артериальная кровь попадает в левое предсердие из легких. Бронхиальные артерии снабжают всем необходимым бронхи и легочную паренхиму.
Легкие пронизаны разветвленными сетями лимфатических сосудов.
Вернуться к оглавлению
Схема газообмена и здоровье легких
Газообмен – жизненно важный процесс, который происходит непрерывно. Клетки человеческого организма, не получая с кровью кислород, умирают. Особенно быстро сказывается кислородное голодание на клетках головного мозга. Если эритроциты не могут избавиться от углекислого газа, в организме развивается интоксикация.
Поэтому кислород и углекислый газ постоянно находятся в кровотоке человека, их молекулы сливаются с гемоглобином в составе эритроцитов и таким образом путешествуют по организму, всем его тканям и органам, в том числе попадают в легкие. Здесь углекислый газ высвобождается из крови и попадает в альвеолы, из которых идет дальше по дыхательным путям, пока не выходит наружу.
В эритроцитах освободившееся от углекислого газа место занимает кислород, который после вдоха свежего воздуха попадает в легкие и доходит до альвеол, где и происходит газообмен.
По сосудам кровь, содержащая кислород, из легких транспортируется в сердце, из которого уже доставляется в сосуды более мелкие, пока не доходит до капилляров. Там тоже происходит обмен: нужный тканям кислород покидает эритроциты, а вместо него к красным кровяным тельцам присоединяется углекислый газ. После чего кровь снова устремляется к легким, чтобы обменять углекислый газ на новую порцию кислорода. так выглядит схема газообмена.
Роль легких в нормальной жизнедеятельности человека бесценна, поэтому о их здоровье нужно заботиться.
Кроме того, патологические процессы в этом органе могут свидетельствовать о наличии серьезных заболеваний. Так, хронические пневмонии довольно часто сопровождают иммунодефицитные состояния, а острая пневмония у новорожденных – часть клинической картины при первичном иммунодефиците.
Чтобы здоровый организм постоянно получал достаточное количество кислорода, нужно давать ему физические нагрузки, постоянно бывать на свежем воздухе. Хорошая профилактика легочных заболеваний – плавание. У людей, занимающихся этим видом спорта, объем легких составляет почти 5 литров, против 3 литров у обычного человека.
Курение убивает легочный эпителий и сокращает жизнь человека в среднем на десять лет.
Источник
Сердце и сосуды, при помощи которых и осуществляется кровоснабжение тканей, органов и систем, еще и объединяют организм в единое целое, так же как и нервная система. Но как осуществляется кровоснабжение, и какие круги кровообращения имеются у человека?
Сердце и его особенности
Сердце человека имеет типичные характеристики, присущие млекопитающим. Речь идет о четырехкамерном сердце, где симметрично расположен правый и левый желудочек и, соответственно, правое и левое предсердие.
В предсердия входят сосуды: в левое – легочные вены, в правое – полые. Из левого желудочка, который имеет самую толстую стенку, выходит восходящая аорта, из правого – легочная артерия.
Сердце – полый мышечный орган, в строении которого выделяют несколько слоев:
эпикард или внешняя оболочка сердца, защищает его внутренние части от повреждения и инфекций;
миокард – средняя оболочка, обеспечивает качественное сокращение, вот поэтому так опасен инфаркт миокарда, ведь нарушается сократительная способность, и начинают страдать все органы;
эндокард – внутренняя оболочка, а за счет ее складок образуются сердечные клапаны, обеспечивающие правильный кровоток.
Известно, что течение крови по сосудам обеспечивает сердце, и чтобы осуществить это действие, в нем сосредоточена проводящая система: специальные мышечные волокна, узлы и пучки, состоящие из волокон. По своему строению они напоминают сочетание мышечной и нервной ткани. Как раз за счет координации сокращений отделов проводящая система обеспечивает автоматизм работы сердца и ритмичность его сокращений – ритм.
Кровеносные сосуды: от самых крупных до мелких
Строение кровеносных сосудов зависит от выполняемой функции и, конечно, его вида, будь то артерии, вены или артериолы, венулы, капилляры и др. Но в целом в их анатомическом строении можно выделить 3 главных слоя, которые у разных сосудов выражены по-разному, что и объясняется их предназначением:
внутренний, также называется интимой, является гладким, что необходимо для снижения сопротивляемости кровотока и предотвращения повреждений форменных элементов крови;
средний – медиа, где сосредоточены гладкомышечные волокна. В ответ на определенные действия и раздражители способны сокращаться. Таких волокон особенно много в мелких артериях и артериолах, то есть сосудах мышечного типа, это и определяет характер течения крови в мелких кровеносных сосудах;
наружный слой – адвентиций, где сосредоточено большое количество коллагеновых волокон, жировых клеток. Такое строение преследует одну цель – обеспечить устойчивость стенок сосудов к высокому давлению крови, а у венозных сосудов этот слой не позволяет чрезмерно растягиваться и разрываться.
Все сосуды выполняют определенные функции. Например, аорта, легочная артерия и все отходящие крупные артерии, которые называют магистральными, относят к амортизирующему типу сосудов. Их главная задача – принимать кровь из желудочков, откуда она выходит под высоким давлением, чтобы они не разрывались в них выражен эластичный слой.
Существуют и сосуды сопротивления – это мелкие артерии, артериолы оказывающие наибольшее сопротивление кровотоку за счет гладкомышечных клеток. Сокращение осуществляется под действием ряда сосудоактивных веществ: нейромедиаторов, гормонов и др. Они влияют на органный кровоток и значения артериального давления.
Капилляры, пре- и посткапилярные сосуды, где и происходит газообмен называют обменными сосудами. А вены, которые вмещают в себя большие объемы крови – емкостными. Именно они обеспечивают депонирование крови, то есть замедляют ее возврат к предсердиям. Особенно такие свойства выражены у вен селезенки, печени, кожи и легких. За счет сократительной способности вен они влияют на сокращения сердца.
Круги кровообращения
Основная задача большого круга кровообращения – газообмен, снабжение веществами всех органов и тканей, и на это уходит порядка 20-25 секунд.
Свое начало этот круг берет в левом желудочке сердца. Когда происходит его сокращение, богатая кислородом кровь бежит в аорту, а после распределяется по артериям, артериолам и капиллярам всех органов и тканей, где и происходит процесс обмена питательными веществами: газами, жидкостью, витаминами, минералами, глюкозой и т.д. После этого процесса начинается обратный ток крови по венулам и венам в правое предсердие. Здесь и заканчивается большой круг.
Но важно отметить несколько деталей. Во-первых, самые крупные сосуды большого круга кровообращения – аорта, которая берет свое начало из левого желудочка, на ее дуге отходят несколько ответвлений, которые несут кровь к голове, рукам. Сама аорта далее проходит вдоль позвоночного столба, где еще дает ветви, питающие органы брюшной полости, и нижние конечности.
Во-вторых, в большом круге кровообращения есть несколько систем: кровообращение печени и почек. Кровь, побывавшая в желудке, кишечнике, поджелудочной железе и селезенке, течет в воротную вену и проходит через печень. Здесь происходит обезвреживание веществ, образующихся в кишечнике при переваривании пищи. В этой системе ток крови снижается, что обусловлено функцией органов.
Малый круг кровообращения необходим для насыщения крови кислородом, и на этот процесс уходит в среднем 5-7 секунд. Из правого предсердия кровь попадает в левый желудочек, где и начинается малый кругу. Отсюда крупные сосуды малого круга кровообращения, а именно легочный ствол, легочные артерии и их разветвления, несут кровь в легкие. Здесь и происходит главный газообмен — кровь насыщается кислородом и «бежит» к левому предсердию. Так и замыкается малый круг.
Текст: Юлия ЛАПУШКИНА.
Источник