Страница 21 из 23
Глотка соединяется каналами с носом и ртом и ведет к гортани. Это общий путь воздуха при вдохе и пищевого комка, что иногда приводит к опасным ситуациям. Воздух в объеме около 500 см3 мышечным усилием втягивается в нос. Далее через носоглотку он попадает в ротоглотку, в которой сходятся дыхательные и пищеварительные пути.
Рис. 1.3.2. Дыхательная система
Гортань – сложный орган, стенки которого состоят из хрящей. Он соединяет глотку с трахеей. Полость гортани выстлана эпителиальной слизистой оболочкой. При прохождении пищевого комка гортань закрывается клапаном-надгортанником, чтобы избежать его попадания в дыхательные пути. В гортани расположены голосовые связки, через которые проходит воздух при выдохе. Связки вибрируют, как струны. Высота издаваемого звука зависит от натяжения связок. При натяжении связок тон выше.
Трахея, бронхи и легкие. Дальше воздух поступает в трахею (хрящевая трубка длиной 10–13 см, выстланная эпителием), которая снизу делится на два бронха, ведущих в легкие. Оба бронха делятся на всё более мелкие трубочки-бронхиолы, образующие бронхиальное дерево.
Это дерево заканчивается маленькими листиками – пузырьками, которые называют альвеолами. Их у человека около 500 млн. Каждая альвеола выстлана клетками легочного эпителия – альвеолоцитами (дословный перевод – «клетки альвеол»). Именно через альвеолоциты происходит газообмен с клетками крови. Кислород из альвеол через клетки-альвеолоциты попадает в клетки крови эритроциты (дословный перевод – «красные клетки»), где он связывается с ионом железа Fe2+ гемоглобина, который и придает эритроциту красный цвет. Эритроцит – маленькая клетка без ядра – легко проникает во все мельчайшие капилляры. Гемоглобин обладает замечательным свойством. Если в среде много углекислого газа, связь иона железа с кислородом ослабевает и кислород высвобождается. То есть он высвобождается в тех местах, где накопилось много CO2. Именно там и нужен кислород. Эритроцит отдает кислород в межклеточную жидкость, откуда он проникает в клетку и используется для ее жизни. Углекислый газ из межклеточной жидкости диффундирует в эритроцит и доставляется ими в альвеолы, в которых он обменивается на кислород.
Легкими называют парные органы, образованные бронхами, бронхиолами и альвеолами. В них происходит газообмен. Легкие заключены в двухслойную оболочку плевры. Между слоями имеется немного жидкости. Снизу легкие отгорожены от брюшной полости большой мышцей – диафрагмой. Правое легкое состоит из трех долей и немного больше, чем двухдольное левое легкое, которое освобождает место для сердца.
У легких нет собственных мышц, поэтому при вдохе межреберные мышцы и диафрагма раздвигают их и создают область пониженного давления (вдох), а затем сжимают (выдох). Так происходит вентиляция альвеол.
В результате этого процесса наша клетка отдает в клеточную жидкость накопленный в результате жизнедеятельности углекислый газ и получает из нее же необходимый ей кислород.
1.3.3. Система кровообращения – транспортная система человека
Для клеток человека необходим постоянный подвод кислорода и питательных веществ. Для этого нужно обеспечить транспортировку кислорода из легких и белков, жиров, углеродов из пищеварительной системы ко всем без исключения 60 трлн клеткам. Это делает кровеносная система.
Кровь, как мы уже знаем, – соединительная ткань, состоящая из жидкой части, плазмы крови, и кровяных клеток – эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов. Именно плазма переносит питательные вещества: аминокислоты, глюкозу, жирные кислоты. Для переноса нерастворимых и плохо растворимых в воде веществ в плазме имеются специальные небольшие белки (альбумины), которые называют «молекулы такси».
Кислород переносят, как мы уже говорили, небольшие, лишенные ядра клетки эритроциты. Железо придает им и всей крови красный цвет. Они живут недолго – около 120 дней.
Тромбоциты также невелики и лишены ядра. Они отвечают за свертываемость крови и быстрое закрытие мест повреждения сосуда.
Лейкоциты (белые[63] клетки крови) – общее название множества различных по строению и функциям клеток иммунной системы. Они довольно крупные, но их примерно в 1000 раз меньше, чем эритроцитов. Лейкоциты обитают не только в крови, но и в лимфе, а также легко проходят через капилляры в межклеточную жидкость.
Все клетки крови вырабатываются главным образом в костном мозге тазобедренных и некоторых других костей.
Теперь обратимся к кругам кровообращения и пройдем по ним вместе с порцией крови, получившей импульс от сердца.
Сердце традиционно считается важнейшим внутренним органом. В лирических стихах, песнях, пословицах оно выступает как сущность человека, аналог его «Я». Видимо, человека всегда удивлял этот орган, удары которого мы слышим всю жизнь. Причём волнения и переживания явно ускоряют темп этих ударов, а спокойствие быстро умиротворяет работу сердца.
Сердце состоит из действительно необычных клеток – кардиомиоцитов, которые составляют основу сердечной мышцы миокарда[64]. Сокращение кардиомиоцитов происходит примерно так же, как обычных мышечных клеток – миоцитов. В каждой клетке мышцы параллельно друг другу имеются две белковые нити: первая – с изгибами-зацепками (актин), а вторая – с головками, которые могут входить в изгибы первой нити (миозин). Когда от нервной системы приходит электрический сигнал на сокращение, открываются каналы для прохода ионов кальция в клетку. Эти ионы связываются с изгибами первой нити и создают надежное скрепление для головок второй нити. Головки прикрепляются к первой нити и заставляют ее сокращаться. Разумеется, для сокращений кардиомиоцитам постоянно нужна энергия. К каждому выступу и головке для сцепления нужна молекула АТФ. Поэтому 30 % объема кардиомиоцитов занимают митохондрии.
Если кальция не хватает, число тянущих головок, прикрепляющихся к первой нити, уменьшится и сжатие сердца будет проходить менее интенсивно. Объем прогоняемой крови за одно сжатие уменьшится.
Электрический сигнал на сокращение клеток миокарда кардиомиоцитов подает работающая на уровне подсознания вегетативная нервная система. Сигнал приходит в синусовый узел правого предсердия. После этого сигнал на сокращение и расслабление передается всем клеткам в автоматическом режиме. То есть клетки сами передают сигнал соседям, наподобие того как кости домино, поставленные рядом друг другом, начинают падать одна за другой после падения первой кости. Синусовый узел представляет собой группу кардиомиоцитов, ответственных за ритм сердца. Этот узел является водителем ритма для всех клеток сердца.
В норме ритм сердца – 60–70 ударов в минуту. Более частый пульс называют тахикардией, а более медленный – брадикардией[65]. В случае болезни ритм может сбиться или переключаться на другой узел. Возникает нарушение сердечного ритма, или аритмия. О возрастных болезнях сердца мы подробно поговорим во второй части книги.
Итак, с сокращениями и расслаблениями сердца мы разобрались. Допустим теперь, что сердце сократилось и порция богатой кислородом крови (как она обогатилась кислородом, мы обсудим позже) из левого желудочка устремилась в самую большую артерию – аорту. Принято называть сосуды, несущие кровь от сердца, артериями, а к сердцу – венами.
63
«Лейкос» в переводе с древнегреческого «белый».
64
«Мио» – «мышца», «кардио» – «сердце», миокард – сердечная мышца.
65
Тахикардия – от др. – греч. «тахи», «быстрый», и «кардия», «сердце». Брадикардия – от греч. «бради», «медленный».