Міністерство освіти і науки України
Чернігівський державний педагогічний університет імені Т.Г. Шевченка
Заочне відділення
Кафедра біології
КУРСОВА РОБОТА
Вплив занять спортом на функціональні можливості серцево-судинної та респіраторної систем
Виконала:
студентка IV курсу
Рощина Ірина
Науковий керівник:
Жиденко Алла Олександрівна,
к. б. н, доцент кафедри біології
Чернігів - 2006
Зміст
Вступ. 3
Розділ 1. Загальна характеристика серцево-судинної та респіраторної систем 4
1.1 Морфо-функціональна характеристика серцево-судинної системи. 4
1.2 Загальна характеристика респіраторної (дихальної) системи. 16
Розділ 2. Методика дослідження. 27
Розділ 3. Вплив фізичних навантажень на кардіо-респіраторну систему. 30
Висновки. 31
Список використаних джерел. 32
Вступ
Спорт в житті людини займає вагоме місце. Люди, які займаються спортом досить добре розвинені фізично, мають менше проблем зі здоров`ям. Розвиток фізичних якостей сприяє більшій витривалості під час фізичних навантажень. Досить важливими аспектами при заняттях спортом мають вміння правильно організувати тренування, при надмірних навантаженнях з перших занять можна тільки нашкодити організму людині.
При занятті спортом важливим є нормальне функціонування кардіо-респіраторної системи. Дихання та кровообіг — життєво необхідні процеси організму. Майже всі складні реакції перетворення речовин в організмі відбуваються з обов'язковою участю кисню, який транспортується з потоком крові. Без кисню неможливий обмін речовин, і для збереження життя необхідне постійне надходження кисню.
Аналіз передової наукової і науково-методичної літератури вказує на необхідність звернути увагу на важливість процесів газообміну та кровообігу як одну з передумов гармонійного фізичного розвитку.
Мета дослідження – порівняти функціонування кардіо-респіраторної системи у тренованої та нетренованої людини
Завдання дослідження:
дати структурно-морфологічні характеристики серцево-судинної та дихальної систем;
освоїти методи степ-тесту, визначати частоту серцевих скорочень, тиску та об`єму крові;
проаналізувати одержані результати в ході експерименту.
Розділ 1. Загальна характеристика серцево-судинної та респіраторної систем
1.1 Морфо-функціональна характеристика серцево-судинної системи
До складу серцево-судинної системи входить серце з кровоносними судинами — артеріями, венами, капілярами.
Серце й судини утворюють замкнуту систему. Рух крові судинами відбувається за рахунок роботи серця. Судини, якими кров тече від серця, називаються артеріями, а судини, якими кров тече до серця, — венами. Між артеріями й венами є капіляри — дрібні судини, які можна розгледіти лише під мікроскопом. Серце разом із судинами утворює три кола кровообігу: велике, мале та серцеве.
Серце (cor) — м'язовий порожнистий орган конусоподібної форми. Розширена частина серця називається основою, а звужена — верхівкою.
Серце міститься в грудній порожнині у нижньому відділі переднього середостіння на сухожилковому центрі діафрагми, між правою й лівою плевральними порожнинами. Лівою легенею окутується 2/3 серця, а правою — 1/3. Серце оточене навколосерцевою сумкою — перикардом. Форма серця у різних людей неоднакова — від короткої округлої до більш видовженої овальної. Відносно грудної клітки серце розміщене між тілом ІІІ грудного хребця і V лівим міжреберним проміжком. Верхівкою серце спрямоване вниз, а основою — вгору. Маса серця дорівнює 250—360 г і залежить від маси тіла людини. Розмір серця приблизно дорівнює розмірові складеної кисті руки (тобто кулаку).
Серце має дві поверхні: передньоверхню опуклу — грудинно-реберну й задньонижню плоску — діафрагмальну. Обидві поверхні переходять одна в одну заокругленими краями, при цьому правий край загострений, а лівий — тупий, округлий. На поверхні серця пролягають три борозни — одна вінцева, яка проходить між передсердями й шлуночками, та дві (передня й задня) міжшлуночкові, які відділяють шлуночки один від одного (див. кольорову вклейку).
У вінцевій борозні лежать власні судини серця: права та ліва вінцеві артерії, вени. В передній і задній міжшлуночкових борознах — відповідно передня й огинальна міжшлуночкові гілки.
Порожнина серця (рис. 1) має чотири камери, а саме: праве передсердя (artium dextrum), правий шлуночок (ventriculus dexter), ліве передсердя (atrium sinistrum) і лівий шлуночок (ventriculus sinister).
Передсердя відділяються одне від одного міжпередсердною перегородкою, а шлуночки — міжшлуночковою перегородкою. Кожне передсердя з'єднується з шлуночком передсердно-шлуночковим отвором.
Стінка серця складається з трьох оболонок: зовнішньої — перикарда, середньої — міокарда та внутрішньої — ендокарда.
Перикард за будовою поділяють на серозний та волокнистий. Серозний перикард, або епікард, є вісцеральним листком серозної оболонки, який і утворює зовнішню оболонку серця. Вона в ділянці основи серця переходить на судини, а з судин опускається до верхівки серця, окутує його й має назву парієтального листка серозної оболонки, або волокнистий перикард. Між волокнистим і серозним перикардом є порожнина з невеликою кількістю серозної рідини.
Міокард — середня оболонка в ділянці передсердь — складається з двох шарів: зовнішнього — колового (циркулярного), спільного для обох передсердь (правого й лівого), та внутрішнього — поздовжнього, окремого для кожного передсердя. Міокард шлуночків складається з трьох шарів. Поверхневий і глибокий шари є спільними для обох шлуночків. Волокна поверхневого шару починаються від основи шлуночка, спускаються косо вниз, окутують верхівку шлуночка й переходять у його поздовжній внутрішній шар. Між двома поздовжніми шарами м'язів лежить кільцевий шар м'язів, окремий для кожного шлуночка. Міокард утворює сосочкові м'язи, які рельєфно виступають у порожнину шлуночків. Міокард — найтовщий шар серця [2].
Рис. 1. Порожнина лівої половини серця: 1 — права верхня легенева вена; 2 — устя правої нижньої легеневої вени; 3 — ліва нижня легенева вена; 4 — устя лівої нижньої легеневої вени; 5 — міжпередсердна перегородка; 6 — судини серця; 7 — міжшлуночкова перегородка; 8 — лівий передсердно-шлуночковий (митральний) клапан; 9 — сухожилкові струни; 10 — сосочкоподібні м'язи; 11 — міокард; 12 — м'язові перекладки; 13 — ендокард; 14 — епікард; 15 — правий передсердно-шлуночковий (тристулковий) клапан; 16 — устя венозної пазухи; 17 — гребенясті м'язи; 18 — праве вушко; 19 — устя нижньої порожнистої вени; 20 — овальна ямка
Ендокард вистеляє внутрішню поверхню серця й утворений ендотелієм, який лежить на товстій базальній мембрані. Під нею міститься сполучнотканинний шар з еластичними й гладенькими м'язовими волокнами, що тісно прилягає до м'язової оболонки.
У різних відділах серця товщина стінок неоднакова. Так, у передсердях вона в середньому дорівнює 2—5 мм; у лівому шлуночку — 15—16 мм; у правому шлуночку — 6—7 мм.
Праве передсердя (atrium dextrum). Зверху в нього відкривається отвір верхньої порожнистої вени, а знизу — отвір нижньої порожнистої вени, під нею є невеликий отвір венозної пазухи, в яку збирається кров від стінок серця, а також кілька отворів найменших серцевих вен. На міжпередсердній перегородці є овальна ямка. Перегородка в цьому місці значно тонша. Зліва, спереду передсердя, розміщена додаткова порожнина трикутної форми — праве вушко серця. На стінках правого передсердя і правого вушка виступають підвищення — гребенясті м'язи.
Внизу праве передсердя сполучається правим передсердно-шлуночковим отвором з правим шлуночком [9].
Правий шлуночок (ventriculus dexter) лежить нижче правого передсердя. Внутрішня стінка його покрита м'язовими виступами й перекладками, які утворюють сосочкові м'язи. Три з них мають конусоподібну форму. Передсердно-шлуночковий отвір закривається передсердно-шлуночковим (тристулковим) клапаном, який складається з трьох стулок, утворених складками ендокарда. Стулки клапана сухожилковими струнами сполучаються з конусоподібними м'язовими сосочками. Коли кров із передсердя надходить у шлуночок, передсердно-шлуночковий клапан щільно закриває передсердно-шлуночковий отвір, сухожилкові струни напружуються і стулки клапана не вивертаються в передсердя, кров при цьому не потрапляє в зворотному напрямку, тобто назад, у передсердя. Вгорі зліва в правому шлуночку є отвір легеневого стовбура. На межі правого шлуночка й отвору легеневого стовбура є клапан, який складається з трьох півмісяцевих заслінок, що пропускають кров у напрямку від шлуночка в легеневий стовбур. У момент переходу крові з шлуночка в легеневий стовбур (легенева артерія) півмісяцеві заслінки наповнюються кров'ю на зразок карманів і щільно закривають вхід у легеневий стовбур, не даючи можливості крові повертатися назад до шлуночка.
Ліве передсердя (atrium sinister) лежить позаду правого, його додаткова порожнина називається лівим вушком. На верхній поверхні ліве передсердя має чотири отвори легеневих вен. Внутрішня поверхня передсердя гладенька, лише в ділянці вушка містяться гребенясті м'язи. Ліве передсердя з лівим шлуночком сполучається лівим передсердно-шлуночковим отвором.
Рис. 2. Клапани аорти: 1 — аорта (розрізана й розгорнута); 2 — ліва вінцева артерія; 3 — вузлик клапана аорти; 4 — ліве вушко; 5 — півмісяцеві заслінки; 6 — лівий передсердно-шлуночковий клапан; 7 — сухожилкові струни; 8 — сосочкоподібні м'язи; 9 — лівий шлуночок; 10 — устя правої вінцевої артерії; 11 — пазухи аорти
Лівий шлуночок (ventriculus sinister) лежить нижче лівого передсердя, на межі з яким є передсердно-шлуночковий, або мит-ральний клапан, дві стулки якого мають зубчасті краї. Вся внутрішня поверхня шлуночка покрита м'язовими виступами у вигляді перекладок, від яких починаються два сосочкових м'язи. Ці м'язи більші й масивніші, ніж у правому шлуночку, від них до стулок клапана відходять сухожилкові нитки. Праворуч вгорі є отвір аорти, який закривається трьома півмісяцевими заслінками, що утворюють клапан аорти (півмісяцевий) [2]. Стулки клапана міцніші й товщі, ніж у легеневому стовбурі, що зумовлено більшим тиском крові в аорті порівняно з легеневим стовбуром. Функціонує цей клапан аорти так само, як і клапан легеневого стовбура (рис. 2).
У товщі міокарда міститься міцний сполучнотканинний скелет серця, представлений фіброзними кільцями, розміщеними між обома передсердями й шлуночками в місцях локалізації стулкових клапанів. Такі ж кільця є й у ділянці півмісяцевих клапанів легеневого стовбура та аорти. Від скелета серця беруть початок м'язи передсердь і шлуночків. Скелет серця забезпечує ізольоване скорочення м'язів передсердь і шлуночків, а також зміцнює стінку серця.
До складу м'язів серця входять атипові волокна, в саркоплазмі яких є невелика кількість міоцитів. На вигляд вони світлі, навколоних багато нервових клітин і безм'якушевих волокон. Такі утворення мають назву провідної серцевої системи.
Провідна серцева система (рис. 3) утворена спеціальними вузлами й волокнами. Основним серед вузлів є пазушно-передсердний, він лежить у міокарді правого передсердя під епікардом між отвором верхньої порожнистої вени й правим вушком серця (вузол Кейта-Флека). Його волокна розгалужуються у м'язах передсердя, опускаються вниз міжпередсердною перегородкою до її нижньої частини, де лежить передсердно-шлуночковий вузол (Ашофа-Тавара). Від цього вузла волокна опускаються вниз у міжшлуночкову перегородку, де й утворюють передсердно-шлуночковий пучок (пучок Гіса). Пучок у нижній частині поділяється на праву та ліву ніжки, які локалізуються в стінках правого і лівого шлуночків. Ніжки розгалужуються й утворюють провідні м'язові волокна Пуркіньє. Вузли провідної системи — це автономна нервова система серця, яка функціонально з'єднує всі відділи й забезпечує автоматизм його роботи. Але чим вищого еволюційного рівня досяг організм, тим більшу роль бере на себе центральна іннервація серця, яка й регулює роботу провідної системи, й передусім синусно-передсердного вузла.
Рис. 3. Провідна серцева система: 1 — пазушно-передсердний вузол (Кейта—Флека); 2 — передсердно-шлуночковий вузол (Ашофа—Тавара); 3 — передсердно-шлуночковий пучок (пучок Пса); 4 — ніжки передсердно-шлуночкового пучка; 5 — провідні волокна Пуркіньє; 6 — верхня порожниста вена; 7 — передсердно-шлуночкові клапани; 8 — нижня порожниста вена; 9 — отвір вінцевого синуса
Судини і нерви серця. Від висхідної частини аорти починаються дві вінцеві артерії серця — права й ліва, що лежать у вінцевій борозні. Права вінцева артерія від вінцевої борозни спускається задньою міжшлуночковою борозною й утворює задню міжшлуночкову артерію серця. Ліва вінцева артерія утворює передню міжшлуночкову артерію. Кожна з міжшлуночкових артерій живить ту частину серця, в якій вона розгалужується: права — праву половину, а ліва — ліву. Обидві артерії розгалужуються на міжшлуночкові гілки, в ділянці верхівки серця вони анастомозують між собою й живлять оболонки серця [17].
Всі артерії серця супроводжуються венами, які розміщуються поряд з артеріями. Частина вен відкривається дрібними отворами в праве передсердя. Інші вени, більшого діаметра, вливаються у венозну пазуху, що у вінцевій борозні серця, на задній її поверхні, а далі — у передсердя на нижній його стінці латеральніше нижньої порожнистої вени.
Центральну іннервацію серця забезпечують симпатичний і блукаючий нерви автономної нервової системи. Симпатичні нерви — верхній, середній та нижній — відходять від шийного та грудного відділів симпатичного стовбура. Симпатичні нерви посилюють скорочення серця, прискорюють їх, збільшують швидкість проведення імпульсу в серцевому м'язі й підвищують збудливість серцевого м'яза.
Від блукаючого нерва, центр якого міститься в довгастому мозку, відходять верхні та нижні серцеві гілки, які впливають на роботу серця прямо протилежно симпатичним нервам, тобто сповільнюють частоту скорочень серця або зовсім припиняють їх, послаблюють скорочення серцевого м'яза, зменшують швидкість поширення й проведення серцевого імпульсу по провідній системі, знижують збудливість серця [17].
Будова кровоносних судин
До кровоносних судин належать артерії, вени та капіляри. Артерії — судини, що несуть кров під значним тиском від серця. Вени — судини, що несуть кров під незначним тиском до серця. Капіляри — це дрібні судини, які містяться між артеріями й венами.
Артерії, залежно від діаметра, поділяються на великі, середні і малі. Стінка артерії складається з трьох основних оболонок: внутрішньої, середньої та зовнішньої.
Внутрішня оболонка (tunica intuma) побудована з клітин ендотелію, розміщених на базальній мембрані, та клітин підендотеліального шару, утвореного з пухкої сполучної тканини.
Середня оболонка (tunica media) складається з м'язової тканини, до якої входять колагенові й еластичні волокна. Завдяки м'язовій оболонці регулюється просвіт судин, що зменшується при скороченні м'язів і розширюється при їх розслабленні. М'язова оболонка відокремлена від внутрішньої та зовнішньої оболонок еластичними мембранами, відповідно, внутрішньою та зовнішньою.
Зовнішня оболонка (tunica externa) сполучнотканинна, в ній проходять кровоносні судини й нерви.
Залежно від функції артерії поділяються на транспортні, якими кров підходить до органа або стінки тіла; нутряні, які безпосередньо заходять в орган і розгалужуються в ньому; та пристінкові, які локалізуються в стінках тіла, в його м'язах [10].
Транспортні артерії належать до великих, за рахунок еластичних мембран мають значно потовщені стінки, а тому дістали назву артерій еластичного типу. Стінки таких артерій (аорта, сонна артерія) надзвичайно міцні й пружні, що сприяє швидкому проведенню ними крові. Під час скорочення шлуночків (систола) в артерії виштовхується кров, вони розтягуються, але завдяки силі еластичної тяги повертаються в попереднє положення, що сприяє рівномірній течії крові в судинах. У середніх і малих артеріях еластичних волокон значно менше, а тому їх і називають артеріями м'язового типу. М'язи стінок судин, скорочуючись і розслабляючись, регулюють течію крові.
Стінки вен складаються з таких самих оболонок, як і стінки артерій, але в них менше м'язових та еластичних волокон. Тому при поперечному розрізі стінки вен спадаються, а розрізана артерія завжди зіяє.
Характерною особливістю будови вен середнього діаметра й деяких великих є наявність венозних клапанів, утворених складками внутрішньої слизової оболонки. Вважають, що венозні клапани сприяють рухові крові до серця й перешкоджають її зворотному рухові. У венах нижніх кінцівок, де рух крові утруднений силою земного тяжіння, клапанів більше. Клапани відсутні в порожнистих венах, венах голови, а також у дрібних венах, внутрішніх органах.
Верхня й нижня порожнисті вени дещо різняться будовою своїх стінок. Так, верхня порожниста вена характеризується слабким розвитком м'язової оболонки, а в нижній — м'язові волокна відсутні в середній оболонці, але добре розвинуті в Зовнішній. Розміщені вони в поздовжньому напрямку й у момент скорочення утворюють поперечні складки, які сприяють рухові крові вгору.
Капіляри — дрібні судини діаметром від 7 до 30 мкм. В сумі діаметр усіх капілярів у 600—800 разів більший за діаметр аорти. Стінка капіляра складається з одного шару ендотеліальних клітин і базальної мембрани. Стан ендотелію контролюють спеціальні клітини — перицити (клітини Руже). Клітини ендотелію контактують із відростками перицитів. До кожного з них підходить нервове волоконце від симпатичного нейрона. Нервовий імпульс, який надходить до перицита, передається ендотеліальним клітинам капіляра, і вони під його впливом набрякають. При цьому капіляри звужуються або втрачають рідину, що призводить до їх розширення. Капіляри пронизують усі органи й тканини. Вони виконують обмінну функцію в організмі. Крізь тоненьку стінку капіляра в тканини надходять кисень і поживні речовини, а з тканин і клітин виділяються в капіляри вуглекислий газ і продукти обміну речовин [9].
Капіляри — центральні судини мікроциркуляторної системи крові, яка утворюється між артеріями й венами. Артерії, поступово розгалужуючися, переходять в артеріоли, а ці — в передкапіляри, що з'єднуються зі справжніми капілярами. На початку капілярів є стискачі. Справжні капіляри діаметром 20 мкм утворюють капілярну сітку, а потім переходять у післякапіляри, які ще називають післякапілярними венулами, бо вони вливаються у вени. Мікроциркуляція крові забезпечує живлення та дихання клітин і тканин організму, виведення продуктів обміну, депонування крові, дренаж тканин та ін. До складу мікроциркуляторного русла належать і лімфатичні капіляри.
Рух крові регулюється м'язовими стискачами, що є між перед-капілярами й справжніми капілярами, а також зміною розмірів клітин ендотеліоцитів. Між ендотеліоцитами капілярів таких органів, як кістковий мозок, печінка, нирки, селезінка, є невеликі отвори, крізь які відбувається контакт крові з тканинами. В інших тканинах, що не мають таких отворів, обмінні процеси відбуваються крізь цитолему клітин [16].
В основному капілярна сітка локалізується між артеріями й венами, але в таких органах, як печінка та нирки, іноді спостерігається відхилення від норми. Так, у нирках, у клубочку ниркового тільця, приносна артеріола розгалужується на капілярну сітку, яка потім утворює виносну артеріолу. В печінці капілярна сітка утворюється між ворітною та печінковими венами. Капілярна сітка, що утворена між двома однойменними судинами, має назву "чудової сітки".
Встановлено пряму залежність між інтенсивністю роботи органа та кількістю капілярів у ньому. Так, в 1 кв. мм серцевого м'яза близько 5500 капілярів, скелетного — 2000—2400, але не всі капіляри відкриті. В стані спокою функціонують лише 30—50% капілярів. Під час інтенсивної роботи кількість відкритих капілярів значно збільшується.
Слід зазначити, що не завжди між артеріями й венами утворюється капілярна сітка. У деяких органах артерії з венами сполучаються через анастомози. Так, на кінчику носа, вушної раковини, пальців і таких внутрішніх органів, як головний мозок, серце, печінка, селезінка, легені, статеві органи та ін., кров з артерій потрапляє у вени не крізь капілярну сітку, а крізь артеріовенозні анастомози, що регулює зміни температури органа та його кровообіг.
Закінчуючи короткий огляд загальної будови кровоносної системи, необхідно з'ясувати її основні риси [3].
Кров рухається замкнутою системою судин, центром якої є серце. При скороченні воно виштовхує кров в артерії, вони переносять її до капілярних судин і тканин. Із тканин кров збирається у вени, якими тече до серця, утворюючи таким чином коло кровообігу.
Велике коло кровообігу починається з лівого шлуночка, з якого під час його скорочення кров потрапляє в найбільшу артерію тіла — аорту. Розгалуженнями аорти вона підходить до органів та стінок тіла й потрапляє в капілярне кровоносне русло. Крізь стінки капілярів відбувається обмін речовин між кров'ю та клітинами, й кров з артеріальної перетворюється на венозну. Після цього вона, спочатку по венулах, а потім по дрібних і середніх венах, потрапляє у верхню та нижню порожнисті вени, які несуть венозну кров у праве передсердя, де й закінчується велике коло кровообігу.
Маас коло кровообігу (легеневе) починається з правого шлуночка, з якого кров при скороченні серця виштовхується в легеневий стовбур. Під дугою аорти легеневий стовбур поділяється на праву та ліву легеневі артерії. Права легенева артерія в свою чергу поділяється на три, а ліва, — на дві гілки, відповідно до кількості легеневих часток. У легеневому дереві венозна кров віддає вуглекислий газ, збагачується киснем і перетворюється на артеріальну. Легеневі вени переносять кров у л^ве передсердя, де закінчується мале коло кровообігу.
Серцеве коло кровообігу починається від висхідної частини аорти двома вінцевими артеріями, а закінчується вінцевою пазухою, що відкривається в праве передсердя.
Кожен орган має свою магістральну артерію, але у випадку її закупорки або травми кров надходить до органа обхідним шляхом, тобто артеріями, що утворилися в результаті розгалуження основної судини, або тими артеріями, що лежать поблизу органа. Такий кровообіг називається колатеральним (обхідним), а судини, що його утворюють, — колатералями.
Якщо ж дві судини, що лежать поблизу, з'єднуються між собою третьою, то такі сполучення називаються анастомозами. Анастомози більше притаманні венозним судинам. їх багато між парними венами, дрібними та середніми, які супроводжують артерії, наприклад, верхніх і нижніх кінцівок.
Іннервація та кровопостачання судин. Кровоносні судини іннервуються автономною нервовою системою. Нервові волокна є в зовнішній і м'язовій оболонках судин. Імпульси, що надходять із центральної нервової системи, забезпечують збудження та рух судин [9].
У зовнішній оболонці висхідної частини аорти й у верхній частині загальної сонної артерії (в місці поділу на зовнішню та внутрішню) містяться хеморецептори, які сприймають зміни складу крові, що приводить до відповідних змін судин, артеріального тиску, руху крові та ін.
Крім того, в ділянці дуги аорти та місці поділу загальної сонної артерії на зовнішню та внутрішню містяться спеціальні нервові закінчення, які мають назву рефлексогенних зон. Вони надзвичайно чутливі до зміни тиску крові в судинах і мають назву барорецепторів.
Васкуляризація артерій і вен здійснюється тоненькими судинами судин, що є в їхній зовнішній і середній оболонках. Внутрішня оболонка судин одержує кисень і поживні речовини безпосередньо з крові.
1.2 Загальна характеристика респіраторної (дихальної) системи
Дихальний апарат об'єднує в організмі людини органи, в яких циркулює вдихуване (збагачене киснем) та видихуване (насичене вуглекислим газом) повітря. Цей необхідний для життєдіяльності організму процес і складає поняття дихання. Кисень із повітря шляхом дифузії надходить із альвеол у кров капілярів, що їх оточують, і з нею потрапляє до клітин організму, а від них у кров надходить вуглекислий газ, який утворився в клітинах унаслідок окислення органічних речовин. Вуглекислота з кров'ю поступає в легені, а з них під час видиху через дихальні шляхи виділяється назовні [9].
До складу дихального апарату входять порожнина носа з приносовими пазухами, носова частина глотки, гортань, трахея, бронхи та легені.
Порожнина носа (cavum nasi) утворена носовими кістками та хрящами. Носові кістки, у верхній частині носа з'єднуються з носовою кісткою. Бічні поверхні порожнини носа,
Порожнина носа має праву та ліву половини, які між собою не сполучаються. Кожна половина в свою чергу складається з трьох ходів носа: верхнього, середнього та нижнього. У верхній хід відкривається клиноподібна пазуха, в середній — лобова, верхньощелепне та решітчаста пазухи, а в нижній — носослізний канал. Ззаду порожнина носа з'єднується хоанами з порожниною носової частини глотки, а спереду відкривається назовні ніздрями.
Вдихуване повітря, яке потрапляє через ніздрі в порожнину Носа, підігрівається, зволожується й очищається від пилу. Тому корисніше носове дихання, а не ротове [10].
Слизова оболонка верхніх носових ходів називається нюховою ділянкою, бо має нюхові цибулини з рецепторами нюху, що виходять на поверхню епітелію. Середні та нижні носові ходи називаються дихальною ділянкою.
Гортань (larynx, рис. 4, 5) є органом дихання та членороздільної мови. Розміщена гортань у передній частині шиї на рівні IV, V, VI шийних хребців. Гортань угорі з'єднана з Під'язиковою кісткою за допомогою щитопід'язикової зв'язки, а внизу — з трахеєю.
Скелет гортані становлять гіалінові хрящі — щитоподібний, перснеподібний, черпакуваті, клиноподібні, ріжкуваті, а також еластичний хрящ — надгортанник. Внутрішня поверхня хрящів гортані вистелена слизовою оболонкою, покритою багатошаровим миготливим епітелієм з чиє ленними слизовими залозами.
Щитоподібний хрящ (cartilago thyreoidea) — непарний, утворює майже всю передню й бічні стінки гортані. Складається з двох чотирикутних пластинок, які спереду утворюють кут. У чоловіків він називається кадиком, випинається на передній поверхні шиї. Задні кути пластинок утворюють верхні та нижні роги. Верхні роги значно більші й спрямовані в бік великих рогів під'язикової кістки, а нижні — з'єднуються з перснеподібним хрящем. Верхній край хряща по центру над кадиком має вирізку, від якої починається щитопід'язикова зв'язка. Верхні роги з'єднуються з під'язиковою кісткою бічними щитопід'язиковими зв'язками. Нижній край хряща з'єднується з перснеподібним хрящем перснещитоподібною зв'язкою й перснещитоподібним суглобом, у якому можливий незначний нахил щитоподібного хряща відносно перснеподібного.
Рис. 4. Зв'язки й хрящі гортані (вигляд спереду): 1 – під`язикова кістка; 2— верхній ріг щитоподібного хряща; 3 - щитоподібний хрящ; 4 — нижній ріг щитоподібного хряща; 5 — дуга перснеподібного хряща; 6 – трахейні хрящі; 7 — щитоподібна вирізка; 8 - щитопід'язикова перетинка
Перснеподібний хрящ (cartilago cricoidea) формою нагадує перстень з широкою пластинкою. Він окутує гортань спереду, а пластинка лежить на задній поверхні. На верхньому краї пластинки перснеподібного хряща є дві суглобові поверхні, якими він з'єднується з черпакуватими хрящами.
Черпакуватий хрящ (cartilago arytenoidea) парний, нагадує дві тригранні піраміди, кожна з яких своєю основою з'єднується з пластинкою перснеподібного хряща й утворює суглоб з вертикальною віссю обертання. В суглобі можливі обертання навколо осі, що проходить вертикально крізь суглоб, а також деякі ковзання черпакуватого хряща вперед і назад. Від основи черпакуватого хряща вперед, у порожнину гортані, виступає голосовий відросток, а назад — м'язовий [10].
Рис. 5. Зв'язки й хрящі гортані (вигляд ззаду): 1 — надгортанник; 2 — великий ріг під'язикової кістки; 3 — верхній ріг щитоподібного хряща; 4 — щитоподібний хрящ; 5 — черпакуватий хрящ; 6 — перснещитоподібний суглоб; 7 — трахейні хрящі; 8 — перетинчаста стінка трахеї; 9 — пластинкм перснеподібного хряща; 10 — нижній ріг щитоподібного хряща; 11 — перснечерпакуватий суглоб; 12 — м'язовий відросток; 13 — голосовий від росток; 14 — щитопід'язикова перетинка
Між слизовою оболонкою гортані й хрящами лежить шар еластичної тканини, яка між внутрішнім кутом щитоподібного хряща й черпакуватими хрящами утворює еластичний конус. Від верхніх потовщень країв конуса відходять голосові зв'язки, які здебільшого складаються з еластичних волокон. Голосові зв'язки з'єднуються з голосовим відростком черпакуватих хрящів. За рахунок кадика довжина голосових зв'язок у чоловіків більша й становить 22—24 мм, І у жінок — 15—18 мм. Через це голос у чоловіків низький, у жінок — високий.
Надгортанник (epiglottis) має форму листка дерева. Своєю звуженою нижньою частиною за допомогою зв'язок він з'єднується з Серединою внутрішньої поверхні щитоподібного хряща, а другою — з під'язиковою кісткою. Надгортанник закриває вхід до гортані в момент ковтання.
До складу гортані входить велика кількість невеликих за розміром парних посмугованих м'язів. Ті з них, якими вона фіксується До під'язикової кістки, називаються додатковими, а ті, що входять до складу гортані, — власними. До власних м'язів перснещитоподібні м`язи, які лежать зовні на бічній поверхні гортані. Скорочуючись, ІОНИ відтягують щитоподібний хрящ від черпакуватого, натягують Ори цьому голосові зв'язки, й вони стають коротшими [9].
Внутрішні м'язи гортані називають голосовими, до них належать модні перснечерпакуваті. Починаються вони на задній поверхні пластинки перснеподібного хряща й прикріплюються до м'язового відростка черпакуватого хряща. Скорочуючись, ці м'язи відтягують М'язовий відросток назад і присередньо, голосові відростки при Цьому розходяться, голосова щілина розширюється, а голосові війки напружуються.
Бічні перснечерпакуваті м'язи йдуть від бічної частини дуги перснеподібного хряща до м'язового відростка черпакуватого хряща. Скорочуючись, вони обертають черпакуваті хрящі всередину, що сприяє звуженню голосової щілини й розслабленню голосових зв`язок.
Поперечні й косі черпакуваті м'язи прикріплюються на задній поверхні черпакуватих хрящів. Скорочуючись, ці м'язи звужують нижню частину голосової щілини.
Черпакувато-надгортанні й щитонадгортанні м'язи починаються під латерального краю надгортанника й прикріплюються до хрящів, перші — до черпакуватого, другі — до щитоподібного. Скорочуючись, ці м'язи змінюють положення надгортанника: перші його нахиляють, закриваючи при цьому вхід у гортань, другі підіймають шпик, відкриваючи вхід в неї.
Порожнина гортані поділяється на верхній відділ (його називають присінком), середній і нижній. Межею верхнього відділу є складки присінка, утворені слизовою оболонкою гортані. У середньому відділі між складками присінка й голосовими складками слизової оболонки, які лежать під ними, розміщений власне голосовий апарат. Голосові складки слизової оболонки покривають голосові відростки, обмежуючи голосову щілину. Голосові складки покриті багатошаровим плоским епітелієм. Між складками присінка і голосовими складками з правого та лівого боків утворюються сліпі заглибини — гортанні шлуночки. Нижня частина гортані називається підголосниковою порожниною.
Виникнення звуку відбувається в гортані внаслідок коливних рухів голосових зв'язок, які виникають унаслідок скорочення м'язів гортані під час видиху. Звукова мова є результатом зміни форми голосової щілини й напруження голосових зв'язок. Тембр голосу залежить від довжини голосових зв'язок, резонансу в порожнині гортані, глотки та порожнині рота і повітроносних пазухах кісток черепа [9].
Трахея (trachea, рис. 6) — трубка завдовжки 11—13 см, має 16—18 незамкнених хрящових кілець, кінці яких на задній поверхні з'єднуються сполучнотканинною перетинкою, що складається з гладеньких м'язів. Разом вони утворюють суцільну перетинчасту стінку, до якої прилягає стравохід. Ця стінка може трохи вгинатися всередину трахеї під час пересування їжі в шлунок. Суміжні хрящі трахеї з'єднуються між собою за допомогою кільцевих зв'язок.
Внутрішня поверхня трахеї вистелена слизовою оболонкою, вкритою циліндричним миготливим епітелієм, у якому є бокалоподібні клітини й залози, що виділяють слизовий секрет.
Після 40 років трахейні хрящі починають вапнуватися.
Рис. 6. Повітроносні шляхи: 1 — щитоподібний хрящ; 2 — перснеподібний хрящ; З — трахейні хрящі; 4, 11 — стравохід; 5 — роздвоєння (біфуркація) трахеї; 6 — головний лівий бронх; 7 — ліва легенева артерія; 8, 9, 12, 13 — розгалуження бронхів; 10 — аорта; 14 — права легенева артерія; 15 — головний правий бронх
На рівні тіл IV—V грудних хребців трахея поділяється на правий і лівий бронхи. Цей поділ зветься біфуркацією трахеї. Лівий бронх відходить від трахеї майже під прямим кутом, а правий більше скошений донизу. Тому сторонні предмети, які потрапляють у трахею (особливо у малих дітей) завжди проникають у правий бронх. За будовою бронхи нагадують трахею: вони складаються з хрящових напівкілець, з'єднаних мембраною зі сполучної тканини, яка утворює задню стінку. Правий бронх ширший, але коротший за лівий — довжиною близько 3 см, лівий бронх довший і вужчий, його довжина 4—5 см. Ці бронхи звуться первинними. У воротах легень вони поділяються на бронхи другого, третього й вищих порядків. Зі збільшенням порядку поділу бронхів їхній діаметр зменшується. Таке розгалуження бронхів має назву бронхіального дерева. В міру розгалуження бронхи втрачають хрящі; найтонші бронхіальні гілочки (діаметром близько 1 мм) називаються бронхіолами.
Бронхіоли входять у часточки легенів, відокремлені одна від одної тоненькими прошарками сполучної тканини. Слизова оболонка бронхів вкрита миготливим епітелієм зі слизовими залозами. В бронхіолах, крім них, є ще окремі секреторні клітини (клітини Клара), котрі продукують ферменти, що розщеплюють сурфактант (білкову речовину), яка протидіє спаданню альвеол.
Бронхіоли перетворюються в альвеолярні ходи, на стінках яких є численні випини — легеневі пухирці, або альвеоли — кінцеві утворення дихальних шляхів. Стінки альвеол надзвичайно тоненькі, побудовані з еластичних волокон, які з боку просвіту альвеоли покриті одношаровим плоским епітелієм, а зовні від еластичних волокон розміщені кровоносні капіляри. В альвеолах відбувається газообмін між альвеолярним повітрям та кров'ю. Вважають, що кількість альвеол в обох легенях доходить до 700 млн., а їхня поверхня дорівнює 100 — 120 м2. Загальна дихальна поверхня легень у 75 разів більша, ніж поверхня тіла людини [11].
Легені (pulmones, рис. 7) — масивний орган, до складу якого входять права та ліва легені. Вони заповнюють майже всю грудну порожнину (4/5 її об'єму), мають форму конуса, який основою прилягає до діафрагми, а верхівкою виходить за межі ребер і виступає на 20—30 мм вище від ключиці. Між верхівкою й основою лежить тіло легень. Поверхня, що прилягає до ребер і має на собі відбиток, називається реберною.
Нижня частина легені (основа), що прилягає до діафрагми, називається діафрагмальною, а частина легені, обернена в бік однойменної поверхні протилежної легені, — медіальною поверхнею. Медіальна поверхня називається ще середостінною (обернена до органів середостіння).
Рис. 7. Легені: 1 — гортань; 2 — трахея; З — роздвоєння (біфуркація) трахеї; 4 — верхівка легені; 5 — реберна поверхня; 6 — верхня частка лівої легені; 7 — міжчасткова вирізка; 8 — нижня частка лівої легені; 9 — передній край легені; 10 — основа легені; 11 — задній край легені; 12 — серцева вирізка; 13 — діафрагмальна поверхня; 14 — нижній край легені; 15 — нижня частина правої легені; 16 — середня частка правої легені; 17 — міжчасткові поверхні; 18 — верхня частка правої легені
Права легеня більша за ліву, двома площинами (горизонтальною й косою) вона ділиться на три частки: верхню, середню й нижню. Ліва легеня менша за розмірами, ділиться вона косо на дві частки: верхню й нижню. Частки в свою чергу поділяються на бронхолегеневі сегменти. У правій легені виділяють 11 сегментів, у лівій — 10. До кожного сегмента входять сегментарний бронх і відповідна гілочка легеневої артерії. На медіальній поверхні лівої легені є серцева ямка, а на передньому краї — серцева вирізка.
Маса легень 0,5—0,6 кг, колір у них сірувато-рожевий. На середостінній частині медіальної поверхні є ворота легені, в які входять бронх, легенева артерія й нерви, що іннервують легені та бронхи, а виходять дві легеневі вени та легеневі лімфатичні судини, зв'язані сполучною тканиною". Ці елементи утворюють корінь легені, яким вона фіксується в грудній порожнині [11].
Структурною одиницею легень є легенева часточка, яка має форму неправильної піраміди, основою оберненої до зовнішньої поверхні легень, а верхівкою — до внутрішньої. Часточки відділені одна від одної сполучною тканиною.
Функціональною одиницею легеневої часточки є ацинус. До складу легеневої часточки входить 16—18 ацинусів. Ацинус, або вторинну часточку, утворюють кінцеві (термінальні) бронхіоли (кожна з них є початком ацинуса), які розгалужуються на альвеолярні, або дихальні, бронхіоли та відповідні їм альвеолярні ходи, мішечки та альвеоли.
Роздуванню альвеол під час вдиху та протидії їхньому спаданню при видиху сприяє поверхневий натяг альвеол, який досягається завдяки сурфактантові, що виділяється стінками альвеол. Сурфактант протидіє проникненню рідини в альвеоли й виконує захисну функцію. До складу сурфактанта входять фосфоліпіди, білки та глікопротеїди.
Легені завжди наповнені повітрям. У чоловіків легені вміщують 5—6 л повітря. При спокійному диханні людина з кожним дихальним актом змінює по 0,5 л повітря. При фізичному напруженні ця кількість збільшується до 3—3,5 л. Навіть легені мерця наповнені повітрям.
Легені мертвонародженої дитини повітря не мають, тому що в утробі матері плід одержує кисень із материнського організму [10].
Плевра. Кожна легеня вкрита плеврою. Це тонка, блискуча серозна оболонка, що складається з двох листків: легеневого та пристінкового. Легенева плевра щільно покриває легеневу тканину зі всіх боків. Біля воріт легені легенева плевра переходить у пристінкову. Між двома її листками утворюється плевральна порожнина, заповнена невеликою 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, в які між плевральними листками не заходять легені, називаються 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 лежать 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 [9].
Розділ 2. Методика дослідження
Визначення величини максимального споживання кисню
Величина максимального споживання кисню (МСК) залежить головним чином від розвитку систем дихання та кровообігу. Тому Всесвітня організація охорони здоров’я признала МСК найбільш об’єктивним та інформативним показником функціонального стану кардіореспіраторної системи.
Оскільки основним джерелом енергії при м’язовій роботі являються процеси, які відбуваються за участю кисню, то по величині максимального споживання кисню судять про фізичну працездатність людини [5].
Величина максимального споживання кисню змінюється з віком і неоднакова у осіб різної статті. Найбільш об’єктивним показником працездатності людини являється величина відносного МСК (МСК/кг). Для її визначення ділять величину МСК, отриману в експерименті, на масу тіла піддослідного (в кг).
Таблиця 1
Оцінка фізичної працездатності людини по показникам відносного максимального споживання кисню МСК/кг)
| МСК/кг | Оцінка | |
| Чоловіки | Жінки | |
| 55-60 | 45-50 | Відмінно |
| 50-54 | 40-44 | Добре |
| 45-49 | 35-39 | Задовільно |
| 44 і нижче | 34 і нижче | Незадовільно |
Величину потужності роботи і частоту серцевих скорочень визначають при фізичному навантаженні, яке отримало назву степ-тест (сходження на сходинку висотою 40 см і спуск із неї).
На 5-й хв. роботи підраховують точну кількість циклів з 1 хв. і відразу по закінченні роботи (після останнього спуску зі сходинки) пальпаторно чи за допомогою фонендоскопа визначають частоту серцевих скорочень протягом перших 10с відновлювального періоду [5].
Знаючи масу тіла піддослідного, висоту стільця і кількість циклів в 1 хв., розраховують потужність роботи по формулі
N=P∙h∙n∙1,5
де N – потужність роботи; Р – маса тіла піддослідного, h∙- висота стільця; n – кількість циклів; 1,5 – коефіцієнт підйому і спуску.
N1 = 55 * 0.4 * 20 = 440 кгм/хв.
N2 = 70 * 0.4 * 20 = 560 кгм/хв.
Визначення величини максимального споживання кисню проводимо по формулі Добельна, яка враховує потужність роботи в степ-тесті (кгм/хв.), пульс в стійкому стані на 5-й хв. роботи та вік піддослідного:
МПК = 1,29 ,
де N – потужність роботи (кгм/хв.); Н – пульс на 5-й хв. (уд/хв.); К – віковий коефіцієнт.
Таблиця 2
Величина коефіцієнта (К) в залежності від віку
| Вік, в роках | Коефіцієнт, К | Вік, в роках | Коефіцієнт, К |
| 18 | 0,853 | 22 | 0,823 |
| 19 | 0,846 | 23 | 0,817 |
| 20 | 0,839 | 24 | 0,809 |
| 21 | 0,831 | 25 | 0,799 |
Матеріали та обладнання: стілець висотою 40 см, секундомір, фонендоскоп.
Хід роботи
Піддослідні (тренована та нетренована людина) по сигналу експериментатора починають роботу (сходження на сходинку і спуск). Робота здійснюється зі швидкістю 80 кроків в 1 хв. (20 циклів). Час роботи контролюється по секундоміру.
В процесі експерименту піддослідний повинен здійснити строго вертикальний спуск (не відтягувати ногу далеко назад) і не менше двох разів міняти опорну для підйому ногу.
В кінці 3-ї хвилини піддослідні зупиняються на 10 с і підраховуємо у них пульс. Він виявився у тренованої людини нижче 130 ударів в 1 хв., то темп роботи збільшуємо на 4-5 циклів в 1 хв. У нетренованої людини ж пульс виявився вище 150 уд/хв., кількість циклів зменшуємо [5].
Після цієї проби робота в степ-тесті продовжується. На 5-й хвилині точно підраховуємо кількість циклів і після останнього кроку (спуску зі сходинки) протягом 10 с визначаємо пульс.
Розділ 3. Вплив фізичних навантажень на кардіо-респіраторну систему
Пульс нетренованої людини після навантаження – 150 уд/хв.
Пульс тренованої людини після навантаження – 120 уд/хв.
Систолічний та діастолічний нетренованої людини після навантаження – 90/130 – до навантаження він становив – 70/110.
Систолічний та діастолічний тренованої людини після навантаження – 80/120 – без навантаження він становив – 80/110.
Визначаємо величини максимального споживання кисню у тренованої та нетренованої людини і отриманні дані заносимо в таблицю (табл. 3).
N1 = 55 * 0,5 * 15 = 412,5 кгм/хв.
N2 = 70 * 0,5 * 25 = 875 кгм/хв.
МПК1 = 1,29 = 2234
МПК1 = 1,29 = 3936
Таблиця 3
Показники фізичного розвитку і максимального споживання кисню у піддослідних
| Прізвище піддослідного | Стать | Вік, в роках | Маса тіла, в кг | МСК | МСК/кг |
| Назаренко Тетяна | жін. | 24 | 55 | 2234 | 40,6 |
| Назаренко Віктор | чол. | 25 | 70 | 3936 | 56,2 |
Висновок: в результаті проведено степ-тесту виявилося що максимальна потреба споживання кисню у нетренованої людини нижча, ніж у тренованої. Дана ситуація спостерігається в результаті того, що тренована людина має більшу масу тіла та виконує більше навантаження, ніж нетренована. У нетренованої людини систолічний та діастолічний тиск після проведеного фізичного навантаження вищий, у тренованої людини він майже не змінився.
Висновки
До складу серцево-судинної системи входить серце з кровоносними судинами — артеріями, венами, капілярами. Серце й судини утворюють замкнуту систему. Рух крові судинами відбувається за рахунок роботи серця.
Респіраторна система об'єднує в організмі людини органи, в яких циркулює вдихуване (збагачене киснем) та видихуване (насичене вуглекислим газом) повітря. Цей необхідний для життєдіяльності організму процес і складає поняття дихання. Кисень із повітря шляхом дифузії надходить із альвеол у кров капілярів, що їх оточують, і з нею потрапляє до клітин організму, а від них у кров надходить вуглекислий газ, який утворився в клітинах унаслідок окислення органічних речовин. Вуглекислота з кров'ю поступає в легені, а з них під час видиху через дихальні шляхи виділяється назовні. До складу дихального апарату входять порожнина носа з приносовими пазухами, носова частина глотки, гортань, трахея, бронхи та легені.
В результаті проведеного степ-тесту одержали такі результати: максимальна потреба споживання кисню у нетренованої людини нижча, ніж у тренованої. Дана ситуація спостерігається в результаті того, що тренована людина має більшу масу тіла та виконує більше навантаження, ніж нетренована. У нетренованої людини систолічний та діастолічний тиск після проведеного фізичного навантаження вищий, у тренованої людини він майже не змінився.
Можемо сказати, що заняття спортом впливають на стан серцево-судинної та дихальної системи, таким чином, що при збільшенні навантаження на треновану людину показники МСК збільшуються, а на нетреновану людину – вони були б надто зависокі.
Список використаних джерел
1. Амосов М.М. Роздуми про здоров’я. – К.: Здоров’я, 1990.
2. Анатомия человека. /Под ред. Сапина М.Р. – М.: Медицина, 1993.
3. Анатомия, физиология, психология человека /Под ред. Батуева А.С. СПб.: Лань, 1998.
4. Батуев А. С. Введение в физиологию сенсорных систем.- М.: Наука, 1988. – 247 с.
5. Гуминский А.А. и др. Руководство к лабораторным занятиям по общей и возрастной физиологии. – М.:Просвещение, 1990. – 239 с.
6. Гальперин С.И. Физиология человека и животных. Высшая школа, 1970 – 656 с.
7. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. – В 3 т. – М.: мир, 1990.
8. Дудель Й., Рюэгг Й., Шмидт Р. Физиология человека: 3 т. / Под ред. Шмидта Р. и Тевса Г.- М.: Мир, 1996.- 323 с.
9. Колодяненко Г.І. Анатомія людини: Підручник. – К.: Либідь, 2001. – 384 с.
10. Липченко В.Я., Самусев Р.П. Атлас нормальной анатомии. – М.: Медицина, 1988.
11. Практикум по нормальной физиологии / Под ред. Агаджаняна Н.А. – М.: Высшая школа, 1983. – 328 с.
12. Трайтак Д.И, и др. Биология. – М.: Просвещение, 1992.
13. Смирнов В.М. Нейрофизиология и высшая нервная деятельность детей и подростков: Учебное пособие, - М: изд. Центр «Академия», 2000. – 400 с.
14. Филимонов В.И. Руководство по общей и клинической физиологии. – М.: Мед. информационное агентство, 2002. – 958 с.
15. Форняк Н.М. Анатомія та еволюція нервової системи. – Рівне, 1996.
16. Хоменко Б.Г. Анатомія людини. – К.: Вища школа, 1991.
17. Яновський І.І., Ужако П.В. Фізіологія людини і тварин. Практикум. - К.: Вища школа, 1991.- 175 с.