Funkcije dihalnega sistema, deli, delovanje



The dihal ali respiratorni aparat obsega vrsto specializiranih organov za posredovanje izmenjave plinov, ki vključuje vnos kisika in odstranjevanje ogljikovega dioksida..

Obstaja vrsta korakov, ki omogočajo vstop kisika v celico in odstranitev ogljikovega dioksida, vključno z izmenjavo zraka med atmosfero in pljuči (prezračevanje), čemur sledi difuzija in izmenjava plinov na pljučni površini. , prenos kisika in izmenjava plina na celični ravni.

To je raznolik sistem v živalskem kraljestvu, sestavljen iz različnih struktur, ki so odvisne od vrste študija. Na primer, ribe imajo funkcionalne strukture v vodnem okolju, kot so škrge, sesalci imajo pljuča in večino nevretenčarskih sapnikov..

Enocelične živali, kot so protozoe, ne potrebujejo posebnih struktur za dihanje, izmenjava plinov pa poteka s preprosto difuzijo.

Pri ljudeh je sistem sestavljen iz nosne žrela, žrela, grla, sapnika in pljuč. Slednji so razvejani zaporedoma v bronhih, bronhiolih in alveolah. V alveolah nastopi pasivna izmenjava molekul kisika in ogljikovega dioksida.

Indeks

  • 1 Opredelitev dihanja
  • 2 Funkcije
  • 3 Dihalni organi v živalskem svetu
    • 3.1 Trajeje
    • 3.2 Gills
    • 3.3 Pljuča
  • 4 Deli (organi) dihalnega sistema pri ljudeh
    • 4.1 Visok del ali zgornji dihalni trakt
    • 4.2 Nizek del ali spodnji dihalni trakt
    • 4.3 Pljučno tkivo
    • 4.4 Slabosti pljuč
    • 4.5 Torakalna torbica
  • 5 Kako deluje?
    • 5.1 Prezračevanje
    • 5.2 Zamenjava plina
    • 5.3 Prevoz plinov
    • 5.4 Drugi dihalni pigmenti
  • 6 Pogoste bolezni
    • 6.1 Astma
    • 6.2 Pljučni edem
    • 6.3 Pneumonije
    • 6.4 Bronhitis
  • 7 Reference

Opredelitev dihanja

Izraz "dihanje" lahko definiramo na dva načina. Pogovorno, ko uporabljamo besedo dihati, opisujemo dejanje jemanja kisika in odstranjevanja ogljikovega dioksida v zunanje okolje.

Vendar pa koncept dihanja zajema širši proces, kot pa preprosto vstopanje in izstopanje iz zraka v prsni koš. Vsi mehanizmi, povezani z uporabo kisika, transport v krvi in ​​produkcija ogljikovega dioksida se pojavljajo na celični ravni.

Drugi način za definiranje besede dihanje je na celični ravni in ta proces se imenuje celično dihanje, kjer se reakcija kisika pojavi z anorganskimi molekulami, ki proizvajajo energijo v obliki ATP (adenozin trifosfat), vode in ogljikovega dioksida..

Zato je bolj natančen način, kako se nanašati na postopek odvzemanja in izločanja zraka skozi prsne premike, izraz "prezračevanje"..

Funkcije

Glavna funkcija dihalnega sistema je orkestriranje procesov odvzema kisika od zunaj z mehanizmi prezračevanja in celičnega dihanja. Eden od odpadkov procesa je ogljikov dioksid, ki doseže krvni obtok, preide v pljuča in se odstrani iz telesa v ozračje..

Dihalni sistem je odgovoren za posredovanje vseh teh funkcij. Posebej je odgovoren za filtriranje in vlaženje zraka, ki vstopa v telo, poleg filtriranja neželenih molekul.

Tudi uravnavanje pH telesnih tekočin - posredno - uravnavanje koncentracije CO2, ali ga ohranite ali odstranite. Po drugi strani pa sodeluje pri uravnavanju temperature, izločanju hormonov v pljučih in pomaga olfaktornemu sistemu pri odkrivanju vonjav..

Prav tako je vsak element sistema odgovoren za določeno funkcijo: nosnice segrevajo zrak in zagotavljajo zaščito za klice, žrelo, grlo in sapnik, ki posredujejo prehod zraka..

Poleg tega žrelo poseže v prehod hrane in grla v procesu fonacije. Končno se v alveolah pojavi proces izmenjave plinov.

Dihalni organi v živalskem kraljestvu

Pri majhnih živalih, manjših od 1 mm, lahko pride do izmenjave plina skozi kožo. Dejansko nekatere živalske vrste, kot so protozoe, spužve, žarnice in nekateri črvi, izvajajo postopek izmenjave plina s preprosto difuzijo..

Pri večjih živalih, kot so ribe in dvoživke, je prisotna tudi dihanje kože, da bi dopolnili dihanje, ki ga povzročajo škrge ali pljuča..

Na primer, žabe lahko izvajajo celoten proces izmenjave plina skozi kožo v fazah mirovanja, saj so popolnoma potopljene v ribnike. V primeru salamanderjev obstajajo osebki, ki popolnoma nimajo pljuč in dihajo skozi kožo.

Vendar je zaradi povečanja kompleksnosti živali potrebna prisotnost specializiranih organov za izmenjavo plinov in za izpolnjevanje visokih energetskih potreb večceličnih živali..

Nato bomo podrobno opisali anatomijo organov, ki posredujejo izmenjavo plinov v različnih živalskih skupinah:

Sledi

Insekti in nekateri členonožci imajo zelo učinkovit in neposreden dihalni sistem. Sestavljen je iz sistema cevi, imenovanih traheje, ki se razprostirajo po vsem telesu živali.

Traheje se odcepijo v ožje cevi (premera približno 1 μm), ki se imenujejo tranchaelae. Zasedajo jih tekočine in se končajo v neposredni povezavi z membranami celic.

Zrak vstopa v sistem skozi vrsto odprtin, ki se obnašajo kot ventil, imenovan spiracles. Te se lahko odzovejo na izgubo vode, da bi preprečile izsušitev. Ima tudi filtre, ki preprečujejo vstop neželenih snovi.

Nekatere žuželke, kot so čebele, lahko izvajajo gibe telesa, ki želijo prezračiti sistem sapnika.

Gills

Škrge, imenovane tudi škrge, omogočajo učinkovito dihanje v vodnih okoljih. V ehinodermih sestavljajo podaljšek njihovega telesa, medtem ko so pri morskih črvih in dvoživkah to plume ali šopi..

Najbolj učinkoviti so v ribah in so sestavljeni iz sistema notranjih škrg. To so nitaste strukture z ustrezno oskrbo s krvjo, ki je v nasprotju s tokom vode. S tem sistemom "protitok" lahko zagotovite maksimalno izločanje kisika iz vode.

Prezračevanje škrg je povezano z gibanjem živali in odprtjem ust. V kopenskih okoljih, škrge izgubijo plavajočo podporo vode, posušijo in vlakna se združijo, kar vodi do propada celotnega sistema..

Zato se ribe dušijo, ko so izven vode, čeprav imajo okoli njih velike količine kisika.

Pljuča

Pljuča vretenčarjev so notranje votline, ki so opremljene z obilnimi plovili, katerih funkcija je posredovanje izmenjave plina s krvjo. V nekaterih nevretenčarjih govorimo o "pljučih", čeprav te strukture niso homologne druga drugi in so veliko manj učinkovite..

Pri dvoživkah so pljuča zelo enostavna, podobna vrečki, ki je v nekaterih žabah razdeljena. Področje, ki je na voljo za izmenjavo, se poveča v pljučih ne-ptičjih plazilcev, ki so razdeljeni na številne med seboj povezane vrečke..

Pri pticah se učinkovitost pljuč povečuje zaradi prisotnosti zračnih vrečk, ki služijo kot prostor rezerva zraka v procesu prezračevanja..

Pljuča dosežejo maksimalno kompleksnost pri sesalcih (glej naslednji razdelek). Pljuča so bogata z vezivnim tkivom in so obdana s tanko plastjo epitela, imenovano visceralna pleura, ki se nadaljuje v visceralno pleuro, poravnano s stenami prsnega koša..

Dvoživke uporabljajo pozitivni pritisk za vstop zraka v pljuča, medtem ko ne-ptičji plazilci, ptice in sesalci uporabljajo negativen tlak, kjer zrak potiska v pljuča s širjenjem prsnega koša.

Deli (organi) dihalnega sistema pri ljudeh

Pri ljudeh in pri ostalih sesalcih je dihalni sistem sestavljen iz visokega dela, sestavljenega iz ust, nosne votline, žrela in grla; spodnji del sapnika in bronhijev ter del pljučnega tkiva.

Visok del ali zgornji dihalni trakt

Nozdrve so strukture, skozi katere vstopa zrak, sledi jim nosna komora, ki jo pokriva epitelij, ki izloča sluznice. Notranje nosnice se povežejo z žrelom (kar običajno imenujemo grlo), kjer poteka prehod dveh poti: prebavni in dihalni.

Zrak vstopa skozi odprtino glotisa, medtem ko hrana nadaljuje pot po požiralniku.

Epiglotis se nahaja na glotisih, s ciljem preprečiti, da bi hrana vstopila v dihalne poti, s čimer se vzpostavi meja med orofaringeksom - delom, ki se nahaja za usti, in laringofaringom - spodnjim segmentom -. Glotis se odpre v grlu ("glasovno polje") in to se nato umakne sapniku.

Nizek del ali spodnji dihalni trakt

Sapnik je cevasti kanal s premerom 15 do 20 mm in dolžino 11 centimetrov. Njena stena je ojačana s hrustančevim tkivom, da bi se izognili propadanju konstrukcije..

Hrustanec se nahaja v obliki polumena v 15 ali 20 obročkih, kar pomeni, da popolnoma ne obdaja sapnika.

Tranchea se razcepi v dva bronha, enega za vsako pljučnico. Desna stran je bolj navpična v primerjavi z levo, poleg tega, da je krajša in bolj obsežna. Po tej prvi delitvi sledijo zaporedne delitve v pljučnem parenhimu.

Struktura bronhijev spominja na sapnik zaradi prisotnosti hrustanca, mišic in sluznice, čeprav se hrustančaste plošče zmanjšajo, dokler ne izginejo, ko bronhi dosežejo premer 1 mm..

V njih se vsak bronh razcepi v majhne cevi, imenovane bronhiole, ki vodijo v alveolarni kanal. Alveoli imajo zelo tanko plast celic, ki olajša izmenjavo plinov s kapilarnim sistemom.

Pljučno tkivo

Makroskopsko so pljuča razdeljena na režnjeve z razpokami. Desno pljučnico sestavljajo trije krčki in levo pljuč ima samo dve. Vendar funkcionalna enota izmenjave plina ni pljuča, ampak alveolokapilarna enota.

Alveole so majhne vrečke z grozdi, ki se nahajajo na koncu bronhiole in ustrezajo najmanjšemu razdelku dihalnih poti. Pokrivajo jih dve vrsti celic, I in II.

Za celice tipa I je značilno, da so tanke in omogočajo difuzijo plinov. Tisti tipa II so več kot majhna kot v prejšnji skupini, manj tanka in njena funkcija je izločanje snovi vrste surfaktanta, ki olajša širjenje alveole v prezračevanju..

Celice epitela so razporejene z vlakni vezivnega tkiva, tako da je pljuča elastična. Podobno obstaja obsežna mreža pljučnih kapilar, kjer poteka izmenjava plina.

Pljuča so obdana s steno z mezotelnim tkivom, imenovanim pleura. To tkivo se navadno imenuje virtualni prostor, saj ne vsebuje zraka znotraj in ima le majhno količino tekočine.

Slabosti pljuč

Pomanjkljivost pljuč je v tem, da pride do izmenjave plinov le v alveolah in alveolarnih kanalih. Prostornina zraka, ki doseže pljuča, vendar se nahaja na območju, kjer ne pride do izmenjave plina, se imenuje mrtvi prostor.

Zato je proces prezračevanja pri ljudeh izjemno neučinkovit. Normalno prezračevanje uspe le zamenjati šestino zraka v pljučih. Pri prisilnem dihanju se 20-30% zraka ujame.

Torakalna torba

V prsni koš je pljuča in je sestavljena iz niza mišic in kosti. Koščeno komponento tvorijo cervikalne in hrbtne bodice, rebra in prsnica. Diafragma je najpomembnejša dihalna mišica, najdena v hrbtni strani hiše.

V rebrih so vstavljene dodatne mišice, imenovane medrebrne. Drugi sodelujejo v dihalnih mehanikah, kot so sternokleidomastoidi in skaleni, ki prihajajo iz glave in vratu. Ti elementi so vstavljeni v prsnico in prva rebra.

Kako deluje?

Prevzem kisika je bistvenega pomena za procese celičnega dihanja, kjer jemanje te molekule za proizvodnjo ATP poteka od hranil, pridobljenih v procesu prehranjevanja s presnovnimi procesi..

Z drugimi besedami, kisik služi za oksidacijo (izgorevanje) molekul in s tem za proizvodnjo energije. Eden od ostankov tega procesa je ogljikov dioksid, ki ga je treba izločiti iz telesa. Dihanje vključuje naslednje dogodke:

Prezračevanje

Proces se začne s sprejemom kisika v ozračje skozi proces navdiha. Zrak vstopa v dihalni sistem skozi nosnice, skozi celoten opis opisanih cevi, v pljuča.

Vnos zraka - dihanje - je običajno nenamerni proces, vendar lahko preide iz avtomatskega v prostovoljno.

V možganih so nevroni v mozgu odgovorni za normalno regulacijo dihanja. Toda telo lahko uravnava dihanje glede na potrebe kisika.

Povprečna oseba v miru diha povprečno šest litrov zraka na minuto, ta številka pa se lahko poveča do 75 litrov v obdobjih intenzivne vadbe..

Zamenjava plina

Kisik v ozračju je mešanica plinov, sestavljena iz 71% dušika, 20,9% kisika in majhnega dela drugih plinov, kot je ogljikov dioksid..

Ko zrak vstopi v dihalne poti, se sestava takoj spremeni. Proces navdiha nasiči zrak z vodo in ko zrak doseže alveole se zmeša s preostalim zrakom iz prejšnjih navdihov. Na tej točki se parcialni tlak kisika zmanjša in povečuje se delež ogljikovega dioksida.

V dihalnem tkivu se plini premikajo po gradientih koncentracij. Ker so parcialni pritiski kisika v alveolah (100 mm Hg) večji kot v pljučnih kapilarah (40 mm Hg), kisik prehaja v kapilare skozi difuzijski proces..

Podobno je koncentracija ogljikovega dioksida večja v pljučnih kapilarah (46 mm Hg) kot v alveolah (40 mm Hg), zato se ogljikov dioksid razprši v nasprotni smeri: iz krvnih kapilarij, v alveole v pljuč.

Prevoz plinov

V vodi je topnost kisika tako nizka, da mora obstajati prevozno sredstvo, ki izpolnjuje zahteve o presnovi. Pri nekaterih majhnih nevretenčarjih je količina kisika, raztopljenega v njihovih tekočinah, zadostna, da zadosti potrebam posameznika.

Vendar pa bi pri ljudeh, ki se prenaša na ta način, dosegli le 1% zahtev.

Zato se kisik - in znatna količina ogljikovega dioksida - prenaša s pigmenti v krvi. Pri vseh vretenčarjih so ti pigmenti omejeni na rdeče krvne celice.

V živalskem kraljestvu je najpogostejši pigment hemoglobin, molekula beljakovinske narave, ki v svoji strukturi vsebuje železo. Vsaka molekula je sestavljena iz 5% hema, odgovornega za rdečo barvo krvi in ​​reverzibilno vezavo s kisikom ter 95% globina.

Količina kisika, ki se lahko veže na hemoglobin, je odvisna od številnih dejavnikov, vključno s koncentracijo kisika: ko je visok, kot pri kapilarah, se hemoglobin veže na kisik; Ko je koncentracija nizka, beljakovina sprosti kisik.

Drugi dihalni pigmenti

Čeprav je hemoglobin respiratorni pigment prisoten v vseh vretenčarjih in pri nekaterih nevretenčarjih, ni edini.

V nekaterih dekapodah rakov, rakovih glavonožcev in mehkužcev je modri pigment, imenovan hemocianin. Namesto železa ima ta molekula dva bakrova atoma.

V štirih družinah poliketa je klorokruorinski pigment, beljakovina, ki ima v svoji strukturi železo in je zelena. Po strukturi in delovanju je podoben hemoglobinu, čeprav ni omejen na nobeno celično strukturo in je v plazmi prost..

Končno, obstaja pigment z zmogljivostjo kisika, ki je veliko nižja od hemoglobina, imenovanega hemeritrin. Rdeča je in je prisotna v več skupinah morskih nevretenčarjev.

Pogoste bolezni

Astma

Gre za patologijo, ki prizadene dihalne poti in povzroča njeno otekanje. V napadu astme se vnetje mišice, ki obdajajo dihalne poti, in količina zraka, ki lahko vstopi v sistem, drastično zmanjša..

Napad lahko sproži vrsta snovi, imenovanih alergeni, vključno s krznom hišnih ljubljenčkov, pršicami, hladnimi podnebji, kemikalijami, ki so prisotne v hrani, plesni, pelodu, med drugim..

Pljučni edem

Pljučni edem je sestavljen iz kopičenja tekočine v pljučih, ki ovira dihalno sposobnost posameznika. Vzroki so običajno povezani s kongestivnim srčnim popuščanjem, kjer srce ne črpa dovolj krvi.

Povečani pritisk v krvnih žilah potiska tekočino v zračne prostore v pljučih in tako zmanjšuje normalno gibanje kisika v pljučih..

Drugi vzroki za pljučni edem so odpoved ledvic, prisotnost ozkih arterij, ki prenašajo kri v ledvice, miokarditis, aritmije, prekomerna telesna dejavnost v kraju, uporaba nekaterih zdravil, med drugim..

Najpogostejši simptomi so težave z dihanjem, težko dihanje, izkašljevanje pene ali krvi in ​​povečan srčni utrip.

Pljučnica

Pneumonije so okužbe pljuč in jih lahko povzročijo različni mikroorganizmi, vključno z bakterijami, kot je npr Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae in Chlamydias pneumoniae, virusa ali gliv Pneumocystis jiroveci.

Pojavi se kot vnetje alveolarnih prostorov. To je zelo nalezljiva bolezen, saj se lahko povzročitelji širijo po zraku in hitro širijo s kihanjem in kašljanjem..

Najbolj občutljivi na to patologijo so posamezniki, starejši od 65 let, in z zdravstvenimi težavami. Simptomi vključujejo zvišano telesno temperaturo, mrzlico, kašelj, sluz, zasoplost, težko dihanje in bolečino v prsih..

Večina primerov ne zahteva hospitalizacije in je bolezen mogoče zdraviti z antibiotiki (če bakterijska pljučnica), ki se daje oralno, počitek in vnos tekočine..

Bronhitis

Bronhitis je prisoten kot vnetni proces kanalov, ki prenašajo kisik v pljuča, ki jih povzroča okužba ali iz drugih razlogov. Ta bolezen je opredeljena kot akutna in kronična.

Med simptomi so splošno slabo počutje, kašelj s sluzom, težko dihanje in prsni pritisk.

Za zdravljenje bronhitisa je priporočljivo jemati aspirin ali acetaminofen, da zmanjšate zvišano telesno temperaturo, vzamete veliko tekočine in počivate. Če ga povzroči bakterijsko sredstvo, jemljejo antibiotike.

Reference

  1. French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Fiziologija živali: mehanizmi in prilagoditve. Mc Graw-Hill Interamericana
  2. Gutiérrez, A. J. (2005). Osebno usposabljanje: osnove, osnove in aplikacije. INDE.
  3. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Integrirana načela zoologije (Vol. 15). New York: McGraw-Hill.
  4. Smith-Ágreda, J. M. (2004). Anatomija organov jezika, vida in sluha. Ed Panamericana Medical.
  5. Taylor, N. B., & Best, C.H. (1986). Fiziološke osnove medicinske prakse. Panamericana.
  6. Vived, À. M. (2005). Osnove fiziologije telesne dejavnosti in športa. Ed Panamericana Medical.