DÝCHACÍ SYSTÉM: FUNKCIE, ČASTI, FUNGOVANIE - BIOLÓGIE - 2025

Respiračný systém alebo respiračný systém obsahuje rad špecializovaných orgánov, ktoré sprostredkovávajú výmenu plynov, ktorý zahŕňa zavádzanie kyslíka a odstránenie oxidu uhličitého.

Existuje celý rad krokov, ktoré umožňujú prívod kyslíka do bunky a elimináciu oxidu uhličitého, vrátane výmeny vzduchu medzi atmosférou a pľúcami (ventilácia), po ktorej nasleduje difúzia a výmena plynov na povrchu pľúc. , transport kyslíka a výmena plynu na bunkovej úrovni.

Autor: LadyofHats, Jmarchn, prostredníctvom Wikimedia Commons

Je to rozmanitý systém v živočíšnej ríši, ktorý sa skladá z rôznych štruktúr v závislosti od študijnej línie. Napríklad ryby majú funkčné štruktúry vo vodnom prostredí, ako sú žiabre, cicavce majú pľúca a väčšina bezstavovcov má priedušnice.

Jednobunkové zvieratá, ako prvoky, nevyžadujú špeciálne štruktúry na dýchanie a k výmene plynu dochádza jednoduchou difúziou.

U ľudí je systém tvorený nosnými pasážami, hltanom, hrtanom, priedušnicou a pľúcami. Posledne menované sa postupne rozvetvujú na priedušky, priedušky a alveoly. V alveoloch dochádza k pasívnej výmene molekúl kyslíka a oxidu uhličitého.

Definícia dýchania

Termín "dýchanie" možno definovať dvoma spôsobmi. Hovorovým spôsobom, keď používame slovo dýchať, popisujeme činnosť, pri ktorej sa kyslík a vylučuje oxid uhličitý do vonkajšieho prostredia.

Koncept dýchania však zahŕňa širší proces ako jednoduchý vstup a výstup vzduchu do klietky. Všetky mechanizmy spojené s využívaním kyslíka, transportom krvi a produkciou oxidu uhličitého sa vyskytujú na bunkovej úrovni.

Druhý spôsob, ako definovať slovo dýchanie, je na bunkovej úrovni a tento proces sa nazýva bunkové dýchanie, kde dochádza k reakcii kyslíka s anorganickými molekulami, ktoré produkujú energiu vo forme ATP (adenozíntrifosfát), vody a oxidu uhličitého.

Preto presnejším spôsobom, ako sa odvolávať na proces nasávania a vypudzovania vzduchu prostredníctvom hrudných pohybov, je termín „vetranie“.

Vlastnosti

Hlavnou funkciou dýchacieho systému je organizovať procesy absorpcie kyslíka zvonka prostredníctvom ventilačných a bunkových dýchacích mechanizmov. Jedným z odpadov z procesu je oxid uhličitý, ktorý preniká do krvného obehu, prechádza do pľúc a z tela sa odvádza do atmosféry.

Dýchací systém je zodpovedný za sprostredkovanie všetkých týchto funkcií. Konkrétne je zodpovedný za filtrovanie a zvlhčovanie vzduchu, ktorý vstupuje do tela, okrem filtrovania nežiaducich molekúl.

Je tiež zodpovedný za reguláciu pH telesných tekutín - nepriamo - reguláciu koncentrácie CO ₂ , buď jej udržiavanie alebo elimináciu. Na druhej strane sa podieľa na regulácii teploty, vylučovaní hormónov v pľúcach a pomáha čuchovému systému pri zisťovaní zápachov.

Okrem toho každý prvok systému plní špecifickú funkciu: nosné dierky zahrievajú vzduch a poskytujú ochranu pred baktériami, hltanu, hrtanu a priedušnice sprostredkujú priechod vzduchu.

Hrtan sa okrem toho podieľa na prechode potravou a hrtane do procesu phonácie. Nakoniec v alveoloch prebieha proces výmeny plynu.

Dýchacie orgány v živočíšnej ríši

U malých zvierat, menších ako 1 mm, môže dôjsť k výmene plynov cez kožu. V skutočnosti určité živočíšne línie, ako sú prvoky, huby, cnidariáni a niektoré červy, uskutočňujú proces výmeny plynov jednoduchou difúziou.

U väčších zvierat, ako sú ryby a obojživelníky, je tiež prítomné dýchanie kože, aby sa doplnilo dýchanie vykonávané žiabrámi alebo pľúcami.

Napríklad, žaby môžu vykonávať celý proces výmeny plynu cez kožu v hibernáčných fázach, pretože sú úplne ponorené v rybníkoch. V prípade mlokov existujú exempláre, ktoré úplne nemajú pľúca a dýchajú pokožkou.

S rastúcou zložitosťou zvierat je však potrebná prítomnosť špecializovaných orgánov na výmenu plynov, aby sa splnili vysoké energetické požiadavky mnohobunkových zvierat.

Anatómia orgánov, ktoré sprostredkúvajú výmenu plynov v rôznych skupinách zvierat, bude podrobne opísaná nižšie:

priedušnice

Autor: BruceBlaus. Pri použití tohto obrázka v externých zdrojoch ho možno citovať ako: Zamestnanci Blausen.com (2014). "Lekárska galéria Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10,15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. , z Wikimedia Commons

Hmyz a niektoré článkonožce majú veľmi účinný a priamy dýchací systém. Skladá sa zo systému rúrok nazývaných priedušnice, ktoré sa tiahnu po celom tele zvieraťa.

Priedušnica sa vetví do užších skúmaviek (približne 1 um v priemere) nazývaných priedušnice. Sú obsadené tekutinou a končia v priamom spojení s bunkovými membránami.

Indolences (File: Throat Diagram.svg), prostredníctvom Wikimedia Commons

Vzduch vstupuje do systému prostredníctvom série ventilových otvorov nazývaných fúkacie otvory. Majú schopnosť uzavrieť sa v reakcii na stratu vody, aby sa zabránilo vysušeniu. Rovnako má filtre, ktoré zabraňujú vstupu nežiaducich látok.

Niektoré druhy hmyzu, ako sú včely, môžu vykonávať pohyby tela zamerané na vetranie priedušnicového systému.

žiabre

Žiabre, tiež nazývané žiabre, umožňujú účinné dýchanie vo vodnom prostredí. V ostnokožcoch sa skladajú z rozšírenia povrchu ich tela, zatiaľ čo u morských červov a obojživelníkov sú chumáčiky alebo chumáčiky.

Najúčinnejšie sú ryby a skladajú sa zo systému vnútorných žiabrov. Sú to vláknité štruktúry s primeraným prísunom krvi, ktoré sú proti prúdu vody. S týmto „protiprúdovým“ systémom je možné zabezpečiť maximálnu extrakciu kyslíka z vody.

Vetranie žiabrov je spojené s pohybmi zvieraťa a otvorením úst. V suchozemských prostrediach strácajú žiabre plávajúcu podporu vody, vysychajú a vlákna sa zhlukujú, čo vedie k rozpadu celého systému.

Z tohto dôvodu sa ryby dusia, keď sú mimo vody, aj keď majú okolo seba veľké množstvo kyslíka.

pľúca

Pľúca stavovcov sú vnútorné dutiny vybavené hojnými cievami, ktorých funkciou je sprostredkovanie výmeny plynov s krvou. V niektorých bezstavovcoch hovoríme o „pľúcach“, hoci tieto štruktúry nie sú navzájom homológne a sú oveľa menej účinné.

U obojživelníkov sú pľúca veľmi jednoduché, podobné vrecku, ktoré je v niektorých žabách rozdelené. Plocha, ktorá je k dispozícii na výmenu, sa zväčšuje v pľúcach plazov iných ako vtákov, ktoré sa ďalej delia na počet vzájomne prepojených vakov.

V línii vtákov sa účinnosť pľúc zvyšuje vďaka prítomnosti vzduchových vakov, ktoré slúžia ako rezervný priestor pre vzduch v procese vetrania.

Pľúca dosahujú svoju maximálnu komplexnosť u cicavcov (pozri nasledujúcu časť). Pľúca sú bohaté na spojivové tkanivo a sú obklopené tenkou vrstvou epitelu nazývanou viscerálna pohrudnica, ktorá pokračuje vo viscerálnej pohrudnici, zarovnaná so stenami hrudníka.

Obojživelníci používajú pozitívny tlak na vstup vzduchu do pľúc, zatiaľ čo plazy, ktoré nemajú vtáčie vtáky, vtáky a cicavce, používajú negatívny tlak, keď sa vzduch rozširuje do pľúc expanziou hrudnej klietky.

Časti (orgány) dýchacieho systému u ľudí

U ľudí a u ostatných cicavcov je dýchací systém tvorený hornou časťou, ktorá pozostáva z úst, nosnej dutiny, hltanu a hrtanu; dolná časť vytvorená priedušnice a priedušiek a časť pľúcneho tkaniva.

Horná časť alebo horné dýchacie cesty

Nostrily sú štruktúry, ktorými vzduch vstupuje, po ktorých nasleduje nosná komora lemovaná epitelom, ktorý vylučuje sliznice. Vnútorné nosné dierky sa spájajú s hltanom (čo sa bežne nazýva hrdlo), kde dochádza k prechodu dvoma cestami: zažívacím a respiračným.

Vzduch vstupuje otvorom hlasivky, zatiaľ čo jedlo prechádza cez pažerák.

Epiglottis sa nachádza na glottis, aby sa zabránilo vniknutiu potravy do dýchacích ciest, čím sa vytvorí hranica medzi časťou orofaryngu - časťou umiestnenou za ústami - a časťou hrtana - najnižšou časťou -. Glottis sa otvára do hrtanu („hlasová schránka“), čo zase prepúšťa priedušnicu.

Dolná časť alebo dolný dýchací trakt

Priedušnica je trubkovitá rúrka s priemerom 15 až 20 mm a dĺžkou 11 centimetrov. Jej stena je vystužená chrupavkovým tkanivom, aby sa zabránilo zrúteniu štruktúry, vďaka čomu je polopružná.

Chrupavka je umiestnená v tvare polmesiaca v 15 alebo 20 krúžkoch, to znamená, že úplne neobklopuje priedušnicu.

Tichý kvet sa rozvetví do dvoch priedušiek, jedna pre každú pľúca. Vpravo je v porovnaní so zľavou zvislejšia a zároveň kratšia a objemnejšia. Po tomto prvom rozdelení nasleduje po pľúcnom parenchýme ďalšie členenie.

Štruktúra priedušiek sa podobá priedušnici kvôli prítomnosti chrupavky, svalu a sliznice, hoci chrupavkové doštičky sa zmenšujú, až kým nezmiznú, keď priedušiek dosiahne priemer 1 mm.

Vo vnútri sa každý priedušok delí na malé skúmavky nazývané bronchioly, ktoré vedú k alveolárnemu kanálu. Alveoly majú jednu veľmi tenkú vrstvu buniek, ktorá uľahčuje výmenu plynu s kapilárnym systémom.

Pľúcne tkanivo

Makroskopicky sa pľúca rozdelia na laloky pomocou puklín. Pravá pľúca pozostáva z troch lalokov a ľavá má iba dve. Funkčnou jednotkou výmeny plynu však nie sú pľúca, ale alveolokapilárna jednotka.

Alveoly sú malé vaky v tvare strapcov hrozna, ktoré sa nachádzajú na konci priedušiek a zodpovedajú najmenšiemu rozdeleniu dýchacích ciest. Sú pokryté dvoma typmi buniek, I a II.

pľúcne mechúrik

Bunky typu I sú charakterizované tým, že sú tenké a umožňujú difúziu plynov. Tie typu II sú viac ako malé ako predchádzajúca skupina, menej tenké a ich funkciou je vylučovať látku typu povrchovo aktívnej látky, ktorá uľahčuje expanziu alveolu pri vetraní.

Bunky epitelu sú rozptýlené vláknami spojivového tkaniva, takže pľúca sú elastické. Podobne existuje rozsiahla sieť pľúcnych kapilár, kde dochádza k výmene plynu.

Pľúca sú obklopené stenou mezoteliálneho tkaniva zvaného pleura. Toto tkanivo sa obvykle nazýva virtuálny priestor, pretože neobsahuje vzduch vo vnútri a má tekutinu iba v nepatrných množstvách.

3D ilustrácie bronchi hltanu priedušnice priedušnice.

Nevýhody pľúc

Nevýhodou pľúc je, že k výmene plynu dochádza iba v alveolách a alveolárnom kanáliku. Objem vzduchu, ktorý sa dostane do pľúc, ale je umiestnený v oblasti, kde nedochádza k výmene plynov, sa nazýva mŕtvy priestor.

Preto je ventilačný proces u ľudí veľmi neefektívny. Normálna ventilácia môže nahradiť iba jednu šestinu vzduchu nachádzajúceho sa v pľúcach. Pri nútenom dýchaní je zachytených 20 - 30% vzduchu.

hrudný kôš

hrudný kôš

Klietka na rebrá je uložená v pľúcach a je tvorená súborom svalov a kostí. Kostná zložka sa skladá z krčnej a chrbtovej chrbtice, hrudnej klietky a hrudnej kosti. Membrána je najdôležitejší dýchací sval, ktorý sa nachádza v zadnej časti domu.

Do rebier sa vkladajú ďalšie svaly, ktoré sa nazývajú intercostály. Iní sa podieľajú na respiračných mechanizmoch, ako sú sternocleidomastoid a šupiny, ktoré pochádzajú z hlavy a krku. Tieto prvky sa vkladajú do hrudnej kosti a do prvých rebier.

Ako to funguje?

Absorpcia kyslíka je životne dôležitá pre procesy bunkovej respirácie, kde k absorpcii tejto molekuly dochádza pri produkcii ATP, počínajúc živinami získanými v procese kŕmenia metabolickými procesmi.

Inými slovami, kyslík slúži na oxidáciu (horenie) molekúl, a tým na výrobu energie. Jedným zo zvyškov tohto procesu je oxid uhličitý, ktorý musí byť z tela vylúčený. Dýchanie zahŕňa nasledujúce udalosti:

ventilácia

Proces začína zachytávaním kyslíka v atmosfére prostredníctvom procesu inšpirácie. Vzduch vstupuje do dýchacieho systému cez nosné dierky a prechádza cez celú opísanú súpravu trubíc, až kým nedosiahne pľúca.

Nasávanie vzduchu - dýchanie - je zvyčajne nedobrovoľný proces, ale môže ísť z automatického na dobrovoľné.

V mozgu sú neuróny v mieche zodpovedné za normálnu reguláciu dýchania. Telo je však schopné regulovať dýchanie v závislosti od požiadaviek na kyslík.

Priemerný človek v pokoji odpočíva každú minútu v priemere šesť litrov vzduchu a toto množstvo sa môže počas intenzívneho cvičenia zvýšiť na 75 litrov.

Výmena plynu

Kyslík v atmosfére je zmesou plynov, ktorá pozostáva zo 71% dusíka, 20,9% kyslíka a malej frakcie iných plynov, napríklad oxidu uhličitého.

Keď vzduch vstúpi do dýchacích ciest, zloženie sa okamžite zmení. Inšpiračný proces nasýti vzduch vodou a keď vzduch dosiahne alveoly, zmieša sa so zvyškovým vzduchom z predchádzajúcich inspirácií. V tomto okamihu klesá parciálny tlak kyslíka a zvyšuje sa tlak oxidu uhličitého.

V dýchacích tkanivách sa plyny pohybujú podľa koncentračných gradientov. Pretože parciálne tlaky kyslíka sú vyššie v alveolách (100 mm Hg) ako v krvi pľúcnych kapilár, prechádza (40 mm Hg) kyslík do kapilár difúznym procesom.

Podobne je koncentrácia oxidu uhličitého vyššia v pľúcnych kapilároch (46 mm Hg) ako v alveolách (40 mm Hg), preto sa oxid uhličitý difunduje opačným smerom: z krvných kapilár do alveol v pľúca.

Autor: Fluid-filled_alveolus2_ja.svg: user: delldot (modifikoval Hatsukari715) odvodené dielo: OSH FPaD (Fluid-filled_alveolus2_ja.svg), prostredníctvom Wikimedia Commons

Preprava plynu

Vo vode je rozpustnosť kyslíka tak nízka, že musí existovať dopravný prostriedok, ktorý spĺňa metabolické požiadavky. V niektorých malých bezstavovcoch je množstvo kyslíka rozpusteného v tekutinách dostatočné na splnenie požiadaviek jednotlivca.

U ľudí by však kyslík transportovaný týmto spôsobom stačil na splnenie 1% požiadaviek.

Z tohto dôvodu je kyslík - a významné množstvo oxidu uhličitého - prenášaný pigmentmi v krvi. Vo všetkých stavovcoch sa tieto pigmenty obmedzujú na červené krvinky.

V živočíšnej ríši je najbežnejším pigmentom hemoglobín, proteínová molekula, ktorá vo svojej štruktúre obsahuje železo. Každá molekula pozostáva z 5% hemu zodpovedného za červenú farbu krvi a reverzibilnú väzbu s kyslíkom a 95% globínu.

Množstvo kyslíka, ktoré sa môže viazať na hemoglobín, závisí od mnohých faktorov, vrátane koncentrácie kyslíka: keď je vysoká, rovnako ako v kapilároch, hemoglobín sa viaže na kyslík; keď je koncentrácia nízka, proteín uvoľňuje kyslík.

Ostatné respiračné pigmenty

Hoci je hemoglobín respiračným pigmentom prítomným vo všetkých stavovcoch a niektorých bezstavovcoch, nie je jediný.

U niektorých kôrovcov bez výskytu kôrovcov, hlavonožcov a mäkkýšov je modrý pigment nazývaný hemocyanín. Namiesto železa má táto molekula dva atómy medi.

V štyroch rodinách polychaetov je pigment chlorocruorín, proteín, ktorý má vo svojej štruktúre železo a je zelenej farby. Štruktúra a funkcia hemoglobínu je podobná, hoci sa neobmedzuje na žiadnu bunkovú štruktúru a je v plazme voľný.

Nakoniec je tu aj pigment s kyslíkovou nosnosťou oveľa nižšou ako hemoglobín nazývaný hemeritrín. Má červenú farbu a je prítomný v rôznych skupinách morských bezstavovcov.

Časté choroby

astma

Je to patológia, ktorá ovplyvňuje dýchacie cesty a spôsobuje jej opuch. Pri astmatickom záchvate sa svaly okolo dýchacích ciest zapália a množstvo vzduchu, ktoré môže vstúpiť do systému, sa drasticky zníži.

Útok môže byť vyvolaný radom látok nazývaných alergény, medzi inými kožušiny, roztoče, chladné podnebie, chemikálie v potravinách, plesni, peľ.

Pľúcny edém

Pľúcny edém spočíva v hromadení tekutiny v pľúcach, čo sťažuje jednotlivcovi dýchanie. Príčiny sú zvyčajne spojené s kongestívnym zlyhaním srdca, keď srdce pumpuje dostatok krvi.

Zvýšený tlak v krvných cievach tlačí tekutinu do vzduchových priestorov vo vnútri pľúc, čím sa znižuje normálny pohyb kyslíka v pľúcach.

Ďalšími príčinami pľúcneho edému sú zlyhanie obličiek, prítomnosť úzkych tepien, ktoré prenášajú krv do obličiek, myokarditída, arytmie, nadmerne vysoká fyzická aktivita, okrem iného používanie určitých liekov.

Najčastejšie príznaky sú dýchavičnosť, dýchavičnosť, pľuvanie peny alebo krvi a zvýšená srdcová frekvencia.

Zápal pľúc

Pneumónia je infekcia pľúc a môže byť spôsobená celým radom mikroorganizmov, vrátane baktérií, ako sú Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae a Chlamydias pneumoniae, vírusov alebo húb, ako je Pneumocystis jiroveci.

Predstavuje zápal alveolárnych priestorov. Je to vysoko nákazlivé ochorenie, pretože pôvodcovia sa môžu šíriť vzduchom a rýchlo sa šíriť kýchaním a kašľom.

Medzi osoby, ktoré sú na túto patológiu najviac náchylné, patria osoby staršie ako 65 rokov a zdravotné problémy. Medzi príznaky patrí horúčka, zimnica, vykašliavanie hlienu, dýchavičnosť, dýchavičnosť a bolesť na hrudníku.

Väčšina prípadov nevyžaduje hospitalizáciu a choroba sa môže liečiť antibiotikami (v prípade bakteriálnej pneumónie), ktoré sa podávajú perorálne, odpočívajúcimi a pitnými tekutinami.

bronchitída

Bronchitída sa vyskytuje ako zápalový proces v skúmavkách, ktoré prenášajú kyslík do pľúc, spôsobený infekciou alebo z iných dôvodov. Toto ochorenie je klasifikované ako akútne a chronické.

Medzi príznaky patrí všeobecná nevoľnosť, vykašliavanie hlienu, dýchavičnosť a tlak na hrudník.

Na liečbu bronchitídy sa odporúča užívať aspirín alebo acetaminofén na zníženie horúčky, piť veľké množstvo tekutín a odpočívať. Ak je to spôsobené bakteriálnym činidlom, prijímajú sa antibiotiká.

Referencie

1. French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Fyziológia zvierat: mechanizmy a úpravy. Mc Graw-Hill Interamericana
2. Gutiérrez, AJ (2005). Osobné školenie: základy, základy a aplikácie. Inde.
3. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, a Garrison, C. (2001). Integrované princípy zoológie (zväzok 15). New York: McGraw-Hill.
4. Smith-Ágreda, JM (2004). Anatómia orgánov reči, zraku a sluchu. Panamerican Medical Ed.
5. Taylor, NB, & Best, CH (1986). Fyziologický základ lekárskej praxe. Pan American.
6. Vived, À. M. (2005). Základy fyziológie pohybových aktivít a športu. Panamerican Medical Ed.