KVĖPAVIMO SISTEMA: FUNKCIJOS, DALYS, VEIKIMAS - BIOLOGIJA

Kvėpavimo sistemos arba kvėpavimo takų sistema apima specializuotų organų, kurios tarpininkauja dujų keitimą, kuris apima deguonies įsisavinimą ir anglies dioksido pašalinimą serijos.

Yra keletas žingsnių, leidžiančių į ląstelę patekti deguoniui ir pašalinti anglies dioksidą, įskaitant oro mainus tarp atmosferos ir plaučių (ventiliaciją), po to difuziją ir dujų mainus plaučių paviršiuje. , deguonies transportavimas ir dujų mainai ląstelių lygiu.

Autorius: LadyofHats, Jmarchn, per „Wikimedia Commons“

Tai įvairi gyvūnijos sistema, susidedanti iš įvairių struktūrų, atsižvelgiant į tyrimo liniją. Pavyzdžiui, žuvys vandens aplinkoje turi funkcines struktūras, tokias kaip žiaunos, žinduoliai turi plaučius, o dauguma bestuburių - trachėjas.

Vienaląsčiams gyvūnams, tokiems kaip pirmuonys, kvėpavimui nereikia specialių struktūrų, o dujos keičiasi paprasčiausios difuzijos būdu.

Žmonėms sistema yra sudaryta iš nosies kanalų, ryklės, gerklų, trachėjos ir plaučių. Pastarosios paeiliui yra išskaidytos į bronchus, bronchiolus ir alveoles. Alveolėse vyksta pasyvus deguonies ir anglies dioksido molekulių mainai.

Kvėpavimo apibrėžimas

Sąvoką „kvėpavimas“ galima apibrėžti dviem būdais. Šnekamosiomis kalbomis, kai mes vartojame žodį kvėpuoti, mes apibūdiname veiksmus, susijusius su deguonies paėmimu ir anglies dioksido pašalinimu į išorinę aplinką.

Tačiau kvėpavimo sąvoka apima platesnį procesą nei paprastas oro patekimas ir išėjimas iš šonkaulių narvelio. Visi mechanizmai, susiję su deguonies panaudojimu, kraujo transportavimu ir anglies dioksido gamyba, vyksta ląstelių lygyje.

Antrasis būdas apibūdinti žodį kvėpavimas yra ląstelių lygyje ir šis procesas vadinamas ląstelių kvėpavimu, kai deguonies reakcija vyksta su neorganinėmis molekulėmis, kurios gamina energiją ATP (adenozino trifosfato), vandens ir anglies dioksido pavidalu.

Todėl tikslesnis būdas nurodyti oro įsiurbimo ir išsiurbimo procesą atliekant krūtinės ląstos judesius yra terminas „ventiliacija“.

funkcijos

Pagrindinė kvėpavimo sistemos funkcija yra organizuoti deguonies įsisavinimo iš išorės procesus ventiliacijos ir ląstelių kvėpavimo mechanizmų pagalba. Viena iš proceso metu susidarančių atliekų yra anglies dioksidas, kuris patenka į kraują, patenka į plaučius ir iš organizmo pašalinamas į atmosferą.

Kvėpavimo sistema atsakinga už visų šių funkcijų vykdymą. Tiksliau, ji yra atsakinga už oro, kuris pateks į kūną, filtravimą ir drėkinimą, be to, kad bus filtruojamos nepageidaujamos molekulės.

Jis taip pat yra atsakingas už kūno skysčių pH reguliavimą - netiesiogiai - kontroliuoja CO ₂ koncentraciją, ją išlaikydamas arba pašalindamas. Kita vertus, jis yra susijęs su temperatūros reguliavimu, hormonų sekrecija plaučiuose ir padeda uoslės sistemai aptikti kvapus.

Be to, kiekvienas sistemos elementas atlieka specifinę funkciją: šnervės šildo orą ir apsaugo mikrobus, ryklė, gerklų ir trachėja tarpininkauja oro praleidimui.

Be to, ryklė dalyvauja maisto praleidime ir gerklose fonizacijos procese. Galiausiai alveolėse vyksta dujų mainai.

Kvėpavimo organai gyvūnų karalystėje

Mažiems, mažesniems nei 1 mm gyvūnams, per odą gali keistis dujos. Tiesą sakant, tam tikros gyvūnų rūšys, tokios kaip pirmuonys, kempinės, cnidarijos ir kai kurie kirminai, vykdo dujų mainų procesą paprasto difuzijos būdu.

Didesniems gyvūnams, pavyzdžiui, žuvims ir varliagyviams, taip pat atliekamas odos kvėpavimas, kad papildytų žiaunų ar plaučių kvėpavimą.

Pavyzdžiui, varlės gali atlikti visą dujų mainų procesą per odą žiemojimo metu, nes jos yra visiškai panardintos į tvenkinius. Salamandrų atveju yra pavyzdžių, kuriems visiškai trūksta plaučių ir jie kvėpuoja per odą.

Tačiau, augant gyvūnų sudėtingumui, norint patenkinti didelius daugialąsčių gyvūnų energijos poreikius, reikia specializuotų organų, skirtų dujų mainams.

Organų, tarpininkaujančių dujų mainams skirtingose gyvūnų grupėse, anatomija bus išsamiai aprašyta žemiau:

Trachėjos

Autorius BruceBlaus. Naudojant šį vaizdą išoriniuose šaltiniuose, jis gali būti cituojamas kaip: Blausen.com darbuotojai (2014). „Blausen Medical 2014 medicinos galerija“. „WikiJournal of Medicine 1“ (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. , iš „Wikimedia Commons“

Vabzdžiai ir kai kurie nariuotakojai turi labai efektyvią ir tiesioginę kvėpavimo sistemą. Jį sudaro vamzdžių, vadinamų trachėjais, sistema, einanti visame gyvūno kūne.

Trachėja šakojasi į siauresnius vamzdelius (maždaug 1 μm skersmens), vadinamus trachėjos. Juos užima skystis ir baigiasi tiesiogiai kartu su ląstelių membranomis.

Autorius: Indolences (Failas: Throat Diagram.svg), naudojantis „Wikimedia Commons“

Oras patenka į sistemą pro vožtuvus primenančias angas, vadinamas pūtimo angomis. Jie gali užsidaryti reaguodami į vandens netekimą, kad išvengtų sausinimo. Taip pat jis turi filtrus, kurie apsaugo nuo nepageidaujamų medžiagų patekimo.

Tam tikri vabzdžiai, pavyzdžiui, bitės, gali atlikti kūno judesius, kuriais siekiama vėdinti trachėjos sistemą.

Žiaunos

Žiaunos, dar vadinamos žiaunomis, leidžia veiksmingai kvėpuoti vandens aplinkoje. Dygiaodžiuose jie susideda iš savo kūno paviršiaus prailginimo, o jūrų kirmėlėse ir varliagyviuose - kuokštais ar kuodais.

Veiksmingiausios yra žuvyse ir susideda iš vidinių žiaunų sistemos. Tai yra siūlinės struktūros, turinčios tinkamą kraujo tiekimą, prieštaraujantį vandens srovei. Naudojant šią „priešpriešinę“ sistemą galima užtikrinti maksimalų deguonies ištraukimą iš vandens.

Žiaunų ventiliacija yra susijusi su gyvūno judesiais ir burnos atidarymu. Antžeminėje aplinkoje žiaunos netenka plūduriuojančio vandens atramos, jos išdžiūsta ir siūlai susilieja, todėl visa sistema žlunga.

Dėl šios priežasties žuvys užduso būdamos iš vandens, nors aplink jas yra didelis kiekis deguonies.

Plaučiai

Stuburinių gyvūnų plaučiai yra vidinės ertmės, turinčios gausias kraujagysles, kurių funkcija yra tarpininkauti dujų mainams su krauju. Kai kuriuose bestuburiuose mes kalbame apie „plaučius“, nors šios struktūros nėra homologiškos viena kitai ir yra daug mažiau efektyvios.

Varliagyvių plaučiai yra labai paprasti, panašūs į maišą, kuris kai kuriose varlėse yra dalijamas. Keičiantis paviršiaus plotui, padidėja ne paukščių roplių, kurie yra padalinami į daugybę tarpusavyje sujungtų maišelių, plaučiai.

Paukščių linijoje plaučių efektyvumas padidėja dėl oro maišelių, kurie ventiliacijos metu yra rezervinė oro vieta.

Žinduolių plaučiai būna maksimaliai sudėtingi (žr. Kitą skyrių). Plaučiuose gausu jungiamojo audinio ir juos supa plonas epitelio sluoksnis, vadinamas visceraliniu pleuros sluoksniu, kuris tęsiasi visceraliniame pleuroje, suderintoje su krūtinės sienelėmis.

Varliagyviai naudoja teigiamą slėgį, kad oras patektų į plaučius, o ne paukščiai ropliai, paukščiai ir žinduoliai naudoja neigiamą slėgį, kai oras į plaučius įstumiamas plečiant šonkaulio narvelį.

Žmogaus kvėpavimo sistemos dalys (organai)

Žmonėms ir likusiems žinduoliams kvėpavimo takus sudaro viršutinė dalis, sudaryta iš burnos, nosies ertmės, ryklės ir gerklų; apatinę dalį sudarė trachėja ir bronchai bei plaučių audinio dalis.

Viršutinė dalis arba viršutiniai kvėpavimo takai

Šnervės yra struktūros, pro kurias patenka oras, po jų eina nosies kamera, išklota epiteliu, kuris išskiria gleivines medžiagas. Vidinės šnervės jungiasi su ryklė (tai, ką mes paprastai vadiname gerkle), kur susikerta du maršrutai: virškinamasis ir kvėpavimo takai.

Oras patenka per plyšio angą, o maistas patenka per stemplę.

Epiglotitas yra ant žandikaulio, kad būtų išvengta maisto patekimo į kvėpavimo takus, nustatant ribą tarp burnos ir ryklės - dalies, esančios už burnos, - ir gerklų - žemiausio segmento. Glotnelė atsidaro į gerklą („balso dėžutę“) ir tai savo ruožtu užleidžia vietą trachėjai.

Apatinė dalis arba apatiniai kvėpavimo takai

Trachėja yra vamzdžio formos vamzdis, kurio skersmuo yra 15-20 mm ir ilgis 11 centimetrų. Jo siena sutvirtinta kremzliniu audiniu, kad būtų išvengta konstrukcijos žlugimo, dėl šios priežasties ji yra pusiau lanksti struktūra.

Kremzlė yra pusmėnulio formos 15 arba 20 žiedų, tai yra, ji visiškai neapima trachėjos.

Tranquea išsišakoja į du bronchus, po vieną kiekvienam plaučiui. Dešinė yra labiau vertikali, palyginti su kaire, taip pat yra trumpesnė ir talpesnė. Po šio pirmojo pasiskirstymo plaučių parenchimoje yra vienas po kito einantys padalijimai.

Bronchų struktūra primena trachėją dėl kremzlės, raumenų ir gleivinės buvimo, nors kremzlinės plokštelės mažėja, kol išnyksta, kai bronchai pasiekia 1 mm skersmenį.

Jų viduje kiekvienas bronchas dalijasi į mažus vamzdelius, vadinamus bronchioliais, kurie veda į alveolių kanalą. Alveolėse yra vienas labai plonas ląstelių sluoksnis, palengvinantis dujų mainus su kapiliarų sistema.

Plaučių audinys

Makroskopiškai plaučiai dalijami į skilteles įtrūkimais. Dešinįjį plaučius sudaro trys skiltys, o kairįjį - tik du. Tačiau dujų mainų funkcinis vienetas yra ne plaučiai, o alveolo kapiliarinis vienetas.

Alveolės yra mažos vynuogių kekės formos kekės, išsidėsčiusios bronchiolių gale ir atitinkančios mažiausias kvėpavimo takų dalis. Juos dengia dviejų tipų ląstelės - I ir II.

Alveoliai

I tipo ląstelės būdingos plonomis ir leidžiančiomis difunduoti dujas. II tipo medžiagos yra daugiau nei mažos nei ankstesnė grupė, mažiau plonos, o jų paskirtis yra išskirti aktyviosios paviršiaus medžiagos medžiagą, kuri palengvina alveolių išsiplėtimą ventiliacijos metu.

Epitelio ląstelės susikerta su jungiamojo audinio pluoštais, kad plaučiai būtų elastingi. Panašiai yra platus plaučių kapiliarų tinklas, kuriame vyksta dujų mainai.

Plaučius supa mezotelinio audinio siena, vadinama pleura. Šis audinys paprastai vadinamas virtualiąja erdve, nes jame nėra oro, o skysčio yra tik mažais kiekiais.

Gerklų trachėjos bronchų kvėpavimo sistemos dalies 3D iliustracija.

Plaučių trūkumai

Plaučių trūkumas yra tai, kad dujų mainai vyksta tik alveolėse ir alveolių latakuose. Oro tūris, pasiekiantis plaučius, bet esantis toje vietoje, kurioje nevyksta dujų apykaita, vadinamas negyva erdve.

Todėl žmonėms ventiliacijos procesas yra labai neefektyvus. Įprasta ventiliacija gali pakeisti tik šeštąją dalį plaučiuose esančio oro. Priverstinio kvėpavimo metu įstringa 20–30% oro.

šonkaulių narvas

Šonkaulių narve yra plaučiai ir jis yra sudarytas iš raumenų ir kaulų rinkinio. Kaulo komponentą sudaro gimdos kaklelio ir nugaros stuburas, šonkaulio narvas ir krūtinkaulis. Diafragma yra svarbiausias kvėpavimo raumenys, aptinkamas namo gale.

Į šonkaulius įstatomi papildomi raumenys, vadinami tarpšonkauliais. Kiti dalyvauja kvėpavimo mechanikoje, tokioje kaip sternocleidomastoidas ir skalūnai, kurie kyla iš galvos ir kaklo. Šie elementai įterpiami į krūtinkaulį ir į pirmuosius šonkaulius.

Kaip tai veikia?

Deguonies pasisavinimas yra gyvybiškai svarbus ląstelinio kvėpavimo procesams, kai ši molekulė pasisavinama gaminant ATP, remiantis maistinėmis medžiagomis, gautomis šėrimo procese metabolinių procesų metu.

Kitaip tariant, deguonis tarnauja molekulėms oksiduoti (deginti) ir tokiu būdu gaminti energiją. Vienas iš šio proceso likučių yra anglies dioksidas, kuris turi būti pašalintas iš organizmo. Kvėpavimas apima šiuos įvykius:

Vėdinimas

Procesas prasideda deguonies sugavimu atmosferoje įkvėpimo proceso metu. Oras patenka į kvėpavimo takus per šnerves ir praeina per visą aprašytą vamzdelių rinkinį, kol jis pasiekia plaučius.

Įkvėpimas ore - paprastai nevalingas procesas, tačiau nuo automatinio prie savanoriško.

Smegenyse nugaros smegenų neuronai yra atsakingi už normalų kvėpavimo reguliavimą. Tačiau kūnas sugeba sureguliuoti kvėpavimą priklausomai nuo deguonies poreikio.

Vidutinis ramybės būsenos žmogus kiekvieną minutę kvėpuoja vidutiniškai šešiais litrais oro, o intensyvaus krūvio metu šis skaičius gali padidėti iki 75 litrų.

Dujų mainai

Deguonis atmosferoje yra dujų mišinys, kurį sudaro 71% azoto, 20,9% deguonies ir nedidelę dalį kitų dujų, pavyzdžiui, anglies dioksidą.

Kai oras patenka į kvėpavimo takus, kompozicija iškart keičiasi. Įkvėpimo procesas prisotina orą vandeniu ir, kai oras pasiekia alveoles, jis susimaišo su likusiu oru iš ankstesnių įkvėpimų. Šiuo metu sumažėja dalinis deguonies slėgis, padidėja anglies dioksido slėgis.

Kvėpavimo organų audiniuose dujos juda pagal koncentracijos gradientus. Kadangi dalinis deguonies slėgis yra didesnis alveolėse (100 mm Hg) nei plaučių kapiliarų kraujyje, (40 mm Hg) deguonis patenka į kapiliarus difuzijos būdu.

Taip pat anglies dioksido koncentracija yra didesnė plaučių kapiliaruose (46 mm Hg) nei alveolėse (40 mm Hg), todėl anglies dioksidas pasklinda priešinga kryptimi: iš kraujo kapiliarų į alveoles plaučiai.

Autorius: Fluid-filled_alveolus2_ja.svg: user: delldot (modifikuotas Hatsukari715) išvestinis darbas: OSH FPaD (Fluid-filled_alveolus2_ja.svg), via Wikimedia Commons

Dujų gabenimas

Vandenyje deguonies tirpumas yra toks mažas, kad, norint patenkinti medžiagų apykaitos reikalavimus, turi būti transporto priemonė. Kai kuriuose mažuose bestuburiuose jų skysčiuose ištirpęs deguonies kiekis yra pakankamas, kad patenkintų žmogaus poreikius.

Žmonėms tokiu būdu gabenamo deguonies pakaktų tik 1% poreikių patenkinti.

Dėl šios priežasties deguonį ir nemažą dalį anglies dioksido kraujyje nešioja pigmentai. Visuose stuburiniuose gyvūnuose šie pigmentai yra tik su raudonaisiais kraujo kūneliais.

Gyvūnų karalystėje labiausiai paplitęs pigmentas yra hemoglobinas - baltymų molekulė, kurios struktūroje yra geležies. Kiekvieną molekulę sudaro 5% hemo, atsakingo už raudoną kraujo spalvą ir grįžtamąjį ryšį su deguonimi, ir 95% gloino.

Deguonies, kuris gali jungtis su hemoglobinu, kiekis priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant deguonies koncentraciją: kai jis didelis, kaip ir kapiliaruose, hemoglobinas jungiasi su deguonimi; kai maža koncentracija, baltymai išskiria deguonį.

Kiti kvėpavimo pigmentai

Nors hemoglobinas yra visų stuburinių ir kai kurių bestuburių kvėpavimo takų pigmentas, jis nėra vienintelis.

Kai kuriuose dekapodo vėžiagyviuose, galvakojų moliuskų vėžiagyviuose ir moliuskuose yra mėlynasis pigmentas, vadinamas hemocianinu. Vietoj geležies ši molekulė turi du vario atomus.

Keturiose policitų šeimose yra pigmentas chlorokruorinas, baltymas, kurio struktūra geležies ir žalios spalvos. Savo struktūra ir funkcija jis yra panašus į hemoglobiną, nors jis neapsiriboja jokia ląstelių struktūra ir yra laisvas plazmoje.

Galiausiai yra pigmentas, kurio deguonies pernešimo talpa yra daug mažesnė nei hemoglobino, vadinamo hemeritrinu. Ji yra raudonos spalvos ir yra įvairiose jūrinių bestuburių grupėse.

Dažnos ligos

Astma

Tai patologija, paveikianti kvėpavimo takus, sukelianti jų patinimą. Esant astmos priepuoliui, raumenys, esantys aplink kvėpavimo takus, tampa uždegimas ir drastiškai sumažėja oro, patenkančio į sistemą, kiekis.

Išpuolį gali sukelti daugybė medžiagų, vadinamų alergenais, įskaitant naminių gyvūnėlių kailius, erkes, šaltą klimatą, chemikalus maiste, pelėsį, žiedadulkes ir kt.

Plaučių edema

Plaučių edema susideda iš skysčių kaupimosi plaučiuose, todėl individui sunku kvėpuoti. Priežastys paprastai yra susijusios su staziniu širdies nepakankamumu, kai širdis neišpumpuoja pakankamai kraujo.

Padidėjęs slėgis kraujagyslėse stumia skystį į plaučių viduje esančias oro erdves, taip sumažindamas normalų deguonies judėjimą plaučiuose.

Kitos plaučių edemos priežastys yra inkstų nepakankamumas, siaurų arterijų, pernešančių kraują į inkstus, buvimas, miokarditas, aritmijos, pernelyg didelis fizinis krūvis, tam tikrų vaistų vartojimas, be kita ko.

Dažniausiai pasitaikantys simptomai yra dusulys, dusulys, putų ar kraujo purslai ir padidėjęs širdies ritmas.

Plaučių uždegimas

Pneumonija yra plaučių infekcija, kurią gali sukelti įvairūs mikroorganizmai, įskaitant tokias bakterijas kaip Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae ir Chlamydias pneumoniae, virusus ar grybelius, tokius kaip Pneumocystis jiroveci.

Tai pristatoma kaip alveolinių erdvių uždegimas. Tai labai užkrečiama liga, nes sukėlėjai gali plisti oru ir greitai plisti čiaudint ir kosint.

Labiausiai jautrūs šiai patologijai yra vyresni nei 65 metų asmenys, turintys sveikatos problemų. Simptomai yra karščiavimas, šaltkrėtis, kosulys, skrepliai, dusulys, dusulys ir krūtinės skausmas.

Daugeliu atvejų nereikia hospitalizuoti, o ligą galima gydyti antibiotikais (bakterinės pneumonijos atveju), vartojamais per burną, pailsėjus ir geriant skysčius.

Bronchitas

Bronchitas atsiranda kaip uždegiminis procesas mėgintuvėliuose, pernešančiuose deguonį į plaučius, kurį sukelia infekcija ar dėl kitų priežasčių. Ši liga klasifikuojama kaip ūminė ir lėtinė.

Simptomai yra bendras negalavimas, gleivių kosėjimas, dusulys ir spaudimas krūtinėje.

Bronchitui gydyti rekomenduojama vartoti aspirino ar acetaminofeno, norint sumažinti karščiavimą, gerti didelius skysčių kiekius ir pailsėti. Jei jį sukelia bakterinis agentas, imamasi antibiotikų.

Nuorodos

Pranc., K., Randall, D., ir Burggren, W. (1998). Eckertas. Gyvūnų fiziologija: mechanizmai ir adaptacijos. „Mc Graw-Hill Interamericana“
Gutiérrez, AJ (2005). Asmeninis mokymas: pagrindai, pagrindai ir pritaikymas. INDĖ.
Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integruoti zoologijos principai (15 tomas). Niujorkas: „McGraw-Hill“.
Smith-Ágreda, JM (2004). Kalbos, regos ir klausos organų anatomija. Panamerican Medical Ed.
Taylor, NB, & Best, CH (1986). Fiziologinis medicinos praktikos pagrindas. Visos Amerikos.
Vived, À. M. (2005). Fizinio aktyvumo ir sporto fiziologijos pagrindai. Panamerican Medical Ed.

KVĖPAVIMO SISTEMA: FUNKCIJOS, DALYS, VEIKIMAS - BIOLOGIJA - 2025