Funkce, součásti, provoz dýchacích orgánů



dýchacího ústrojí nebo dýchací aparát zahrnuje řadu specializovaných orgánů, které zprostředkovávají výměnu plynů, což zahrnuje příjem kyslíku a eliminaci oxidu uhličitého..

Existuje řada kroků, které umožňují přívod kyslíku do buňky a eliminaci oxidu uhličitého, včetně výměny vzduchu mezi atmosférou a plícemi (ventilace), po němž následuje difúze a výměna plynů na plicním povrchu. , transport kyslíku a výměna plynu na buněčné úrovni.

Jedná se o pestrý systém v živočišné říši, složený z různorodých struktur v závislosti na počtu řádků studia. Například ryby mají funkční struktury ve vodním prostředí, jako jsou žábry, savci mají plíce a většinu průdušnic bezobratlých.

Jednobuněčná zvířata, jako například prvoky, nevyžadují speciální struktury pro dýchání a výměnu plynu dochází jednoduchou difúzí.

U lidí se systém skládá z nosního hltanu, hltanu, hrtanu, průdušnice a plic. Ty jsou postupně rozvětveny v průduškách, bronchiolech a alveolech. V alveolech dochází k pasivní výměně molekul kyslíku a oxidu uhličitého.

Index

  • 1 Definice dýchání
  • 2 Funkce
  • 3 Respirační orgány v živočišné říši
    • 3.1 Tracheas
    • 3.2 Žábry
    • 3.3 Plíce
  • 4 Části (orgány) respiračního systému u lidí
    • 4.1 Vysoký podíl nebo horní část dýchacích cest
    • 4.2 Nízký podíl nebo dolní dýchací cesty
    • 4.3 Plicní tkáň
    • 4.4 Nevýhody plic
    • 4.5 Hrudní box
  • 5 Jak to funguje?
    • 5.1 Větrání
    • 5.2 Výměna plynu
    • 5.3 Přeprava plynů
    • 5.4 Jiné respirační pigmenty
  • 6 Běžné nemoci
    • 6.1 Astma
    • 6.2 Plicní edém
    • 6.3 Pneumonie
    • 6.4 Bronchitida
  • 7 Odkazy

Definice dýchání

Termín "dýchání" může být definován dvěma způsoby. Hovorně, když používáme slovo dýchat, popisujeme působení kyslíku a odstraňování oxidu uhličitého do vnějšího prostředí..

Pojem dýchání však zahrnuje širší proces, než jen vstup a výstup vzduchu v kleci. Všechny mechanismy spojené s použitím kyslíku, transport v krvi a produkce oxidu uhličitého se vyskytují na buněčné úrovni.

Druhý způsob, jak definovat slovo dýchání, je na buněčné úrovni a tento proces se nazývá buněčné dýchání, kde reakce kyslíku probíhá s anorganickými molekulami, které produkují energii ve formě ATP (adenosintrifosfát), vody a oxidu uhličitého..

Přesnější způsob, jak se odvolat na proces odebírání a vypuzování vzduchu hrudními pohyby, je tedy termín „ventilace“..

Funkce

Hlavní funkcí dýchacího ústrojí je organizovat procesy přijímání kyslíku z vnějšku pomocí mechanismů ventilace a buněčného dýchání. Jedním z odpadů procesu je oxid uhličitý, který se dostává do krevního oběhu, přechází do plic a je odstraňován z těla do atmosféry..

Dýchací systém je zodpovědný za zprostředkování všech těchto funkcí. Je specificky zodpovědný za filtrování a zvlhčování vzduchu, který vstupuje do těla, kromě filtrování nežádoucích molekul.

Také regulují pH tělních tekutin - nepřímo - řízení koncentrace CO2, zachovat nebo odstranit. Na druhé straně se podílí na regulaci teploty, sekreci hormonů v plicích a napomáhá čichovému systému při detekci pachů..

Každý prvek systému je také zodpovědný za specifickou funkci: nozdry zahřívají vzduch a poskytují ochranu bakteriím, hltanu, hrtanu a průdušnici zprostředkují průchod vzduchu.

Navíc hltan zasahuje do průchodu potravy a hrtanu v procesu fonace. Nakonec dochází v alveolech k procesu výměny plynů.

Respirační orgány v živočišné říši

U malých zvířat, menších než 1 mm, může dojít k výměně plynu přes kůži. Ve skutečnosti, určité linie zvířat, jako jsou prvoky, houby, cnidarové a někteří červi, provádějí proces výměny plynu pomocí jednoduché difúze.

U větších zvířat, jako jsou ryby a obojživelníci, je také přítomno dýchání kůže, aby se doplnilo dýchání prováděné žábry nebo plícemi..

Například, žáby mohou provádět celý proces výměny plynu přes kůži v etapách hibernace, protože tito jsou úplně ponořeni v rybnících. V případě mloků jsou vzorky, které zcela postrádají plíce a dýchají kůží.

Vzhledem ke zvýšení složitosti zvířat je však nutná přítomnost specializovaných orgánů pro výměnu plynů a splnění vysoké energetické náročnosti mnohobuněčných zvířat..

Dále bude podrobně popsána anatomie orgánů, které zprostředkovávají výměnu plynů v různých skupinách zvířat:

Stopy

Hmyz a některé členovce mají velmi účinný a přímý dýchací systém. Skládá se ze systému trubek, nazývaných tracheae, které se rozkládají po celém těle zvířete.

Tracheas větve do užších trubek (přibližně 1 μm v průměru) volal tranchaelae. Jsou obsazeny tekutinou a končí v přímém spojení s membránami buněk.

Vzduch vstupuje do systému přes řadu otvorů, které se chovají jako ventil, nazývaný spiracles. Ty mají schopnost uzavřít v reakci na ztrátu vody, aby se zabránilo vysychání. Má také filtry, které zabraňují vstupu nežádoucích látek.

Některé druhy hmyzu, například včely, mohou provádět pohyby těla, jejichž cílem je ventilace tracheálního systému.

Gills

Žábry, nazývané také žábry, umožňují účinné dýchání ve vodním prostředí. V echinoderms oni sestávají z rozšíření povrchu jejich těl, zatímco v mořských červech a obojživelníků oni jsou švestky nebo chomáčky..

Nejúčinnější jsou ryby a sestává ze systému vnitřních žáber. Jsou to vláknité struktury s adekvátní dodávkou krve, které jdou proti proudu vody. S tímto systémem "protiproud" můžete zajistit maximální odsávání kyslíku z vody.

Větrání žábry je spojeno s pohyby zvířete a otevíráním úst. V suchozemském prostředí ztrácejí žábry plovoucí podporu vody, vysychají a vlákna se sbíhají, což vede ke zhroucení celého systému.

Z tohoto důvodu se ryby dusí, když jsou mimo vodu, i když kolem nich mají velké množství kyslíku.

Plíce

Plíce obratlovců jsou vnitřní dutiny opatřené hojnými cévami, jejichž funkcí je zprostředkovat výměnu plynu s krví. U některých bezobratlých hovoří o „plicích“, i když tyto struktury nejsou navzájem homologní a jsou mnohem méně účinné..

U obojživelníků jsou plíce velmi jednoduché, podobné sáčku, který je v některých žabách rozdělen. Plocha, která je k dispozici pro výměnu, se zvětšuje v plicích neléčících plazů, které jsou rozděleny do několika vzájemně propojených pytlů..

V linii ptáků se účinnost plic zvyšuje díky přítomnosti vzduchových vaků, které slouží jako rezervní prostor ve větracím procesu.

Plíce dosahují maximální savosti u savců (viz další část). Plíce jsou bohaté na pojivovou tkáň a jsou obklopeny tenkou vrstvou epitelu zvanou viscerální pleura, která pokračuje do viscerální pleury, zarovnané se stěnami hrudníku..

Obojživelníci používají pozitivní tlak pro vstup vzduchu do plic, zatímco nelítostní plazi, ptáci a savci používají podtlak, kde je vzduch tlačen do plic expanzí hrudního koše.

Části (orgány) respiračního systému u lidí

U lidí, a ve zbytku savců, dýchací systém je tvořen vysokou porcí, složený z úst, nosní dutiny, hltanu a hrtanu; dolní část průdušnice a průdušek a část plicní tkáně.

Vysoká porce nebo horní dýchací cesty

Nozdry jsou struktury, kterými vstupuje vzduch, za nimi následuje nosní komorou lemované epitel sliznice, která secernuje látky. Vnitřní nosní dírky spojené s hltanu (hrdla, které se běžně nazývá), ve kterých se dva zkřížená: trávicího a dýchacího.

Vzduch vstupuje otvorem glottis, zatímco jídlo pokračuje cestou dolů jícnem.

Epiglottis se nachází na glottis, s cílem zabránit vstupu potravy do dýchacího ústrojí, čímž se stanoví hranice mezi orofarynxem - částí umístěnou za ústy - a laryngofarynxem - dolním segmentem -. Glotis se otevírá v hrtanu ("hlasové schránce") a to zase dává cestu průdušnici.

Nízký podíl nebo dolní dýchací cesty

Průdušnice je potrubí ve tvaru trubice o průměru 15 až 20 mm, a 11 cm na délku. Jeho stěna je vyztužena chrupavčité tkáně, aby se zabránilo zhroucení struktury, protože je to poloflexibilní struktura.

Chrupavka je umístěna ve tvaru půlměsíce v 15 nebo 20 kroužcích, to znamená, že ne zcela obklopuje průdušnici.

Tranchea se rozvětvuje do dvou průdušek, jedna pro každou plíce. Právo je více vertikální, ve srovnání s levou, kromě toho, že je kratší a objemnější. Po této první divizi následují další dělení v plicním parenchymu.

Struktura průdušek podobá průdušnice přítomnost chrupavky, svalu a sliznice, ačkoliv chrupavčité desky se snižuje, až zmizí, jakmile se průdušky dosáhnout průměru 1 mm.

V nich se každý bronchus dělí na malé zkumavky zvané bronchioly, které vedou k alveolárnímu kanálu. Alveoly mají velmi tenkou vrstvu buněk, která usnadňuje výměnu plynů s kapilárním systémem.

Plicní tkáň

Plíce jsou makroskopicky rozděleny na laloky trhlinami. Pravá plíce se skládá ze tří laloků a levé plíce mají pouze dva. Funkční jednotka výměny plynu však není plic, ale alveolokapilární jednotka.

Alveoly jsou malé pytle se svazky hroznů, které jsou umístěny na konci průdušek a odpovídají nejmenšímu dělení dýchacích cest. Jsou pokryty dvěma typy buněk, I a II.

Buňky typu I se vyznačují tím, že jsou tenké a umožňují difúzi plynů. Ty, které jsou typu II, jsou více než malé než předchozí skupina, méně tenké a jejich funkcí je vylučovat látku typu povrchově aktivního činidla, která usnadňuje expanzi alveolu ve ventilaci..

Buňky epitelu jsou rozptýleny vlákny pojivové tkáně, takže plíce jsou elastické. Podobně existuje rozsáhlá síť plicních kapilár, kde dochází k výměně plynu.

Plíce jsou obklopeny stěnou s mezoteliální tkání zvanou pleura. Tato tkáň se obvykle nazývá virtuální prostor, protože neobsahuje vzduch uvnitř a má jen malou tekutinu.

Nevýhody plic

Nevýhoda plic spočívá v tom, že výměna plynů probíhá pouze v alveolech a alveolárních kanálcích. Objem vzduchu, který se dostane do plic, ale nachází se v oblasti, kde k výměně plynu nedochází, se nazývá mrtvý prostor.

Proto je proces ventilace u lidí extrémně neefektivní. Normální ventilace se podaří nahradit pouze šestinu vzduchu nacházejícího se v plicích. V případě nuceného dýchání je zachyceno 20-30% vzduchu.

Hrudní box

V hrudním koši jsou umístěny plíce a skládá se ze sady svalů a kostí. Kostní složku tvoří krční a hřbetní páteře, hrudní koš a hrudní kost. Membrána je nejdůležitější respirační sval, který se nachází v zadní části domu.

Do žeber jsou vloženy další svaly, tzv. Intercostals. Jiní se účastní dýchací mechaniky, jako je sternocleidomastoid a scalenes, které přicházejí z hlavy a krku. Tyto prvky se vkládají do hrudní kosti a do prvních žeber.

Jak to funguje?

Příjem kyslíku je životně důležitý pro procesy buněčného dýchání, kde odběr této molekuly pro produkci ATP probíhá od živin získaných v procesu krmení metabolickými procesy..

Jinými slovy, kyslík slouží k oxidaci (vypalování) molekul a tím k produkci energie. Jedním ze zbytků tohoto procesu je oxid uhličitý, který musí být vyloučen z těla. Dýchání zahrnuje následující události:

Větrání

Proces začíná vstřebáváním kyslíku do atmosféry procesem inspirace. Vzduch vstupuje do dýchacího ústrojí přes nozdry, přes celou sadu popsaných trubek, do plic.

Sání vzduchu - dýchání - je normálně nedobrovolný proces, ale může jít od automatického k dobrovolnému.

V mozku jsou za normální regulaci dýchání zodpovědné neurony kostní dřeně. Tělo je však schopno regulovat dýchání v závislosti na požadavcích na kyslík.

Průměrný člověk v klidu dýchá v průměru šest litrů vzduchu za minutu a toto číslo se může během intenzivního cvičení zvýšit až na 75 litrů..

Výměna plynu

Kyslík v atmosféře je směs plynů, složený z 71% dusíku, 20,9% kyslíku a malé frakce jiných plynů, jako je oxid uhličitý..

Když vzduch vstupuje do dýchacích cest, složení se okamžitě změní. Inspirační proces nasycuje vzduch vodou a když vzduch dosáhne alveol, je smíchán se zbytkovým vzduchem z předchozích inspirací. V tomto okamžiku se snižuje parciální tlak kyslíku a zvyšuje se oxid uhličitý.

V respiračních tkáních, plyny pohybují podél koncentračních gradientů. Protože parciální tlaky kyslíku jsou větší v alveolech (100 mm Hg) v krvi plicní kapiláře (40 mm Hg), kyslík přechází do kapiláry procesem difúze.

Stejně tak, že koncentrace oxidu uhličitého je vyšší v plicních kapilárách (46 mm Hg) v alveolech (40 mm Hg), takže oxid uhličitý difunduje v opačném směru, z krevních kapilár do plicních sklípků v plíce.

Přeprava plynů

Ve vodě je rozpustnost kyslíku tak nízká, že musí existovat dopravní prostředek pro splnění metabolických požadavků. U některých malých bezobratlých je množství kyslíku rozpuštěného v jejich tekutinách dostačující pro uspokojení individuálních požadavků.

Nicméně u lidí by takto transportovaný kyslík dosáhl pouze 1% požadavků.

Z tohoto důvodu je kyslík - a značné množství oxidu uhličitého - transportován pigmenty v krvi. U všech obratlovců jsou tyto pigmenty omezeny na červené krvinky.

V živočišné říši je nejběžnějším pigmentem hemoglobin, molekula proteinové povahy, která ve své struktuře obsahuje železo. Každá molekula se skládá z 5% hemu, zodpovědného za červenou barvu krve a reverzibilní vazby kyslíkem a 95% globinu.

Množství kyslíku, které se mohou vázat na hemoglobin, závisí na mnoha faktorech, včetně koncentrace kyslíku: když je vysoká, jako v kapilárách, hemoglobin váže kyslík; Při nízké koncentraci proteinu uvolňuje kyslík.

Jiné respirační pigmenty

Ačkoli hemoglobin je respirační pigment přítomný u všech obratlovců a u některých bezobratlých, není to jediný.

V některých korýšových dekopech, hlavonožcích korýšů a měkkýších je modrý pigment nazývaný hemocyanin. Namísto železa má tato molekula dva atomy mědi.

Ve čtyřech polychaetických rodinách je chlorcruorinový pigment, protein, který má železo ve své struktuře a je zelený. Je podobný hemoglobinu, pokud jde o strukturu a fungování, i když není omezen na žádnou buněčnou strukturu a je v plazmě volný..

Konečně je pigment s kapacitou kyslíku mnohem nižší, než je hemoglobin nazývaný hemeritrin. Je červená a je přítomna v několika skupinách mořských bezobratlých.

Běžné nemoci

Astma

Jedná se o patologii, která ovlivňuje dýchací cesty a způsobuje její otok. Při astmatickém záchvatu se svaly, které obklopují dýchací cesty, zapálí a množství vzduchu, které může vstoupit do systému, drasticky klesá.

Útok může být vyvolána řadou látek nazývaných alergeny, včetně srsti domácích zvířat, roztočů, chladné počasí, chemikálie v potravinách, plísně, pyl, atd.

Plicní edém

Plicní edém spočívá v hromadění tekutiny v plicích, což brání dýchací schopnosti jedince. Příčiny jsou obvykle spojeny s městnavým srdečním selháním, kde srdce nečerpá dostatek krve.

Zvýšený tlak v cévách tlačí tekutinu do vzduchových prostorů uvnitř plic, čímž se snižuje normální pohyb kyslíku v plicích..

Jiné příčiny plicního edému je selhání ledvin, přítomnost zúžených tepen, které zásobují krve ledvinami, myokarditida, arytmie, fyzické aktivity v příliš vysoké lokalitě, použití některých léků, atd..

Nejčastějšími příznaky jsou potíže s dýcháním, dušnost, vykašlávání pěny nebo krve a zvýšená tepová frekvence.

Pneumonie

Pneumonie jsou infekce plic a mohou být způsobeny řadou mikroorganismů, včetně bakterií, jako jsou například bakterie Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae a Chlamydias pneumoniae, virus nebo houby Pneumocystis jiroveci.

Vypadá to jako zánět alveolárních prostorů. Jedná se o vysoce nakažlivé onemocnění, protože původci mohou být šířeni vzduchem a rychle se šíří kýcháním a kašlem..

Lidé, kteří jsou k této patologii nejcitlivější, zahrnují osoby starší 65 let a se zdravotními problémy. Symptomy zahrnují horečku, zimnici, kašel s hlenem, dušnost, dušnost a bolest na hrudi.

Většina případů nevyžaduje hospitalizaci a nemoc může být léčena antibiotiky (pokud bakteriální pneumonie) podávána perorálně, odpočinkem a příjmem tekutin..

Bronchitida

Bronchitida je přítomna jako zánětlivý proces kanálků, které přenášejí kyslík do plic, způsobené infekcí nebo z jiných důvodů. Toto onemocnění je klasifikováno jako akutní a chronické.

Mezi příznaky patří celková malátnost, kašel s hlenem, potíže s dýcháním a tlak na hrudi.

K léčbě bronchitidy se doporučuje užívat aspirin nebo acetaminophen ke snížení horečky, užívat významná množství tekutin a odpočinku. Pokud je způsoben bakteriálním činidlem, užívají se antibiotika.

Odkazy

  1. Francouz, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Fyziologie zvířat: Mechanismy a adaptace. Mc Graw-Hill Interamericana
  2. Gutiérrez, A. J. (2005). Osobní školení: základy, základy a aplikace. INDE.
  3. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Integrované zásady zoologie (Vol. 15). New York: McGraw-Hill.
  4. Smith-Ágreda, J. M. (2004). Anatomie orgánů jazyka, zraku a sluchu. Panamericana Medical.
  5. Taylor, N. B., & Best, C. H. (1986). Fyziologické základy lékařské praxe. Panamericana.
  6. Vived, À. M. (2005). Základy fyziologie pohybové aktivity a sportu. Panamericana Medical.