Функції органів дихання, частини, операція



The дихальної системи або респіраторний апарат містить ряд спеціалізованих органів, що опосередковують обмін газів, що передбачає поглинання кисню і усунення діоксиду вуглецю.

Існує ряд кроків, які дозволяють приплив кисню до клітини і усунення діоксиду вуглецю, включаючи обмін повітря між атмосферою і легенями (вентиляція) з наступним дифузією і обміном газів на легеневу поверхню. транспорту кисню та газообміну на клітинному рівні.

Це різноманітна система тваринного світу, що складається з різноманітних структур залежно від лінії дослідження. Наприклад, риби мають функціональні структури у водному середовищі, такі як зябра, ссавці мають легені і більшість безхребетних трахеї.

Одноклітинні тварини, такі як найпростіші, не вимагають спеціальних структур для дихання, а газообмін відбувається простою дифузією.

У людини система складається з носоглотки, глотки, гортані, трахеї і легенів. Останні розгалужуються послідовно в бронхах, бронхіолах і альвеолах. Пасивний обмін молекул кисню і діоксиду вуглецю відбувається в альвеолах.

Індекс

  • 1 Визначення дихання
  • 2 Функції
  • 3 Респіраторні органи в царстві тварин
    • 3.1 Трахеї
    • 3.2
    • 3.3 Легкі
  • 4 Частини (органи) дихальної системи у людини
    • 4.1 Висока частина або верхні дихальні шляхи
    • 4.2 Низька частина або нижні дихальні шляхи
    • 4.3 Легенева тканина
    • 4.4 Недоліки легень
    • 4.5 Грудна коробка
  • 5 Як це працює?
    • 5.1 Вентиляція
    • 5.2 Газообмін
    • 5.3 Транспортування газів
    • 5.4 Інші респіраторні пігменти
  • 6 Загальні захворювання
    • 6.1 Астма
    • 6.2 Набряк легенів
    • 6.3 Пневмонії
    • 6.4 Бронхіт
  • 7 Посилання

Визначення дихання

Термін "дихання" можна визначити двома способами. Розмовно кажучи, коли ми використовуємо слово дихати, ми описуємо дію прийому кисню і видалення вуглекислого газу до зовнішнього середовища..

Однак концепція дихання охоплює більш широкий процес, ніж просто вхід і вихід повітря в грудну клітку. Всі механізми, пов'язані з використанням кисню, транспорту в кров і виробництвом вуглекислого газу відбуваються на клітинному рівні.

Другий спосіб визначення слова дихання знаходиться на клітинному рівні, і цей процес називається клітинним диханням, де реакція кисню відбувається з неорганічними молекулами, які виробляють енергію у вигляді АТФ (аденозинтрифосфат), води і вуглекислого газу..

Тому більш точним способом звернення до процесу взяття і вигнання повітря через грудні рухи є термін "вентиляція".

Функції

Основною функцією дихальної системи є організація процесів прийому кисню ззовні за допомогою механізмів вентиляції та клітинного дихання. Одним з відходів процесу є вуглекислий газ, який досягає кровотоку, переходить до легенів і видаляється з тіла в атмосферу..

Дихальна система відповідає за посередництво всіх цих функцій. Він спеціально відповідає за фільтрацію і зволоження повітря, що надходить в організм, крім фільтрації небажаних молекул.

Також регулюють рН рідин організму - опосередковано - контролюючи концентрацію СО2, або збереження, або усунення. З іншого боку, він бере участь у регуляції температури, секреції гормонів в легенях і сприяє нюховій системі у виявленні запахів..

Крім того, кожен елемент системи відповідає за певну функцію: ніздрі нагрівають повітря і забезпечують захист мікробів, глотки, гортані і трахеї, що опосередковують проходження повітря.

Крім того, глотка втручається в проходження їжі і гортані в процесі фонації. Нарешті, процес газообміну відбувається в альвеолах.

Органів дихання в тваринному світі

У дрібних тварин, розміром менше 1 мм, може відбуватися газообмін через шкіру. Насправді, деякі лінії тварин, такі як найпростіші, губки, книдарі та деякі черв'яки, здійснюють процес газообміну за допомогою простої дифузії.

У великих тварин, таких як риби та амфібії, також існує дихання шкіри, щоб доповнити дихання, яке роблять жаби або легені.

Наприклад, жаби можуть здійснювати весь процес газообміну через шкіру на стадіях сплячки, оскільки вони повністю занурені у водойми. У випадку саламандр є зразки, які повністю позбавлені легенів і дихають через шкіру.

Однак із збільшенням складності тварин необхідна наявність спеціалізованих органів для обміну газів і для задоволення високих енергетичних потреб багатоклітинних тварин..

Далі буде детально описана анатомія органів, які опосередковують обмін газів у різних групах тварин:

Сліди

Комахи і деякі членистоногі мають дуже ефективну і пряму дихальну систему. Вона складається з системи трубок, званих трахеями, які простягаються по всьому тілу тварини.

Трахеї розгалужуються в більш вузькі труби (приблизно 1 мкм в діаметрі), які називаються транхаелами. Вони зайняті рідиною і закінчуються безпосередньо пов'язаними з мембранами клітин.

Повітря надходить у систему через ряд отворів, які ведуть себе як клапан, що називається дихалькою. Вони мають здатність закриватися у відповідь на втрату води для запобігання висихання. Вона також має фільтри для запобігання надходженню небажаних речовин.

Деякі комахи, такі як бджоли, можуть виконувати рухи тіла, які спрямовані на провітрювання трахеальної системи.

Джили

Зябра, також звані жабами, дозволяють ефективно дихати у водних середовищах. У голкошкірих вони складаються з розширення поверхні їх тіл, тоді як у морських черв'яків і земноводних вони - плюми або пучки..

Найбільш ефективними є в рибі і складається з системи внутрішніх жаб. Це ниткоподібні структури з адекватним кровопостачанням, що йде проти струму води. За допомогою цієї системи «протитоку» можна забезпечити максимальне вилучення кисню з води.

Вентиляція зябер пов'язана з рухами тварини і відкриттям рота. У земних середовищах зябра втрачають плаваючу опору води, вони висихають, а нитки стикаються разом, що призводить до розпаду всієї системи.

З цієї причини, риби задихаються, коли вони вийшли з води, хоча вони мають велику кількість кисню навколо них.

Легені

Легкі хребетних є внутрішніми порожнинами, забезпеченими рясними судинами, функцією яких є опосередкування газообміну з кров'ю. У деяких безхребетних ми говоримо про «легені», хоча ці структури не є гомологічними один одному і набагато менш ефективні.

У амфібій легені дуже прості, подібні мішку, яка в деяких жаб підрозділяється. Область, доступна для обміну, збільшується в легенях не-пташиних рептилій, які підрозділяються на численні взаємопов'язані мішечки..

У родоводі птахів ефективність легень зростає завдяки наявності повітряних мішків, які служать запасним простором повітря у процесі вентиляції..

Легкі досягають своєї максимальної складності у ссавців (див. Наступний розділ). Легені багаті сполучною тканиною і оточені тонким шаром епітелію, який називається вісцеральною плеврою, яка продовжується в вісцеральну плевру, вирівняну зі стінками грудної клітки..

Амфібії використовують позитивний тиск для входу повітря в легені, в той час як не-пташині рептилії, птахи і ссавці використовують негативний тиск, де повітря виштовхується в легені розширенням грудної клітки..

Частини (органи) дихальної системи у людини

У людини, а також у решті ссавців дихальна система складається з високої частини, складеної з рота, носової порожнини, глотки і гортані; нижня частина трахеї і бронхів і частина легеневої тканини.

Висока частина або верхні дихальні шляхи

Ніздрі - це структури, через які входить повітря, за ними слідує носова камера, покрита епітелієм, що виділяє слизові речовини. Внутрішні ніздрі з'єднуються з глоткою (те, що ми зазвичай називаємо горлом), де протікає перетин двох шляхів: травний і дихальний.

Потрапляє повітря через отвір голосової щілини, а їжа продовжує свій шлях вниз по стравоходу.

Надгортанник розташований на голосовій щілині, з метою запобігання потраплянню їжі в дихальні шляхи, встановлення межі між ротоглоткою - частиною, розташованою за ротом, - і гортаноглоткою - нижнім сегментом. Глотіс відкривається в гортані ("голосовий ящик"), і це в свою чергу змінюється трахеї.

Низька частина або нижні дихальні шляхи

Трахея являє собою трубчастий канал діаметром від 15 до 20 мм і довжиною 11 сантиметрів. Його стінка посилена хрящовою тканиною, щоб уникнути руйнування споруди, завдяки чому вона є напівгустою структурою.

Хрящ розташований у формі півмісяця в 15 або 20 кільцях, тобто не повністю оточує трахею.

Траншея розгалужується на два бронхи, по одному на кожне легке. Праворуч більш вертикальне, порівняно з лівим, крім того, що він коротший і більш об'ємний. Після цього першого поділу послідовні підрозділи слідують в легеневій паренхімі.

Структура бронхів нагадує трахею через наявність хряща, м'язів і слизової оболонки, хоча хрящові пластинки зменшуються до зникнення, коли бронхи досягають діаметра 1 мм..

У них кожний бронх ділиться на маленькі трубки, які називаються бронхіолами, які призводять до альвеолярного протоку. Альвеоли мають дуже тонкий шар клітин, що полегшує обмін газів з капілярною системою.

Легенева тканина

Макроскопічно легені діляться на часточки тріщинами. Права легеня складається з трьох часток, а ліве легке - лише дві. Однак функціональною одиницею газообміну є не легкі, а альвеолокапілярні одиниці.

Альвеоли - це маленькі мішечки з пучками винограду, які розташовані на кінці бронхіол і відповідають найменшому підрозділу дихальних шляхів. Вони охоплюються двома типами клітин, I і II.

Клітини типу I характеризуються тим, що вони тонкі і дозволяють дифузію газів. Ті, що мають тип II, є більш ніж малими, ніж попередня група, менш тонкими, і її функція полягає в виділенні речовини типу ПАР, що полегшує розширення альвеоли у вентиляції.

Клітини епітелію переплітаються з волокнами сполучної тканини, так що легке еластичне. Аналогічно, існує розгалужена мережа легеневих капілярів, де відбувається газообмін.

Легкі оточені стінкою з мезотеліальною тканиною, що називається плеврою. Цю тканину зазвичай називають віртуальним простором, оскільки вона не містить повітря всередині і має лише рідину в мінімальних кількостях.

Недоліки легень

Недоліком легень є те, що обмін газів відбувається тільки в альвеолах і альвеолярних протоках. Обсяг повітря, що досягає легких, але розташований в зоні, де газообмін не відбувається, називається мертвим простором.

Тому процес вентиляції у людей вкрай неефективний. Нормальна вентиляція вдається лише замінити шосту частину повітря, що міститься в легенях. У випадку вимушеного дихання 20-30% повітря затримується.

Грудна коробка

Грудна клітка містить легені і складається з набору м'язів і кісток. Кістковий компонент утворений шийними і спинними шипами, грудною кліткою і грудиною. Діафрагма є найважливішим дихальним м'язом, знайденим у задній частині будинку.

У ребрах вставляються додаткові м'язи, які називаються міжребер'ї. Інші беруть участь у механіці дихання, такі як стернокелідомастоїд і скален, які надходять з голови і шиї. Ці елементи вставляються в грудину і в перші ребра.

Як це працює?

Поглинання кисню є життєво важливим для процесів клітинного дихання, де взяття цієї молекули для виробництва АТФ відбувається, починаючи з поживних речовин, отриманих в процесі годування метаболічними процесами..

Іншими словами, кисень служить для окислення (спалювання) молекул і тим самим виробляє енергію. Одним з залишків цього процесу є вуглекислий газ, який повинен бути викинутий з тіла. Дихання включає наступні події:

Вентиляція

Процес починається з поглинання кисню в атмосферу через процес натхнення. Повітря потрапляє в дихальну систему через ніздрі, через весь набір описаних трубок, до легенів.

Забір повітря - дихання - зазвичай недобровільний процес, але може перейти від автоматичного до добровільного.

У мозку нейрони кісткового мозку відповідають за нормальне регулювання дихання. Однак організм здатний регулювати дихання в залежності від потреб кисню.

Середня людина в стані спокою дихає в середньому шість літрів повітря на хвилину, і ця цифра може збільшитися до 75 літрів під час інтенсивних вправ..

Газообмін

Кисень в атмосфері являє собою суміш газів, що складається з 71% азоту, 20,9% кисню і невеликої частки інших газів, таких як вуглекислий газ.

Коли повітря потрапляє в дихальні шляхи, склад негайно змінюється. Процес натхнення насичує повітря водою, а коли повітря досягає альвеол, він змішується з залишковим повітрям від попереднього натхнення. У цій точці зменшується парціальний тиск кисню, збільшується вуглекислий газ.

У тканинах дихання гази рухаються за градієнтами концентрацій. Оскільки парціальний тиск кисню більше в альвеолах (100 мм рт. Ст.), Ніж у крові легеневих капілярів (40 мм рт. Ст.), Кисень проходить у капіляри через процес дифузії..

Аналогічно, концентрація діоксиду вуглецю більша в легеневих капілярах (46 мм рт.ст.), ніж у альвеолах (40 мм рт. Ст.), Тому діоксид вуглецю дифундує в зворотному напрямку: від кровоносних капілярів, до альвеол в легенів.

Транспортування газів

У воді розчинність кисню настільки низька, що повинна існувати транспортний засіб для задоволення метаболічних вимог. У деяких дрібних безхребетних кількість кисню, розчиненого в їх рідинах, достатньо для задоволення потреб індивідуума.

Однак у людини кисень, що транспортується таким способом, буде досягнутий лише для задоволення 1% вимог.

З цієї причини кисень - і значна кількість вуглекислого газу - транспортуються пігментами в крові. У всіх хребетних ці пігменти приурочені до еритроцитів.

У тваринному світі найпоширенішим пігментом є гемоглобін, молекула білкової природи, що містить у своєму складі залізо. Кожна молекула складається з 5% гема, що відповідає за червоний колір крові і оборотне зв'язування з киснем, і 95% глобіну.

Кількість кисню, який може зв'язуватися з гемоглобіном, залежить від багатьох факторів, включаючи концентрацію кисню: коли він високий, як і в капілярах, гемоглобін зв'язується з киснем; Коли концентрація низька, білок вивільняє кисень.

Інші респіраторні пігменти

Хоча гемоглобін є респіраторним пігментом у всіх хребетних і деяких безхребетних, це не єдиний.

У деяких ракоподібних декапод, ракоподібних головоногих і молюсків є синій пігмент, який називається гемоціанін. Замість заліза ця молекула має два атоми міді.

У чотирьох родинах поліхети є хлорокруориновий пігмент, білок, який має структуру заліза і є зеленим. Він схожий на гемоглобін з точки зору структури і функціонування, хоча він не обмежується жодною клітинною структурою і вільний в плазмі.

Нарешті, є пігмент з навантаженням кисню набагато нижчим, ніж гемоглобін, який називається гемеритрин. Вона є червоною і присутня в декількох групах морських безхребетних.

Загальні захворювання

Астма

Це патологія, яка вражає дихальні шляхи, викликаючи її набухання. Під час нападу астми м'язи, які оточують дихальні шляхи, запалюються, а кількість повітря, яке може потрапити в систему, різко зменшується.

Атаку може викликати серія речовин, званих алергенами, включаючи хутро домашніх тварин, кліщів, холодний клімат, хімічні речовини, що містяться в їжі, цвілі, пилку, серед інших..

Набряк легенів

Набряк легенів складається з накопичення рідини в легенях, що перешкоджає дихальної здатності індивідуума. Причини, як правило, пов'язані з застійною серцевою недостатністю, коли серце не наповнює достатньо крові.

Підвищений тиск в кровоносних судинах виштовхує рідину в повітряні простори всередині легенів, таким чином зменшуючи нормальний рух кисню в легенях.

Іншими причинами набряку легенів є ниркова недостатність, наявність вузьких артерій, які переносять кров до нирок, міокардит, аритмії, надмірна фізична активність у місцевості, використання деяких препаратів, серед інших..

Найбільш поширеними симптомами є утруднене дихання, задишка, відхаркання піни або крові і збільшення частоти серцевих скорочень.

Пневмонія

Пневмонії є інфекціями легенів і можуть бути викликані різними мікроорганізмами, включаючи такі бактерії, як Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae і Chlamydias pneumoniae, вірусом або грибами Pneumocystis jiroveci.

Він з'являється як запалення альвеолярних просторів. Це надзвичайно заразне захворювання, оскільки збудники можуть бути розповсюджені по повітрю і швидко розповсюджуються через чхання і кашель.

Люди, найбільш схильні до цієї патології, включають осіб старше 65 років і проблеми зі здоров'ям. Симптоми включають лихоманку, озноб, кашель з мокротою, задишку, задишку і біль у грудях.

Більшість випадків не вимагають госпіталізації, і хвороба може лікуватися антибіотиками (якщо бактеріальна пневмонія) призначається перорально, відпочинок і прийом рідини.

Бронхіт

Бронхіт присутній як запальний процес проток, що переносить кисень в легені, викликаний інфекцією або з інших причин. Це захворювання класифікується як гостре і хронічне.

Серед симптомів - загальне нездужання, кашель зі слизом, утруднене дихання і тиск у грудях.

Для лікування бронхіту рекомендується приймати аспірин або ацетамінофен для зменшення лихоманки, приймати значну кількість рідини та спокою. Якщо це викликано бактеріальним агентом, приймаються антибіотики.

Список літератури

  1. French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Еккерт. Фізіологія тварин: механізми та адаптації. Mc Graw-Hill Interamericana
  2. Gutiérrez, A. J. (2005). Персональний тренінг: основи, основи та застосування. INDE.
  3. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Інтегровані принципи зоології (Том 15). Нью-Йорк: McGraw-Hill.
  4. Smith-Ágreda, J. M. (2004). Анатомія органів мови, зору і слуху. Ed. Panamericana Medical.
  5. Тейлор, Н. Б., & Best, C.H. (1986). Фізіологічні основи медичної практики. Panamericana.
  6. Vived, А. М. (2005). Основи фізіології фізичної активності та спорту. Ed. Panamericana Medical.