Функции на дихателната система, части, работа



на дихателната система или респираторни апарати се състои от редица специализирани органи за медииране на обмена на газове, което включва поемането на кислород и елиминирането на въглероден диоксид \ t.

Има серия от стъпки, които позволяват пристигането на кислород в клетката и елиминирането на въглеродния диоксид, включително обмена на въздух между атмосферата и белите дробове (вентилация), последвано от дифузия и обмен на газове по белодробната повърхност. транспорт на кислород и обмен на газ на клетъчно ниво.

Това е разнообразна система в животинското царство, съставена от различни структури, в зависимост от линията на изследване. Например, рибите имат функционални структури във водна среда, като хрилете, бозайниците имат бели дробове и повечето безгръбначни трахеи.

Едноклетъчни животни, като протозои, не изискват специални структури за дишане, а обменът на газ става чрез проста дифузия.

При хората системата е съставена от носната фаринкса, фаринкса, ларинкса, трахеята и белите дробове. Последните са разклонени последователно в бронхите, бронхиолите и алвеолите. Пасивният обмен на кислородни молекули и въглероден диоксид се среща в алвеолите.

индекс

  • 1 Определение за дишане
  • 2 Функции
  • 3 Дихателни органи в животинското царство
    • 3.1 Трахеи
    • 3.2
    • 3.3 Бели дробове
  • 4 Части (органи) на дихателната система при хора
    • 4.1 Висока част или горни дихателни пътища
    • 4.2 Ниска част или долни дихателни пътища
    • 4.3 Белодробна тъкан
    • 4.4 Недостатъци на белите дробове
    • 4.5 Гръдна кутия
  • 5 Как работи?
    • 5.1 Вентилация
    • 5.2 Обмяна на газ
    • 5.3 Транспортиране на газове
    • 5.4 Други дихателни пигменти
  • 6 Чести заболявания
    • 6.1 Астма
    • 6.2 Белодробен оток
    • 6.3 Пневмонии
    • 6.4 Бронхит
  • 7 Препратки

Определение за дишане

Терминът "дишане" може да се определи по два начина. Разговорно, когато използваме думата диша, ние описваме действието на вземане на кислород и премахване на въглеродния диоксид във външната среда..

Въпреки това, концепцията за дишане обхваща по-широк процес, отколкото просто влизане и излизане на въздуха в гръдния кош. Всички механизми, свързани с използването на кислород, транспортирането в кръвта и производството на въглероден диоксид се срещат на клетъчно ниво.

Вторият начин да се определи думата дишане е на клетъчно ниво и този процес се нарича клетъчно дишане, където реакцията на кислорода се среща с неорганични молекули, които произвеждат енергия под формата на АТФ (аденозин трифосфат), вода и въглероден диоксид..

Ето защо, по-прецизен начин за отнасяне към процеса на вземане и изтласкване на въздуха чрез гръдни движения е терминът "вентилация".

функции

Основната функция на дихателната система е да организира процесите на приемане на кислород отвън чрез механизми на вентилация и клетъчно дишане. Един от отпадъците от процеса е въглеродният диоксид, който достига до кръвния поток, преминава към белите дробове и се отделя от тялото в атмосферата..

Дихателната система е отговорна за посредничеството на всички тези функции. Той е специално отговорен за филтриране и овлажняване на въздуха, който ще влезе в тялото, в допълнение към филтрирането на нежелани молекули.

Също така регулирайте рН на телесните течности - индиректно - контролирайки концентрацията на СО2, запазване или елиминиране. От друга страна, той участва в регулирането на температурата, секрецията на хормони в белия дроб и подпомага обонятелната система при откриването на миризми..

Също така, всеки елемент на системата е отговорен за специфична функция: ноздрите загряват въздуха и осигуряват защита на микробите, фаринкса, ларинкса и трахеята, които медиират преминаването на въздуха..

Освен това фаринкса се намесва при преминаването на храна и ларинкса в процеса на фонацията. Накрая, газообразният обменен процес протича в алвеолите.

Дихателни органи в животинското царство

При малки животни, по-малки от 1 mm, може да се осъществи обмен на газ през кожата. В действителност, определени животински родове, като протозои, гъби, книдари и някои червеи, извършват процеса на обмен на газ чрез проста дифузия.

При по-големи животни, като риби и земноводни, има и дишане на кожата, за да се допълни дишането, направено от хрилете или белите дробове..

Например, жабите могат да извършват целия процес на обмен на газ през кожата в етапите на хибернация, тъй като те са напълно потопени в езера. В случая със саламандрите има екземпляри, които напълно нямат дробове и дишат през кожата.

Въпреки това, с увеличаването на сложността на животните е необходимо присъствието на специализирани органи за обмен на газове и за посрещане на високите енергийни нужди на многоклетъчните животни..

След това ще бъде описана подробно анатомията на органите, които посредничат при обмена на газове в различни групи животни:

трахеите

Насекомите и някои артроподи имат много ефективна и директна дихателна система. Състои се от система от тръби, наречени трахеи, които се простират из цялото тяло на животното.

Трахеята се разклонява в по-тесни тръби (приблизително 1 μm в диаметър), наречени tranchaelae. Те са заети от течност и завършват в пряка връзка с мембраните на клетките.

Въздухът навлиза в системата чрез поредица отвори, които се държат като клапан, наричан спирала. Те имат способността да се затварят в отговор на загубата на вода, за да се предотврати изсушаването. Освен това има филтри, които предотвратяват навлизането на нежелани вещества.

Някои насекоми, като пчелите, могат да извършват движения на тялото, които имат за цел да проветрят трахеалната система.

хриле

Хрилете, наричани още хриле, позволяват ефективно дишане във водни среди. В иглокожите те се състоят от удължение на повърхността на телата им, докато при морските червеи и земноводни те са периферии или снопчета..

Най-ефективни са рибите и се състои от система от вътрешни хриле. Те са нишковидни структури с подходящо кръвоснабдяване, което противоречи на течението на вода. С тази система "противоток" можете да осигурите максимално извличане на кислород от водата.

Вентилацията на хрилете е свързана с движенията на животното и отварянето на устата. В земните среди хрилете губят плаващата опора на водата, изсъхват и влакната се събират заедно, което води до колапс на цялата система..

Поради тази причина рибите се задушават, когато са извън водата, въпреки че около тях има голямо количество кислород.

бели дробове

Белите дробове на гръбначните са вътрешни кухини, снабдени с изобилни съдове, чиято функция е да посредничат при газовия обмен с кръвта. В някои безгръбначни ние говорим за „бели дробове“, въпреки че тези структури не са хомоложни един на друг и са много по-малко ефективни..

При земноводните белите дробове са много прости, подобно на торбичка, която в някои жаби е разделена. Наличната площ за обмен се увеличава в белите дробове на не-птичи влечуги, които са разделени на множество взаимосвързани торбички..

В линията на птиците ефективността на белите дробове се увеличава благодарение на наличието на въздушни торбички, които служат като пространство за запазване на въздуха в процеса на вентилация..

Белите дробове достигат максималната си сложност при бозайници (вж. Следващия раздел). Белите дробове са богати на съединителна тъкан и са заобиколени от тънък слой епител, наречен висцерална плевра, която продължава във висцералната плевра, подравнена със стените на гърдите..

Земноводните използват положително налягане за проникване на въздух в белите дробове, докато не-птичи влечуги, птици и бозайници използват отрицателно налягане, където въздухът се избутва в белите дробове чрез разширяването на гръдния кош.

Части (органи) на дихателната система при хора

При хората и при останалите бозайници, дихателната система се състои от високата част, съставена от уста, носната кухина, фаринкса и ларинкса; долната част на трахеята и бронхите и частта на белодробната тъкан.

Висока част или горни дихателни пътища

Ноздрите са структурите, през които влиза въздухът, следван от носната камера, покрита с епител, който секретира лигавиците. Вътрешните ноздри се свързват с фаринкса (което обикновено наричаме гърлото), където се случва кръстосването на два пътя: храносмилателната и дихателната.

Въздухът влиза през отвора на глотиса, докато храната продължава по пътя си към хранопровода.

Епиглотисът се намира на глотиса, с цел да се предотврати проникването на храна в дихателните пътища, като се установява граница между орофаринкса - част, разположена зад устната кухина, и ларингофаринкса - долния сегмент -. Глотисът се отваря в ларинкса ("гласовата кутия") и това от своя страна отстъпва на трахеята.

Ниска част или долни дихателни пътища

Трахеята е тръбовидна тръба с диаметър от 15 до 20 mm и дължина 11 сантиметра. Стената му е подсилена с хрущялна тъкан, за да се избегне срутването на конструкцията, благодарение на нея е полу-гъвкава структура.

Хрущялът се намира в форма на полумесец в 15 или 20 пръстена, т.е. не заобикаля напълно трахеята.

Траншеа се разклонява в два бронха, по един за всеки бял дроб. Дясната е по-вертикална, в сравнение с лявата, в допълнение към това, че е по-къса и по-обемна. След това първо разделение следват последователни подразделения в белодробния паренхим.

Структурата на бронхите прилича на трахеята поради наличието на хрущял, мускул и лигавица, въпреки че хрущялните плаки намаляват до изчезване, когато бронхите достигнат диаметър 1 мм..

В тях всеки бронх се разделя на малки тръби, наречени бронхиоли, които водят до алвеоларния канал. Алвеолите имат много тънък слой клетки, което улеснява обмена на газове с капилярната система.

Белодробна тъкан

Макроскопски, белите дробове се разделят на дялове чрез пукнатини. Десният бял дроб се състои от три лоба, а левият бял дроб има само две. Функционалната единица за обмен на газ обаче не е белите дробове, а алвеолокапилярната единица.

Алвеолите са малки торбички с гроздове, които се намират в края на бронхиолите и съответстват на най-малкото подразделение на дихателните пътища. Те са обхванати от два типа клетки - I и II.

Клетки тип I се характеризират с тънкост и позволяват дифузия на газове. Тези от тип II са повече от малки от предходната група, по-малко тънки и неговата функция е да секретира вещество от тип повърхностноактивно вещество, което улеснява разширяването на алвеолата при вентилация.

Клетките на епитела са осеяни с влакна от съединителна тъкан, така че белите дробове са еластични. По подобен начин съществува обширна мрежа от белодробни капиляри, където се извършва обмен на газ.

Белите дробове са заобиколени от стена с мезотелиална тъкан, наречена плевра. Тази тъкан обикновено се нарича виртуално пространство, тъй като не съдържа въздух вътре и има само течност в малки количества.

Недостатъци на белите дробове

Недостатък на белите дробове е, че обменът на газове настъпва само в алвеолите и алвеоларните канали. Обемът на въздуха, който достига до белите дробове, но се намира в район, където не се извършва обмен на газ, се нарича мъртво пространство.

Следователно, процесът на вентилация при хората е изключително неефективен. Нормалната вентилация успява да замени само една шеста от въздуха, открит в белите дробове. При принудително дишане 20-30% от въздуха се улавя.

Торкална кутия

В гръдния кош се намира белите дробове и се състои от набор от мускули и кости. Костният компонент се формира от шийните и гръбните бодли, гръдния кош и гръдната кост. Диафрагмата е най-важният дихателен мускул, намерен в задната част на къщата.

Има допълнителни мускули, вмъкнати в ребрата, наречени междуредови. Други участват в дихателната механика, като например, стерноклеидомастоида и скалените, които идват от главата и шията. Тези елементи се вмъкват в гръдната кост и в първите ребра.

Как работи?

Поглъщането на кислород е от жизненоважно значение за процесите на клетъчно дишане, където вземането на тази молекула за производството на АТР става от хранителните вещества, получени в процеса на хранене чрез метаболитни процеси..

С други думи, кислородът служи да окислява (изгаря) молекули и по този начин да произвежда енергия. Един от остатъците от този процес е въглероден диоксид, който трябва да бъде изхвърлен от тялото. Дишането включва следните събития:

вентилация

Процесът започва с навлизането на кислород в атмосферата чрез процеса на вдъхновение. Въздухът навлиза в дихателната система през ноздрите, през целия набор от описани тръби, до белите дробове.

Входящият въздух - дишането - е обикновено неволен процес, но може да премине от автоматичен към доброволен.

В мозъка невроните на костния мозък са отговорни за нормалното регулиране на дишането. Въпреки това, тялото е в състояние да регулира дишането в зависимост от изискванията за кислород.

Среден човек в покой диша средно по шест литра въздух на минута и тази цифра може да се увеличи до 75 литра по време на интензивни упражнения..

Обмяна на газ

Кислородът в атмосферата е смес от газове, съставени от 71% азот, 20,9% кислород и малка част от други газове, като въглероден диоксид.

Когато въздухът навлезе в дихателните пътища, съставът се променя незабавно. Процесът на вдъхновение насища въздуха с вода и когато въздухът достигне алвеолите, той се смесва с остатъчния въздух от предишните вдъхновения. В този момент парциалното налягане на кислорода намалява и това на въглеродния диоксид се увеличава.

В респираторните тъкани газовете се движат след градиентите на концентрациите. Тъй като парциалното налягане на кислорода е по-голямо в алвеолите (100 mm Hg), отколкото в кръвта на белодробните капиляри (40 mm Hg), кислородът преминава през капилярите чрез дифузионен процес.

По същия начин, концентрацията на въглероден диоксид е по-голяма в белодробните капиляри (46 mm Hg), отколкото в алвеолите (40 mm Hg), следователно въглеродният диоксид дифундира в обратна посока: от кръвоносните капиляри, до алвеолите в бели дробове.

Транспортиране на газове

Във вода разтворимостта на кислорода е толкова ниска, че трябва да има транспортно средство, което да отговаря на изискванията за метаболизъм. В някои малки по размер безгръбначни количеството кислород, разтворен в техните течности, е достатъчно, за да отговори на индивидуалните нужди.

Въпреки това, при хора, пренасяни по този начин кислород, биха достигнали само до 1% от изискванията.

Поради тази причина кислородът и значителното количество въглероден диоксид се транспортират с пигменти в кръвта. При всички гръбначни животни тези пигменти са ограничени до червени кръвни клетки.

В животинското царство най-често срещаният пигмент е хемоглобин, молекула от протеинова природа, която съдържа желязо в структурата си. Всяка молекула се състои от 5% хем, отговорен за червения цвят на кръвта и обратимото свързване с кислород и 95% глобин..

Количеството кислород, което може да се свърже с хемоглобина зависи от много фактори, включително концентрацията на кислород: когато е високо, както при капилярите, хемоглобинът се свързва с кислорода; Когато концентрацията е ниска, протеинът освобождава кислорода.

Други дихателни пигменти

Въпреки че хемоглобинът е респираторен пигмент, присъстващ във всички гръбначни животни и при някои безгръбначни, той не е единственият.

В някои ракообразни декарподи, ракообразни главоноги и мекотели има син пигмент, наречен хемоцианин. Вместо желязо, тази молекула има два медни атома.

В четирите семейства от полихети е налице пигментът хлорокруорин, протеин, който има желязо в структурата си и е зелен. Той е подобен на хемоглобина по отношение на структурата и функционирането си, въпреки че не е ограничен до клетъчна структура и е свободен в плазмата.

Накрая, има пигмент с капацитет на кислород, който е много по-нисък от този на хемоглобина, наречен хемеритрин. Той е червен и присъства в няколко групи морски безгръбначни.

Чести заболявания

астма

Това е патология, която засяга дихателните пътища, причинявайки нейното подуване. При астматичен пристъп мускулите, които обграждат дихателните пътища, се възпаляват и количеството въздух, което може да навлезе в системата, драстично намалява.

Атаката може да бъде предизвикана от редица вещества, наречени алергени, включително козината от домашни любимци, акарите, студения климат, химикалите, присъстващи в храни, плесен, цветен прашец и др..

Белодробен оток

Белодробният оток се състои в натрупването на течност в белите дробове, което пречи на дихателната способност на индивида. Причините обикновено са свързани със застойна сърдечна недостатъчност, където сърцето не изпомпва достатъчно кръв.

Повишеното налягане в кръвоносните съдове избутва течността във въздушните пространства в белите дробове, като по този начин намалява нормалното движение на кислород в белите дробове..

Други причини за белодробен оток са бъбречната недостатъчност, наличието на тесни артерии, които носят кръв към бъбреците, миокардит, аритмии, прекомерна физическа активност в местността, употреба на някои лекарства, наред с други..

Най-честите симптоми са затруднено дишане, задух, отхрачване на пяна или кръв и повишена сърдечна честота.

пневмонии

Пневмониите са инфекции на белите дробове и могат да бъдат причинени от различни микроорганизми, включително бактерии като Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae и Chlamydias pneumoniae, вируси или гъбички Pneumocystis jiroveci.

Той се появява като възпаление на алвеоларните пространства. Това е силно заразно заболяване, тъй като причинителите могат да бъдат разпространени по въздуха и да се разпространяват бързо чрез кихане и кашлица..

Хората, които са най-податливи на тази патология, са лица над 65 години и със здравословни проблеми. Симптомите включват повишена температура, втрисане, кашлица с храчки, недостиг на въздух, задух и болка в гърдите.

Повечето случаи не изискват хоспитализация и заболяването може да се лекува с антибиотици (ако бактериалната пневмония) се прилага орално, почивка и прием на течности.

бронхит

Бронхитът присъства като възпалителен процес на каналите, които пренасят кислород в белите дробове, причинени от инфекция или по други причини. Това заболяване се класифицира като остро и хронично.

Сред симптомите са общо неразположение, кашлица със слуз, затруднено дишане и налягане в гърдите.

За лечение на бронхит се препоръчва да се вземе аспирин или ацетаминофен, за да се намали температурата, да се вземат значителни количества течност и почивка. Ако се причинява от бактериален агент, се вземат антибиотици.

препратки

  1. French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Екерт. Физиология на животните: механизми и адаптации. Mc Graw-Hill Interamericana
  2. Gutiérrez, A. J. (2005). Личен тренинг: бази, основи и приложения. неза.
  3. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Интегрирани принципи на зоологията (Том 15). Ню Йорк: Макгроу-Хил.
  4. Smith-Ágreda, J. M. (2004). Анатомия на органите на езика, зрението и слуха. Ed. Panamericana Medical.
  5. Тейлър, Н. Б., и Best, C.H. (1986). Физиологични основи на медицинската практика. Panamericana.
  6. Vived, А. М. (2005). Основи на физиологията на физическата активност и спорта. Ed. Panamericana Medical.