ELPOŠANAS SISTĒMA: FUNKCIJAS, DAĻAS, DARBĪBA - BIOLOĢIJA

Elpošanas sistēma vai elpošanas sistēma ietver virkni specializētu orgānu starpniecības gāzu apmaiņu, kas ietver pārņemšanu skābekļa un likvidēt oglekļa dioksīda.

Ir virkne darbību, kas ļauj skābeklim nonākt šūnā un izvadīt oglekļa dioksīdu, ieskaitot gaisa apmaiņu starp atmosfēru un plaušām (ventilāciju), kam seko gāzu difūzija un apmaiņa uz plaušu virsmu , skābekļa transportēšana un gāzu apmaiņa šūnu līmenī.

Autors: LadyofHats, Jmarchn, izmantojot Wikimedia Commons

Tā ir daudzveidīga sistēma dzīvnieku valstībā, kas sastāv no dažādām struktūrām atkarībā no pētījuma līnijas. Piemēram, zivīm ir funkcionējošas struktūras ūdens vidē, piemēram, žaunām, zīdītājiem ir plaušas, un lielākajai daļai bezmugurkaulnieku ir trahejas.

Vienšūnu dzīvniekiem, piemēram, vienšūņiem, elpošanai nav vajadzīgas īpašas struktūras, un gāzu apmaiņa notiek ar vienkāršu difūziju.

Cilvēkiem sistēmu veido deguna kanāli, rīkles, balsene, traheja un plaušas. Pēdējie tiek sazaroti bronhos, bronhiolos un alveolās. Alveolās notiek pasīva skābekļa un oglekļa dioksīda molekulu apmaiņa.

Elpošanas definīcija

Terminu "elpošana" var definēt divējādi. Sarunvalodā, kad mēs lietojam vārdu elpot, mēs aprakstam skābekļa uzņemšanas un oglekļa dioksīda izvadīšanas darbību ārējā vidē.

Tomēr elpošanas jēdziens ietver plašāku procesu nekā vienkārša gaisa ieplūšana un izvadīšana ribu būrī. Visi mehānismi, kas saistīti ar skābekļa izmantošanu, asins pārvadāšanu un oglekļa dioksīda ražošanu, notiek šūnu līmenī.

Otrs veids, kā definēt vārdu elpošana, ir šūnu līmenī, un šo procesu sauc par šūnu elpināšanu, kur skābekļa reakcija notiek ar neorganiskām molekulām, kas ražo enerģiju ATP (adenozīna trifosfāts), ūdens un oglekļa dioksīda veidā.

Tāpēc precīzāks veids, kā atsaukties uz gaisa ieplūšanu un izvadīšanu ar krūšu kurvja kustībām, ir termins "ventilācija".

Iespējas

Elpošanas sistēmas galvenā funkcija ir organizēt skābekļa uzņemšanas procesus no ārpuses, izmantojot ventilāciju un šūnu elpošanas mehānismus. Viens no procesa atkritumiem ir oglekļa dioksīds, kas nonāk asinsritē, nonāk plaušās un tiek izvadīts no ķermeņa atmosfērā.

Elpošanas sistēma ir atbildīga par visu šo funkciju starpniecību. Konkrēti, tas ir atbildīgs arī par ķermeņa filtrācijā esošā gaisa filtrēšanu un mitrināšanu, kā arī par nevēlamo molekulu filtrēšanu.

Tas ir arī atbildīgs par ķermeņa šķidrumu pH regulēšanu - netieši - par CO ₂ koncentrācijas kontroli , saglabājot to vai novēršot to. No otras puses, tas ir iesaistīts temperatūras regulēšanā, hormonu izdalīšanā plaušās un palīdz ožas sistēmai smaku noteikšanā.

Turklāt katrs sistēmas elements veic noteiktu funkciju: nāsis silda gaisu un nodrošina aizsardzību pret mikrobiem, rīkle, balsene un traheja meditē gaisa plūsmu.

Turklāt rīkle ir iesaistīta barības un balsenes izdalīšanā fonēšanas procesā. Visbeidzot, alveolās notiek gāzes apmaiņas process.

Elpošanas orgāni dzīvnieku valstībā

Maziem dzīvniekiem, kas ir mazāki par 1 mm, gāzes apmaiņa var notikt caur ādu. Faktiski noteiktas dzīvnieku līnijas, piemēram, vienšūņi, sūkļi, cnidarians un daži tārpi, veic gāzes apmaiņas procesu ar vienkāršas difūzijas palīdzību.

Lielākiem dzīvniekiem, piemēram, zivīm un abiniekiem, notiek arī ādas elpošana, lai papildinātu žaunu vai plaušu veikto elpošanu.

Piemēram, vardes pārziemošanas stadijās var veikt visu gāzes apmaiņas procesu caur ādu, jo tās ir pilnībā iegremdētas dīķos. Salamandru gadījumā ir paraugi, kuriem pilnībā trūkst plaušu un elpo caur ādu.

Tomēr, pieaugot dzīvnieku sarežģītībai, ir nepieciešami specializēti orgāni gāzu apmaiņai, lai apmierinātu daudzšūnu dzīvnieku augstas enerģijas vajadzības.

Turpmāk detalizēti tiks aprakstīta to orgānu anatomija, kas mediē gāzu apmaiņu dažādās dzīvnieku grupās:

Trahejas

Autors: BruceBlaus. Izmantojot šo attēlu ārējos avotos, to var citēt kā: Blausen.com darbinieki (2014). "Blausen Medical 2014 medicīnas galerija". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. , no Wikimedia Commons

Kukaiņiem un dažiem posmkājiem ir ļoti efektīva un tieša elpošanas sistēma. Tas sastāv no cauruļu sistēmas, ko sauc par trahejām, kas stiepjas pa visu dzīvnieka ķermeni.

Trahejas sazarojas šaurākās caurulēs (diametrs aptuveni 1 μm), ko sauc par trahejas. Tos aizņem šķidrums un beidzas tiešā saistībā ar šūnu membrānām.

Autors: Indolences (fails: Throat Diagram.svg), izmantojot Wikimedia Commons

Gaiss sistēmā nonāk caur vārstam līdzīgu atveru sēriju, ko sauc par caurumiem. Tiem piemīt spēja aizvērties, reaģējot uz ūdens zudumu, lai novērstu izžūšanu. Tāpat tai ir filtri, kas novērš nevēlamu vielu iekļūšanu.

Daži kukaiņi, piemēram, bites, var veikt ķermeņa kustības, kas vērstas uz trahejas sistēmas ventilāciju.

Žaunas

Žaunas, ko sauc arī par žaunām, ļauj efektīvi elpot ūdens vidē. Adatādaiņos tie sastāv no ķermeņa virskārtas pagarinājuma, savukārt jūras tārpos un abiniekos tie ir mežģīnes vai mezgliņi.

Visefektīvākās ir zivis un sastāv no iekšējo žaunu sistēmas. Tās ir šķiedru struktūras ar pietiekamu asins piegādi, kas ir pretrunā ar ūdens strāvu. Izmantojot šo "pretstrāvas" sistēmu, var nodrošināt maksimālu skābekļa ekstrakciju no ūdens.

Žaunu ventilācija ir saistīta ar dzīvnieka kustībām un mutes atvēršanu. Sauszemes vidē žaunas zaudē ūdens peldošo atbalstu, tās izžūst un pavedieni saliecas, izraisot visas sistēmas sabrukšanu.

Šī iemesla dēļ zivis nosmakt, atrodoties ārpus ūdens, kaut arī tām apkārt ir liels skābekļa daudzums.

Plaušas

Mugurkaulnieku plaušas ir iekšēji dobumi, kas aprīkoti ar bagātīgiem traukiem, kuru funkcija ir starpināt gāzu apmaiņu ar asinīm. Dažos bezmugurkaulniekos mēs runājam par "plaušām", lai gan šīs struktūras nav homoloģiskas viena otrai un ir daudz mazāk efektīvas.

Abiniekos plaušas ir ļoti vienkāršas, līdzīgas maisiņam, kas dažās vardēs ir sadalīts sīkāk. Apmaiņai pieejamais virsmas laukums palielinās tādu putnu rāpuļu plaušās, kuri ir sadalīti daudzās savstarpēji saistītās somās.

Putnu sugās plaušu efektivitāte palielinās, pateicoties gaisa maisiņu klātbūtnei, kas ventilācijas procesā kalpo kā gaisa rezervju telpa.

Zīdītājiem plaušas sasniedz maksimālo sarežģītību (skatīt nākamo sadaļu). Plaušās ir daudz saistaudu, un tās ieskauj plāns epitēlija slānis, ko sauc par viscerālo pleiru, kas turpinās viscerālajā pleirā, izlīdzinot ar krūškurvja sienām.

Abinieki gaisa spiediena iekļūšanai plaušās izmanto pozitīvu spiedienu, savukārt rāpuļiem, putniem un zīdītājiem, kas nav putni, - negatīvo spiedienu, kad gaiss tiek iespiests plaušās, paplašinot ribu būru.

Cilvēka elpošanas sistēmas daļas (orgāni)

Cilvēkiem un pārējiem zīdītājiem elpošanas sistēmu veido augšējā daļa, ko veido mute, deguna dobums, rīkle un balsene; apakšējā daļa, ko veido traheja un bronhi, un plaušu audu daļa.

Augšējā daļa vai augšējie elpošanas ceļi

Nāsis ir struktūras, caur kurām iekļūst gaiss, tām seko deguna kamera, kas izklāta ar epitēliju, kas izdala gļotādas vielas. Iekšējās nāsis savienojas ar rīkli (to, ko mēs parasti saucam par rīkli), kur notiek divu ceļu šķērsošana: gremošanas un elpošanas ceļu.

Gaiss ieplūst caur glottis atveri, bet ēdiens nokļūst caur barības vadu.

Pūtītes atrodas uz glottis ar mērķi novērst pārtikas iekļūšanu elpceļos, nosakot robežu starp orofarneks - porciju, kas atrodas aiz mutes, un balsenes un rīkles - zemāko segmentu. Glottis atveras balsenē (“balss lodziņā”), un tas savukārt dod ceļu trahejai.

Apakšējā daļa vai apakšējie elpošanas ceļi

Traheja ir caurules formas caurule, kuras diametrs ir 15-20 mm un garums ir 11 centimetri. Tās siena ir pastiprināta ar skrimšļainiem audiem, lai izvairītos no struktūras sabrukšanas, pateicoties tam, tā ir daļēji elastīga struktūra.

Skrimšļi atrodas pusmēness formā 15 vai 20 gredzenos, tas ir, tas pilnībā neaptver traheju.

Tranquea sadala divos bronhos, pa vienam katrai plaušai. Labais ir vertikālāks salīdzinājumā ar kreiso, kā arī ir īsāks un apjomīgāks. Pēc šīs pirmās dalīšanas plaušu parenhīmā seko secīgas apakšiedaļas.

Bronhu struktūra atgādina traheju skrimšļa, muskuļa un gļotādas klātbūtnes dēļ, kaut arī skrimšļa plāksnes mazinās, līdz tās izzūd, kad bronhi sasniedz 1 mm diametru.

Viņu iekšpusē katrs bronhs sadalās mazās caurulēs, ko sauc par bronhiolēm, kuras ved uz alveolu kanālu. Alveolās ir viens, ļoti plāns šūnu slānis, kas atvieglo gāzes apmaiņu ar kapilāru sistēmu.

Plaušu audi

Makroskopiski plaušas sadalās daivās ar plaisām. Labajā plaušā ir trīs daivas, bet kreisajā - tikai divas. Tomēr gāzes apmaiņas funkcionālā vienība nav plaušas, bet gan alveolakapilārā vienība.

Alveolas ir mazas maisiņas, kas veidotas kā vīnogu ķekari, kas atrodas bronhiolu galā un atbilst vismazākajam elpceļu sadalījumam. Tos sedz divu veidu šūnas, I un II.

Alveoli

I tipa šūnas raksturo plānas un ļauj izkliedēt gāzes. II tipa vielas ir vairāk nekā mazas nekā iepriekšējā grupā, mazāk plānas, un to uzdevums ir izdalīt virsmaktīvās vielas veidu, kas atvieglo alveolu izplešanos ventilācijā.

Epitēlija šūnas ir savstarpēji sadalītas ar saistaudu šķiedrām, lai plaušas būtu elastīgas. Līdzīgi ir plašs plaušu kapilāru tīkls, kur notiek gāzes apmaiņa.

Plaušas ieskauj mezoteliālo audu siena, ko sauc par pleiru. Šos audus parasti sauc par virtuālo telpu, jo tajos nav gaisa un tajā ir tikai neliels daudzums šķidruma.

Laringijas trahejas bronhu elpošanas sistēmas daļas 3D ilustrācija.

Trūkumi plaušās

Plaušu trūkums ir tāds, ka gāzes apmaiņa notiek tikai alveolās un alveolārajā kanālā. Gaisa daudzumu, kas sasniedz plaušas, bet atrodas apgabalā, kur nenotiek gāzes apmaiņa, sauc par mirušo telpu.

Tāpēc ventilācijas process cilvēkiem ir ļoti neefektīvs. Normāla ventilācija var aizstāt tikai vienu sesto daļu gaisa, kas atrodams plaušās. Piespiedu elpošanas gadījumā 20-30% gaisa ir ieslodzīti.

ribu būris

Ribu būris izvieto plaušas, un to veido muskuļu un kaulu komplekts. Kaulu sastāvdaļu veido mugurkaula kakla un muguras daļa, ribu būris un krūšu kauls. Diafragma ir vissvarīgākais elpošanas muskulis, kas atrodas mājas aizmugurē.

Ribās ir ievietoti papildu muskuļi, kurus sauc par starpkostāliem. Citi piedalās elpošanas mehānikā, piemēram, sternocleidomastoid un zvīņas, kas nāk no galvas un kakla. Šie elementi tiek ievietoti krūšu kaula daļā un pirmajās ribās.

Kā tas darbojas?

Skābekļa uzņemšana ir vitāli nepieciešama šūnu elpošanas procesiem, kur šī molekula tiek izmantota ATP ražošanai, pamatojoties uz barības vielām, kas barības procesā iegūtas vielmaiņas procesos.

Citiem vārdiem sakot, skābeklis kalpo molekulu oksidēšanai (sadedzināšanai) un tādējādi enerģijas iegūšanai. Viena no šī procesa atliekām ir oglekļa dioksīds, kas jāizvada no ķermeņa. Elpošana ietver šādus notikumus:

Ventilācija

Process sākas ar skābekļa uztveršanu atmosfērā caur iedvesmas procesu. Gaiss caur nāsīm nonāk elpošanas sistēmā, caur visu aprakstīto cauruļu komplektu nokļūstot plaušās.

Gaisa ieelpošana - elpošana - parasti ir piespiedu process, bet no automātiskas uz brīvprātīgu var notikt.

Smadzenēs muguras smadzenēs esošie neironi ir atbildīgi par normālu elpošanas regulēšanu. Tomēr ķermenis spēj regulēt elpošanu atkarībā no skābekļa vajadzībām.

Vidējs cilvēks miera stāvoklī elpo vidēji sešus litrus gaisa katru minūti, un intensīvas fiziskās slodzes laikā šis skaitlis var palielināties līdz 75 litriem.

Gāzes apmaiņa

Skābeklis atmosfērā ir gāzu maisījums, ko veido 71% slāpekļa, 20,9% skābekļa un neliela daļa citu gāzu, piemēram, oglekļa dioksīds.

Kad gaiss nonāk elpošanas traktā, sastāvs nekavējoties mainās. Iedvesmas process piesātina gaisu ar ūdeni, un, kad gaiss nonāk alveolās, tas sajaucas ar atlikušo gaisu no iepriekšējām iedvesmām. Šajā brīdī samazinās skābekļa daļējais spiediens un palielinās oglekļa dioksīda spiediens.

Elpošanas audos gāzes pārvietojas pēc koncentrācijas gradienta. Tā kā alveolās daļējs skābekļa spiediens ir lielāks (100 mm Hg) nekā plaušu kapilāru asinīs, (40 mm Hg) skābeklis difūzijas ceļā nonāk kapilāros.

Tāpat oglekļa dioksīda koncentrācija ir augstāka plaušu kapilāros (46 mm Hg) nekā alveolās (40 mm Hg), tāpēc oglekļa dioksīds izkliedējas pretējā virzienā: no asins kapilāriem līdz alveolām plaušas.

Autors: Fluid-filled_alveolus2_ja.svg: user: delldot (modificēts Hatsukari715) atvasināšanas darbs: OSH FPaD (Fluid-filled_alveolus2_ja.svg), via Wikimedia Commons

Gāzes transports

Skābekļa šķīdība ūdenī ir tik zema, ka, lai izpildītu vielmaiņas prasības, ir jābūt transporta līdzeklim. Dažos mazos bezmugurkaulniekos viņu šķidrumos izšķīdušā skābekļa daudzums ir pietiekams, lai apmierinātu indivīda prasības.

Tomēr cilvēkiem šādā veidā pārvadātā skābekļa būtu pietiekami tikai 1% no prasībām.

Šī iemesla dēļ skābekli - un ievērojamu daudzumu oglekļa dioksīda - asinīs pārnēsā pigmenti. Visos mugurkaulniekos šie pigmenti ir ierobežoti ar sarkano asins šūnu.

Dzīvnieku valstībā visizplatītākais pigments ir hemoglobīns - olbaltumvielu molekula, kuras struktūrā ir dzelzs. Katra molekula sastāv no 5% hema, kas ir atbildīga par asiņu sarkano krāsu un atgriezenisko saistīšanos ar skābekli, un 95% globīna.

Skābekļa daudzums, kas var saistīties ar hemoglobīnu, ir atkarīgs no daudziem faktoriem, ieskaitot skābekļa koncentrāciju: kad tas ir augsts, tāpat kā kapilāros, hemoglobīns saistās ar skābekli; kad koncentrācija ir zema, olbaltumvielas izdala skābekli.

Citi elpošanas ceļu pigmenti

Lai gan hemoglobīns ir elpošanas pigments, kas atrodas visiem mugurkaulniekiem un dažiem bezmugurkaulniekiem, tas nav vienīgais.

Dažos vēžveidīgajos bez galvas, galvkāju vēžveidīgajos un gliemjos ir zils pigments, ko sauc par hemocianīnu. Dzelzs vietā šai molekulā ir divi vara atomi.

Četrās polihetu ģimenēs ir pigments hlorcruorin, olbaltumviela, kuras struktūrā ir dzelzs un kura ir zaļā krāsā. Pēc struktūras un funkcijām tas ir līdzīgs hemoglobīnam, lai gan tas nav ierobežots ar nevienu šūnu struktūru un ir brīvs plazmā.

Visbeidzot, ir pigments, kura skābekļa nestspēja ir daudz mazāka nekā hemoglobīnam, ko sauc par hemeritrīnu. Tā ir sarkanā krāsā un ir sastopama dažādās jūras bezmugurkaulnieku grupās.

Biežas slimības

Astma

Tā ir patoloģija, kas ietekmē elpošanas ceļus, izraisot tā pietūkumu. Astmas lēkmes gadījumā muskuļi ap elpceļiem kļūst iekaisuši, un krasi samazinās gaisa daudzums, kas var iekļūt sistēmā.

Uzbrukumu var izraisīt virkne vielu, ko sauc par alergēniem, ieskaitot lolojumdzīvnieku kažokādas, ērces, aukstu klimatu, ķīmiskās vielas pārtikā, pelējumu, ziedputekšņus, cita starpā.

Plaušu tūska

Plaušu edēma sastāv no šķidruma uzkrāšanās plaušās, kas indivīdam apgrūtina elpošanu. Cēloņi parasti ir saistīti ar sastrēguma sirds mazspēju, kad sirds nesūknē pietiekami daudz asiņu.

Paaugstināts spiediens asinsvados nospiež šķidrumu gaisa telpā plaušās, tādējādi samazinot normālu skābekļa kustību plaušās.

Citi plaušu tūskas cēloņi ir nieru mazspēja, šauru artēriju klātbūtne, kas asinis ved uz nierēm, miokardīts, aritmijas, pārmērīgi lielas fiziskās aktivitātes, noteiktu zāļu lietošana, cita starpā.

Biežākie simptomi ir elpas trūkums, elpas trūkums, putu vai asiņu izspļaušana un paaugstināta sirdsdarbība.

Pneimonija

Pneimonija ir plaušu infekcija, un to var izraisīt dažādi mikroorganismi, ieskaitot baktērijas, piemēram, Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae un Chlamydias pneumoniae, vīrusus vai sēnītes, piemēram, Pneumocystis jiroveci.

Tas izpaužas kā alveolāru telpu iekaisums. Tā ir ļoti lipīga slimība, jo izraisītājus var izplatīt gaisā un ātri izplatīties, šķaudot un klepojot.

Starp cilvēkiem, kas ir visvairāk pakļauti šai patoloģijai, ir personas, kas vecākas par 65 gadiem un kurām ir veselības problēmas. Simptomi ir drudzis, drebuļi, flegma klepus, elpas trūkums, elpas trūkums un sāpes krūtīs.

Lielākajai daļai gadījumu nav nepieciešama hospitalizācija, un slimību var ārstēt ar antibiotikām (bakteriālas pneimonijas gadījumā), ko ievada perorāli, atpūtas un dzeramajiem šķidrumiem.

Bronhīts

Bronhīts rodas kā iekaisuma process caurulēs, kas plaušām pārvadā skābekli, infekcijas vai citu iemeslu dēļ. Šī slimība tiek klasificēta kā akūta un hroniska.

Simptomi ir vispārējs savārgums, gļotu klepus, elpas trūkums un spiediens krūtīs.

Bronhīta ārstēšanai ieteicams lietot aspirīnu vai acetaminofēnu, lai pazeminātu drudzi, dzert lielu daudzumu šķidruma un atpūsties. Ja to izraisa baktēriju izraisītājs, tiek ņemtas antibiotikas.

Atsauces

Franču, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Ekerts. Dzīvnieku fizioloģija: mehānismi un pielāgojumi. Mc Graw-Hill Interamericana
Gutiérrez, AJ (2005). Personīgā apmācība: pamati, pamati un pielietojums. INDE.
Hikmans, CP, Roberts, LS, Larsons, A., Obers, WC, & Garrison, C. (2001). Integrētie zooloģijas principi (15. sēj.). Ņujorka: Makgreivs.
Smits-Ágreda, JM (2004). Runas, redzes un dzirdes orgānu anatomija. Panamerican Medical Ed.
Teilors, NB, & Best, CH (1986). Medicīnas prakses fizioloģiskais pamats. Pan American.
Atbalstīja, À. M. (2005). Fizisko aktivitāšu un sporta fizioloģijas pamati. Panamerican Medical Ed.

ELPOŠANAS SISTĒMA: FUNKCIJAS, DAĻAS, DARBĪBA - BIOLOĢIJA - 2025