Функции дыхательной системы, детали, работа



дыхательная система или дыхательный аппарат содержит ряд специализированных органов, обеспечивающих обмен газами, который включает в себя поглощение кислорода и удаление углекислого газа.

Существует ряд шагов, которые позволяют поступление кислорода в клетку и устранение углекислого газа, включая обмен воздуха между атмосферой и легкими (вентиляция), за которым следует диффузия и обмен газов на легочной поверхности. , транспорт кислорода и газообмена на клеточном уровне.

Это разнообразная система в царстве животных, состоящая из разнообразных структур в зависимости от линии обучения. Например, у рыб есть функциональные структуры в водной среде, такие как жабры, у млекопитающих есть легкие и большинство трахей беспозвоночных..

Одноклеточные животные, такие как простейшие, не требуют специальных структур для дыхания, а газообмен происходит путем простой диффузии.

У людей система состоит из носового глотки, глотки, гортани, трахеи и легких. Последние разветвляются последовательно в бронхах, бронхиолах и альвеолах. Пассивный обмен молекул кислорода и углекислого газа происходит в альвеолах.

индекс

  • 1 Определение дыхания
  • 2 функции
  • 3 Органы дыхания в животном мире
    • 3.1 Трахеи
    • 3.2 Жабры
    • 3.3 Легкие
  • 4 части (органы) дыхательной системы у человека
    • 4.1 Высокая часть или верхние дыхательные пути
    • 4.2 Нижняя часть или нижние дыхательные пути
    • 4.3 Легочная ткань
    • 4.4 Недостатки легких
    • 4.5 Грудная клетка
  • 5 Как это работает?
    • 5.1 Вентиляция
    • 5.2 Газообмен
    • 5.3 Транспортировка газов
    • 5.4 Другие дыхательные пигменты
  • 6 Общие заболевания
    • 6.1 Астма
    • 6.2 Отек легких
    • 6.3 Пневмонии
    • 6.4 Бронхит
  • 7 ссылок

Определение дыхания

Термин «дыхание» можно определить двумя способами. В разговорной речи, когда мы используем слово «дышать», мы описываем действие по извлечению кислорода и удалению углекислого газа во внешнюю среду..

Тем не менее, концепция дыхания включает в себя более широкий процесс, чем просто вход и выход воздуха в грудной клетке. Все механизмы, связанные с использованием кислорода, транспорта в крови и производства углекислого газа, происходят на клеточном уровне.

Второй способ определения слова дыхание - на клеточном уровне, и этот процесс называется клеточным дыханием, где реакция кислорода происходит с неорганическими молекулами, которые производят энергию в форме АТФ (аденозинтрифосфата), воды и углекислого газа..

Следовательно, более точным способом обозначения процесса взятия и выдыхания воздуха посредством грудных движений является термин «вентиляция»..

функции

Основная функция дыхательной системы заключается в организации процессов забора кислорода извне с помощью механизмов вентиляции и клеточного дыхания. Одним из отходов процесса является углекислый газ, который попадает в кровоток, попадает в легкие и выводится из организма в атмосферу..

Дыхательная система отвечает за обеспечение всех этих функций. Он специально отвечает за фильтрацию и увлажнение воздуха, который попадет в организм, в дополнение к фильтрации нежелательных молекул.

Также отрегулируйте pH жидкостей организма - косвенно - контролируя концентрацию CO2, либо сохраняя его, либо устраняя. С другой стороны, он участвует в регуляции температуры, секреции гормонов в легких и помогает обонятельной системе в обнаружении запахов..

Кроме того, каждый элемент системы отвечает за определенную функцию: ноздри нагревают воздух и обеспечивают защиту от микробов, глотки, гортани и трахеи, опосредующих прохождение воздуха..

Кроме того, глотка вмешивается в процесс прохождения пищи и гортани в процессе фонации. Наконец, процесс газообмена происходит в альвеолах.

Органы дыхания в животном мире

У мелких животных размером менее 1 мм газообмен может происходить через кожу. Фактически, некоторые линии животных, такие как простейшие, губки, кишечники и некоторые черви, осуществляют процесс газообмена посредством простой диффузии..

У более крупных животных, таких как рыба и амфибия, также присутствует кожное дыхание, чтобы дополнить дыхание, выполняемое жабрами или легкими..

Например, лягушки могут осуществлять весь процесс газообмена через кожу на стадиях гибернации, поскольку они полностью погружены в пруды. В случае саламандр, есть образцы, которые полностью лишены легких и дышат через кожу.

Однако с увеличением сложности животных необходимо наличие специализированных органов для обмена газами и удовлетворения высоких энергетических потребностей многоклеточных животных..

Далее анатомия органов, которые обеспечивают обмен газами у разных групп животных, будет подробно описана:

трахеи

Насекомые и некоторые членистоногие имеют очень эффективную и прямую дыхательную систему. Он состоит из системы трубок, называемых трахеями, которые распространяются по всему телу животного..

Трахеи разветвляются на более узкие трубки (диаметром около 1 мкм), называемые траншами. Они заняты жидкостью и заканчиваются в прямой связи с мембранами клеток.

Воздух поступает в систему через ряд отверстий, которые ведут себя как клапан, называемый дыхальцами. Они имеют способность закрываться в ответ на потерю воды, чтобы предотвратить высыхание. Он также имеет фильтры для предотвращения попадания нежелательных веществ.

Некоторые насекомые, такие как пчелы, могут выполнять движения тела, направленные на вентиляцию трахеальной системы..

жабры

Жабры, также называемые жабрами, обеспечивают эффективное дыхание в водной среде. У иглокожих они состоят из расширения поверхности их тел, тогда как у морских червей и земноводных они представляют собой плюмы или пучки..

Наиболее эффективны они в рыбе и состоят из системы внутренних жабр. Они представляют собой нитевидные структуры с адекватным кровоснабжением, которое идет против течения воды. С помощью этой системы «противоток» вы можете обеспечить максимальное извлечение кислорода из воды.

Вентиляция жабр связана с движениями животного и открытием рта. В земной среде жабры теряют плавающую опору воды, они высыхают и нити собираются вместе, что приводит к разрушению всей системы.

По этой причине рыбы задыхаются, когда они находятся вне воды, хотя у них есть большое количество кислорода вокруг них..

легкие

Легкие позвоночных представляют собой внутренние полости, снабженные обильными сосудами, функция которых заключается в обеспечении газообмена с кровью. У некоторых беспозвоночных мы говорим о «легких», хотя эти структуры не гомологичны друг другу и гораздо менее эффективны.

У амфибий легкие очень просты, похожи на сумку, которая у некоторых лягушек подразделяется. Площадь, доступная для обмена, увеличивается в легких не-птичьих рептилий, которые подразделяются на многочисленные взаимосвязанные мешочки..

В линии птиц эффективность легких повышается благодаря наличию воздушных мешочков, которые служат в качестве резервного воздушного пространства в процессе вентиляции.

Легкие достигают максимальной сложности у млекопитающих (см. Следующий раздел). Легкие богаты соединительной тканью и окружены тонким слоем эпителия, называемого висцеральной плеврой, которая продолжается в висцеральную плевру, выровненную со стенками грудной клетки..

Амфибии используют положительное давление для входа воздуха в легкие, в то время как рептилии, не являющиеся птицами, птицы и млекопитающие используют отрицательное давление, когда воздух выталкивается в легкие путем расширения грудной клетки..

Части (органы) дыхательной системы у человека

У людей и у остальных млекопитающих дыхательная система состоит из высокой части, состоящей из рта, носовой полости, глотки и гортани; нижняя часть трахеи и бронхов и часть легочной ткани.

Высокая часть или верхние дыхательные пути

Ноздри - это структуры, через которые поступает воздух, за ними следует носовая камера, покрытая эпителием, который выделяет слизистые вещества. Внутренние ноздри соединяются с глоткой (то, что мы обычно называем горлом), где происходит пересечение двух путей: пищеварительного и дыхательного..

Воздух входит через отверстие голосовой щели, в то время как еда продолжает свой путь вниз по пищеводу.

Надгортанник расположен на голосовой щели с целью предотвращения попадания пищи в дыхательные пути, устанавливая границу между ротоглоткой - частью, расположенной за ртом, и гортани - глоткой - нижним сегментом. Глотти открывается в гортани («голосовой ящик»), и это, в свою очередь, уступает место трахее.

Низкая часть или нижние дыхательные пути

Трахея представляет собой трубчатый проток диаметром от 15 до 20 мм и длиной 11 сантиметров. Его стенка укреплена хрящевой тканью, чтобы избежать разрушения структуры, благодаря этому является полуэластичной структурой.

Хрящ расположен в форме полумесяца в 15 или 20 кольцах, то есть он не полностью окружает трахею.

Траншея разветвляется на две бронхи, по одной на каждое легкое. Право более вертикальное, по сравнению с левым, в дополнение к тому, что оно короче и более объемное. После этого первого деления в паренхиме легких следуют последовательные подразделения.

Структура бронхов напоминает трахею из-за присутствия хряща, мышц и слизистой, хотя хрящевые пластинки уменьшаются до исчезновения, когда бронхи достигают диаметра 1 мм..

Внутри них каждый бронх делится на маленькие трубки, называемые бронхиолами, которые ведут к альвеолярному протоку. Альвеолы ​​имеют очень тонкий слой клеток, что облегчает обмен газами с капиллярной системой.

Легочная ткань

Макроскопически легкие делятся на доли трещинами. Правое легкое состоит из трех долей, а левое - только двух. Однако функциональной единицей газообмена является не легкие, а альвеолокапиллярная единица.

Альвеолы ​​представляют собой небольшие мешочки с гроздьями винограда, которые расположены в конце бронхиол и соответствуют наименьшему подразделению дыхательных путей. Они покрыты двумя типами клеток, I и II.

Ячейки типа I характеризуются тем, что они тонкие и допускают диффузию газов. Те, что типа II, более чем маленькие, чем предыдущая группа, менее тонкие, и его функция заключается в выделении вещества типа поверхностно-активного вещества, которое способствует расширению альвеолы ​​при вентиляции..

Клетки эпителия перемежаются с волокнами соединительной ткани, поэтому легкое эластично. Точно так же существует обширная сеть легочных капилляров, где происходит газообмен.

Легкие окружены стенкой с мезотелиальной тканью, называемой плеврой. Эту ткань обычно называют виртуальным пространством, так как она не содержит воздуха внутри и содержит лишь небольшое количество жидкости.

Недостатки легких

Недостатком легких является то, что обмен газов происходит только в альвеолах и альвеолярных протоках. Объем воздуха, который достигает легких, но находится в области, где газообмен не происходит, называется мертвым пространством.

Поэтому процесс вентиляции у человека крайне неэффективен. Нормальная вентиляция позволяет заменить только шестую часть воздуха, содержащегося в легких. В случае принудительного дыхания 20-30% воздуха задерживается.

Грудная клетка

Грудная клетка содержит легкие и состоит из множества мышц и костей. Костный компонент состоит из шейного и спинного отдела позвоночника, грудной клетки и грудины. Диафрагма является наиболее важной дыхательной мышцей, находящейся в задней части дома..

В ребра вставлены дополнительные мышцы, называемые межреберными. Другие участвуют в дыхательной механике, такой как sternocleidomastoid и scalenes, которые происходят из головы и шеи. Эти элементы вставляются в грудину и в первые ребра.

Как это работает?

Поглощение кислорода жизненно важно для процессов клеточного дыхания, где взятие этой молекулы для производства АТФ происходит, начиная с питательных веществ, полученных в процессе питания метаболическими процессами..

Другими словами, кислород служит для окисления (сжигания) молекул и тем самым вырабатывает энергию. Одним из остатков этого процесса является углекислый газ, который должен быть удален из организма. Дыхание включает в себя следующие события:

вентиляция

Процесс начинается с поглощения кислорода в атмосферу через процесс вдохновения. Воздух поступает в дыхательную систему через ноздри, через весь описанный набор трубок в легкие..

Забор воздуха - дыхание - обычно непроизвольный процесс, но он может перейти от автоматического к произвольному.

В мозге нейроны костного мозга отвечают за нормальную регуляцию дыхания. Однако организм способен регулировать дыхание в зависимости от потребности в кислороде.

Средний человек в состоянии покоя вдыхает в среднем шесть литров воздуха в минуту, и эта цифра может увеличиваться до 75 литров во время интенсивных упражнений.

Газообмен

Кислород в атмосфере представляет собой смесь газов, состоящих из 71% азота, 20,9% кислорода и небольшой доли других газов, таких как диоксид углерода.

Когда воздух попадает в дыхательные пути, состав меняется немедленно. Процесс вдоха насыщает воздух водой, и когда воздух достигает альвеол, он смешивается с остаточным воздухом от предыдущих вдохов. В этот момент парциальное давление кислорода уменьшается, а давление углекислого газа увеличивается.

В тканях дыхательных путей газы движутся в соответствии с градиентами концентраций. Поскольку парциальные давления кислорода в альвеолах (100 мм рт. Ст.) Выше, чем в крови легочных капилляров, (40 мм рт. Ст.) Кислород проходит в капилляры в процессе диффузии.

Точно так же концентрация углекислого газа в легочных капиллярах выше (46 мм рт. Ст.), Чем в альвеолах (40 мм рт. Ст.), Поэтому углекислый газ диффундирует в противоположном направлении: от кровеносных капилляров к альвеолам в легкие.

Транспорт газов

В воде растворимость кислорода настолько низка, что должны быть транспортные средства для удовлетворения метаболических потребностей. У некоторых мелких беспозвоночных количество кислорода, растворенного в их жидкости, достаточно для удовлетворения потребностей человека..

Однако у людей кислород, транспортируемый таким образом, достиг бы только 1% от требований.

По этой причине кислород - и значительное количество углекислого газа - транспортируется пигментами в крови. У всех позвоночных эти пигменты ограничены эритроцитами.

В животном мире наиболее распространенным пигментом является гемоглобин, молекула белковой природы, которая содержит в своем составе железо. Каждая молекула состоит из 5% гема, отвечающего за красный цвет крови и обратимое связывание с кислородом, и 95% глобина.

Количество кислорода, которое может связываться с гемоглобином, зависит от многих факторов, включая концентрацию кислорода: когда он высок, как в капиллярах, гемоглобин связывается с кислородом; Когда концентрация низкая, белок выделяет кислород.

Другие дыхательные пигменты

Хотя гемоглобин является дыхательным пигментом, присутствующим у всех позвоночных и у некоторых беспозвоночных, он не является единственным.

У некоторых десятиногих ракообразных, ракообразных головоногих и моллюсков есть синий пигмент, называемый гемоцианином. Вместо железа эта молекула имеет два атома меди.

В четырех семействах полихет есть хлоркруориновый пигмент, белок, который имеет железо в своей структуре и является зеленым. По структуре и функционированию он похож на гемоглобин, хотя он не ограничен какой-либо клеточной структурой и свободен в плазме..

Наконец, существует пигмент с нагрузкой по кислороду, значительно меньшей, чем у гемоглобина, называемый гемеритрин. Это красный и присутствует в нескольких группах морских беспозвоночных.

Общие заболевания

астма

Это патология, которая поражает дыхательные пути, вызывая их отек. При приступе астмы мышцы, окружающие дыхательные пути, воспаляются, и количество воздуха, которое может попасть в систему, резко уменьшается.

Приступ может быть спровоцирован рядом веществ, называемых аллергенами, в том числе шерстью домашних животных, клещами, холодным климатом, химическими веществами, присутствующими в пище, плесенью, пыльцой и другими..

Отек легких

Отек легких состоит из скопления жидкости в легких, что препятствует дыхательной способности человека. Причины обычно связаны с застойной сердечной недостаточностью, когда сердце не накачивает достаточно крови.

Повышенное давление в кровеносных сосудах выталкивает жидкость в воздушные пространства внутри легких, уменьшая тем самым нормальное движение кислорода в легких.

Другими причинами отека легких являются почечная недостаточность, наличие узких артерий, по которым кровь попадает в почки, миокардит, аритмия, чрезмерная физическая активность на месте, использование определенных лекарств и другие..

Наиболее распространенными симптомами являются затрудненное дыхание, одышка, отхаркивание пены или крови и учащенное сердцебиение..

пневмоний

Пневмонии являются инфекциями легких и могут быть вызваны различными микроорганизмами, включая бактерии, такие как Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae и Chlamydias pneumoniae, вирус или грибки, как Pneumocystis jiroveci.

Появляется как воспаление альвеолярных пространств. Это очень заразная болезнь, потому что возбудители могут распространяться по воздуху и быстро распространяться при чихании и кашле..

Люди, наиболее подверженные этой патологии, включают людей старше 65 лет и имеющих проблемы со здоровьем. Симптомы включают лихорадку, озноб, кашель с мокротой, одышка, одышка и боль в груди.

В большинстве случаев не требуется госпитализация, и болезнь можно лечить с помощью антибиотиков (при бактериальной пневмонии), вводимых перорально, покоя и приема жидкости.

бронхит

Бронхит присутствует как воспалительный процесс протоков, которые переносят кислород в легкие, вызванный инфекцией или по другим причинам. Это заболевание классифицируется как острое и хроническое.

Среди симптомов - общее недомогание, кашель со слизью, затрудненное дыхание и давление в груди..

Для лечения бронхита рекомендуется принимать аспирин или ацетаминофен, чтобы уменьшить жар, принимать значительное количество жидкости и отдыхать. Если это вызвано бактериальным агентом, антибиотики принимаются.

ссылки

  1. Френч К., Рэндалл Д. и Бурггрен В. (1998). Эккерт. Физиология животных: механизмы и приспособления. Mc Graw-Hill Interamericana
  2. Гутьеррес, А.Дж. (2005). Персональный тренинг: основы, основы и приложения. INDE.
  3. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Интегрированные принципы зоологии (Том 15). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
  4. Смит-Агреда, Дж. М. (2004). Анатомия органов языка, зрения и слуха. Ed. Panamericana Medical.
  5. Тейлор, Н. Б. и Бест, С. Х. (1986). Физиологические основы медицинской практики. ПанамериканаЛ.
  6. Вивед, А. М. (2005). Основы физиологии физической активности и спорта. Ed. Panamericana Medical.