Funkcje układu oddechowego, części, działanie



The układ oddechowy lub aparat oddechowy składa się z szeregu wyspecjalizowanych narządów do pośredniczenia w wymianie gazów, co obejmuje pobieranie tlenu i eliminację dwutlenku węgla.

Istnieje szereg kroków, które umożliwiają nadejście tlenu do komórki i eliminację dwutlenku węgla, w tym wymianę powietrza między atmosferą i płucami (wentylacja), a następnie dyfuzję i wymianę gazów na powierzchni płuc. , transport tlenu i wymiana gazu na poziomie komórkowym.

Jest to zróżnicowany system w królestwie zwierząt, złożony z różnych struktur w zależności od linii studiów. Na przykład ryby mają funkcjonalne struktury w środowisku wodnym, takie jak skrzela, ssaki mają płuca i większość tchawicy bezkręgowców.

Zwierzęta jednokomórkowe, takie jak pierwotniaki, nie wymagają specjalnych struktur do oddychania, a wymiana gazu zachodzi poprzez prostą dyfuzję.

U ludzi układ składa się z gardła nosowego, gardła, krtani, tchawicy i płuc. Te ostatnie są kolejno rozgałęzione w oskrzelach, oskrzelikach i pęcherzykach płucnych. Bierna wymiana cząsteczek tlenu i dwutlenku węgla zachodzi w pęcherzykach płucnych.

Indeks

  • 1 Definicja oddychania
  • 2 Funkcje
  • 3 Narządy oddechowe w królestwie zwierząt
    • 3.1 Tchawice
    • 3.2 Skrzela
    • 3.3 Płuca
  • 4 Części (narządy) układu oddechowego u ludzi
    • 4.1 Wysoka część lub górne drogi oddechowe
    • 4.2 Niska porcja lub dolne drogi oddechowe
    • 4.3 Tkanka płucna
    • 4.4 Wady płuc
    • 4.5 Skrzynia piersiowa
  • 5 Jak to działa?
    • 5.1 Wentylacja
    • 5.2 Wymiana gazu
    • 5.3 Transport gazów
    • 5.4 Inne pigmenty układu oddechowego
  • 6 Częste choroby
    • 6.1 Astma
    • 6.2 Obrzęk płuc
    • 6.3 Zapalenie płuc
    • 6.4 Zapalenie oskrzeli
  • 7 referencji

Definicja oddychania

Termin „oddychanie” można zdefiniować na dwa sposoby. Potocznie, kiedy używamy słowa oddychaj, opisujemy działanie pobierania tlenu i usuwania dwutlenku węgla do środowiska zewnętrznego.

Jednak koncepcja oddychania obejmuje szerszy proces niż po prostu wchodzenie i wychodzenie z powietrza w klatce piersiowej. Wszystkie mechanizmy związane z użyciem tlenu, transportem we krwi i wytwarzaniem dwutlenku węgla występują na poziomie komórkowym.

Drugim sposobem określenia słowa oddychanie jest poziom komórkowy, a proces ten nazywany jest oddychaniem komórkowym, w którym reakcja tlenu zachodzi z cząsteczkami nieorganicznymi, które wytwarzają energię w postaci ATP (adenozynotrifosforanu), wody i dwutlenku węgla..

Dlatego bardziej precyzyjnym sposobem odniesienia się do procesu pobierania i wydalania powietrza przez ruchy klatki piersiowej jest określenie „wentylacja”.

Funkcje

Główną funkcją układu oddechowego jest koordynacja procesów pobierania tlenu z zewnątrz za pomocą mechanizmów wentylacji i oddychania komórkowego. Jednym z odpadów tego procesu jest dwutlenek węgla, który dociera do krwiobiegu, przechodzi do płuc i jest usuwany z organizmu do atmosfery..

Układ oddechowy jest odpowiedzialny za pośredniczenie wszystkich tych funkcji. Jest on szczególnie odpowiedzialny za filtrowanie i nawilżanie powietrza, które dostanie się do ciała, oprócz filtrowania niepożądanych cząsteczek.

Regulują także pH płynów ustrojowych - pośrednio - kontrolując stężenie CO2, albo go zatrzymać, albo go wyeliminować. Z drugiej strony bierze udział w regulacji temperatury, wydzielaniu hormonów w płucach i wspomaga system węchowy w wykrywaniu zapachów.

Ponadto każdy element systemu odpowiada za określoną funkcję: nozdrza podgrzewają powietrze i zapewniają ochronę zarazkom, gardłu, krtani i tchawicy pośredniczącym w przepływie powietrza.

Ponadto gardło interweniuje w przechodzeniu pokarmu i krtani w procesie fonacji. Wreszcie proces wymiany gazowej zachodzi w pęcherzykach płucnych.

Narządy oddechowe w królestwie zwierząt

U małych zwierząt, mniejszych niż 1 mm, wymiana skóry może nastąpić przez skórę. W rzeczywistości niektóre linie rodowe zwierząt, takie jak pierwotniaki, gąbki, cyndary i niektóre robaki, przeprowadzają proces wymiany gazu za pomocą prostej dyfuzji.

U większych zwierząt, takich jak ryby i płazy, obecne jest również oddychanie skóry, w celu uzupełnienia oddychania wykonywanego przez skrzela lub płuca.

Na przykład, żaby mogą przeprowadzić cały proces wymiany gazu przez skórę w etapach hibernacji, ponieważ są one całkowicie zanurzone w stawach. W przypadku salamandry są okazy, które zupełnie nie mają płuc i oddychają przez skórę.

Jednak wraz ze wzrostem złożoności zwierząt konieczna jest obecność wyspecjalizowanych organów do wymiany gazów i zaspokojenia wysokich wymagań energetycznych zwierząt wielokomórkowych.

Następnie zostanie szczegółowo opisana anatomia organów, które pośredniczą w wymianie gazów w różnych grupach zwierząt:

Ślady

Owady i niektóre stawonogi mają bardzo skuteczny i bezpośredni układ oddechowy. Składa się z układu rurek, zwanych tchawiczymi, które rozciągają się w całym ciele zwierzęcia.

Tchawice rozgałęziają się w węższe rurki (o średnicy około 1 μm) zwane tranchaelami. Są zajęte przez płyn i kończą się bezpośrednim powiązaniem z błonami komórek.

Powietrze dostaje się do układu przez szereg otworów, które zachowują się jak zawór zwany przetchlinkami. Mają zdolność zamykania w odpowiedzi na utratę wody, aby zapobiec wysuszeniu. Posiada również filtry zapobiegające przedostawaniu się niepożądanych substancji.

Niektóre owady, takie jak pszczoły, mogą wykonywać ruchy ciała mające na celu wentylację systemu tchawicy.

Skrzela

Skrzela, zwane również skrzelami, umożliwiają skuteczne oddychanie w środowisku wodnym. W szkarłupniach składają się z przedłużenia powierzchni ich ciał, podczas gdy w robakach morskich i płazach są pióropuszami lub kępkami..

Najbardziej wydajne są ryby i składają się z systemu wewnętrznych skrzeli. Są to struktury nitkowate z odpowiednim dopływem krwi, który jest przeciwny prądowi wody. Dzięki temu systemowi „przeciwprąd” można zapewnić maksymalną ekstrakcję tlenu z wody.

Wentylacja skrzeli jest związana z ruchami zwierzęcia i otwarciem ust. W ziemskich środowiskach skrzela tracą pływające podparcie wody, wysychają, a włókna łączą się, co prowadzi do upadku całego systemu.

Z tego powodu ryby duszą się, gdy są poza wodą, chociaż mają wokół siebie duże ilości tlenu.

Płuca

Płuca kręgowców są wewnętrznymi jamami, zaopatrzonymi w obfite naczynia, których zadaniem jest pośredniczenie w wymianie gazu z krwią. W niektórych bezkręgowcach mówimy o „płucach”, chociaż struktury te nie są do siebie homologiczne i są znacznie mniej wydajne.

W płazach płuca są bardzo proste, podobne do worka, który w niektórych żabach jest podzielony. Obszar dostępny do wymiany wzrasta w płucach nie-ptasich gadów, które są podzielone na liczne połączone ze sobą worki..

W linii ptaków wydajność płuc wzrasta dzięki obecności pęcherzyków powietrza, które służą jako przestrzeń rezerwowa powietrza w procesie wentylacji.

Płuca osiągają maksymalną złożoność u ssaków (patrz następny rozdział). Płuca są bogate w tkankę łączną i są otoczone cienką warstwą nabłonka zwaną opłucną trzewną, która przechodzi w opłucnę trzewną, wyrównaną ze ścianami klatki piersiowej..

Płazy używają dodatniego ciśnienia do wlotu powietrza do płuc, podczas gdy nie-ptasie gady, ptaki i ssaki używają podciśnienia, gdzie powietrze jest wypychane do płuc przez rozszerzenie klatki piersiowej.

Części (narządy) układu oddechowego u ludzi

U ludzi iu pozostałych ssaków układ oddechowy składa się z części wysokiej, złożonej z jamy ustnej, jamy nosowej, gardła i krtani; dolna część tchawicy i oskrzeli oraz część tkanki płucnej.

Wysoka część lub górne drogi oddechowe

Nozdrza są strukturami, przez które wchodzi powietrze, po których następuje komora nosowa pokryta nabłonkiem, który wydziela substancje śluzowe. Wewnętrzne nozdrza łączą się z gardłem (co zwykle nazywamy gardłem), gdzie następuje skrzyżowanie dwóch dróg: przewodu pokarmowego i oddechowego.

Powietrze dostaje się przez otwór głośni, podczas gdy jedzenie przechodzi w dół przełyku.

Nagłośnia znajduje się na głośni, w celu zapobieżenia przedostawaniu się żywności do dróg oddechowych, ustanawiając granicę między częścią ustno-gardłową - częścią znajdującą się za ustami - a krtaniowo-gardłową - niższym segmentem -. Głośnia otwiera się w krtani („skrzynia głosowa”), a to z kolei ustępuje tchawicy.

Niska porcja lub dolne drogi oddechowe

Tchawica jest rurowym kanałem o średnicy od 15 do 20 mm i długości 11 centymetrów. Jego ściana jest wzmocniona tkanką chrzęstną, aby uniknąć zawalenia się konstrukcji, dzięki czemu jest półelastyczną strukturą.

Chrząstka znajduje się w kształcie półksiężyca w 15 lub 20 pierścieniach, to znaczy nie otacza całkowicie tchawicy.

Tranchea rozgałęzia się na dwa oskrzela, po jednym dla każdego płuca. Prawa jest bardziej pionowa w porównaniu do lewej, oprócz tego, że jest krótsza i bardziej obszerna. Po tym pierwszym podziale następują kolejne podziały w miąższu płucnym.

Struktura oskrzeli przypomina tchawicę ze względu na obecność chrząstki, mięśni i błony śluzowej, chociaż płytki chrząstki zmniejszają się aż do zaniku, gdy oskrzela osiągają średnicę 1 mm.

W ich obrębie każdy oskrzela dzieli się na małe rurki zwane oskrzelikami, które prowadzą do przewodu pęcherzykowego. Pęcherzyki mają bardzo cienką warstwę komórek, która ułatwia wymianę gazów z systemem naczyń włosowatych.

Tkanka płucna

Makroskopowo płuca są podzielone na płaty przez szczeliny. Prawe płuco składa się z trzech płatów, a lewe ma tylko dwa. Jednak funkcjonalną jednostką wymiany gazowej nie są płuca, lecz jednostka pęcherzykowo-kapilarna.

Pęcherzyki to małe woreczki z kiściami winogron, które znajdują się na końcu oskrzelików i odpowiadają najmniejszemu podziałowi dróg oddechowych. Są one pokryte dwoma typami komórek, I i II.

Ogniwa typu I charakteryzują się tym, że są cienkie i umożliwiają dyfuzję gazów. Te typu II są więcej niż małe niż poprzednia grupa, mniej cienkie i ich zadaniem jest wydzielanie substancji typu środka powierzchniowo czynnego, która ułatwia ekspansję pęcherzyków płucnych w wentylacji.

Komórki nabłonka przeplatają się z włóknami tkanki łącznej, tak że płuco jest elastyczne. Podobnie istnieje rozległa sieć naczyń włosowatych płuc, w których zachodzi wymiana gazowa.

Płuca są otoczone ścianą z tkanką mezotelialną zwaną opłucną. Tkanka ta jest zwykle nazywana przestrzenią wirtualną, ponieważ nie zawiera powietrza wewnątrz i ma ciecz tylko w niewielkich ilościach.

Wady płuc

Wadą płuc jest to, że wymiana gazów zachodzi tylko w pęcherzykach i przewodach pęcherzykowych. Objętość powietrza, która dociera do płuc, ale znajduje się w obszarze, w którym nie występuje wymiana gazu, nazywana jest martwą przestrzenią.

Dlatego proces wentylacji u ludzi jest niezwykle nieefektywny. Normalna wentylacja zastępuje tylko szóstą część powietrza znajdującego się w płucach. W przypadku wymuszonego oddychania 20-30% powietrza jest uwięzione.

Skrzynia piersiowa

Klatka piersiowa mieści płuca i składa się z zestawu mięśni i kości. Składnik kostny tworzą kolce szyjne i grzbietowe, klatka piersiowa i mostek. Przepona jest najważniejszym mięśniem oddechowym, znajdującym się z tyłu domu.

W żebra znajdują się dodatkowe mięśnie, zwane międzyplonami. Inni uczestniczą w mechanice oddechowej, takiej jak sternocleidomastoid i skale, które pochodzą z głowy i szyi. Elementy te są wstawiane w mostek i pierwsze żebra.

Jak to działa?

Wychwyt tlenu jest niezbędny dla procesów oddychania komórkowego, gdzie pobieranie tej cząsteczki do produkcji ATP odbywa się począwszy od składników odżywczych uzyskanych w procesie żywienia przez procesy metaboliczne.

Innymi słowy, tlen służy do utleniania (spalania) cząsteczek, a tym samym do wytwarzania energii. Jedną z pozostałości tego procesu jest dwutlenek węgla, który musi zostać wydalony z organizmu. Oddychanie obejmuje następujące wydarzenia:

Wentylacja

Proces rozpoczyna się od pobrania tlenu do atmosfery poprzez proces wdechu. Powietrze dostaje się do układu oddechowego przez nozdrza, przez cały zestaw opisanych rurek, do płuc.

Wlot powietrza - oddychanie - jest normalnie mimowolnym procesem, ale może być automatyczny i dobrowolny.

W mózgu neurony szpiku są odpowiedzialne za normalną regulację oddychania. Jednak organizm jest w stanie regulować oddychanie w zależności od zapotrzebowania na tlen.

Przeciętny człowiek w stanie spoczynku oddycha średnio sześcioma litrami powietrza na minutę i liczba ta może wzrosnąć do 75 litrów w okresach intensywnych ćwiczeń.

Wymiana gazu

Tlen w atmosferze jest mieszaniną gazów składającą się z 71% azotu, 20,9% tlenu i niewielkiej części innych gazów, takich jak dwutlenek węgla.

Gdy powietrze dostaje się do dróg oddechowych, skład zmienia się natychmiast. Proces wdechowy nasyca powietrze wodą, a gdy powietrze dociera do pęcherzyków, miesza się z resztkami powietrza z poprzednich wdechów. W tym momencie ciśnienie cząstkowe tlenu maleje, a dwutlenku węgla wzrasta.

W tkankach oddechowych gazy poruszają się po gradientach stężeń. Ponieważ ciśnienia cząstkowe tlenu są większe w pęcherzykach płucnych (100 mm Hg) niż we krwi naczyń włosowatych płuc, (40 mm Hg) tlen przechodzi do naczyń włosowatych w procesie dyfuzji.

Podobnie stężenie dwutlenku węgla jest większe w naczyniach włosowatych płuc (46 mm Hg) niż w pęcherzykach płucnych (40 mm Hg), dlatego dwutlenek węgla dyfunduje w przeciwnym kierunku: od naczyń włosowatych do pęcherzyków w płuca.

Transport gazów

W wodzie rozpuszczalność tlenu jest tak niska, że ​​musi istnieć środek transportu, aby spełnić wymagania metaboliczne. W niektórych bezkręgowcach o niewielkich rozmiarach ilość tlenu rozpuszczonego w ich płynach jest wystarczająca do spełnienia indywidualnych wymagań.

Jednak w ludziach transportowany w ten sposób tlen osiągnąłby tylko 1% wymagań.

Z tego powodu tlen - i znaczna ilość dwutlenku węgla - jest transportowany przez pigmenty we krwi. U wszystkich kręgowców pigmenty te są ograniczone do krwinek czerwonych.

W królestwie zwierząt najczęstszym pigmentem jest hemoglobina, cząsteczka o charakterze białkowym, która zawiera w swojej strukturze żelazo. Każda cząsteczka składa się z 5% hemu, odpowiedzialnego za czerwony kolor krwi i odwracalne wiązanie z tlenem oraz 95% globiny.

Ilość tlenu, która może wiązać się z hemoglobiną, zależy od wielu czynników, w tym stężenia tlenu: gdy jest wysoka, jak w naczyniach włosowatych, hemoglobina wiąże się z tlenem; Gdy stężenie jest niskie, białko uwalnia tlen.

Inne pigmenty oddechowe

Chociaż hemoglobina jest pigmentem oddechowym występującym u wszystkich kręgowców i niektórych bezkręgowców, nie jest jedynym.

W niektórych skorupiakach, głowonogach i mięczakach skorupiaków występuje niebieski pigment zwany hemocyjaniną. Zamiast żelaza ta cząsteczka ma dwa atomy miedzi.

W czterech rodzinach polichaetycznych znajduje się pigment chlorocruorynowy, białko, które ma żelazo w swojej strukturze i jest zielone. Jest podobna do hemoglobiny pod względem struktury i funkcjonowania, chociaż nie ogranicza się do żadnej struktury komórkowej i jest wolna w plazmie.

Wreszcie istnieje pigment o pojemności ładunku tlenu znacznie niższej niż hemoglobiny zwanej hemerytryną. Jest czerwony i występuje w kilku grupach bezkręgowców morskich.

Powszechne choroby

Astma

Jest to patologia, która wpływa na drogi oddechowe, powodując jej obrzęk. W ataku astmy mięśnie otaczające drogi oddechowe ulegają zapaleniu, a ilość powietrza, które może dostać się do układu, drastycznie spada..

Atak może być wywołany przez szereg substancji zwanych alergenami, w tym futro zwierząt domowych, roztoczy, zimnych klimatów, substancji chemicznych obecnych w żywności, pleśni, pyłku, między innymi..

Obrzęk płuc

Obrzęk płuc polega na gromadzeniu się płynu w płucach, co utrudnia wydolność oddechową osobnika. Przyczyny są zwykle związane z zastoinową niewydolnością serca, w której serce nie pompuje wystarczającej ilości krwi.

Zwiększone ciśnienie w naczyniach krwionośnych wypycha płyn do przestrzeni powietrznych wewnątrz płuc, zmniejszając w ten sposób normalny ruch tlenu w płucach.

Inne przyczyny obrzęku płuc to niewydolność nerek, obecność wąskich tętnic przenoszących krew do nerek, zapalenie mięśnia sercowego, zaburzenia rytmu serca, nadmierna aktywność fizyczna w okolicy, między innymi stosowanie niektórych leków..

Najczęstszymi objawami są trudności w oddychaniu, duszność, odkrztuszanie piany lub krwi i zwiększona częstość akcji serca.

Zapalenie płuc

Zapalenie płuc to infekcje płuc i mogą być spowodowane przez różne mikroorganizmy, w tym bakterie, takie jak Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae i Chlamydias pneumoniae, wirus lub grzyby Pneumocystis jiroveci.

Pojawia się jako zapalenie przestrzeni pęcherzykowych. Jest to wysoce zaraźliwa choroba, ponieważ czynniki sprawcze mogą się rozprzestrzeniać w powietrzu i szybko rozprzestrzeniać poprzez kichanie i kaszel.

Do osób najbardziej podatnych na tę patologię należą osoby powyżej 65 roku życia z problemami zdrowotnymi. Objawy obejmują gorączkę, dreszcze, kaszel z flegmą, duszność, duszność i ból w klatce piersiowej.

Większość przypadków nie wymaga hospitalizacji, a chorobę można leczyć antybiotykami (jeśli bakteryjne zapalenie płuc) podaje się doustnie, odpoczywać i przyjmować płyn.

Zapalenie oskrzeli

Zapalenie oskrzeli występuje jako proces zapalny przewodów, które przenoszą tlen do płuc, spowodowany infekcją lub z innych powodów. Choroba ta jest klasyfikowana jako ostra i przewlekła.

Wśród objawów są ogólne złe samopoczucie, kaszel ze śluzem, trudności w oddychaniu i ucisk w klatce piersiowej.

W leczeniu zapalenia oskrzeli zaleca się przyjmowanie aspiryny lub acetaminofenu w celu zmniejszenia gorączki, przyjmowania znacznych ilości płynu i odpoczynku. Jeśli przyczyną jest czynnik bakteryjny, przyjmuje się antybiotyki.

Referencje

  1. French, K., Randall, D., i Burggren, W. (1998). Eckert. Fizjologia zwierząt: mechanizmy i adaptacje. Mc Graw-Hill Interamericana
  2. Gutiérrez, A. J. (2005). Trening osobisty: podstawy, podstawy i aplikacje. INDE.
  3. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W. C., i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii (Tom 15). Nowy Jork: McGraw-Hill.
  4. Smith-Ágreda, J. M. (2004). Anatomia organów języka, wzroku i słuchu. Ed. Panamericana Medical.
  5. Taylor, N. B., & Best, C. H. (1986). Fizjologiczne podstawy praktyki medycznej. Panamericana.
  6. Vived, À. M. (2005). Podstawy fizjologii aktywności fizycznej i sportu. Ed. Panamericana Medical.