Fungsi sistem pernafasan, bahagian, operasi



The sistem pernafasan atau alat pernafasan terdiri daripada siri organ khusus untuk memeterai pertukaran gas, yang melibatkan pengambilan oksigen dan penghapusan karbon dioksida.

Terdapat beberapa langkah yang membolehkan ketibaan oksigen ke sel dan penghapusan karbon dioksida, termasuk pertukaran udara di antara atmosfera dan paru-paru (pengudaraan), diikuti oleh penyebaran dan pertukaran gas di permukaan paru. , pengangkutan oksigen dan pertukaran gas di peringkat selular.

Ia adalah sistem yang bervariasi di dalam kerajaan haiwan, terdiri daripada pelbagai struktur bergantung kepada garis keturunan kajian. Sebagai contoh, ikan mempunyai struktur berfungsi dalam persekitaran akuatik seperti insang, mamalia mempunyai paru-paru dan kebanyakan tracheae invertebrata.

Haiwan sel-sel tunggal, seperti protozoa, tidak memerlukan struktur khas untuk pernafasan dan pertukaran gas berlaku oleh penyebaran mudah.

Pada manusia, sistem ini terdiri daripada pharynx hidung, pharynx, laring, trakea, dan paru-paru. Yang kedua bercabang berturut-turut dalam bronkus, bronkiol, dan alveoli. Pertukaran pasif molekul oksigen dan karbon dioksida berlaku di alveoli.

Indeks

  • 1 Definisi pernafasan
  • 2 Fungsi
  • 3 Organ pernafasan dalam kerajaan haiwan
    • 3.1 Tracheas
    • 3.2 insang
    • 3.3 Paru-paru
  • 4 Bahagian (organ) sistem pernafasan pada manusia
    • 4.1 Bahagian pernafasan bahagian atas atau atas
    • 4.2 Bahagian bawah atau saluran pernafasan yang rendah
    • 4.3 Tisu paru-paru
    • 4.4 Kekurangan paru-paru
    • 4.5 kotak Thoracic
  • 5 Bagaimana ia berfungsi?
    • 5.1 Pengudaraan
    • 5.2 Pertukaran gas
    • 5.3 Pengangkutan gas
    • 5.4 Pigilan pernafasan lain
  • 6 penyakit biasa
    • 6.1 Asma
    • 6.2 Edema pulmonari
    • 6.3 Pneumonias
    • 6.4 Bronkitis
  • 7 Rujukan

Definisi pernafasan

Istilah "pernafasan" boleh ditakrifkan dalam dua cara. Secara biasa, apabila kita menggunakan perkataan bernafas, kita menerangkan tindakan mengambil oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida ke persekitaran luaran.

Walau bagaimanapun, konsep pernafasan merangkumi proses yang lebih luas daripada memasuki dan keluar udara di dalam sangkar tulang rusuk. Semua mekanisme yang terlibat dengan penggunaan oksigen, pengangkutan dalam darah dan pengeluaran karbon dioksida berlaku di peringkat selular.

Cara kedua untuk menentukan pernafasan perkataan adalah pada tahap selular dan proses ini dipanggil respirasi selular, di mana reaksi oksigen berlaku dengan molekul anorganik yang menghasilkan tenaga dalam bentuk ATP (adenosine triphosphate), air dan karbon dioksida..

Oleh itu, cara yang lebih tepat untuk merujuk kepada proses mengambil dan mengusir udara menerusi gerakan toraks adalah istilah "pengudaraan".

Fungsi

Fungsi utama sistem pernafasan adalah untuk mengkoordinasi proses mengambil oksigen dari luar dengan mekanisme pengudaraan dan respirasi selular. Salah satu bahan buangan dalam proses itu adalah karbon dioksida yang mencapai aliran darah, melewati paru-paru dan dikeluarkan dari badan ke atmosfera..

Sistem pernafasan bertanggungjawab untuk mengantarkan semua fungsi ini. Ia bertanggungjawab secara khusus untuk menapis dan mencemarkan udara yang akan masuk ke dalam badan, di samping menapis molekul yang tidak dikehendaki.

Juga mengawal pH cecair badan - secara tidak langsung - mengawal kepekatan CO2, sama ada mengekalkan atau menghapusnya. Sebaliknya, ia terlibat dalam peraturan suhu, rembesan hormon pada paru-paru dan membantu sistem penciuman dalam pengesanan bau.

Selain itu, setiap elemen sistem bertanggungjawab untuk fungsi tertentu: hidung menyembur udara dan memberi perlindungan kepada kuman, pharynx, laring dan trakea untuk memeterai laluan udara.

Di samping itu, pharynx campur tangan dalam laluan makanan dan laring dalam proses fonasi. Akhir sekali, proses pertukaran gas berlaku di alveoli.

Organ-organ pernafasan di dalam kerajaan haiwan

Dalam haiwan kecil, kurang daripada 1 mm, pertukaran gas boleh berlaku melalui kulit. Sebenarnya, keturunan haiwan tertentu, seperti protozoa, sponges, cnidarians dan beberapa cacing melaksanakan proses pertukaran gas dengan cara penyebaran mudah.

Dalam haiwan yang lebih besar, seperti ikan dan amfibia, pernafasan kulit juga hadir, untuk menambah pernafasan yang dilakukan oleh insang atau paru-paru.

Sebagai contoh, katak boleh menjalankan keseluruhan proses pertukaran gas melalui kulit di peringkat hibernasi, kerana ini benar-benar terendam di dalam kolam. Dalam hal salamander, terdapat spesimen yang sama sekali tidak mempunyai paru-paru dan bernafas melalui kulit.

Walau bagaimanapun, dengan peningkatan kerumitan haiwan, kehadiran organ khusus untuk pertukaran gas dan untuk memenuhi permintaan tenaga tinggi haiwan multisel diperlukan.

Seterusnya, anatomi organ yang memeterai pertukaran gas dalam kumpulan haiwan yang berbeza akan diterangkan secara terperinci:

Jejak

Serangga dan beberapa arthropoda mempunyai sistem pernafasan yang sangat berkesan dan langsung. Ia terdiri daripada sistem tiub, yang dipanggil tracheae, yang meluas di seluruh badan haiwan.

Cabang tracheas ke dalam tiub sempit (kira-kira 1 μm diameter) dipanggil tranchaelae. Mereka diduduki oleh bendalir dan berakhir dengan persatuan langsung dengan membran sel-sel.

Udara masuk ke dalam sistem melalui siri bukaan yang berkelakuan seperti injap, yang disebut spiracles. Ini mempunyai keupayaan untuk menutup sebagai tindak balas kepada kehilangan air untuk mengelakkan desiccation. Ia juga mempunyai penapis untuk menghalang kemasukan bahan-bahan yang tidak diingini.

Serangga tertentu, seperti lebah, boleh melakukan gerakan badan yang bertujuan untuk mengalihkan sistem trakea.

Insang

Permaidani, juga dikenali sebagai insang, membolehkan pernafasan berkesan dalam persekitaran akuatik. Dalam echinoderms mereka terdiri daripada lanjutan permukaan badan mereka, sedangkan dalam cacing laut dan amfibia mereka adalah bulu atau tufts..

Yang paling berkesan adalah dalam ikan dan terdiri daripada sistem insang dalaman. Mereka adalah struktur filamen dengan bekalan darah yang memadai yang bertentangan dengan arus air. Dengan sistem ini "countercurrent" anda boleh memastikan pengekstrakan maksimum oksigen dari air.

Pengudaraan insang dikaitkan dengan pergerakan haiwan dan pembukaan mulut. Dalam persekitaran terestrial, insang kehilangan sokongan terapung air, mereka kering dan filamen berkumpul, yang membawa kepada keruntuhan seluruh sistem.

Atas sebab ini, ikan mati-matian apabila mereka keluar dari air, walaupun mereka mempunyai sejumlah besar oksigen di sekelilingnya.

Paru-paru

Paru-paru vertebrata adalah rongga dalaman, dilengkapi dengan kapal berlimpah yang berfungsi untuk menengahkan pertukaran gas dengan darah. Dalam sesetengah invertebrata kita bercakap mengenai "paru-paru", walaupun struktur ini tidak homolog antara satu sama lain dan jauh lebih efisien.

Dalam amfibia, paru-paru adalah sangat mudah, sama seperti beg yang di katak beberapa dibahagi-bahagikan. Kawasan yang tersedia untuk kenaikan pertukaran dalam paru-paru reptilia bukan burung, yang dibahagikan kepada banyak kantung yang saling berkaitan..

Dalam keturunan burung, kecekapan paru-paru bertambah berkat kehadiran kantung udara, yang berfungsi sebagai ruang simpanan udara dalam proses pengudaraan.

Paru-paru mencapai kerumitan maksimum dalam mamalia (lihat bahagian seterusnya). Paru-paru itu kaya dengan tisu penghubung dan dikelilingi oleh lapisan epitel tipis yang dikenali sebagai pleura visceral, yang berterusan ke dalam pleura visceral, sejajar dengan dinding dada..

Amfibia menggunakan tekanan positif untuk kemasukan udara ke dalam paru-paru, manakala reptilia bukan burung, burung dan mamalia menggunakan tekanan negatif, di mana udara didorong ke dalam paru-paru dengan pengembangan sangkar tulang rusuk.

Bahagian (organ) sistem pernafasan pada manusia

Pada manusia, dan di seluruh mamalia, sistem pernafasan ditubuhkan oleh bahagian yang tinggi, terdiri daripada mulut, rongga hidung, pharynx dan laring; bahagian bawah trakea dan bronkus dan bahagian tisu paru-paru.

Bahagian atas atau saluran pernafasan atas

Hidung hidung adalah struktur di mana udara masuk, ini diikuti oleh ruang hidung yang diliputi oleh epitel yang menyusun bahan-bahan lendir. Hidung hidung dalaman bersambung dengan pharynx (yang biasanya kita panggil di tekak), di mana penyeberangan dua laluan berlaku: pencernaan dan pernafasan.

Air memasuki melalui pembukaan glottis, sementara makanan terus berjalan ke bawah esofagus.

Epiglottis terletak di glottis, dengan tujuan untuk menghalang makanan dari memasuki saluran pernafasan, mewujudkan had di antara bahagian oropharynx - yang terletak di belakang mulut - dan segmen bawah laringopharynx -. Glottis terbuka di laring ("kotak suara") dan ini pula memberi laluan kepada trakea.

Bahagian rendah atau saluran pernafasan yang lebih rendah

Trakea adalah saluran berbentuk tiub dengan diameter 15 hingga 20 mm dan panjang 11 sentimeter. Dindingnya diperkuat dengan tisu kartilaginus, untuk mengelakkan keruntuhan struktur, berkatnya struktur semi-fleksibel.

Rawannya terletak pada bentuk setengah bulan dalam 15 atau 20 cincin, iaitu, ia tidak sepenuhnya mengelilingi trakea.

Cawangan tranchea menjadi dua bronkus, satu untuk setiap paru-paru. Hak lebih menegak, berbanding dengan kiri, selain menjadi lebih pendek dan lebih besar. Selepas bahagian pertama ini, subdivisi berturut-turut ikut dalam parenchyma pulmonari.

Struktur bronkus menyerupai trakea dengan kehadiran tulang rawan, otot dan mukosa, walaupun plat dr tulang berkurangan sehingga ia hilang apabila bronkus mencapai diameter 1 mm.

Di dalamnya, setiap bronkus membahagi kepada tiub kecil yang dipanggil bronchioles, yang membawa kepada saluran alveolar. Alveoli mempunyai lapisan sel yang sangat tipis yang memfasilitasi pertukaran gas dengan sistem kapilari.

Tisu paru-paru

Secara makroskopik, paru-paru dibahagikan kepada lobus oleh fissures. Paru kanan terdiri daripada tiga lobus dan paru-paru kiri hanya mempunyai dua. Walau bagaimanapun, unit berfungsi pertukaran gas bukanlah paru-paru, tetapi unit alveolokapillary.

Alveoli adalah kantung kecil dengan tandan buah anggur yang terletak pada akhir bronkiol dan sesuai dengan pecahan kecil saluran udara. Mereka diliputi oleh dua jenis sel, I dan II.

Jenis I sel ditandakan dengan nipis dan membolehkan penyebaran gas. Mereka jenis II adalah lebih kecil daripada kumpulan terdahulu, kurang nipis dan fungsinya adalah untuk merembeskan bahan jenis surfaktan yang memudahkan perkembangan alveolus dalam pengudaraan.

Sel-sel epitelium diselingi dengan gentian tisu penghubung, supaya paru-paru elastik. Begitu juga, ada rangkaian kapilari pulmonari yang luas di mana pertukaran gas berlaku.

Paru-paru dikelilingi oleh dinding dengan tisu mesothelial yang dikenali sebagai pleura. Tisu ini biasanya dipanggil ruang maya, kerana ia tidak mengandungi udara di dalam dan hanya mempunyai cecair dalam jumlah kecil.

Kelemahan paru-paru

Kelemahan paru-paru ialah pertukaran gas hanya berlaku dalam alveoli dan saluran alveolar. Jumlah udara yang mencapai paru-paru tetapi terletak di kawasan di mana pertukaran gas tidak berlaku, dipanggil ruang mati.

Oleh itu, proses pengudaraan pada manusia sangat tidak cekap. Pengudaraan biasa hanya berjaya menggantikan keenam udara yang terdapat di dalam paru-paru. Dalam peristiwa pernafasan paksa, 20-30% udara terperangkap.

Kotak Thoracic

Sangkar tulang rusuk menempatkan paru-paru dan terdiri daripada satu set otot dan tulang. Komponen tulang belakang dibentuk oleh duri serviks dan dorsal, tulang rusuk dan sternum. Diafragma adalah otot pernafasan yang paling penting, yang terdapat di belakang rumah.

Terdapat otot tambahan yang dimasukkan ke dalam tulang rusuk, yang dipanggil intercostals. Orang lain mengambil bahagian dalam mekanik pernafasan seperti sternocleidomastoid dan scalenes, yang berasal dari kepala dan leher. Unsur-unsur ini dimasukkan dalam sternum dan tulang rusuk pertama.

Bagaimana ia berfungsi??

Pengambilan oksigen sangat penting untuk proses pernafasan sel, di mana pengambilan molekul ini untuk pengeluaran ATP berlaku bermula dari nutrien yang diperolehi dalam proses pemakanan oleh proses metabolik.

Dengan kata lain, oksigen berfungsi untuk mengoksidakan (membakar) molekul dan dengan itu menghasilkan tenaga. Salah satu daripada residu proses ini adalah karbon dioksida, yang mesti dikeluarkan dari badan. Pernafasan melibatkan kejadian berikut:

Pengudaraan

Proses ini bermula dengan pengambilan oksigen ke atmosfera melalui proses inspirasi. Udara memasuki sistem pernafasan melalui lubang hidung, melalui seluruh set tiub yang diterangkan, ke paru-paru.

Pengambilan udara - pernafasan - adalah proses yang biasanya tidak disengajakan tetapi boleh pergi dari menjadi automatik untuk sukarela.

Di otak, neuron sumsum bertanggungjawab terhadap peraturan pernafasan biasa. Walau bagaimanapun, tubuh dapat mengawal pernafasan bergantung kepada keperluan oksigen.

Orang rata-rata pada rehat bernafas rata-rata enam liter udara seminit dan angka ini boleh meningkat sehingga 75 liter semasa tempoh latihan sengit.

Pertukaran gas

Oksigen di atmosfera adalah campuran gas, terdiri daripada 71% nitrogen, 20.9% oksigen dan sebilangan kecil gas lain, seperti karbon dioksida.

Apabila udara memasuki saluran pernafasan, komposisi akan berubah dengan serta-merta. Proses inspirasi menembusi udara dengan air dan ketika udara mencapai alveoli ia dicampurkan dengan udara sisa dari inspirasi terdahulu. Pada ketika ini, tekanan separa oksigen menurun dan kenaikan karbon dioksida.

Dalam tisu pernafasan, gas bergerak berikutan kecerunan kepekatan. Oksigen tekanan separa adalah lebih besar di alveolus (100 mm Hg) dalam darah kapilari pulmonari (40 mm Hg) oksigen mengalir ke dalam kapilari melalui proses resapan.

Begitu juga, kepekatan karbon dioksida yang tinggi dalam kapilari pulmonari (46 mm Hg) di alveolus (40 mm Hg), jadi karbon dioksida meresap ke arah yang bertentangan, daripada kapilari darah ke alveoli di paru-paru.

Pengangkutan gas

Di dalam air, kelarutan oksigen sangat rendah yang mesti ada cara pengangkutan untuk memenuhi keperluan metabolik. Dalam sesetengah invertebrata bersaiz kecil jumlah oksigen yang dibubarkan dalam cecair mereka mencukupi untuk memenuhi tuntutan individu.

Walau bagaimanapun, dalam oksigen manusia yang diangkut dengan cara ini hanya dapat mencapai 1% daripada keperluan.

Atas sebab ini, oksigen - dan sejumlah besar karbon dioksida - diangkut oleh pigmen dalam darah. Dalam semua vertebrata pigmen ini terhad kepada sel darah merah.

Di dalam haiwan haiwan, pigmen yang paling biasa adalah hemoglobin, molekul sifat protein yang mengandungi besi dalam strukturnya. Setiap molekul terdiri daripada 5% heme, yang bertanggungjawab untuk warna merah darah dan mengikat dengan oksigen, dan 95% globin.

Jumlah oksigen yang boleh mengikat hemoglobin bergantung kepada banyak faktor, termasuk kepekatan oksigen: apabila ia tinggi, seperti dalam kapilari, hemoglobin mengikat oksigen; Apabila kepekatannya rendah, protein melepaskan oksigen.

Lain-lain pigmen pernafasan

Walaupun hemoglobin adalah pigmen pernafasan yang terdapat di semua vertebrata dan dalam beberapa invertebrata, ia bukan satu-satunya.

Dalam beberapa decapod crustacea, cephalopod crustacea dan moluska terdapat pigmen biru yang disebut hemocyanin. Daripada besi, molekul ini mempunyai dua atom tembaga.

Dalam empat keluarga polychaete terdapat pigmen chlorocruorine, protein yang mempunyai besi dalam strukturnya dan berwarna hijau. Ia sama dengan hemoglobin dari segi struktur dan fungsi, walaupun ia tidak terhad kepada sebarang struktur sel dan bebas daripada plasma.

Akhirnya, terdapat pigmen dengan kapasiti beban oksigen yang jauh lebih rendah daripada hemoglobin yang dipanggil hemeritrin. Ia merah dan terdapat dalam beberapa kumpulan invertebrata laut.

Penyakit biasa

Asma

Ia adalah patologi yang memberi kesan kepada saluran pernafasan, menyebabkan pembengkakannya. Dalam serangan asma, otot-otot yang mengelilingi saluran pernafasan menjadi radang dan jumlah udara yang dapat memasuki sistem secara drastik menurun.

Serangan itu boleh dicetuskan oleh beberapa bahan yang dikenali sebagai alergen, termasuk bulu haiwan peliharaan, hama, cuaca sejuk, bahan kimia dalam makanan, acuan, debunga, dan lain-lain.

Edema pulmonari

Edema pulmonari terdiri daripada pengumpulan cecair di dalam paru-paru, yang menghalang keupayaan pernafasan individu. Penyebabnya biasanya dikaitkan dengan kegagalan jantung kongestif, di mana jantung tidak mengepam darah yang mencukupi.

Tekanan yang meningkat di dalam saluran darah mendorong bendalir ke dalam ruang udara di dalam paru-paru, sehingga mengurangkan pergerakan normal oksigen di dalam paru-paru.

sebab-sebab lain edema pulmonari adalah kegagalan buah pinggang, kehadiran arteri yang sempit yang membekalkan darah ke buah pinggang, myocarditis, aritmia, aktiviti fizikal di kawasan yang terlalu tinggi, penggunaan ubat-ubatan tertentu, dan lain-lain.

Gejala yang paling biasa adalah kesukaran bernafas, sesak nafas, penguraian busa atau darah dan peningkatan kadar jantung.

Pneumonia

Pneumonia adalah jangkitan paru-paru dan boleh disebabkan oleh pelbagai mikroorganisma, termasuk bakteria seperti Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae dan Chlamydias pneumoniae, virus atau kulat seperti Pneumocystis jiroveci.

Ia kelihatan sebagai keradangan ruang alveolar. Ia adalah penyakit yang sangat berjangkit, kerana agen kaitan boleh disebarkan melalui udara dan menyebar dengan cepat melalui bersin dan batuk.

Orang yang paling terdedah kepada patologi ini termasuk individu lebih daripada 65 dan dengan masalah kesihatan. Gejala termasuk demam, menggigil, batuk dengan kahak, sesak nafas, sesak nafas dan sakit dada.

Kebanyakan kes tidak memerlukan rawatan di hospital dan penyakit ini boleh dirawat dengan antibiotik (jika radang paru-paru bakteria) diberikan secara lisan, rehat dan pengambilan cecair.

Bronkitis

Bronkitis hadir sebagai proses keradangan saluran yang membawa oksigen ke paru-paru, disebabkan oleh jangkitan atau atas sebab-sebab lain. Penyakit ini dikelaskan sebagai akut dan kronik.

Antara simptom adalah malaise umum, batuk dengan lendir, kesukaran bernafas dan tekanan dada.

Untuk merawat bronkitis, disyorkan untuk mengambil aspirin atau acetaminophen untuk mengurangkan demam, mengambil sejumlah besar cecair dan rehat. Jika ia disebabkan oleh agen bakteria, antibiotik diambil.

Rujukan

  1. Perancis, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Fisiologi haiwan: Mekanisme dan Adaptasi. Mc Graw-Hill Interamericana
  2. Gutiérrez, A. J. (2005). Latihan peribadi: asas, asas dan aplikasi. INDE.
  3. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Prinsip zoologi bersepadu (Vol. 15). New York: McGraw-Hill.
  4. Smith-Ágreda, J. M. (2004). Anatomi organ bahasa, penglihatan dan pendengaran. Ed. Panamericana Medical.
  5. Taylor, N. B., & Best, C. H. (1986). Pangkalan fisiologi amalan perubatan. Panamericana.
  6. Vived, À. M. (2005). Asas fisiologi aktiviti fizikal dan sukan. Ed. Panamericana Medical.