ÅNDEDRÆTSORGANER: FUNKTIONER, DELE, FUNKTION - BIOLOGI

Den åndedrætsorganerne eller åndedrætsorganerne omfatter en række specialiserede organer medierer gasudveksling, hvilket indebærer optagelse af ilt og fjernelsen af carbondioxid.

Der er en række trin, der tillader ankomsten af ilt til cellen og eliminering af kuldioxid, herunder udveksling af luft mellem atmosfæren og lungerne (ventilation), efterfulgt af diffusion og udveksling af gasser på lungens overflade, ilttransport og gasudveksling på celleniveau.

Af LadyofHats, Jmarchn, via Wikimedia Commons

Det er et varieret system i dyreriget, sammensat af forskellige strukturer, afhængigt af undersøgelseslinjen. F.eks. Har fisk funktionelle strukturer i et vandmiljø, såsom gæller, pattedyr har lunger, og de fleste hvirvelløse dyr har luftrør.

Unicellulære dyr, ligesom protozoer, kræver ikke særlige strukturer til respiration, og gasudveksling sker ved simpel diffusion.

Hos mennesker består systemet af næsevejene, svelget, strubehovedet, luftrøret og lungerne. De sidstnævnte er successivt forgrenet i bronchier, bronchioler og alveoler. Passiv udveksling af ilt- og kuldioxidmolekyler forekommer i alveolerne.

Definition af respiration

Udtrykket "respiration" kan defineres på to måder. Når vi bruger ordet vejrtrækning, beskriver vi på en fælles måde handlingen med at tage ilt og fjerne kuldioxid til det ydre miljø.

Imidlertid omfatter begrebet åndedræt en bredere proces end den enkle ind- og udtræden af luft i ribbeholderen. Alle mekanismer, der er involveret i iltudnyttelse, blodtransport og carbondioxidproduktion, forekommer på celleniveau.

En anden måde at definere ordets respiration er på celleniveau, og denne proces kaldes cellulær respiration, hvor reaktionen af ilt sker med uorganiske molekyler, der producerer energi i form af ATP (adenosintriphosphat), vand og kuldioxid.

Derfor er en mere præcis måde at henvise til processen med at indtage og udvise luft gennem thoraxbevægelser udtrykket "ventilation".

Funktioner

Luftvejssystemets hovedfunktion er at orkestrere processerne med iltoptagelse udefra gennem ventilation og cellulære respirationsmekanismer. Et af affaldet fra processen er kuldioxid, der når blodbanen, passerer ind i lungerne og fjernes fra kroppen i atmosfæren.

Åndedrætsorganet har ansvaret for at formidle alle disse funktioner. Det er specifikt ansvaret for filtrering og befugtning af luften, der kommer ind i kroppen, ud over at filtrere uønskede molekyler.

Det er også ansvarligt for at regulere pH i kropsvæsker - indirekte - at kontrollere koncentrationen af CO ₂, enten at beholde den eller eliminere den. På den anden side er det involveret i regulering af temperatur, udskillelse af hormoner i lungen og hjælper luftsystemet med at opdage lugt.

Derudover udfører hvert element i systemet en bestemt funktion: næseborene varmer luften og giver beskyttelse til bakterier, svelget, strubehovedet og luftrøret formidler luftens passage.

Derudover er svelget involveret i passagen af mad og strubehovedet i fonationsprocessen. Endelig sker alveolerne i gasvekslingen.

Åndedrætsorganer i dyreriget

Hos små dyr, mindre end 1 mm, kan der udveksles gas gennem huden. Faktisk udfører visse dyrelinjer, såsom protozoer, svampe, cnidarians og nogle orme processen med gasudveksling ved hjælp af simpel diffusion.

Hos større dyr, såsom fisk og amfibier, er hudens åndedræt også til stede for at supplere den respiration, der udføres af gællerne eller lungerne.

For eksempel kan frøer udføre hele gasudvekslingsprocessen gennem huden i dvaletid, da de er helt nedsænket i damme. I tilfælde af salamandere er der prøver, der helt mangler lunger og trækker vejret gennem huden.

Med stigningen i dyrekompleksitet er imidlertid tilstedeværelsen af specialiserede organer til gasudveksling nødvendig for at imødekomme de høje energikrav fra multicellulære dyr.

Anatomien af de organer, som medierer gasudveksling i forskellige dyregrupper, vil blive beskrevet detaljeret nedenfor:

luftrør

Af BruceBlaus. Når du bruger dette billede i eksterne kilder, kan det nævnes: Blausen.com-personale (2014). "Medicinsk galleri af Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436., fra Wikimedia Commons

Insekter og nogle leddyr har et meget effektivt og direkte åndedrætsorgan. Det består af et system af rør, kaldet tracheae, der strækker sig over hele dyrets krop.

Luftrørene forgrener sig i smalere rør (ca. 1 um i diameter) kaldet trachealer. De er optaget af væske og slutter i direkte tilknytning til cellemembranerne.

Ved indolences (File: Throat Diagram.svg), via Wikimedia Commons

Luft kommer ind i systemet gennem en række ventillignende åbninger, kaldet blæsehuller. Disse har evnen til at lukke som reaktion på vandtab for at forhindre udtørring. Ligeledes har den filtre til at forhindre indtrængen af uønskede stoffer.

Visse insekter, såsom bier, kan udføre kropsbevægelser, der er rettet mod ventilation af luftrøret.

Gills

Gællerne, også kaldet gæller, tillader effektiv åndedræt i vandmiljøer. I pighud består de af en forlængelse af overfladen af deres kroppe, mens de i marine orme og padder er tuber eller tuber.

De mest effektive er i fisk og består af et system med indre gæller. Det er trådformede strukturer med tilstrækkelig blodforsyning, der går imod strømmen af vand. Med dette "modstrøm" -system kan den maksimale ekstraktion af ilt fra vandet sikres.

Ventilationen af gællerne er forbundet med dyrets bevægelser og åbningen af munden. I jordlige miljøer mister gællerne den flydende understøtning af vandet, de tørrer ud, og filamenterne samles, hvilket fører til sammenbrud af hele systemet.

Af denne grund kvæver fisk, når de er ude af vandet, selvom de har store mængder ilt omkring sig.

Lunger

Hvirveldyrets lunger er indre hulrum, forsynet med rigelige kar, hvis funktion er at formidle gasudveksling med blod. I nogle hvirvelløse dyr taler vi om "lunger", skønt disse strukturer ikke er homologe med hinanden og er meget mindre effektive.

Hos amfibier er lungerne meget enkle, svarer til en pose, der i nogle frøer er opdelt. Det disponible overfladeareal øges i lungerne hos ikke-aviær krybdyr, der er opdelt i adskillige sammenkoblede sække.

I fuglenes afstigning øges lungernes effektivitet takket være tilstedeværelsen af luftsække, der tjener som et reserveområde for luft i ventilationsprocessen.

Lungerne når deres maksimale kompleksitet hos pattedyr (se næste afsnit). Lungerne er rige på bindevæv og er omgivet af et tyndt lag epitel kaldet den viscerale pleura, som fortsætter i den viscerale pleura, på linje med væggene i brystet.

Amfibier bruger positivt tryk for luftindtræden i lungerne, mens ikke-aviær krybdyr, fugle og pattedyr bruger undertryk, hvor luft skubbes ind i lungerne ved udvidelse af ribben.

Dele (organer) i luftvejene hos mennesker

Hos mennesker og i resten af pattedyr består åndedrætsorganerne af den øvre del, der er sammensat af munden, næsehulen, svelget og strubehovedet; den nedre del består af luftrøret og bronchier og delen af lungevævet.

Øvre del eller øvre luftvej

Næsebor er de strukturer, gennem hvilke luft trænger igennem, disse følges af et næsekammer foret med et epitel, der udskiller slimagtige stoffer. De indre næsebor forbindes med svelget (hvad vi ofte kalder halsen), hvor krydsningen af to ruter forekommer: fordøjelseskanalen og luftvejene.

Luft trænger ind gennem åbningen af glottis, mens fødevarer kører gennem spiserøret.

Epiglottis er placeret på glottis for at forhindre indtrængen af mad i luftvejene og skaber en grænse mellem oropharynx - del placeret bag munden - og laryngopharynx - laveste segment -. Glottis åbner ind i strubehovedet ("stemmeboks"), og det giver igen plads til luftrøret.

Nedre del eller nedre luftvej

Luftrøret er en rørformet ledning med en diameter på 15-20 mm og 11 centimeter i længden. Dens væg er forstærket med bruskvæv for at undgå sammenbrud af strukturen, takket være dette er det en halvfleksibel struktur.

Brusk er placeret i en halvmåneform i 15 eller 20 ringe, det vil sige, at den ikke helt omgiver luftrøret.

Tranquea forgrenes i to bronchier, en for hver lunge. Højre er mere lodret sammenlignet med venstre såvel som at være kortere og bulkere. Efter denne første opdeling følger successive underafdelinger i lungeparenchymen.

Strukturen af bronchierne minder om luftrøret på grund af tilstedeværelsen af brusk, muskler og slimhinder, skønt bruskpladerne formindskes, indtil de forsvinder, når bronchierne når en diameter på 1 mm.

Inde i dem deler hver bronchus sig i små rør, der kaldes bronchioles, som fører til den alveolære kanal. Alveolerne har et enkelt, meget tyndt cellelag, der letter gasudveksling med kapillarsystemet.

Lungevæv

Makroskopisk er lungerne opdelt i lober efter sprækker. Den højre lunge består af tre lober, og den venstre har kun to. Den funktionelle enhed til gasudveksling er imidlertid ikke lungerne, men den alveolocapillære enhed.

Alveolerne er små sække formet som bundter af druer, der er placeret i slutningen af bronchioles og svarer til den mindste underafdeling af luftvejene. De er dækket af to typer celler, I og II.

alveoler

Type I-celler er kendetegnet ved at være tynde og tillader diffusion af gasser. De af type II er mere end små end den foregående gruppe, mindre tynde, og deres funktion er at udskille et stof af den overfladeaktive type, der letter ekspansionen af alveolus i ventilation.

Celleerne i epitel er ispedd fibre af bindevæv, så lungen er elastisk. Tilsvarende er der et omfattende netværk af lungekapillærer, hvor gasudveksling finder sted.

Lungerne er omgivet af en væg af mesothelialvæv kaldet pleura. Dette væv kaldes normalt virtuelt rum, da det ikke indeholder luft inde og kun har en væske i små mængder.

3D-illustration af Larynx Trachea Bronchi del af luftvejene.

Ulemper ved lungerne

En ulempe ved lungerne er, at gasudveksling kun forekommer i alveolerne og den alveolære kanal. Mængden af luft, der når lungerne, men er placeret i et område, hvor der ikke forekommer gasudveksling, kaldes død rum.

Derfor er ventilationsprocessen hos mennesker meget ineffektiv. Normal ventilation kan kun erstatte en sjettedel af den luft, der findes i lungerne. Ved en tvungen vejrtrækning hændes 20-30% af luften.

ribben

Ribbenet huser lungerne og består af et sæt muskler og knogler. Knoglekomponenten består af livmoderhals- og rygsøjlen, ribbeholderen og brystbenet. Membranen er den vigtigste åndedrætsmuskel, der findes i bagsiden af huset.

Der er ekstra muskler indsat i ribbenene, kaldet intercostals. Andre deltager i åndedrætsmekanik, såsom sternocleidomastoid og skalen, der kommer fra hovedet og nakken. Disse elementer indsættes i brystbenet og i de første ribben.

Hvordan virker det?

Optagelse af ilt er afgørende for processerne med cellulær åndedræt, hvor optagelsen af dette molekyle forekommer til produktion af ATP fra de næringsstoffer, der opnås i fodringsprocessen gennem metaboliske processer.

Med andre ord tjener ilt til at oxidere (forbrænde) molekyler og derved producere energi. En af resterne i denne proces er kuldioxid, som skal udvises fra kroppen. Respiration involverer følgende begivenheder:

Ventilation

Processen begynder med indfangning af ilt i atmosfæren gennem inspirationsprocessen. Luft kommer ind i åndedrætssystemet gennem næseborene og passerer gennem hele det beskrevne rør, indtil det når lungerne.

At tage luft - vejrtrækning - er en normalt ufrivillig proces, men kan gå fra at være automatisk til frivillig.

I hjernen er neuroner i rygmarven ansvarlige for den normale regulering af respiration. Dog er kroppen i stand til at regulere respiration afhængigt af iltbehov.

En gennemsnitlig person i hviletilstand indånder i gennemsnit seks liter luft hvert minut, og dette tal kan stige til 75 liter i perioder med intens træning.

Udveksling af gas

Oxygen i atmosfæren er en blanding af gasser, der består af 71% nitrogen, 20,9% ilt og en lille fraktion af andre gasser, såsom kuldioxid.

Når luft kommer ind i luftvejene, ændres sammensætningen øjeblikkeligt. Inspirationsprocessen mætter luften med vand, og når luften når alveolerne, blandes den med den resterende luft fra tidligere inspiration. På dette tidspunkt mindskes det partielle ilttryk, og kuldioxidtrykket stiger.

I åndedrætsvæv bevæger gasser sig efter koncentrationsgradienter. Da det partielle ilttryk er højere i alveolerne (100 mm Hg) end i blodet i lungekapillærerne, passerer (40 mm Hg) ilt til kapillærerne ved en diffusionsproces.

Ligeledes er koncentrationen af kuldioxid højere i lungekapillærerne (46 mm Hg) end i alveolerne (40 mm Hg), derfor diffunderer kuldioxid i den modsatte retning: fra blodkapillærerne til alveolerne i lunger.

Af Fluid-udfyldt_alveolus2_ja.svg: bruger: delldot (ændret af Hatsukari715) derivatarbejde: OSH FPaD (Fluidfyldt_alveolus2_ja.svg), via Wikimedia Commons

Gastransport

I vand er opløseligheden af ilt så lav, at der skal findes et transportmiddel for at imødekomme metaboliske krav. I nogle små hvirvelløse dyr er mængden af ilt opløst i deres væsker tilstrækkelig til at imødekomme individets krav.

Hos mennesker ville iltet, der transporteres på denne måde, imidlertid kun være tilstrækkeligt til at imødekomme 1% af kravene.

Af denne grund transporteres ilt - og en betydelig mængde kuldioxid - af pigmenter i blodet. I alle hvirveldyr er disse pigmenter begrænset til røde blodlegemer.

I dyreriget er det mest almindelige pigment hæmoglobin, et proteinmolekyle, der indeholder jern i dens struktur. Hvert molekyle består af 5% heme, der er ansvarlig for den røde blodfarve og reversibel binding med ilt og 95% globin.

Mængden af ilt, der kan binde til hæmoglobin, afhænger af mange faktorer, herunder koncentrationen af ilt: når det er højt, som i kapillærer, binder hæmoglobin sig til ilt; når koncentrationen er lav, frigiver proteinet ilt.

Andre åndedrætspigmenter

Selvom hæmoglobin er det respiratoriske pigment, der findes i alle hvirveldyr og nogle hvirvelløse dyr, er det ikke det eneste.

I nogle afskalde krebsdyr, blæksprutte krebsdyr og bløddyr er der et blåt pigment kaldet hemocyanin. I stedet for jern har dette molekyle to kobberatomer.

I fire familier af polychaeter er der pigmentet chlorocruorin, et protein, der har jern i sin struktur og er grøn i farve. Det ligner hæmoglobin i struktur og funktion, selvom det ikke er begrænset til nogen cellulær struktur og er frit i plasma.

Endelig er der et pigment med en iltbæreevne, der er langt lavere end hæmoglobin kaldet hemeritrin. Den er rød i farve og findes i forskellige grupper af marine hvirvelløse dyr.

Almindelige sygdomme

Astma

Det er en patologi, der påvirker luftvejene, der forårsager hævelse. I et astmaanfald bliver musklerne omkring luftvejene betændte, og den mængde luft, der kan komme ind i systemet, reduceres drastisk.

Anfaldet kan udløses af en række stoffer kaldet allergener, herunder kæledyrskind, mider, koldt klima, kemikalier i fødevarer, skimmel, pollen, blandt andre.

Lungeødem

Et lungeødem består af ophobning af væske i lungerne, hvilket gør det vanskeligt for den enkelte at trække vejret. Årsagerne er generelt forbundet med kongestiv hjertesvigt, hvor hjertet ikke pumper nok blod.

Det øgede tryk i blodkarene skubber væsken ind i luftrummet inde i lungerne, hvilket reducerer den normale iltbevægelse i lungerne.

Andre årsager til lungeødem er nyresvigt, tilstedeværelsen af smalle arterier, der fører blod til nyrerne, myokarditis, arytmier, overdreven høj fysisk aktivitet, brug af visse lægemidler, blandt andre.

De mest almindelige symptomer er åndenød, åndenød, spytter op skum eller blod og øget hjerterytme.

Lungebetændelse

Lungebetændelse er infektioner i lungerne og kan være forårsaget af en række mikroorganismer, herunder bakterier såsom Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae og Chlamydias pneumoniae, vira eller svampe såsom Pneumocystis jiroveci.

Det præsenterer som en betændelse i de alveolære rum. Det er en meget smitsom sygdom, fordi de forårsagende stoffer kan spredes gennem luften og spredes hurtigt gennem nyser og hoste.

De mennesker, der er mest modtagelige for denne patologi, inkluderer personer over 65 år og med sundhedsmæssige problemer. Symptomerne inkluderer feber, kulderystelser, hoste op slim, åndenød, åndenød og brystsmerter.

De fleste tilfælde kræver ikke hospitalsindlæggelse, og sygdommen kan behandles med antibiotika (i tilfælde af bakteriel lungebetændelse) indgivet oralt, hvile og drikke væsker.

bronkitis

Bronkitis forekommer som en inflammatorisk proces i rørene, der fører ilt til lungerne, forårsaget af infektion eller af andre grunde. Denne sygdom er klassificeret som akut og kronisk.

Symptomerne inkluderer generel ubehag, hoste op slim, åndenød og brysttryk.

For at behandle bronkitis anbefales det at tage aspirin eller acetaminophen for at sænke feber, drikke store mængder væsker og hvile. Hvis det er forårsaget af et bakterielt middel, tages antibiotika.

Referencer

French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Dyrefysiologi: Mekanismer og tilpasninger. Mc Graw-Hill Interamericana
Gutiérrez, AJ (2005). Personlig træning: baser, fundament og anvendelser. INDE.
Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrerede zoologiske principper (bind 15). New York: McGraw-Hill.
Smith-Ágreda, JM (2004). Anatomi af organerne i tale, syn og hørelse. Panamerican Medical Ed.
Taylor, NB, & Best, CH (1986). Fysiologisk grundlag for medicinsk praksis. Pan amerikansk.
Vived, À. M. (2005). Grundlæggende om fysiologi for fysisk aktivitet og sport. Panamerican Medical Ed.

ÅNDEDRÆTSORGANER: FUNKTIONER, DELE, FUNKTION - BIOLOGI - 2025