RESPIRATORNI SUSTAV: FUNKCIJE, DIJELOVI, FUNKCIONIRANJE - BIOLOGIJA - 2026

Dišnog sustava ili respiratorni sustav obuhvaća niz specijaliziranih organa posreduju izmjenu plina, koji uključuje unos kisika i uklanjanje ugljičnog dioksida.

Postoji niz koraka koji omogućuju dolazak kisika u stanicu i uklanjanje ugljičnog dioksida, uključujući razmjenu zraka između atmosfere i pluća (ventilacija), nakon čega slijedi difuzija i razmjena plinova na plućnoj površini, transport kisika i razmjena plina na staničnoj razini.

Autor: LadyofHats, Jmarchn, putem Wikimedia Commonsa

To je raznolik sustav u životinjskom carstvu, sastavljen od različitih struktura ovisno o rodu proučavanja. Na primjer, ribe imaju funkcionalne strukture u vodenom okruženju kao što su škrge, sisavci imaju pluća, a većina beskralješnjaka ima traheje.

Jednoćelijske životinje, poput protozoja, ne zahtijevaju posebne strukture za disanje, a izmjena plinova događa se jednostavnom difuzijom.

Kod ljudi sustav čine nosni prolazi, ždrijela, grkljan, dušnik i pluća. Potonji se sukcesivno razgranavaju u bronhije, bronhiole i alveole. U alveolama se događa pasivna razmjena molekula kisika i ugljičnog dioksida.

Definicija disanja

Izraz "disanje" može se definirati na dva načina. Razgovorno, kada koristimo riječ disati, opisujemo djelovanje uzimanja kisika i uklanjanje ugljičnog dioksida u vanjsko okruženje.

Međutim, koncept disanja obuhvaća širi proces od jednostavnog ulaska i izlaska zraka u rebro. Svi mehanizmi koji su uključeni u iskorištavanje kisika, transport krvi i proizvodnju ugljičnog dioksida događaju se na staničnoj razini.

Drugi način definiranja riječi disanje je na staničnoj razini i taj se postupak naziva stanično disanje, gdje se reakcija kisika događa s anorganskim molekulama koje proizvode energiju u obliku ATP-a (adenosin trifosfat), vode i ugljičnog dioksida.

Stoga je precizniji način upućivanja na proces ulaska i izbacivanja zraka torakalnim pokretima izraz "ventilacija".

Značajke

Glavna funkcija dišnog sustava je orkestrirati procese preuzimanja kisika izvana kroz ventilacijske i stanične mehanizme disanja. Jedan od otpada iz procesa je ugljični dioksid koji dospije u krvotok, prolazi u pluća i iz tijela se uklanja u atmosferu.

Dišni je sustav zadužen za posredovanje svih ovih funkcija. Konkretno, odgovorna je za filtriranje i vlaženje zraka koji će ući u tijelo, osim filtriranja neželjenih molekula.

Ona je odgovorna i za regulaciju pH tjelesnih tekućina - neizravno - za kontrolu koncentracije CO ₂, bilo zadržavanjem ili uklanjanjem. S druge strane, sudjeluje u regulaciji temperature, izlučivanju hormona u plućima i pomaže olfaktornom sustavu u otkrivanju mirisa.

Pored toga, svaki element sustava obavlja specifičnu funkciju: nosnice zagrijavaju zrak i pružaju zaštitu mikroba, ždrijela, grkljana i dušnika posreduju prolaz zraka.

Uz to, ždrijelo je uključeno u prolazak hrane i grkljan u procesu fonacije. Konačno, u alveolama se događa proces izmjene plinova.

Respiratorni organi u životinjskom carstvu

Kod malih životinja, manje od 1 mm, može doći do izmjene plina kroz kožu. U stvari, neke životinjske loze, poput protozoa, spužvi, cnidarijaca i nekih crva, provode proces izmjene plina jednostavnom difuzijom.

Kod većih životinja, poput riba i vodozemaca, prisutno je i kožno disanje kako bi se nadopunilo disanje koje izvode škrge ili pluća.

Na primjer, žabe mogu provesti cjelokupni postupak izmjene plinova kroz kožu u fazi hibernacije, jer su potpuno potopljene u ribnjacima. U slučaju salamandra, postoje uzorci kojima u potpunosti nedostaju pluća i dišu kroz kožu.

Međutim, s povećanjem složenosti životinja, neophodno je prisustvo specijaliziranih organa za razmjenu plina kako bi se zadovoljile visoke energetske potrebe višećelijskih životinja.

Anatomija organa koji posreduju razmjenu plina u različitim skupinama životinja bit će detaljno opisana u nastavku:

Dušnici

Autor BruceBlaus. Kada se slika koristi u vanjskim izvorima, ona se može navesti kao: Blausen.com osoblje (2014). „Medicinska galerija Blausen Medical 2014“. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436., s Wikimedia Commons

Insekti i neki člankonožaci imaju vrlo učinkovit i izravan dišni sustav. Sastoji se od sustava cijevi, zvanih traheje, koje se protežu cijelim tijelom životinje.

Grana traheje graniči u uže epruvete (promjera približno 1 um) nazvane traheje. Oni su zauzeti tekućinom i završavaju u izravnoj vezi s staničnim membranama.

By Indolences (Datoteka: Throat Diagram.svg), putem Wikimedia Commonsa

Zrak ulazi u sustav kroz niz otvora nalik na ventile, zvane puhale. Oni se mogu zatvoriti kao odgovor na gubitak vode kako bi se spriječilo isušivanje. Isto tako, ima filtere koji sprečavaju ulazak neželjenih tvari.

Određeni insekti, poput pčela, mogu izvoditi pokrete tijela koji su usmjereni na prozračivanje dušnika.

škrge

Škori, koji se nazivaju i škrge, omogućuju učinkovito disanje u vodenom okruženju. Kod iglokožaca sastoje se od produžetka površine njihovih tijela, dok su u morskim crvima i vodozemcima gomolji ili gipke.

Najučinkovitije su u ribi, a sastoji se od sustava unutarnjih škrga. To su vlaknaste strukture s adekvatnom opskrbom krvlju koja ide protiv struje vode. Pomoću ovog "protustrujnog" sustava može se osigurati maksimalno izvlačenje kisika iz vode.

Prozračivanje škrge povezano je s pokretima životinje i otvaranjem usta. U zemaljskim okruženjima škrge gube plutajući oslonac vode, isušuju se i vlakna se koaliraju, što dovodi do kolapsa cijelog sustava.

Iz tog razloga, ribe se guše kad su izvan vode, iako imaju velike količine kisika oko sebe.

Pluća

Pluća kralježnjaka su unutarnje šupljine, opskrbljene obilnim posudama čija je funkcija posredovanje razmjene plina s krvlju. Kod nekih beskralježnjaka govorimo o "plućima", iako ove strukture nisu homologne jedna drugoj i mnogo su manje učinkovite.

U vodozemaca su pluća vrlo jednostavna, slična vrećici koja je kod nekih žaba podijeljena. Površina raspoloživa za razmjenu povećava se u plućima neprvaskih gmazova koji su podijeljeni u brojne međusobno povezane vrećice.

U rodu ptica učinkovitost pluća povećava se zahvaljujući prisutnosti zračnih vrećica, koji služe kao rezervni prostor zraka u ventilacijskom procesu.

Pluća postižu svoju najveću složenost kod sisavaca (vidi sljedeći odjeljak). Pluća su bogata vezivnim tkivom i okružena su tankim slojem epitela zvanim visceralna pleura, koji se nastavlja visceralnom pleurom, poravnat sa zidovima grudnog koša.

Vodozemci koriste pozitivan tlak za ulaz zraka u pluća, dok ne-ptičarski gmazovi, ptice i sisari koriste negativan pritisak, gdje zrak gura u pluća širenjem rebra.

Dijelovi (organi) dišnog sustava kod ljudi

U ljudi, a kod ostalih sisavaca, dišni sustav sastoji se od gornjeg dijela, koji se sastoji od usta, nosne šupljine, ždrijela i grkljana; donji dio sačinjen od dušnika i bronha i dio plućnog tkiva.

Gornji dio ili gornji dišni put

Nozdrve su strukture kroz koje ulazi zrak, zatim slijedi nosna komora obložena epitelom koji izlučuje sluzave tvari. Unutarnje nosnice se povezuju s ždrijelom (što obično nazivamo grkljan), gdje se događa križanje dvaju putova: probavnog i dišnog.

Zrak ulazi kroz otvor glotisa, dok hrana prolazi kroz jednjak.

Epiglotis se nalazi na gloti, s ciljem sprečavanja ulaska hrane u dišne ​​putove, uspostavljanja granice između orofarinksa - dijela koji se nalazi iza usta - i grkljana - najnižeg segmenta grkljana. Glottis se otvara u grkljan ("govorna kutija"), a to zauzvrat ustupa mjesto traheji.

Donji dio ili donji respiratorni trakt

Traka je cijevi u obliku cijevi, promjera 15-20 mm i duljine 11 centimetara. Zid mu je ojačan hrskavičnim tkivom, kako bi se izbjeglo urušavanje strukture, zahvaljujući tome je polu-fleksibilna struktura.

Hrskavica je smještena u obliku polumjeseca u 15 ili 20 prstenova, to jest, ne okružuje u potpunosti trakicu.

Tranka se grana u dva bronha, po jedan za svako pluće. Desna je vertikalnija u odnosu na lijevu, kao i kraća i glomaznija. Nakon ove prve podjele slijede uzastopne podjele u plućnom parenhimu.

Struktura bronha nalikuje dušniku zbog prisutnosti hrskavice, mišića i sluznice, iako se hrskavične ploče smanjuju dok ne nestanu, kada bronhi dosegnu promjer od 1 mm.

Unutar njih svaki se bronh dijeli na male cijevi nazvane bronhiole, koje vode u alveolarni kanal. Alveoli imaju jedan, vrlo tanki stanični sloj koji olakšava razmjenu plina s kapilarnim sustavom.

Tkivo pluća

Makroskopski se pluća pukotinama dijele na režnjeve. Desno pluće se sastoji od tri režnja, a lijevo samo dva. Međutim, funkcionalna jedinica razmjene plina nisu pluća, već alveolokapilarna jedinica.

Alveoli su mali vrećici u obliku nakupina grožđa koji se nalaze na kraju bronhiola i odgovaraju najmanjej podjeli dišnih putova. Obuhvaćene su dvije vrste stanica, I i II.

alveole

Stanice tipa I karakteriziraju tankost i omogućuju difuziju plinova. Oni tipa II su više nego mali od prethodne skupine, manje su tanki i njihova je funkcija izlučivanje tvari surfaktanata koja olakšava širenje alveolusa u ventilaciji.

Stanice epitela isprepletene su s vlaknima vezivnog tkiva, tako da su pluća elastična. Slično tome, postoji opsežna mreža plućnih kapilara gdje se odvija izmjena plina.

Pluća su okružena zidom mezotelnog tkiva koji se naziva pleura. To se tkivo obično naziva virtualnim prostorom, jer ne sadrži zrak unutra i ima tek u minutnim količinama.

3D ilustracija Larynx Trachea Bronchi dijela respiratornog sustava.

Nedostaci pluća

Nedostatak pluća je što se izmjena plina događa samo u alveolama i alveolarnom kanalu. Količina zraka koja dopire do pluća, ali koja se nalazi u području gdje se ne dolazi do izmjene plina, naziva se mrtvim prostorom.

Stoga je postupak ventilacije kod ljudi vrlo neučinkovit. Normalna ventilacija može zamijeniti samo šestinu zraka koji se nalazi u plućima. U slučaju prisilnog disanja, 20-30% zraka je zarobljeno.

prsni koš

prsni koš

Rebrast kavez sadrži pluća i sastoji se od skupa mišića i kostiju. Koštanu komponentu čine cervikalna i dorzalna kralježnica, rebrni kavez i sternum. Dijafragma je najvažniji respiratorni mišić, koji se nalazi u stražnjem dijelu kuće.

U rebra se ubacuju dodatni mišići, koji se nazivaju interkostalci. Drugi sudjeluju u respiratornim mehanicima kao što su sternokleidomastoid i vaga koji potječu iz glave i vrata. Ti su elementi umetnuti u sternum i u prva rebra.

Kako radi?

Unos kisika od vitalnog je značaja za procese staničnog disanja, gdje se unos ove molekule događa za proizvodnju ATP-a na temelju hranjivih tvari dobivenih u hranidbenom procesu kroz metaboličke procese.

Drugim riječima, kisik služi za oksidaciju (izgaranje) molekula i na taj način proizvodnju energije. Jedan od ostataka ovog procesa je ugljični dioksid koji se mora izbaciti iz tijela. Respiracija uključuje sljedeće događaje:

Ventilacija

Proces započinje hvatanjem kisika u atmosferi kroz proces nadahnuća. Zrak ulazi u dišni sustav kroz nosnice, prolazeći kroz čitav niz opisanih cijevi, sve dok ne dospije do pluća.

Udisanje zraka - disanje - je uobičajeni nehotičan proces, ali može preći iz automatskog u dobrovoljni.

U mozgu su neuroni u leđnoj moždini odgovorni za normalnu regulaciju disanja. Međutim, tijelo je u stanju regulirati disanje ovisno o potrebama za kisikom.

Prosječna osoba u stanju mirovanja udiše prosječno šest litara zraka svake minute, a ta se brojka tijekom razdoblja intenzivnog vježbanja može povećati na 75 litara.

Razmjena plina

Kisik u atmosferi je mješavina plinova, sastavljena od 71% dušika, 20,9% kisika i malog udjela drugih plinova, poput ugljičnog dioksida.

Kad zrak uđe u dišne ​​putove, sastav se odmah mijenja. Proces nadahnuća zasićuje zrak vodom, a kad zrak dosegne alveole, on se miješa s zaostalim zrakom iz prethodnih inspiracija. U ovom se trenutku smanjuje parcijalni tlak kisika i povećava se pritisak ugljičnog dioksida.

U respiratornim tkivima plinovi se kreću nakon gradijenta koncentracije. Kako su parcijalni pritisci kisika u alveolama veći (100 mm Hg) nego u krvi plućnih kapilara, (40 mm Hg) kisik difuzijskim postupkom prolazi u kapilare.

Isto tako, koncentracija ugljičnog dioksida veća je u plućnim kapilarama (46 mm Hg) nego u alveolama (40 mm Hg), pa ugljični dioksid difuzuje u suprotnom smjeru: od krvnih kapilara, do alveola u pluća.

Autor Fluid-fill_alveolus2_ja.svg: user: delldot (modificirao Hatsukari715) derivatni rad: OSH FPaD (Fluid-fill_alveolus2_ja.svg), putem Wikimedia Commons

Prijevoz plina

U vodi je topivost kisika toliko niska da mora postojati prijevozno sredstvo da bi zadovoljilo metaboličke potrebe. U nekim malim beskralješnjacima količina kisika otopljena u njihovim tekućinama dovoljna je da udovolji potrebama pojedinca.

Međutim, u ljude prevozeni kisik na ovaj način bio bi dovoljan samo da ispuni 1% zahtjeva.

Iz tog razloga kisik - i značajna količina ugljičnog dioksida - nose se pigmenti u krvi. Kod svih kralježnjaka ovi su pigmenti ograničeni na crvene krvne stanice.

U životinjskom carstvu je najčešći pigment hemoglobin, molekula proteina koja u svom sastavu sadrži željezo. Svaka se molekula sastoji od 5% hema, odgovornog za crvenu boju krvi i reverzibilno vezanje s kisikom, i 95% globina.

Količina kisika koja se može vezati na hemoglobin ovisi o mnogim čimbenicima, uključujući koncentraciju kisika: kada je visoka, kao u kapilarima, hemoglobin se veže na kisik; kad je koncentracija mala, protein oslobađa kisik.

Ostali pigmenti za disanje

Iako je hemoglobin respiratorni pigment prisutan u svih kralježnjaka i nekih beskralježnjaka, nije jedini.

U nekim dekapodnim rakovima, glavonožcima i mekušacima nalazi se plavi pigment nazvan hemocijanin. Umjesto željeza, ova molekula ima dva atoma bakra.

U četiri obitelji poliheta nalazi se pigment klorokruorin, protein koji u svojoj strukturi ima željezo i zelene je boje. Po strukturi i funkciji sličan je hemoglobinu, iako nije ograničen na bilo kakvu staničnu strukturu i ne sadrži plazmu.

Konačno, postoji pigment sa kapacitetom nošenja kisika mnogo nižim od hemoglobina koji se zove hemeritrin. Crvene je boje i prisutan je u raznim skupinama morskih beskralješnjaka.

Uobičajene bolesti

Astma

To je patologija koja utječe na dišne ​​putove, uzrokujući njegovo oticanje. Pri napadu astme mišići oko dišnih putova se upaljuju i količina zraka koja može ući u sustav drastično se smanjuje.

Napad može pokrenuti niz tvari koje se nazivaju alergeni, uključujući krzno kućnih ljubimaca, grinje, hladnu klimu, kemikalije u hrani, plijesni, pelud, među ostalim.

Plućni edem

Plućni edem sastoji se od nakupljanja tekućine u plućima, što pojedincu otežava disanje. Uzroci su uglavnom povezani s kongestivnim zatajenjem srca, gdje srce ne pumpa dovoljno krvi.

Povećani pritisak u krvnim žilama gura tekućinu u zračne prostore unutar pluća, smanjujući na taj način normalno kretanje kisika u plućima.

Ostali uzroci plućnog edema su zatajenje bubrega, prisutnost uskih arterija koje dovode krv do bubrega, miokarditis, aritmija, pretjerano velika fizička aktivnost, upotreba određenih lijekova, između ostalog.

Najčešći simptomi su nedostatak daha, nedostatak daha, pljuvanje pjene ili krvi i ubrzani rad srca.

Upala pluća

Pneumonija je infekcija pluća i može ju uzrokovati niz mikroorganizama, uključujući bakterije kao što su Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae i Chlamydias pneumoniae, virusi ili gljivice poput Pneumocystis jiroveci.

Predstavlja se kao upala alveolarnih prostora. To je izrazito zarazna bolest, jer se uzročnici mogu brzo širiti zrakom i brzo širi kihanjem i kašljem.

Osobe najosjetljivije na ovu patologiju uključuju osobe starije od 65 godina i zdravstvene probleme. Simptomi uključuju vrućicu, zimicu, iskašljavanje sluzi, kratkoću daha, kratkoću daha i bol u prsima.

U većini slučajeva nije potrebna hospitalizacija, a bolest se može liječiti antibioticima (u slučaju bakterijske upale pluća) koji se daju oralno, u mirovanju i tekućinama za piće.

Bronhitis

Bronhitis se javlja kao upalni proces u cijevima koje dovode kisik u pluća, uzrokovan infekcijom ili iz drugih razloga. Ova se bolest klasificira kao akutna i kronična.

Simptomi uključuju opće nelagoda, iskašljavanje sluzi, kratkoću daha i pritisak u prsima.

Za liječenje bronhitisa preporučuje se uzimati aspirin ili acetaminofen za snižavanje vrućice, piti velike količine tekućine i odmarati se. Ako je uzrokovana bakterijskim agensom, uzimaju se antibiotici.

Reference

1. French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Fiziologija životinja: Mehanizmi i prilagodbe. Mc Graw-Hill Interamericana
2. Gutiérrez, AJ (2005). Osobni trening: osnove, osnove i primjene. Inde.
3. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrirani principi zoologije (Vol. 15). New York: McGraw-Hill.
4. Smith-Ágreda, JM (2004). Anatomija organa govora, vida i sluha. Panamerican Medical Ed.
5. Taylor, NB, i najbolje, CH (1986). Fiziološka osnova medicinske prakse. Paneamerički.
6. Dobila, À. M. (2005). Osnove fiziologije tjelesne aktivnosti i sporta. Panamerican Medical Ed.