HENGITYSELIMET: TOIMINNOT, OSAT, TOIMINTA - BIOLOGIA

Hengityselimiä tai hengityselinten käsittää sarjan erikoistunut elinten välittäjänä kaasun vaihto, johon liittyy hapenkulutusta ja hiilidioksidin poistoa.

On joukko vaiheita, jotka sallivat hapen saapumisen soluun ja hiilidioksidin poistamisen, mukaan lukien ilmanvaihto ilmakehän ja keuhkojen välillä (tuuletus), jota seuraa diffuusio ja kaasujen vaihto keuhkojen pinnalla, hapen kuljetus ja kaasunvaihto solutasolla.

LadyofHats, Jmarchn, Wikimedia Commonsin kautta

Se on eläinkunnan monipuolinen järjestelmä, joka koostuu erilaisista rakenteista tutkimuksen suvusta riippuen. Esimerkiksi kaloilla on toiminnallisia rakenteita vesiympäristössä, kuten kidukset, nisäkkäillä on keuhkot ja useimmissa selkärangattomissa on henkitorve.

Yksisoluiset eläimet, kuten alkueläimet, eivät vaadi erityisiä rakenteita hengitykselle ja kaasunvaihto tapahtuu yksinkertaisella diffuusiolla.

Ihmisillä järjestelmä koostuu nenäkäytävistä, nielusta, kurkunpään, henkitorven ja keuhkoista. Viimeksi mainitut ovat haarautuneet peräkkäin keuhkoputkiksi, keuhkoputkiksi ja alveoleiksi. Alveoleissa tapahtuu passiivinen hapen ja hiilidioksidimolekyylien vaihto.

Määritelmä hengitys

Termi "hengitys" voidaan määritellä kahdella tavalla. Puhelinkielellä, kun käytämme sanaa hengitä, kuvaamme hapen ottamisen ja hiilidioksidin poistamisen ulkoiseen ympäristöön vaikutusta.

Hengityksen käsite kattaa kuitenkin laajemman prosessin kuin yksinkertainen ilman tulo ja poistuminen kylkiluun. Kaikki mekanismit, jotka liittyvät hapen käyttöön, veren kuljetukseen ja hiilidioksidin tuotantoon, tapahtuvat solutasolla.

Toinen tapa määritellä sana hengitys on solutasolla, ja tätä prosessia kutsutaan soluhengitykseksi, jossa hapen reaktio tapahtuu epäorgaanisten molekyylien kanssa, jotka tuottavat energiaa ATP: n (adenosiinitrifosfaatti), veden ja hiilidioksidin muodossa.

Siksi tarkempi tapa viitata ilman sisäänotto- ja poistomenetelmään rintakehän liikkeiden kautta on termi "tuuletus".

ominaisuudet

Hengityselimen päätehtävänä on organisoida hapenottoprosesseja ulkopuolelta ilmanvaihdon ja solujen hengitysmekanismien avulla. Yksi prosessin jätteistä on hiilidioksidi, joka pääsee verenkiertoon, kulkee keuhkoihin ja poistuu kehosta ilmakehään.

Hengitysjärjestelmä on vastuussa kaikkien näiden toimintojen välittämisestä. Erityisesti sen tehtävänä on kehon sisään tulevan ilman suodatus ja kosteuttaminen ei-toivottujen molekyylien suodattamisen lisäksi.

Se vastaa myös pH: n säätämiseen kehon nesteiden - epäsuorasti - pitoisuuden kontrolloimiseksi CO ₂, joko säilyttää sen tai poistaa sen. Toisaalta se osallistuu lämpötilan säätelyyn, hormonien eritykseen keuhkoihin ja auttaa hajujärjestelmää hajujen havaitsemisessa.

Lisäksi jokainen järjestelmän osa suorittaa tietyn toiminnon: sieraimet lämmittävät ilmaa ja tarjoavat suojan bakteereille, nielut, kurkunpään ja henkitorven välittäjinä ilman kulku.

Lisäksi nielu osallistuu ruoan ja kurkunpään kulkemiseen phonaatioprosessissa. Lopuksi, alveoleissa tapahtuu kaasunvaihtoprosessi.

Eläinkunnan hengityselimet

Pienillä alle 1 mm: n eläimillä kaasunvaihto voi tapahtua ihon läpi. Itse asiassa tietyt eläinlinjat, kuten alkueläimet, sienet, cnidarians ja jotkut madot, suorittavat kaasunvaihtoprosessin yksinkertaisen diffuusion avulla.

Suuremmissa eläimissä, kuten kaloissa ja sammakkoeläimissä, esiintyy myös ihon hengitystä, jotta täydennetään kidusten tai keuhkojen suorittamaa hengitystä.

Esimerkiksi sammakot voivat suorittaa koko kaasunvaihtoprosessin ihon läpi hibernaation vaiheissa, koska ne ovat täysin upotettuina lampiin. Salamandrien tapauksessa on olemassa yksilöitä, joilla keuhkoista puuttuu kokonaan ja hengittää ihon läpi.

Eläinten monimutkaisuuden kasvaessa erikoistuneiden elinten läsnäolo kaasunvaihtoon on kuitenkin välttämätöntä, jotta voidaan vastata monisoluisten eläinten korkeisiin energiantarpeisiin.

Eri eläinryhmissä kaasunvaihtoa välittävien elinten anatomiaa kuvataan yksityiskohtaisesti alla:

rollihenkitorvissa

Kirjoittaja: BruceBlaus. Kun tätä kuvaa käytetään ulkoisissa lähteissä, siihen voidaan viitata nimellä: Blausen.com-henkilökunta (2014). "Blausen Medicalin lääketieteellinen galleria 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436., Wikimedia Commonsista

Hyönteisillä ja joillakin niveljalkaisilla on erittäin tehokas ja suora hengityselin. Se koostuu putkistojärjestelmästä, jota kutsutaan henkitorveksi ja joka ulottuu koko eläimen vartaloon.

Henkitorvi haarautuu kapeampiin putkiin (halkaisija noin 1 um), jota kutsutaan henkitorviksi. Ne ovat nesteen varassa ja päättyvät suoraan yhteydessä solukalvoihin.

Kirjoittanut Indolences (Tiedosto: Throat Diagram.svg), Wikimedia Commonsin kautta

Ilma saapuu järjestelmään venttiilimaisten aukkojen, joita kutsutaan puhallusaukoiksi, kautta. Niillä on kyky sulkeutua vastauksena veden menetykseen kuivumisen estämiseksi. Samoin siinä on suodattimet, jotka estävät ei-toivottujen aineiden pääsyn.

Tietyt hyönteiset, kuten mehiläiset, voivat suorittaa kehon liikkeitä, jotka on tarkoitettu henkitorven järjestelmän tuulettamiseen.

kidukset

Kisot, joita kutsutaan myös kiduksiksi, mahdollistavat tehokkaan hengityksen vesiympäristössä. Piikkinahkaisissa ne koostuvat kehon pinnan jatkeesta, kun taas merimatoissa ja sammakkoeläimissä ne ovat kimppuja.

Tehokkaimmat ovat kaloissa ja koostuvat järjestelmästä sisäisistä kisoista. Ne ovat rihmallisia rakenteita, joilla on riittävä verenhuolto, joka menee vesivirran vastaisesti. Tällä "vastavirta" -järjestelmällä voidaan varmistaa hapen maksimaalinen uutto vedestä.

Kinkkujen tuuletus liittyy eläimen liikkeisiin ja suun aukkoon. Maaympäristössä kudokset menettävät veden kelluvan tuen, ne kuivaavat ja filamentit sulautuvat yhteen, mikä johtaa koko järjestelmän romahtamiseen.

Tästä syystä kalat tukehtuvat vedestä poistuessaan, vaikka niiden ympärillä on suuria määriä happea.

keuhkot

Selkärankaisten keuhkot ovat sisäisiä onteloita, joissa on runsaasti verisuonia, joiden tehtävänä on välittää kaasunvaihtoa veren kanssa. Joissakin selkärangattomissa puhumme "keuhkoista", vaikka nämä rakenteet eivät ole homologisia toistensa suhteen ja ovat paljon vähemmän tehokkaita.

Sammakkoeläimissä keuhkot ovat hyvin yksinkertaisia, samanlaisia kuin laukku, joka joissain sammakoissa on jaoteltu alajakoon. Vaihtona käytettävissä oleva pinta-ala kasvaa muiden kuin lintujen matelijoiden keuhkoissa, jotka on jaettu lukuisiin toisiinsa kytkettyihin säkkeihin.

Lintujen suvusta keuhkojen hyötysuhde kasvaa, koska läsnä on ilmapusseja, jotka toimivat varatilana ilmalle tuuletusprosessissa.

Keuhkot saavuttavat maksimaalisen monimutkaisuutensa nisäkkäillä (katso seuraava kohta). Keuhkoissa on runsaasti sidekudosta ja niitä ympäröi ohut epiteelikerros, nimeltään viskeraalinen keuhkopussin pleura, joka jatkuu viskeraalisessa keuhkopussissa, linjassa rinnan seinämien kanssa.

Sammakkoeläimet käyttävät positiivista painetta ilman pääsyyn keuhkoihin, kun taas muut kuin lintulaiset matelijat, linnut ja nisäkkäät käyttävät negatiivista painetta, jossa ilma työntyy keuhkoihin kylkiluun laajentamisen myötä.

Ihmisten hengityselimen osat (elimet)

Ihmisissä ja muissa nisäkkäissä hengityselimet koostuvat yläosasta, joka koostuu suusta, nenäontelosta, nielusta ja kurkunpäästä; alaosa, joka koostui henkitorven ja keuhkoputkien ja keuhkokudoksen osasta.

Yläosa tai ylähengitysteet

Struunat ovat rakenteita, joiden läpi ilma tulee, näitä seuraa nenäkammio, joka on vuorattu epiteelillä, joka erittelee limakalvoja. Sisäiset sieraimet yhdistyvät nieluun (jota kutsumme yleisesti kurkkuksi), jossa tapahtuu kahden reitin: ruuansulatuksen ja hengitysteiden, ylitys.

Ilma tulee glottien aukon läpi, kun taas ruoka kulkee ruokatorven läpi.

Eplinotti sijaitsee glottisilla tarkoituksena estää ruoan pääsy hengitysteihin, luoda rajan suun nenän - suun takana sijaitsevan osan - ja kurkunpään - alimman segmentin - välille. Glottis aukeaa kurkunpään ("äänilaatikko") ja tämä puolestaan antaa tilaa henkitorveen.

Alempi osa tai alahengitysteet

Henkitorvi on putkimainen putki, jonka halkaisija on 15-20 mm ja pituus 11 senttimetriä. Sen seinämä on vahvistettu ruusukudoksella rakenteen romahtamisen välttämiseksi, minkä ansiosta se on puolijoustava rakenne.

Rusto sijaitsee puolikuun muodossa 15 tai 20 renkaana, ts. Se ei ympäröi kokonaan henkitorvea.

Rauhoittuu kahteen keuhkoputkeen, yksi kutakin keuhkoa kohti. Oikea on vertikaalisempi kuin vasen, samoin kuin lyhyempi ja isompi. Tämän ensimmäisen jakautumisen jälkeen seuraa peräkkäisiä alajakoja keuhkojen parenyymassa.

Keuhkoputkien rakenne muistuttaa henkitorvea ruston, lihaksen ja limakalvon läsnäolon takia, vaikka rustolevyt vähenevät, kunnes ne katoavat, kun keuhkoputkien halkaisija on 1 mm.

Niiden sisällä jokainen keuhkoputki jakaantuu pieniin putkiin, joita kutsutaan keuhkoputkiksi, jotka johtavat alveolaariseen kanavaan. Alveoleissa on yksi, erittäin ohut solukerros, joka helpottaa kaasunvaihtoa kapillaarijärjestelmän kanssa.

Keuhkokudos

Makroskooppisesti keuhkot jaetaan lohkoihin halkeamien avulla. Oikea keuhko koostuu kolmesta lohkosta ja vasemmassa vain kaksi. Kaasunvaihdon toiminnallinen yksikkö ei kuitenkaan ole keuhkot, vaan alveolikapilaarinen yksikkö.

Alveolit ovat pieniä säkkejä, jotka on muotoiltu rypäleen kimppuiksi ja jotka sijaitsevat keuhkoputkien päässä ja vastaavat hengitysteiden pienintä alajakoa. Niitä peittää kaksi tyyppiä soluja, I ja II.

keuhkorakkuloihin

Tyypin I soluille on tunnusomaista, että ne ovat ohuita ja sallivat kaasujen diffuusion. Tyypin II aineet ovat enemmän kuin pieniä kuin edellinen ryhmä, vähemmän ohuita ja niiden tehtävänä on erittää pinta-aktiivisen aineen tyyppistä ainetta, joka helpottaa alveolien laajenemista tuuletuksessa.

Epiteelin solut ovat välissä sidekudoksen kuitujen kanssa niin, että keuhko on elastinen. Samoin on laaja keuhkokapillaarien verkosto, jossa tapahtuu kaasunvaihto.

Keuhkoja ympäröi mesoteliaalisen kudoksen seinämä, jota kutsutaan keuhkopussiksi. Tätä kudosta kutsutaan yleensä virtuaalitilaksi, koska siinä ei ole ilmaa sisällä ja siinä on nestettä vain pieninä määrinä.

3D-kuvaus kurkunpään henkitorven bronchi-osasta hengityselimiä.

Keuhkojen haitat

Keuhkojen haittana on, että kaasunvaihto tapahtuu vain alveoleissa ja alveolaarisessa kanavassa. Ilmamäärää, joka pääsee keuhkoihin, mutta joka sijaitsee alueella, jolla kaasunvaihto ei tapahdu, kutsutaan kuollut tilaksi.

Siksi ihmisen tuuletusprosessi on erittäin tehoton. Normaali ilmanvaihto voi korvata vain kuudesosan keuhkoissa löydetystä ilmasta. Pakotetussa hengityksessä 20-30% ilmasta jää loukkuun.

kylkiluu häkki

Rintakehys tallettaa keuhkoja ja koostuu joukosta lihaksia ja luita. Luukomponentti koostuu kohdunkaulan ja selän selästä, kylkiluusta ja rintalasta. Kalvo on tärkein hengityselinten liha, jota löytyy talon takaosasta.

Kylkiluihin on lisätty lisää lihaksia, joita kutsutaan rintakudoksiksi. Toiset osallistuvat hengitysmekanismeihin, kuten sternocleidomastoidiin ja skaleeneihin, jotka tulevat päästä ja niskasta. Nämä elementit työnnetään rintalasta ja ensimmäisiin kylkiluihin.

Kuinka se toimii?

Hapen otto on elintärkeää solujen hengitysprosesseissa, joissa tämän molekyylin sisäänotto tapahtuu ATP: n tuottamiseksi, joka perustuu ruokintaprosessissa saatuihin ravintoaineisiin metabolisten prosessien kautta.

Toisin sanoen happi palvelee hapettamaan (polttamaan) molekyylejä ja tuottamaan siten energiaa. Yksi tämän prosessin jäämistä on hiilidioksidi, joka on karkotettava kehosta. Hengitys sisältää seuraavat tapahtumat:

Ilmanvaihto

Prosessi alkaa hapen talteenotolla ilmakehässä inspiraatioprosessin kautta. Ilma tulee hengityselimiin sieraimien läpi kuljettaen koko kuvatun putkijoukon läpi, kunnes se saavuttaa keuhkoihin.

Hengittäminen ilmaan - hengitys - on normaalisti tahaton prosessi, mutta voi siirtyä automaattisesta vapaaehtoisuuteen.

Aivoissa selkäytimen neuronit vastaavat normaalista hengityksen säätelystä. Keho pystyy kuitenkin säätelemään hengitystä happea koskevista vaatimuksista riippuen.

Keskimääräinen lepotilassa oleva henkilö hengittää keskimäärin kuusi litraa ilmaa minuutissa, ja tämä luku voi nousta 75 litraan intensiivisen harjoituksen aikana.

Kaasunvaihto

Ilmakehän happi on seos kaasuja, jotka koostuvat 71% typestä, 20,9% hapesta ja pienestä osasta muita kaasuja, kuten hiilidioksidia.

Kun ilmaa pääsee hengitysteihin, koostumus muuttuu välittömästi. Sisäänhengitysprosessi kyllästää ilman vedellä ja kun ilma saavuttaa alveolit, se sekoittuu aikaisempien inspiraatioiden jäännösilmaan. Tässä vaiheessa hapen osapaine laskee ja hiilidioksidin paine kasvaa.

Hengityskudoksissa kaasut liikkuvat pitoisuusgradienttien jälkeen. Koska hapen osapaineet ovat korkeammat alveoleissa (100 mm Hg) kuin keuhkokapillaarien veressä, (40 mm Hg) happi siirtyy kapillaareihin diffuusioprosessin avulla.

Samoin hiilidioksidipitoisuus on korkeampi keuhkokapillaareissa (46 mm Hg) kuin alveoleissa (40 mm Hg), joten hiilidioksidi diffundoituu vastakkaiseen suuntaan: veren kapillaareista alveoleihin keuhkot.

Tekijä Fluid-filled_alveolus2_ja.svg: käyttäjä: delldot (muokannut Hatsukari715) johdannaisteos: OSH FPaD (Fluid-filled_alveolus2_ja.svg), Wikimedia Commonsin kautta

Kaasun kuljetus

Vedessä hapen liukoisuus on niin alhainen, että kuljetusvälineiden on oltava metaboolisten vaatimusten täyttämiseksi. Joissakin pienissä selkärangattomissa nesteisiin liuenneen hapen määrä on riittävä vastaamaan yksilön vaatimuksia.

Ihmisillä tällä tavalla kuljetettu happi kuitenkin riittää vastaamaan vain 1% vaatimuksista.

Tästä syystä veressä olevat pigmentit kuljettavat happea - ja merkittävän määrän hiilidioksidia -. Kaikissa selkärankaisissa nämä pigmentit rajoittuvat punasoluihin.

Eläinkunnassa yleisin pigmentti on hemoglobiini, proteiinimolekyyli, jonka rakenteessa on rautaa. Jokainen molekyyli koostuu 5%: sta hemistä, joka vastaa veren punaisesta väristä ja palautuvasta sitoutumisesta happea, ja 95% globiinista.

Määrä happea, joka voi sitoutua hemoglobiiniin, riippuu monista tekijöistä, mukaan lukien happipitoisuus: kun se on korkea, kuten kapillaareissa, hemoglobiini sitoutuu happea; kun pitoisuus on alhainen, proteiini vapauttaa happea.

Muut hengityspigmentit

Vaikka hemoglobiini on hengityspigmentti, jota esiintyy kaikissa selkärankaisissa ja joillakin selkärangattomissa, se ei ole ainoa.

Joissakin havupuiden, pääjalkaisten äyriäisissä ja nilviäisissä on sininen pigmentti, nimeltään hemosyaniini. Raudan sijasta tässä molekyylissä on kaksi kupariatomia.

Neljässä polykeettien perheessä on pigmentti kloorivuriini, proteiini, jonka rakenteessa on rautaa ja joka on vihreää. Se on rakenteeltaan ja toiminnaltaan samanlainen kuin hemoglobiini, vaikkakaan se ei rajoitu mihinkään solurakenteeseen ja on vapaana plasmassa.

Lopuksi on pigmentti, jonka hapen kantokyky on paljon pienempi kuin hemeritriinin nimisen hemoglobiinin. Se on punainen ja esiintyy monissa meren selkärangattomien ryhmissä.

Yleiset sairaudet

Astma

Se on patologia, joka vaikuttaa hengitysteihin ja aiheuttaa sen turvotusta. Astmakohtauksessa hengitysteiden ympärillä olevat lihakset tulehtuvat ja järjestelmään päästävän ilman määrä vähenee huomattavasti.

Hyökkäyksen voi laukaista sarja aineita, joita kutsutaan allergeeneiksi, mukaan lukien lemmikkien turkikset, punkit, kylmä ilmasto, kemikaalit elintarvikkeissa, muotti, siitepöly.

Keuhkopöhö

Keuhkoödeema koostuu nesteen kertymisestä keuhkoihin, mikä vaikeuttaa ihmisen hengittämistä. Syyt liittyvät yleensä kongestiiviseen sydämen vajaatoimintaan, jossa sydän ei pumppaa tarpeeksi verta.

Verisuonten kohonnut paine työntää nesteen keuhkojen sisätiloihin, mikä vähentää hapen normaalia liikettä keuhkoissa.

Muita keuhkopöhön syitä ovat munuaisten vajaatoiminta, kapeiden valtimoiden läsnäolo, jotka kuljettavat verta munuaisiin, sydänlihatulehdus, rytmihäiriöt, liian korkea fyysinen aktiivisuus, tiettyjen lääkkeiden käyttö muun muassa.

Yleisimpiä oireita ovat hengenahdistus, hengenahdistus, vaahdon tai veren sylkeminen ja lisääntynyt syke.

Keuhkokuume

Keuhkokuume on keuhkoinfektiot, ja sitä voivat aiheuttaa monet mikro-organismit, mukaan lukien bakteerit, kuten Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae ja Chlamydias pneumoniae, virukset tai sienet, kuten Pneumocystis jiroveci.

Se esiintyy alveolaaristen tilojen tulehduksena. Se on erittäin tarttuva tauti, koska aiheuttajat voivat leviää ilmassa ja leviävät nopeasti aivastuksen ja yskän kautta.

Tähän patologiaan altisimpia ihmisiä ovat yli 65-vuotiaat henkilöt, joilla on terveysongelmia. Oireita ovat kuume, vilunväristykset, flegmon yskä, hengenahdistus, hengenahdistus ja rintakipu.

Suurin osa tapauksista ei vaadi sairaalahoitoa, ja tauti voidaan hoitaa suun kautta annettavilla antibiooteilla (bakteeri-keuhkokuumeen), lepo- ja juomanesteillä.

Keuhkoputkentulehdus

Bronkiittia esiintyy tulehduksellisena prosessina putkissa, jotka kuljettavat happea keuhkoihin, johtuen infektiosta tai muista syistä. Tämä sairaus on luokiteltu akuutiksi ja krooniseksi.

Oireita ovat yleinen pahoinvointi, liman yskä, hengenahdistus ja rintapaine.

Keuhkoputkentulehduksen hoidossa on suositeltavaa ottaa aspiriinia tai asetaminofeenia kuumeen alentamiseksi, juoda suuria määriä nesteitä ja levätä. Jos se johtuu bakteereista, otetaan antibiootteja.

Viitteet

Ranskalainen, K., Randall, D., ja Burggren, W. (1998). Eckert. Eläinten fysiologia: mekanismit ja mukautukset. Mc Graw-Hill Interamericana
Gutiérrez, AJ (2005). Henkilökohtainen koulutus: perusteet, perusteet ja sovellukset. Inde.
Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Eläintieteen integroidut periaatteet (osa 15). New York: McGraw-Hill.
Smith-Ágreda, JM (2004). Puheen, näön ja kuulon elinten anatomia. Panamerican Medical Ed.
Taylor, NB, & Best, CH (1986). Lääketieteellisen käytännön fysiologinen perusta. Pan-amerikkalainen.
Hyvä, À. M. (2005). Fyysisen toiminnan ja urheilun fysiologian perusteet. Panamerican Medical Ed.

HENGITYSELIMET: TOIMINNOT, OSAT, TOIMINTA - BIOLOGIA - 2026