LUFTVEIER: FUNKSJONER, DELER, FUNKSJON - BIOLOGI - 2024

Den luftveiene eller åndedrettssystemet omfatter en rekke spesialiserte organer som medierer gassutveksling, som omfatter opptak av oksygen og fjerning av karbondioksid.

Det er en serie trinn som tillater ankomst av oksygen til cellen og eliminering av karbondioksid, inkludert utveksling av luft mellom atmosfæren og lungene (ventilasjon), etterfulgt av diffusjon og utveksling av gasser på lungeflaten , oksygentransport og gassutveksling på cellenivå.

Av LadyofHats, Jmarchn, via Wikimedia Commons

Det er et variert system i dyreriket, sammensatt av forskjellige strukturer avhengig av studieretning. For eksempel har fisk funksjonelle strukturer i et vannmiljø som gjeller, pattedyr har lunger, og de fleste virvelløse dyr har luftrør.

Enscellulære dyr, som protozoer, krever ikke spesielle strukturer for respirasjon og gassutveksling skjer ved enkel diffusjon.

Hos mennesker består systemet av nesegangene, svelget, strupehodet, luftrøret og lungene. De sistnevnte er suksessivt forgrenet til bronkier, bronkioler og alveoler. Passiv utveksling av oksygen- og karbondioksydmolekyler skjer i alveolene.

Definisjon av respirasjon

Begrepet "respirasjon" kan defineres på to måter. Når vi bruker ordet puste, beskriver vi på en måte hvordan handlingen er å ta oksygen og eliminere karbondioksid til det ytre miljø.

Imidlertid omfatter konsentrasjonen av å puste en bredere prosess enn den enkle inn- og utløpet av luft i ribbeholderen. Alle mekanismene involvert i oksygenutnyttelse, blodtransport og karbondioksidproduksjon skjer på cellenivå.

En andre måte å definere ordet respirasjon er på cellenivå, og denne prosessen kalles cellulær respirasjon, der reaksjonen av oksygen skjer med uorganiske molekyler som produserer energi i form av ATP (adenosintrifosfat), vann og karbondioksid.

Derfor er en mer presis måte å referere til prosessen med å ta inn og utvise luft gjennom thoraxbevegelser betegnelsen "ventilasjon."

Egenskaper

Hovedfunksjonen til luftveiene er å orkestrere prosessene med oksygenopptak utenfra gjennom ventilasjon og cellulære respirasjonsmekanismer. Et av avfallet fra prosessen er karbondioksid som når blodomløpet, passerer inn i lungene og blir fjernet fra kroppen i atmosfæren.

Luftveiene har ansvaret for å formidle alle disse funksjonene. Spesielt er det ansvarlig for å filtrere og fukte luften som vil komme inn i kroppen, i tillegg til å filtrere uønskede molekyler.

Det er også ansvarlig for å regulere pH i kroppsvæsker - indirekte - kontrollere konsentrasjonen av CO ₂ , enten beholde den eller eliminere den. På den annen side er det involvert i regulering av temperatur, sekresjon av hormoner i lungen og hjelper luktesystemet med å oppdage lukt.

I tillegg utfører hvert element i systemet en spesifikk funksjon: neseborene varmer luften og gir beskyttelse til bakterier, svelget, strupehodet og luftrøret formidler luftgjennomgangen.

I tillegg er svelget involvert i passering av mat og strupehodet i fonasjonsprosessen. Til slutt i alveolene skjer prosessen med gassutveksling.

Luftveier i dyreriket

Hos små dyr, mindre enn 1 mm, kan gassutveksling skje gjennom huden. Faktisk utfører visse dyrelinjer, for eksempel protosoer, svamper, cnidarians og noen ormer prosessen med gassutveksling ved hjelp av enkel diffusjon.

Hos større dyr, som fisk og amfibier, er det også respirasjon i huden for å supplere respirasjonen utført av gjellene eller lungene.

Frosker kan for eksempel gjennomføre hele prosessen med gassutveksling gjennom huden i dvalemodus, siden de er helt nedsenket i dammer. Når det gjelder salamandere, er det eksempler som helt mangler lunger og puster gjennom huden.

Med økningen i dyrekompleksitet er imidlertid tilstedeværelsen av spesialiserte organer for gassutveksling nødvendig for å oppfylle de høye energikravene fra flercellede dyr.

Anatomien til organene som medierer gassutveksling i forskjellige dyregrupper vil bli beskrevet i detalj nedenfor:

luftrør

Av BruceBlaus. Når du bruker dette bildet i eksterne kilder, kan det siteres som: Blausen.com staff (2014). "Medical gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. , fra Wikimedia Commons

Insekter og noen leddyr har et veldig effektivt og direkte luftveiene. Den består av et system med rør, kalt tracheae, som strekker seg gjennom dyrets kropp.

Luftrørene forgrener seg i smalere rør (omtrent 1 um i diameter) kalt luftrør. De er opptatt av væske og ender i direkte tilknytning til cellemembranene.

Av Indolences (File: Throat Diagram.svg), via Wikimedia Commons

Luft kommer inn i systemet gjennom en serie ventillignende åpninger, kalt blåsehull. Disse har muligheten til å stenge som svar på tap av vann for å forhindre uttørking. På samme måte har den filtre for å forhindre at uønskede stoffer kommer inn.

Visse insekter, for eksempel bier, kan utføre kroppsbevegelser som er rettet mot ventilasjon av luftrøret.

Gills

Gjellene, også kalt gjeller, tillater effektiv åndedrett i vannmiljøer. I pigghuder består de av en forlengelse av overflaten på kroppene, mens de i marine ormer og padder er tufter eller tufter.

De mest effektive er i fisk og består av et system med indre gjeller. Det er glødende strukturer med tilstrekkelig blodforsyning som går mot strømmen til vann. Med dette "motstrømssystemet" kan maksimal ekstraksjon av oksygen fra vannet sikres.

Ventilasjonen av gjellene er assosiert med bevegelsene til dyret og åpningen av munnen. I bakkemiljøer mister gjellene den flytende støtten til vannet, de tørker ut og glødetrådene samles, noe som fører til kollaps av hele systemet.

Av denne grunn kveles fisk når de er ute av vannet, selv om de har store mengder oksygen rundt seg.

lunger

Lungene til virveldyr er indre hulrom, utstyrt med rikelig kar som har til formål å formidle gassutveksling med blod. I noen virvelløse dyr snakker vi om "lunger", selv om disse strukturene ikke er homologe med hverandre og er mye mindre effektive.

Hos amfibier er lungene veldig enkle, ligner en pose som i noen frosker er underinndelt. Overflatearealet som er tilgjengelig for utveksling øker i lungene til ikke-aviære reptiler, som er delt inn i mange sammenkoblede sager.

I avstamning av fugler øker lungenes effektivitet takket være tilstedeværelsen av luftsekker, som fungerer som et reserveområde for luft i ventilasjonsprosessen.

Lungene når sin maksimale kompleksitet hos pattedyr (se neste avsnitt). Lungene er rike på bindevev og er omgitt av et tynt lag epitel kalt den viscerale pleura, som fortsetter i den viscerale pleura, på linje med veggene i brystet.

Amfibier bruker positivt trykk for luftinntreden i lungene, mens ikke-aviær krypdyr, fugler og pattedyr bruker undertrykk, der luft presses inn i lungene ved utvidelse av ribbeholderen.

Deler (organer) i luftveiene hos mennesker

Hos mennesker, og i resten av pattedyr, består luftveiene av den øvre delen, sammensatt av munnen, nesehulen, svelget og strupehodet; den nedre delen består av luftrøret og bronkiene og delen av lungevevet.

Øvre del eller øvre luftveier

Neseborene er strukturene som luft kommer gjennom, disse følges av et nesekammer foret med et epitel som utskiller slimete stoffer. De indre neseborene kobles til svelget (det vi ofte kaller halsen), hvor kryssingen av to ruter skjer: fordøyelsessystemet og luftveiene.

Luft kommer inn gjennom åpningen av glottis, mens mat tar veien gjennom spiserøret.

Epiglottis er lokalisert på glottis, med sikte på å forhindre inntreden av mat i luftveiene, etablere en grense mellom oropharynx - delen som ligger bak munnen - og strupehodet - laveste segment -. Glottiene åpner seg i strupehodet ("taleboks"), og dette gir igjen vei til luftrøret.

Nedre del eller nedre luftveier

Luftrøret er en rørformet ledning, med en diameter på 15-20 mm og 11 centimeter i lengde. Veggen er forsterket med bruskvev, for å unngå kollaps av strukturen, takket være dette er det en halvfleksibel struktur.

Brusk er plassert i halvmåneform i 15 eller 20 ringer, det vil si at den ikke omgir luftrøret helt.

Tranquea grener seg i to bronkier, en for hver lunge. Høyre er mer vertikal sammenlignet med venstre, i tillegg til at den er kortere og bulkere. Etter denne første divisjon følger suksessive underavdelinger i lunge parenkym.

Strukturen til bronkiene ligner på luftrøret på grunn av tilstedeværelsen av brusk, muskel og slimhinner, selv om bruskplatene avtar til de forsvinner, når bronkiene når en diameter på 1 mm.

Inni i dem deler hver bronkus seg i små rør kalt bronkioler, som fører til alveolær kanal. Alveolene har et enkelt, veldig tynt cellelag som letter gassutveksling med kapillarsystemet.

Lungevev

Makroskopisk deles lungene opp i lobene ved sprekker. Den høyre lungen består av tre lobber, og den venstre har bare to. Den funksjonelle enheten for gassutveksling er imidlertid ikke lungene, men alveolocapillary-enheten.

Alveolene er små sekker formet som troser av druer som er plassert i enden av bronkiolene og tilsvarer den minste underavdelingen av luftveiene. De er dekket av to typer celler, I og II.

alveolene

Type I-celler kjennetegnes ved å være tynne og tillater diffusjon av gasser. De av type II er mer enn små enn den forrige gruppen, mindre tynne og deres funksjon er å utskille et stoff av den overflateaktive typen som letter utvidelsen av alveolus i ventilasjon.

Cellene i epitelet er ispedd fibre av bindevev, slik at lungen er elastisk. Tilsvarende er det et omfattende nettverk av lungekapillærer der gassutveksling foregår.

Lungene er omgitt av en vegg av mesothelialvev kalt pleura. Dette vevet kalles vanligvis virtuelt rom, siden det ikke inneholder luft inne og bare har en væske i små mengder.

3D-illustrasjon av Larynx Trachea Bronchi-del av luftveiene.

Ulemper ved lungene

En ulempe med lungene er at gassutveksling bare skjer i alveolene og den alveolære kanalen. Volumet av luft som når lungene, men ligger i et område der det ikke skjer gassutveksling, kalles død plass.

Derfor er ventilasjonsprosessen hos mennesker svært ineffektiv. Normal ventilasjon kan bare erstatte en sjettedel av luften som finnes i lungene. Ved en tvangspustende hendelse blir 20-30% av luften fanget.

ribbe bur

ribbe bur

Ribbeholderen rommer lungene og består av et sett med muskler og bein. Benkomponenten består av livmorhalsen og ryggraden, ribbeholderen og brystbenet. Membranen er den viktigste åndedrettsmuskelen, som finnes på baksiden av huset.

Det er ekstra muskler satt inn i ribbeina, kalt intercostals. Andre deltar i respirasjonsmekanikk som sternocleidomastoid og skalaer, som kommer fra hodet og nakken. Disse elementene er satt inn i brystbenet og i de første ribbeina.

Hvordan virker det?

Opptak av oksygen er viktig for prosessene med cellulær respirasjon, hvor opptaket av dette molekylet skjer for produksjon av ATP basert på næringsstoffene som er oppnådd i fôringsprosessen gjennom metabolske prosesser.

Med andre ord tjener oksygen til å oksidere (forbrenne) molekyler og derved produsere energi. En av restene av denne prosessen er karbondioksid, som må bortvises fra kroppen. Respirasjon involverer følgende hendelser:

Ventilasjon

Prosessen begynner med fangst av oksygen i atmosfæren gjennom inspirasjonsprosessen. Luft kommer inn i luftveiene gjennom neseborene, og passerer gjennom hele det beskrevne røret, til det når lungene.

Å ta inn luft - å puste - er en normalt ufrivillig prosess, men kan gå fra å være automatisk til frivillig.

I hjernen er nevroner i ryggmargen ansvarlig for normal regulering av respirasjon. Imidlertid er kroppen i stand til å regulere respirasjon avhengig av oksygenbehov.

En gjennomsnittlig person i hviletilstand puster i gjennomsnitt seks liter luft hvert minutt, og dette tallet kan øke til 75 liter i perioder med intens trening.

Gassutveksling

Oksygen i atmosfæren er en blanding av gasser, som består av 71% nitrogen, 20,9% oksygen og en liten brøkdel av andre gasser, for eksempel karbondioksid.

Når luft kommer inn i luftveiene, endres sammensetningen umiddelbart. Inspirasjonsprosessen metter luften med vann, og når luften når alveolene, blandes den med den resterende luften fra tidligere inspirasjoner. På dette tidspunktet synker delvis oksygentrykk og karbondioksid øker.

I luftveier beveger gasser seg etter konsentrasjonsgradienter. Ettersom det delvise oksygentrykket er høyere i alveolene (100 mm Hg) enn i blodet i lungekapillærene, passerer (40 mm Hg) oksygen inn i kapillærene ved en diffusjonsprosess.

På samme måte er konsentrasjonen av karbondioksid høyere i lungekapillærene (46 mm Hg) enn i alveolene (40 mm Hg), derfor diffunderer karbondioksidet i motsatt retning: fra blodkapillærene til alveolene i lungene.

Av Fluid-fylt_alveolus2_ja.svg: bruker: delldot (modifisert av Hatsukari715) derivatarbeid: OSH FPaD (Fluidfylt_alveolus2_ja.svg), via Wikimedia Commons

Bensintransport

I vann er løseligheten av oksygen så lav at et transportmiddel må eksistere for å oppfylle metabolske krav. I noen små virvelløse dyr er mengden oksygen oppløst i væskene tilstrekkelig til å imøtekomme individets krav.

Imidlertid vil oksygen som transporteres på denne måten bare være nok til å oppfylle 1% av kravene.

Av denne grunn blir oksygen - og en betydelig mengde karbondioksid - ført av pigmenter i blodet. I alle virveldyr er disse pigmentene begrenset til røde blodlegemer.

I dyreriket er det vanligste pigmentet hemoglobin, et proteinmolekyl som inneholder jern i strukturen. Hvert molekyl består av 5% hem, ansvarlig for den røde fargen på blod og reversibel binding med oksygen, og 95% globin.

Mengden oksygen som kan binde seg til hemoglobin avhenger av mange faktorer, inkludert oksygenkonsentrasjon: når den er høy, som i kapillærer, binder hemoglobin seg til oksygen; når konsentrasjonen er lav, frigjør proteinet oksygen.

Andre luftveispigmenter

Selv om hemoglobin er det respirasjonspigment som er til stede i alle virveldyr og noen virvelløse dyr, er det ikke det eneste.

I noen kreppdyr, halsbrød krepsdyr og bløtdyr er det et blått pigment som kalles hemocyanin. I stedet for jern har dette molekylet to kobberatomer.

I fire familier av polychaetes er det pigmentet chlorocruorin, et protein som har jern i strukturen og har grønn farge. Det ligner hemoglobin i struktur og funksjon, selv om det ikke er begrenset til noen cellulær struktur og er fritt i plasma.

Endelig er det et pigment med en oksygenbæreevne som er mye lavere enn for hemoglobin kalt hemeritrin. Den er rød i fargen og er til stede i forskjellige grupper av marine virvelløse dyr.

Vanlige sykdommer

Astma

Det er en patologi som påvirker luftveiene, forårsaker hevelse. I et astmaanfall blir musklene rundt luftveiene betente og mengden luft som kan komme inn i systemet reduseres drastisk.

Angrepet kan utløses av en serie stoffer som kalles allergener, inkludert kjæledyrpels, midd, kaldt klima, kjemikalier i mat, mugg, pollen, blant andre.

Lungeødem

Et lungeødem består av ansamling av væske i lungene, noe som gjør det vanskelig for den enkelte å puste. Årsakene er generelt forbundet med kongestiv hjertesvikt, der hjertet ikke pumper nok blod.

Det økte trykket i blodkarene presser væsken inn i luftrommene inne i lungene, og reduserer dermed den normale bevegelsen av oksygen i lungene.

Andre årsaker til lungeødem er nyresvikt, tilstedeværelsen av trange arterier som fører blod til nyrene, myokarditt, arytmier, for høy fysisk aktivitet, bruk av visse medikamenter, blant andre.

De vanligste symptomene er pustebesvær, kortpustethet, spytter opp skum eller blod, og økt hjertefrekvens.

Lungebetennelse

Lungebetennelse er infeksjoner i lungene og kan være forårsaket av en rekke mikroorganismer, inkludert bakterier som Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae, og Chlamydias pneumoniae, virus eller sopp som Pneumocystis jiroveci.

Det presenteres som en betennelse i alveolære rom. Det er en svært smittsom sykdom, fordi de forårsakende midlene kan spres gjennom luften og spres raskt gjennom nysing og hoste.

Personer som er mest utsatt for denne patologien inkluderer personer over 65 år og med helseproblemer. Symptomer inkluderer feber, frysninger, hoste slim, pustebesvær, pustebesvær og brystsmerter.

De fleste tilfeller krever ikke sykehusinnleggelse, og sykdommen kan behandles med antibiotika (i tilfelle av bakteriell lungebetennelse) administrert oralt, hvile og drikke væske.

bronkitt

Bronkitt oppstår som en inflammatorisk prosess i rørene som fører oksygen til lungene, forårsaket av infeksjon eller av andre grunner. Denne sykdommen er klassifisert som akutt og kronisk.

Symptomer inkluderer generell ubehag, hoste opp slim, pustebesvær og brysttrykk.

For å behandle bronkitt anbefales det å ta aspirin eller acetaminophen for å senke feber, drikke store mengder væske og hvile. Hvis det er forårsaket av et bakteriemiddel, tas antibiotika.

referanser

1. French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Dyrefysiologi: Mekanismer og tilpasninger. Mc Graw-Hill Interamericana
2. Gutiérrez, AJ (2005). Personlig trening: baser, grunnleggende og applikasjoner. INDE.
3. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrerte zoologiske prinsipper (Vol. 15). New York: McGraw-Hill.
4. Smith-Ágreda, JM (2004). Anatomi av organene i tale, syn og hørsel. Panamerican Medical Ed.
5. Taylor, NB, & Best, CH (1986). Fysiologisk grunnlag for medisinsk praksis. Pan amerikansk.
6. Vived, À. M. (2005). Grunnleggende om fysiologi av fysisk aktivitet og idrett. Panamerican Medical Ed.