- Definition av andning
- Funktioner
- Andningsorgan i djurriket
- tracheas
- Gills
- lungor
- Delar (organ) i andningsorganen hos människor
- Övre delen eller övre luftvägarna
- Nedre delen eller nedre luftvägarna
- Lungvävnad
- Nackdelar med lungorna
- bröstkorg
- Hur fungerar det?
- Ventilation
- Gasväxling
- Gastransport
- Andra andningspigment
- Vanliga sjukdomar
- Astma
- Lungödem
- Lunginflammation
- Bronkit
- referenser
Den andningsorganen eller andningssystemet innefattar en serie av specialiserade organ som medierar gasutbyte, vilket involverar upptagningen av syre och avlägsnande av koldioxid.
Det finns en serie steg som möjliggör ankomsten av syre till cellen och eliminering av koldioxid, inklusive utbyte av luft mellan atmosfären och lungorna (ventilation), följt av diffusion och utbyte av gaser på lungytan , syretransport och gasutbyte på cellnivå.
Av LadyofHats, Jmarchn, via Wikimedia Commons
Det är ett varierat system i djurriket, sammansatt av olika strukturer beroende på studiens avstamning. Till exempel har fisk funktionella strukturer i en vattenmiljö som gälar, däggdjur har lungor och de flesta ryggradslösa djur har luftstrupen.
Unicellulära djur, som protozoer, kräver inte speciella strukturer för andning och gasutbyte sker genom enkel diffusion.
Hos människor består systemet av näspassagerna, svalg, struphuvud, luftstrupen och lungorna. De senare är successivt grenade till bronkier, bronkioler och alveoler. Passivt utbyte av syre- och koldioxidmolekyler sker i alveolerna.
Definition av andning
Termen "andning" kan definieras på två sätt. När vi använder ordet andas beskriver vi på ett samtalskänsla hur vi tar syre och eliminerar koldioxid till den yttre miljön.
Emellertid omfattar andningskonceptet en bredare process än den enkla in- och utloppet av luft i revbenet. Alla mekanismer som är involverade i syreutnyttjande, blodtransport och koldioxidproduktion sker på cellnivå.
Ett andra sätt att definiera ordet andning är på cellnivå och denna process kallas cellulär andning, där reaktionen av syre inträffar med oorganiska molekyler som producerar energi i form av ATP (adenosintrifosfat), vatten och koldioxid.
Därför är ett mer exakt sätt att hänvisa till processen att ta in och utvisa luft genom thoraxrörelser termen "ventilation".
Funktioner
Andningsorganets huvudfunktion är att orkestrera processerna för syreupptag från utsidan genom ventilations- och cellandningsmekanismer. Ett av avfallet från processen är koldioxid som når blodomloppet, passerar in i lungorna och tas bort från kroppen till atmosfären.
Andningsorganen ansvarar för att förmedla alla dessa funktioner. Specifikt är det ansvaret för att filtrera och befukta luften som kommer in i kroppen, förutom att filtrera oönskade molekyler.
Det är också ansvarigt för att reglera pH i kroppsvätskor - indirekt - kontrollera koncentrationen av CO 2 , antingen behålla det eller eliminera det. Å andra sidan är det involverat i reglering av temperatur, utsöndring av hormoner i lungan och hjälper luktsystemet att upptäcka lukt.
Dessutom har varje element i systemet en specifik funktion: näsborrarna värmer luften och ger skydd för bakterier, svelget, struphuvudet och luftstrupen förmedlar passagen av luft.
Dessutom är svelget involverat i matens passage och struphuvudet i fonationsprocessen. Slutligen, i alveolerna sker processen för gasutbyte.
Andningsorgan i djurriket
Hos små djur, mindre än 1 mm, kan gasutbyte ske genom huden. I själva verket utför vissa djurlinjer, såsom protozoer, svampar, cnidarianer och vissa maskar processen för gasutbyte genom enkel diffusion.
Hos större djur, såsom fisk och amfibier, finns också andning i huden för att komplettera andningen som utförs av gälarna eller lungorna.
Grodor kan till exempel genomföra hela gasutbytet genom huden i viloläge, eftersom de är helt nedsänkta i dammar. När det gäller salamandrar finns det prover som helt saknar lungor och andas genom huden.
Med ökningen av djurens komplexitet är emellertid närvaron av specialiserade organ för gasutbyte nödvändig för att möta de höga energikraven hos flercelliga djur.
Anatomin hos organen som medierar gasutbyte i olika djurgrupper kommer att beskrivas i detalj nedan:
tracheas
Av BruceBlaus. När du använder denna bild i externa källor kan den citeras som: Blausen.com-personal (2014). "Medicinskt galleri för Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. , från Wikimedia Commons
Insekter och vissa leddjur har ett mycket effektivt och direkt andningsorgan. Det består av ett system av rör, kallade tracheae, som sträcker sig över hela djurets kropp.
Luftröret grenar sig i smalare rör (ungefär 1 um i diameter) som kallas trachealor. De är upptagna av vätska och slutar i direkt associering med cellmembranen.
Av Indolences (File: Throat Diagram.svg), via Wikimedia Commons
Luft kommer in i systemet genom en serie ventilliknande öppningar, kallade blowholes. Dessa har förmågan att stänga som svar på vattenförlust för att förhindra uttorkning. På samma sätt har det filter för att förhindra inträde av oönskade ämnen.
Vissa insekter, som bin, kan utföra kroppsrörelser som är inriktade på ventilation av luftstrupen.
Gills
Gälarna, även kallade gälar, möjliggör effektiv andning i vattenmiljöer. I hästdjur består de av en förlängning av kroppens yta, medan de i marina maskar och amfibier är tuvor eller tufter.
De mest effektiva är i fiskar och består av ett system med inre källor. Det är trådformade strukturer med adekvat blodförsörjning som strider mot vattenströmmen. Med detta "motströmssystem" kan den maximala extraktionen av syre från vattnet säkerställas.
Ventilationen av gälarna är förknippad med djurets rörelser och öppningen av munnen. I markmiljöer tappar gälarna det flytande stödet av vattnet, de torkar ut och filamenten smälter samman, vilket leder till att hela systemet kollapsar.
Av denna anledning kvävs fisken när de är ur vattnet, även om de har stora mängder syre runt omkring sig.
lungor
Ryggradsdjurens lungor är inre håligheter, försedda med rikliga kärl vars funktion är att förmedla gasutbyte med blod. I vissa ryggradslösa djur talar vi om "lungor", även om dessa strukturer inte är homologa med varandra och är mycket mindre effektiva.
Hos amfibier är lungorna mycket enkla, liknar en påse som i vissa grodor är indelad. Ytan som är tillgänglig för utbyte ökar i lungorna hos icke-fågelns reptiler, som är indelade i många sammankopplade säckar.
I fåglarnas släkt ökar lungans effektivitet tack vare närvaron av luftsäckar, som fungerar som ett reservområde för luft i ventilationsprocessen.
Lungorna når sin maximala komplexitet hos däggdjur (se nästa avsnitt). Lungorna är rika på bindväv och omges av ett tunt lager av epitel kallat visceral pleura, som fortsätter i den viscerala pleura, i linje med väggarna i bröstet.
Amfibier använder positivt tryck för luftinträngning i lungorna, medan reptiler, fåglar och däggdjur som inte är aviär, använder undertryck, där luft pressas in i lungorna genom att ribborgen utvidgas.
Delar (organ) i andningsorganen hos människor
Hos människor, och i resten av däggdjur, består andningsorganen av den övre delen, som består av munnen, näshålan, svalg och struphuvud; den nedre delen består av luftrör och bronkier och delen av lungvävnaden.
Övre delen eller övre luftvägarna
Näsborrar är de strukturer genom vilka luft kommer in, dessa följs av en nässkammare fodrad med ett epitel som utsöndrar slemhinne. De inre näsborrarna ansluter sig till svelget (vad vi vanligtvis kallar halsen), där korsningen av två vägar inträffar: matsmältningsorganet och andningsorganen.
Luft kommer in genom öppningen av glottis, medan mat tar sig igenom matstrupen.
Epiglottis är belägen på glottis, med syftet att förhindra inträde av mat i luftvägarna, skapa en gräns mellan orofarynx - delen som ligger bakom munnen - och laryngopharynx - lägsta segmentet. Glottis öppnar sig i struphuvudet ("röstlådan") och detta i sin tur ger plats för luftstrupen.
Nedre delen eller nedre luftvägarna
Luftstrupen är en rörformad ledning med en diameter på 15-20 mm och 11 centimeter lång. Väggen är förstärkt med broskvävnad för att undvika att strukturen kollapsar, tack vare detta är den en halvflexibel struktur.
Brosket är placerat i halvmåneform i 15 eller 20 ringar, det vill säga att det inte omger hela luftröret.
Tranquea grenar sig i två bronkier, en för varje lunga. Höger är mer vertikalt jämfört med vänster, liksom att vara kortare och bulkigare. Efter denna första uppdelning följer på varandra följande underavdelningar i lungparenkym.
Strukturen hos bronkierna liknar luftrören på grund av närvaron av brosk, muskler och slemhinnor, även om broskplattorna minskar tills de försvinner, när bronkierna når en diameter på 1 mm.
Inuti dem delar varje bronkis upp i små rör som kallas bronkioler, vilket leder till den alveolära kanalen. Alveolerna har ett enda, mycket tunt cellskikt som underlättar gasutbyte med kapillärsystemet.
Lungvävnad
Makroskopiskt delas lungorna upp i lobar genom sprickor. Den högra lungan består av tre lobar och den vänstra har endast två. Emellertid är den gasutbytande funktionella enheten inte lungorna, utan alveolokapillära enheten.
Alveolerna är små sackar som är formade som massor av druvor som finns i slutet av bronkiolerna och motsvarar den minsta underindelningen i luftvägarna. De täcks av två typer av celler, I och II.
alveolerna
Typ I-celler kännetecknas av att de är tunna och tillåter diffusion av gaser. De av typ II är mer än små än den föregående gruppen, mindre tunn och deras funktion är att utsöndra ett ämne av den ytaktiva typen som underlättar expansionen av alveolus i ventilation.
Cellerna i epitelet är isär med bindvävsfibrer, så att lungan är elastisk. På liknande sätt finns det ett omfattande nätverk av lungkapillärer där gasutbyte sker.
Lungorna omges av en vägg av mesotelvävnad som kallas pleura. Denna vävnad kallas vanligtvis virtuellt utrymme, eftersom den inte innehåller luft inuti och endast har en vätska i små mängder.
3D-illustration av larynx trachea bronchi del av andningsorganen.
Nackdelar med lungorna
En nackdel med lungorna är att gasutbyte endast sker i alveoler och alveolära kanaler. Volymen av luft som når lungorna men ligger i ett område där gasutbyte inte sker, kallas dödutrymme.
Därför är ventilationsprocessen hos människor mycket ineffektiv. Normal ventilation kan bara ersätta en sjättedel av luften som finns i lungorna. Vid en tvingad andningshändelse fångas 20-30% av luften.
bröstkorg
bröstkorg
Ribben burar lungorna och består av en uppsättning muskler och ben. Benkomponenten består av livmoderhals- och ryggraden, revbenet och bröstbenet. Membranet är den viktigaste andningsmuskeln som finns på baksidan av huset.
Det finns ytterligare muskler infogade i revbenen, kallade interkostaler. Andra deltar i andningsmekanik som sternocleidomastoid och skalor, som kommer från huvud och nacke. Dessa element införs i bröstbenet och i de första revbenen.
Hur fungerar det?
Upptag av syre är avgörande för processerna för cellulär andning, där upptaget av denna molekyl sker för produktion av ATP baserat på de näringsämnen som erhålls i matningsprocessen genom metaboliska processer.
Med andra ord tjänar syre till att oxidera (bränna) molekyler och därmed producera energi. En av resterna i denna process är koldioxid, som måste utvisas från kroppen. Andning involverar följande händelser:
Ventilation
Processen börjar med att fånga syre i atmosfären genom inspirationsprocessen. Luft kommer in i andningsorganet genom näsborrarna och passerar genom hela den beskrivna rören tills den når lungorna.
Att ta in luft - andas - är en normalt ofrivillig process men kan gå från att vara automatisk till frivillig.
I hjärnan är neuroner i ryggmärgen ansvariga för den normala regleringen av andning. Men kroppen kan reglera andning beroende på syrebehov.
En genomsnittlig person i vilotillstånd andas i genomsnitt sex liter luft varje minut, och denna siffra kan öka till 75 liter under perioder med intensiv träning.
Gasväxling
Syre i atmosfären är en blandning av gaser, som består av 71% kväve, 20,9% syre och en liten fraktion av andra gaser, såsom koldioxid.
När luft kommer in i luftvägarna ändras kompositionen omedelbart. Inspirationsprocessen mättar luften med vatten och när luften når alveolerna blandas den med restluften från tidigare inspiration. Vid denna tidpunkt sjunker partiellt syre och koldioxidtrycket ökar.
I andningsvävnader rör sig gaser efter koncentrationsgradienter. Eftersom det partiella syretrycket är högre i alveolerna (100 mm Hg) än i blodet i lungkapillärerna, passerar (40 mm Hg) syre till kapillärerna genom en diffusionsprocess.
På samma sätt är koncentrationen av koldioxid högre i lungkapillärerna (46 mm Hg) än i alveolerna (40 mm Hg), därför diffunderar koldioxiden i motsatt riktning: från blodkapillärerna till alveolerna i lungorna.
Av Fluid-fylld_alveolus2_ja.svg: användare: delldot (modifierad av Hatsukari715) derivatarbete: OSH FPaD (Fluidfylld_alveolus2_ja.svg), via Wikimedia Commons
Gastransport
I vatten är lösligheten av syre så låg att ett transportmedel måste finnas för att uppfylla metaboliska krav. I vissa små ryggradslösa djur är mängden syre upplöst i deras vätskor tillräcklig för att möta individens krav.
Men hos människor skulle syre som transporteras på detta sätt bara räcka för att uppfylla 1% av kraven.
Av denna anledning transporteras syre - och en betydande mängd koldioxid - av pigment i blodet. I alla ryggradsdjur är dessa pigment begränsade till röda blodkroppar.
I djurriket är det vanligaste pigmentet hemoglobin, en proteinmolekyl som innehåller järn i dess struktur. Varje molekyl består av 5% hem, ansvarig för den röda blodfärgen och reversibel bindning med syre, och 95% globin.
Mängden syre som kan binda till hemoglobin beror på många faktorer, inklusive syrekoncentration: när den är hög, som i kapillärer, binder hemoglobin till syre; när koncentrationen är låg frigör proteinet syre.
Andra andningspigment
Även om hemoglobin är det andningspigment som finns i alla ryggradsdjur och vissa ryggradslösa djur är det inte det enda.
I vissa avskalningsdjur kräftdjur, bläckfisk kräftdjur och blötdjur finns det ett blått pigment som kallas hemocyanin. Istället för järn har denna molekyl två kopparatomer.
I fyra familjer av polychaeter finns pigmentet klorokruorin, ett protein som har järn i sin struktur och är grönt i färgen. Det liknar hemoglobin i struktur och funktion, även om det inte är begränsat till någon cellstruktur och är fritt i plasma.
Slutligen finns det ett pigment med en syrebärande förmåga som är mycket lägre än för hemoglobin som kallas hemeritrin. Den är röd i färg och finns i olika grupper av marina ryggradslösa djur.
Vanliga sjukdomar
Astma
Det är en patologi som påverkar luftvägarna och orsakar svullnad. Vid en astmaattack blir musklerna runt luftvägarna inflammerade och mängden luft som kan komma in i systemet reduceras drastiskt.
Attacken kan utlöses av en serie ämnen som kallas allergener, inklusive husdjurpäls, kvalster, kall klimat, kemikalier i mat, mögel, pollen, bland andra.
Lungödem
Ett lungödem består av ansamling av vätska i lungorna, vilket gör det svårt för individen att andas. Orsakerna är generellt förknippade med hjärtsvikt, där hjärtat inte pumpar tillräckligt med blod.
Det ökade trycket i blodkärlen trycker på vätskan i luftutrymmen inuti lungorna, vilket minskar den normala rörelsen av syre i lungorna.
Andra orsaker till lungödem är njursvikt, närvaron av smala artärer som transporterar blod till njurarna, myokardit, arytmier, alltför hög fysisk aktivitet, användning av vissa läkemedel, bland andra.
De vanligaste symptomen är andfåddhet, andnöd, att skumma upp blod eller öka hjärtfrekvensen.
Lunginflammation
Lunginflammation är infektioner i lungorna och kan orsakas av en mängd olika mikroorganismer, inklusive bakterier såsom Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae och Chlamydias pneumoniae, virus eller svampar som Pneumocystis jiroveci.
Det presenteras som en inflammation i alveolära utrymmen. Det är en mycket smittsam sjukdom, eftersom de orsakande medlen kan spridas genom luften och spridas snabbt genom nysningar och hosta.
De personer som är mest mottagliga för denna patologi inkluderar personer över 65 år och med hälsoproblem. Symtomen inkluderar feber, frossa, hosta slem, andnöd, andnöd och bröstsmärta.
De flesta fall kräver inte sjukhusvistelse och sjukdomen kan behandlas med antibiotika (i fall av bakteriell lunginflammation) som administreras oralt, vila och dricka vätskor.
Bronkit
Bronkit uppstår som en inflammatorisk process i rören som transporterar syre till lungorna, orsakade av infektion eller av andra skäl. Denna sjukdom klassificeras som akut och kronisk.
Symtomen inkluderar allmän sjukdom, hosta upp slem, andnöd och brösttryck.
För att behandla bronkit rekommenderas det att ta aspirin eller acetaminophen för att sänka feber, dricka stora mängder vätskor och vila. Om det orsakas av ett bakteriemedel tas antibiotika.
referenser
- French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Djurfysiologi: Mekanismer och anpassningar. Mc Graw-Hill Interamericana
- Gutiérrez, AJ (2005). Personlig träning: grunder, grunder och applikationer. INDE.
- Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrerade zoologiska principer (vol. 15). New York: McGraw-Hill.
- Smith-Ágreda, JM (2004). Anatomi av organen för tal, syn och hörsel. Panamerican Medical Ed.
- Taylor, NB, & Best, CH (1986). Fysiologisk grund för medicinsk praxis. Pan American.
- Vived, À. M. (2005). Grunder för fysiologi för fysisk aktivitet och idrott. Panamerican Medical Ed.