Funcțiile sistemului respirator, părțile, funcționarea

sistemul respirator sau aparatul respirator cuprinde o serie de organe specializate care mediază schimbul de gaze, ceea ce implică absorbția oxigenului și eliminarea dioxidului de carbon.

Există o serie de măsuri care permit sosirea oxigenului în celulă și eliminarea dioxidului de carbon, inclusiv schimbul de aer între atmosferă și plămâni (ventilație), urmată de difuzarea și schimbul de gaze pe suprafața pulmonară. , transportul de oxigen și schimbul de gaze la nivel celular.

Este un sistem variat în regnul animal, compus din structuri diferite, în funcție de linia de studiu. De exemplu, peștii au structuri funcționale într-un mediu acvatic, cum ar fi branhiile, mamiferele au plămâni și majoritatea traheelor ​​nevertebrate.

Animalele cu un singur celulă, cum ar fi protozoarele, nu necesită structuri speciale pentru respirație, iar schimbul de gaz are loc prin difuzie simplă.

La om, sistemul este compus din nări, faringe, laringe, trahee și plămâni. Acestea din urmă sunt ramificate succesiv în bronhii, bronhioles și alveole. Schimbul pasiv de molecule de oxigen și dioxid de carbon are loc în alveole.

index

• 1 Definiția respirației
• 2 Funcții
• 3 Organe respiratorii în regnul animal
  • 3.1 Traheele
  • 3.2
  • 3.3 Plămânii
• 4 Componente (organe) ale sistemului respirator la om
  • 4.1 Partea mare sau tractul respirator superior
  • 4.2. Tractul respirator inferior sau inferior
  • 4.3 țesut pulmonar
  • 4.4 Dezavantaje ale plămânilor
  • 4.5 Cutie toracică
• 5 Cum funcționează?
  • 5.1 Ventilație
  • 5.2 Schimbul de gaze
  • 5.3 Transportul gazelor
  • 5.4 Alte pigmenți respiratori
• 6 boli comune
  • 6.1 Astmul
  • 6.2. Edem pulmonar
  • 6.3 Pneumonie
  • 6.4 Bronșită
• 7 Referințe

Definiția breathing

Termenul "respirație" poate fi definit în două moduri. În mod colocvial, când folosim cuvântul respirați, descriem acțiunea de a lua oxigen și de a elimina dioxidul de carbon în mediul extern.

Cu toate acestea, conceptul de respirație cuprinde un proces mai larg decât pur și simplu intrarea și ieșirea din aer a coastei. Toate mecanismele implicate în utilizarea oxigenului, transportul în sânge și producerea dioxidului de carbon apar la nivel celular.

Un al doilea mod de definire a cuvântului respirație este la nivel celular și acest proces se numește respirație celulară, unde reacția oxigenului are loc cu molecule anorganice care produc energie sub formă de ATP (adenozin trifosfat), apă și dioxid de carbon.

Prin urmare, un mod mai precis de a se referi la procesul de preluare și expulzare a aerului prin mișcări toracice este termenul "ventilație".

funcții

Funcția principală a sistemului respirator este de a orchestra procedeele de absorbție a oxigenului din exterior prin mecanisme de ventilație și respirație celulară. Unul dintre deșeurile procesului este dioxidul de carbon care ajunge în sânge, trece în plămâni și este îndepărtat din corp în atmosferă.

Sistemul respirator este responsabil pentru medierea tuturor acestor funcții. Este special responsabilă pentru filtrarea și umidificarea aerului care va intra în corp, precum și pentru filtrarea moleculelor nedorite.

De asemenea, reglați pH-ul fluidele corporale - controlând indirect - concentrația de CO₂, păstrându-l sau eliminându-l. Pe de altă parte, este implicată în reglarea temperaturii, secreției de hormoni din plămâni și ajută sistemul olfactiv în detectarea mirosurilor.

De asemenea, fiecare element al sistemului este responsabil pentru o funcție specifică: nările încălzesc aerul și asigură protecția germenilor, faringelui, laringelui și traheei, mediază trecerea aerului.

În plus, faringelul intervine în trecerea alimentelor și a laringelui în procesul de fonație. În cele din urmă, procesul de schimbare a gazelor are loc în alveole.

Organe respiratorii în regnul animal

La animalele mici, mai puțin de 1 mm, se poate produce schimb de gaz prin piele. De fapt, anumite linii de animale, cum ar fi protozoare, bureți, cnidari și niște viermi, efectuează procesul de schimb de gaz prin simpla difuzie.

La animalele mai mari, cum ar fi peștii și amfibienii, este de asemenea prezentă respirația pielii, pentru a suplimenta respirația făcută de gât sau de plămâni.

De exemplu, broaștele pot efectua întregul proces de schimb de gaz prin piele în stadiile de hibernare, deoarece sunt complet scufundate în iazuri. În cazul salamanderelor, există specimene care lipsesc complet de plămâni și respiră prin piele.

Totuși, odată cu creșterea complexității animalelor, este necesară prezența unor organe specializate pentru schimbul de gaze și pentru a satisface cerințele energetice ridicate ale animalelor multicelulare.

În continuare, se va descrie în detaliu anatomia organelor care mediază schimbul de gaze în diferite grupuri de animale:

tracheas

Insectele și unele artropode au un sistem respirator foarte eficient și direct. Se compune dintr-un sistem de tuburi, numite trahee, care se extind pe tot corpul animalului.

Traheele se separă în tuburi mai înguste (cu diametrul de aproximativ 1 μm) numite tranchaelas. Acestea sunt ocupate de lichid și se termină în asociere directă cu membranele celulelor.

Aerul intră în sistem printr-o serie de deschideri care se comportă ca o supapă, numită spiracles. Acestea au capacitatea de a se închide ca răspuns la pierderea apei pentru a preveni deshidratarea. De asemenea, are filtre pentru a preveni intrarea substanțelor nedorite.

Anumite insecte, cum ar fi albinele, pot efectua mișcări corporale care vizează ventilarea sistemului traheal.

branhii

Grătarele, numite și branhii, permit o respirație eficientă în mediile acvatice. În echinoderme, acestea constau într-o extindere a suprafeței corpurilor lor, în timp ce în vierii marini și amfibieni sunt nișe sau smocuri.

Cele mai eficiente sunt în pește și constă dintr-un sistem de branhii interne. Ele sunt structuri filamentoase și cu o alimentare adecvată a sângelui, care contravine curentului de apă. Cu acest sistem "contra-curent" puteți asigura o extracție maximă a oxigenului din apă.

Ventilația branhiilor este asociată cu mișcările animalului și deschiderea gurii. In mediile terestre, branhii pierde sprijinul plutitor de apă, uscate și filamente sunt unite, ceea ce duce la prăbușirea întregului sistem.

Din acest motiv, peștii sufocă atunci când sunt în afara apei, chiar dacă au în jurul lor cantități mari de oxigen.

plămâni

Plămânii vertebratelor sunt cavități interne, prevăzute cu vase abundente a căror funcție este de a media schimbul de gaze cu sângele. Unele nevertebrate vorbesc despre "plămâni", deși aceste structuri nu sunt omoloage între ele și sunt mult mai puțin eficiente.

În amfibieni, plămânii sunt foarte simpli, asemănători cu o pungă care, la unele broaște, este împărțită. Zona disponibilă pentru schimburi crește în plămânii reptilelor non-aviare, care sunt împărțite în numeroase saculete interconectate.

În rândul păsărilor, eficiența plămânilor crește datorită prezenței sacilor de aer, care servesc drept spațiu de rezervă pentru aer în procesul de ventilare.

Plamanii ating maxima lor complexitate la mamifere (a se vedea sectiunea urmatoare). Plămânii sunt bogate în țesut conjunctiv și sunt înconjurate de un strat subțire de epiteliu numit pleura viscerala, care continuă în pleura viscerala, aliniat cu peretele toracic.

Amfibienii folosesc presiune pozitivă pentru intrarea aerului în plămâni, în timp ce reptilele non-aviare, păsări și mamifere folosesc presiunea negativă, unde aerul este împins în plămâni prin expansiunea cutiei toracice.

Părți (organe) ale sistemului respirator la om

La oameni și alte mamifere, sistemul respirator este constituit din porțiunea superioară, compus cu gura, cavitatea nazală, faringe și laringe; partea inferioară constituită de trahee și bronhii și porțiunea țesutului pulmonar.

Porțiune mare sau tract respirator superior

Nările sunt structurile prin care intră aerul, acestea fiind urmate de o cameră nazală acoperită de un epiteliu care secretă substanțe mucoase. Nările interioare se conectează la faringe (ceea ce numim în mod obișnuit gâtul), unde survine trecerea a două căi: digestiv și respirator.

Aerul intră prin deschiderea glotului, în timp ce alimentele își continuă drumul spre esofag.

Epiglota este situat deasupra corzilor vocale, în scopul de a preveni intrarea alimentelor în căile respiratorii, stabilirea unei limite între orofaringe - porțiunea situată în spatele gurii - și hipofaringe - capătul de jos -. Glonțul se deschide în laringă ("caseta de voce") și acest lucru, la rândul său, dă drumul spre trahee.

Partea mică sau tractul respirator inferior

Traheea este o conductă sub formă de tub, cu un diametru de 15-20 mm și lungime de 11 centimetri. Zidul său este întărit cu țesut cartilaginos, pentru a evita prăbușirea structurii, datorită faptului că este o structură semi-flexibilă.

Cartilajul este situat într-o formă de jumătate de lună în 15 sau 20 de inele, adică nu înconjoară complet traheea.

Tranșa se prăbușește în două bronhii, câte unul pentru fiecare plămân.Dreptul este mai vertical, comparativ cu stânga, pe lângă faptul că este mai scurt și mai voluminos. După această primă diviziune, subdiviziuni succesive urmează în parenchimul pulmonar.

Structura bronhiilor seamănă cu traheea datorită prezenței cartilajului, a mușchilor și a mușchilor, deși plăcile cartilaginoase se diminuează până la dispariție, când bronhiile ating diametrul de 1 mm.

În interiorul lor, fiecare bronh se împarte în tuburi mici numite bronchiole, care conduc la conducta alveolară. Alveolele au un strat foarte subțire de celule care facilitează schimbul de gaze cu sistemul capilar.

Țesut lung

Din punct de vedere macroscopic, plămânii sunt împărțiți în lobi prin fisuri. Plămânul drept este alcătuit din trei lobi, iar plămânul stâng are doar două. Cu toate acestea, unitatea funcțională de schimb de gaze nu este plămânii, ci unitatea alveolocapilară.

Alveolele sunt saculete mici, având forma unor clustere de struguri care se află la capătul bronhioalilor și corespund celei mai mici subdiviziuni a căilor respiratorii. Acestea sunt acoperite de două tipuri de celule, I și II.

Celulele de tip I se caracterizează prin faptul că sunt subțiri și permit difuzia de gaze. Acelea de tip II sunt mai mult decât mici decât grupul anterior, mai puțin subțiri, iar funcția sa este de a secrete o substanță de tip surfactant care facilitează extinderea alveolului în ventilație.

Celulele epiteliului sunt intercalate cu fibre de țesut conjunctiv, astfel încât plămânul este elastic. În același mod, există o rețea vastă de capilare pulmonare în care are loc schimbul de gaze.

Plămânii sunt înconjurați de un perete cu țesut mezotelial numit pleura. Acest țesut este denumit spațiu virtual, deoarece nu conține aer în interior și are doar un lichid în cantități minime.

Dezavantaje ale plămânilor

Un dezavantaj al plămânilor este că schimbul de gaze apare numai în canalele alveole și alveolare. Volumul de aer care ajunge la plămâni, dar care se află într-o zonă unde schimbul de gaze nu are loc, se numește spațiu mort.

Prin urmare, procesul de ventilație la om este extrem de ineficient. Ventilația normală reușește doar să înlocuiască o a șasea aer din plămâni. Într-un eveniment forțat de respirație, 20-30% din aer este prins.

Cutie toracică

Covorul cu coastele este plin de plămâni și este alcătuit dintr-un set de mușchi și oase. Componenta osoasă este formată de coloanele cervicale și dorsale, colivia și sternul. Diafragma este cel mai important mușchi respirator, găsit în spatele casei.

În coaste sunt inserate mușchii suplimentari, numiți intercostali. Alții participă la mecanica respiratorie, cum ar fi sternocleidomastoidul și scala, care provin din cap și gât. Aceste elemente sunt inserate în stern și în primele coaste.

Cum funcționează?

Absorbția oxigenului este vitală pentru procesele de respirație celulară, în cazul în care apare această moleculă pentru producerea de ATP pornind de la nutrienții obținuți în procesul de hrănire prin procese metabolice.

Cu alte cuvinte, oxigenul servește la oxidarea (arderea) moleculelor și producerea de energie. Unul dintre reziduurile acestui proces este dioxidul de carbon, care trebuie eliminat din corp. Respirația implică următoarele evenimente:

ventilație

Procesul începe cu absorbția oxigenului în atmosferă prin procesul de inspirație. Aerul intră în sistemul respirator prin nări, trecând prin întregul set de tuburi descrise, până când ajunge la plămâni.

Aportul de aer - respirație - este un proces normal, involuntar, dar poate trece de la a fi automat la voluntariat.

În creier, neuronii măduvei sunt responsabili de reglarea normală a respirației. Cu toate acestea, corpul este capabil să regleze respirația în funcție de cerințele de oxigen.

O persoană obișnuită în repaus respiră o medie de șase litri de aer în fiecare minut și această cifră poate crește până la 75 de litri în perioadele de exerciții intense.

Schimb de gaz

Oxigenul din atmosferă este un amestec de gaze, compus din azot 71%, oxigen 20,9% și o mică parte din alte gaze, cum ar fi dioxidul de carbon.

Când aerul intră în tractul respirator, compoziția se schimbă imediat. Procesul de inspirație saturează aerul cu apă și când aerul ajunge în alveole se amestecă cu aerul rezidual din inspirațiile anterioare. În acest moment presiunea parțială a oxigenului scade, iar cea a dioxidului de carbon crește.

În țesuturile respiratorii, gazele se deplasează de-a lungul gradientelor de concentrații. Deoarece presiunile parțiale ale oxigenului sunt mai mari în alveole (100 mm Hg) decât în ​​sângele capilarelor pulmonare (40 mm Hg), oxigenul trece în capilare printr-un proces de difuzie.

De asemenea, concentrația de dioxid de carbon este mai mare in capilare pulmonare (46 mm Hg) în alveolele (40 mm Hg), astfel încât dioxidul de carbon diffuses în direcția opusă, de capilare sanguine la alveolele din plămâni.

Transportul gazelor

În apă, solubilitatea oxigenului este atât de scăzută încât trebuie să existe un mijloc de transport pentru a satisface cerințele metabolice. La unele nevertebrate mici, cantitatea de oxigen dizolvată în fluide este suficientă pentru a satisface cerințele individului.

Cu toate acestea, la om, oxigenul transportat în acest mod ar atinge doar 1% din cerințe.

Din acest motiv, oxigenul - și o cantitate semnificativă de dioxid de carbon - este transportat prin pigmenți în sânge. În toate vertebratele, pigmenții se limitează la celulele roșii din sânge.

În regnul animal, cel mai frecvent pigment este hemoglobina, o molecula de natura proteine ​​care conține fier în structura sa. Fiecare moleculă constă din 5% hem, responsabil pentru culoarea roșie a sângelui și a legării reversibile cu oxigen și 95% globinei.

Cantitatea de oxigen care poate lega de hemoglobina depinde de mai mulți factori, inclusiv concentrația de oxigen: atunci când este ridicat, ca in capilare, hemoglobina se leaga de oxigen; Când concentrația este scăzută, proteina eliberează oxigen.

Alte pigmenți respiratori

Deși hemoglobina este prezentă pigment respirator la toate vertebratele și unele nevertebrate nu este singura.

În unele crustacee decapod, cefalopode crustacee și moluște există un pigment colorant albastru numit limpet. În locul fierului, această moleculă are doi atomi de cupru.

Patru familii de polychaetes acolo chlorocruorin pigment, o proteină având fier în structura sa și este verde. Este similar cu hemoglobina din punct de vedere al structurii și funcționării, deși nu se limitează la orice structură celulară și este liber în plasmă.

În cele din urmă, există un pigment cu o capacitate mult mai mică decât cea a hemoglobinei numit hemerythrin oxigen. Este de culoare roșie și este prezentă în mai multe grupe de nevertebrate marine.

Boli comune

astm

Este o patologie care afectează tractul respirator, provocând umflarea acestuia. Într-un atac de astm, muschii din jurul cailor respiratorii devin inflamate si cantitatea de aer care poate intra în sistem scade dramatic.

Atacul poate fi declanșat de un număr de substanțe, numite alergeni, inclusiv blana animalelor de companie, acarieni, vreme rece, produse chimice în produsele alimentare, mucegai, polen, printre altele.

Edem pulmonar

O edem pulmonar constă în acumularea de lichid în plămâni, care împiedică capacitatea respiratorie a individului. Cauzele sunt de obicei asociate cu insuficiență cardiacă congestivă, unde inima nu pompează sânge suficient.

Presiunea crescută în vasele de sânge împinge fluidul în spațiile de aer din interiorul plămânilor, reducând astfel mișcarea normală a oxigenului în plămâni.

Alte cauze de edem pulmonar sunt insuficienta renala, prezenta ingustarea arterelor care furnizează sânge rinichi, miocardită, aritmie, activitatea fizică în localitate excesiv de ridicată, utilizarea anumitor medicamente, printre altele.

Cele mai frecvente simptome sunt dificultatea respirației, dificultăți de respirație, expectorarea spumei sau a sângelui și creșterea frecvenței cardiace.

pneumoniile

Pneumoniile sunt infecții ale plămânilor și pot fi cauzate de o varietate de microorganisme, inclusiv bacterii cum ar fi Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasma pneumoniae și Chlamydias pneumoniae, virus sau ciuperci ca Pneumocystis jiroveci.

Apare ca o inflamație a spațiilor alveolare. Este o boală foarte contagioasă, deoarece agenții cauzatori pot fi răspândite prin aer și sa răspândit rapid prin strănut și tuse.

Persoanele cele mai susceptibile la această patologie includ persoanele cu vârsta peste 65 de ani și cu probleme de sănătate. Simptomele includ febră, frisoane, tuse cu flegma, dificultăți de respirație, dificultăți de respirație și dureri în piept.

Cele mai multe cazuri nu necesita spitalizare si boala pot fi tratate cu antibiotice (în cazul pneumoniei bacteriene) administrate oral, de repaus și consumul de lichide.

bronșită

Bronșita este prezent ca un proces inflamator al conductelor care transporta oxigenul la plamani, cauzate de infecții sau alte motive. Această boală este clasificată ca fiind acută și cronică.

Printre simptome se numără stare generală de rău, tuse cu mucus, dificultăți de respirație și presiune în piept.

Pentru a trata bronșita, se recomandă să luați aspirină sau acetaminofen pentru a reduce febra, pentru a lua cantități semnificative de lichid și de odihnă. Dacă este cauzată de un agent bacterian, se iau antibiotice.

referințe

1. Franceză, K., Randall, D. și Burggren, W. (1998). Eckert. Fiziologia animalelor: mecanisme și adaptări. Mc Graw-Hill Interamericana
2. Gutiérrez, A.J. (2005). Instruirea personală: baze, fundamente și aplicații. INDE.
3. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Principiile integrate ale zoologiei (Vol. 15). New York: McGraw-Hill.
4. Smith-Ágreda, J. M. (2004). Anatomia organelor limbii, vederii și auzului. Ed. Panamericana Medical.
5. Taylor, N.B., & Best, C.H. (1986). Bazele fiziologice ale practicii medicale. Pan American
6. Vived, À. M. (2005). Bazele fiziologiei activității fizice și ale sportului. Ed. Panamericana Medical.