Ademhalingssysteemfuncties, onderdelen, bediening

de luchtwegen of ademhalingsapparaat bestaat uit een reeks gespecialiseerde organen om de uitwisseling van gassen te bemiddelen, wat de opname van zuurstof en de eliminatie van koolstofdioxide inhoudt.

Er is een reeks stappen die de aanvoer van zuurstof naar de cel en de eliminatie van koolstofdioxide mogelijk maken, inclusief de uitwisseling van lucht tussen de atmosfeer en de longen (ventilatie), gevolgd door de diffusie en uitwisseling van gassen op het longoppervlak. , zuurstoftransport en gasuitwisseling op cellulair niveau.

Het is een gevarieerd systeem in het dierenrijk, samengesteld uit verschillende structuren, afhankelijk van de afstudeerrichting. Vis heeft bijvoorbeeld functionele structuren in een aquatische omgeving zoals kieuwen, zoogdieren hebben longen en de meeste ongewervelde tracheeën.

Eencellige dieren, zoals protozoa, vereisen geen speciale structuren voor ademhaling en gasuitwisseling vindt plaats door eenvoudige diffusie.

Bij de mens bestaat het systeem uit de nasale farynx, farynx, strottenhoofd, luchtpijp en longen. Deze laatste zijn opeenvolgend vertakt in bronchiën, bronchiolen en longblaasjes. Passieve uitwisseling van zuurstofmoleculen en koolstofdioxide vindt plaats in de longblaasjes.

index

• 1 Definitie van ademhaling
• 2 functies
• 3 Ademhalingsorganen in het dierenrijk
  • 3.1 Tracheas
  • 3,2 Gills
  • 3.3 Longen
• 4 Delen (organen) van het ademhalingssysteem bij de mens
  • 4.1 Hoog gedeelte of bovenste luchtwegen
  • 4.2 Lage of lagere luchtwegen
  • 4.3 Longweefsel
  • 4.4 Nadelen van de longen
  • 4.5 Thoracale doos
• 5 Hoe het werkt?
  • 5.1 Ventilatie
  • 5.2 Gasuitwisseling
  • 5.3 Transport van gassen
  • 5.4 Andere ademhalingspigmenten
• 6 Veel voorkomende ziekten
  • 6.1 Astma
  • 6.2 Longoedeem
  • 6.3 Pneumonieën
  • 6.4 Bronchitis
• 7 Referenties

Definitie van ademhalen

De term 'ademhalen' kan op twee manieren worden gedefinieerd. Als we het woord ademen gebruiken, beschrijven we gewoonlijk de actie van het nemen van zuurstof en het verwijderen van koolstofdioxide in de externe omgeving.

Het concept van ademhaling omvat echter een breder proces dan eenvoudigweg het binnengaan en verlaten van de lucht in de ribbenkast. Alle mechanismen die betrokken zijn bij het gebruik van zuurstof, transport in het bloed en de productie van koolstofdioxide komen voor op cellulair niveau.

Een tweede manier om het woord ademhaling te definiëren is op cellulair niveau en dit proces wordt cellulaire ademhaling genoemd, waarbij de reactie van zuurstof optreedt met anorganische moleculen die energie produceren in de vorm van ATP (adenosinetrifosfaat), water en koolstofdioxide..

Daarom is een meer precieze manier om te verwijzen naar het proces van het nemen en verdrijven van de lucht door thoracale bewegingen de term "ventilatie"..

functies

De belangrijkste functie van het ademhalingssysteem is om de processen van zuurstofopname van buitenaf te orkestreren door mechanismen van ventilatie en cellulaire ademhaling. Een van de afvalstoffen van het proces is het kooldioxide dat de bloedbaan bereikt, naar de longen gaat en uit het lichaam in de atmosfeer wordt verwijderd..

Het ademhalingssysteem is verantwoordelijk voor het bemiddelen van al deze functies. Het is specifiek verantwoordelijk voor het filteren en bevochtigen van de lucht die het lichaam binnendringt, naast het filteren van ongewenste moleculen.

Reguleer ook de pH van lichaamsvloeistoffen - indirect - controle van de CO-concentratie₂, het vasthouden of elimineren. Aan de andere kant is het betrokken bij de regeling van de temperatuur, afscheiding van hormonen in de long en helpt het reuksysteem bij het detecteren van geuren.

Ook is elk element van het systeem verantwoordelijk voor een specifieke functie: de neusgaten verwarmen de lucht en bieden bescherming aan kiemen, farynx, strottenhoofd en luchtpijp die de doorgang van lucht mediëren.

Daarnaast komt de keelholte tussen in de passage van voedsel en strottenhoofd in het fonatieproces. Ten slotte vindt het gasuitwisselingsproces plaats in de longblaasjes.

Ademhalingsorganen in het dierenrijk

Bij kleine dieren, minder dan 1 mm, kan gasuitwisseling via de huid plaatsvinden. Bepaalde dierlijke afstammelingen, zoals protozoa, sponzen, cnidarians en sommige wormen, voeren het gasuitwisselingsproces uit door middel van eenvoudige diffusie..

Bij grotere dieren, zoals vissen en amfibieën, is huidademhaling ook aanwezig om de ademhaling door de kieuwen of de longen aan te vullen..

Kikkers kunnen bijvoorbeeld tijdens de winterslaap het hele proces van gasuitwisseling door de huid uitvoeren, omdat deze volledig in vijvers ondergedompeld zijn. In het geval van salamanders zijn er exemplaren die volledig longen missen en door de huid ademen.

Echter, met de toename van de complexiteit van de dieren, is de aanwezigheid van gespecialiseerde organen voor de uitwisseling van gassen en om te voldoen aan de hoge energiebehoefte van meercellige dieren noodzakelijk.

Vervolgens zal de anatomie van de organen die de uitwisseling van gassen in verschillende dierlijke groepen bemiddelen, in detail worden beschreven:

luchtpijpen

Insecten en sommige geleedpotigen hebben een zeer efficiënt en direct ademhalingssysteem. Het bestaat uit een systeem van buizen, tracheae genaamd, die zich door het hele lichaam van het dier uitstrekken.

De luchtpijp vertakt zich in smallere buizen (ongeveer 1 μm in diameter), tranchaelae genaamd. Ze worden ingenomen door vloeistof en eindigen in directe associatie met de membranen van de cellen.

De lucht komt het systeem binnen via een reeks openingen die zich gedragen als een klep, zogenaamde spiracles. Deze hebben het vermogen om te sluiten als reactie op het verlies van water om uitdroging te voorkomen. Het heeft ook filters om het binnendringen van ongewenste stoffen te voorkomen.

Bepaalde insecten, zoals bijen, kunnen lichaamsbewegingen uitvoeren om het tracheale systeem te ventileren.

kieuwen

De kieuwen, ook wel kieuwen genoemd, zorgen voor een effectieve ademhaling in het aquatisch milieu. In echinodermen bestaan ​​ze uit een verlenging van het oppervlak van hun lichaam, terwijl ze in mariene wormen en amfibieën pluimen of pluimpjes zijn..

De meest efficiënte zijn in de vis en bestaat uit een systeem van interne kieuwen. Het zijn filamenteuze structuren met een adequate bloedtoevoer die tegen de stroming van water in gaat. Met dit systeem "tegenstroom" kunt u zorgen voor maximale afzuiging van zuurstof uit water.

De ventilatie van de kieuwen is geassocieerd met de bewegingen van het dier en de opening van de mond. In terrestrische omgevingen verliezen de kieuwen de zwevende ondersteuning van het water, ze drogen op en de filamenten komen samen, wat leidt tot de ineenstorting van het hele systeem.

Om deze reden verstikken de vissen als ze uit het water zijn, hoewel ze grote hoeveelheden zuurstof om zich heen hebben.

longen

De longen van de gewervelde dieren zijn inwendige holten, voorzien van overvloedige bloedvaten waarvan de functie is om de gasuitwisseling met het bloed te bemiddelen. In sommige ongewervelden spreken we van "longen", hoewel deze structuren niet homoloog zijn aan elkaar en veel minder efficiënt zijn.

Bij amfibieën zijn de longen zeer eenvoudig, vergelijkbaar met een zak die in sommige kikkers is onderverdeeld. Het beschikbare gebied voor uitwisseling neemt toe in de longen van niet-aviaire reptielen, die zijn onderverdeeld in talrijke met elkaar verbonden zakken..

In de afstamming van vogels neemt de efficiëntie van de longen toe dankzij de aanwezigheid van luchtzakjes, die dienen als een luchtreserve in het ventilatieproces.

De longen bereiken hun maximale complexiteit bij zoogdieren (zie volgende sectie). De longen zijn rijk aan bindweefsel en zijn omgeven door een dunne laag epitheel, het viscerale borstvlies, dat in de viscerale pleura blijft steken, uitgelijnd met de wanden van de borstkas..

Amfibieën gebruiken positieve druk voor luchttoevoer naar de longen, terwijl niet-aviaire reptielen, vogels en zoogdieren negatieve druk gebruiken, waarbij lucht door de uitzetting van de ribbenkast in de longen wordt geduwd.

Delen (organen) van het ademhalingssysteem bij mensen

Bij mensen, en bij de rest van zoogdieren, wordt het ademhalingssysteem gevormd door het hoge gedeelte, samengesteld met mond, neusholte, farynx en strottenhoofd; het onderste deel van de luchtpijp en bronchiën en het deel van het longweefsel.

Hoge portie of bovenste luchtwegen

De neusgaten zijn de structuren waardoor lucht binnentreedt, deze worden gevolgd door een nasale kamer bedekt met een epitheel dat slijmachtige stoffen uitscheidt. De binnenste neusgaten verbinden met de keelholte (wat we gewoonlijk de keel noemen), waar de kruising van twee routes plaatsvindt: de spijsvertering en de luchtwegen.

Lucht komt binnen door de opening van de glottis, terwijl voedsel zijn weg vervolgt door de slokdarm.

De epiglottis bevindt zich op de glottis, met als doel te voorkomen dat voedsel de luchtwegen binnendringt, waardoor een limiet ontstaat tussen het orofarynx - deel achter de mond - en de laryngopharynx - onderste segment -. De glottis opent in het strottenhoofd ("stemkastje") en dit maakt op zijn beurt plaats voor de luchtpijp.

Lage of lagere luchtwegen

De luchtpijp is een buisvormig kanaal met een diameter van 15 tot 20 mm en 11 centimeter lang. Zijn muur is versterkt met kraakbeenweefsel, om het instorten van de structuur te voorkomen, dankzij het is een semi-flexibele structuur.

Het kraakbeen bevindt zich in de vorm van een halve maan in 15 of 20 ringen, dat wil zeggen dat het de luchtpijp niet volledig omgeeft.

De tranchea vertakt zich in twee bronchi, één voor elke long. Rechts is meer verticaal, vergeleken met links, naast korter en volumineuzer. Na deze eerste verdeling volgen opeenvolgende onderverdelingen in het pulmonaire parenchym.

De structuur van de bronchiën lijkt op de trachea vanwege de aanwezigheid van kraakbeen, spieren en slijmvliezen, hoewel de kraakbeenachtige platen verminderen tot ze verdwijnen, wanneer de bronchiën een diameter van 1 mm bereiken.

Daarin verdeelt elke bronchus zich in kleine buisjes, bronchiolen genaamd, die naar het alveolaire kanaal leiden. De longblaasjes hebben een zeer dunne laag cellen die de uitwisseling van gassen met het capillaire systeem vergemakkelijkt.

Longweefsel

Macroscopisch zijn de longen verdeeld in lobben door fissuren. De rechterlong bestaat uit drie lobben en de linkerlong heeft er maar twee. De functionele eenheid van gasuitwisseling is echter niet de longen, maar de alveolocapillaire eenheid.

De longblaasjes zijn kleine zakjes met trossen druiven die zich aan het einde van de bronchiolen bevinden en overeenkomen met de kleinste onderverdeling van de luchtwegen. Ze zijn bedekt door twee soorten cellen, I en II.

Type I-cellen worden gekenmerkt doordat ze dun zijn en de diffusie van gassen mogelijk maken. Die van type II zijn meer dan klein dan de vorige groep, minder dun en het is de bedoeling om een ​​stof uit te scheiden van het type oppervlakteactieve stof dat de uitbreiding van de alveolus in ventilatie mogelijk maakt..

De cellen van het epitheel worden afgewisseld met vezels van bindweefsel, zodat de long elastisch is. Evenzo is er een uitgebreid netwerk van longcapillairen waar gasuitwisseling plaatsvindt.

De longen zijn omgeven door een wand met mesotheliaal weefsel, het borstvlies. Dit weefsel wordt meestal virtuele ruimte genoemd, omdat het geen lucht bevat en slechts een kleine hoeveelheid vloeistof bevat.

Nadelen van de longen

Een nadeel van de longen is dat de uitwisseling van gassen alleen plaatsvindt in de alveoli en alveolaire kanalen. Het luchtvolume dat de longen bereikt maar zich bevindt in een gebied waar geen gas wordt uitgewisseld, wordt dode ruimte genoemd.

Daarom is het proces van ventilatie bij mensen uiterst inefficiënt. Normale ventilatie slaagt er alleen in om een ​​zesde van de lucht in de longen te vervangen. Bij een gedwongen ademhaling komt 20-30% van de lucht in de val.

Thoracale doos

De ribbenkast huisvest de longen en bestaat uit een set spieren en botten. De benige component wordt gevormd door de cervicale en dorsale stekels, de ribbenkast en het borstbeen. Het diafragma is de belangrijkste ademhalingsspier, die zich aan de achterkant van het huis bevindt.

Er zijn extra spieren ingebracht in de ribben, intercostals genoemd. Anderen nemen deel aan ademhalingsmechanica zoals sternocleidomastoïde en scalenes, die van het hoofd en de nek komen. Deze elementen worden ingevoegd in het borstbeen en in de eerste ribben.

Hoe werkt het?

Zuurstofopname is van vitaal belang voor de processen van cellulaire ademhaling, waarbij het innemen van dit molecuul voor de productie van ATP plaatsvindt vanaf de voedingsstoffen die zijn verkregen tijdens het voeden door metabolische processen..

Met andere woorden, zuurstof dient om moleculen te oxideren (verbranden) en daardoor energie te produceren. Een van de restanten van dit proces is kooldioxide, dat uit het lichaam moet worden verdreven. Ademen houdt de volgende gebeurtenissen in:

ventilatie

Het proces begint met de opname van zuurstof in de atmosfeer door het proces van inspiratie. De lucht komt het ademhalingssysteem binnen via de neusgaten, door het hele stel beschreven buisjes, naar de longen.

De luchtinvoer - ademhalen - is een normaal onvrijwillig proces, maar kan gaan van automatisch naar vrijwillig.

In de hersenen zijn de neuronen van het merg verantwoordelijk voor de normale regulatie van de ademhaling. Het lichaam kan echter de ademhaling regelen afhankelijk van de zuurstofbehoefte.

Een gemiddelde persoon in rust ademt gemiddeld zes liter lucht per minuut en dit aantal kan oplopen tot 75 liter tijdens perioden van intensieve training.

Gas uitwisseling

Zuurstof in de atmosfeer is een mengsel van gassen, samengesteld uit 71% stikstof, 20,9% zuurstof en een kleine fractie andere gassen, zoals koolstofdioxide.

Wanneer lucht de luchtwegen binnenkomt, verandert de samenstelling onmiddellijk. Het inspiratieproces verzadigt de lucht met water en wanneer de lucht de alveoli bereikt, wordt het gemengd met de restlucht van vorige inspiraties. Op dit punt neemt de partiële druk van zuurstof af en die van koolstofdioxide neemt toe.

In de ademhalingsweefsels bewegen de gassen volgens de gradiënten van concentraties. De partiële zuurstofdruk groter in de alveoli (100 mm Hg) in bloed pulmonaire capillair (40 mm Hg) zuurstof overgaat in de capillair door een diffusieproces.

Ook de kooldioxideconcentratie hoger is in de pulmonaire capillairen (46 mm Hg) in de alveoli (40 mm Hg), zodat kooldioxide diffundeert in tegengestelde richting van de bloedvaten naar de alveoli in longen.

Vervoer van gassen

In water is de oplosbaarheid van zuurstof zo laag dat er een transportmiddel moet zijn om aan de metabole vereisten te voldoen. In sommige kleine ongewervelde dieren is de hoeveelheid zuurstof die in hun vloeistoffen is opgelost voldoende om aan de individuele behoeften te voldoen.

In de mens zou zuurstof die op deze manier wordt getransporteerd echter slechts 1% van de vereisten halen.

Om deze reden wordt zuurstof - en een aanzienlijke hoeveelheid koolstofdioxide - getransporteerd door pigmenten in het bloed. Bij alle gewervelde dieren zijn deze pigmenten beperkt tot rode bloedcellen.

In het dierenrijk is het meest voorkomende pigment hemoglobine, een molecuul van een eiwitaard dat ijzer in zijn structuur bevat. Elke molecule bestaat uit 5% heem, verantwoordelijk voor de rode kleur van het bloed en de reversibele binding met zuurstof, en 95% globine.

De hoeveelheid zuurstof die aan hemoglobine kan binden, is afhankelijk van vele factoren, waaronder de zuurstofconcentratie: wanneer deze hoog is, zoals in haarvaten, bindt hemoglobine aan zuurstof; Wanneer de concentratie laag is, laat het eiwit de zuurstof vrij.

Andere ademhalingspigmenten

Hoewel hemoglobine het ademhalingspigment is dat aanwezig is in alle gewervelde dieren en in sommige ongewervelde dieren, is het niet de enige.

In sommige onthoofden van schaaldieren, schaaldieren, cefalopoden en weekdieren is er een blauw pigment genaamd hemocyanine. In plaats van ijzer heeft dit molecuul twee koperatomen.

In vier polychaetefamilies is er het chlorocruorine pigment, een eiwit dat ijzer in zijn structuur heeft en groen is. Het is vergelijkbaar met hemoglobine in termen van structuur en functioneren, hoewel het niet beperkt is tot enige cellulaire structuur en vrij is in plasma..

Ten slotte is er een pigment met een zuurstoflaadvermogen dat veel lager is dan dat van hemoglobine genaamd hemeritrin. Het is rood en is aanwezig in verschillende groepen van ongewervelde zeedieren.

Veel voorkomende ziekten

astma

Het is een pathologie die de luchtwegen aantast en de zwelling veroorzaakt. Bij een astma-aanval raken de spieren die de luchtwegen omgeven ontstoken en neemt de hoeveelheid lucht die het systeem kan binnendringen drastisch af.

De aanval kan worden veroorzaakt door een reeks stoffen die allergenen worden genoemd, waaronder de vacht van huisdieren, mijten, koude klimaten, chemicaliën die aanwezig zijn in voedsel, schimmels, pollen, enzovoort..

Longoedeem

Een longoedeem bestaat uit de ophoping van vocht in de longen, wat de ademhalingscapaciteit van het individu belemmert. De oorzaken zijn meestal geassocieerd met congestief hartfalen, waarbij het hart niet voldoende bloed pompt.

De verhoogde druk in de bloedvaten duwt de vloeistof in de luchtruimten in de longen, waardoor de normale beweging van zuurstof in de longen wordt verminderd.

Andere oorzaken van pulmonale oedeem nierfalen, de aanwezigheid van vernauwde slagaders die bloed naar de nieren, myocarditis, aritmie, lichaamsbeweging excessief grote plaats, gebruik van bepaalde medicijnen, etc..

De meest voorkomende symptomen zijn ademhalingsmoeilijkheden, kortademigheid, opzwelling van schuim of bloed en verhoogde hartslag.

longontstekingen

Pneumonieën zijn infecties van de longen en kunnen worden veroorzaakt door een verscheidenheid aan micro-organismen, waaronder bacteriën zoals Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae en Chlamydias pneumoniae, virus of schimmels leuk vinden Pneumocystis jiroveci.

Het lijkt een ontsteking van de alveolaire ruimten. Het is een zeer besmettelijke ziekte, omdat de veroorzakers kunnen worden verspreid via de lucht en zich snel verspreiden door niezen en hoesten..

De mensen die het meest vatbaar zijn voor deze pathologie zijn personen ouder dan 65 en met gezondheidsproblemen. Symptomen zijn koorts, koude rillingen, hoesten met slijm, kortademigheid, kortademigheid en pijn op de borst.

De meeste gevallen vereisen geen opname en de ziekte kan worden behandeld met antibiotica (als bacteriële pneumonie) oraal worden toegediend, rust en vochtinname.

bronchitis

Bronchitis is aanwezig als een ontstekingsproces van de kanalen die zuurstof naar de longen vervoeren, veroorzaakt door een infectie of om andere redenen. Deze ziekte is geclassificeerd als acuut en chronisch.

Onder de symptomen zijn algemene malaise, hoest met slijm, moeite met ademhalen en druk op de borst.

Om bronchitis te behandelen, wordt het aanbevolen om aspirine of acetaminophen te nemen om koorts te verminderen, aanzienlijke hoeveelheden vocht in te nemen en te rusten. Als het wordt veroorzaakt door een bacterieel middel, worden antibiotica ingenomen.

referenties

1. French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Dierfysiologie: mechanismen en aanpassingen. Mc Graw-Hill Interamericana
2. Gutiérrez, A. J. (2005). Personal training: basen, fundamentals en applicaties. INDE.
3. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Geïntegreerde principes van zoölogie (Deel 15). New York: McGraw-Hill.
4. Smith-Ágreda, J. M. (2004). Anatomie van de organen van taal, visie en gehoor. Ed. Panamericana Medical.
5. Taylor, N. B., & Best, C.H. (1986). Fysiologische basis van de medische praktijk. Panamericana.
6. Vived, À. M. (2005). Fundamenten van fysiologie van fysieke activiteit en sport. Ed. Panamericana Medical.