Sistemul respirator

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultați Sistemul respirator (dezambiguizare) .
Sistemul respirator
Sistemul respirator îl completează.svg
Diagrama care descrie sistemul respirator al unui om
Identificatori
Plasă A04
TA A06.0.00.000
FMA 7158

Sistemul respirator este o structură anatomică potrivită pentru respirație , prezentă atât la plante, cât și la animale .

La animalele terestre suprafața respiratorie este localizată în interior și este alcătuită, în special în tetrapode , din căile respiratorii, plămâni și orice anexe, cum ar fi sacii de aer. [1] Sistemul respirator permite schimburile gazoase de oxigen și dioxid de carbon prin hemoglobină în eritrocitele din sânge conform unui proces numit hematoză . Schimbul de gaze are loc în sacii mici, goi, numiți alveole , la mamifere și reptile, și atrii la păsări. [2]

La majoritatea peștilor și a multor alte animale acvatice (atât vertebrate, cât și nevertebrate) sistemul respirator este format din branhii , care sunt parțial sau complet organe externe, scufundate în mediul apos.

Alte animale, precum insectele , au sisteme respiratorii cu caracteristici anatomice foarte simple; la amfibieni , pielea joacă, de asemenea, un rol important în schimbul de gaze. Plantele au sisteme respiratorii, dar direcția schimbului de gaze poate fi opusă celei de la animale. Sistemul respirator al plantelor include trăsături anatomice, cum ar fi stomatele . [3]

Mamifere

Anatomie

Arborele respirator: 1. Traheea 2. Bronhia 3. Bronhia lobulară 4. Bronhia segmentară 5. Bronhiolele 6. Canalul alveolar 7. Alveolul

La om și la alte mamifere , anatomia unui sistem respirator tipic este alcătuită din diferite părți care sunt:

  • organele goale prin care trec aerul și gazul, care sunt transportate în sau în afara plămânilor în timpul proceselor de inhalare și expirație;
  • plămânii , unde gazul este schimbat cu sângele , la nivelul alveolelor .

La acestea se adaugă orice corp auxiliar, inclusiv:

Tractul respirator poate fi împărțit într-un tract superior și inferior. Tractul superior include nasul și pasajele nazale, sinusurile , faringele și partea laringelui deasupra corzilor vocale. Partea inferioară, pe de altă parte, include partea inferioară a laringelui , traheea , bronhiile , bronhiolele și alveolele .

Tractul respirator inferior este adesea denumit arborele traheobronșic . [4] Traheea și bronhiile, precum și bronhiolele mai mari, au funcția de a transporta aerul către bronhiolele respiratorii , canalele alveolare și alveolele , unde are loc schimbul de gaze. [5] [6]

Primele bronhii care se ramifică din trahee sunt bronhiile principale dreapta și stânga. Bronhiile pătrund în plămâni prin hil, [5] unde se ramifică în bronhii secundare mai înguste numite bronhii lobulare, care la rândul lor se ramifică în bronhii segmentare. În medie, numărul ramurilor arborelui respirator la omul adult este de 23, în timp ce șoarecele are doar 13.

Alveolele sunt partea finală a copacului, cu fundul oarbă, așa că aerul care le pătrunde trebuie să iasă pe același drum.

Mamifere particulare

Caii sunt respirații nazale obligatorii, deci diferă de multe alte mamifere prin capacitatea de a respira prin gură.

Elefantul este singurul mamifer cunoscut care nu are un spațiu pleural . Pleura parietală și viscerală sunt compuse din țesut conjunctiv dens și unite între ele prin țesut conjunctiv slăbit. [7] Lipsa spațiului pleural, alături de diafragma neobișnuit de groasă, se crede că sunt adaptări evolutive care permit elefantului să rămână sub apă pentru perioade lungi de timp. [8] La elefant plămânii sunt atașați la diafragmă, iar respirația se bazează în primul rând pe diafragmă, mai degrabă decât pe expansiunea cutiei toracice . [9]

Uman

Din punct de vedere al structurii, sistemul respirator uman este format din:

Căi aeriene

Căile respiratorii sunt formate din organe goale în care substanțele gazoase sunt transportate către sau din plămâni . Plămânii trebuie păstrați în permanență liberi, motiv pentru care sunt susținuți extern de un os, cartilaj și structură musculară. În ciuda faptului că sunt în continuitate între ele, căile respiratorii sunt împărțite în căile respiratorii superioare și inferioare, pe baza aspectelor organogenetice și clinice.

  • Căile respiratorii inferioare sunt formate din bronhii , care sunt la rândul lor alcătuite din inele de țesut cartilagin în față și țesut conjunctiv în spate.

Plămânii

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Lung .

Plămânul este organul esențial pentru respirația vertebratelor . Funcția sa principală este de a transporta oxigenul din atmosferă în sânge și de a expulza dioxidul de carbon din sânge în mediul extern. Plămânii pot funcționa independent unul de celălalt, atât pentru hrană, cât și pentru vascularizare. Acestea sunt căptușite cu o membrană numită pleura viscerală, care la rândul său continuă într-o pleură parietală care acoperă cavitatea toracică . Spațiul subțire dintre cele două membrane, spațiul pleural, este umplut cu un fluid care reduce fricțiunea dintre plămâni și peretele toracic și ajută la crearea unei presiuni negative între cele două membrane, împiedicând plămânii să se prăbușească și să închidă căile respiratorii inferioare.

Traheea se bifurcă în două bronhii , fiecare dintre ele ducând la un plămân. În interiorul plămânilor, bronhiile se ramifică în mod repetat în tuburi din ce în ce mai subțiri numite bronșiole , care se termină în grupuri de saci de aer numite alveole . Aceștia din urmă dau oxigenul proaspăt inhalat sângelui, schimbându-l cu dioxid de carbon, pe care același sânge l-a transportat în tot corpul.

Fiziologie

Inspiră și expiră

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: ventilație (fiziologie) și volume pulmonare .

Actul respirator este împărțit în două faze: inhalare și expirație .

Inspirația are loc datorită contracției mușchilor intercostali și a diafragmei , care determină o creștere a volumului pulmonar și o scădere a presiunii intrapleurale : rezultatul este o aspirație de aer în plămâni.

Expirația este de obicei pasivă, determinată de eliberarea forței elastice a parenchimului pulmonar. Volumul pieptului scade, plămânii sunt comprimați și aerul expulzat.

La un bărbat adult cu o inspirație normală se introduc aproximativ 0,5 litri de aer, în timp ce cu o inspirație forțată se introduc aproximativ 3 litri de aer introdus. Cu o expirație forțată, aproximativ 1,1 litri de aer sunt expulzați. Totalul acestui aer este de aproximativ 4,8 litri de aer și se numește capacitate vitală . În plămâni rămâne întotdeauna un volum rezidual de aer de 1,2 litri. Capacitatea pulmonară totală este de 5,8 litri. [10]

La nivel alveolar există un schimb de gaze între aer și sânge: oxigenul trece din alveolă în sânge și dioxid de carbon din sânge în alveolă prin difuzie sau în funcție de gradientul de concentrație (pasaj pasiv). Și la nivel celular, oxigenul trece din sânge în celulă și dioxidul de carbon din celulă în sânge prin difuzie.

Ambele gaze sunt transportate în tot corpul prin fluxul sanguin. Oxigenul se leagă de atomul de fier al hemului , un grup protetic de hemoglobină conținut în celulele roșii din sânge , pentru a fi transportat către țesuturi; dioxidul de carbon, pe de altă parte, se leagă de apa prezentă în sânge .

Patologii

Căile respiratorii și plămânii sunt ținta unor boli grave cauzate de bacterii, viruși și substanțe toxice (gaze, praf etc.), precum și de tumori : primele pot pătrunde cu ușurință în sistemul respirator împreună cu aerul inhalat. Tulburările sistemului respirator pot fi clasificate în mai multe grupuri generale:

Păsări

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Aves § Sistemul respirator .

Sistemul respirator al păsărilor diferă semnificativ de cel al mamiferelor. Păsările au plămâni rigizi care nu se extind și nu se contractă în timpul ciclului respirator . Acestea sunt echipate cu un sistem mare de saci de aer distribuiți pe tot corpul care acționează ca o burduf: aspiră aerul ambiant în saci și îl expulzează după ce acesta a trecut prin plămâni. [11] Păsările nu au diafragmă sau cavități pleurale . Inhalarea și expirația se efectuează prin creșterea și scăderea volumului întregii cavități toracico-abdominale utilizând mușchii abdominali și ai coastelor. [12] [13] [14] Plămânii păsărilor sunt mai mici decât cei ai mamiferelor de dimensiuni egale, în timp ce sacii de aer reprezintă 15% din volumul total al corpului. [15] În timpul inhalării , mușchii atașați la coastele vertebrale se contractă înainte și spre exterior, crescând atât diametrul vertical cât și transversal al porțiunii toracice a trunchiului. [12] Creșterea volumului întregii cavități a trunchiului reduce presiunea aerului în toate pungile toracico-abdominale, determinându-le să se umple cu aer. În timpul expirației, mușchiul oblic extern inversează mișcarea de inhalare: comprimă conținutul abdominal, crescând presiunea în toate buzunarele de aer. Aerul este apoi expulzat din sistemul respirator și are loc expirația . [12] În timpul inhalării, aerul intră în trahee , prin nări și gură și continuă spre seringă , unde traheea se ramifică în două bronhii, care continuă până la plămâni. Capetele bronhiilor intrapulmonare descarcă aer în pungile de aer posterioare la capătul caudal al păsării. [12]

Reptile

Structura anatomică a plămânilor reptilei este mai puțin complexă decât la mamifere . De fapt, reptilelor le lipsește o structură largă și complexă a căilor respiratorii, cum ar fi cea găsită în plămânii mamiferelor. Schimbul de gaze la reptile are loc în alveole . [11] Reptilele nu posedă diafragmă , prin urmare, respirația are loc prin modificarea volumului cavității corpului, controlată de contracția mușchilor intercostali. Țestoasele sunt o excepție, în care contracția unor perechi specifice de mușchi laterali guvernează atât inhalarea, cât și expirația. [16]

Amfibieni

La amfibieni, atât plămânii, cât și pielea servesc drept organe respiratorii. Ventilația plămânilor amfibii este o presiune pozitivă: mușchii coborâ podeaua cavității bucale , lărgind-o și aspirând aerul prin nări . Podeaua cavității bucale este ridicată odată cu închiderea nărilor și a gurii, forțând aerul de-a lungul traheei până la plămâni . Pielea acestor animale este foarte vascularizată și umedă, datorită secreției de mucus de către celulele specializate și este implicată în respirația pielii. Plămânii sunt principalele organe pentru schimbul de gaze între sânge și aerul ambiant (în afara apei), în timp ce proprietățile unice ale pielii ajută la schimbul de gaze atunci când amfibienii sunt scufundați în apă. [17] Unii amfibieni au branhii , atât în ​​stadiile incipiente ale dezvoltării lor (de exemplu la mormoloci ), cât și alții îi mențin la vârsta adultă (de exemplu, unele salamandre ). [11]

Peşte

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Pește § Sistemul respirator .

Oxigenul este slab solubil în apă, motiv pentru care peștii au dezvoltat branhii , organe specializate care conțin filamente care se împart în continuare în lamele. Lamelele conțin o rețea capilară cu pereți subțiri și dense, ceea ce face ca o suprafață mare de schimb să intre în contact cu volumele mari de apă din jur. [18] Brăncile folosesc un sistem de schimb contracurent care crește eficiența absorbției oxigenului din apă. [19] [20] [21] Peroxidul de hidrogen proaspăt introdus prin gură este pompat continuu prin branhii într-o direcție, în timp ce sângele din branhii curge în direcția opusă, creând un flux contracurent de sânge și apă. [21] Apa este aspirată prin deschiderea gurii și închiderea operculului (capacul branhial). În același timp, camerele branhiale se lărgesc, producând o presiune mai mică decât cea a gurii, provocând curgerea apei peste branhii. [21] Între timp, supapele orale pasive sunt închise în cavitatea bucală, împiedicând refluxul de apă din gură. [21] [22] Apa din gură trece în camerele branhiale, care se contractă și se golesc prin deschiderile operculare. Sângele din capilarele lamelare curge în direcția opusă celei a apei și, prin urmare, fluxul de contracurent menține un gradient de concentrație constant pentru oxigen și dioxid de carbon pe toată lungimea fiecărui capilar. Prin urmare, oxigenul se poate difuza continuu în sânge, în funcție de gradientul său, în timp ce dioxidul de carbon este eliberat în apă. [20]

Nevertebrate

Artropode

Unele specii de crabi folosesc un organ respirator numit branchiostego. [23] Structura sa branhială mărește suprafața pentru schimbul de gaze, care este utilă pentru captarea oxigenului din apă. Unii păianjeni și acarieni mici pot respira pur și simplu schimbând gaze pe suprafața corpului. Păianjenii mai mari, scorpionii și alți artropode folosesc un plămân primitiv.

Insecte

Pictogramă lupă mgx2.svgSistemul respirator al insectelor .

Majoritatea insectelor respiră pasiv prin deschiderile din exoschelet , numite stigme. Aerul ajunge în fiecare parte a corpului prin intermediul unei serii de canale mici numite trahee care se subțiază până intră în contact cu celulele individuale ale organismului. [11] Difuzarea gazelor este eficientă pe distanțe mici, dar nu și pe cele mari, acesta fiind unul dintre motivele pentru care insectele sunt de obicei de dimensiuni mici. Insectele care nu au stigme și trahee, cum ar fi unele cozi , respiră direct prin piele, prin difuzia gazului. [24] Numărul de stigme ale unei insecte variază între specii, dar ele se găsesc întotdeauna în perechi, câte una pe fiecare parte a corpului. Unii au unsprezece. Majoritatea insectelor mai vechi, cum ar fi libelulele și lăcustele , au două stigme toracice și opt stigmate abdominale. În restul insectelor există mai puține. Unele insecte mici nu prezintă mișcări de respirație și este posibil să nu aibă controlul muscular asupra spiraculelor. Alții folosesc contracția musculară a burții , împreună cu contracția coordonată și relaxarea stigmelor, pentru a reduce pierderea de apă în atmosferă. [25]

Moluște comestibile

Moluștele sunt în general echipate cu branhii care permit schimbul de gaze între mediul apos și sistemele lor circulatorii . Aceste animale posedă, de asemenea, o inimă care pompează sânge care conține hemocianină . [11] Prin urmare, moluștele au un sistem respirator similar cu cel al peștilor vertebrate . Sistemul respirator al gastropodelor poate include, de asemenea, branhii sau plămâni .

Plantă

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: fotosinteza clorofilei .

Respirația plantelor este limitată de procesul de difuzie. Plantele folosesc dioxid de carbon în procesul de fotosinteză și elimină oxigenul gazos ca deșeu. Fotosinteza folosește electroni din atomii de carbon pentru a depune energia obținută din lumina soarelui . [26] Plantele absorb dioxidul de carbon prin găuri, numite stomate , care se pot deschide și închide și se află pe partea inferioară a frunzelor lor sau pe alte părți ale plantei. Majoritatea plantelor necesită oxigen pentru procesele catabolice .

Notă

  1. ^ Campbell, Neil A., 1946-2004., Biology , ed. A 2-a, Redwood City, California, Benjamin / Cummings Pub. Co, 1990, pp. 834-835, ISBN 0805318003 ,OCLC 20352649 .
  2. ^ Connie CW Hsia, Dallas M. Hyde și Ewald R. Weibel, Lung Structure and the Intrinsic Challenges of Gas Exchange , în Comprehensive Physiology , vol. 6, nr. 2, 15 martie 2016, pp. 827–895, DOI : 10.1002 / cphy.c150028 . Adus pe 24 noiembrie 2017 .
  3. ^ West, John B. (John Burnard), Fiziologie respiratorie - elementele esențiale , ediția a 5-a, Williams & Wilkins, 1995, ISBN 0683089374 ,OCLC 30032386 .
  4. ^ Gilroy, Anne M. și Ross, Lawrence M., Atlas of anatomy , Thieme, 2008, ISBN 9781604060621 ,OCLC 214300025 .
  5. ^ a b Pocock, Gillian., Fiziologia umană: baza medicinei , ed. a 3-a, Oxford University Press, 2006, ISBN 9780198568780 ,OCLC 64107074 .
  6. ^ Tortora, Gerard J., Principiile anatomiei și fiziologiei , ed. A V-a. Harper international ed, Harper & Row, 1987, ISBN 0063507293 ,OCLC 13796092 .
  7. ^ JB West, Snorkel respirând în elefant explică anatomia unică a pleurei sale , în Respiration Physiology , vol. 126, nr. 1, mai 2001, pp. 1-8. Adus pe 24 noiembrie 2017 .
  8. ^ John B. West, De ce elefantul nu are un spațiu pleural? , în News in Physiological Sciences: An International Journal of Physiology Produced Joint by the International Union of Physiological Sciences and the American Physiological Society , vol. 17, aprilie 2002, pp. 47-50. Adus pe 24 noiembrie 2017 .
  9. ^ Jeheskel Shoshani, Înțelegerea evoluției proboscidiene: o sarcină formidabilă , în Trends in Ecology & Evolution , vol. 13, n. 12, pp. 480–487, DOI : 10.1016 / s0169-5347 (98) 01491-8 . Adus pe 24 noiembrie 2017 .
  10. ^ William Ganong, Fig. 34-7 , în Review of Medical Physiology , 21st.
  11. ^ a b c d e Campbell, Neil A., 1946-2004., Biology , ed. a 2-a, Redwood City, California, Benjamin / Cummings Pub. Co, 1990, pp. 836-844, ISBN 0805318003 ,OCLC 20352649 .
  12. ^ a b c d Gary Ritchison, Bird Respiratory System , la www.people.eku.edu , Eastern Kentucky University. Adus pe 24 noiembrie 2017 .
  13. ^ Storer, Tracy I.; Usinger, RL; Stebbins, Robert C.; Nybakken, James W. (1997). Zoologie generală (ediția a șasea). New York: McGraw-Hill. pp. 752-753. ISBN 0-07-061780-5
  14. ^ Romer, Alfred Sherwood (1970). Corpul vertebratului (ediția a patra). Philadelphia: WB Saunders. pp. 323-324. ISBN 0-7216-7667-7
  15. ^ Whittow, G. Causey, 1930-, fiziologia aviară a lui Sturkie. , Ediția a 5-a, Academic Press, 2000, ISBN 9780127476056 ,OCLC 43947653 .
  16. ^ (EN) reptile | animal , în Enciclopedia Britanică . Adus pe 24 noiembrie 2017 .
  17. ^ G. Gottlieb și DC Jackson, Importanța ventilației pulmonare în controlul respirator în broasca taurului , în The American Journal of Physiology , vol. 230, nr. 3, martie 1976, pp. 608-613. Adus pe 24 noiembrie 2017 .
  18. ^ (EN) James D. Newstead,Structura fină a lamelelor respiratorii ale branhiilor teleostiene în Zellforschung Zeitschrift für Anatomie und Mikroskopische, vol. 79, nr. 3, 1 septembrie 1967, pp. 396–428, DOI : 10.1007 / BF00335484 . Adus la 25 noiembrie 2017 .
  19. ^ Campbell, Neil A., 1946-2004., Biology , ed. A II-a, Benjamin / Cummings Pub. Co, 1990, pp. 836-838, ISBN 0805318003 ,OCLC 20352649 .
  20. ^ a b George M. Hughes, Morphometrics of fish branills , în Respiration Physiology , vol. 14, n. 1-2, pp. 1-25, DOI : 10.1016 / 0034-5687 (72) 90014-x . Adus la 25 noiembrie 2017 .
  21. ^ a b c d Storer, Tracy I. (Tracy Irwin), 1889-1973., Zoologie generală , ediția a 6-a, McGraw-Hill, 1979, pp. 668-670, ISBN 0070617805 ,OCLC 4194950 .
  22. ^ Romer, Alfred Sherwood, 1894-1973., Corpul vertebratelor , ed. A V-a, versiune mai scurtă, Saunders, 1978, ISBN 003910284X ,OCLC 60007175 .
  23. ^ J Halperin, M Ansaldo și GN Pellerano, Respirație bimodală în crab estuar Chasmagnathus granulatus Dana 1851 - studii fiziologice și morfologice , în Biochimie comparativă și fiziologie Partea A: Fiziologie moleculară și integrativă , vol. 126, nr. 3, pp. 341–349, DOI : 10.1016 / s1095-6433 (00) 00216-6 . Adus la 25 noiembrie 2017 .
  24. ^ The Earth Life Web, Insect Morphology and Anatomy , la www.earthlife.net . Adus la 25 noiembrie 2017 .
  25. ^ John RB Lighton, Schimb discontinuu de gaze în insecte , în Revista anuală a entomologiei , vol. 41, nr. 1, 1 ianuarie 1996, pp. 309-324, DOI : 10.1146 / annurev.en.41.010196.001521 . Adus la 25 noiembrie 2017 .
  26. ^ Stryer, Lubert (1995). "Fotosinteză". În: Biochimie (4ed.). New York: WH FreeMan and Company. pp. 653-680. ISBN 0-7167-2009-4 .

Elemente conexe


Alte proiecte

linkuri externe

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 4050 · LCCN ( EN ) sh00007540 · BNF ( FR ) cb11934908p (data) · NDL ( EN , JA ) 00566504