呼吸器系の機能、部品、操作



の 呼吸器系 または呼吸装置は、酸素の取り込みおよび二酸化炭素の除去を含む、ガス交換を仲介するための一連の特殊な器官を含む。.

細胞への酸素の到達と二酸化炭素の除去を可能にする一連のステップがあり、それには大気と肺との間の空気の交換（換気）、それに続く肺表面でのガスの拡散および交換が含まれる。 、細胞レベルでの酸素輸送とガス交換.

それは動物界の多様なシステムであり、研究の系統に応じて多様な構造で構成されています。例えば、魚はえらのような水生環境で機能的な構造を持ち、哺乳動物は肺やほとんどの無脊椎動物の気管を持ちます。.

原生動物のような単細胞動物は呼吸に特別な構造を必要とせず、ガス交換は単純な拡散によって起こる.

ヒトでは、この系は鼻咽頭、咽頭、喉頭、気管、および肺からなる。後者は、気管支、細気管支、および肺胞に連続して分岐しています。肺胞で酸素分子と二酸化炭素の受動的交換が起こる.

索引

  • 1呼吸の定義
  • 2つの機能
  • 動物界の3つの呼吸器
    • 3.1気管
    • 3.2えら
    • 3.3肺
  • ヒトの呼吸器系の4つの部分（器官）
    • 4.1上部または上部気道
    • 4.2下部または下部気道
    • 4.3肺組織
    • 4.4肺の短所
    • 4.5胸箱
  • 5仕組み?
    • 5.1換気
    • 5.2ガス交換
    • 5.3ガスの輸送
    • 5.4その他の呼吸器系色素
  • 6一般的な病気
    • 6.1喘息
    • 6.2肺水腫
    • 6.3肺炎
    • 6.4気管支炎
  • 7参考文献

呼吸の定義

「呼吸」という用語は2つの方法で定義できます。口語的には、我々が呼吸という言葉を使うとき、我々は酸素を取り、外部環境に二酸化炭素を除去することの行動を説明している.

しかしながら、呼吸の概念は、胸郭内の空気を単に出入りすることよりも広いプロセスを包含する。酸素の使用、血液中の輸送、二酸化炭素の生成に関わるすべてのメカニズムは細胞レベルで起こります.

呼吸という言葉を定義する2つ目の方法は細胞レベルであり、このプロセスは細胞呼吸と呼ばれ、酸素の反応はATP（アデノシン三リン酸）、水、二酸化炭素の形でエネルギーを生成する無機分子と起こる。.

したがって、胸部の動きを介して空気を取り、排出するプロセスを参照するためのより正確な方法は、用語 "換気"です。.

機能

呼吸器系の主な機能は、換気と細胞呼吸のメカニズムによって外部から酸素を摂取するプロセスを調整することです。プロセスの無駄の1つは、血流に到達し、肺に移動し、そして体から大気中に除去される二酸化炭素です。.

呼吸器系はこれらすべての機能を仲介する責任があります。それは不要な分子をろ過することに加えて、身体に入る空気をろ過して加湿することに特に責任があります。.

体液のpHも調整する - 間接的に - CO濃度を制御する2, それを保持するか、それを排除するかのどちらかです。その一方で、それは温度の調節、肺の中のホルモンの分泌に関係していて、匂いの検出において嗅覚システムを助けます.

また、システムの各要素が特定の機能を担います。鼻孔が空気を加熱し、細菌、咽頭、喉頭、気管を保護して空気の通過を仲介します。.

加えて、咽頭は発声過程において食物および喉頭の通過に介入する。最後に、ガス交換プロセスは肺胞で起こります.

動物界の呼吸器

1 mm未満の小動物では、皮膚を通してガス交換が起こる可能性があります。実際、原生動物、スポンジ、刺胞動物、そしていくつかの虫などの特定の動物系統は、単純な拡散によってガス交換プロセスを実行します。.

魚や両生類などの大型動物では、えらや肺によって行われる呼吸を補うために、皮膚の呼吸もあります。.

例えば、カエル​​は冬眠期に皮膚を通してガス交換の全過程を実行することができます、なぜならこれらは池に完全に沈んでいるからです。サンショウウオの場合、完全に肺がなく、皮膚を通して呼吸する標本があります。.

しかしながら、動物の複雑さが増すにつれて、ガス交換のためのおよび多細胞動物の高エネルギー要求を満たすための特殊な器官の存在が必要である。.

次に、異なる動物群におけるガス交換を仲介する臓器の解剖学的構造について詳細に説明する。

トレース

昆虫やいくつかの節足動物は非常に効率的で直接的な呼吸器系を持っています。それは動物の体全体に広がる気管と呼ばれるチューブのシステムで構成されています.

気管は、細気管支と呼ばれるより細い管（直径約１μｍ）に分岐する。それらは液体によって占められており、細胞の膜と直接関連して終わっている。.

空気は、気柱と呼ばれる、弁のように振る舞う一連の開口部を通ってシステムに入ります。これらは乾燥を防ぐために水の損失に応じて閉じることができます。不要な物質の侵入を防ぐためのフィルターもあります.

蜂などの特定の昆虫は、気管系を換気することを目的とした体の動きを実行することができます.

えら

えらとも呼ばれるえらは、水生環境で効果的な呼吸を可能にします。棘皮動物では、それらはそれらの体の表面の延長部からなるが、一方、海の虫および両生類ではそれらはプルームまたは房である。.

最も効率的なのは魚の中にあり、内部えらのシステムで構成されています。それらは水の流れに逆らう十分な血液供給を有する糸状構造である。このシステム「向流」を使用すると、水からの酸素の最大抽出を確保することができます.

えらの換気は、動物の動きと口の開きに関連しています。地上環境では、えらは水の浮遊支持を失い、それらは乾き、そしてフィラメントは一緒になり、システム全体の崩壊をもたらす。.

このため、魚は水の外にいると窒息しますが、周囲には大量の酸素があります。.

肺

脊椎動物の肺は内部空洞であり、その機能は血液とのガス交換を仲介することである豊富な血管を備えている。いくつかの無脊椎動物では「肺」と呼んでいますが、これらの構造は互いに相同ではなく、はるかに効率が悪いです。.

両生類では、肺は非常に単純で、カエルの中には細分化されているものもあります。交換に利用可能な面積は、鳥類以外の爬虫類の肺において増加し、それらは多数の相互接続された嚢に細分される。.

鳥類の血統では、換気の過程で空気を蓄える空間として機能する気嚢の存在によって、肺の効率が高まります。.

肺は哺乳動物で最大の複雑さに達します（次のセクションを参照）。肺は結合組織が豊富で、内臓胸膜と呼ばれる上皮の薄い層に囲まれています。.

両生類は肺への空気の侵入に陽圧を使用しますが、鳥類以外の爬虫類、鳥類、哺乳類は陰茎圧を使用し、胸郭の拡張によって空気が肺に押し込まれます。.

ヒトの呼吸器系の一部（器官）

ヒトにおいて、そして他の哺乳動物において、呼吸器系は、口、鼻腔、咽頭および喉頭で構成される高い部分によって構成される。気管や気管支の下部、肺組織の一部.

上部または上部気道

鼻孔は空気が入る構造であり、粘膜物質を分泌する上皮で覆われた鼻腔が続きます。内側の鼻孔は咽頭（私たちが一般的に喉と呼ぶもの）とつながっています。そこでは2つの経路の交差が起こります：消化と呼吸.

食道に沿って食物が流れ続ける間、空気が声門の開口部を通って入ります.

喉頭蓋は、食物が気道に入るのを防ぐ目的で、声門上に位置し、口腔の咽頭部（口の後ろに位置する部分）と喉頭咽頭部（下部）の間に制限を設けます。声門が喉頭（「ボイスボックス」）に開き、これが順番に気管に道を譲ります.

下部または下部気道

気管は、直径15〜20 mm、長さ11 cmのチューブ状の管です。その壁は軟骨組織で補強されています、それが半柔軟な構造のおかげで、構造の崩壊を避けるために.

軟骨は、15または20輪の半月形にあります。つまり、気管を完全には囲んでいません。.

気管支は、各肺に1つずつ、2つの気管支に分岐します。短くて大きくなっていることに加えて、右は左に比べてより垂直です。この最初の分裂の後、肺実質において連続した細分が続く。.

気管支の構造は軟骨、筋肉および粘膜の存在により気管に似ているが、気管支が直径1mmに達すると軟骨板は消失するまで減少する。.

それらの中で、各気管支は細気管支と呼ばれる小さな管に分割され、それが肺胞管につながっています。肺胞は毛細血管系とのガスの交換を容易にする細胞の非常に薄い層を有する.

肺組織

肉眼的には、肺は割れ目によって葉に分けられています。右肺は3つの葉で構成され、左肺は2つのみです。しかし、ガス交換の機能単位は肺ではなく肺胞毛細血管単位.

肺胞は、細気管支の末端に位置し、気道の最小の細分に対応するブドウの房を持つ小さな嚢です。それらは2種類の細胞、IとIIで覆われています.

タイプＩ電池は、薄くてガスの拡散を可能にすることを特徴とする。タイプＩＩのものは、前の群よりも小さく、より薄く、そしてその機能は、換気中の肺胞の拡張を促進する界面活性剤タイプの物質を分泌することである。.

上皮の細胞は結合組織の繊維が点在しているので、肺は弾力性がある。同様に、ガス交換が行われる肺毛細血管の広範なネットワークがあります。.

肺は胸膜と呼ばれる中皮組織を持つ壁に囲まれています。この組織は、内部に空気を含まず、ごく少量の液体しか含まないため、通常仮想空間と呼ばれます。.

肺の短所

肺の不利な点は、ガスの交換が肺胞および肺胞管内でのみ起こることである。肺に到達するがガス交換が起こらない場所にある空気の量はデッドスペースと呼ばれます.

したがって、人間の換気プロセスは非常に非効率的です。通常の換気は、肺の中にある空気の6分の1を置き換えることに成功するだけです。強制呼吸イベントでは、空気の20〜30％が閉じ込められます.

胸部ボックス

胸郭は肺を収容し、筋肉と骨のセットで構成されています。骨成分は、頸椎と背骨、胸郭と胸骨によって形成されます。横隔膜は家の後ろにある最も重要な呼吸筋です。.

肋間と呼ばれる肋骨に挿入された追加の筋肉があります。他の人たちは、頭頸部から来る胸骨類乳腺腫様症や鱗屑などの呼吸器系に参加しています。これらの要素は胸骨と最初の肋骨に挿入されます.

どのように動作しますか?

酸素摂取は細胞呼吸の過程に不可欠であり、ATPの生産のためのこの分子の摂取は代謝過程による摂食過程で得られた栄養素から始まります。.

言い換えれば、酸素は分子を酸化（燃焼）し、それによってエネルギーを生成するのに役立つ。このプロセスの残余物のうちの1つは二酸化炭素です、そしてそれは体から排出されなければなりません。呼吸は以下の事象を含みます：

換気

プロセスは、インスピレーションのプロセスを通して大気中への酸素の取り込みから始まります。空気は鼻孔を通って、記述されたチューブのセット全体を通って肺まで呼吸器系に入ります.

吸気 - 呼吸 - は通常は不本意なプロセスですが、自動から自発的になることがあります。.

脳では、骨髄のニューロンが呼吸の正常な調節に関与しています。しかし、体は酸素要求量に応じて呼吸を調節することができます.

平均的な安静時の人は1分あたり平均6リットルの空気を吸い込みますが、この数値は激しい運動の間に75リットルまで増加する可能性があります。.

ガス交換

大気中の酸素は、71％の窒素、20.9％の酸素、および二酸化炭素などの他の少量のガスからなるガスの混合物です。.

空気が気道に入ると、組成はすぐに変わります。吸気プロセスは空気を水で飽和させ、空気が肺胞に達すると、それは前の吸気からの残留空気と混合される。この時点で酸素分圧は減少し、二酸化炭素の分圧は増加します.

呼吸器組織内では、ガスは濃度勾配に従って移動する。酸素分圧が肺毛細血管の血中よりも肺胞（100 mm Hg）の方が大きいので（40 mm Hg）、酸素は拡散プロセスを通って毛細血管に移動します.

同様に、二酸化炭素の濃度は肺胞（40 mm Hg）よりも肺毛細血管（46 mm Hg）の方が高く、したがって二酸化炭素は反対方向に拡散します。肺.

ガスの輸送

水中では、酸素の溶解度が非常に低いので、代謝要求を満たすための輸送手段がなければならない。いくつかの小型無脊椎動物では、彼らの体液に溶けている酸素の量は個人の要求を満たすのに十分です.

しかし、人間の体内では、このようにして輸送された酸素は、要件の1％を満たすために到達するだけです。.

このため、酸素、そしてかなりの量の二酸化炭素が血液中の色素によって運ばれます。すべての脊椎動物において、これらの色素は赤血球に限定されています.

動物界では、最も一般的な色素はヘモグロビンです。ヘモグロビンは、その構造に鉄を含むタンパク質性の分子です。各分子は、血液の赤色と酸素との可逆的結合を担う5％ヘム、および95％グロビンから構成されています。.

ヘモグロビンに結合することができる酸素の量は、酸素濃度を含む多くの要因によって異なります。毛細血管のように、ヘモグロビンが高い場合、ヘモグロビンは酸素に結合します。濃度が低いとき、タンパク質は酸素を放出します.

その他の呼吸器系色素

ヘモグロビンはすべての脊椎動物と一部の無脊椎動物に存在する呼吸色素ですが、それだけではありません。.

いくつかの甲殻類十脚類、甲殻類頭足類および軟体動物では、ヘモシアニンと呼ばれる青い色素があります。鉄の代わりに、この分子は2つの銅原子を持っています.

4つの多毛類の家系には、構造中に鉄が含まれていて緑色であるタンパク質であるchlorocruorineがあります。それは構造および機能の点でヘモグロビンに類似しています、それはどんな細胞構造にも限定されず、血漿中で遊離しています.

最後に、ヘミトリンと呼ばれるヘモグロビンよりもはるかに低い酸素負荷容量を持つ色素があります。それは赤であり、海洋無脊椎動物のいくつかのグループに存在しています.

一般的な病気

ぜんそく

それは気道に影響を与え、その腫れ​​を引き起こす病理です。喘息発作では、気道を囲む筋肉が炎症を起こし、システムに入ることができる空気の量が劇的に減少します.

攻撃は、とりわけ、ペットの毛皮、ダニ、寒い気候、食品中に存在する化学物質、カビ、花粉など、アレルゲンと呼ばれる一連の物質によって引き起こされる可能性があります。.

肺水腫

肺水腫は、肺内の体液の蓄積からなり、それは個体の呼吸能力を妨げる。原因は通常、心臓が十分な血液を送り出さないうっ血性心不全に関連しています.

血管内の圧力が上昇すると、液体が肺の内側の空間に押し込まれ、肺内の酸素の正常な動きが減少します。.

肺水腫の他の原因は、腎不全、腎臓に血液を運ぶ細い動脈の存在、心筋炎、不整脈、局所的な過剰な身体活動、ある種の薬物の使用などです。.

最も一般的な症状は、呼吸困難、息切れ、泡または血液の去痰、心拍数の上昇です。.

肺炎

肺炎は肺の感染症で、以下のような細菌を含む様々な微生物によって引き起こされる可能性があります。 肺炎球菌、黄色ブドウ球菌、インフルエンザ菌、マイコプラズマ肺炎 そして クラミジア肺炎, ウイルスや菌類が好き ニューモシスティスジロベッチ.

それは肺胞腔の炎症として現れる。原因物質は空気を介して広まり、くしゃみや咳をすることで急速に広がる可能性があるため、非常に伝染性の高い病気です。.

この病状の影響を最も受けやすい人には、65歳以上の健康上の問題のある人が含まれます。症状には、発熱、悪寒、痰を伴う咳、息切れ、息切れ、胸痛などがあります。.

ほとんどの症例は入院を必要とせず、この疾患は経口投与される抗生物質（細菌性肺炎の場合）、安静および水分摂取で治療することができる.

気管支炎

気管支炎は、感染やその他の理由で引き起こされる、肺に酸素を運ぶ管の炎症過程として存在します。この病気は急性と慢性に分類されます.

症状の中には、一般的な倦怠感、粘液を伴う咳、呼吸困難、および胸圧があります。.

気管支炎を治療するためには、発熱を抑えるためにアスピリンまたはアセトアミノフェンを服用し、大量の水分を摂取し、安静にすることをお勧めします。それが細菌剤によって引き起こされるならば、抗生物質は取られます.

参考文献

  1. French、K.、Randall、D.、＆Burggren、W.（1998）。エッカート。動物の生理学：メカニズムと適応Mc Graw-Hill Interamericana
  2. グティエレス、A。J.（2005）. パーソナルトレーニング：基盤、基礎、そして応用. INDE.
  3. Hickman、C。P.、Roberts、L。、Larson、A。、Ober、W。、＆Garrison、C。（2001）. 動物学の総合原理 （第15巻）ニューヨーク：マッグロウヒル.
  4. Smith-Ágreda、J. M.（2004）. 言語、視覚および聴覚の器官の解剖学. 編集Panamericana Medical.
  5. Taylor、N. B.、＆Best、C. H.（1986）. 医療の生理学的基盤. パナメリカナ.
  6. 生きていた、À。 M.（2005）. 身体活動とスポーツの生理学の基礎. 編集Panamericana Medical.