HỆ THỐNG HÔ HẤP: CHỨC NĂNG, BỘ PHẬN, HOẠT ĐỘNG - SINH HỌC

Các hệ thống hô hấp hoặc hệ hô hấp bao gồm một loạt các cơ quan chuyên làm trung gian trao đổi khí, trong đó bao gồm sự hấp thu oxy và loại bỏ carbon dioxide.

Có một loạt các bước cho phép oxy đến tế bào và loại bỏ carbon dioxide, bao gồm trao đổi không khí giữa khí quyển và phổi (thông gió), tiếp theo là sự khuếch tán và trao đổi khí trên bề mặt phổi. , vận chuyển oxy và trao đổi khí ở cấp độ tế bào.

Bởi LadyofHats, Jmarchn, qua Wikimedia Commons

Nó là một hệ thống đa dạng trong vương quốc động vật, bao gồm các cấu trúc khác nhau tùy thuộc vào dòng học. Ví dụ, cá có cấu trúc chức năng trong môi trường nước như mang, động vật có vú có phổi, và hầu hết động vật không xương sống đều có khí quản.

Động vật đơn bào, như động vật nguyên sinh, không đòi hỏi cấu trúc đặc biệt để hô hấp và sự trao đổi khí xảy ra bằng cách khuếch tán đơn giản.

Ở người, hệ thống này được tạo thành từ đường mũi, hầu, thanh quản, khí quản và phổi. Sau đó được phân nhánh liên tiếp thành phế quản, tiểu phế quản và phế nang. Sự trao đổi thụ động của các phân tử oxy và carbon dioxide xảy ra trong các phế nang.

Định nghĩa về hô hấp

Thuật ngữ "hô hấp" có thể được định nghĩa theo hai cách. Nói một cách thông tục, khi chúng ta dùng từ thở, chúng ta đang mô tả hành động lấy khí oxy và thải khí cacbonic ra môi trường bên ngoài.

Tuy nhiên, khái niệm thở bao hàm một quá trình rộng hơn là sự ra vào đơn giản của không khí trong khung xương sườn. Tất cả các cơ chế liên quan đến việc sử dụng oxy, vận chuyển máu và sản xuất carbon dioxide đều xảy ra ở cấp độ tế bào.

Cách thứ hai để định nghĩa từ hô hấp là ở cấp độ tế bào và quá trình này được gọi là hô hấp tế bào, trong đó phản ứng của oxy xảy ra với các phân tử vô cơ tạo ra năng lượng dưới dạng ATP (adenosine triphosphate), nước và carbon dioxide.

Do đó, một cách chính xác hơn để chỉ quá trình lấy và tống khí ra ngoài thông qua chuyển động của lồng ngực là thuật ngữ "thông khí".

Đặc trưng

Chức năng chính của hệ hô hấp là điều hòa các quá trình hấp thụ oxy từ bên ngoài thông qua cơ chế thông khí và hô hấp tế bào. Một trong những chất thải từ quá trình này là carbon dioxide đi vào máu, đi vào phổi và được loại bỏ khỏi cơ thể vào bầu khí quyển.

Hệ thống hô hấp phụ trách trung gian tất cả các chức năng này. Cụ thể, nó có nhiệm vụ lọc và làm ẩm không khí sẽ đi vào cơ thể, ngoài ra còn lọc các phân tử không mong muốn.

Nó cũng chịu trách nhiệm điều chỉnh độ pH của dịch cơ thể - gián tiếp - kiểm soát nồng độ CO ₂ , giữ lại hoặc loại bỏ nó. Mặt khác, nó tham gia vào quá trình điều hòa nhiệt độ, bài tiết hormone trong phổi và hỗ trợ hệ khứu giác phát hiện mùi.

Ngoài ra, mỗi phần tử của hệ thống thực hiện một chức năng cụ thể: lỗ mũi làm nóng không khí và bảo vệ vi trùng, hầu, thanh quản và khí quản làm trung gian lưu thông không khí.

Ngoài ra, hầu họng còn tham gia vào quá trình vận chuyển thức ăn và thanh quản tham gia vào quá trình phát âm. Cuối cùng, ở phế nang xảy ra quá trình trao đổi khí.

Cơ quan hô hấp trong giới động vật

Ở động vật nhỏ, dưới 1 mm, có thể xảy ra trao đổi khí qua da. Trên thực tế, một số dòng động vật, chẳng hạn như động vật nguyên sinh, bọt biển, cnidarians và một số loài giun thực hiện quá trình trao đổi khí bằng phương thức khuếch tán đơn giản.

Ở các động vật lớn hơn, chẳng hạn như cá và lưỡng cư, hô hấp bằng da cũng có, để bổ sung cho quá trình hô hấp do mang hoặc phổi thực hiện.

Ví dụ, ếch có thể thực hiện toàn bộ quá trình trao đổi khí qua da trong giai đoạn ngủ đông, vì chúng hoàn toàn chìm trong ao. Trong trường hợp kỳ nhông, có mẫu vật hoàn toàn không có phổi và thở bằng da.

Tuy nhiên, với sự gia tăng tính phức tạp của động vật, sự hiện diện của các cơ quan chuyên biệt để trao đổi khí là cần thiết để đáp ứng nhu cầu năng lượng cao của động vật đa bào.

Giải phẫu các cơ quan trung gian trao đổi khí ở các nhóm động vật khác nhau sẽ được mô tả chi tiết dưới đây:

Khí quản

Bởi BruceBlaus. Khi sử dụng hình ảnh này ở các nguồn bên ngoài, nó có thể được trích dẫn là: Blausen.com staff (2014). "Phòng trưng bày y tế của Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. , từ Wikimedia Commons

Côn trùng và một số động vật chân đốt có hệ thống hô hấp trực tiếp và rất hiệu quả. Nó bao gồm một hệ thống các ống, được gọi là khí quản, kéo dài khắp cơ thể động vật.

Khí quản phân nhánh thành các ống hẹp hơn (đường kính khoảng 1 µm) được gọi là khí quản. Chúng bị chiếm bởi chất lỏng và kết thúc liên kết trực tiếp với màng tế bào.

Bởi Indolences (File: Throat Diagram.svg), qua Wikimedia Commons

Không khí đi vào hệ thống thông qua một loạt các lỗ hở giống như van, được gọi là lỗ thổi. Chúng có khả năng đóng lại để phản ứng với sự mất nước để ngăn ngừa khô. Tương tự như vậy, nó có các bộ lọc để ngăn chặn sự xâm nhập của các chất không mong muốn.

Một số loài côn trùng, chẳng hạn như ong, có thể thực hiện các cử động cơ thể nhằm mục đích thông khí của hệ thống khí quản.

Mang

Mang hay còn gọi là mang cho phép hô hấp hiệu quả trong môi trường nước. Ở động vật da gai, chúng bao gồm phần mở rộng của bề mặt cơ thể, trong khi ở giun biển và động vật lưỡng cư, chúng là các búi hoặc búi.

Hiệu quả nhất là ở cá và bao gồm một hệ thống các mang bên trong. Chúng là những cấu trúc dạng sợi với nguồn cung cấp máu đầy đủ đi ngược lại dòng nước. Với hệ thống "ngược dòng" này, có thể đảm bảo việc hút oxy từ nước tối đa.

Sự thông khí của mang gắn liền với chuyển động của con vật và sự mở miệng. Trong môi trường trên cạn, các mang mất đi sự hỗ trợ nổi của nước, chúng khô đi và các sợi tơ kết lại, dẫn đến sự sụp đổ của toàn bộ hệ thống.

Vì lý do này, cá bị chết ngạt khi ra khỏi nước, mặc dù xung quanh chúng có một lượng lớn oxy.

Phổi

Phổi của động vật có xương sống là các khoang bên trong, được cung cấp nhiều mạch máu có chức năng trung gian trao đổi khí với máu. Ở một số động vật không xương sống, chúng ta nói đến "phổi", mặc dù những cấu trúc này không tương đồng với nhau và kém hiệu quả hơn nhiều.

Ở động vật lưỡng cư, phổi rất đơn giản, tương tự như một cái túi ở một số loài ếch được chia nhỏ. Diện tích bề mặt có sẵn để trao đổi tăng lên trong phổi của các loài bò sát không phải gia cầm, chúng được chia nhỏ thành nhiều túi liên kết với nhau.

Ở các loài chim, hiệu quả hoạt động của phổi tăng lên nhờ sự hiện diện của các túi khí, chúng đóng vai trò là không gian dự trữ cho không khí trong quá trình thông gió.

Phổi đạt độ phức tạp tối đa ở động vật có vú (xem phần tiếp theo). Phổi có nhiều mô liên kết và được bao quanh bởi một lớp biểu mô mỏng gọi là màng phổi tạng, lớp này tiếp tục nằm trong màng phổi tạng, thẳng hàng với các bức tường của lồng ngực.

Động vật lưỡng cư sử dụng áp suất dương để không khí đi vào phổi, trong khi các loài bò sát không phải gia cầm, chim và động vật có vú sử dụng áp suất âm, nơi không khí được đẩy vào phổi bằng cách mở rộng khung xương sườn.

Các bộ phận (cơ quan) của hệ hô hấp ở người

Ở người và ở các loài động vật có vú còn lại, hệ hô hấp được tạo thành từ phần trên, bao gồm miệng, khoang mũi, hầu và thanh quản; phần dưới tạo thành khí quản, phế quản và phần nhu mô phổi.

Phần trên hoặc đường hô hấp trên

Lỗ mũi là cấu trúc mà không khí đi vào, theo sau là một buồng mũi được lót bởi một biểu mô tiết ra các chất nhầy. Lỗ mũi bên trong kết nối với hầu (cái mà chúng ta thường gọi là cổ họng), nơi xảy ra sự giao nhau của hai con đường: tiêu hóa và hô hấp.

Không khí đi vào qua lỗ thanh môn, trong khi thức ăn đi qua thực quản.

Thanh quản nằm trên thanh môn, nhằm ngăn chặn sự xâm nhập của thức ăn vào đường thở, thiết lập ranh giới giữa hầu họng - phần nằm sau miệng - và thanh quản - đoạn thấp nhất -. Thanh môn mở vào thanh quản ("hộp thoại") và đến lượt nó lại nhường chỗ cho khí quản.

Phần dưới hoặc đường hô hấp dưới

Khí quản là một ống dẫn hình ống, đường kính 15-20 mm và dài 11 cm. Thành của nó được gia cố bằng mô sụn, để tránh sự sụp đổ của cấu trúc, nhờ đó nó là một cấu trúc bán linh hoạt.

Sụn nằm trong hình lưỡi liềm thành 15 hoặc 20 vòng, nghĩa là nó không bao quanh hoàn toàn khí quản.

Các nhánh yên tĩnh thành hai phế quản, mỗi phế quản cho một phổi. Bên phải thẳng đứng hơn so với bên trái, cũng như ngắn hơn và cồng kềnh hơn. Sau lần phân chia đầu tiên này, các lần phân chia tiếp theo sẽ xuất hiện trong nhu mô phổi.

Cấu trúc của phế quản giống như khí quản do sự hiện diện của sụn, cơ và niêm mạc, mặc dù các mảng sụn giảm dần cho đến khi chúng biến mất, khi phế quản đạt đường kính 1mm.

Bên trong chúng, mỗi phế quản chia thành các ống nhỏ gọi là tiểu phế quản, dẫn đến ống phế nang. Các phế nang có một lớp tế bào đơn, rất mỏng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi khí với hệ thống mao mạch.

Mô phổi

Xét về mặt vĩ mô, phổi được chia thành các thùy bởi các khe nứt. Phổi bên phải bao gồm ba thùy và bên trái chỉ có hai. Tuy nhiên, đơn vị chức năng của trao đổi khí không phải là phổi mà là đơn vị phế nang.

Các phế nang là những túi nhỏ có hình dạng như chùm nho nằm ở cuối tiểu phế quản và tương ứng với phân khu nhỏ nhất của đường thở. Chúng được bao phủ bởi hai loại tế bào, I và II.

Phế nang

Tế bào loại I có đặc điểm là mỏng và cho phép khuếch tán khí. Những người thuộc loại II nhỏ hơn so với nhóm trước, ít mỏng hơn và chức năng của chúng là tiết ra một chất thuộc loại chất hoạt động bề mặt tạo điều kiện cho sự giãn nở của phế nang trong thông khí.

Các tế bào của biểu mô nằm xen kẽ với các sợi mô liên kết, do đó phổi có tính đàn hồi. Tương tự, có một mạng lưới rộng lớn các mao mạch phổi, nơi diễn ra quá trình trao đổi khí.

Phổi được bao quanh bởi một bức tường của mô trung mô gọi là màng phổi. Mô này thường được gọi là không gian ảo, vì nó không chứa không khí bên trong và chỉ có chất lỏng với số lượng nhỏ.

Hình minh họa 3D của Phế quản Khí quản Thanh quản Một phần của Hệ thống Hô hấp.

Nhược điểm của phổi

Một nhược điểm của phổi là sự trao đổi khí chỉ diễn ra ở phế nang và ống phế nang. Thể tích không khí đến phổi nhưng lại nằm trong khu vực không xảy ra trao đổi khí được gọi là không gian chết.

Do đó, quá trình thông gió ở người là không hiệu quả cao. Thông khí bình thường chỉ có thể thay thế một phần sáu không khí được tìm thấy trong phổi. Trong trường hợp thở cưỡng bức, 20-30% không khí bị giữ lại.

khung xương sườn

Khung xương sườn chứa phổi và được tạo thành từ một tập hợp các cơ và xương. Thành phần xương được tạo thành từ cột sống cổ và lưng, khung xương sườn và xương ức. Cơ hoành là cơ hô hấp quan trọng nhất, được tìm thấy ở phía sau nhà.

Có các cơ bổ sung chèn vào xương sườn, được gọi là cơ liên sườn. Những người khác tham gia vào cơ chế hô hấp như sternocleidomastoid và scalenes, xuất phát từ đầu và cổ. Các yếu tố này được chèn vào xương ức và trong xương sườn đầu tiên.

Làm thế nào nó hoạt động?

Sự hấp thụ oxy rất quan trọng đối với quá trình hô hấp tế bào, nơi mà sự hấp thụ phân tử này xảy ra để sản xuất ATP dựa trên các chất dinh dưỡng thu được trong quá trình nuôi dưỡng thông qua các quá trình trao đổi chất.

Nói cách khác, oxy dùng để oxy hóa (đốt cháy) các phân tử và do đó tạo ra năng lượng. Một trong những chất cặn bã của quá trình này là carbon dioxide, phải được thải ra khỏi cơ thể. Hô hấp bao gồm các sự kiện sau:

Thông gió

Quá trình bắt đầu với việc thu giữ oxy trong khí quyển thông qua quá trình hứng khởi. Không khí đi vào hệ hô hấp qua lỗ mũi, đi qua toàn bộ bộ ống được mô tả, cho đến khi đến phổi.

Hít thở - hít thở - là một quá trình bình thường không tự nguyện nhưng có thể chuyển từ tự động sang tự nguyện.

Trong não, các tế bào thần kinh trong tủy sống chịu trách nhiệm điều hòa hô hấp bình thường. Tuy nhiên, cơ thể có thể điều chỉnh hô hấp phụ thuộc vào nhu cầu oxy.

Một người bình thường ở trạng thái nghỉ ngơi hít thở trung bình sáu lít không khí mỗi phút, và con số này có thể tăng lên 75 lít trong thời gian tập luyện cường độ cao.

Trao đổi khí

Ôxy trong khí quyển là một hỗn hợp các khí, được tạo thành từ 71% nitơ, 20,9% ôxy và một phần nhỏ các khí khác, chẳng hạn như carbon dioxide.

Khi không khí vào đường hô hấp, thành phần thay đổi ngay lập tức. Quá trình truyền cảm hứng bão hòa không khí với nước và khi không khí đến các phế nang, nó sẽ trộn lẫn với không khí còn lại từ các lần hứng trước đó. Tại thời điểm này, áp suất riêng phần của ôxy giảm và của khí cacbonic tăng lên.

Trong các mô hô hấp, các chất khí di chuyển theo các bậc nồng độ. Khi áp suất riêng phần của oxy trong phế nang (100 mm Hg) cao hơn trong máu của mao mạch phổi, (40 mm Hg) oxy sẽ truyền đến các mao mạch bằng một quá trình khuếch tán.

Tương tự, nồng độ carbon dioxide trong mao mạch phổi (46 mm Hg) cao hơn trong phế nang (40 mm Hg), do đó carbon dioxide khuếch tán theo hướng ngược lại: từ mao mạch máu đến phế nang trong phổi.

Tác phẩm phái sinh của Fluid-fill_alveolus2_ja.svg: user: delldot (được sửa đổi bởi Hatsukari715): OSH FPaD (Fluid-fill_alveolus2_ja.svg), thông qua Wikimedia Commons

Vận chuyển khí

Trong nước, độ hòa tan của oxy rất thấp nên phải tồn tại một phương tiện vận chuyển để đáp ứng các yêu cầu trao đổi chất. Ở một số động vật không xương sống nhỏ, lượng oxy hòa tan trong chất lỏng của chúng là đủ để đáp ứng nhu cầu của cá thể.

Tuy nhiên, ở người lượng oxy vận chuyển theo cách này sẽ chỉ đủ đáp ứng 1% yêu cầu.

Vì lý do này, oxy - và một lượng đáng kể carbon dioxide - được vận chuyển bởi các sắc tố trong máu. Ở tất cả các động vật có xương sống, các sắc tố này chỉ giới hạn trong các tế bào hồng cầu.

Trong giới động vật, sắc tố phổ biến nhất là hemoglobin, một phân tử protein có chứa sắt trong cấu trúc của nó. Mỗi phân tử bao gồm 5% heme, chịu trách nhiệm về màu đỏ của máu và liên kết thuận nghịch với oxy, và 95% globin.

Lượng oxy có thể liên kết với hemoglobin phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nồng độ oxy: khi nó cao, như trong mao mạch, hemoglobin liên kết với oxy; khi nồng độ thấp, protein sẽ giải phóng oxy.

Các sắc tố hô hấp khác

Mặc dù hemoglobin là sắc tố hô hấp có ở tất cả các động vật có xương sống và một số động vật không xương sống, nhưng nó không phải là duy nhất.

Ở một số loài giáp xác ăn thịt, động vật thân mềm và động vật thân mềm có một sắc tố màu xanh lam gọi là hemocyanin. Thay vì sắt, phân tử này có hai nguyên tử đồng.

Trong 4 họ của bệnh tiểu đường có sắc tố chlorocruorin, một loại protein có cấu trúc là sắt và có màu xanh lục. Nó tương tự như hemoglobin về cấu trúc và chức năng, mặc dù nó không giới hạn trong bất kỳ cấu trúc tế bào nào và tự do trong huyết tương.

Cuối cùng, có một sắc tố có khả năng vận chuyển oxy thấp hơn nhiều so với hemoglobin được gọi là hemeritrin. Nó có màu đỏ và có mặt trong nhiều nhóm động vật không xương sống ở biển.

Bệnh thông thường

Bệnh suyễn

Đây là một bệnh lý ảnh hưởng đến đường hô hấp, gây sưng tấy. Trong cơn hen suyễn, các cơ xung quanh đường hô hấp bị viêm và lượng không khí đi vào hệ thống bị giảm mạnh.

Cuộc tấn công có thể được kích hoạt bởi một loạt các chất được gọi là chất gây dị ứng, bao gồm lông thú cưng, ve, khí hậu lạnh, hóa chất trong thực phẩm, nấm mốc, phấn hoa, trong số những chất khác.

Phù phổi

Phù phổi bao gồm sự tích tụ chất lỏng trong phổi, khiến bệnh nhân khó thở. Các nguyên nhân thường liên quan đến suy tim sung huyết, nơi tim không bơm đủ máu.

Áp lực tăng lên trong các mạch máu đẩy chất lỏng vào không gian không khí bên trong phổi, do đó làm giảm chuyển động bình thường của oxy trong phổi.

Các nguyên nhân khác của phù phổi là suy thận, sự hiện diện của các động mạch hẹp dẫn máu đến thận, viêm cơ tim, rối loạn nhịp tim, hoạt động thể chất quá cao, sử dụng một số loại thuốc, trong số những nguyên nhân khác.

Các triệu chứng phổ biến nhất là khó thở, thở gấp, khạc ra bọt hoặc máu, và nhịp tim tăng.

Viêm phổi

Viêm phổi là bệnh nhiễm trùng ở phổi và có thể do nhiều loại vi sinh vật gây ra, bao gồm vi khuẩn như Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae và Chlamydias pneumoniae, vi rút hoặc nấm như Pneumocystis jiroveci.

Nó biểu hiện như một tình trạng viêm các khoang phế nang. Đây là một bệnh rất dễ lây lan, bởi vì các tác nhân gây bệnh có thể lây lan qua không khí và lây lan nhanh chóng qua hắt hơi và ho.

Những người dễ mắc bệnh lý này nhất bao gồm những người trên 65 tuổi và có vấn đề về sức khỏe. Các triệu chứng bao gồm sốt, ớn lạnh, ho có đờm, thở gấp, thở gấp và đau ngực.

Hầu hết các trường hợp không cần nhập viện và bệnh có thể được điều trị bằng thuốc kháng sinh (trong trường hợp viêm phổi do vi khuẩn) dùng đường uống, nghỉ ngơi và uống nước.

Viêm phế quản

Viêm phế quản xảy ra như một quá trình viêm trong các ống mang oxy đến phổi, do nhiễm trùng hoặc vì các lý do khác. Căn bệnh này được xếp vào loại cấp tính và mãn tính.

Các triệu chứng bao gồm khó chịu chung, ho ra chất nhầy, khó thở và tức ngực.

Để điều trị viêm phế quản, bạn nên dùng aspirin hoặc acetaminophen để hạ sốt, uống nhiều chất lỏng và nghỉ ngơi. Nếu do tác nhân vi khuẩn thì dùng kháng sinh.

Người giới thiệu

Tiếng Pháp, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Sinh lý động vật: Cơ chế và Thích nghi. Mc Graw-Hill Interamericana
Gutiérrez, AJ (2005). Đào tạo cá nhân: cơ sở, nguyên tắc cơ bản và ứng dụng. INDE.
Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Các nguyên tắc tổng hợp của động vật học (Tập 15). New York: McGraw-Hill.
Smith-Ágreda, JM (2004). Giải phẫu các cơ quan của lời nói, thị giác và thính giác. Panamerican Medical Ed.
Taylor, NB & Best, CH (1986). Cơ sở sinh lý của thực hành y tế. Pan American.
Còn sống, À. M. (2005). Cơ bản về sinh lý hoạt động thể dục, thể thao. Panamerican Medical Ed.

HỆ THỐNG HÔ HẤP: CHỨC NĂNG, BỘ PHẬN, HOẠT ĐỘNG - SINH HỌC - 2026