Систем органа за дисање — разлика између измена

Садржај обрисан Садржај додат

Инлајн

Верзија на датум 4. август 2017. у 01:00

Систем органа за дисање (респираторни систем) обавља размену гасова између организма и спољашње средине. Процесом дифузије се преко респираторних површина усваја кисеоник, а отпушта угљен-диоксид у спољашњу средину. Кисеоник је већини организама неопходан за производ ослобађа угљен-диоксид.^[1]

Све организме можемо поделити у две групе, зависно од њиховог односа према кисеонику:

аеробне организме којима ја за живот и развој неопходан кисеоник;
анаеробне којима кисеоник није потребан.

Да би процес размене гасова био успешан потребно је да респираторна површина буде што већа и богато снабдевена крвним судовима. У зависности од тога на ком нивоу се одвија, дисање је могуће поделити на:

унутрашње дисање - обухвата размену гасова на нивоу ткива и ћелија;
спољашње дисање - размена гасова кроз респираторне површине које су у додиру са спољашњом средином.

Спољашњим дисањем усваја се кисеоник који прелази у крв, везује се за хемоглобин (образује се окси-хемоглобин )и њоме доспева до свих ткива и ћелија у организму. Кисеоник из крви дифузијом улази у ћелије и омогућава ћелијско дисање. Као крајњи производ ћелијског дисања ствара се угљен-диоксид који опет по законима дифузије прелази из ћелија у крв. У крви се везује за хемоглобин (настаје карбамино-хемоглобин) и тако транспортује до респираторних органа, а затим из њих у спољашњу средину.

Пошто је молекуларни кисеоник у високим концентрацијама штетан за ткива (доводи до оксидације органских материја) он се не може магационирати као што то могу хранљиве материје или вода. Зато је неопходно његово непрекидно снабдевање из спољашње средине.

Сисари

Анатомија

In humans and other mammals, the anatomy of a typical respiratory system is the respiratory tract. The tract is divided into an upper and a lower respiratory tract. The upper tract includes the nose, nasal cavities, sinuses, pharynx and the part of the larynx above the vocal folds. The lower tract includes the lower part of the larynx, the trachea, bronchi, bronchioles and the alveoli.

The branching airways of the lower tract are often described as the respiratory tree or tracheobronchial tree.^[2] The intervals between successive branch points along the various branches of "tree" are often referred to as branching "generations", of which there are, in the adult human about 23. The earlier generations (approximately generations 0–16), consisting of the trachea and the bronchi, as well as the larger bronchioles which simply act as air conduits, bringing air to the respiratory bronchioles, alveolar ducts and alveoli (approximately generations 17–23), where gas exchange takes place.^[3]^[4] Bronchioles are defined as the small airways lacking and cartilagenous support.^[2]

The first bronchi to branch from the trachea are the right and left main bronchi. Second only in diameter to the trachea (1.8 cm), these bronchi (1 -1.4 cm in diameter)^[3] enter the lungs at each hilum, where they branch into narrower secondary bronchi known as lobar bronchi, and these branch into narrower tertiary bronchi known as segmental bronchi. Further divisions of the segmental bronchi (1 to 6 mm in diameter)^[5] are known as 4th order, 5th order, and 6th order segmental bronchi, or grouped together as subsegmental bronchi.^[6]^[7]

Compared to the, on average, 23 number of branchings of the respiratory tree in the adult human, the mouse has only about 13 such branchings.

The alveoli are the dead end terminals of the "tree", meaning that any air that enters them has to exit via the same route it used to enter the alveoli. A system such as this creates dead space, a volume of air (about 150 ml in the adult human) that fills the airways after exhalation and is breathed back into the alveoli before environmental air reaches them.^[8]^[9]^[10] At the end of inhalation the airways are filled with environmental air, which is exhaled without coming in contact with the gas exchanger.^[8]

Вентилаторске запремине

The lungs expand and contract during the breathing cycle, drawing air in and out of the lungs. The volume of air moved in or out of the lungs under normal resting circumstances (the resting tidal volume of about 500 ml), and volumes moved during maximally forced inhalation and maximally forced exhalation are measured in humans by spirometry.^[11] A typical adult human spirogram with the names given to the various excursions in volume the lungs can undergo is illustrated below:

Not all the air in the lungs can be expelled during maximally forced exhalation. This is the residual volume of about 1.0-1.5 liters which cannot be measured by spirometry. Volumes that include the residual volume (i.e. functional residual capacity of about 2.5-3.0 liters, and total lung capacity of about 6 liters) can therefore also not be measured by spirometry. Their measurement requires special techniques.^[11]

The rates at which air is breathed in or out, either through the mouth or nose, or into or out of the alveoli are tabulated below, together with how they are calculated. The number of breath cycles per minute is known as the respiratory rate.

Measurement	Equation	Description
Minute ventilation	tidal volume * respiratory rate	the total volume of air entering, or leaving, the nose or mouth per minute.
Alveolar ventilation	(tidal volume – dead space) * respiratory rate	the volume of air entering or leaving the alveoli per minute.
Dead space ventilation	dead space * respiratory rate	the volume of air that does not reach the alveoli during inhalation, but instead remains in the airways, per minute.

Механика дисања

Real-time magnetic resonance imaging (MRI) of the chest movements of human thorax during breathing

The "pump handle" and "bucket handle movements" of the ribs

The effect of the muscles of inhalation in expanding the rib cage. The particular action illustrated here is called the pump handle movement of the rib cage.

In this view of the rib cage the downward slope of the lower ribs from the midline outwards can be clearly seen. This allows a movement similar to the "pump handle effect", but in this case it is called the bucket handle movement. The color of the ribs refers to their classification, and is not relevant here.

Breathing

The muscles of breathing at rest: inhalation on the left, exhalation on the right. Contracting muscles are shown in red; relaxed muscles in blue. Contraction of the diaphragm generally contributes the most to the expansion of the chest cavity (light blue). However, at the same time, the intercostal muscles pull the ribs upwards (their effect is indicated by arrows) also causing the rib cage to expand during inhalation (see diagram on other side of the page). The relaxation of all these muscles during exhalation cause the rib cage and abdomen (light green) to elastically return to their resting positions.

The muscles of forceful breathing (inhalation and exhalation). The color code is the same as on the left. In addition to a more forceful and extensive contraction of the diaphragm, the intercostal muscles are aided by the accessory muscles of inhalation to exaggerate the movement of the ribs upwards, causing a greater expansion of the rib cage. During exhalation, apart from the relaxation of the muscles of inhalation, the abdominal muscles actively contract to pull the lower edges of the rib cage downwards decreasing the volume of the rib cage, while at the same time pushing the diaphragm upwards deep into the thorax.

In mammals, inhalation at rest is primarily due to the contraction of the diaphragm. This is an upwardly domed sheet of muscle that separates the thoracic cavity from the abdominal cavity. When it contracts the sheet flattens, (i.e. moves downwards as shown на слици) increasing the volume of the thoracic cavity. The contracting diaphragm pushes the abdominal organs downwards. But because the pelvic floor prevents the lowermost abdominal organs moving in that direction, the pliable abdominal contents cause the belly to bulge outwards to the front and sides, because the relaxed abdominal muscles do not resist this movement. This entirely passive bulging (and shrinking during exhalation) of the abdomen during normal breathing is sometimes referred as "abdominal breathing", although it is, in fact, "diaphragmatic breathing", which is not visible on the outside of the body. Mammals only use their abdominal muscles only during forceful exhalation. Never during any form of inhalation.

As the diaphragm contracts, the rib cage is simultaneously enlarged by the ribs being pulled upwards by the intercostal muscles. All the ribs slant downwards from the rear to the front; but the lowermost ribs also slant downwards from the midline outwards. Thus the rib cage's transverse diameter can be increased in the same way as the antero-posterior diameter is increase by the so-called pump handle movement.

The enlargement of the thoracic cavity's vertical dimension by the contraction of the diaphragm, and its two horizontal dimensions by the lifting of the front and sides of the ribs, causes the intrathoracic pressure to fall. The lungs' interiors are open to the outside air, and being elastic, therefore expand to fill the increased space. The inflow of air into the lungs occurs via the respiratory airways. In health these airways (starting at the nose or mouth, and ending in the microscopic dead-end sacs called alveoli) are always open, though the diameters of the various sections can be changed by the sympathetic and parasympathetic nervous systems. The alveolar air pressure is therefore always close to atmospheric air pressure (about 100 kPa at sea level) at rest, with the pressure gradients that cause air to move in and out of the lungs during breathing rarely exceeding 2–3 kPa.^[12]^[13]

During exhalation the diaphragm and intercostal muscles relax. This returns the chest and abdomen to a position determined by their anatomical elasticity. This is the "resting mid-position" of the thorax and abdomen when the lungs contain their functional residual capacity of air (the light blue area in the right hand illustration, which in the adult human has a volume of about 2.5–3.0 liters.^[4] Resting exhalation lasts about twice as long as inhalation because the diaphragm relaxes passively more gently than it contracts actively during inhalation.

Дисајни систем животиња

Шкољке

Шкољке углавном поседују шкрге које им омогућавају размену кисеоника између водене средине и циркулаторног система. Те животиње такође имају срце које пумпа крв која садржи хемоцијанин као молекул која преноси кисеоник. Према томе, њихов респираторни систем сличан је ономе код риба. У саставу респираторног система пужева могу се налазити или шкрге или једно плућно крило.

Инсекти

Већина инсеката дише пасивно помоћу посебних отвора на егзоскелету, а ваздух доспева у тело путем многобројних малих цевчица које се називају трахеје (још мање се називају трахеоле). Дифузија гасова у том случају ефикасна је на малим раздаљинама, али не и великим, те је то један од разлога зашто су инсекти релативно мали. Они који немају те отворе и трахеје, као што су неки припадници разреда Collembola, дишу директно кроз кожу, такође дифузијом гасова.^[14] Број отвора на инсекту варира међу врстама, али увек долазе у паровима, један са сваке стране тела, и обично један по сегменту тела. Неки припадници реда Diplura их имају једанаест, са по четири пара на грудном кошу, али код најстаријих форми инсеката, као што су скакавци и вилини коњици, постоје два отвора на грудном кошу и осам на абдомену. Код већине осталих инсеката их је, међутим, мање.

Кисеоник доспева у ћелије на нивоу трахеола. Трахеје су испуњене водом због пропустљивих ћелијских мембрана њиховог околног ткива. Током обављања активности ниво воде се повлачи због повећане концентрације млечне киселине у мишићним ћелијама. То смањује потенцијал воде и она се осмозом повлачи у ћелије, а ваздух доспева ближе мишићним ћелијама. Дифузијски пут се смањује и гасови се тако лакше могу преносити.

Некада се сматрало да инсекти константно врше размену гасова са вањском средином простом дифузијом гасова у трахејском систему. Међутим, недавно су документоване велике варијације у вентилаторним структурама инсеката, па се чини да и респирација много варира. Неки инсекти имају континуирану респирацију и некима недостаје мишићна контрола отвора за дисање. Међутим, други користе мишићну контракцију абдомена заједно са координираним стезањем и опуштањем дисајних отвора како би створили цикличну размену гасова и смањили губитак воде. Најекстремнији облици тога називају се циклуси дисконтинуиране размене гасова (енг. discontinuous gas exchange cycles, DGC).^[15]

Рибе

Код риба као респираторни органи функционишу шкрге.

Код риба је са сваке стране ждрела развијена шкржна дупља у којој леже шкрге. Шкржне дупље комуницирају са једне стране са ждрелом, а са друге са вањском средином. Свака шкрга се састоји од лучне основе која носи два низа финих шкржних листића. Дуж основе пролазе: скелетни лук (даје ослонац шкргама), доводни (носи редуковану) и одводни (носи оксидовану крв) крвоток.

Код неких риба (плућашице или дводихалице) које живе у плитким водама које често пресушују, рибљи мехур врши улогу допунског респираторног органа којим у време суше ове рибе могу да користе атмосферски ваздух. Рибљи мехур представља испупчење једњака. Има претежно функцију апарата којим се регулише кретање на мањим или већим дубинама, али по потреби може да функционише и као плућа.

Водоземци

Код водоземаца и плућа и коже служе као респираторни органи. Кожа тих животиња је јако прокрвљена и влажна, а влагу одржавају лучењем слузи из специјализираних ћелија. Иако плућа имају примарну функцију при контролирању дисања, јединствене особине коже помажу брзој размени гасова када су водоземци потопљени у воду богату кисеоником.^[16]

Гмизавци

Ренгенски снимак женке америчког алигатора док дише

Анатомска структура плућа је мање комплексна код гмизаваца него код сисара, будући да гмизавцима недостаје врло екстензивна структура плућа слична стаблу коју видимо код сисара. Размена гасова код гмизаваца још увек се одвија у алвеолама; међутим, гмизавци немају дијафрагму. Према томе, дисање се одвија променом запремине телесне шупљине, коју код свих гмизаваца осим корњача контролише контракција Musculi intercostales. Код корњача удисање и издисање контролише контракција одређених парова мишића на боковима тела.^[17]

Птице

Респираторни систем птица се знатно разликује од оног код сисара, будући да има јединствене анатомске особине као што су ваздушне вреће. Плућа птица такође немају капацитет за напухивање будући да птице немају дијафрагму и плеуралну шупљину (cavum pleurae). Размена гасова код птица одвија се међу ваздушним капиларима и крвним капиларима, а не у алвеолама.

Болести

При дисању кроз плућа се креће велика количина гасова, а са гасовима и разни микроорганизми, честице прашине, испарења, издувни гасови. Иако се они удишу у малим количинама, након неког времена се накупе у плућима и могу изазвати разне сметње и обољења.

Најчешће обољење дисајних путева је прехлада (нахлада, назеб). Она се препознаје по упали слузокоже дишног пута, која поцрвени, отекне и лучи много слузи. У дисајном путу долази до пецкања, голицања и сврбежа. То све подстиче јак кашаљ, а често долази и до грознице. Ако је упала ограничена на слузокожу носне шупљине, онда се то назива кијавицом. У том случају се обољење може пренети на синусе, што може бити врло болно, нарочито ако дође до гнојења слузокоже синуса. Често долази и до упале слузокоже дисајног пута, што се назива катар. На пример, ако су захваћене бронхије, онда је у питању бронхијски катар.

Попратни ефекат болести респираторних органа увек је кашаљ, зато што се њиме ти органи прочишћавају - избацује се слуз или друге примесе.

Велики кашаљ се препознаје по снажним и грчевитим нападима кашља, који могу трајати више минута, а најчешће се јавља код деце. Ти напади често завршавају повраћањем. Узрочник је штапићаста бактерија која се са особе на особу преноси капљичастом инфекцијом.

Упала грла се јавља кад се прехлада дисајног пута пренесе на грло. Слузокожа је упаљена, надражена и храпава, а упаљене су и гласне жиле, које отекну и губе функцију. Последице су кашаљ и промукао глас. Оболели би требао да избегавају хладан, задимљен и запрашен ваздух и да поштеђују гласне жиле. Глас може бити угрожен и накупљањем слузи, на пример код дифтерије, када прети и гушење. Тада је потребна хитна лекарска интервенција.

Упалу плућа изазивају бактерије пнеумококе, које у плућа доспевају удахнутим ваздухом. Та болест почиње грозницом, телесна температура расте, да би седмог дана изненада опала, што је попраћено снажним знојењем. Након тога стање се поправља. Присутан је кашаљ, пробадање у грудима и астма (сипња). Упала плућа често је попраћена упалом поребрице, која често траје дуже и од саме упале плућа. Код ње долази до накупљања течности између поребрице и поплућнице, што може угрозити одвијање дисања. Најбоље помаже пунктирање, тј. уклањање те течности. Ако течност није присутна, онда је у питању сува упала поребрице.

Врло опасно обољење респираторних органа је рак плућа. Обично се доводи у везу са дуготрајним и претјераним пушењем цигарета и дувана на лулу.

Туберкулоза плућа (ТБЦ, сушица, лат. tuberculum-чворић) је најраширенија од свих заразних респираторних болести. Изазивач је штапићасти бацил туберкулозе, који у плућа доспева са удахнутим ваздухом, али и храном, те се након њезине пробаве у цревима шири крвотоком и лимфом по читавом телу. Лечење је успешно под условом да је правовремено.

Извори

^ Презентација - систем органа за дисање
^ ^а ^б Gilroy, Anne M.; MacPherson, Brian R.; Ross, Lawrence M. (2008). Atlas of Anatomy. Stuttgart: Thieme. стр. 108—111. ISBN 978-1-60406-062-1.
^ ^а ^б Pocock, Gillian; Richards, Christopher D. (2006). Human physiology : the basis of medicine (3rd изд.). Oxford: Oxford University Press. стр. 315-317. ISBN 978-0-19-856878-0.
^ ^а ^б Tortora, Gerard J.; Anagnostakos, Nicholas P. (1987). Principles of anatomy and physiology (Fifth изд.). New York: Harper & Row, Publishers. стр. 556—586. ISBN 0-06-350729-3.
^ Kacmarek, Robert M.; Dimas, Steven; Mack, Craig W. (13. 8. 2013). „Essentials of Respiratory Care - E-Book” (на језику: енглески). Elsevier Health Sciences.
^ Netter, Frank H. (2014). Atlas of Human Anatomy Including Student Consult Interactive Ancillaries and Guides. (6th edition. изд.). Philadelphia, Penn.: W B Saunders Co. стр. 200. ISBN 978-1-4557-0418-7.
^ Maton, Anthea; Jean Hopkins; Charles William McLaughlin; Susan Johnson; Maryanna Quon Warner; David LaHart; Jill D. Wright (1993). Human Biology and Health. wood Cliffs, New Jersey, USA: Prentice Hall. ISBN 0-13-981176-1.
^ ^а ^б Fowler W.S. (1948). „Lung Function studies. II. The respiratory dead space”. Am. J. Physiol. 154: 405—416.
^ Burke, TV; Küng, M; Burki, NK (1989). „Pulmonary gas exchange during histamine-induced bronchoconstriction in asthmatic subjects.”. Chest. 96 (4): 752—6. PMID 2791669.
^ „Anatomical dead space”. TheFreeDictionary.com.
^ ^а ^б Tortora, Gerard J.; Anagnostakos, Nicholas P. (1987). Principles of anatomy and physiology (Fifth изд.). New York: Harper & Row, Publishers. стр. 570—572. ISBN 0-06-350729-3.
^ Koen, Chrisvan L.; Koeslag, Johan H. (1995). „On the stability of subatmospheric intrapleural and intracranial pressures”. News in Physiological Sciences. 10: 176—178.
^ West, J.B. (1985). Respiratory physiology: the essentials. Baltimore: Williams & Wilkins. стр. 21—30, 84—84, 98—101.
^ The Earth Life Web, Insect Morphology and Anatomy. Earthlife.net. Retrieved on 2013-04-21.
^ Lighton, JRB (1996). „Discontinuous gas exchange in insects”. Annu Rev Entomology. 41: 309—324. doi:10.1146/annurev.en.41.010196.001521.
^ Gottlieb, G; Jackson DC (1976). „Importance of pulmonary ventilation in respiratory control in the bullfrog”. Am J Physiol. 230 (3): 608—13. PMID 4976.
^ Respiratory system. Encyclopædia Britannica.

Спољашње везе

[1] Презентација - систем органа за дисање

[gilroy-2] а ^б Gilroy, Anne M.; MacPherson, Brian R.; Ross, Lawrence M. (2008). Atlas of Anatomy. Stuttgart: Thieme. стр. 108—111. ISBN 978-1-60406-062-1.

[Pocock-3] а ^б Pocock, Gillian; Richards, Christopher D. (2006). Human physiology : the basis of medicine (3rd изд.). Oxford: Oxford University Press. стр. 315-317. ISBN 978-0-19-856878-0.

[tortora1-4] а ^б Tortora, Gerard J.; Anagnostakos, Nicholas P. (1987). Principles of anatomy and physiology (Fifth изд.). New York: Harper & Row, Publishers. стр. 556—586. ISBN 0-06-350729-3.

[Kacmarek-5] Kacmarek, Robert M.; Dimas, Steven; Mack, Craig W. (13. 8. 2013). „Essentials of Respiratory Care - E-Book” (на језику: енглески). Elsevier Health Sciences.

[Netter-6] Netter, Frank H. (2014). Atlas of Human Anatomy Including Student Consult Interactive Ancillaries and Guides. (6th edition. изд.). Philadelphia, Penn.: W B Saunders Co. стр. 200. ISBN 978-1-4557-0418-7.

[7] Maton, Anthea; Jean Hopkins; Charles William McLaughlin; Susan Johnson; Maryanna Quon Warner; David LaHart; Jill D. Wright (1993). Human Biology and Health. wood Cliffs, New Jersey, USA: Prentice Hall. ISBN 0-13-981176-1.

[fowler1948-8] а ^б Fowler W.S. (1948). „Lung Function studies. II. The respiratory dead space”. Am. J. Physiol. 154: 405—416.

[9] Burke, TV; Küng, M; Burki, NK (1989). „Pulmonary gas exchange during histamine-induced bronchoconstriction in asthmatic subjects.”. Chest. 96 (4): 752—6. PMID 2791669.

[10] „Anatomical dead space”. TheFreeDictionary.com.

[tortora8-11] а ^б Tortora, Gerard J.; Anagnostakos, Nicholas P. (1987). Principles of anatomy and physiology (Fifth изд.). New York: Harper & Row, Publishers. стр. 570—572. ISBN 0-06-350729-3.

[12] Koen, Chrisvan L.; Koeslag, Johan H. (1995). „On the stability of subatmospheric intrapleural and intracranial pressures”. News in Physiological Sciences. 10: 176—178.

[13] West, J.B. (1985). Respiratory physiology: the essentials. Baltimore: Williams & Wilkins. стр. 21—30, 84—84, 98—101.

[14] The Earth Life Web, Insect Morphology and Anatomy. Earthlife.net. Retrieved on 2013-04-21.

[15] Lighton, JRB (1996). „Discontinuous gas exchange in insects”. Annu Rev Entomology. 41: 309—324. doi:10.1146/annurev.en.41.010196.001521.

[16] Gottlieb, G; Jackson DC (1976). „Importance of pulmonary ventilation in respiratory control in the bullfrog”. Am J Physiol. 230 (3): 608—13. PMID 4976.

[17] Respiratory system. Encyclopædia Britannica.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

Нормативна контрола
Државне	Француска BnF подаци Израел Сједињене Државе Јапан Чешка
Остале	Енциклопедија Британика Terminologia Anatomica