Układ oddechowy

Układ oddechowy
Wymiana gazowa = respiracja – wymiana tlenu i dwutlenku węgla między
środowiskiem zewnętrznym a organizmem.
1 – oddychanie zewnętrzne – między środowiskiem zewnętrznym a narządem
(układem) oddechowym,
2 – oddychanie wewnętrzne (komórkowe) – między krwią a komórkami ciała.
Regulacja wymiany gazowej:
a) Mechanizm podstawowy – automatyczny = ośrodek oddechowy w
rdzeniu przedłużonym, dowolny = kora mózgowa – ośrodki sterujące
emocjami,
b) Mechanizmy pośrednie – ośrodki odbierające informacje z
chemoreceptorów w mózgu – CO2, pH, w naczyniach - baroreceptorów,
CO2, pH, O2 z mechanoreceptorów płuc, termoreceptorów, niektóre
hormony (TRH).
Drogi oddechowe, narząd oddechowy.
Górne drogi oddechowe:
Jama nosowa, gardło, krtań.
Dolne drogi oddechowe:
Tchawica, oskrzela główne, oskrzela płatowe i segmentowe.
Główny narząd oddechowy: płuca (prawe i lewe – okryte opłucną płucną –
powierzchnia płuc – opłucną a klatka piersiowa – opłucną ścienną.
nagłośnia
kość
więzadło
jabłko Adama
chrząstka
tarczowa
chrząstka
pierścieniowata
tchawica
pierścienie
chrzęstne tchawicy
Krtań
(widok z przodu).
podstawa języka
nagłośnia
Krtań (widok z
góry).
struny głosowe
tchawica
pierścienie
chrzęstne tchawicy
głośnia
chrząstka
nalewkowata
Działanie narządu mowy
Gdy wydychane z płuc powietrze przechodzi pomiędzy strunami
głosowymi, struny zaczynają drgać. Powstaje dźwięk, którego wysokość
jest uzależniona od ich stanu, ich naprężenia i szybkości drgań.
NISKIE DŹWIĘKI
struny
głosowe
WYSOKIE DŹWIĘKI
struny
głosowe
Tchawica (przekrój poprzeczny).
przełyk
mięsień tchawicy
wyściółka tchawicy
pierścienie chrzęstne
światło tchawicy
tkanka łączna
Wyściółka tchawicy
komórka
urzęsiona
komórka śluzowa (kubkowa)
Angiogram płuc – uwidacznia tętnice
płucne i umożliwia odnalezienie
zakrzepów w tętnicach.
tętnica płucna
tętnica
płuco
klatka piersiowa
oskrzelik
pęcherzyk
płucny
Pęcherzyki płucne.
Pojemność płuc człowieka
Pojemność życiowa – to maksymalna objętość powietrza usunięta z płuc po
maksymalnym wdechu.
Pojemność oddechowa – to ilość powietrza wdychanego i wydychanego przy
spokojnym oddychaniu.
Pojemność zapasowa – ilość powietrza jaka pozostaje w płucach po normalnym
wydechu.
Budowa pęcherzyka płucnego – bezpośrednia wymiana gazowa.
Cząsteczki tlenu przechodzą na drodze dyfuzji do oplatających go
włosowatych naczyń krwionośnych (> koncentracja tlenu w pęcherzykach, <
w naczyniach). Na tej samej drodze dochodzi do wymiany dwutlenku węgla
ale w odwrotnym kierunku.
Prawo dyfuzji Ficka – ilość O2 lub CO2, która dyfunduje przez ścianę
pęcherzyka zależy od różnicy ciśnień parcjalnych po obu stronach ściany
oraz od jej pola powierzchni. Gazy dyfundują szybciej, gdy różnica ciśnień
lub wielkość powierzchni wzrasta.
Wymiana gazowa w płucach i
tkankach.
- Ciśnienie parcjalne tlenu w
krwi tętniczej = 100 mm Hg.
- W tkankach od 0 – 40 mm
Hg. Tlen przenika z naczyń
do tkanek, ale nie całkowicie.
- Krew płynie za szybko aby
doszło do wyrównania
ciśnień.
- Ciśnienie parcjalne tlenu w
krwi żylnej, powracającej do
płuc = 40 mm Hg.
Krzywa dysocjacji oksyhemoglobiny
a) zależność miedzy ciśnieniem parcjalnym tlenu a procentowym
wysyceniem hemoglobiny tlenem.
b) wpływ pH na krzywą dysocjacji (pH krwi – 7,4), przy wyższym pH a
jednakowym ciśnieniu parcjalnym tlenu – hemoglobina łatwiej przyłącza
tlen.
W czasie aktywnej pracy mięśni obniża się pH, przy którym więcej tlenu
odłącza się od hemoglobiny i jest on dostępny dla komórek mięśni.
Transport dwutlenku węgla.
W tkankach CO2 dyfunduje z komórek
do osocza. Większość wnika do
czerwonych krwinek gdzie w
obecności anhydrazy węglanowej
(katalizator reakcji CO2 z wodą)
tworzy się kwas węglowy.
Kwas ten dysocjuje na jony
wodorowęglanowe i wodorowe. Jony
wodorowęglanowe opuszczają krwinki
i przechodzą do osocza, a na ich
miejsce wnikają jony Cl.
Hemoglobina przyłącza jony
wodorowe zapobiegając obniżeniu
pH.
Transport dwutlenku węgla c.d.
W płucach CO2 przenika z osocza do
pęcherzyków płucnych.
Reakcje w erytrocytach przebiegają
odwrotnie – jony wodorowęglanowe
przedostają się z osocza do
czerwonych krwinek.
Jony wodorowe uwolnione z
hemoglobiny łączą się z jonami
wodorowęglanowymi i powstaje kwas
węglowy.
CO2 powstały z kwasu węglowego
wydostaje się z krwi do pęcherzyków
płucnych.
60% - CO2 - transport w postaci
jonów wodorowęglanowych,
30% - związane z hemoglobiną,
10% w osoczu
Barwniki oddechowe.
Hemoglobina – w erytrocytach, połączona z tlenem = jasnoczerwona, a uboga w tlen =
ciemnoczerwona. Składa się z 4 łańcuchów polipeptydowych – dwa alfa i dwa beta i
każdy jest połączony z pierścieniem hemu (w centrum atom Fe).
Hb + O2
HbO2
Mioglobina – we włóknach mięśniowych.
Hemocyjanina – zawiera Cu (mięczaki, stawonogi – niebieska barwa po połączeniu z
tlenem).
Hemoerytryna – czerwony, zawierający dwa atomy Fe, u niektórych pierścienic.
Chlorokruoryna - zielony, zawierający Fe, u niektórych wieloszczetów.
Zaczadzenie i objawy związane z niedoborem tlenu
Tlenek węgla o wiele łatwiej przyłącza się do hemoglobiny niż tlen, dlatego
przy zatruciu tym gazem powstaje karboksyhemoglobina i powoduje to
niedotlenienie tkanek.
Objawy związane z mniejszą ilością tlenu:
a) 15% tlenu w powietrzu: pogłębienie oddechu, przyspieszenie pracy
serca,
b) 12% tlenu w powietrzu: przerywanie oddechu, ospałość, osłabienie,
c) mniej niż 12% tlenu: groźba uduszenia.
Choroby układu oddechowego.
Choroby układu oddechowego c.d.
Substancje które zaburzają prace układu oddechowego.
•
Tlenek węgla CO - wykazuje ok. 200-krotnie wyższe powinowactwo do
hemoglobiny niż tlen. Wysyca całkowicie hemoglobinę powodując tzw. zatrucie
czadem.
•
Dym tytoniowy - zawiera substancje rakotwórcze takie jak np. benzopiren.
Osoba paląca ma ok. 5% mniej tlenu niż osoba niepaląca.
•
Azbest - jego drobiny gromadzą się w płucach i powodują po latach
powstawanie chorób nowotworowych.
•
Pył węglowy - jest przyczyną pylicy
ZAPAMIĘTAJ!
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Pojęcia - wymiana gazowa zewnętrzna i wewnętrzna.
Budowa i funkcje dróg oddechowych (górne i dolne).
Budowa i funkcje płuc. Pojemność płuc (oddechowa, życiowa, zapasowa).
Mechanizm wdechu i wydechu.
Regulacja wymiany gazowej.
Skład powietrza wdychanego i wydychanego.
Transport gazów oddechowych.
Choroby i zaburzenia w prawidłowym funkcjonowaniu układu oddechowego.
Różnorodność narządów oddechowych u zwierząt.
Barwniki oddechowe (hemoglobina, mioglobina, hemoerytryna, hemocyjanina,
chlorokruoryna).
11. Oddychanie u roślin.