Дихателна система: как работи — органи, функции и газообмен
Дихателна система: как работят белите дробове, газообменът и клетъчното дишане — органи, функции и ролята на кислорода за здравето и енергията на тялото.
За биохимичния процес вижте дишане
Дихателната система, наричана още газообменна система, е система, в която тялото се освобождава от въглеродния диоксид и приема кислород. Въглеродният диоксид, който е отпадъчен продукт, излиза от тялото. Кислородът, от който тялото се нуждае, влиза в него. Белите дробове са основният орган, който прави това. С други думи, процесът, при който в клетките се извършва окисление на органични съединения и се освобождава енергия, се нарича дихателна система.
Първата стъпка в този процес е вдишването на въздух или инхалирането. Вдишването означава внасяне на въздух, богат на кислород, в тялото. Издишването означава изхвърляне на богатия на въглероден диоксид въздух от тялото. Втората стъпка е газовата обмяна в белите дробове, при която кислородът се дифундира в кръвта, а въглеродният диоксид се изхвърля от кръвта. Третият процес е клетъчното дишане, при което се произвежда химическа енергия, от която се нуждаят клетките в тялото, и въглероден диоксид. Накрая въглеродният диоксид от клетъчното дишане се издишва от тялото през белите дробове.
Основни органи и структури
- Носна кухина и носоглъткa – въздухът първо преминава през носа, където се пречиства, затопля и овлажнява.
- Гълтач (фаринкс) и гръклян (ларинкс) – поемат въздуха към дихателните пътища и предпазват белите дробове от попадане на храна ( чрез механизми като надгръклянника ).
- Трахея – твърда тръба, която води въздуха към белите дробове.
- Бронхи и бронхиоли – разклонения на трахеята, достигащи до все по-малки въздушни пътища в дробовете.
- Алвеоли – милионите малки въздушни торбички, в които се извършва основният газообмен между въздуха и кръвта.
- Диафрагма и междуребрени мускули – основните мускули, осъществяващи вдишване и издишване чрез промяна на обема на гръдния кош.
Функции на дихателната система
- Вентилация – механично движение на въздуха в и извън белите дробове (вдишване/издишване).
- Газообмен – обмен на O2 и CO2 между алвеолите и кръвта през алвеоло-капилярната мембрана.
- Транспорт – пренасяне на кислорода към тъканите и връщане на въглеродния диоксид чрез кръвта.
- Клетъчно дишане – използване на кислорода в клетките за производство на енергия и отделяне на СО2 като отпадък.
- Защита и филтрация – лигавица, реснички и имунни клетки улавят прах и микроорганизми.
Как се осъществява газообменът
Газовият обмен зависи от дифузията: кислородът преминава от алвеоларния въздух в кръвта, а въглеродният диоксид — от кръвта в алвеолите. Движението на газовете се определя от разликите в парциалното налягане (PO2 и PCO2) между въздуха и кръвта. Алвеолите и капилярите имат тънка бариера, богата на капиляри, което улеснява бързата дифузия.
Механика на дишането
При вдишване диафрагмата се свива и спуска надолу, междуребрените мускули повдигат гръдната клетка — по този начин обемът на гръдната кухина се увеличава и налягането вътре в белите дробове намалява, което позволява навлизане на въздух. При издишване мускулите се отпускат, обемът намалява и въздухът излиза пасивно (или активно при форсирано издишване).
Нервен контрол на дишането
Дишането се регулира от центрове в продълговатия мозък и моста, които реагират на нивата на CO2, O2 и киселинността в кръвта. Химиорецептори в аортата, каротидните тела и централно в мозъка изпращат сигнали при промяна в концентрациите, за да увеличат или намалят честотата и дълбочината на дишането.
Често срещани заболявания и състояния
- Астма – възпаление и свиване на дихателните пътища, причиняващо задух и хрипове.
- Хронична обструктивна белодробна болест (ХОББ) – прогресивно ограничение на въздушния поток (емфизем, хроничен бронхит), често свързано с тютюнопушене.
- Инфекции – бронхити и пневмония, при които микроорганизмите засягат дихателните пътища и алвеолите.
- Белодробна емболия – запушване на белодробен съд от кръвен съсирек, което блокира кръвоснабдяването и газообмена.
Как да поддържаме здравето на дихателната система
- Не пушете и избягвайте пасивното пушене.
- Ваксинации (напр. срещу грип и пневмокок) за намаляване на риска от усложнения.
- Избягвайте замърсители и алергени; носете защитна маска при замърсен въздух.
- Редовна физическа активност за укрепване на дихателните и сърдечни капацитети.
- Навременно лечение на инфекции и контрол на хронични заболявания.
Кратко обобщение: дихателната система осигурява доставката на кислород до тъканите и премахването на въглеродния диоксид чрез механизирането на вентилацията, ефективен газообмен в алвеолите и транспортиране чрез кръвта. Разбирането на нейните структури и функции помага за по-добрата профилактика и лечение на заболяванията, които я засягат.
Дишане
Дишането е първата стъпка в дишането. За да се осъществи дишането, организмът се нуждае от постоянно снабдяване с кислород, което се осъществява чрез дишане. Вдишването е вдишване на въздух. За да вдишате, белите дробове се разширяват, което намалява налягането на въздуха в белите дробове. Това се дължи на две действия. Диафрагмата (мускулна тъкан, която отделя белите дробове от корема) се издърпва надолу. Също така мускулите между ребрата се свиват, за да разширят гръдния кош. И двете действия разширяват белите дробове. За да се напълнят разширените бели дробове, въздухът отвън с по-високо налягане нахлува в зоната на ниско налягане в белите дробове. Въздухът преминава първо през носа и устата, след това през ларинкса (гласовата кутия), после по трахеята (дихателната тръба) и в белите дробове.
Белите дробове се състоят от множество тръби или разклонения. Когато въздухът навлиза в белите дробове, той първо преминава през разклонения, наречени бронхи, след това през по-малки разклонения, наречени бронхиоли, и накрая попада във въздушните торбички. Във въздушните торбички се извършва газообмен, при който кислородът се обменя с въглероден диоксид.
Въглеродният диоксид, намиращ се в дихателните торбички, трябва да бъде издишан. При обратния процес на вдишване диафрагмата и мускулите на ребрата се отпускат, поради което белите дробове се смаляват. Тъй като налягането на въздуха в белите дробове е по-голямо, когато те са по-малки, въздухът се изтласква навън. Въздушните торбички могат да се свиват и разширяват, тъй като са покрити с лубрикант, сърфактант, който помага на въздушните торбички да се надуят, като същевременно предотвратява колапса на белите дробове по време на дефлацията. Издишаният въздух има висока концентрация на въглероден диоксид и ниска концентрация на кислород. Максималният обем въздух, който може да бъде вдишан и издишан, се нарича жизнен капацитет на белите дробове и е до пет литра.
Газов обмен
Вдишаният въздух се спуска към въздушните торбички в края на всеки бронхиол. Въздушните мехурчета се наричат алвеоли - те имат голяма повърхност и са влажни, тънки и в близост до кръвоснабдяване. Вдишваният въздух съдържа много повече кислород, отколкото въглероден диоксид, докато кръвта, която тече към белите дробове, съдържа повече въглероден диоксид, отколкото кислород. Това създава градиент на концентрацията между въздуха във въздушните мехурчета и кръвта, което означава, че във въздуха има повече кислород, отколкото в кръвта.
Благодарение на мембраната кислородът може лесно да дифундира навътре и навън. Кислородът с висока концентрация във въздушните торбички дифундира в кръвта, където концентрацията на кислород е ниска, а въглеродният диоксид с висока концентрация в кръвта дифундира във въздушните торбички, където концентрацията на въглероден диоксид е ниска. Кислородът в кръвта навлиза в кръвоносната система и се използва от клетките в тялото. Въглеродният диоксид във въздушните торбички се издишва от тялото.
Свързани страници
- Дишане
- Дихателен тракт
Въпроси и отговори
В: Какво представлява дихателната система?
О: Дихателната система, наричана още газообменна система, е процесът, при който организмът се освобождава от въглеродния диоксид и приема кислород.
В: Кои са основните органи, участващи в този процес?
О: Основният орган, който участва в този процес, са белите дробове.
В: Коя е първата стъпка в този процес?
О: Първата стъпка в този процес е вдишването на въздух или вдишването. Вдишването означава внасяне на въздух, богат на кислород, в тялото.
В: Какво се случва по време на газообмена?
О: По време на газообмена кислородът дифундира в кръвта, а въглеродният диоксид дифундира от кръвта.
В: Как клетъчното дишане произвежда енергия за клетките?
О: При клетъчното дишане се произвежда химическа енергия, от която клетките се нуждаят, за да функционират, както и въглероден диоксид.
Въпрос: Къде отива въглеродният диоксид от клетъчното дишане, след като е произведен?
О: Въглеродният диоксид от клетъчното дишане се издишва от тялото чрез белите дробове.
обискирам