Funktionen des Atmungssystems, Teile, Bedienung

Die Atmungssystem oder Atmungsapparat umfasst eine Reihe von spezialisierten Organen, um den Austausch von Gasen zu vermitteln, was die Aufnahme von Sauerstoff und die Beseitigung von Kohlendioxid beinhaltet.

Es gibt eine Reihe von Schritten, die die Ankunft von Sauerstoff in der Zelle und die Beseitigung von Kohlendioxid, einschließlich des Luftaustauschs zwischen der Atmosphäre und der Lunge (Ventilation), gefolgt von der Diffusion und dem Austausch von Gasen auf der Lungenoberfläche ermöglichen. Sauerstofftransport und Gasaustausch auf zellulärer Ebene.

Es ist ein abwechslungsreiches System im Tierreich, das sich je nach Abstammung aus verschiedenen Strukturen zusammensetzt. Zum Beispiel haben Fische funktionelle Strukturen in einer aquatischen Umgebung wie Kiemen, Säugetiere haben Lungen und Tracheen der meisten Wirbellosen.

Einzellige Tiere, wie Protozoen, benötigen keine speziellen Strukturen für die Atmung, und der Gasaustausch erfolgt durch einfache Diffusion.

Beim Menschen besteht das System aus Nasenlöchern, Pharynx, Larynx, Trachea und Lungen. Letztere verzweigen sich nacheinander in Bronchien, Bronchiolen und Alveolen. Passiver Austausch von Sauerstoffmolekülen und Kohlendioxid findet in den Alveolen statt.

Index

• 1 Definition der Atmung
• 2 Funktionen
• 3 Atemwege im Tierreich
  • 3.1 Tracheas
  • 3.2 Kiemen
  • 3.3 Lungen
• 4 Teile (Organe) des Atmungssystems beim Menschen
  • 4.1 Hoher Anteil oder obere Atemwege
  • 4.2 Niedrige oder untere Atemwege
  • 4.3 Lungengewebe
  • 4.4 Nachteile der Lunge
  • 4.5 Thoraxbox
• 5 Wie funktioniert es?
  • 5.1 Belüftung
  • 5.2 Gasaustausch
  • 5.3 Transport von Gasen
  • 5.4 Andere Atempigmente
• 6 häufige Krankheiten
  • 6.1 Asthma
  • 6.2 Lungenödem
  • 6.3 Lungenentzündung
  • 6.4 Bronchitis
• 7 Referenzen

Definition der Atmung

Der Begriff "Atmen" kann auf zwei Arten definiert werden. Umgangssprachlich, wenn wir das Wort "atmen" verwenden, beschreiben wir die Wirkung der Aufnahme von Sauerstoff und der Entfernung von Kohlendioxid in die äußere Umgebung.

Das Konzept der Atmung umfasst jedoch einen breiteren Prozess, als einfach die Luft im Brustkorb zu betreten und zu verlassen. Alle Mechanismen, die mit der Verwendung von Sauerstoff, dem Transport im Blut und der Produktion von Kohlendioxid verbunden sind, treten auf zellulärer Ebene auf.

Eine zweite Art, das Wort Respiration zu definieren, ist auf zellulärer Ebene und dieser Prozess wird Zellatmung genannt, wo die Reaktion von Sauerstoff mit anorganischen Molekülen stattfindet, die Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat), Wasser und Kohlendioxid produzieren.

Daher ist der Begriff "Ventilation" ein präziserer Weg, sich auf den Prozess der Luftaufnahme und -ausleitung mittels Thoraxbewegungen zu beziehen.

Funktionen

Die Hauptfunktion des Atmungssystems besteht darin, die Prozesse der Sauerstoffaufnahme von außen durch Mechanismen der Ventilation und Zellatmung zu koordinieren. Einer der Abfälle des Prozesses ist das Kohlendioxid, das in den Blutkreislauf gelangt, in die Lunge gelangt und aus dem Körper in die Atmosphäre gelangt.

Das Atemsystem ist verantwortlich für die Vermittlung all dieser Funktionen. Es ist speziell verantwortlich für das Filtern und Befeuchten der Luft, die in den Körper eintritt, sowie für das Filtern unerwünschter Moleküle.

Regulieren Sie auch den pH-Wert von Körperflüssigkeiten - indirekt - Kontrolle der Konzentration von CO₂entweder behalten oder eliminieren. Auf der anderen Seite ist es an der Regulierung der Temperatur, der Sekretion von Hormonen in der Lunge beteiligt und unterstützt das olfaktorische System bei der Geruchsdetektion.

Auch jedes Element des Systems ist für eine bestimmte Funktion verantwortlich: Die Nasenlöcher erhitzen die Luft und bieten Schutz für Keime, Rachen, Kehlkopf und Luftröhre vermitteln den Durchgang von Luft.

Darüber hinaus greift der Pharynx beim Phonationsprozess in die Passage von Nahrung und Larynx ein. Schließlich tritt der gasförmige Austauschprozess in den Alveolen auf.

Atmungsorgane im Tierreich

Bei kleinen Tieren, weniger als 1 mm, kann Gasaustausch durch die Haut stattfinden. Tatsächlich führen bestimmte Tierlinien, wie Protozoen, Schwämme, Nesseltiere und einige Würmer, den Vorgang des Gasaustausches mittels einfacher Diffusion durch.

Bei größeren Tieren, wie Fischen und Amphibien, ist auch eine Hautatmung vorhanden, um die Atmung durch die Kiemen oder Lungen zu ergänzen.

Zum Beispiel können Frösche den gesamten Prozess des Gasaustausches durch die Haut in den Winterschlafphasen durchführen, da sie vollständig in Teiche eingetaucht sind. Bei Salamandern gibt es Exemplare, denen die Lunge völlig fehlt und die durch die Haut atmen.

Mit der Zunahme der Komplexität der Tiere ist jedoch das Vorhandensein von spezialisierten Organen für den Austausch von Gasen und die Erfüllung des hohen Energiebedarfs multizellulärer Tiere notwendig.

Als nächstes wird die Anatomie der Organe, die den Austausch von Gasen in verschiedenen Tiergruppen vermitteln, ausführlich beschrieben:

Spuren

Insekten und einige Arthropoden haben ein sehr effizientes und direktes Atmungssystem. Es besteht aus einem System von Röhren, Tracheae genannt, die sich durch den ganzen Körper des Tieres erstrecken.

Die Tracheen verzweigen sich in engere Röhrchen (ca. 1 μm Durchmesser), die sogenannten Tranchaelas. Sie sind von Flüssigkeit besetzt und enden in direkter Verbindung mit den Zellmembranen.

Die Luft tritt durch eine Reihe von Öffnungen, die sich wie ein Ventil verhalten, in das System ein. Diese haben die Fähigkeit, sich als Reaktion auf den Wasserverlust zu schließen, um eine Austrocknung zu verhindern. Ebenso hat es Filter, um den Eintritt von unerwünschten Substanzen zu verhindern.

Bestimmte Insekten, wie Bienen, können Körperbewegungen ausführen, die das Trachealsystem belüften sollen.

Kiemen

Die Kiemen, auch Kiemen genannt, ermöglichen eine effektive Atmung in Gewässern. Bei Stachelhäutern bestehen sie aus einer Ausdehnung der Oberfläche ihrer Körper, während sie bei Meereswürmern und Amphibien Federn oder Büschel sind.

Die effizientesten sind im Fisch und besteht aus einem System von inneren Kiemen. Sie sind filamentöse Strukturen und mit einer ausreichenden Blutversorgung gegen den Wasserstrom. Mit diesem System "Gegenstrom" können Sie die maximale Extraktion von Sauerstoff aus Wasser sicherstellen.

Die Belüftung der Kiemen ist mit den Bewegungen des Tieres und der Öffnung des Mundes verbunden. In der terrestrischen Umgebung verlieren die Kiemen die schwimmende Unterstützung des Wassers, sie trocknen aus und die Filamente kommen zusammen, was zum Zusammenbruch des gesamten Systems führt.

Aus diesem Grund ersticken Fische, wenn sie aus dem Wasser sind, obwohl sie große Mengen von Sauerstoff um sie herum haben.

Lungen

Die Lungen der Wirbeltiere sind innere Hohlräume, die mit reichlich vorhandenen Gefäßen versehen sind, deren Aufgabe es ist, den Gasaustausch mit dem Blut zu vermitteln. Einige Wirbellose sprechen von "Lungen", obwohl diese Strukturen nicht homolog sind und viel weniger effizient sind.

In Amphibien sind die Lungen sehr einfach, ähnlich einer Tasche, die bei einigen Fröschen unterteilt ist. Die für den Austausch zur Verfügung stehende Fläche nimmt in der Lunge von nicht-aviären Reptilien zu, die in zahlreiche miteinander verbundene Säcken unterteilt sind.

In der Linie der Vögel erhöht sich die Effizienz der Lungen dank der Anwesenheit von Luftsäcken, die als Raum der Luftreserve im Ventilationsprozess dienen.

Die Lunge erreicht ihre maximale Komplexität bei Säugetieren (siehe nächster Abschnitt). Die Lungen sind reich an Bindegewebe und sind von einer dünnen Epithelschicht umgeben, die viszerale Pleura genannt wird und sich in der viszeralen Pleura, ausgerichtet auf die Wände der Brust, fortsetzt.

Amphibien verwenden einen positiven Druck für den Eintritt von Luft in die Lunge, während nicht-aviäre Reptilien, Vögel und Säugetiere einen negativen Druck ausüben, bei dem Luft durch die Ausdehnung des Brustkorbs in die Lungen gedrückt wird.

Teile (Organe) der Atemwege beim Menschen

Beim Menschen und bei den übrigen Säugetieren besteht das Atmungssystem aus dem hohen Anteil, bestehend aus Mund, Nasenhöhle, Rachen und Kehlkopf; der untere Teil besteht aus Luftröhre und Bronchien und der Teil des Lungengewebes.

Hoher Anteil oder obere Atemwege

Die Nasenlöcher sind die Strukturen, durch die die Luft eintritt, diesen folgt eine Nasenkammer, die von einem Epithel bedeckt ist, das Schleimstoffe absondert. Die inneren Nasenlöcher verbinden sich mit dem Pharynx (was wir gemeinhin den Hals nennen), wo die Kreuzung von zwei Wegen stattfindet: die Verdauung und die Atmung.

Luft tritt durch die Öffnung der Glottis ein, während die Nahrung ihren Weg durch die Speiseröhre fortsetzt.

Der Epiglottis befindet sich auf der Glottis mit dem Ziel, den Eintritt von Nahrung in die Atemwege zu verhindern, indem eine Grenze zwischen dem Oropharynx - Bereich hinter der Mundhöhle und dem Laryngopharynx - unteren Abschnitt - festgelegt wird. Die Glottis öffnet sich im Kehlkopf ("Voicebox") und diese wiederum weicht der Trachea.

Niedrige Portion oder untere Atemwege

Die Luftröhre ist eine Röhre in Form einer Röhre mit einem Durchmesser von 15 bis 20 mm und 11 cm Länge. Seine Wand ist mit Knorpelgewebe verstärkt, um den Zusammenbruch der Struktur zu vermeiden, dank dieser ist es eine halbflexible Struktur.

Der Knorpel befindet sich in einer Halbmondform in 15 oder 20 Ringen, das heißt, er umgibt die Trachea nicht vollständig.

Die Tranchea verzweigt sich in zwei Bronchien, eine für jede Lunge.Das Recht ist mehr vertikal, verglichen mit dem links, zusätzlich dazu, kürzer und voluminöser zu sein. Nach dieser ersten Teilung folgen aufeinanderfolgende Unterteilungen im Lungenparenchym.

Die Struktur der Bronchien ähnelt der Luftröhre aufgrund der Anwesenheit von Knorpel, Muskeln und Schleimhaut, obwohl die Knorpelplatten verschwinden bis zum Verschwinden, wenn die Bronchien einen Durchmesser von 1 mm erreichen.

In ihnen teilt sich jeder Bronchus in kleine Bronchiolen, die zum Alveolarkanal führen. Die Alveolen haben eine sehr dünne Zellschicht, die den Austausch von Gasen mit dem Kapillarsystem erleichtert.

Lungengewebe

Makroskopisch werden die Lungen durch Fissuren in Lappen unterteilt. Die rechte Lunge besteht aus drei Lappen und die linke Lunge hat nur zwei. Die funktionelle Einheit des Gasaustausches ist jedoch nicht die Lunge, sondern die Alveolokapillareinheit.

Die Alveolen sind kleine Säckchen in Form von Traubenbündeln, die sich am Ende der Bronchiolen befinden und der kleinsten Unterteilung der Atemwege entsprechen. Sie sind von zwei Arten von Zellen bedeckt, I und II.

Typ-I-Zellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie dünn sind und die Diffusion von Gasen ermöglichen. Diejenigen vom Typ II sind mehr als klein als die vorherige Gruppe, weniger dünn und ihre Funktion ist es, eine Substanz vom Tensid-Typ zu sekretieren, die die Expansion der Alveole in der Beatmung erleichtert.

Die Zellen des Epithels sind mit Bindegewebsfasern durchsetzt, so dass die Lunge elastisch ist. In gleicher Weise gibt es ein ausgedehntes Netzwerk von Lungenkapillaren, wo der Austausch von Gasen stattfindet.

Die Lungen sind von einer Wand mit Mesothelgewebe, der Pleura, umgeben. Dieses Gewebe wird normalerweise als virtueller Raum bezeichnet, da es keine Luft im Inneren enthält und nur eine Flüssigkeit in winzigen Mengen enthält.

Nachteile der Lunge

Ein Nachteil der Lungen ist, dass der Austausch von Gasen nur in den Alveolen und Alveolarkanälen erfolgt. Die Luftmenge, die die Lunge erreicht, aber sich in einem Bereich befindet, in dem kein Gasaustausch stattfindet, wird Totraum genannt.

Daher ist der Prozess der Ventilation bei Menschen sehr ineffizient. Normale Beatmung gelingt es nur, ein Sechstel der in der Lunge gefundenen Luft zu ersetzen. Bei einer erzwungenen Atmung werden 20-30% der Luft eingefangen.

Thoraxbox

Der Brustkorb beherbergt die Lunge und besteht aus einer Reihe von Muskeln und Knochen. Die knöcherne Komponente wird von den zervikalen und dorsalen Stacheln, dem Brustkorb und dem Sternum gebildet. Das Zwerchfell ist der wichtigste Atemmuskel, der sich im hinteren Teil des Hauses befindet.

Es gibt zusätzliche Muskeln in den Rippen eingefügt, Interkostalen genannt. Andere nehmen an der Atmungsmechanik wie dem M. sternocleidomastoideus und den Scalenes teil, die von Kopf und Hals ausgehen. Diese Elemente werden in das Sternum und in die ersten Rippen eingeführt.

Wie funktioniert es?

Sauerstoffaufnahme ist lebenswichtig für zelluläre Atmungsprozesse, wo die Aufnahme dieses Moleküls für die Produktion von ATP abläuft, ausgehend von den Nährstoffen, die während des Fütterungsprozesses durch metabolische Prozesse erhalten werden.

Mit anderen Worten, Sauerstoff dient dazu, Moleküle zu oxidieren (verbrennen) und dadurch Energie zu erzeugen. Einer der Rückstände dieses Prozesses ist Kohlendioxid, das aus dem Körper ausgeschieden werden muss. Die Atmung beinhaltet die folgenden Ereignisse:

Belüftung

Der Prozess beginnt mit der Aufnahme von Sauerstoff in die Atmosphäre durch den Prozess der Inspiration. Die Luft dringt durch die Nasenlöcher in das Atmungssystem ein und durchströmt den gesamten beschriebenen Schlauchsatz bis zur Lunge.

Die Aufnahme von Luft - Atmung - ist ein normalerweise unfreiwilliger Prozess, kann aber von automatisch zu freiwillig gehen.

Im Gehirn sind die Knochenmarkneuronen für die normale Regulation der Atmung verantwortlich. Der Körper ist jedoch in der Lage, die Atmung je nach Sauerstoffbedarf zu regulieren.

Eine durchschnittliche Person in Ruhe atmet pro Minute durchschnittlich sechs Liter Luft und diese Zahl kann in Zeiten intensiven Trainings bis zu 75 Liter erhöhen.

Gasaustausch

Sauerstoff in der Atmosphäre ist eine Mischung von Gasen, bestehend aus 71% Stickstoff, 20,9% Sauerstoff und einer kleinen Fraktion anderer Gase, wie Kohlendioxid.

Wenn die Luft in die Atemwege gelangt, ändert sich die Zusammensetzung sofort. Der Inspirationsprozess sättigt die Luft mit Wasser und wenn die Luft die Alveolen erreicht, vermischt sie sich mit der Restluft von vorherigen Inspirationen. An diesem Punkt nimmt der Partialdruck von Sauerstoff ab und der von Kohlendioxid steigt an.

In Atemwegen bewegen sich die Gase entlang der Konzentrationsverläufe. Da die Sauerstoffpartialdrücke in den Alveolen (100 mm Hg) größer sind als im Blut der Lungenkapillaren (40 mm Hg), gelangt der Sauerstoff durch Diffusion in die Kapillaren.

Ebenso ist die Konzentration des Kohlendioxids höher in den Lungenkapillaren (46 mm Hg) in den Alveolen (40 mm Hg), so diffundiert Kohlendioxid in der entgegengesetzten Richtung, von den Blutkapillaren zu den Alveolen in Lungen

Transport von Gasen

In Wasser ist die Sauerstofflöslichkeit so gering, dass es ein Transportmittel geben muss, um die metabolischen Anforderungen zu erfüllen. In einigen kleinen wirbellosen Tieren ist die Menge an Sauerstoff, die in ihren Flüssigkeiten gelöst ist, ausreichend, um die individuellen Anforderungen zu erfüllen.

Der auf diese Weise transportierte Sauerstoff würde beim Menschen jedoch nur 1% der Anforderungen erfüllen.

Aus diesem Grund wird Sauerstoff - und eine signifikante Menge Kohlendioxid - von Pigmenten im Blut transportiert. Bei allen Vertebraten sind diese Pigmente auf rote Blutkörperchen beschränkt.

Im Tierreich ist das häufigste Pigment Hämoglobin, ein Proteinmolekül, das in seiner Struktur Eisen enthält. Jedes Molekül besteht aus 5% Häm, verantwortlich für die rote Farbe des Blutes und die reversible Verbindung mit Sauerstoff und 95% Globin.

Die Menge an Sauerstoff, die von vielen Faktoren ab, einschließlich der Sauerstoffkonzentration hängt an Hämoglobin binden kann: wenn hoch ist, wie in den Kapillaren, Hämoglobin bindet Sauerstoff; Wenn die Konzentration niedrig ist, setzt das Protein Sauerstoff frei.

Andere Atempigmente

Obwohl Hämoglobin das in allen Wirbeltieren und einigen Wirbellosen vorhandene respiratorische Pigment ist, ist es nicht das einzige.

In einigen Decapodkrebstiere, Kopffüßer und Weichtiere gibt es ein blaues Farbpigment genannt Hämocyanin. Anstelle von Eisen hat dieses Molekül zwei Kupferatome.

In vier Polychaetenfamilien gibt es Chlorcruorinpigment, ein Protein, das Eisen in seiner Struktur aufweist und grün ist. Es ist dem Hämoglobin in Bezug auf Struktur und Funktion ähnlich, obwohl es nicht auf irgendeine zelluläre Struktur beschränkt ist und im Plasma frei ist.

Schließlich gibt es ein Pigment mit einer Sauerstoffbelastbarkeit, die viel niedriger ist als die von Hämoglobin genanntem Hämoglobin. Es ist in der Farbe rot und ist in mehreren Gruppen von Meereswirbellosen vorhanden.

Häufige Krankheiten

Asthma

Es ist eine Pathologie, die die Atemwege betrifft und ihre Schwellung verursacht. In einem Asthmaanfall, werden die Muskeln um die Atemwege entzündet und die Menge an Luft, die das System drastisch verringert eingeben.

Allergene genannt, darunter das Fell von Haustieren, Milben, Kälte, Chemikalien in Lebensmitteln, Schimmel, Pollen, unter anderem der Angriff kann durch eine Reihe von Substanzen ausgelöst werden.

Lungenödem

Ein Lungenödem besteht aus der Ansammlung von Flüssigkeit in den Lungen, die die Atemkapazität des Individuums behindert. Die Ursachen sind in der Regel mit Herzinsuffizienz verbunden, wo das Herz nicht genug Blut pumpt.

Der erhöhte Druck in den Blutgefäßen drückt die Flüssigkeit in die Lufträume innerhalb der Lunge und reduziert so die normale Sauerstoffbewegung in den Lungen.

Andere Ursachen eines Lungenödems sind Nierenversagen, das Vorhandensein von verengten Arterien, das Blut in die Nieren, Myokarditis, Herzrhythmusstörungen, körperliche Aktivität in zu hohen Lokalität, Einnahme bestimmter Medikamente, unter anderem liefern.

Die häufigsten Symptome sind Atembeschwerden, Kurzatmigkeit, Auswurf von Schaum oder Blut und erhöhte Herzfrequenz.

Lungenentzündung

Pneumonien sind Infektionen der Lunge und können durch eine Vielzahl von Mikroorganismen verursacht werden, einschließlich Bakterien wie Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasma pneumoniae und Chlamydien pneumoniae, Viren oder Pilze als Pneumocystis jiroveci.

Es erscheint als eine Entzündung der Alveolarräume. Es ist eine hoch ansteckende Krankheit, weil die Erreger können durch die Luft und verbreitete sich schnell durch Niesen und Husten verbreitet werden.

Zu den Menschen, die für diese Pathologie am anfälligsten sind, gehören Personen über 65 Jahre und mit gesundheitlichen Problemen. Symptome sind Fieber, Schüttelfrost, Husten mit Schleim, Kurzatmigkeit, Kurzatmigkeit und Brustschmerzen.

Die meisten Fälle erfordern keine Hospitalisierung und Krankheit kann mit Antibiotika behandelt werden (im Fall einer bakteriellen Pneumonie) oral verabreicht, Ruhe und Flüssigkeitsaufnahme.

Bronchitis

Bronchitis stellt sich als ein entzündlicher Prozess der Gänge dar, die Sauerstoff in die Lungen tragen, verursacht durch eine Infektion oder aus anderen Gründen. Diese Krankheit wird als akut und chronisch eingestuft.

Zu den Symptomen gehören allgemeines Unwohlsein, Husten mit Schleim, Schwierigkeiten beim Atmen und Druck in der Brust.

Um Bronchitis zu behandeln, wird empfohlen, Aspirin oder Acetaminophen zu nehmen, um Fieber zu reduzieren, nehmen Sie erhebliche Mengen an Flüssigkeit und Ruhe. Wenn es durch ein bakterielles Mittel verursacht wird, werden Antibiotika genommen.

Referenzen

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