Πληροφορίες

Πόσο αέριο ανταλλάσσεται σε μια ανθρώπινη αναπνοή;

Πόσο αέριο ανταλλάσσεται σε μια ανθρώπινη αναπνοή;


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Όταν αναπνέουμε, οι πνεύμονές μας απορροφούν ένα μέρος του οξυγόνου στον αέρα και το αντικαθιστούν με κάποια ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα και υδρατμών. Συνήθως, πόσα $O_2$ (σε γραμμάρια, χιλιοστόλιτρα ή κρεατοελιές, για παράδειγμα) απορροφάται και πόσα $CO_2$ και $H_2O$ απελευθερώνονται σε μια αναπνοή ενός υγιούς ενήλικα;

Φυσικά, τα ακριβή ποσά θα διαφέρουν από άτομο σε άτομο και με βάση το πόσο βαθιά αναπνέει το άτομο, την υγεία των πνευμόνων κ.λπ.


Σύμφωνα με τη Wikipedia

«Σε έναν υγιή, νεαρό ενήλικα, ο παλιρροϊκός όγκος είναι περίπου 500 ml ανά έμπνευση…»

(παλιρροιακός όγκος είναι ο όγκος που εμπνέεται/λήγει)

Χρησιμοποιώντας αυτό το σχήμα, μαζί με τιμές για τη σύνθεση αερίου που λαμβάνονται επίσης από τη Wikipedia, υπολογίζω ότι σε κάθε αναπνοή παίρνουμε 18 mg O2 (1,1 mmol) και απελευθερώνουμε 36 mg CO2 (1,2 mmol) συν 20 mg Η2Ο (1,1 mmol). Αυτές είναι, όπως λέτε, φιγούρες του ballpark.

Δείγμα υπολογισμού:

Ο2 εμπνευσμένο = 21% κατ' όγκο. Ο2 ληγμένο = 16% κατ' όγκο

Ο2 μεταβολή = 5% κατ' όγκο = 5*500/100 = 25 mL

1 mole αερίου = 22,4 L; 1 mmol αερίου = 22,4 mL

Ο2 μεταβολή = 25/22,4 mmol = 1,1 mmol

MW O2 = 16

Ο2 αλλαγή = 17,6 mg

Οι σχετικές τιμές είναι καθησυχαστικά κοντά σε αυτό που θα μπορούσατε να προβλέψετε από την εξίσωση του σχολικού βιβλίου για την οξείδωση των υδατανθράκων: C6H12Ο6 + 6Ο2 -> 6CO2 + 6Η2Ο


Ανταλλαγή φυσικού αερίου

Το IVOX βασίζεται στην τοποθέτηση ενός οξυγονωτή κοίλων ινών τοποθετημένου σε καθετήρα διπλού αυλού. Οι ίνες έχουν διάμετρο 200 μm και περιέχουν μικροπόρους που διευκολύνουν την ανταλλαγή αερίων. Περιέχοντας πολλές χιλιάδες ίνες και εκτείνεται περίπου 40-50 cm σε μήκος μόλις εισαχθεί μέσω της μηριαίας ή της εσωτερικής σφαγίτιδας οδού, το σύστημα εκτείνεται από την άνω προς την κάτω κοίλη φλέβα κατά μήκος του δεξιού κόλπου. Το οξυγόνο παρέχεται μέσω αρνητικής πίεσης για να επιτραπεί η ανταλλαγή αερίων μεταξύ της ενδοαυλικής αέριας φάσης και της εξωαυλικής φάσης αίματος με διάχυση. Οι επιπλοκές χρήσης περιλαμβάνουν αυτές της κεντρικής φλεβικής προσπέλασης, αιμορραγίας (εν μέρει λόγω της ανάγκης για συστηματική αντιπηκτική αγωγή), λοίμωξη, εν τω βάθει φλεβική θρόμβωση (λόγω μείωσης της φλεβικής παροχέτευσης από το κάτω άκρο μετά την τοποθέτηση της μηριαίας φλέβας) και μείωση της αποτελεσματικότητα της συσκευής λόγω του σχηματισμού θρόμβου εντός της δέσμης ινών.

Το IVOX ενδείκνυται για οξυγόνωση ασθενών με σύνδρομο σοβαρής οξείας αναπνευστικής δυσχέρειας (ARDS) για να επιτραπεί ο λιγότερο επιθετικός συμβατικός αερισμός με την ελπίδα να αποφευχθεί το βαροτραύμα και ο όγκος στους πνεύμονες. Ωστόσο, εν μέρει λόγω της αύξησης της πολυπλοκότητας των σημερινών αναπνευστήρων και της καλύτερης κατανόησης της διαδικασίας της νόσου και εν μέρει λόγω της πολυπλοκότητας και του ποσοστού επιπλοκών του IVOX, έχει πλέον πέσει σε δυσμένεια.


Πόσο οξυγόνο καταναλώνει ο ανθρώπινος πνεύμονας;

Ιστορικό: Η ποσότητα οξυγόνου που καταναλώνεται από τον ίδιο τον πνεύμονα είναι δύσκολο να μετρηθεί επειδή περιλαμβάνεται στην ανταλλαγή αερίων ολόκληρου του σώματος. Μπορεί να αυξηθεί σημαντικά υπό παθολογικές καταστάσεις όπως πνευμονική λοίμωξη ή σύνδρομο αναπνευστικής δυσχέρειας ενηλίκων. Για να εκτιμηθεί η κανονική κατανάλωση οξυγόνου στον ανθρώπινο πνεύμονα ως βάση για περαιτέρω μελέτες, η ανάλυση αναπνευστικών αερίων κατά τη διάρκεια της ολικής καρδιοπνευμονικής παράκαμψης μπορεί να είναι μια απλή προσέγγιση επειδή η πνευμονική κυκλοφορία διαχωρίζεται από τη συστηματική ροή αίματος κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

Μέθοδοι: Η κατανάλωση πνευμονικού οξυγόνου προσδιορίστηκε σε 16 ασθενείς που υποβλήθηκαν σε καρδιοχειρουργική επέμβαση. Κατά τη διάρκεια της ολικής καρδιοπνευμονικής παράκαμψης, οι πνεύμονές τους αερίστηκαν με χαμηλούς όγκους λεπτών (παλιρροιακός όγκος, ρυθμός 150 ml, κλάσμα εισπνευστικού οξυγόνου 6 min-1, 0,5 θετική τελική εκπνευστική πίεση, 3 mmHg). Όλα τα εκπνευστικά αέρια συλλέχθηκαν και αναλύθηκαν με έμμεση θερμιδομετρία. Ως τιμή αναφοράς επίσης, η κατανάλωση οξυγόνου σε ολόκληρο το σώμα αυτών των ασθενών προσδιορίστηκε πριν από την ολική καρδιοπνευμονική παράκαμψη. Σε μια πιλοτική μελέτη οκτώ επιπλέον ασθενών (ίδιο αναπνευστικό πρότυπο), αξιολογήθηκε η συμβολή της συστηματικής (βρογχικής) ροής αίματος στην πνευμονική ανταλλαγή αερίων κατά τη διάρκεια της καρδιοπνευμονικής παράκαμψης. Για το σκοπό αυτό, μετρήθηκε η ποσότητα της επιρροής που διαχέεται από το συστηματικό αίμα στο βρογχικό σύστημα.

Αποτελέσματα: Ο ανθρώπινος πνεύμονας καταναλώνει περίπου 5-6 ml οξυγόνου ανά λεπτό σε θερμοκρασία οισοφάγου 28 βαθμών Κελσίου. Η κατανάλωση οξυγόνου σε ολόκληρο το σώμα προ-παράκαμψης που μετρήθηκε σε σχεδόν νορμοθερμικές συνθήκες ήταν 198 +/- 28 ml/min. Τα μέσα αναπνευστικά πηλίκα στους πνεύμονες και σε ολόκληρο το σώμα ήταν παρόμοια (0,84 και 0,77, αντίστοιχα). Η παρέκταση της κατανάλωσης πνευμονικού οξυγόνου στους 36 βαθμούς Κελσίου υποδηλώνει ότι ο πνεύμονας καταναλώνει περίπου 11 ml/min ή περίπου το 5% της συνολικής κατανάλωσης οξυγόνου στο σώμα. Επειδή η ποσότητα του enflurane που διαχέεται από τη συστηματική κυκλοφορία στο βρογχικό σύστημα κατά τη διάρκεια της καρδιοπνευμονικής παράκαμψης ήταν μικρότερη από 0,1%, η συμβολή της βρογχικής ροής αίματος στην ανταλλαγή αερίων των πνευμόνων μπορεί να θεωρηθεί αμελητέα.

Συμπεράσματα: Ο πνεύμονας καταναλώνει περίπου το 5% της πρόσληψης οξυγόνου από ολόκληρο το σώμα.


Ανταλλαγή οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα

Η κύρια λειτουργία του αναπνευστικού συστήματος είναι να προσλαμβάνει οξυγόνο και να αποβάλλει το διοξείδιο του άνθρακα. Το εισπνεόμενο οξυγόνο εισέρχεται στους πνεύμονες και φτάνει στις κυψελίδες. Τα στρώματα των κυττάρων που επενδύουν τις κυψελίδες και τα τριχοειδή αγγεία έχουν πάχος μόνο ένα κύτταρο και βρίσκονται σε πολύ στενή επαφή μεταξύ τους. Αυτό το φράγμα μεταξύ αέρα και αίματος είναι κατά μέσο όρο περίπου 1 micron ( 1 /10,000 εκατοστού ή 0,000039 ίντσας) σε πάχος. Το οξυγόνο περνά γρήγορα μέσω αυτού του φραγμού αέρα-αιμάτων στο αίμα στα τριχοειδή αγγεία. Ομοίως, το διοξείδιο του άνθρακα περνά από το αίμα στις κυψελίδες και στη συνέχεια εκπνέεται.

Το οξυγονωμένο αίμα ταξιδεύει από τους πνεύμονες μέσω των πνευμονικών φλεβών και στην αριστερή πλευρά της καρδιάς, η οποία αντλεί το αίμα στο υπόλοιπο σώμα (βλ. Λειτουργία της καρδιάς). Ανεπαρκές σε οξυγόνο, πλούσιο σε διοξείδιο του άνθρακα αίμα επιστρέφει στη δεξιά πλευρά της καρδιάς μέσω δύο μεγάλων φλεβών, της άνω κοίλης φλέβας και της κάτω κοίλης φλέβας. Στη συνέχεια, το αίμα διοχετεύεται μέσω της πνευμονικής αρτηρίας στους πνεύμονες, όπου λαμβάνει οξυγόνο και απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα.

Η λειτουργία του αναπνευστικού συστήματος είναι να προσθέτει οξυγόνο στο αίμα και να απομακρύνει το διοξείδιο του άνθρακα. Τα μικροσκοπικά λεπτά τοιχώματα των κυψελίδων επιτρέπουν στο εισπνεόμενο οξυγόνο να μετακινηθεί γρήγορα και εύκολα από τους πνεύμονες στα ερυθρά αιμοσφαίρια στα γύρω τριχοειδή αγγεία. Ταυτόχρονα, το διοξείδιο του άνθρακα κινείται από το αίμα στα τριχοειδή αγγεία στις κυψελίδες.

Για να υποστηριχθεί η απορρόφηση οξυγόνου και η απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα, εισέρχονται και εξέρχονται από τους πνεύμονες περίπου 5 έως 8 λίτρα (περίπου 1,3 έως 2,1 γαλόνια) αέρα ανά λεπτό και περίπου τρία δέκατα του λίτρου (περίπου τρία δέκατα του λίτρο) οξυγόνου μεταφέρεται από τις κυψελίδες στο αίμα κάθε λεπτό, ακόμη και όταν το άτομο είναι σε ηρεμία. Ταυτόχρονα, ένας παρόμοιος όγκος διοξειδίου του άνθρακα μετακινείται από το αίμα προς τις κυψελίδες και εκπνέεται. Κατά τη διάρκεια της άσκησης, είναι δυνατό να εισπνεύσετε και να εκπνεύσετε περισσότερα από 100 λίτρα (περίπου 26 γαλόνια) αέρα ανά λεπτό και να εξάγετε 3 λίτρα (λίγο λιγότερο από 1 γαλόνι) οξυγόνου από αυτόν τον αέρα ανά λεπτό. Ο ρυθμός με τον οποίο χρησιμοποιείται το οξυγόνο από το σώμα είναι ένα μέτρο του ρυθμού της ενέργειας που δαπανάται από το σώμα. Η εισπνοή και η εκπνοή πραγματοποιείται από τους αναπνευστικούς μύες.

Ανταλλαγή αερίων μεταξύ κυψελιδικών χώρων και τριχοειδών αγγείων

Η λειτουργία του αναπνευστικού συστήματος είναι να μετακινεί δύο αέρια: το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα. Η ανταλλαγή αερίων λαμβάνει χώρα στις εκατομμύρια κυψελίδες στους πνεύμονες και στα τριχοειδή αγγεία που τις περιβάλλουν. Όπως φαίνεται παρακάτω, το εισπνεόμενο οξυγόνο μετακινείται από τις κυψελίδες στο αίμα στα τριχοειδή αγγεία και το διοξείδιο του άνθρακα κινείται από το αίμα στα τριχοειδή αγγεία στον αέρα των κυψελίδων.


Ανατομία και Φυσιολογία: Νόμοι αερίων και αναπνοή

Κάθε μαθητής χημείας μαθαίνει τρεις βασικούς νόμους των αερίων: τον νόμο του Charles, τον νόμο του Boyle και τον νόμο του Dalton. Όσον αφορά την αναπνοή, ο νόμος του Charles είναι ο λιγότερο εφαρμόσιμος αφού η θερμοκρασία του σώματος σπάνια αλλάζει πολύ. Ο νόμος του Καρόλου δηλώνει τη δεδομένη σταθερή πίεση καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του αερίου το ίδιο αυξάνεται και η πίεση. Ωστόσο, οι νόμοι του Μπόιλ και του Ντάλτον ισχύουν σε μεγάλο βαθμό.

Περιεχόμενα υπό πίεση

Ο νόμος του Boyle αναφέρεται σε μια απλή αντίστροφη σχέση μεταξύ όγκου και πίεσης. Καθώς ο όγκος ενός δοχείου αυξάνεται, η πίεση του αερίου μέσα στο δοχείο μειώνεται. Αντίθετα, μια μείωση του μεγέθους ενός δοχείου θα αυξήσει την πίεση του αερίου μέσα στο δοχείο. Όσον αφορά τα δοχεία, σκεφτείτε τη θωρακική κοιλότητα. Η θωρακική κοιλότητα περικλείεται από τον κλωβό των πλευρών και από το διάφραγμα. Αν και το εσωτερικό των πνευμόνων είναι άμεσα ανοιχτό στο εξωτερικό περιβάλλον, η περιοχή έξω από τους πνεύμονες δεν είναι. Όπως θα δείτε, αυτό είναι πολύ σημαντικό για την ικανότητά σας να αναπνέετε.

Λυγίστε τους μύες σας

Ένα εξαιρετικό παράδειγμα αυτού είναι να πάρετε ένα άδειο μπουκάλι αναψυκτικού 2 λίτρων με το καπάκι και να το πιέσετε. Δεν προβάλλει μεγάλη αντίσταση. Τώρα βάλτε το καπάκι και προσπαθήστε να το σφίξετε ξανά. Σε αυτό το σημείο, με το κλειστό δοχείο, τα μόρια αερίου στο εσωτερικό επηρεάζονται από την αλλαγή του όγκου, αυξάνουν την πίεση και σπρώχνουν προς τα πίσω τους μύες του χεριού σας.

Εικόνα 13.7 Ο έλεγχος της πίεσης του αερίου (μέσω του νόμου του Boyle) ελέγχεται από τη συστολή του διαφράγματος και του πλευρικού κλωβού.

Μην σταματάς να φωνάζεις

Πολλοί μύες εμπλέκονται στην αναπνοή. Μερικοί, όπως οι εσωτερικοί και εξωτερικοί μεσοπλεύριοι μύες, ελέγχουν την κίνηση του θώρακα, άλλοι ελέγχουν την κίνηση της κοιλιάς. Ο πιο σημαντικός μυς, ωστόσο, στην αναπνοή είναι το διάφραγμα. Το διάφραγμα είναι ένας μυς σε σχήμα θόλου και όπως κάθε μυς, κινείται συστέλλοντας. Το σχήμα του θόλου είναι σημαντικό γιατί όταν το διάφραγμα συστέλλεται, η καμπύλη του θόλου γίνεται πιο επίπεδη και ρηχή. Ως εκ τούτου, όταν το διάφραγμα συστέλλεται, η θωρακική κοιλότητα μεγαλώνει (βλ. Εικόνα 13.7).

Η αύξηση του όγκου της θωρακικής κοιλότητας σημαίνει ελαφρά πτώση της πίεσης. Σε αυτό το σημείο η πίεση του εξωτερικού αέρα είναι ελαφρώς υψηλότερη από την πίεση στο εσωτερικό της θωρακικής κοιλότητας. Δεδομένου ότι η πίεση κινείται, ακριβώς όπως η διάχυση, από υψηλή σε χαμηλή, ο εξωτερικός αέρας εισέρχεται και γεμίζει τους πνεύμονες. Το σχήμα του θόλου επανέρχεται όταν το διάφραγμα χαλαρώνει, επειδή η χαλάρωση αναγκάζει το διάφραγμα να επανακτήσει το σχήμα θόλου του σε μια διαδικασία γνωστή ως ελαστική ανάκαμψη. Αυτό μειώνει τον όγκο της θωρακικής κοιλότητας, αυξάνει την πίεσή της και αναγκάζει τον αέρα να βγει έξω. Η μεταβολή της πίεσης δεν χρειάζεται να είναι μεγάλη, ωστόσο, γιατί στην κανονική αναπνοή η πίεση στο εσωτερικό της θωρακικής κοιλότητας αλλάζει ελάχιστα: πίεση αέρα στο επίπεδο της θάλασσας = 760 mm Hg (υδράργυρος), κανονική εισπνοή = 759 mm Hg, κανονική εκπνοή = 761 mm Hg!

Crash Cart

Ένα από τα πιο συνηθισμένα λάθη που κάνουν οι μαθητές είναι να αναφέρονται στο «αναρρόφηση αέρα,? ή ?πιπιλίζοντας ένα καλαμάκι.? Όταν οι άνθρωποι σκέφτονται την αναρρόφηση, νομίζουν ότι ο αέρας τραβιέται στο καλαμάκι ή στην ηλεκτρική σκούπα. Τίποτα δεν θα μπορούσε να απέχει περισσότερο από την αλήθεια! ο πιο χαμηλα πίεση στο εσωτερικό του στόμα επιτρέπει την πιο ψηλά πίεση στο αέρας για να σπρώξετε προς τα κάτω την επιφάνεια του υγρού που πίνετε, ωθώντας έτσι το υγρό επάνω στο καλαμάκι. Δεν υπάρχει ?πιπιλιστική δύναμη; στην επιστήμη, γνωστό και ως ?Nothing Sucks in Science!?

Νόμος του Dalton και μερική πίεση

Ο νόμος του Dalton δηλώνει ότι καθένα από τα αέρια σε ένα διάλυμα αερίου (όπως ο αέρας) ασκεί τη δική του πίεση με βάση τη συγκέντρωσή του στο διάλυμα (βλ. Εικόνα 13.8). Ο αέρας που αναπνέετε αποτελείται κυρίως από δύο αέρια: άζωτο (78,6 τοις εκατό) και οξυγόνο (20,9 τοις εκατό). Το υπόλοιπο, μόνο 0,5 τοις εκατό, είναι ως επί το πλείστον νερό, αν και το καλοκαίρι στην ανατολική ακτή είναι σίγουρα περισσότερο! Παραδόξως, το διοξείδιο του άνθρακα είναι μόνο το 0,04 τοις εκατό του αέρα!

Χρησιμοποιώντας ?P? ή ?p? για μερική πίεση, ο αέρας ακολουθεί αυτόν τον τύπο για μερική πίεση:

με τα άνω ποσοστά:

Εικόνα 13.8 Καθένα από τα διαφορετικά αέρια στον αέρα ασκεί διαφορετική μερική πίεση (νόμος Dalton). (Michael J. Vieira Lazaroff)

Στις κυψελίδες, το διοξείδιο του άνθρακα φτάνει έως και 5,2 τοις εκατό. Με μερική πίεση 40 mm Hg, αυτή είναι 1.000 φορές μεγαλύτερη από την πίεση στον αέρα! Όπως μπορείτε να φανταστείτε, δεν έχετε κανένα πρόβλημα να απαλλαγείτε από το διοξείδιο του άνθρακα! Από την άλλη πλευρά, τα επίπεδα οξυγόνου πέφτουν έως και 13,2 τοις εκατό ή μια μερική πίεση 100 mm Hg. Είναι σαφές ότι δεν χρησιμοποιείτε όλο το οξυγόνο με κάθε αναπνοή; καλά νέα για άτομα που έχουν παγιδευτεί με περιορισμένη παροχή οξυγόνου!

Απόσπασμα από το The Complete Idiot's Guide to Anatomy and Physiology 2004 από τον Michael J. Vieira Lazaroff. Διατηρούνται όλα τα δικαιώματα, συμπεριλαμβανομένου του δικαιώματος αναπαραγωγής εν όλω ή εν μέρει σε οποιαδήποτε μορφή. Χρησιμοποιείται κατόπιν συνεννόησης με Βιβλία Alpha, μέλος της Penguin Group (USA) Inc.


Κατεβάστε τις σημειώσεις αναθεώρησης 11ης τάξης CBSE για το Κεφάλαιο 17 Αναπνοή και ανταλλαγή αερίων κατηγορίας 11 Σημειώσεις Βιολογία σε μορφή PDF δωρεάν. Κατεβάστε σημειώσεις αναθεώρησης για Αναπνοή και ανταλλαγή αερίων κατηγορίας 11 Σημειώσεις Βιολογία και βαθμολογήστε ψηλά στις εξετάσεις. Αυτές είναι οι Σημειώσεις Βιολογίας τάξης 11 Αναπνοή και ανταλλαγή αερίων που προετοιμάστηκε από ομάδα ειδικών δασκάλων. Οι σημειώσεις αναθεώρησης σάς βοηθούν να αναθεωρήσετε ολόκληρο το κεφάλαιο μέσα σε λίγα λεπτά. Η αναθεώρηση σημειώσεων στις ημέρες των εξετάσεων είναι από τις καλύτερες συμβουλές που προτείνουν οι καθηγητές κατά τις ημέρες των εξετάσεων.

Σημειώσεις γρήγορης αναθεώρησης CBSE
CBSE Class-11 Biology
ΚΕΦΑΛΑΙΟ-17
Αναπνοή και ανταλλαγή αερίων τάξη 11 Σημειώσεις Βιολογία

Η διαδικασία ανταλλαγής του Ο2 από την ατμόσφαιρα με CO2 που παράγεται από το κύτταρο ονομάζεται αναπνοή. Εμφανίζεται σε δύο στάδια έμπνευσης και εκπνοής. Κατά την εισπνοή ο αέρας εισέρχεται στους πνεύμονες από την ατμόσφαιρα και κατά την εκπνοή ο αέρας φεύγει από τους πνεύμονες.

σι. Είναι μια φυσική διαδικασία.

ντο. Δεν απελευθερώνεται ενέργεια.

σι. Είναι μια βιοχημική διαδικασία.

ντο. Η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή ATP.

Αναπνευστικά όργανα - Ο μηχανισμός της αναπνοής ποικίλλει σε διαφορετικούς οργανισμούς ανάλογα με τη δομή του σώματός τους και τον βιότοπό τους.

Αναπνευστικά ΌργαναΟργανισμοί
Ολόκληρη η επιφάνεια του σώματοςΣφουγγάρια, ομοιογενείς, πλατυποσκώληκες.
ΔέρμαΣκουληκαντέρα.
Σύστημα τραχείαςέντομα
βράγχιαΙχθύες, υδρόβια αρθρόποδα.
ΠνεύμονεςΑμφίβια, θηλαστικά.

Ανθρώπινο Αναπνευστικό Σύστημα

  • Το ανθρώπινο αναπνευστικό σύστημα αποτελείται από ένα ζευγάρι ρουθούνια, φάρυγγα, λάρυγγα, βρόγχους και βρογχιόλια που τελικά καταλήγει σε κυψελίδες.
  • Ρινικός θάλαμος ανοίγει στον φάρυγγα που οδηγεί σε λάρυγγας. Το Larynx περιέχει voice box (sound box) που βοηθούν στην παραγωγή ήχου.
  • Η τραχεία, οι πρωτογενείς, δευτερογενείς και τριτογενείς βρόγχοι και τα αρχικά βρογχιόλια υποστηρίζονται από ατελείς χόνδρινους δακτυλίους για να αποφευχθεί η κατάρρευση απουσία αέρα.
  • Κάθε βρογχιόλιο καταλήγει σε μια δομή με ακανόνιστα τοιχώματα, αγγειοποιημένη σαν σακούλα που ονομάζεται κυψελίδες.
  • Το διακλαδισμένο δίκτυο βρόγχων, βρογχιολίων και κυψελίδων σχηματίζουν συλλογικά τους πνεύμονες.
  • Δύο πνεύμονες καλύπτονται με διπλό στρώμα πλευρά έχοντας μεταξύ τους υπεζωκοτικό υγρό για μείωση της τριβής στην επιφάνεια του πνεύμονα.
  • Αγώγιμα μέρη περιλαμβάνουν ρουθούνια, φάρυγγα, λάρυγγα και τραχεία. Οι κύριες λειτουργίες περιλαμβάνουν-
  1. Μεταφορά ατμοσφαιρικού αέρα στις κυψελίδες.
  2. Απομάκρυνση ξένων σωματιδίων από τον αέρα, ύγρανσή του και επαναφορά της θερμοκρασίας του σώματος.
  • ο ανταλλαγή ανταλλακτικών είναι κυψελίδες. Είναι η θέση της πραγματικής διάχυσης του και C μεταξύ του αίματος και του ατμοσφαιρικού αέρα.

Βήματα αναπνοής

  1. Αναπνοή κατά την οποία διαχέεται ατμοσφαιρικός αέρας πλούσιος σε οξυγόνο και διαχέεται έξω κυψελιδικός αέρας πλούσιος σε C.
  2. Διάχυση αερίων στην κυψελιδική μεμβράνη.
  3. Μεταφορά αερίων με αίμα.
  4. Διάχυση και C μεταξύ αίματος και ιστών.
  5. Αξιοποίηση από τα κύτταρα για λήψη ενέργειας και απελευθέρωση C (κυτταρική αναπνοή).

Μηχανισμός Αναπνοής

  • Η αναπνοή περιλαμβάνει έμπνευση και εκπνοή. Κατά την εισπνοή αναρροφάται ατμοσφαιρικός αέρας και κατά την εκπνοή απελευθερώνεται ο κυψελιδικός αέρας.
  • Η κίνηση του αέρα μέσα και έξω γίνεται λόγω διαφοράς κλίση πίεσης.
  • Η εισπνοή συμβαίνει όταν η πίεση στο εσωτερικό του πνεύμονα είναι μικρότερη και η εκπνοή συμβαίνει όταν η πίεση είναι μεγαλύτερη στους πνεύμονες παρά έξω.
  • Το διάφραγμα και το εξωτερικό και το εσωτερικό μεσοπλεύριοι μύες μεταξύ των νευρώσεων βοηθούν στην ανάπτυξη κλίσης πίεσης λόγω της αλλαγής του όγκου.
  • Η σύσπαση των μεσοπλεύριων μυών ανυψώνει τις πλευρές και το στέρνο προκαλώντας αύξηση του όγκου της θωρακικής κοιλότητας που έχει ως αποτέλεσμα μείωση της πίεσης από την ατμοσφαιρική πίεση. Αυτό προκαλεί έμπνευση.
  • Η χαλάρωση του διαφράγματος και των μεσοπλεύριων μυών μειώνουν τον όγκο του θώρακα και αυξήσει την πίεση προκαλώντας τη λήξη.
  • Ο όγκος του αέρα που εμπλέκεται στις αναπνευστικές κινήσεις υπολογίζεται χρησιμοποιώντας σπιρόμετρο για την κλινική εκτίμηση των πνευμονικών λειτουργιών.

Αναπνευστικός Όγκος και Ικανότητες

Παλιρροιακός όγκος (TV) – όγκος αέρα που εισπνέεται ή εκπνέεται κατά τη διάρκεια μιας κανονικής αναπνοής. Είναι περίπου 500 mL σε υγιή άνδρα.

Εισπνευστικός Αποθεματικός Όγκος (IRV) – πρόσθετος όγκος αέρα που ένα άτομο μπορεί να εμπνεύσει με δυναμική έμπνευση. Είναι περίπου 2500 mL έως 3000 mL.

Αποθεματικός Όγκος Απολύσεως (ERV) – πρόσθετος όγκος αέρα μπορεί να εκπνεύσει ένα άτομο με βίαιη εκπνοή. Είναι περίπου 1000 mL έως 1100 mL.

Υπολειπόμενος όγκος (RV) – όγκος αέρα που παραμένει στους πνεύμονες ακόμη και μετά από βίαιη εκπνοή. Είναι περίπου 1100mL έως 1200mL.

Εισπνευστική Ικανότητα (IC) – TV + IRV

Εκπνευστική Ικανότητα (EC) – TV + ERV

Λειτουργική υπολειπόμενη χωρητικότητα (FRC) – ERV + RV

Vital Capacity (VC) – μέγιστος όγκος αέρα που μπορεί να εισπνεύσει ένα άτομο μετά από μια έντονη εκπνοή. ERV+ TV+ IRV

Ολική χωρητικότητα πνευμόνων (TLC) – συνολικός όγκος αέρα που φιλοξενείται στον πνεύμονα στο τέλος της αναγκαστικής εισπνοής. RV+ ERV+ TV+ IRV ή Vital χωρητικότητα + Υπολειπόμενος όγκος.

Ανταλλαγή Αερίων

  • Η ανταλλαγή αερίων πραγματοποιείται στο δύο τοποθεσίες
  1. Κυψελίδες στο αίμα
  2. Μεταξύ αίματος και ιστών.
  • Οι ανταλλαγές αερίων γίνονται με απλή διάχυση λόγω της κλίσης πίεσης/συγκέντρωσης, της διαλυτότητας των αερίων και του πάχους της μεμβράνης.
  • Η πίεση που συνεισφέρει μεμονωμένο αέριο σε ένα μείγμα αερίου ονομάζεται μερική πίεση που αντιπροσωπεύεται από pC και p.
  • Η μερική πίεση του οξυγόνου και του διοξειδίου του άνθρακα σε διαφορετικά μέρη που εμπλέκονται στη διάχυση ποικίλλει από το ένα μέρος στο άλλο και μετακινείται από υψηλότερη μερική πίεση σε χαμηλότερη μερική πίεση.
  • Η διαλυτότητα του C είναι 20-25 φορές μεγαλύτερη από τη διαλυτότητα του C, επομένως ο C διαχέεται πολύ πιο γρήγορα μέσω της μεμβράνης.
  • Η μεμβράνη διάχυσης έχει πάχος τριών στρώσεων, δηλαδή κυψελιδικό πλακώδες επιθήλιο, ενδοθήλιο κυψελιδικών τριχοειδών και βασική ουσία μεταξύ τους.

Μεταφορά Αερίων

  • Το αίμα είναι το μέσο μεταφοράς για το C και το . Το μεγαλύτερο μέρος του οξυγόνου (97%) μεταφέρεται μέσω των RBC και το υπόλοιπο 3% μέσω του πλάσματος του αίματος.
  • Το 20-25% του C μεταφέρεται από τα RBC, το 70% ως διττανθρακικό και το υπόλοιπο 7% σε διαλυμένη κατάσταση από το πλάσμα του αίματος.

Μεταφορά οξυγόνου

  • Η αιμοσφαιρίνη στα RBC συνδυάζεται με για να σχηματιστεί Οξυαιμοσφαιρίνη. Κάθε αιμοσφαιρίνη συνδυάζεται με τέσσερα μόρια οξυγόνου.
  • Η δέσμευση σχετίζεται με τη μερική πίεση και , τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου και τη θερμοκρασία.
  • Ποσοστό κορεσμού αιμοσφαιρίνης και μερικής πίεσης οξυγόνου σχηματίζει σιγμοειδή καμπύλη (καμπύλη διάστασης οξυγόνου).
  • Στις κυψελίδες, το p είναι περισσότερο και το pC είναι μικρότερο, η λιγότερη συγκέντρωση ιόντων Η+ και η χαμηλότερη θερμοκρασία ευνοούν τη σύνδεση με την αιμοσφαιρίνη. Όπου η αντίθετη κατάσταση στους ιστούς ευνοεί τη διάσπαση της οξυαιμοσφαιρίνης.

Μεταφορά διοξειδίου του άνθρακα

  • Το διοξείδιο του άνθρακα μεταφέρεται από την αιμοσφαιρίνη ως καρβαμινο-αιμοσφαιρίνη. Στους ιστούς το pC είναι υψηλό και το p είναι μικρότερο που ευνοεί τη δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα με την αιμοσφαιρίνη. Η αντίθετη κατάσταση βοηθά στη διάσπαση της καρβαμινο-αιμοσφαιρίνης στις κυψελίδες.
  • Ενζυμο ανθρακική ανυδράση βοηθούν στο σχηματισμό ανθρακικών ιόντων για τη μεταφορά διοξειδίου του άνθρακα.

Ρύθμιση της αναπνοής

  • Τα ανθρώπινα όντα έχουν την ικανότητα να διατηρούν και να μετριάζουν τον ρυθμό της αναπνοής για να ικανοποιήσουν τη ζήτηση των ιστών του σώματος από το νευρικό σύστημα.
  • Το κέντρο αναπνευστικού ρυθμού βρίσκεται στο μυελός περιοχή του οπίσθιου εγκεφάλου. Πνευμοταξικό κέντρο στη γέφυρα μετριάζουν τη λειτουργία του αναπνευστικού κέντρου ρυθμού.
  • Χημειοευαίσθητη περιοχή κοντά στο κέντρο του ρυθμού είναι πολύ ευαίσθητο στα ιόντα C και H+ που τελικά ελέγχουν τον αναπνευστικό ρυθμό. Το οξυγόνο δεν παίζει σημαντικό ρόλο στον έλεγχο του ρυθμού της αναπνοής.

Λειτουργίες της αναπνοής

  1. Παραγωγή ενέργειας
  2. Διατήρηση οξεοβασικής ισορροπίας.
  3. Διατήρηση θερμοκρασίας
  4. Επιστροφή αίματος και λέμφου.

Ασθένεια του βουνού είναι η κατάσταση που χαρακτηρίζεται από την κακή επίδραση της υποξίας (έλλειψη οξυγόνου) στους ιστούς σε μεγάλο υψόμετρο συνήθως σε άτομο που πηγαίνει για πρώτη φορά σε μεγάλο υψόμετρο.

  • Η απώλεια της όρεξης, η ναυτία και ο έμετος εμφανίζονται λόγω της διαστολής των αερίων στο πεπτικό σύστημα.
  • Η δύσπνοια εμφανίζεται λόγω πνευμονικού οιδήματος.
  • Πονοκέφαλος, κατάθλιψη, αποπροσανατολισμός, έλλειψη ύπνου, αδυναμία και κόπωση.

Διαταραχή του Αναπνευστικού Συστήματος

  1. Ασθμα– οφείλεται σε αλλεργική αντίδραση σε ξένα σωματίδια που επηρεάζουν την αναπνευστική οδό. Τα συμπτώματα περιλαμβάνουν βήχα, συριγμό και δυσκολία στην αναπνοή. Αυτό οφείλεται στην περίσσεια βλέννας στο τοίχωμα της αναπνευστικής οδού.
  2. Εμφύσημα– είναι το φούσκωμα ή η μη φυσιολογική διάταση των βρογχιολίων ή των κυψελιδικών σάκων των πνευμόνων. Αυτό συμβαίνει λόγω της καταστροφής των διαφραγμάτων μεταξύ των κυψελίδων λόγω του καπνίσματος και της εισπνοής άλλων καπνών. Η εκπνοή γίνεται δύσκολη και ο πνεύμονας παραμένει φουσκωμένος.
  3. Επαγγελματικές Αναπνευστικές ΔιαταραχέςΤο – συμβαίνει λόγω ενασχόλησης ατόμου. Αυτό προκαλείται από την εισπνοή αερίων, αναθυμιάσεων ή σκόνης που υπάρχουν στο περιβάλλον του χώρου εργασίας. Αυτό περιλαμβάνει πυριτίαση, αμίαντο λόγω εκθέτη πυριτίου και αμιάντου. Το σύμπτωμα περιλαμβάνει τον πολλαπλασιασμό του ινώδους συνδετικού ιστού του άνω τμήματος του πνεύμονα που προκαλεί φλεγμονή.
  4. Πνευμονία– είναι οξεία λοίμωξη ή φλεγμονή των κυψελίδων των πνευμόνων λόγω βακτηριδίου streptococcus pneumoniae. Οι κυψελίδες γίνονται οξεία φλεγμονή και το μεγαλύτερο μέρος του εναέριου χώρου των κυψελίδων γεμίζει με υγρά και νεκρά λευκά αιμοσφαίρια που περιορίζουν την ανταλλαγή αερίων.

Περιεχόμενα

Ο κύριος λόγος για την εκπνοή είναι να απαλλάξει το σώμα από το διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο είναι το απόβλητο προϊόν της ανταλλαγής αερίων στους ανθρώπους. Ο αέρας εισέρχεται στο σώμα μέσω της εισπνοής. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας εισέρχεται αέρας μέσω των πνευμόνων. Η διάχυση στις κυψελίδες επιτρέπει την ανταλλαγή του Ο2 στα πνευμονικά τριχοειδή αγγεία και την απομάκρυνση του CO2 και άλλα αέρια από τα πνευμονικά τριχοειδή αγγεία προς εκπνοή. Προκειμένου οι πνεύμονες να διώξουν τον αέρα, το διάφραγμα χαλαρώνει, το οποίο ωθεί προς τα πάνω στους πνεύμονες. Στη συνέχεια, ο αέρας ρέει μέσω της τραχείας και στη συνέχεια μέσω του λάρυγγα και του φάρυγγα προς τη ρινική κοιλότητα και τη στοματική κοιλότητα όπου αποβάλλεται από το σώμα. [1] Η εκπνοή διαρκεί περισσότερο από την εισπνοή και πιστεύεται ότι διευκολύνει την καλύτερη ανταλλαγή αερίων. Μέρη του νευρικού συστήματος βοηθούν στη ρύθμιση της αναπνοής στον άνθρωπο. Ο εκπνεόμενος αέρας δεν είναι μόνο διοξείδιο του άνθρακα, περιέχει ένα μείγμα άλλων αερίων. Η ανθρώπινη αναπνοή περιέχει πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs). Αυτές οι ενώσεις αποτελούνται από μεθανόλη, ισοπρένιο, ακετόνη, αιθανόλη και άλλες αλκοόλες. Το εκπνεόμενο μείγμα περιέχει επίσης κετόνες, νερό και άλλους υδρογονάνθρακες. [2] [3]

Είναι κατά την εκπνοή που η συμβολή της όσφρησης στη γεύση εμφανίζεται σε αντίθεση με αυτή της συνηθισμένης οσμής που εμφανίζεται κατά τη φάση της εισπνοής. [4]

Η σπιρομέτρηση είναι το μέτρο της πνευμονικής λειτουργίας. Η συνολική πνευμονική χωρητικότητα (TLC), η λειτουργική υπολειπόμενη χωρητικότητα (FRC), ο υπολειπόμενος όγκος (RV) και η ζωτική χωρητικότητα (VC) είναι όλες τιμές που μπορούν να ελεγχθούν χρησιμοποιώντας αυτήν τη μέθοδο. Η σπιρομέτρηση χρησιμοποιείται για να βοηθήσει στην ανίχνευση, αλλά όχι στη διάγνωση, αναπνευστικών προβλημάτων όπως η ΧΑΠ και το άσθμα. Είναι μια απλή και οικονομικά αποδοτική μέθοδος προσυμπτωματικού ελέγχου. [5] Περαιτέρω αξιολόγηση της αναπνευστικής λειτουργίας ενός ατόμου μπορεί να γίνει αξιολογώντας τον λεπτό αερισμό, την εξαναγκασμένη ζωτική χωρητικότητα (FVC) και τον εξαναγκασμένο εκπνευστικό όγκο (FEV). Αυτές οι τιμές διαφέρουν σε άνδρες και γυναίκες, επειδή οι άνδρες τείνουν να είναι μεγαλύτεροι από τις γυναίκες.

Το TLC είναι η μέγιστη ποσότητα αέρα στους πνεύμονες μετά τη μέγιστη εισπνοή. Στους άνδρες η μέση TLC είναι 6000 ml και στις γυναίκες είναι 4200 ml. FRC είναι η ποσότητα αέρα που μένει στους πνεύμονες μετά την κανονική εκπνοή. Οι άνδρες αφήνουν περίπου 2400 ml κατά μέσο όρο ενώ οι γυναίκες διατηρούν περίπου 1800 ml. RV είναι η ποσότητα αέρα που μένει στους πνεύμονες μετά από μια εξαναγκασμένη εκπνοή. Το μέσο RV στους άνδρες είναι 1200 ml και στις γυναίκες 1100 ml. VC είναι η μέγιστη ποσότητα αέρα που μπορεί να εκπνεύσει μετά από μια μέγιστη εισπνοή. Οι άνδρες τείνουν να έχουν κατά μέσο όρο 4800 ml και οι γυναίκες 3100 ml. [ απαιτείται παραπομπή ]

Οι καπνιστές και όσοι πάσχουν από άσθμα και ΧΑΠ, έχουν μειωμένη ικανότητα ροής αέρα. Τα άτομα που πάσχουν από άσθμα και ΧΑΠ παρουσιάζουν μείωση του εκπνεόμενου αέρα λόγω φλεγμονής των αεραγωγών. Αυτή η φλεγμονή προκαλεί στένωση των αεραγωγών που επιτρέπει την εκπνοή λιγότερου αέρα. Πολλά πράγματα προκαλούν φλεγμονή μερικά παραδείγματα είναι ο καπνός του τσιγάρου και οι περιβαλλοντικές αλληλεπιδράσεις όπως οι αλλεργίες, ο καιρός και η άσκηση. Στους καπνιστές η αδυναμία πλήρους εκπνοής οφείλεται στην απώλεια της ελαστικότητας στους πνεύμονες. Ο καπνός στους πνεύμονες τους κάνει να σκληραίνουν και να γίνονται λιγότερο ελαστικοί, γεγονός που εμποδίζει τους πνεύμονες να διαστέλλονται ή να συρρικνώνονται όπως θα έκαναν συνήθως. [ απαιτείται παραπομπή ]

Ο νεκρός χώρος μπορεί να προσδιοριστεί από δύο τύπους παραγόντων που είναι οι ανατομικοί και οι φυσιολογικοί. Μερικοί φυσιολογικοί παράγοντες είναι η ύπαρξη κυψελών που δεν διαχέονται αλλά αερίζονται, όπως η πνευμονική εμβολή ή το κάπνισμα, ο υπερβολικός αερισμός των κυψελίδων, που προκαλείται σε σχέση με την αιμάτωση, σε άτομα με χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια και ο «νεκρός χώρος διαφυγής», που είναι ένα λάθος μεταξύ του αριστερού προς τον δεξιό πνεύμονα που μετακινεί τις υψηλότερες συγκεντρώσεις CO2 στο φλεβικό αίμα στην αρτηριακή πλευρά. [6] Οι ανατομικοί παράγοντες είναι το μέγεθος του αεραγωγού, οι βαλβίδες και ο σωλήνας του αναπνευστικού συστήματος. [6] Ο φυσιολογικός νεκρός χώρος των πνευμόνων μπορεί να επηρεάσει την ποσότητα του νεκρού χώρου, καθώς και παράγοντες όπως το κάπνισμα και οι ασθένειες. Ο νεκρός χώρος είναι ένας βασικός παράγοντας για την εργασία των πνευμόνων λόγω των διαφορών στις πιέσεις, αλλά μπορεί επίσης να εμποδίσει το άτομο. [ απαιτείται παραπομπή ]

Ένας από τους λόγους που μπορούμε να αναπνέουμε είναι λόγω της ελαστικότητας των πνευμόνων. Η εσωτερική επιφάνεια των πνευμόνων κατά μέσο όρο σε ένα μη εμφυσηματικό άτομο είναι κανονικά 63m2 και μπορεί να χωρέσει περίπου 5lts όγκου αέρα. [7] Και οι δύο πνεύμονες μαζί έχουν την ίδια επιφάνεια με το μισό γήπεδο τένις. Ασθένειες όπως το εμφύσημα, η φυματίωση, μπορούν να μειώσουν την έκταση της επιφάνειας και την ελαστικότητα των πνευμόνων. Ένας άλλος μεγάλος παράγοντας στην ελαστικότητα των πνευμόνων είναι το κάπνισμα λόγω των υπολειμμάτων που αφήνουν πίσω στους πνεύμονες από το κάπνισμα. Η ελαστικότητα των πνευμόνων μπορεί να εκπαιδευτεί ώστε να επεκτείνεται περαιτέρω. [ απαιτείται παραπομπή ]

Ο εγκεφαλικός έλεγχος της εκπνοής μπορεί να χωριστεί σε εθελοντικό έλεγχο και σε ακούσιο έλεγχο. Κατά τη διάρκεια της εκούσιας εκπνοής, ο αέρας συγκρατείται στους πνεύμονες και απελευθερώνεται με σταθερό ρυθμό. Παραδείγματα εκούσιας εκπνοής περιλαμβάνουν: τραγούδι, ομιλία, άσκηση, παιχνίδι οργάνου και εκούσια υπερπνοια. Η ακούσια αναπνοή περιλαμβάνει τη μεταβολική και συμπεριφορική αναπνοή. [ απαιτείται παραπομπή ]

Εθελούσια λήξη Επεξεργασία

Η νευρολογική οδός της εκούσιας εκπνοής είναι πολύπλοκη και δεν είναι πλήρως κατανοητή. Ωστόσο, μερικά βασικά είναι γνωστά. Ο κινητικός φλοιός εντός του εγκεφαλικού φλοιού του εγκεφάλου είναι γνωστό ότι ελέγχει την εκούσια αναπνοή επειδή ο κινητικός φλοιός ελέγχει την εκούσια μυϊκή κίνηση. [8] Αυτό αναφέρεται ως φλοιονωτιαία οδός ή ανιούσα αναπνευστική οδός. [8] [9] Η διαδρομή του ηλεκτρικού σήματος ξεκινά από τον κινητικό φλοιό, πηγαίνει στον νωτιαίο μυελό και στη συνέχεια στους αναπνευστικούς μύες. Οι νευρώνες της σπονδυλικής στήλης συνδέονται απευθείας με τους αναπνευστικούς μύες. Η έναρξη της εκούσιας συστολής και χαλάρωσης των εσωτερικών και εξωτερικών εσωτερικών περιβλημάτων έχει αποδειχθεί ότι λαμβάνει χώρα στο ανώτερο τμήμα του πρωτογενούς κινητικού φλοιού. [8] Πίσω από τη θέση του θωρακικού ελέγχου (εντός του ανώτερου τμήματος του πρωτογενούς κινητικού φλοιού) βρίσκεται το κέντρο για τον έλεγχο του διαφράγματος. [8] Μελέτες δείχνουν ότι υπάρχουν πολλές άλλες θέσεις στον εγκέφαλο που μπορεί να σχετίζονται με εκούσια εκπνοή. Το κατώτερο τμήμα του πρωτογενούς κινητικού φλοιού μπορεί να εμπλέκεται, συγκεκριμένα, σε ελεγχόμενη εκπνοή. [8] Έχει παρατηρηθεί επίσης δραστηριότητα εντός της συμπληρωματικής κινητικής περιοχής και του προκινητικού φλοιού κατά τη διάρκεια της εκούσιας αναπνοής. Αυτό πιθανότατα οφείλεται στην εστίαση και τη διανοητική προετοιμασία της εκούσιας μυϊκής κίνησης. [8]

Η οικειοθελής λήξη είναι απαραίτητη για πολλούς τύπους δραστηριοτήτων. Η φωνητική αναπνοή (δημιουργία ομιλίας) είναι ένας τύπος ελεγχόμενης εκπνοής που χρησιμοποιείται καθημερινά. Η παραγωγή ομιλίας εξαρτάται πλήρως από τη λήξη, αυτό μπορεί να φανεί προσπαθώντας να μιλήσετε ενώ εισπνέετε. [10] Χρησιμοποιώντας τη ροή αέρα από τους πνεύμονες, μπορεί κανείς να ελέγξει τη διάρκεια, το πλάτος και το βήμα. [11] Ενώ ο αέρας αποβάλλεται, ρέει μέσα από τη γλωττίδα προκαλώντας δονήσεις, οι οποίες παράγουν ήχο. Ανάλογα με την κίνηση της γλωττίδας το ύψος της φωνής αλλάζει και η ένταση του αέρα μέσω της γλωττίδας αλλάζει την ένταση του ήχου που παράγεται από τη γλωττίδα. [ απαιτείται παραπομπή ]

Ακούσια λήξη Επεξεργασία

Η ακούσια αναπνοή ελέγχεται από τα αναπνευστικά κέντρα εντός του προμήκη μυελού και της γέφυρας. Το μυελικό αναπνευστικό κέντρο μπορεί να υποδιαιρεθεί σε πρόσθιο και οπίσθιο τμήμα. Ονομάζονται κοιλιακή και ραχιαία αναπνευστική ομάδα αντίστοιχα. Η ποντιακή αναπνευστική ομάδα αποτελείται από δύο μέρη: το πνευμονοταξικό κέντρο και το απνευστικό κέντρο. [9] Και τα τέσσερα αυτά κέντρα βρίσκονται στο εγκεφαλικό στέλεχος και συνεργάζονται για τον έλεγχο της ακούσιας αναπνοής. Στην περίπτωσή μας, η κοιλιακή αναπνευστική ομάδα (VRG) ελέγχει την ακούσια εκπνοή.

Η νευρολογική οδός για την ακούσια αναπνοή ονομάζεται βολβοσπονδυλική οδός. Αναφέρεται επίσης ως η φθίνουσα αναπνευστική οδός. [9] «Η οδός κατεβαίνει κατά μήκος της σπονδυλικής κοιλιακής στήλης. Η κατιούσα οδός για την αυτόνομη εισπνοή βρίσκεται πλευρικά και η οδός για την αυτόνομη εκπνοή βρίσκεται κοιλιακά». [12] Η Αυτόνομη Εισπνοή ελέγχεται από το αναπνευστικό κέντρο και από τα δύο μυελώδη αναπνευστικά κέντρα. Στην περίπτωσή μας, το VRG ελέγχει την αυτόνομη εκπνοή. Τα σήματα από το VRG αποστέλλονται κατά μήκος του νωτιαίου μυελού σε πολλά νεύρα. Αυτά τα νεύρα περιλαμβάνουν τα μεσοπλεύρια, τα φρενικά και τα κοιλιακά. [9] Αυτά τα νεύρα οδηγούν στους συγκεκριμένους μύες που ελέγχουν. Η βολβοσπονδυλική οδός που κατέρχεται από το VRG επιτρέπει στα αναπνευστικά κέντρα να ελέγχουν τη μυϊκή χαλάρωση, η οποία οδηγεί σε εκπνοή.

Χασμουρητό Επεξεργασία

Το χασμουρητό θεωρείται μια μη αναπνευστική κίνηση αερίων. Μια μη αναπνευστική κίνηση αερίου είναι μια άλλη διαδικασία που μετακινεί τον αέρα μέσα και έξω από τους πνεύμονες που δεν περιλαμβάνουν την αναπνοή. Το χασμουρητό είναι ένα αντανακλαστικό που τείνει να διαταράξει τον κανονικό ρυθμό αναπνοής και πιστεύεται ότι είναι επίσης μεταδοτικό. [13] Ο λόγος για τον οποίο χασμουριόμαστε είναι άγνωστος, αλλά μερικοί πιστεύουν ότι χασμουριόμαστε ως ένας τρόπος να ρυθμίσουμε τα επίπεδα του O στο σώμα.2 και CO2. Μελέτες που έγιναν σε ελεγχόμενο περιβάλλον με διαφορετικά επίπεδα Ο2 και CO2 διέψευσαν αυτή την υπόθεση. Αν και δεν υπάρχει συγκεκριμένη εξήγηση για το γιατί χασμουριόμαστε, άλλοι πιστεύουν ότι οι άνθρωποι εκπνέουν ως μηχανισμός ψύξης του εγκεφάλου μας. Μελέτες σε ζώα έχουν υποστηρίξει αυτήν την ιδέα και είναι πιθανό και οι άνθρωποι να συνδέονται με αυτήν. [14] Αυτό που είναι γνωστό είναι ότι το χασμουρητό όντως αερίζει όλες τις κυψελίδες στους πνεύμονες.

Υποδοχείς Επεξεργασία

Αρκετές ομάδες υποδοχέων στο σώμα ρυθμίζουν τη μεταβολική αναπνοή. Αυτοί οι υποδοχείς σηματοδοτούν το αναπνευστικό κέντρο για να ξεκινήσει η εισπνοή ή η εκπνοή. Οι περιφερικοί χημειοϋποδοχείς βρίσκονται στην αορτή και στις καρωτίδες. Αποκρίνονται στα μεταβαλλόμενα επίπεδα οξυγόνου, διοξειδίου του άνθρακα και H+ στο αίμα σηματοδοτώντας τη γέφυρα και τον μυελό. [9] Οι ερεθιστικοί και τεντωμένοι υποδοχείς στους πνεύμονες μπορούν να προκαλέσουν άμεσα εκπνοή. Και τα δύο αισθάνονται ξένα σωματίδια και προάγουν τον αυθόρμητο βήχα. Είναι επίσης γνωστοί ως μηχανοϋποδοχείς επειδή αναγνωρίζουν φυσικές αλλαγές και όχι χημικές αλλαγές. [9] Οι κεντρικοί χημειοϋποδοχείς στο μυελό αναγνωρίζουν επίσης χημικές παραλλαγές στο H + . Συγκεκριμένα, παρακολουθούν την αλλαγή του pH εντός του μυελικού διάμεσου υγρού και του εγκεφαλονωτιαίου υγρού. [9]

Γιόγκι όπως ο B. K. S. Iyengar υποστηρίζουν τόσο την εισπνοή όσο και την εκπνοή από τη μύτη στην πρακτική της γιόγκα, αντί να εισπνέουν από τη μύτη και να εκπνέουν από το στόμα. [15] [16] [17] Λένε στους μαθητές τους ότι «η μύτη είναι για να αναπνέει, το στόμα είναι για να φάει». [16] [18] [19] [15]


6.4.3 Περιγράψτε τα χαρακτηριστικά των κυψελίδων που τις προσαρμόζουν στην ανταλλαγή αερίων.

Παρόλο που οι κυψελίδες είναι τόσο μικρές, υπάρχουν τεράστιοι αριθμοί από αυτές που οδηγεί σε μια μεγάλη επιφάνεια για ανταλλαγή αερίων. Επίσης το τοίχωμα των κυψελίδων αποτελείται από ένα ενιαίο στρώμα λεπτών κυττάρων και το ίδιο και τα τριχοειδή, αυτό δημιουργεί μια μικρή απόσταση διάχυσης για τα αέρια. Επομένως, αυτό επιτρέπει την ταχεία ανταλλαγή αερίων. Οι κυψελίδες καλύπτονται από ένα πυκνό δίκτυο τριχοειδών αγγείων αίματος που έχουν χαμηλή συγκέντρωση οξυγόνου και υψηλές συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα. Αυτό επιτρέπει στο οξυγόνο να διαχέεται στο αίμα και στο διοξείδιο του άνθρακα να διαχέεται έξω από το αίμα. Τέλος, υπάρχουν κύτταρα στα κυψελιδικά τοιχώματα τα οποία εκκρίνουν ένα υγρό που διατηρεί την εσωτερική επιφάνεια των κυψελίδων υγρή, επιτρέποντας στα αέρια να διαλυθούν. Αυτό το υγρό περιέχει επίσης ένα φυσικό απορρυπαντικό που εμποδίζει τις πλευρές των κυψελίδων να κολλήσουν μεταξύ τους.

  1. Οι μεγάλοι αριθμοί αυξάνουν την επιφάνεια για ανταλλαγή αερίων.
  2. Τοίχωμα που αποτελείται από ένα μόνο στρώμα κυττάρων και το ίδιο και τα τοιχώματα των τριχοειδών αγγείων, επομένως η απόσταση διάχυσης είναι μικρή επιτρέποντας την ταχεία ανταλλαγή αερίων.
  3. Καλύπτεται από ένα πυκνό δίκτυο τριχοειδών αγγείων που έχουν χαμηλή συγκέντρωση οξυγόνου και υψηλές συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα. Αυτό επιτρέπει στο οξυγόνο να διαχέεται στο αίμα και το διοξείδιο του άνθρακα να διαχέεται έξω από το αίμα.
  4. Ορισμένα κύτταρα στα τοιχώματα εκκρίνουν υγρό που επιτρέπει στα αέρια να διαλυθούν. Το υγρό εμποδίζει επίσης τις πλευρές των κυψελίδων να κολλήσουν μεταξύ τους.

Πόσο αέριο ανταλλάσσεται σε μια ανθρώπινη αναπνοή; - Βιολογία

  • Η κύρια λειτουργία είναι η λήψη οξυγόνου για χρήση από τα κύτταρα του σώματος και η εξάλειψη του διοξειδίου του άνθρακα που παράγουν τα κύτταρα
  • Περιλαμβάνει αναπνευστικούς αεραγωγούς που οδηγούν σε (& out of) πνεύμονες συν τους ίδιους τους πνεύμονες
  • Οδός αέρα: ρινικές κοιλότητες (ή στοματική κοιλότητα) > φάρυγγας > τραχεία > πρωτογενείς βρόγχοι (δεξιά και αριστερά) > δευτερογενείς βρόγχοι > τριτογενείς βρόγχοι > βρογχιόλια > κυψελίδες (θέση ανταλλαγής αερίων)

Η ανταλλαγή αερίων (O 2 & amp CO 2 ) μεταξύ των κυψελίδων & amp του αίματος πραγματοποιείται με απλή διάχυση: O 2 που διαχέεται από τις κυψελίδες στο αίμα & amp CO 2 από το αίμα στις κυψελίδες. Η διάχυση απαιτεί μια κλίση συγκέντρωσης. So, the concentration (or pressure) of O 2 in the alveoli must be kept at a higher level than in the blood & the concentration (or pressure) of CO 2 in the alveoli must be kept at a lower lever than in the blood. We do this, of course, by breathing - continuously bringing fresh air (with lots of O 2 & little CO 2 ) into the lungs & the alveoli.

Breathing is an active process - requiring the contraction of skeletal muscles. The primary muscles of respiration include the external intercostal muscles (located between the ribs) and the diaphragm (a sheet of muscle located between the thoracic & abdominal cavities).

  • Contraction of external intercostal muscles > elevation of ribs & sternum > increased front- to-back dimension of thoracic cavity > lowers air pressure in lungs > air moves into lungs
  • Contraction of diaphragm > diaphragm moves downward > increases vertical dimension of thoracic cavity > lowers air pressure in lungs > air moves into lungs:

  • relaxation of external intercostal muscles & diaphragm > return of diaphragm, ribs, & sternum to resting position > restores thoracic cavity to preinspiratory volume > increases pressure in lungs > air is exhaled

As the external intercostals & diaphragm contract, the lungs expand. The expansion of the lungs causes the pressure in the lungs (and alveoli) to become slightly negative relative to atmospheric pressure. As a result, air moves from an area of higher pressure (the air) to an area of lower pressure (our lungs & alveoli). During expiration, the respiration muscles relax & lung volume descreases. This causes pressure in the lungs (and alveoli) to become slight positive relative to atmospheric pressure. As a result, air leaves the lungs (check this animation by McGraw-Hill).

The walls of alveoli are coated with a thin film of water & this creates a potential problem. Water molecules, including those on the alveolar walls, are more attracted to each other than to air, and this attraction creates a force called surface tension. This surface tension increases as water molecules come closer together, which is what happens when we exhale & our alveoli become smaller (like air leaving a balloon). Potentially, surface tension could cause alveoli to collapse and, in addition, would make it more difficult to 're-expand' the alveoli (when you inhaled). Both of these would represent serious problems: if alveoli collapsed they would contain no air & no oxygen to diffuse into the blood &, if 're-expansion' was more difficult, inhalation would be very, very difficult if not impossible. Fortunately, our alveoli do not collapse & inhalation is relatively easy because the lungs produce a substance called surfactant that reduces surface tension.

  • Surfactant decreases surface tension which:
    • increases pulmonary compliance (reducing the effort needed to expand the lungs)
    • reduces tendency for alveoli to collapse
    • External respiration:
      • exchange of O 2 & CO 2 between external environment & the cells of the body
      • efficient because alveoli and capillaries have very thin walls & are very abundant (your lungs have about 300 million alveoli with a total surface area of about 75 square meters)
      • it's the individual pressure exerted independently by a particular gas within a mixture of gasses. The air we breath is a mixture of gasses: primarily nitrogen, oxygen, & carbon dioxide. So, the air you blow into a balloon creates pressure that causes the balloon to expand (& this pressure is generated as all the molecules of nitrogen, oxygen, & carbon dioxide move about & collide with the walls of the balloon). However, the total pressure generated by the air is due in part to nitrogen, in part to oxygen, & in part to carbon dioxide. That part of the total pressure generated by oxygen is the 'partial pressure' of oxygen, while that generated by carbon dioxide is the 'partial pressure' of carbon dioxide. A gas's partial pressure, therefore, is a measure of how much of that gas is present (e.g., in the blood or alveoli).
      • the partial pressure exerted by each gas in a mixture equals the total pressure times the fractional composition of the gas in the mixture. So, given that total atmospheric pressure (at sea level) is about 760 mm Hg and, further, that air is about 21% oxygen, then the partial pressure of oxygen in the air is 0.21 times 760 mm Hg or 160 mm Hg.
      • Κυψελίδες
        • PO 2 = 100 mm Hg
        • PCO 2 = 40 mm Hg
        • Entering the alveolar capillaries
          • PO 2 = 40 mm Hg (relatively low because this blood has just returned from the systemic circulation & has lost much of its oxygen)
          • PCO 2 = 45 mm Hg (relatively high because the blood returning from the systemic circulation has picked up carbon dioxide)

            • Leaving the alveolar capillaries
              • PO 2 = 100 mm Hg
              • PCO 2 = 40 mm Hg
                • Entering the systemic capillaries
                  • PO 2 = 100 mm Hg
                  • PCO 2 = 40 mm Hg
                  • PO 2 = 40 mm Hg
                  • PCO 2 = 45 mm Hg
                    • Leaving the systemic capillaries
                      • PO 2 = 40 mm Hg
                      • PCO 2 = 45 mm Hg

                      Because almost all oxygen in the blood is transported by hemoglobin, the relationship between the concentration (partial pressure) of oxygen and hemoglobin saturation (the % of hemoglobin molecules carrying oxygen) is an important one.

                      • extent to which the hemoglobin in blood is combined with O 2
                      • depends on PO 2 of the blood:

                      The relationship between oxygen levels and hemoglobin saturation is indicated by the oxygen-hemoglobin dissociation (saturation) curve (in the graph above). You can see that at high partial pressures of O 2 (above about 40 mm Hg), hemoglobin saturation remains rather high (typically about 75 - 80%). This rather flat section of the oxygen-hemoglobin dissociation curve is called the 'plateau.'

                      Recall that 40 mm Hg is the typical partial pressure of oxygen in the cells of the body. Examination of the oxygen-hemoglobin dissociation curve reveals that, under resting conditions, only about 20 - 25% of hemoglobin molecules give up oxygen in the systemic capillaries. This is significant (in other words, the 'plateau' is significant) because it means that you have a substantial reserve of oxygen. In other words, if you become more active, & your cells need more oxygen, the blood (hemoglobin molecules) has lots of oxygen to provide

                      When you do become more active, partial pressures of oxygen in your (active) cells may drop well below 40 mm Hg. A look at the oxygen-hemoglobin dissociation curve reveals that as oxygen levels decline, hemoglobin saturation also declines - and declines precipitously. This means that the blood (hemoglobin) 'unloads' lots of oxygen to active cells - cells that, of course, need more oxygen.


                      Factors that affect the Oxygen-Hemoglobin Dissociation Curve:

                      • χαμηλότερο pH
                      • increased temperature
                      • more 2,3-diphosphoglycerate (DPG)
                      • increased levels of CO 2

                      CO 2 + H 2 0 -----> H 2 CO 3 -----> HCO 3 - + H +

                      & more hydrogen ions = a lower (more acidic) pH. So, in active tissues, there are higher levels of CO2, a lower pH, and higher temperatures. In addition, at lower PO 2 levels, red blood cells increase production of a substance called 2,3-diphosphoglycerate. These changing conditions (more CO 2 , lower pH, higher temperature, & more 2,3-diphosphoglycerate) in active tissues cause an alteration in the structure of hemoglobin, which, in turn, causes hemoglobin to give up its oxygen. In other words, in active tissues, more hemoglobin molecules give up their oxygen. Another way of saying this is that the oxygen-hemoglobin dissociation curve 'shifts to the right' (as shown with the light blue curve in the graph below). This means that at a given partial pressure of oxygen, the percent saturation for hemoglobin with be lower. For example, in the graph below, extrapolate up to the 'normal' curve (green curve) from a PO 2 of 40, then over, & the hemoglobin saturation is about 75%. Then, extrapolate up to the 'right-shifted' (light blue) curve from a PO 2 of 40, then over, & the hemoglobin saturation is about 60%. So, a 'shift to the right' in the oxygen-hemoglobin dissociation curve (shown above) means that more oxygen is being released by hemoglobin - just what's needed by the cells in an active tissue!

                        1 - bicarbonate (HCO 3 ) - 60%
                        • formed when CO 2 (released by cells making ATP) combines with H 2 O (due to the enzyme in red blood cells called carbonic anhydrase) as shown in the diagram below
                        • formed when CO 2 combines with hemoglobin (hemoglobin molecules that have given up their oxygen)

                        Control of Respiration

                        Your respiratory rate changes. When active, for example, your respiratory rate goes up when less active, or sleeping, the rate goes down. Also, even though the respiratory muscles are voluntary, you can't consciously control them when you're sleeping. So, how is respiratory rate altered & how is respiration controlled when you're not consciously thinking about respiration?

                        • controls automatic breathing
                        • consists of interacting neurons that fire either during inspiration (I neurons) or expiration (E neurons)
                          • I neurons - stimulate neurons that innervate respiratory muscles (to bring about inspiration)
                          • E neurons - inhibit I neurons (to 'shut down' the I neurons & bring about expiration)

                          Pneumotaxic center (also located in the pons) - inhibits apneustic center & inhibits inspiration


                          Περίληψη

                          Τα αναπνευστικά συστήματα των ζώων έχουν σχεδιαστεί για να διευκολύνουν την ανταλλαγή αερίων. Στα θηλαστικά, ο αέρας θερμαίνεται και υγραίνεται στη ρινική κοιλότητα. Στη συνέχεια, ο αέρας ταξιδεύει στον φάρυγγα, μέσω της τραχείας και στους πνεύμονες. Στους πνεύμονες, ο αέρας διέρχεται από τους διακλαδιζόμενους βρόγχους, φτάνοντας στα αναπνευστικά βρογχιόλια, τα οποία στεγάζουν την πρώτη θέση ανταλλαγής αερίων. Τα αναπνευστικά βρογχιόλια ανοίγουν στους κυψελιδικούς πόρους, στους κυψελιδικούς σάκους και στις κυψελίδες. Επειδή υπάρχουν τόσες πολλές κυψελίδες και κυψελιδικοί σάκοι στον πνεύμονα, η επιφάνεια για την ανταλλαγή αερίων είναι πολύ μεγάλη. Υπάρχουν αρκετοί προστατευτικοί μηχανισμοί για την πρόληψη βλάβης ή μόλυνσης. Αυτά περιλαμβάνουν τις τρίχες και τη βλέννα στη ρινική κοιλότητα που παγιδεύουν τη σκόνη, τη βρωμιά και άλλα σωματίδια προτού εισέλθουν στο σύστημα. Στους πνεύμονες, τα σωματίδια παγιδεύονται σε ένα στρώμα βλέννας και μεταφέρονται μέσω των βλεφαρίδων μέχρι το οισοφαγικό άνοιγμα στην κορυφή της τραχείας που πρόκειται να καταποθεί.


                          Concluding remarks

                          In conclusion, the lung is an elegant gatekeeper between environmental hypoxia and physical performance at high altitude. Because of the necessity of moving large quantities of air during exercise at altitude, the success of this task requires intact and functional lung mechanics, which are driven by central respiratory drive. An impairment of flow and a mechanical limitation may both be encountered, especially at extreme altitude. This process is facilitated by ongoing ventilatory acclimation, which is secondary to progressively increasing carotid body sensitivity to hypoxia. In spite of impressive lung mechanics and air flow, total body function is further impaired by arterial oxygen desaturation with increasing exercise and altitude, which is secondary both to the ventilation/perfusion heterogeneity and to the diffusion limitation of oxygen from the air to the blood. Further limitation is encountered from an extreme sense of dyspnea as well as depression of central nervous system output resulting from brain hypoxia.

                          Data from the 1981 American Medical Research Expedition to Everest showing that maximal exercise ventilation in liters per minute ( btps ) (dashed line) increased as the inspired partial pressure of oxygen decreased from sea-level values (150mmHg) to approximately 60mmHg (at an altitude of approximately 6300m), but decreased as climbers approach the extreme altitude of the summit of Mount Everest, where the inspired partial pressure of oxygen was 42mmHg. The increase in ventilation is secondary to the hypoxic stimulation of exercise hyperpnea and the level of exercise, which was approximately 200W of work at 6300m, while the hypoxic stimulus was greater at 8848m, but the work capacity was greatly reduced (West et al., 1983) (with permission). 1mmHg=0.133kPa.

                          Data from the 1981 American Medical Research Expedition to Everest showing that maximal exercise ventilation in liters per minute ( btps ) (dashed line) increased as the inspired partial pressure of oxygen decreased from sea-level values (150mmHg) to approximately 60mmHg (at an altitude of approximately 6300m), but decreased as climbers approach the extreme altitude of the summit of Mount Everest, where the inspired partial pressure of oxygen was 42mmHg. The increase in ventilation is secondary to the hypoxic stimulation of exercise hyperpnea and the level of exercise, which was approximately 200W of work at 6300m, while the hypoxic stimulus was greater at 8848m, but the work capacity was greatly reduced (West et al., 1983) (with permission). 1mmHg=0.133kPa.


                          Δες το βίντεο: Die Reaktion des menschlichen Körpers auf Kälte - FUTURE - ARTE (Νοέμβριος 2022).