Hệ hô hấp: Những lưu ý hữu ích về hệ hô hấp của các loài động vật khác nhau
Những lưu ý hữu ích về hệ hô hấp của các loài động vật khác nhau!
Cá sụn trình bày hệ thống mang nguyên thủy nhất. Trong Scoliodon, có năm cặp mang mang phía sau vòm hyoid.
Khe mang ở phía trước vòm hyoid bị giảm xuống thành một vòng xoắn có một lỗ cực nhỏ vào họng và lỗ mở bên ngoài của nó bị đóng và không chạm tới bề mặt. Hô hấp ở da không có ở cá mập.
Loài lưỡng cư - Rana (Ếch):
Ở Amphactus, hô hấp ở da là chủ đạo. Da luôn được giữ ẩm và da tuyến tiết ra chất nhờn dồi dào để giữ cho da luôn ẩm. Ngoài ra còn có hô hấp phổi mặc dù tỷ lệ oxy được đưa vào qua phổi là tối thiểu.
Các giai đoạn ấu trùng biểu hiện hô hấp mang như trong nòng nọc. Đường hô hấp của ếch bao gồm nares bên ngoài, khoang mũi, nares bên trong, khoang mũi họng, thanh quản và buồng thanh quản. Các khe hở và túi mang không có.
Bò sát - Calotes (Thằn lằn):
Loài bò sát là động vật hoàn toàn trên cạn. Họ hít thở không khí qua lỗ mũi và không khí đi vào phổi qua hầu họng, thanh môn và khí quản. Thành của phổi được ném vào phế nang giống như túi trong đó có thành mao mạch máu. Chính trong các phế nang này, quá trình trao đổi khí diễn ra. Cả hai nguồn cảm hứng cũng như hết hạn được mang lại bởi xương sườn và cơ liên sườn.
Aves-Columbiaa (Bồ câu):
Ở chim, chỉ có hô hấp phổi. Ở chim bồ câu, khí quản dài bằng cổ và các vòng khí quản là xương và hoàn chỉnh. Các phế quản chính cũng được hỗ trợ bởi các vòng sụn hình chữ C đè lên. Cơ quan sản xuất âm thanh được gọi là thanh quản đuôi hoặc syrinx. Phổi ít nhiều rắn chắc, không thể phân biệt, kém đàn hồi và nhỏ.
Phổi có thêm chín túi khí, một cặp cổ tử cung, một cặp lồng ngực trước, một cặp lồng ngực sau, một cặp bụng và túi khí trung gian giữa. Những túi khí này giúp làm nhẹ trọng lượng của chim và cũng phục vụ cho việc oxy hóa không khí trong khi hết hạn.
Khi quá trình oxy hóa máu diễn ra cả trong khi truyền cảm hứng và hết hạn, hô hấp ở chim được cho là hô hấp gấp đôi. Cảm hứng và hết hạn được mang lại bởi hoạt động của xương ức, cơ liên sườn và cơ bụng. Sự hiện diện của mao mạch ngoài trời, túi khí và không có không khí hôi còn sót lại làm cho phổi gia cầm hoạt động hiệu quả nhất trong số tất cả các động vật có xương sống.
Động vật có vú - Oryctolagus (Thỏ):
Động vật có vú có một hệ thống hô hấp thích nghi tốt phù hợp với môi trường trên cạn. Phổi được đặt trong ngực phía trên một cơ hoành. Có rất ít không gian giữa thành ngực và phổi.
Phổi ở thỏ có 4 thùy bên phải: azyior azygous, Superior hoặc apical, anterior phải, postior and postior azygous và 2 thùy bên trái: thùy trái và thùy sau trái. Không khí đi vào qua đường mũi mở ra bên ngoài bởi các lỗ bên ngoài và vào họng bởi các lỗ bên trong, phần sau có khả năng được đóng lại bởi phần cuối của vòm miệng mềm để ngăn chặn bất kỳ hạt thức ăn nào đi vào qua đường mũi . Không khí sau đó đi qua hầu họng và từ đây nó đi vào thanh môn và qua thanh quản và khí quản đến phế quản và phế quản bên trong phổi.
Khi khoang ngực mở rộng bằng cách tăng xương sườn và xương ức và bằng cách hạ thấp cơ hoành, phổi cũng mở rộng hút không khí từ bên ngoài. Hết hạn là một quá trình ngược lại. Thành của phế nang được cung cấp rất nhiều máu. Vì vậy, trao đổi khí diễn ra ở đây.
Trao đổi khí:
Không khí đạt đến phế nang của phổi trong cảm hứng. Không khí trong khí quyển chứa
Oxy 20, 9% Carbon dioxide 0, 04%
Nitơ và các khí trơ khác 79 phần trăm Biến thể hơi nước.
(i) Khí luôn khuếch tán từ khu vực có nồng độ cao hơn đến khu vực có nồng độ thấp hơn.
(ii) Khí luôn gây áp lực lên tất cả các thành của thùng chứa và lấp đầy thùng chứa của chúng.
(iii) Các phân tử khí luôn chuyển động. Trong quá trình hô hấp, phổi và đường hô hấp không bao giờ hết không khí. Thay vào đó, có một thể tích không khí thủy triều (khoảng 500 ml).
Các khí hô hấp như oxy và carbon dioxide di chuyển tự do theo quá trình khuếch tán. Quá trình khuếch tán tỷ lệ thuận với áp suất do khí gây ra. Áp suất tác động bởi một loại khí riêng lẻ được gọi là áp suất riêng phần. Nó được biểu diễn dưới dạng PO2, PCO2, PN2 cho oxy, carbon dioxide và nitơ tương ứng.
Trao đổi khí xảy ra trong phổi và các mô cơ thể.
(A) Trao đổi khí trong phổi:
Các động mạch phổi mang máu deoxygenated (tĩnh mạch) đến phổi và các tĩnh mạch phổi mang máu oxy hóa (động mạch) từ phổi. Trong phổi, trao đổi khí diễn ra giữa phế nang và mao mạch máu. Điều này cũng được gọi là hô hấp bên ngoài.
Thành của phế nang rất mỏng và có mạng lưới mao mạch máu phong phú. Do đó, thành phế nang dường như là một dải máu chảy và được gọi là màng hô hấp (= màng phế nang). Màng hô hấp bao gồm chủ yếu là (a) biểu mô phế nang (b) màng đáy biểu mô, (c) một khoảng trống kẽ mỏng (d) màng đáy mao mạch và (e) nội mô mao mạch.
Tất cả các lớp này tạo thành một màng có độ dày 0, 2 mm. Màng hô hấp có giới hạn trao đổi khí giữa phế nang và máu phổi. Nó được gọi là khả năng khuếch tán. Khả năng khuếch tán được định nghĩa là thể tích khí khuếch tán qua màng mỗi phút cho chênh lệch áp suất là 1 mm Hg.
Nó phụ thuộc nhiều hơn vào độ hòa tan của các khí khuếch tán. Nói cách khác, ở một sự chênh lệch áp suất cụ thể, sự khuếch tán của carbon dioxide nhanh hơn 20 lần so với oxy và oxy nhanh hơn hai lần so với nitơ. Áp suất riêng phần của oxy (PO 2 ) trong phế nang cao hơn so với máu khử oxy trong mao mạch của động mạch phổi. Khi các khí khuếch tán từ nồng độ cao hơn đến nồng độ thấp hơn, sự chuyển động của oxy là từ phế nang đến máu.
Điều ngược lại là trường hợp liên quan đến carbon dioxide. Áp suất riêng phần của carbon dioxide (PCO 2 ) cao hơn trong máu khử oxy (46 mm Hg) so với phế nang, (40 mm Hg), do đó, carbon dioxide truyền từ máu đến phế nang.
Áp suất riêng phần của nitơ (PN 2 ) là như nhau (573 mm Hg) trong phế nang giống như trong máu. Tình trạng này được duy trì vì nitơ như một loại khí không được cơ thể sử dụng hết.
(B) Trao đổi khí trong các mô:
Máu oxy được gửi từ mao mạch máu đến tim. Trái tim phân phối. Máu oxy này đến các bộ phận cơ thể khác nhau thông qua các động mạch. Các động mạch phân chia từ các tiểu động mạch. Sau này tiếp tục phân chia để tạo thành mao mạch.
Sự trao đổi oxy và carbon dioxide giữa các mao mạch máu mô và tế bào mô diễn ra còn được gọi là hô hấp bên trong. Áp suất riêng phần của oxy cao hơn (95 mm Hg) so với tế bào cơ thể (20 mm Hg) và áp suất riêng phần của carbon dioxide thấp hơn (46 mm Hg) so với tế bào cơ thể (52 mm Hg).
Do đó, oxy khuếch tán từ máu mao mạch đến các tế bào cơ thể thông qua dịch mô và carbon dioxide khuếch tán từ các tế bào cơ thể của máu mao mạch thông qua dịch mô. Bây giờ máu trở nên khử oxy. Thứ hai được mang đến tim và do đó đến phổi.
Vận chuyển khí trong máu:
Máu mang oxy từ phổi đến tim và từ tim đến các bộ phận cơ thể khác nhau. Máu cũng mang carbon dioxide từ các bộ phận cơ thể đến tim và sau đó đến phổi.
A. Vận chuyển oxy:
(i) Là khí hòa tan:
Khoảng 3 phần trăm oxy trong máu được hòa tan trong huyết tương mang oxy đến các tế bào cơ thể.
(ii) Là oxyhaemoglobin:
Khoảng 97% oxy được thực hiện kết hợp với huyết sắc tố của hồng cầu. Oxy và huyết sắc tố kết hợp trong một phản ứng dễ dàng đảo ngược để tạo thành oxyhaemoglobin.
Dưới áp suất riêng phần cao, oxy dễ dàng liên kết với huyết sắc tố trong mao mạch máu phổi (phổi). Khi máu được oxy hóa này đến các mô khác nhau, áp suất một phần của oxy sẽ giảm và các liên kết giữ oxy với hemoglobin trở nên không ổn định. Kết quả là oxy được giải phóng từ các mao mạch máu.
Một người bình thường có khoảng 15 gram huyết sắc tố trên 100 ml máu 1 gram huyết sắc tố liên kết với khoảng 1, 34 ml oxy. Do đó, trên trung bình 100 ml máu mang khoảng 20 ml (chính xác là 19, 4 ml) O 2 . Do đó trong điều kiện bình thường, khoảng 5 ml oxy được vận chuyển bằng 100 ml máu.
Trong khi tập thể dục hoặc trong điều kiện vất vả, các tế bào cơ tiêu thụ nhiều oxy hơn. Áp suất một phần của oxy trong mô giảm, do đó, máu ở mức mô chỉ có 4, 4 ml oxy / 100 ml máu. Do đó, khoảng 15 ml oxy được vận chuyển bởi huyết sắc tố trong khi tập thể dục.
Đường cong phân ly oxy-huyết sắc tố:
Tỷ lệ phần trăm của huyết sắc tố liên kết với O 2 được gọi là phần trăm bão hòa của huyết sắc tố. Nó phụ thuộc vào PO 2 trong máu. PO 2 trong máu được oxy hóa rời khỏi phổi là khoảng 95 đến 97 mm Hg, và tại huyết sắc tố P02 này có khoảng 97% bão hòa với O 2 .
P0 2 trong máu khử oxy trở lại từ các mô cơ thể chỉ là 40 mm Hg và tại PO 2 này, huyết sắc tố chỉ khoảng 70% đến 75% bão hòa với O 2 . Mối quan hệ giữa PO 2 và tỷ lệ bão hòa phần trăm của hemoglobin với O 2 được biểu thị bằng đồ họa bằng đường cong gọi là đường cong phân ly oxy-hemoglobin, là một sigmoid điển hình do mối quan hệ này. Nói cách khác, đường cong này cho thấy oxy được tải và không tải do áp suất một phần. Đường cong này phụ thuộc vào PO 2, PCO 2, nhiệt độ và pH.
Hiệu ứng Bohr:
Trong môi trường axit, oxy tách ra dễ dàng hơn từ huyết sắc tố. Tác dụng của việc tăng độ axit lên huyết sắc tố được gọi là hiệu ứng Bohr được đặt theo tên của nhà sinh lý học người Đan Mạch Christian Bohr. Hiệu ứng Bohr tạo điều kiện giải phóng 0 2 từ oxyhaemoglobin trong các mô nơi sản xuất CO 2 làm giảm pH.
B. Vận chuyển Carbon dioxide:
Trong quá trình oxy hóa thực phẩm, carbon dioxide, nước và năng lượng được sản xuất. Carbon dioxide ở dạng khí khuếch tán ra khỏi các tế bào vào mao mạch, nơi nó được vận chuyển theo ba cách.
(i) Là khí hòa tan:
Do tính hòa tan cao, khoảng 7% carbon dioxide được hòa tan trong huyết tương và được mang ở dạng dung dịch đến phổi.
Máu khử oxy (tĩnh mạch) (PCO 2 là 40 mm Hg) và máu oxy (động mạch) (PCO 2 là 40 mm Hg) mang khoảng 2, 7 ml và 2, 4 ml CO 2 trên 100 ml máu ở trạng thái hòa tan trong huyết tương. Do đó, khoảng 0, 3 (2, 7 trừ 400 ml, 2, 4) ml CO 2 được vận chuyển trên 100 ml máu ở trạng thái hòa tan trong huyết tương. Đây là khoảng 7% của tất cả CO 2 được vận chuyển bằng máu từ các mô đến phổi.
(ii) Là các ion bicarbonate:
Carbon dioxide hòa tan trong máu phản ứng với nước từ axit carbonic. Phản ứng này rất chậm trong huyết tương, nhưng xảy ra rất nhanh bên trong các hồng cầu vì một loại enzyme có chứa kẽm, anhydrase carbonic, có trong hồng cầu, tăng tốc độ của nó khoảng 5000 lần. Do đó, khoảng 70% CO 2 (khoảng 2, 5 ml trên 100 ml máu), được nhận từ máu từ các mô, đi vào hồng cầu nơi nó phản ứng với nước tạo thành axit carbonic (H 2 CO 3 ).
Gần như nhanh chóng được hình thành, tất cả các axit carbonic của hồng cầu phân ly trong các ion hydro (W) và bicarbonate (H 2 CO 3 - ).
Hầu hết các ion hydro sau đó kết hợp với hemoglobin trong hồng cầu vì hemoglobin là chất đệm axit-bazơ mạnh. Đổi lại, nhiều ion bicarbonate khuếch tán vào huyết tương trong khi các ion clorua khuếch tán vào hồng cầu.
Điều này được thực hiện nhờ sự có mặt của protein mang bicarbonate clorua đặc biệt trong màng RBC di chuyển hai ion của chúng theo hướng ngược nhau với vận tốc nhanh. Do đó, hàm lượng clorua của hồng cầu tĩnh mạch (khử oxy) lớn hơn RBCs động mạch (oxy hóa).
Sự dịch chuyển clorua (= hiện tượng của Hamburger). Sự thoát ra của các ion bicarbonate làm thay đổi đáng kể sự cân bằng ion giữa huyết tương và hồng cầu (RBCs). Để khôi phục sự cân bằng ion này, các ion clorua khuếch tán từ huyết tương vào hồng cầu.
Chuyển động này của các ion clorua được gọi là sự dịch chuyển clorua (= hiện tượng của Hamburger). Loại thứ hai duy trì trạng thái cân bằng axit-bazơ pH 7.4 cho sự cân bằng điện và máu giữa hồng cầu và huyết tương. Các ion clorua (CI - ) bên trong
RBC kết hợp với ion kali (K + ) để tạo thành kali clorua (KC1), trong khi các ion hydro cacbonat (HCO 3 ) trong huyết tương kết hợp với Na + để tạo thành natri hydro cacbonat (NaHCO 3 ).
(iii) Là carbaminoheamoglobin:
Ngoài phản ứng với nước, carbon dioxide cũng phản ứng trực tiếp với các gốc amino (NH 2 ) của hemoglobin để tạo thành một hợp chất không ổn định carbaminohaemoglobin (CO 2 HHb, cũng được viết HbCO 2 ). Đây là phản ứng thuận nghịch. Một lượng nhỏ carbon dioxide cũng phản ứng theo cách tương tự với protein huyết tương. Khoảng 23% CO 2 được vận chuyển kết hợp với huyết sắc tố và protein huyết tương.
Giải phóng Carbon dioxide trong Alveoli của phổi:
Các động mạch phổi mang máu khử oxy đến phổi. Máu này chứa carbon dioxide khi hòa tan trong huyết tương, dưới dạng ion bicarbonate và carbominohaemoglobin.
(i) CO 2 ít tan trong máu động mạch hơn trong máu tĩnh mạch. Do đó, một số CO 2 khuếch tán từ huyết tương của mao mạch phổi vào phế nang phổi.
(ii) Để giải phóng CO 2 từ bicarbonate, một loạt các phản ứng ngược xảy ra. Khi huyết sắc tố của mao mạch máu phổi chiếm O 2, W được giải phóng khỏi nó. Sau đó, các ion Cl - và HCO 3 - được giải phóng từ máu KC1 và NaHCO 3. Trong RBC tương ứng. Sau đó HCO 3 - phản ứng với H + tạo thành H 2 CO 3 . Kết quả là H 2 CO 3 phân tách thành carbon dioxide và nước với sự có mặt của enzyme anhydrase carbonic và CO 2 được giải phóng vào phế nang của phổi.
(iii) PO 2 cao trong mao mạch máu phổi do oxy hóa hemoglobin ủng hộ tách CO 2 khỏi carbaminohaemoglobin.
Hiệu ứng Haldane:
Liên kết oxy với hemoglobin có xu hướng thay thế carbon dioxide từ máu. Hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng Haldane (JS Haldane, nhà sinh lý học người Scotland). Nó quan trọng về mặt định lượng trong việc thúc đẩy vận chuyển carbon dioxide hơn là hiệu ứng Bohr trong việc thúc đẩy vận chuyển oxy.
Điều hòa hô hấp:
Hô hấp là theo cả quy định thần kinh và hóa học.
Điều hòa hô hấp thần kinh:
Hơi thở bình thường xảy ra không tự nguyện. Con người trưởng thành thở 12 đến 14 lần mỗi phút, nhưng trẻ sơ sinh của con người thở khoảng 44 lần mỗi phút. Trong mỗi hơi thở của con người, cảm hứng chiếm khoảng hai và hết hạn trong khoảng ba giây.
"Trung tâm hô hấp" bao gồm các nhóm tế bào thần kinh nằm trong hành tủy và pons varolii. Trung tâm hô hấp điều chỉnh tốc độ và độ sâu của hơi thở. Trung tâm hô hấp được chia thành ba bộ sưu tập lớn của các tế bào thần kinh.
1. Nhóm hô hấp lưng:
Nó nằm ở phần lưng của hành tủy. Các xung thần kinh từ nhóm hô hấp lưng kích thích các cơ của cơ hoành (cơ hô hấp chính) làm phẳng cơ sau và các cơ liên sườn bên ngoài để nâng xương sườn. Điều này mang lại cảm hứng. Do đó nhóm hô hấp lưng chủ yếu gây cảm hứng.
2. Nhóm hô hấp bụng:
Nó nằm ở phần tĩnh mạch của hành tủy. Nó đưa ra các tín hiệu cho cả cảm hứng (đến cơ hoành và cơ liên sườn bên ngoài) và hết hạn (đến cơ liên sườn và cơ bắp của thành bụng). Do đó, nhóm hô hấp thất có thể gây ra cảm hứng hoặc hết hạn, tùy thuộc vào loại tế bào thần kinh nào trong nhóm được kích thích.
3. Trung tâm viêm phổi:
Nó nằm ở phần lưng của pons varolii. Nó phát ra các xung cho tất cả các tế bào thần kinh của nhóm hô hấp mặt lưng và chỉ cho các tế bào thần kinh hô hấp của nhóm hô hấp thất. Những xung động này điều chỉnh thời gian của cảm hứng trong cả nhịp thở bình thường và bất thường. Tác dụng chính của những điều này là kiểm soát điểm 'tắt' tín hiệu hô hấp. Do đó, chức năng của trung tâm khí nén chủ yếu là để hạn chế cảm hứng.
Có một trung tâm kỳ lạ khác gọi là trung tâm apneustic, nằm ở phần dưới của pons varolii. Người ta cho rằng nó hoạt động kết hợp với trung tâm pneumotoxic để kiểm soát độ sâu của cảm hứng.
4. Quy định hóa học của hô hấp:
Số lượng lớn nhất của các chất hóa học được đặt trong các cơ quan động mạch cảnh. Tuy nhiên, một số lượng lớn các chất hóa học là trong cơ thể động mạch chủ. Các cơ quan động mạch cảnh nằm hai bên trong sự phân chia của các động mạch cảnh chung và các sợi thần kinh hướng tâm của chúng đi qua các dây thần kinh sọ não và từ đó đến khu vực hô hấp của tủy sống Các cơ thể động mạch chủ nằm dọc theo vòm động mạch chủ và các sợi thần kinh hướng tâm của chúng đi qua các dây thần kinh sọ vagi (Sing, vagus) và do đó đến khu vực hô hấp ở lưng.
Các chất hóa học của cơ thể động mạch cảnh và động mạch chủ được kích thích bởi sự gia tăng nồng độ carbon dioxide và tăng nồng độ ion hydro (pH) trong máu động mạch. Tăng CO 2 làm giảm độ pH dẫn đến nhiễm toan. Các chất hóa học này gửi tín hiệu đến các trung tâm hô hấp và hô hấp. Do đó tốc độ thở được tăng lên.
Tuy nhiên, oxy dường như không có ảnh hưởng đáng kể đến trung tâm hô hấp.
