Fungsi sistem pernapasan, bagian, operasi



itu sistem pernapasan atau alat pernapasan terdiri dari serangkaian organ khusus untuk memediasi pertukaran gas, yang melibatkan pengambilan oksigen dan penghapusan karbon dioksida.

Ada serangkaian langkah yang memungkinkan kedatangan oksigen ke sel dan penghapusan karbon dioksida, termasuk pertukaran udara antara atmosfer dan paru-paru (ventilasi), diikuti oleh difusi dan pertukaran gas pada permukaan paru-paru. , transportasi oksigen dan pertukaran gas di tingkat seluler.

Ini adalah sistem yang bervariasi di kerajaan hewan, terdiri dari beragam struktur tergantung pada garis keturunan studi. Sebagai contoh, ikan memiliki struktur fungsional di lingkungan perairan seperti insang, mamalia memiliki paru-paru dan sebagian besar trakea invertebrata.

Hewan bersel tunggal, seperti protozoa, tidak memerlukan struktur khusus untuk respirasi dan pertukaran gas terjadi dengan difusi sederhana.

Pada manusia, sistem terdiri dari faring, faring, laring, trakea, dan paru-paru. Yang terakhir bercabang berturut-turut di bronkus, bronkiolus, dan alveoli. Pertukaran pasif molekul oksigen dan karbon dioksida terjadi di alveoli.

Indeks

  • 1 Definisi pernapasan
  • 2 fungsi
  • 3 Organ pernapasan di kerajaan hewan
    • 3.1 Trakea
    • 3,2 Insang
    • 3.3 Paru-paru
  • 4 Bagian (organ) sistem pernapasan pada manusia
    • 4.1 Bagian tinggi atau saluran pernapasan bagian atas
    • 4.2 Porsi rendah atau saluran pernapasan bagian bawah
    • 4.3 Jaringan paru-paru
    • 4.4 Kerugian paru-paru
    • 4.5 kotak Thoracic
  • 5 Cara kerjanya?
    • 5.1 Ventilasi
    • 5.2 Pertukaran gas
    • 5.3 Transportasi gas
    • 5.4 Pigmen pernapasan lainnya
  • 6 Penyakit umum
    • 6.1 Asma
    • 6.2 Edema paru
    • 6.3 Pneumonia
    • 6.4 Bronkitis
  • 7 Referensi

Definisi pernapasan

Istilah "bernapas" dapat didefinisikan dalam dua cara. Bahasa sehari-hari, ketika kita menggunakan kata bernapas, kita menggambarkan tindakan mengambil oksigen dan menghilangkan karbon dioksida ke lingkungan eksternal.

Namun, konsep pernapasan mencakup proses yang lebih luas daripada sekadar masuk dan keluar udara di tulang rusuk. Semua mekanisme yang terlibat dengan penggunaan oksigen, transportasi dalam darah dan produksi karbon dioksida terjadi pada tingkat sel.

Cara kedua untuk mendefinisikan kata respirasi adalah pada tingkat sel dan proses ini disebut respirasi sel, di mana reaksi oksigen terjadi dengan molekul anorganik yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP (adenosin trifosfat), air dan karbon dioksida..

Oleh karena itu, cara yang lebih tepat untuk merujuk pada proses mengambil dan mengeluarkan udara melalui gerakan toraks adalah istilah "ventilasi".

Fungsi

Fungsi utama sistem pernapasan adalah mengatur proses pengambilan oksigen dari luar melalui mekanisme ventilasi dan respirasi sel. Salah satu limbah dari proses ini adalah karbon dioksida yang mencapai aliran darah, berpindah ke paru-paru dan dikeluarkan dari tubuh ke atmosfer..

Sistem pernapasan bertanggung jawab untuk menengahi semua fungsi ini. Ini secara khusus bertanggung jawab untuk menyaring dan melembabkan udara yang akan masuk ke dalam tubuh, selain menyaring molekul yang tidak diinginkan.

Juga mengatur pH cairan tubuh - secara tidak langsung - mengendalikan konsentrasi CO2, baik mempertahankannya atau menghilangkannya. Di sisi lain, ia terlibat dalam pengaturan suhu, sekresi hormon di paru-paru dan membantu sistem penciuman dalam mendeteksi bau..

Selain itu, setiap elemen sistem bertanggung jawab untuk fungsi tertentu: lubang hidung memanaskan udara dan memberikan perlindungan pada kuman, faring, laring, dan trakea memediasi jalannya udara..

Selain itu, faring melakukan intervensi dalam perjalanan makanan dan laring dalam proses fonasi. Akhirnya, proses pertukaran gas terjadi di alveoli.

Organ pernapasan di dunia hewan

Pada hewan kecil, kurang dari 1 mm, pertukaran gas dapat terjadi melalui kulit. Bahkan, garis keturunan hewan tertentu, seperti protozoa, spons, cnidaria dan beberapa cacing melakukan proses pertukaran gas dengan cara difusi sederhana.

Pada hewan yang lebih besar, seperti ikan dan amfibi, respirasi kulit juga ada, untuk menambah pernapasan yang dilakukan oleh insang atau paru-paru..

Misalnya, katak dapat melakukan seluruh proses pertukaran gas melalui kulit pada tahap hibernasi, karena ini benar-benar terendam di kolam. Dalam kasus salamander, ada spesimen yang benar-benar kekurangan paru-paru dan bernafas melalui kulit.

Namun, dengan meningkatnya kompleksitas hewan, keberadaan organ khusus untuk pertukaran gas dan untuk memenuhi permintaan energi tinggi dari hewan multisel sangat diperlukan..

Selanjutnya, anatomi organ yang memediasi pertukaran gas dalam kelompok hewan yang berbeda akan dijelaskan secara rinci:

Jejak

Serangga dan beberapa arthropoda memiliki sistem pernapasan yang sangat efisien dan langsung. Ini terdiri dari sistem tabung, yang disebut trakeae, yang memanjang ke seluruh tubuh hewan.

Trakea bercabang menjadi tabung yang lebih sempit (berdiameter sekitar 1 μm) disebut tranchaelae. Mereka ditempati oleh cairan dan berakhir dalam hubungan langsung dengan membran sel.

Udara memasuki sistem melalui serangkaian bukaan yang berperilaku seperti katup, yang disebut spiral. Ini memiliki kemampuan untuk menutup dalam menanggapi hilangnya air untuk mencegah pengeringan. Ini juga memiliki filter untuk mencegah masuknya zat yang tidak diinginkan.

Serangga tertentu, seperti lebah, dapat melakukan gerakan tubuh yang bertujuan untuk ventilasi sistem trakea.

Insang

Insang, juga disebut insang, memungkinkan respirasi yang efektif di lingkungan perairan. Pada echinodermata mereka terdiri dari perpanjangan permukaan tubuh mereka, sedangkan pada cacing laut dan amfibi mereka bulu atau jumbai..

Yang paling efisien adalah pada ikan dan terdiri dari sistem insang internal. Mereka adalah struktur berserabut dengan pasokan darah yang memadai yang bertentangan dengan arus air. Dengan sistem ini "arus berlawanan" Anda dapat memastikan ekstraksi oksigen maksimum dari air.

Ventilasi insang dikaitkan dengan pergerakan hewan dan pembukaan mulut. Dalam lingkungan terestrial, insang kehilangan dukungan mengambang dari air, mereka mengering dan filamen menyatu, menyebabkan runtuhnya seluruh sistem.

Karena alasan ini, ikan mati lemas ketika mereka keluar dari air, meskipun mereka memiliki sejumlah besar oksigen di sekitarnya.

Paru-paru

Paru-paru vertebrata adalah rongga internal, dilengkapi dengan pembuluh darah berlimpah yang fungsinya untuk memediasi pertukaran gas dengan darah. Dalam beberapa invertebrata kita berbicara tentang "paru-paru", meskipun struktur ini tidak homolog satu sama lain dan jauh lebih efisien.

Pada amfibi, paru-paru sangat sederhana, mirip dengan tas yang pada beberapa katak dibagi. Area yang tersedia untuk pertukaran meningkat di paru-paru reptil non-unggas, yang dibagi lagi menjadi banyak kantung yang saling berhubungan..

Dalam garis keturunan burung, efisiensi paru-paru meningkat berkat kehadiran kantung udara, yang berfungsi sebagai ruang cadangan udara dalam proses ventilasi.

Paru-paru mencapai kompleksitas maksimumnya pada mamalia (lihat bagian selanjutnya). Paru-paru kaya akan jaringan ikat dan dikelilingi oleh lapisan tipis epitel yang disebut visceral pleura, yang berlanjut ke pleura visceral, sejajar dengan dinding dada..

Amfibi menggunakan tekanan positif untuk masuknya udara ke paru-paru, sementara reptil non-unggas, burung, dan mamalia menggunakan tekanan negatif, di mana udara didorong ke paru-paru dengan ekspansi tulang rusuk.

Bagian (organ) sistem pernapasan pada manusia

Pada manusia, dan pada mamalia lainnya, sistem pernapasan didasari oleh bagian yang tinggi, tersusun oleh mulut, rongga hidung, faring dan laring; bagian bawah dari trakea dan bronkus dan bagian dari jaringan paru-paru.

Porsi tinggi atau saluran pernapasan bagian atas

Lubang hidung adalah struktur di mana udara masuk, diikuti oleh ruang hidung yang ditutupi oleh epitel yang mengeluarkan zat lendir. Lubang hidung bagian dalam terhubung dengan faring (apa yang biasa kita sebut tenggorokan), tempat persilangan dua rute: pencernaan dan pernapasan.

Udara masuk melalui lubang glotis, sementara makanan terus mengalir ke kerongkongan.

Epiglotis terletak di glotis, dengan tujuan mencegah makanan memasuki saluran pernapasan, menetapkan batas antara orofaring - bagian yang terletak di belakang mulut - dan laringofaring - segmen bawah -. Glotis terbuka di laring ("kotak suara") dan ini pada gilirannya memberi jalan ke trakea.

Porsi rendah atau saluran pernapasan bagian bawah

Trakea adalah saluran berbentuk tabung dengan diameter 15 hingga 20 mm dan panjangnya 11 sentimeter. Dindingnya diperkuat dengan jaringan tulang rawan, untuk menghindari runtuhnya struktur, berkat itu adalah struktur semi-fleksibel.

Tulang rawan terletak dalam bentuk setengah bulan di 15 atau 20 cincin, yaitu tidak sepenuhnya mengelilingi trakea..

Cabang tranchea menjadi dua bronkus, satu untuk setiap paru. Kanan lebih vertikal, dibandingkan ke kiri, selain lebih pendek dan lebih tebal. Setelah pembelahan pertama ini, pembelahan berturut-turut mengikuti parenkim paru.

Struktur bronkus menyerupai trakea karena adanya tulang rawan, otot dan mukosa, meskipun lempeng kartilaginosa berkurang sampai menghilang, ketika bronkus mencapai diameter 1mm.

Di dalamnya, setiap bronkus terbagi menjadi tabung kecil yang disebut bronkiolus, yang mengarah ke saluran alveolar. Alveoli memiliki lapisan sel yang sangat tipis yang memfasilitasi pertukaran gas dengan sistem kapiler.

Jaringan paru-paru

Secara makroskopis, paru-paru dibagi menjadi lobus oleh celah. Paru-paru kanan terdiri dari tiga lobus dan paru-paru kiri hanya memiliki dua. Namun, unit fungsional pertukaran gas bukan paru-paru, tetapi unit alveolocapillary.

Alveoli adalah kantung kecil dengan tandan anggur yang terletak di ujung bronkiolus dan sesuai dengan subdivisi terkecil dari saluran udara. Mereka ditutupi oleh dua jenis sel, I dan II.

Sel-sel tipe I ditandai dengan menjadi tipis dan memungkinkan difusi gas. Tipe II lebih kecil dari kelompok sebelumnya, kurang tipis dan fungsinya untuk mengeluarkan zat tipe surfaktan yang memfasilitasi ekspansi alveolus dalam ventilasi..

Sel-sel epitel diselingi dengan serat jaringan ikat, sehingga paru-paru elastis. Demikian pula, ada jaringan kapiler paru yang luas di mana pertukaran gas terjadi.

Paru-paru dikelilingi oleh dinding dengan jaringan mesothelial yang disebut pleura. Jaringan ini biasanya disebut ruang virtual, karena tidak mengandung udara di dalam dan hanya memiliki cairan dalam jumlah kecil.

Kekurangan dari paru-paru

Kelemahan paru-paru adalah bahwa pertukaran gas hanya terjadi pada saluran alveoli dan alveolar. Volume udara yang mencapai paru-paru tetapi terletak di daerah di mana pertukaran gas tidak terjadi, disebut ruang mati.

Karena itu, proses ventilasi pada manusia sangat tidak efisien. Ventilasi normal hanya berhasil menggantikan udara keenam yang ditemukan di paru-paru. Dalam acara pernapasan paksa, 20-30% udara terperangkap.

Kotak toraks

Kandang iga menampung paru-paru dan terdiri dari satu set otot dan tulang. Komponen tulang dibentuk oleh serviks dan duri punggung, tulang rusuk dan sternum. Diafragma adalah otot pernapasan yang paling penting, ditemukan di bagian belakang rumah.

Ada otot tambahan yang dimasukkan di tulang rusuk, yang disebut intercostals. Yang lainnya berpartisipasi dalam mekanika pernapasan seperti sternocleidomastoid dan skalen, yang berasal dari kepala dan leher. Unsur-unsur ini dimasukkan di tulang dada dan tulang rusuk pertama.

Bagaimana cara kerjanya?

Penyerapan oksigen sangat penting untuk proses respirasi seluler, di mana pengambilan molekul ini untuk produksi ATP berlangsung mulai dari nutrisi yang diperoleh dalam proses makan dengan proses metabolisme.

Dengan kata lain, oksigen berfungsi untuk mengoksidasi (membakar) molekul dan dengan demikian menghasilkan energi. Salah satu residu dari proses ini adalah karbon dioksida, yang harus dikeluarkan dari tubuh. Pernapasan melibatkan peristiwa berikut:

Ventilasi

Prosesnya dimulai dengan penyerapan oksigen ke atmosfer melalui proses inspirasi. Udara memasuki sistem pernapasan melalui lubang hidung, melalui seluruh set tabung yang dijelaskan, ke paru-paru.

Asupan udara - bernafas - adalah proses yang biasanya tidak disengaja tetapi bisa berubah dari otomatis menjadi sukarela.

Di otak, neuron sumsum bertanggung jawab atas pengaturan respirasi yang normal. Namun, tubuh mampu mengatur pernapasan tergantung pada kebutuhan oksigen.

Rata-rata orang saat istirahat bernapas rata-rata enam liter udara per menit dan angka ini dapat meningkat hingga 75 liter selama periode latihan yang intens..

Pertukaran gas

Oksigen di atmosfer adalah campuran gas, terdiri dari 71% nitrogen, 20,9% oksigen dan sebagian kecil dari gas lain, seperti karbon dioksida.

Ketika udara memasuki saluran pernapasan, komposisi berubah dengan segera. Proses inspirasi menjenuhkan udara dengan air dan ketika udara mencapai alveoli dicampur dengan sisa udara dari inspirasi sebelumnya. Pada titik ini tekanan parsial oksigen menurun dan karbon dioksida meningkat.

Dalam jaringan pernapasan, gas bergerak mengikuti gradien konsentrasi. Karena tekanan parsial oksigen lebih besar di dalam alveoli (100 mm Hg) daripada di dalam darah kapiler paru, (40 mm Hg) oksigen dialirkan ke kapiler melalui proses difusi.

Demikian pula, konsentrasi karbon dioksida lebih besar di kapiler paru (46 mm Hg) daripada di alveoli (40 mm Hg), oleh karena itu karbon dioksida berdifusi dalam arah yang berlawanan: dari kapiler darah, ke alveoli di paru-paru.

Pengangkutan gas

Dalam air, kelarutan oksigen sangat rendah sehingga harus ada sarana transportasi untuk memenuhi kebutuhan metabolisme. Dalam beberapa invertebrata berukuran kecil, jumlah oksigen yang terlarut dalam cairan mereka cukup untuk memenuhi permintaan individu.

Namun, pada manusia oksigen yang diangkut dengan cara ini hanya akan mencapai untuk memenuhi 1% dari persyaratan.

Karena alasan ini, oksigen - dan sejumlah besar karbon dioksida - diangkut oleh pigmen dalam darah. Pada semua vertebrata, pigmen ini terbatas pada sel darah merah.

Di dunia hewan, pigmen yang paling umum adalah hemoglobin, molekul yang bersifat protein yang mengandung zat besi dalam strukturnya. Setiap molekul terdiri dari 5% heme, bertanggung jawab atas warna merah darah dan ikatan reversibel dengan oksigen, dan 95% globin.

Jumlah oksigen yang dapat mengikat hemoglobin tergantung pada banyak faktor, termasuk konsentrasi oksigen: ketika tinggi, seperti pada kapiler, hemoglobin berikatan dengan oksigen; Ketika konsentrasi rendah protein melepaskan oksigen.

Pigmen pernapasan lainnya

Meskipun hemoglobin adalah pigmen pernapasan yang ada di semua vertebrata dan di beberapa invertebrata, itu bukan satu-satunya.

Dalam beberapa dekapoda krustasea, sefalopoda krustasea dan moluska ada pigmen biru yang disebut hemocyanin. Alih-alih besi, molekul ini memiliki dua atom tembaga.

Dalam empat keluarga polikoa ada pigmen klorokruorin, protein yang memiliki zat besi dalam strukturnya dan berwarna hijau. Mirip dengan hemoglobin dalam hal struktur dan fungsi, meskipun tidak terbatas pada struktur seluler apa pun dan bebas dalam plasma..

Akhirnya, ada pigmen dengan kapasitas beban oksigen yang jauh lebih rendah daripada hemoglobin yang disebut hemeritrin. Warnanya merah dan hadir dalam beberapa kelompok invertebrata laut.

Penyakit umum

Asma

Ini adalah patologi yang mempengaruhi saluran pernapasan, menyebabkan pembengkakan. Pada serangan asma, otot-otot yang mengelilingi saluran udara menjadi meradang dan jumlah udara yang dapat memasuki sistem berkurang secara drastis.

Serangan itu dapat dipicu oleh serangkaian zat yang disebut alergen, termasuk bulu binatang peliharaan, tungau, iklim dingin, bahan kimia yang ada dalam makanan, jamur, serbuk sari, dan lainnya..

Edema paru

Edema paru terdiri atas akumulasi cairan di paru-paru, yang menghambat kapasitas pernapasan individu. Penyebabnya biasanya terkait dengan gagal jantung kongestif, di mana jantung tidak memompa cukup darah.

Meningkatnya tekanan dalam pembuluh darah mendorong cairan ke ruang udara di dalam paru-paru, sehingga mengurangi pergerakan normal oksigen di paru-paru..

Penyebab lain edema paru adalah gagal ginjal, adanya pembuluh darah sempit yang membawa darah ke ginjal, miokarditis, aritmia, aktivitas fisik berlebih di daerah, penggunaan obat-obatan tertentu, antara lain..

Gejala yang paling umum adalah kesulitan bernapas, sesak napas, pengeluaran busa atau darah dan peningkatan denyut jantung.

Pneumonia

Pneumonia adalah infeksi pada paru-paru dan dapat disebabkan oleh berbagai mikroorganisme, termasuk bakteri seperti Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae dan Chlamydias pneumoniae, virus atau jamur suka Pneumocystis jiroveci.

Ini muncul sebagai peradangan ruang alveolar. Ini adalah penyakit yang sangat menular, karena agen penyebab dapat disebarkan melalui udara dan menyebar dengan cepat melalui bersin dan batuk..

Orang-orang yang paling rentan terhadap patologi ini termasuk individu berusia di atas 65 dan dengan masalah kesehatan. Gejalanya meliputi demam, kedinginan, batuk berdahak, sesak napas, sesak napas, dan nyeri dada.

Sebagian besar kasus tidak memerlukan rawat inap dan penyakit ini dapat diobati dengan antibiotik (jika pneumonia bakteri) diberikan secara oral, istirahat dan asupan cairan.

Bronkitis

Bronkitis hadir sebagai proses inflamasi pada saluran yang membawa oksigen ke paru-paru, yang disebabkan oleh infeksi atau karena alasan lain. Penyakit ini diklasifikasikan sebagai akut dan kronis.

Di antara gejalanya adalah malaise umum, batuk dengan lendir, kesulitan bernapas dan tekanan dada.

Untuk mengobati bronkitis, dianjurkan untuk menggunakan aspirin atau asetaminofen untuk mengurangi demam, minum banyak cairan dan istirahat. Jika disebabkan oleh agen bakteri, antibiotik diminum.

Referensi

  1. Prancis, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Fisiologi hewan: Mekanisme dan Adaptasi. Mc Graw-Hill Interamericana
  2. Gutiérrez, A. J. (2005). Pelatihan pribadi: pangkalan, dasar-dasar dan aplikasi. INDE.
  3. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Prinsip-prinsip zoologi yang terintegrasi (Vol. 15). New York: McGraw-Hill.
  4. Smith-Ágreda, J. M. (2004). Anatomi organ bahasa, penglihatan dan pendengaran. Ed. Panamericana Medical.
  5. Taylor, N. B., & Best, C. H. (1986). Basis fisiologis dari praktik medis. Panamericana.
  6. Diberi, À. M. (2005). Dasar-dasar fisiologi aktivitas fisik dan olahraga. Ed. Panamericana Medical.