呼吸系统：功能，零件，功能 - 生物学 - 2024

的呼吸系统或呼吸系统包括一系列特殊器官介导的气体交换，其涉及氧的摄取和除去二氧化碳的。

有一系列步骤可以使氧气到达细胞并消除二氧化碳，包括大气和肺之间的空气交换（换气），然后在肺表面扩散和交换气体，在细胞水平上的氧气传输和气体交换。

通过Jmarchn的LadyofHats，通过Wikimedia Commons

它是动物界中一个不同的系统，由不同的结构组成，具体取决于研究的血统。例如，鱼类在g等水生环境中具有功能结构，哺乳动物具有肺，而大多数无脊椎动物具有气管。

单细胞动物像原生动物一样，不需要特殊的呼吸结构，气体交换可以通过简单的扩散发生。

在人类中，该系统由鼻道，咽，喉，气管和肺部组成。后者依次分支成支气管，细支气管和肺泡。肺泡中发生氧气和二氧化碳分子的被动交换。

呼吸的定义

术语“呼吸”可以两种方式定义。以通俗易懂的方式，当我们使用呼吸一词时，我们描述的是吸收氧气和消除二氧化碳对外部环境的作用。

但是，呼吸的概念所涵盖的过程比肋骨笼中空气的简单进入和排出更为广泛。与氧气利用，血液运输和二氧化碳产生有关的所有机制都发生在细胞水平上。

定义呼吸这个词的第二种方法是在细胞水平上，这个过程称为细胞呼吸，其中氧气与无机分子发生反应，这些无机分子以ATP（三磷酸腺苷），水和二氧化碳的形式产生能量。

因此，一种更精确的方式来指代通过胸腔运动吸入和排出空气的过程是“通风”。

特征

呼吸系统的主要功能是通过通风和细胞呼吸机制来协调从外部吸收氧气的过程。该过程产生的废物之一是二氧化碳，该二氧化碳到达血流，进入肺部，然后从人体排出到大气中。

呼吸系统负责介导所有这些功能。具体来说，除了过滤不需要的分子外，它还负责过滤和加湿将进入人体的空气。

它还负责调节体液的pH值-间接控制或保留或消除CO ₂的浓度。另一方面，它参与温度的调节，肺中激素的分泌，并协助嗅觉系统检测气味。

此外，系统的每个元件都具有特定功能：鼻孔加热空气并为细菌提供保护，咽，喉和气管介导空气通过。

另外，咽部在发声过程中参与食物和喉部的通过。最后，在肺泡中发生气体交换过程。

动物界中的呼吸器官

在小于1毫米的小型动物中，可以通过皮肤进行气体交换。实际上，某些动物谱系，例如原生动物，海绵，刺胞动物和一些蠕虫通过简单的扩散进行气体交换过程。

在较大的动物中，例如鱼和两栖动物，还存在皮肤呼吸，以补充by或肺进行的呼吸。

例如，青蛙在冬眠阶段可以通过皮肤进行气体交换的整个过程，因为它们完全淹没在池塘中。就sal而言，有些标本完全没有肺，无法通过皮肤呼吸。

然而，随着动物复杂性的增加，为了满足多细胞动物的高能量需求，需要专门的器官进行气体交换。

下面将详细描述介导不同动物组中气体交换的器官的解剖结构：

气管

布鲁斯·布劳斯（BruceBlaus）着。在外部来源中使用此图像时，可以引用为：Blausen.com员工（2014）。“ 2014年布劳森医学博物馆”。维基医学杂志1（2）。DOI：10.15347 / wjm / 2014.010。ISSN 2002-4436。，来自Wikimedia Commons

昆虫和某些节肢动物具有非常有效的直接呼吸系统。它由一个称为气管的管道系统组成，延伸到整个动物的身体。

气管分支成更细的管（直径约1 µm），称为气管。它们被流体占据，并与细胞膜直接缔合。

通过Indolences（文件：Throat Diagram.svg），通过Wikimedia Commons

空气通过一系列称为气孔的阀门状开口进入系统。这些具有响应于失水而关闭以防止干燥的能力。同样，它具有过滤器以防止有害物质进入。

某些昆虫，例如蜜蜂，可以进行旨在使气管系统通气的身体运动。

ill

ill，也称为,，可以在水生环境中有效呼吸。在棘皮动物中，它们由身体表面的延伸组成，而在海洋蠕虫和两栖动物中，它们是簇或簇。

最有效的是鱼类，它由内部g组成。它们是丝状结构，具有充足的血液供应，与水流相反。使用这种“逆流”系统，可以确保最大程度地从水中提取氧气。

ill的通风与动物的运动和嘴巴的张开有关。在陆地环境中，the失去了水的漂浮支撑，它们变干并且细丝聚结，导致整个系统崩溃。

因此，即使水里有大量的氧气，鱼在离开水面时也会窒息而死。

肺

脊椎动物的肺是内腔，内有丰富的血管，其功能是介导与血液的气体交换。在一些无脊椎动物中，我们说的是“肺”，尽管这些结构彼此之间并不同源，而且效率低得多。

在两栖动物中，肺非常简单，类似于在某些青蛙中细分的袋子。可用于交换的表面积在非禽类爬行动物的肺部增加，这些肺部又细分为许多相互连接的囊。

在鸟类谱系中，由于气囊的存在，肺的效率提高了，气囊在通风过程中为空气提供了储备空间。

肺部在哺乳动物中达到其最大复杂度（请参阅下一节）。肺部富含结缔组织，周围被称为内脏胸膜的上皮薄层所围绕，该薄层上皮在内脏胸膜中延续，并与胸部壁对齐。

两栖动物使用正压使空气进入肺部，而非禽类爬行动物，鸟类和哺乳动物则使用负压，其中肋骨笼的膨胀将空气推入肺部。

人体呼吸系统的部分（器官）

在人类以及其他哺乳动物中，呼吸系统由上部组成，上部由口腔，鼻腔，咽部和喉部组成。下部由气管和支气管以及肺组织的一部分组成。

上部或上呼吸道

鼻孔是空气进入的结构，其后是鼻腔，鼻腔内衬有分泌粘液物质的上皮。内部鼻孔与咽部（我们通常称为喉咙）相连，在这里发生两种途径的交叉：消化道和呼吸道。

空气通过声门的开口进入，而食物则通过食道进入。

会厌位于声门上，目的是防止食物进入气道，在口咽-位于嘴后的部分-喉咽-最下段-之间建立边界。声门进入喉部（“语音盒”），这又让位于气管。

下部或下呼吸道

气管是管状导管，直径为15-20mm，长度为11厘米。它的壁用软骨组织加固，以避免结构崩溃，因此，它是半柔性结构。

软骨呈新月形，呈15或20圈，也就是说，它没有完全包围气管。

转录子分支成两个支气管，每个肺一个。与左侧相比，右侧更垂直，并且更短且更大。第一次分裂后，肺实质中连续进行细分。

由于软骨，肌肉和粘膜的存在，支气管的结构类似于气管，尽管当支气管直径达到1mm时，软骨板会逐渐消失直至消失。

在它们内部，每个支气管分成称为细支气管的小管，通向肺泡管。肺泡具有单个非常薄的细胞层，有助于与毛细管系统进行气体交换。

肺组织

宏观上，肺被裂痕分成裂片。右肺由三个肺叶组成，左肺只有两个肺叶。但是，气体交换的功能单元不是肺，而是肺毛细血管单元。

肺泡是小囊，形状像葡萄串，位于细支气管末端，对应于气道的最小部分。它们由两种类型的单元I和II覆盖。

肺泡

I型电池的特点是很薄，可以扩散气体。II型的那些比前一组小得多，更薄，它们的功能是分泌表面活性剂类型的物质，从​​而促进通气中肺泡的扩张。

上皮细胞散布着结缔组织的纤维，因此肺具有弹性。类似地，存在广泛的发生气体交换的肺毛细血管网络。

肺被称为胸膜的间皮组织壁包围。这种组织通常被称为虚拟空间，因为它内部不包含空气，仅含有微量的液体。

呼吸系统的喉气管支气管部分的3D图

肺的缺点

肺部的缺点是气体交换仅发生在肺泡和肺泡管中。到达肺部但位于未发生气体交换的区域的空气量称为死区。

因此，人类的通风过程效率很低。正常的通风只能替代肺中六分之一的空气。在强制呼吸事件中，会截留20-30％的空气。

肋骨

肋骨

肋骨笼罩着肺部，由一组肌肉和骨骼组成。骨骼部分由颈椎和背脊，肋骨和胸骨组成。横diaphragm膜是在房屋后部发现的最重要的呼吸肌。

肋骨中插入了其他肌肉，称为肋间肌。其他人则参加呼吸力学，如胸锁乳突肌和斜角肌，它们来自头部和颈部。这些元素被插入胸骨和第一肋骨。

它是如何工作的？

氧的吸收对于细胞呼吸过程至关重要，在该过程中，该分子的吸收发生是基于通过代谢过程在饲喂过程中获得的营养物来产生ATP。

换句话说，氧气用于氧化（燃烧）分子，从而产生能量。此过程的残留物之一是二氧化碳，必须将其排出体外。呼吸涉及以下事件：

通风

该过程从吸气过程中捕获大气中的氧气开始。空气通过鼻孔进入呼吸系统，穿过所描述的整套管子，直到到达肺部。

吸入空气-呼吸-通常是非自愿的，但可以从自动变为自愿。

在大脑中，脊髓中的神经元负责正常的呼吸调节。但是，身体能够根据氧气需求调节呼吸。

处于静止状态的普通人每分钟平均呼吸六升空气，而在剧烈运动期间，这一数字可能增加到75升。

气体交换

大气中的氧气是混合气体，由71％的氮气，20.9％的氧气和一小部分其他气体（例如二氧化碳）组成。

当空气进入​​呼吸道时，成分立即改变。吸气过程使空气充满水，当空气到达肺泡时，它会与先前吸气中的残留空气混合。此时，氧气的分压降低，而二氧化碳的分压升高。

在呼吸组织中，气体按照浓度梯度移动。由于肺泡中的氧分压（100 mm Hg）比肺毛细血管的血液中的分压高，因此（40 mm Hg）氧气通过扩散过程进入毛细血管。

同样，肺毛细血管（46毫米汞柱）中的二氧化碳浓度高于肺泡（40毫米汞柱）中的二氧化碳浓度，因此二氧化碳以相反的方向扩散：从血液中的毛细血管到肺泡肺。

通过Fluid-filled_alveolus2_ja.svg：用户：delldot（由Hatsukari715修改）衍生作品：OSH FPaD（Fluid-filled_alveolus2_ja.svg），通过Wikimedia Commons

天然气运输

在水中，氧气的溶解度非常低，以至于必须存在一种满足代谢要求的运输手段。在一些小型无脊椎动物中，溶解在其流体中的氧气量足以满足个人的需求。

但是，在人类中，以这种方式运输的氧气仅足以满足需求量的1％。

因此，血液中的色素会携带氧气和大量的二氧化碳。在所有脊椎动物中，这些色素仅限于红细胞。

在动物界，最常见的色素是血红蛋白，血红蛋白是一种蛋白质分子，其结构中含有铁。每个分子由5％的血红素和95％的血红蛋白组成，这些血红素导致血液呈红色并与氧气可逆结合。

可以与血红蛋白结合的氧气量取决于许多因素，包括氧气的浓度：高浓度时（如在毛细血管中），血红蛋白与氧气结合；氧的含量高。当浓度低时，蛋白质释放氧气。

其他呼吸色素

尽管血红蛋白是所有脊椎动物和一些无脊椎动物中存在的呼吸色素，但它不是唯一的一种。

在一些十足纲甲壳动物，头足纲甲壳动物和软体动物中，有一种蓝色色素称为血蓝蛋白。该分子具有两个铜原子，而不是铁。

在多毛类的四个家族中，有一种色素色氯色丁，一种结构上具有铁并且呈绿色的蛋白质。它在结构和功能上类似于血红蛋白，尽管它并不局限于任何细胞结构，并且在血浆中是游离的。

最后，有一种色素的携氧能力比称为血红素的血红蛋白低得多。它是红色的，存在于各种类型的海洋无脊椎动物中。

常见疾病

哮喘

这是一种影响呼吸道，导致其肿胀的病理。在哮喘发作中，气道周围的肌肉发炎，可大量进入系统的空气减少。

可能由一系列称为过敏原的物质引发这种攻击，这些物质包括宠物毛皮，螨虫，寒冷的气候，食品中的化学物质，霉菌，花粉等。

肺水肿

肺水肿由肺部积液组成，这使个人难以呼吸。原因通常与充血性心力衰竭有关，其中心脏不能泵出足够的血液。

血管中压力的增加将液体推入肺部内部的空气空间，从而减少了肺部氧气的正常运动。

肺水肿的其他原因包括肾功能衰竭，存在将血液输送至肾脏的狭窄动脉，心肌炎，心律不齐，体力活动过度，使用某些药物等。

最常见的症状是呼吸急促，呼吸急促，泡沫或血液吐出，以及心律加快。

肺炎

肺炎是肺部感染，可由多种微生物引起，包括细菌，例如肺炎链球菌，金黄色葡萄球菌，流感嗜血杆菌，肺炎支原体和肺炎衣原体，病毒或真菌，如大肠肺炎单胞菌。

它表现为肺泡腔发炎。这是一种高度传染性的疾病，因为病原体可以通过空气传播，并且可以通过打喷嚏和咳嗽迅速传播。

最易患此病的人群包括65岁以上且有健康问题的人。症状包括发烧，发冷，咳嗽痰，呼吸急促，呼吸急促和胸痛。

大多数情况下不需要住院治疗，可以通过口服，休息和饮用液体抗生素（对于细菌性肺炎）进行治疗。

支气管炎

支气管炎是由感染或其他原因引起的将氧气输送到肺部的管中的炎症过程而发生的。该疾病分为急性和慢性。

症状包括全身不适，咳嗽粘液，呼吸急促和胸闷。

为了治疗支气管炎，建议服用阿司匹林或对乙酰氨基酚以降低发烧，多喝水和休息。如果是由细菌引起的，则应服用抗生素。

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