Ademhalingssysteem: Handige notities over het ademhalingssysteem van verschillende dieren

Handige notities over het ademhalingsstelsel van verschillende dieren!

Kraakbeenachtige vissen vormen het meest primitieve kieuwsysteem. In Scoliodon liggen achter de hyoidboog vijf paar kieuwruggen.

De kieuwspleet voor de hyoidboog is gereduceerd tot een spiracle met een extreem kleine opening in de farynx en de uitwendige opening is gesloten en bereikt het oppervlak niet. Cutane ademhaling is afwezig in haaien.

Amphibia - Rana (Frog):

In Amphibia is huidademhaling de steunpilaar. De huid wordt altijd vochtig gehouden en de klierhuid scheidt overvloedig slijm af om de huid altijd vochtig te houden. Er is ook longrespiratie, hoewel het percentage zuurstof dat via de longen wordt opgenomen minimaal is.

De larvale stadia vertonen kieuwademhaling zoals in het kikkervisje. Luchtwegen van de kikker omvat externe nares, nasale kamers, interne nares, bucco-pharyngeale holte, glottis en laryngo-tracheale kamer. Gill-spleten en kieuwbuidels ontbreken.

Reptilia - Calotes (Lizard):

Reptielen zijn volledig landdieren. Ze ademen lucht door hun neusgaten en lucht komt de longen binnen via de farynx, glottis en luchtpijp. De wand van de longen wordt in zakachtige longblaasjes gegooid, in wiens muren bloedcapillairen zitten. In deze longblaasjes vindt uitwisseling van gassen plaats. Zowel inspiraties als expiratie worden teweeggebracht door ribben en intercostale spieren.

Aves-Columba (duif):

Bij vogels is er alleen pulmonaire ademhaling. Bij duiven is de luchtpijp zo lang als de nek en de tracheale ringen bot en compleet zijn. De primaire bronchiën worden ook ondersteund door overlappende C-vormige kraakbeenringen. Het geluid producerende orgaan staat bekend als het caudale strottenhoofd of syrinx. De longen zijn min of meer vast, onmiskenbaar, minder elastisch en klein.

De longen hebben daarnaast negen luchtzakken, één paar cervicale, één paar voorste thoracale, één paar achterste thoracale, één paar van de buik en een mediane interclaviculaire luchtzak. Deze luchtzakken helpen om het gewicht van de vogel te verlichten en dienen ook voor het oxygeneren van de lucht tijdens het uitademen.

Omdat oxygenatie van bloed plaatsvindt tijdens zowel inspiratie als expiratie, wordt gezegd dat ademhaling bij vogels dubbele ademhaling is. Inspiratie en uitademing worden teweeggebracht door de activiteit van borstbeen, intercostale spieren en buikspieren. Aanwezigheid van capillairen in de open lucht, luchtzakjes en afwezigheid van resterende vieze lucht maken vogellongen het meest efficiënt bij alle gewervelde dieren.

Zoogdieren - Oryctolagus (konijn):

Zoogdieren hebben een goed aangepast ademhalingssysteem dat geschikt is voor terrestrische omgevingen. De longen worden in de borst boven een gespierd diafragma geplaatst. Er is heel weinig ruimte tussen de borstwand en de longen.

De longen van het konijn zijn 4-lobbig aan de rechterkant: anterieure azygoot, superieur of apicaal, rechts anterieure, rechts achterste en achterste azygote en 2-lobbige aan de linkerkant: linker voorste en achterste achterste kwab. De lucht komt binnen door de neusholte die zich naar buiten opent door de externe neus en in de keelholte door de interne neus, deze kunnen gesloten worden door het eindgedeelte van het zachte gehemelte om te voorkomen dat er voedseldeeltjes in de neusholte komen . De lucht passeert dan door de keelholte en van hier uit komt het in de glottis en bereiken strottenhoofd en luchtpijp de bronchiën en de bronchiolen in de longen.

Wanneer de borstholte groter wordt door het oplopen van de ribben en het sternum en door het diafragma te verlagen, vergroten de longen ook het opzuigen van lucht van buitenaf. Vervaldatum is een omgekeerd proces. De wand van de longblaasjes is rijkelijk voorzien van bloed. Hier vindt dus uitwisseling van gassen plaats.

Uitwisseling van gassen:

De lucht bereikt de alveoli van de longen tijdens de inspiratie. De atmosferische lucht bevat

Zuurstof 20, 9 procent kooldioxide 0, 04 procent

Stikstof en andere inerte gassen 79 procent Waterdamp Variabel.

(i) Gassen diffunderen altijd van een gebied met een hogere concentratie naar het gebied met lagere concentraties.

(ii) Gassen oefenen altijd druk uit op alle wanden van hun container en vullen hun container volledig.

(iii) De moleculen van gassen zijn altijd in beweging. Tijdens de ademhaling zijn de longen en de luchtwegen nooit leeg. In plaats daarvan is er een teugvolume lucht (ongeveer 500 ml).

De ademhalingsgassen zoals zuurstof en koolstofdioxide kunnen vrij bewegen door het diffusieproces. Het proces van diffusie is rechtevenredig met de druk die alleen door het gas wordt veroorzaakt. De druk uitgeoefend door een individueel gas wordt partiële druk genoemd. Het wordt weergegeven als PO2, PCO2, PN2 voor respectievelijk zuurstof, koolstofdioxide en stikstof.

Gassen worden uitgewisseld in de longen en de lichaamsweefsels.

(A) Uitwisseling van gassen in de longen:

De longslagaders vervoeren gedeoxygeneerd (veneus) bloed naar de longen en de longaders dragen zuurstofrijk (slagaderlijk) bloed uit de longen. In de longen vindt de uitwisseling van gassen plaats tussen longblaasjes en bloedcapillairen. Dit wordt ook externe ademhaling genoemd.

De wand van de longblaasjes is erg dun en heeft een rijk netwerk van bloedcapillairen. Hierdoor lijkt de alveolaire wand een blad stromend bloed te zijn en wordt het ademhalingsmembraan (= alveolaire capillaire membraan) genoemd. Het ademhalingsmembraan bestaat hoofdzakelijk uit (a) alveolair epithelium (b) epitheliaal basismembraan, (c) een dunne interstitiële ruimte (d) capillaire basaalmembraan en (e) capillair endotheel.

Al deze lagen vormen een membraan met een dikte van 0, 2 mm. Het ademhalingsmembraan heeft een limiet van gasuitwisseling tussen longblaasjes en longblaasjes. Het wordt diffusiecapaciteit genoemd. De diffunderende capaciteit wordt gedefinieerd als het volume gas dat per minuut door het membraan diffundeert voor een drukverschil van 1 mm Hg.

Het is verder afhankelijk van de oplosbaarheid van de diffunderende gassen. Met andere woorden bij een bepaald drukverschil is de diffusie van koolstofdioxide 20 keer sneller dan zuurstof en die van zuurstof is twee keer sneller dan stikstof. De partiële zuurstofdruk (PO2) in de longblaasjes is hoger dan die in het gedeoxygeneerde bloed in de haarvaten van de longslagaders. Naarmate de gassen van een hogere naar een lagere concentratie diffunderen, is de zuurstoftoevoer van de longblaasjes naar het bloed.

Het omgekeerde is het geval met betrekking tot koolstofdioxide. De partiële druk van koolstofdioxide (PCO 2 ) is hoger bij gedeoxygeneerd bloed (46 mm Hg) dan bij longblaasjes (40 mm Hg), daarom gaat kooldioxide van het bloed naar de longblaasjes.

De partiële stikstofdruk (PN2) is dezelfde (573 mm Hg) in de longblaasjes als in het bloed. Deze toestand wordt gehandhaafd omdat stikstof als een gas niet door het lichaam wordt opgebruikt.

(B) Uitwisseling van gassen in weefsels:

Het zuurstofrijke bloed wordt vanuit de bloedcapillairen naar het hart gestuurd. Het hart verdeelt. Dit zuurstofrijk bloed naar verschillende lichaamsdelen via slagaders. De slagaders verdelen zich van de arteriolen. De laatste delen zich verder op om haarvaten te vormen.

De uitwisseling van zuurstof en kooldioxide tussen weefsel bloed capillairen en weefselcellen vindt plaats die ook wel interne ademhaling wordt genoemd. De partiële zuurstofdruk is hoger (95 mm Hg) dan die van de lichaamscellen (20 mm Hg) en de partiële kooldioxidedruk is lager (46 mm Hg) dan die van de lichaamscellen (52 mm Hg).

Daarom diffundeert zuurstof via weefselvloeistof van het capillaire bloed naar de lichaamscellen en diffundeert koolstofdioxide via weefselvloeistof uit de lichaamscellen van het capillaire bloed. Nu wordt het bloed gedeoxygeneerd. De laatste wordt naar het hart gedragen en dus naar de longen.

Transport van gassen in bloed:

Bloed voert zuurstof van de longen naar het hart en van het hart naar verschillende lichaamsdelen. Het bloed brengt ook koolstofdioxide van de lichaamsdelen naar het hart en vervolgens naar de longen.

A. Transport van zuurstof:

(i) Als opgelost gas:

Ongeveer 3 procent van de zuurstof in het bloed wordt opgelost in het plasma dat zuurstof naar de lichaamscellen transporteert.

(ii) Als oxyhemoglobine:

Ongeveer 97% van de zuurstof wordt in combinatie met hemoglobine van de erythrocyten gedragen. Zuurstof en hemoglobine combineren in een gemakkelijk omkeerbare reactie om oxyhemoglobine te vormen.

Onder de hoge partiële druk bindt zuurstof gemakkelijk met hemoglobine in de pulmonale (long) bloedcapillairen. Wanneer dit zuurstofrijke bloed de verschillende weefsels bereikt, neemt de partiële zuurstofdruk af en worden de bindingen die zuurstof vasthouden aan hemoglobine onstabiel. Dientengevolge wordt zuurstof vrijgemaakt uit de bloedcapillairen.

Een normaal persoon heeft ongeveer 15 gram hemoglobine per 100 ml bloed. 1 gram hemoglobine bindt ongeveer 1, 34 ml zuurstof. Dus draagt ​​gemiddeld 100 ml bloed ongeveer 20 ml (19, 4 ml precies) van O2. Daarom wordt onder normale omstandigheden ongeveer 5 ml zuurstof door 100 ml bloed getransporteerd.

Tijdens inspanning of onder inspannende omstandigheden verbruiken de spiercellen meer zuurstof. De partiële zuurstofdruk in het weefsel daalt, waardoor het bloed op weefselniveau slechts 4, 4 ml zuurstof / 100 ml bloed bevat. Zo wordt ongeveer 15 ml zuurstof tijdens het sporten door hemoglobine getransporteerd.

Oxygen-hemoglobinedissociation curve:

Het percentage hemoglobine dat is gebonden aan O2 wordt procentverzadiging van hemoglobine genoemd. Het hangt af van de PO 2 in het bloed. PO2 in het geoxygeneerde bloed dat de longen verlaat is ongeveer 95 tot 97 mm Hg en bij dit P02 is hemoglobine ongeveer 97% verzadigd met O2.

De P0 2 in gedeoxygeneerd bloed dat terugkeert van lichaamsweefsels is slechts 40 mm Hg en bij deze PO2 is hemoglobine slechts ongeveer 70% tot 75% verzadigd met O2. Deze relatie tussen PO 2 en de procentuele saturatie van hemoglobine met O 2 wordt grafisch weergegeven met een curve die de zuurstof-hemoglobine-dissociatiecurve wordt genoemd, wat een typisch sigmoïde is als gevolg van deze relatie. Met andere woorden, deze curve laat zien hoe zuurstof wordt geladen en gelost als gevolg van de partiële druk. Deze curve is afhankelijk van PO 2, PCO 2, temperatuur en pH.

Bohr-effect:

In een zuur medium splitst zuurstof gemakkelijker op hemoglobine. Het effect van verhoogde zuurgraad op hemoglobine wordt genoemd Bohr-effect genoemd naar de Deense fysioloog Christian Bohr. Het Bohr-effect vergemakkelijkt de afgifte van 0 2 uit oxyhemoglobine in de weefsels waar de CO 2 -productie de pH verlaagt.

B. Transport van koolstofdioxide:

Bij de oxidatie van voedsel worden koolstofdioxide, water en energie geproduceerd. Kooldioxide in gasvorm diffundeert uit de cellen in de haarvaten, waar het op drie manieren wordt getransporteerd.

(i) Als opgelost gas:

Wegens zijn hoge oplosbaarheid, wordt ongeveer 7 percenten kooldioxide opgelost in het bloedplasma en in oplossingsvorm vervoerd aan de longen.

Gedeoxygeneerd (veneus) bloed (PCO 2 is 40 mm Hg) en geoxygeneerd (slagaderlijk) bloed (PCO 2 is 40 mm Hg) dragen respectievelijk ongeveer 2, 7 ml en 2, 4 ml CO 2 per 100 ml bloed in opgeloste toestand in plasma. Daarom wordt ongeveer 0, 3 (2, 7 minus 400 ml, 2, 4) ml C02 per 100 ml bloed in opgeloste toestand in bloedplasma getransporteerd. Dit is ongeveer 7% van alle CO 2 getransporteerd door bloed van weefsels naar de longen.

(ii) Als bicarbonaat-ionen:

De opgeloste koolstofdioxide in het bloed reageert met water tot koolzuur. Deze reactie is erg langzaam in het bloedplasma, maar komt zeer snel voor in rode bloedcellen omdat een zinkhoudend enzym, het koolzuuranhydrase, aanwezig in rode bloedcellen, zijn snelheid ongeveer 5000 maal versnelt. Hierdoor komt ongeveer 70% CO 2 (ongeveer 2, 5 ml per 100 ml bloed), ontvangen door bloed uit de weefsels, in de rode bloedcellen waar het reageert met water om koolzuur te vormen (H 2 CO 3 ).

Bijna net zo snel als het is gevormd, dissocieert alle koolzuur van RBC's in waterstof (W) en bicarbonaat-ionen (H 2 CO 3 - ).

De meeste waterstofionen worden vervolgens gecombineerd met het hemoglobine in de rode bloedcellen omdat hemoglobine een krachtige zuur-basebuffer is. Op hun beurt diffunderen veel van de bicarbonaat-ionen in het bloedplasma terwijl chloride-ionen in de rode bloedcellen diffunderen.

Dit wordt mogelijk gemaakt door de aanwezigheid van een speciaal bicarbonaatchloride-dragereiwit in het RBC-membraan dat hun twee ionen in tegengestelde richtingen in snelle snelheden beweegt. Aldus is het chloridegehalte van veneuze (gedeoxygeneerde) RBC's groter dan dat van arteriële (geoxygeneerde) RBC's.

Chlorideverschuiving (= fenomeen van Hamburger). Uitgang van bicarbonaat-ionen verandert de ionische balans tussen het plasma en de erytrocyten (RBC's) aanzienlijk. Om deze ionische balans te herstellen, diffunderen de chloride-ionen uit het plasma in de erythrocyten.

Deze beweging van chloride-ionen wordt chloride-shift genoemd (= fenomeen van Hamburger). De laatste handhaaft een zuur-basenevenwicht van pH 7, 4 voor de bloed- en elektrochemische balans tussen erythrocyten en plasma. De chloride-ionen (CI - ) binnenin

RBC combineert met kaliumion (K + ) tot kaliumchloride (KC1), terwijl waterstofcarbonaationen (HCO 3 ) in het bloedplasma worden gecombineerd met Na + om natriumwaterstofcarbonaat (NaHCO 3 ) te vormen.

(iii) Als carbaminohemoglobine:

Naast het reageren met water, reageert koolstofdioxide ook direct met aminoradicalen (NH 2 ) van hemoglobine om een ​​onstabiele verbinding carbaminohemoglobine (CO 2 HHb, ook geschreven HbCO 2 ) te vormen. Dit is een omkeerbare reactie. Een kleine hoeveelheid koolstofdioxide reageert ook op dezelfde manier met de plasma-eiwitten. Circa 23 procent CO 2 wordt getransporteerd in combinatie met hemoglobine- en plasma-eiwitten.

Afgifte van koolstofdioxide in de longblaasjes van Lung:

De longslagaders vervoeren gedeoxygeneerd bloed naar de longen. Dit bloed bevat koolstofdioxide zoals opgelost in bloedplasma, als bicarbonaat-ionen en als carbominohemoglobine.

(i) CO 2 is minder oplosbaar in arterieel bloed dan in veneus bloed. Daarom diffundeert wat CO 2 van het bloedplasma van de longcapillairen naar de longblaasjes.

(ii) Voor de afgifte van CO 2 uit het bicarbonaat vindt een reeks omgekeerde reacties plaats. Wanneer de hemoglobine van de longbloedcapillairen 02 inneemt, wordt de W daarvan vrijgemaakt. Vervolgens worden de Cl- en HCO 3 -ionen vrijgegeven uit KC1-bloed respectievelijk NaHC03 in de RBC. Hierna reageert HCO 3 - met H + om H 2 CO 3 te vormen . Als gevolg splitst H 2CO 3 zich in koolstofdioxide en water in de aanwezigheid van koolzuuranhydrase-enzym en wordt CO 2 vrijgegeven in de alveoli van de longen.

(iii) Hoge PO 2 in de capillairen van het longbloed als gevolg van oxygenatie van hemoglobine bevordert scheiding van CO 2 van carbaminohemoglobine.

Haldane Effect:

Het binden van zuurstof met hemoglobine heeft de neiging kooldioxide uit het bloed te verdringen. Dit effect wordt het Haldane-effect genoemd (JS Haldane, een Schotse fysioloog). Het is kwantitatief veel belangrijker in het bevorderen van kooldioxidetransport dan het Bohr-effect bij het bevorderen van zuurstoftransport.

Regulering van de ademhaling:

Ademhaling is onder zowel nerveuze als chemische regulering.

Nerveuze regulatie van ademhaling:

Normaal stille ademhaling gebeurt onwillekeurig. Volwassen mensen ademen 12 tot 14 keer per minuut, maar menselijke baby's ademen ongeveer 44 keer per minuut. In elke ademhaling bij de mens is inspiratie goed voor ongeveer twee en duurt het ongeveer drie seconden.

Het 'ademcentrum' bestaat uit groepen neuronen die zich bevinden in de medulla oblongata en pons varolii. Het ademhalingscentrum regelt de snelheid en diepte van de ademhaling. Het ademhalingscentrum is verdeeld in drie grote collecties van neuronen.

1. Dorsal Respiratory Group:

Het bevindt zich in het dorsale deel van de medulla oblongata. Zenuwimpulsen van de dorsale ademhalingsgroep stimuleren de spieren van het diafragma (primaire inspiratoire spier) om de laatste en de externe intercostale spieren plat te drukken om de ribben omhoog te brengen. Dit brengt inspiratie. Dus de dorsale respiratoire groep veroorzaakt voornamelijk inspiratie.

2. Ventraal Respiratoire Groep:

Het bevindt zich in het ventrolaterale deel van de medulla oblongata. Het geeft signalen af ​​voor zowel inspiratie (voor diafragma en externe intercostale spieren) als voor expiratie (voor interne intercostale spieren en buikspierspieren). Dus de ventrale ademhalingsgroep kan ofwel inspiratie of uitademing veroorzaken, afhankelijk van welke neuronen in de groep worden gestimuleerd.

3. Pneumotoxisch centrum:

Het bevindt zich in het dorsale gedeelte van pons varolii. Het geeft impulsen aan alle neuronen van de dorsale respiratoire groep en alleen aan de inspiratoire neuronen van de ventrale respiratoire groep. Deze impulsen reguleren de tijd van inspiratie in zowel normale als abnormale ademhaling. Het primaire effect hiervan is om het 'uitschakelpunt' van het inspiratiesignaal te regelen. Daarom is de functie van het pneumatische centrum voornamelijk om inspiratie te beperken.

Er is nog een ander vreemd centrum dat het apneustische centrum wordt genoemd, gelegen 'in het onderste deel van de pons varolii. Men denkt dat het samenwerkt met het pneumotoxische centrum om de diepte van de inspiratie te beheersen.

4. Chemische regulatie van ademhaling:

Het grootste aantal chemoreceptoren bevindt zich in de halsslagaders. Er bevindt zich echter een aanzienlijk aantal chemoreceptoren in de aorta-organen. De halsslagaderen bevinden zich bilateraal in de vertakking van de gemeenschappelijke halsslagaderen en hun afferente zenuwvezels passeren glossofaryngeale hersenzenuwen en vandaar naar het dorsale ademhalingsgebied van de medulla oblongata. De aorta-lichamen bevinden zich langs de boog van de aorta en hun afferente zenuwvezels lopen door de vagi (Sing, vagus) schedelzenuwen en dus naar het dorsale ademhalingsgebied.

Deze chemoreceptoren van carotide en aorta-lichaampjes worden gestimuleerd door een toename van de koolstofdioxideconcentratie en door een toename in waterstofionenconcentratie (pH) in het slagaderlijke bloed. Verhoogd CO 2 verlaagt de pH resulterende acidose. Deze chemoreceptoren sturen signalen naar de inspiratoire en expiratoire centra. Dus de mate van ademhaling is toegenomen.

Maar zuurstof lijkt geen significant effect te hebben op het ademhalingscentrum.