Prawie połowa procesów zachodzących w komórkach nie może się obejść bez udziału tlenu. Niestety, organizm nie potrafi go magazynować. W związku z tym układ oddechowy musi stale zaopatrywać komórki w  ten życiodajny gaz.

RmoMdzsU3ixBu1

Fotografia przedstawia obraz prześwietlenia płuc, czyli rentgenogram. Na szarym zdjęciu jaśniejsze poziome paski to kości obojczyków i żeber. W środku trójkątny zarys serca, pod nim grube białe narządy pokarmowe. Lekko zarysowane drzewkowate oskrzela.

1. Górne drogi oddechowe

Układ oddechowy zapewnia sprawne pobieranie i transport gazów oddechowych – tlenu i dwutlenku węgla, a także wymianę gazową. Składa się z górnych i dolnych dróg oddechowych oraz narządu wymiany gazowej – płuc. Do górnych dróg oddechowych należą jama nosowa oraz gardło. Dolne drogi oddechowe tworzą: krtań, tchawica i oskrzela.

R12lOl5yIe7L21

Ilustracja przedstawia sylwetkę torsu człowieka z wrysowanymi ciemnoróżowymi narządami układu oddechowego. Na niebiesko po prawej podpisano górne drogi oddechowe: jamę nosową i gardło. Klamerka poniżej obejmuje płuco. Po lewej podpisy dolnych dróg oddechowych: krtań, tchawica, oskrzela, oskrzeliki, pęcherzyki płucne. Do układu oddechowego zalicza się też mięsień przepona.

Wprowadzane do organizmu powietrze musi zostać najpierw ogrzane i nawilżone, a także oczyszczone z pyłów. Drogi oddechowe mają liczne przystosowania do pełnienia tych funkcji:

• oczyszczanie powietrza – drogi oddechowe wyścielone są nabłonkiem zaopatrzonym w rzęski i gruczoły śluzowe; do śluzu pokrywającego nabłonek przylegają drobiny kurzu i zostają sklejone; ruch rzęsek przesuwa je do gardła, skąd zanieczyszczenia zostają wykrztuszone, lub po połknięciu trafiają do przewodu pokarmowego; dodatkowo wnętrze jamy nosowej porastają włoski stanowiące barierę dla pyłów; kaszel i kichanie to sposoby na pozbycie się nadmiaru śluzu i zanieczyszczeń; drażniące substancje są usuwane przez powietrze, które wydobywa się z płuc pod dużym ciśnieniem z prędkością nawet 160 km/h;

• nawilżanie powietrza – woda zawarta w śluzie paruje i nawilża powietrze, dzięki czemu ułatwia przenikanie tlenu do krwi w końcowym odcinku dróg oddechowych;

• ogrzewanie powietrza – wnętrze nosa i drogi oddechowe są dobrze ukrwione; krew oddaje ciepło powietrzu wypełniającemu drogi oddechowe.

R1YqOZ11AOjRx1

Ilustracja przedstawia nieregularne różowe komórki nabłonka oddechowego z niebieskimi jądrami. Na nich kropkowana warstwa śluzu. Z prawej komórka z jaśniejszymi pęcherzykami, opisana jako komórka produkująca śluz. Niektóre komórki są bez pionowych rzęsek, inne mają rzęski.

Z jamy nosowej powietrze jest transportowane przez gardło do tchawicy. W gardle krzyżują się drogi układu oddechowego i pokarmowego – pokarm z jamy ustnej przez gardło przesuwany jest do przełyku.

2. Dolne drogi oddechowe

Powietrze z górnych dróg oddechowych dostaje się do krtani, narządu głosu zbudowanego z chrząstek połączonych ze sobą ruchomo za pomocą więzadeł i mięśni. Między gardłem i krtanią znajduje się ruchoma chrząstka – nagłośnianagłośnianagłośnia. Działa ona jak zastawka, która podczas oddychania i mówienia uniesiona jest do góry, co umożliwia transport wdychanego powietrza do krtani i tchawicy. Podczas przełykania nagłośnia opada i zamyka wejście do krtani, zabezpieczając drogi oddechowe przed dostaniem się do nich cząstek pokarmu. Czasem, gdy podczas przełykania zrobimy głęboki wdech (chcąc np. coś głośniej powiedzieć), nagłośnia nie zdąży się zamknąć i pokarm razem ze strumieniem powietrza trafia do krtani. Powoduje to podrażnienie receptorów mechanicznych we wnętrzu krtani i odruch kaszlu.

R1WUEuEybMyt11

Ilustracja przedstawia z profilu dwie sylwetki głowy człowieka. Wrysowano ciemnoróżowe drogi oddechowe z jasnoróżową nagłośnią, opisaną cyfrą jeden. Po lewej sytuacja przy wdechu: nagłośnia uniesiona do góry, powietrze (strzałki) wchodzi do dróg oddechowych. Z prawej sytuacja przy przełykaniu: nagłośnia opuszczona, drogi oddechowe zamknięte. Pokarm przechodzi do przełyku.

Najwęższy odcinek krtani to głośniagłośniagłośnia, w której powstają dźwięki. Błona śluzowa tworzy w niej poprzeczne fałdy – struny głosowestruny głosowestruny głosowe, między którymi znajduje się szpara głosowa. Podczas mówienia struny głosowe napinają się, a szpara ulega zmniejszeniu. Wychodzące z płuc powietrze wprawia w drgania struny, co powoduje wydawanie głosu. Dźwięki ludzkiej mowy powstają przy współudziale krtani, języka, podniebienia, policzków, warg i zębów.

RqJsI6Kozt6Vt1

Ilustracja przedstawia 3 rysunki różowej krtani, widzianej z góry. Szare, pionowe paski obrazują fałdy (struny) głosowe. Między nimi brązowa szpara o różnej szerokości to wejście do tchawicy. Pierwszy z lewej to sytuacja, kiedy szpara jest szeroko otwarta. Podpis: milczenie. W środku szpara nagłośni jest zwężona. Podpis: szeptanie. Z prawej szpara nagłośni jest zamknięta, podpis: mówienie.

Z krtani powietrze przechodzi do tchawicy. Ma ona kształt rury wzmocnionej z przedniej strony chrząstkami w kształcie półpierścieni, co zabezpiecza jej ściany przed zapadaniem się. W górnej części klatki piersiowej tchawica rozgałęzia się na dwa oskrzela prowadzące powietrze do płuc.

3. Płuca

Płuca to narządy wymiany gazowej znajdujące się w klatce piersiowej. Z zewnątrz ochrania je cienka podwójna błona, zwana opłucnąopłucnaopłucną, wypełniona niewielką ilością płynu. Zapobiega ona uszkodzeniu płuc wskutek tarcia o żebra i inne kości klatki piersiowej w czasie ruchów oddechowych.

RmoMdzsU3ixBu1

Fotografia przedstawia obraz prześwietlenia płuc, czyli rentgenogram. Na szarym zdjęciu jaśniejsze poziome paski to kości obojczyków i żeber. W środku trójkątny zarys serca, pod nim grube białe narządy pokarmowe. Lekko zarysowane drzewkowate oskrzela.

Wewnątrz płuc oskrzela rozgałęziają się drzewiasto, formując system coraz drobniejszych kanalików zwanych oskrzelikami. Na ich końcach znajdują się pęcherzyki płucne. Jest ich ok. 600 mln i łącznie mają powierzchnię 90 mIndeks górny 2². Skupione blisko siebie pęcherzyki tworzą strukturę podobną do grona winogron. Pęcherzyki płucne otoczone są gęstą siecią naczyń włosowatych. Pomiędzy nimi a powietrzem z pęcherzyka płucnego odbywa się na drodze dyfuzji wymiana gazowa. Przenikanie tlenu do krwi i dwutlenku węgla z krwi do pęcherzyka odbywa się bardzo szybko i sprawnie dzięki temu, że:

• ściany pęcherzyka i włosowatych naczyń krwionośnych zbudowane są z cienkiego nabłonka jednowarstwowego płaskiego;

• sieć naczyń włosowatych pokrywających pęcherzyki jest bardzo gęsta;

• pęcherzyki płucne tworzą bardzo dużą powierzchnię wymiany gazowej.

RcwjLOIK9rmdz1

Ilustracja przedstawia 3 beżowe groniaste pęcherzyki na wspólnej rurce, podpisanej jako oskrzelik. Na jednym z pęcherzyków leżą siateczki naczyń włosowatych. Od nich w górę niebieskie i czerwone naczynia krwionośne.

4. Wentylacja płuc

Jednym z najważniejszych przejawów życia jest oddychanie. U człowieka składają się na nie procesy wentylacji płuc, wymiany gazowej oraz oddychania wewnątrzkomórkowego. Podczas wentylacji odbywa się pobieranie i usuwanie powietrza z płuc. Powietrze bogate w tlen dostaje się do płuc podczas wdechu, a następnie, zubożone o część tlenu, w czasie wydechu usuwane jest na zewnątrz. Za wentylację płuc odpowiadają:

• mięśnie międzyżebrowe, rozszerzające i zwężające klatkę piersiową;

• przepona – płaski mięsień oddechowy oddzielający klatkę piersiową od jamy brzusznej.

Podczas wdechu przepona kurczy się i obniża, natomiast zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe kurczą się i podnoszą żebra do góry. Dzięki temu objętość klatki piersiowej zwiększa się, pęcherzyki płucne rozszerzają i następuje zassanie powietrza do płuc. Przy wydechu przepona rozluźnia się i unosi się biernie do góry, mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne również się rozluźniają. Równocześnie kurczą się mięśnie wewnętrzne, dlatego żebra opadają, a powietrze wypychane jest na zewnątrz. Ruchy przepony są automatyczne, ale w pewnym zakresie mogą być świadomie modyfikowane, np. podczas nurkowania i śpiewu.

RdDRbtCb7nGtA1

Wdech widok z boku i z przodu. Przepona obniża się, klatka piersiowa (żebra i mostek) unosi się do góry. Wydech widok z boku i z przodu. Przepona unosi się do góry, klatka piersiowa (żebra i mostek) opada w dół.

Wdech widok z boku i z przodu. Przepona obniża się, klatka piersiowa (żebra i mostek) unosi się do góry. Wydech widok z boku i z przodu. Przepona unosi się do góry, klatka piersiowa (żebra i mostek) opada w dół.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Wdech widok z boku i z przodu. Przepona obniża się, klatka piersiowa (żebra i mostek) unosi się do góry. Wydech widok z boku i z przodu. Przepona unosi się do góry, klatka piersiowa (żebra i mostek) opada w dół.

Wentylacja płucwentylacja płucWentylacja płuc oparta na rytmicznych wdechach i wydechach to proces zachodzący bez udziału świadomości. Jej tempo zależy od zawartości dwutlenku węgla we krwi – wzrost jego stężenia zwiększa częstość oddechów. W czasie spoczynku człowiek wykonuje ok. 12‑16 oddechów na minutę, pobierając i usuwając za każdym razem ok. 0,5 l powietrza. Ilość powietrza, jaką są w stanie zmieścić płuca dorosłego człowieka, wynosi zwykle 4500 ml u mężczyzn i 3200 ml u kobiet. Pojemność płuc jest wskaźnikiem wydolności organizmu i zależy od wieku, płci, sprawności fizycznej, palenia papierosów.

5. Wymiana gazowa

Krew transportuje gazy oddechowe pomiędzy płucami a tkankami. Przenikanie tlenu z płuc do krwi, a dwutlenku węgla z krwi do płuc nosi nazwę wymiany gazowej zewnętrznejwymiana gazowa zewnętrznawymiany gazowej zewnętrznej. Po wdechu w pęcherzykach płucnych stężenie tlenu jest wyższe niż w krwi dopływającej do płuc. To powoduje, że zgodnie z różnicą stężeń tlen na drodze dyfuzji przechodzi przez ściany pęcherzyków płucnych i naczyń włosowatych do osocza, a następnie do erytrocytów. Na tej samej zasadzie odbywa się dyfuzja dwutlenku węgla do pęcherzyków płucnych. Tlen, dostając się do erytrocytu, tworzy nietrwałe połączenie z hemoglobiną i powstaje oksyhemoglobinaoksyhemoglobinaoksyhemoglobina. W tej postaci tlen transportowany jest do komórek ciała. Tam zachodzi wymiana gazowa wewnętrznawymiana gazowa wewnętrznawymiana gazowa wewnętrzna. W naczyniach włosowatych docierający do komórek ciała tlen odłącza się od oksyhemoglobiny i dyfunduje do komórek. Dwutlenek węgla przenika z komórek ciała do osocza krwi, w którym się rozpuszcza. Część dwutlenku węgla nietrwale łączy się z hemoglobiną. Z krwią jest transportowany do pęcherzyków płucnych.

R6FgHpEEys9vS1

Galeria zawiera plansze z ilustracjami, dotyczącymi transportu gazów oddechowych w organizmie. Ilustracja przedstawia dwa rysunki. Na każdym u góry pęcherzyk płucny, u dołu różowe komórki w tkankach, wygięte naczynia krwionośne z krwinkami i strzałki: niebieska z napisem: krew nieutlenowana i różowa z napisem: krew utlenowana. Z lewej transport tlenu. Od pęcherzyka płucnego turkusowe strzałki do krwi i podpis: wymiana gazowa zewnętrzna. Poniżej turkusowe strzałki do komórek i podpis: wymiana gazowa wewnętrzna. Z prawej transport dwutlenku węgla. Granatowe strzałki z komórek do krwi (wymiana gazowa wewnętrzna) i z krwi do pęcherzyka płucnego(wymiana gazowa zewnętrzna).

RYUzPtadtCxZZ1

Ilustracja przedstawia schematycznie drogę tlenu (niebieskie strzałki) i dwutlenku węgla (czerwone strzałki). U góry szafirowy pasek z bąbelkami z napisem: powietrze atmosferyczne. Niżej błękitny pasek z napisem: układ oddechowy. Kolejny różowy pasek z napisem: układ krwionośny. Najniżej liliowy pasek z bryłkami z napisem: komórki ciała. Na pasku układu krwionośnego różowy prostokąt z czerwonym napisem: serce. Tlen z powietrza przechodzi przez jamę nosową, gardło, krtań, tchawicę, oskrzela, oskrzeliki i pęcherzyki płucne do naczyń włosowatych. Stąd żyłą płucną do lewego przedsionka i lewej komory serca, do tętnic, naczyń włosowatych i komórek ciała. Dwutlenek węgla przebywa tę samą drogę w odwrotnym kierunku. Jedynie w sercu płynie przez prawą, a nie lewą część.

RkshU8CieJuhL1

Ilustracja przedstawia schematycznie drogę tlenu i dwutlenku węgla w organizmie. Pionowy szafirowy pas z bąbelkami ma u góry napis: powietrze atmosferyczne. Kolejny w prawo to błękitny pas z napisem u góry: pęcherzyki płucne. Dalej beżowy pas z napisem: krew i liliowy pas z bryłkami z napisem: komórki ciała. Na pasach białe kółeczka z napisem: tlen i strzałki w prawo. Poza pasami z prawej na wysokości tlenu napis: zużywany w procesie oddychania komórkowego. Pod tlenem większe białe kółeczka z napisem: dwutlenek węgla i strzałki w lewo. Przy nim z prawej napis: wytwarzany w procesie oddychania komórkowego. U dołu z prawej napis: oddychanie komórkowe. W lewo kolejno: wymiana gazowa wewnętrzna, wymiana gazowa zewnętrzna i wentylacja płuc.

R1BD4HZYLrcSJ1

Ilustracja przedstawia cząsteczki chemiczne w formie kolorowych zwojów. Przy cząsteczkach błękitne kuleczki z napisem: tlen. Z lewej cząsteczka hemoglobiny. Składa się z dwóch zwojów fioletowych i dwóch błękitnych. Na nich zielone tarcze z fioletowymi guzkami. Fioletowe strzałki ukosem w dół do tlenu i cząsteczki oksyhemoglobiny. Ma dwa zwoje czerwone i dwa różowe. Do guzków na tarczach przyczepione po dwie kuleczki tlenu. Od niej ukosem w górę czerwona strzałka do hemoglobiny i w bok do tlenu.

RIfkLQL5VOQoV1

Ilustracja przedstawia reakcję chemiczną w osoczu, umożliwiającą transport dwutlenku węgla. Użyte symbole chemiczne. U góry symbol dwutlenku węgla i niebieski napis powietrze. Pod poziomą kreską czerwony napis: osocze i reakcja woda plus dwutlenek węgla. Od niej strzałka w dół do produktu reakcji: kwasu węglowego. Niżej produkty jego dysocjacji: dwa protony wodoru i jon węglanowy. Ramka oznacza, że głównie w postaci jonu węglanowego dwutlenek węgla jest transportowany w organizmie.

RnBEynMhNh5Nb1

Ilustracja przedstawia dwa diagramy pierścieniowe z sylwetką główki w środku. W obu te same gazy oznaczono tym samym kolorem. Lewy diagram przedstawia skład powietrza wdychanego (błękitna strzałka do główki). Jest w nim 78 procent azotu (zielony), 21 procent tlenu (pomarańczowy) , 97 setnych procenta dwutlenku węgla (żółty) i 4 setne procenta innych gazów (granatowy). Prawy diagram przedstawia skład powietrza wydychanego (strzałka od główki). Ilość azotu nie zmieniła się. Tlenu jest 16 procent, dwutlenku węgla pięć i cztery setne procenta, innych gazów jest 96 setnych procenta.

Podsumowanie

• Układ oddechowy składa się z górnych i dolnych dróg oddechowych oraz płuc.

• W drogach oddechowych znajduje się orzęsiony, produkujący śluz nabłonek, dzięki któremu powietrze jest oczyszczane, nawilżane i ogrzewane.

• Głośnia jest miejscem powstawania głosu.

• Parzyste płuca stanowią narząd wymiany gazowej.

• Na proces oddychania u człowieka i innych organizmów płucodysznych składają się: wentylacja płuc, wymiana gazowa, oddychanie wewnątrzkomórkowe.

• W wentylację płuc zaangażowane są m.in. mięśnie międzyżebrowe i przepona.

• Wymiana gazowa w płucach i tkankach odbywa się na drodze dyfuzji zgodnie z różnicą stężeń.

• Wymiana gazowa zewnętrzna zachodzi między pęcherzykiem płucnym a krwią.

• Wymiana gazowa wewnętrzna zachodzi między krwią a komórkami ciała.

• Tlen transportowany jest w postaci oksyhemoglobiny, dwutlenek węgla głównie w postaci rozpuszczonej w osoczu.

Słowniczek

Zadania