Wymiana gazowa u zwierząt polega na pobraniu tlenu ze środowiska i dostarczeniu go do komórek oraz usunięciu z nich dwutlenku węgla na zewnątrz organizmu. W oddychaniu bezpośrednim wymiana gazowa odbywa się całą powierzchnią ciała, w oddychaniu pośrednim w narządach  wymiany gazowej. W transporcie gazów między narządami wymiany gazowej a komórkami u niektórych bezkręgowców i wszystkich kręgowców uczestniczy krew. U owadów wymiana gazowa odbywa się bezpośrednio między tchawkami a komórkami.

Mechanizm wymiany gazowej przez skrzela określany jest jako przeciwprądowy. Warunkuje go przeciwny kierunek przepływu krwi w naczyniach krwionośnych skrzeli oraz obmywającej skrzela wody. Ponieważ dyfuzja odbywa się zawsze zgodnie z gradientem stężeń, zachowanie w skrzelach różnicy stężeń O2 i CO2 w wodzie i krwi, dzięki mechanizmowi przeciwprądowemu sprawia, iż dyfuzja gazów jest ułatwiona. U ryb przepływ wody wymuszony jest przez ruchy jamy gębowej oraz pokryw skrzelowych.

U kręgowców lądowych dostarczenie tlenu do płuc, różnie ukształtowanych u poszczególnych gromad, odbywa się poprzez drogi oddechowe. Drogi oddechowe ssaków składają się z jamy nosowej, gardła, krtani ze strunami głosowymi oraz z tchawicy i oskrzeli.
Jama nosowa wyścielona jest błoną śluzową, której główna część tworzy okolicę oddechową, a niewielka, górna część okolicę węchową, zaopatrzoną w nabłonek węchowy. Powietrze w jamie nosowej jest oczyszczane, ogrzewane i nawilżane.
Gardło stanowi skrzyżowanie drogi oddechowej i pokarmowej.
Krtań to krótki przewód, którego szkielet tworzą chrząstki. Stanowią one podporę dla aparatu głosowego. Wnętrze krtani zawiera trzy jamy, z których w środkowej, najwęższej, zwanej głośnią, znajdują się fałdy głosowe. Szpara między nimi to szpara głośni. Wydychane powietrze wprawia w ruch fałdy głosowe, które drgając, rozszerzają lub zwężają szparę, regulując w ten sposób wysokość wydawanego głosu.
Tchawica zbudowana jest z podkowiastych chrząstek ułożonych jedna na drugiej. Podobnie jak pozostałe części dróg oddechowych, wysłana jest nabłonkiem migawkowym, co umożliwia oczyszczanie powietrza. Oskrzela są także zbudowane z chrząstki i wysłane nabłonkiem migawkowym. Wnikają do każdego płata płuc i stopniowo rozgałęziają się na coraz mniejsze. Oskrzeliki końcowe dzielą się na oskrzeliki oddechowe zakończone kilkoma pęcherzykami płucnymi.
Pęcherzyki płucne są cienkościenne i silnie ukrwione. Powierzchnia wymiany gazowej w płucach jest stale wilgotna,co ułatwia dyfuzję gazów.

Schemat budowy układu oddechowego człowieka
Schemat budowy układu oddechowego człowieka

Dyfuzja tlenu i dwutlenku węgla przez ściany pęcherzyków zachodzi dzięki różnicy stężeń tych gazów w pęcherzykach płucnych i we krwi. Stężenie O2 w pęcherzykach jest większe niż we krwi, stąd przenika on do krwi, gdzie jego stężenie jest małe. Również CO2 dyfunduje z krwi do pęcherzyków zgodnie z gradientem stężeń. Podobnie odbywa się dyfuzja gazów między krwią a komórkami docelowymi: O2 wnika do komórek, a CO2 dyfunduje do krwi. Dyfuzja gazów jest zatem możliwa dzięki różnicom ciśnień pargalnych (cząstkowych) tlenu oraz dwutlenku węgla w pęcherzykach płucnych i we krwi.

U ssaków, w tym także u człowieka, podczas wdechu efektem skurczu przepony oraz mięśni międzyżebrowych jest kolejno: rozszerzenie się jamy klatki piersiowej, zmniejszenie ciśnienia w jamie opłucnej, powiększenie objętości płuc i wytworzenie w nich podciśnienia zasysającego powietrze z zewnątrz. Podczas wydechu rozkurcz mięśni oddechowych powoduje zmniejszenie przestrzeni zapełnionej przez płuca i wypieranie powietrza z płuc na zewnątrz. W mechanizmie oddychania fazą czynną jest wdech, fazą bierną – wydech.

Całkowita pojemność płuc obejmuje pojemność życiową (4200 cm3) i objętość zalegającą (1200 cm3). Objętość zalegająca to ilość powietrza, jaka pozostaje w płucach nawet po najgłębszym wydechu.

Na pojemność życiową (ok. 4200 cm3) składa się:
objętość oddechowa (500 cm3) – ilość powietrza wymieniana podczas spokojnego wdechu i wydechu;
objętość uzupełniająca (2500 cm3) – ilość powietrza pobierana podczas pogłębionego wdechu;
objętość zapasowa (ok. 1200 cm3) – ilość powietrza usuwana z płuc podczas pogłębionego wydechu.

Regulacja pracy układu oddechowego odbywa się przy udziale ośrodków oddechowych, które reagują na zwiększenie stężenia CO2 we krwi i powodują pobudzenie mięśni oddechowych do skurczu, co zwiększa wentylację płuc.

Zapamiętaj Tlen może dyfundować z narządów oddechowych do organizmu, gdy jest rozpuszczony w wodzie, stąd powierzchnie wymiany gazowej u zwierząt lądowych są stale wilgotne, pokryte śluzem, a narządy wymiany gazowej znajdują się wewnątrz ciała, co chroni je przed wysychaniem. U kręgowców lądowych prowadzą do nich drogi oddechowe.
Wymiana gazowa zachodzi przez dyfuzję gazów w płucach, gdzie powietrze dostaje się poprzez drogi oddechowe. Łączna powierzchnia oddechowa płuc wynosi ok. 90 m3. Wentylację płucu ssaków umożliwiają ruchy klatki piersiowej.
Powinowactwo chemiczne tlenku węgla (II), czyli czadu z hemoglobiną jest około 200 razy większe niż z tlenem. Stąd, jeśli zwiększy się stężenie CO w powietrzu, to będzie on łatwo i mocno wiązał się z hemoglobiną – w postaci karboksyhemoglobiny, blokując jej łączenie z O2.

Przydatne hasło?
Przydatne hasło? tak nie 67
głosów
Poleć znajomym