SISTEM PERNAFASAN: FUNGSI, BAHAGIAN, BERFUNGSI - BIOLOGI - 2026

Sistem pernafasan atau sistem pernafasan terdiri daripada rangkaian organ khusus yang memediasi pertukaran gas, yang melibatkan pengambilan oksigen dan penyingkiran karbon dioksida.

Terdapat serangkaian langkah yang memungkinkan kedatangan oksigen ke sel dan penghapusan karbon dioksida, termasuk pertukaran udara antara atmosfera dan paru-paru (pengudaraan), diikuti dengan penyebaran dan pertukaran gas di permukaan paru-paru , pengangkutan oksigen dan pertukaran gas di peringkat sel.

Oleh LadyofHats, Jmarchn, melalui Wikimedia Commons

Ini adalah sistem yang bervariasi di kerajaan binatang, yang terdiri dari berbagai struktur tergantung pada garis keturunan studi. Sebagai contoh, ikan mempunyai struktur fungsional di persekitaran air seperti insang, mamalia mempunyai paru-paru, dan kebanyakan invertebrata mempunyai trakea.

Haiwan uniselular, seperti protozoa, tidak memerlukan struktur khas untuk pernafasan dan pertukaran gas berlaku dengan penyebaran sederhana.

Pada manusia sistem ini terdiri daripada saluran hidung, faring, laring, trakea, dan paru-paru. Yang terakhir berturut-turut bercabang menjadi bronkus, bronkiol, dan alveoli. Pertukaran pasif molekul oksigen dan karbon dioksida berlaku di alveoli.

Definisi pernafasan

Istilah "pernafasan" dapat didefinisikan dalam dua cara. Secara sehari-hari, ketika kita menggunakan kata bernafas, kita menggambarkan tindakan mengambil oksigen dan menghilangkan karbon dioksida ke persekitaran luaran.

Walau bagaimanapun, konsep pernafasan merangkumi proses yang lebih luas daripada kemasukan dan keluar udara yang sederhana di dalam tulang rusuk. Semua mekanisme yang terlibat dengan penggunaan oksigen, pengangkutan darah, dan pengeluaran karbon dioksida berlaku pada tahap sel.

Kaedah kedua untuk menentukan kata respirasi adalah pada tahap sel dan proses ini disebut respirasi selular, di mana reaksi oksigen berlaku dengan molekul anorganik yang menghasilkan tenaga dalam bentuk ATP (adenosin trifosfat), air dan karbon dioksida.

Oleh itu, cara yang lebih tepat untuk merujuk kepada proses pengambilan dan pengeluaran udara melalui pergerakan toraks adalah istilah "pengudaraan."

ciri-ciri

Fungsi utama sistem pernafasan adalah untuk mengatur proses pengambilan oksigen dari luar melalui pengudaraan dan mekanisme pernafasan selular. Salah satu sisa dari proses tersebut adalah karbon dioksida yang sampai ke aliran darah, masuk ke paru-paru, dan dikeluarkan dari badan ke atmosfer.

Sistem pernafasan bertugas memediasi semua fungsi ini. Secara khusus, ia bertanggung jawab untuk menyaring dan melembabkan udara yang akan memasuki tubuh, selain menyaring molekul yang tidak diinginkan.

Ia juga bertanggung jawab untuk mengatur pH cecair badan - secara tidak langsung - mengawal kepekatan CO ₂ , sama ada mengekalkannya atau menghilangkannya. Sebaliknya, ia terlibat dalam pengaturan suhu, pengeluaran hormon di paru-paru dan membantu sistem penciuman dalam mengesan bau.

Di samping itu, setiap elemen sistem melakukan fungsi tertentu: lubang hidung memanaskan udara dan memberi perlindungan kepada kuman, faring, laring dan trakea menjadi penghubung laluan udara.

Di samping itu, faring terlibat dalam penyaluran makanan dan laring dalam proses fonasi. Akhirnya, di alveoli berlaku proses pertukaran gas.

Organ pernafasan di kerajaan haiwan

Pada haiwan kecil, kurang dari 1 mm, pertukaran gas dapat terjadi melalui kulit. Sebenarnya, keturunan haiwan tertentu, seperti protozoa, span, cnidarians, dan beberapa cacing menjalankan proses pertukaran gas dengan cara penyebaran sederhana.

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

Sebagai contoh, katak dapat melakukan seluruh proses pertukaran gas melalui kulit pada tahap hibernasi, kerana mereka benar-benar tenggelam di kolam. Dalam hal salamander, ada spesimen yang benar-benar kekurangan paru-paru dan bernafas melalui kulit.

Walau bagaimanapun, dengan peningkatan kerumitan haiwan, kehadiran organ khusus untuk pertukaran gas diperlukan untuk memenuhi permintaan tenaga tinggi haiwan multisel.

Anatomi organ yang menjadi perantara pertukaran gas dalam kumpulan haiwan yang berbeza akan dijelaskan secara terperinci di bawah:

Tracheas

Oleh BruceBlaus. Apabila menggunakan gambar ini di sumber luaran, ia boleh disebut sebagai: kakitangan Blausen.com (2014). "Galeri perubatan Blausen Medical 2014". WikiJurnal Perubatan 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. , dari Wikimedia Commons

Serangga dan beberapa arthropoda mempunyai sistem pernafasan yang sangat cekap dan langsung. Ini terdiri daripada sistem tiub, yang disebut trakea, yang meluas ke seluruh tubuh haiwan.

Cabang trakea menjadi tiub yang lebih sempit (kira-kira 1 µm diameter) disebut trakea. Mereka diduduki oleh bendalir dan berakhir secara langsung dengan membran sel.

Oleh Indolences (Fail: Diagram Tekak.svg), melalui Wikimedia Commons

Udara memasuki sistem melalui rangkaian bukaan seperti injap, yang disebut lubang bongkahan. Ini mempunyai kemampuan untuk menutup sebagai tindak balas terhadap kehilangan air untuk mencegah pengeringan. Begitu juga, ia mempunyai penapis untuk mencegah kemasukan bahan yang tidak diingini.

Serangga tertentu, seperti lebah, dapat melakukan pergerakan tubuh yang bertujuan untuk pengudaraan sistem trakea.

Insang

Insang, juga disebut insang, memungkinkan pernafasan berkesan di persekitaran air. Dalam echinoderma mereka terdiri dari pemanjangan permukaan badan mereka, sementara pada cacing laut dan amfibi mereka adalah jumbai atau jumbai.

Yang paling cekap adalah pada ikan dan terdiri daripada sistem insang dalaman. Mereka adalah struktur filamen dengan bekalan darah yang mencukupi yang bertentangan dengan arus air. Dengan sistem "arus-balik" ini, pengambilan oksigen maksimum dari air dapat dipastikan.

Pengudaraan insang dikaitkan dengan pergerakan haiwan dan pembukaan mulut. Di lingkungan terestrial, insang kehilangan sokongan terapung air, mereka kering dan filamen menyatu, yang menyebabkan keruntuhan keseluruhan sistem.

Atas sebab ini, ikan tercekik ketika keluar dari air, walaupun terdapat sejumlah besar oksigen di sekitarnya.

Paru-paru

Paru-paru vertebrata adalah rongga dalaman, dilengkapi dengan pembuluh yang berlimpah yang fungsinya menjadi perantara pertukaran gas dengan darah. Di sebilangan invertebrata kita bercakap mengenai "paru-paru", walaupun struktur ini tidak homolog satu sama lain dan kurang berkesan.

Pada amfibi, paru-paru sangat sederhana, serupa dengan beg yang pada beberapa katak dibahagikan. Luas permukaan yang tersedia untuk pertukaran pertukaran paru-paru reptilia bukan burung, yang dibahagikan kepada banyak kantung yang saling berkaitan.

Dalam keturunan burung, kecekapan paru-paru meningkat berkat kehadiran kantung udara, yang berfungsi sebagai ruang cadangan udara dalam proses pengudaraan.

Paru-paru mencapai kerumitan maksimum pada mamalia (lihat bahagian seterusnya). Paru-paru kaya dengan tisu penghubung dan dikelilingi oleh lapisan epitel nipis yang disebut pleura viseral, yang berlanjutan di pleura viseral, sejajar dengan dinding dada.

Amfibi menggunakan tekanan positif untuk masuk ke udara ke paru-paru, sementara reptilia, burung, dan mamalia bukan burung menggunakan tekanan negatif, di mana udara didorong ke dalam paru-paru oleh pengembangan sangkar tulang rusuk.

Bahagian (organ) sistem pernafasan pada manusia

Pada manusia, dan pada mamalia yang lain, sistem pernafasan terdiri dari bahagian atas, terdiri dari mulut, rongga hidung, faring dan laring; bahagian bawah terdiri daripada trakea dan bronkus dan bahagian tisu paru-paru.

Bahagian atas atau saluran pernafasan atas

Lubang hidung adalah struktur di mana udara masuk, ini diikuti oleh ruang hidung yang dilapisi oleh epitel yang merembeskan zat lendir. Lubang hidung dalaman berhubung dengan faring (yang biasa kita sebut sebagai tekak), di mana berlaku penyeberangan dua laluan: pencernaan dan pernafasan.

Udara masuk melalui pembukaan glotis, sementara makanan masuk melalui esofagus.

Epiglotis terletak di glotis, untuk mengelakkan masuknya makanan ke saluran udara, mewujudkan batas antara orofaring - bahagian yang terletak di belakang mulut - dan laringofaring - segmen terendah -. Glotis masuk ke laring ("kotak suara") dan ini seterusnya memberi laluan kepada trakea.

Bahagian bawah atau saluran pernafasan bawah

Trakea adalah saluran berbentuk tiub, dengan diameter 15-20 mm dan panjang 11 sentimeter. Dindingnya diperkuat dengan tisu tulang rawan, untuk mengelakkan keruntuhan struktur, berkat ini strukturnya semi-fleksibel.

Tulang rawan terletak dalam bentuk sabit dalam 15 atau 20 cincin, iaitu, ia tidak sepenuhnya mengelilingi trakea.

Tranquea bercabang menjadi dua bronkus, satu untuk setiap paru-paru. Kanan lebih menegak berbanding kiri, juga lebih pendek dan pukal. Selepas pembahagian pertama ini, subdivisi berturut-turut berlaku dalam parenchyma paru-paru.

Struktur bronkus menyerupai trakea kerana kehadiran tulang rawan, otot dan mukosa, walaupun plat rawan berkurang sehingga hilang, ketika bronkus mencapai diameter 1mm.

Di dalamnya, setiap bronkus terbahagi kepada tiub kecil yang disebut bronkiol, yang menuju ke saluran alveolar. Alveoli mempunyai lapisan sel tunggal yang sangat tipis yang memudahkan pertukaran gas dengan sistem kapilari.

Tisu paru-paru

Secara makroskopik, paru-paru dibahagikan kepada lobus oleh fisura. Paru-paru kanan terdiri daripada tiga lobus dan kiri hanya mempunyai dua. Walau bagaimanapun, unit pertukaran gas berfungsi bukan paru-paru, tetapi unit alveolocapillary.

Alveoli adalah kantung kecil yang berbentuk seperti tandan anggur yang terletak di hujung bronkiol dan sesuai dengan pembahagian terkecil saluran udara. Mereka dilindungi oleh dua jenis sel, I dan II.

Alveoli

Sel Jenis I dicirikan sebagai kurus dan membenarkan penyebaran gas. Jenis II lebih kecil daripada kumpulan sebelumnya, kurang kurus dan fungsinya adalah untuk mengeluarkan bahan jenis surfaktan yang memudahkan pengembangan alveolus dalam pengudaraan.

Sel-sel epitelium diselingi dengan serat tisu penghubung, sehingga paru-paru elastik. Begitu juga, terdapat rangkaian kapilari paru yang luas di mana pertukaran gas berlaku.

Paru-paru dikelilingi oleh dinding tisu mesothelial yang disebut pleura. Tisu ini biasanya disebut ruang maya, kerana tidak mengandungi udara di dalamnya dan hanya mempunyai cairan dalam jumlah minit.

Ilustrasi 3D Larynx Trachea Bronchi Bahagian Sistem Pernafasan.

Kekurangan paru-paru

Kelemahan paru-paru ialah pertukaran gas berlaku hanya di saluran alveoli dan alveolar. Isipadu udara yang sampai ke paru-paru tetapi terletak di kawasan di mana pertukaran gas tidak berlaku, disebut ruang mati.

Oleh itu, proses pengudaraan pada manusia sangat tidak berkesan. Pengudaraan normal hanya dapat menggantikan seperenam udara yang terdapat di paru-paru. Dalam kejadian pernafasan paksa, 20-30% udara terperangkap.

tulang rusuk

tulang rusuk

Kandang tulang rusuk menempatkan paru-paru dan terdiri daripada sekumpulan otot dan tulang. Komponen tulang terdiri daripada tulang belakang serviks dan punggung, tulang rusuk, dan sternum. Diafragma adalah otot pernafasan yang paling penting, yang terdapat di bahagian belakang rumah.

Terdapat otot tambahan yang dimasukkan ke dalam tulang rusuk, yang disebut intercostals. Yang lain mengambil bahagian dalam mekanik pernafasan seperti sternocleidomastoid dan scalenes, yang berasal dari kepala dan leher. Unsur-unsur ini dimasukkan ke dalam sternum dan di tulang rusuk pertama.

Bagaimanakah ia berfungsi?

Penyerapan oksigen sangat penting untuk proses pernafasan sel, di mana pengambilan molekul ini berlaku untuk penghasilan ATP berdasarkan nutrien yang diperoleh dalam proses pemberian makanan melalui proses metabolik.

Dengan kata lain, oksigen berfungsi untuk mengoksidakan (membakar) molekul dan dengan itu menghasilkan tenaga. Salah satu residu proses ini adalah karbon dioksida, yang mesti dikeluarkan dari badan. Pernafasan melibatkan peristiwa berikut:

Pengudaraan

Prosesnya bermula dengan penangkapan oksigen di atmosfera melalui proses inspirasi. Udara memasuki sistem pernafasan melalui lubang hidung, melewati seluruh set tabung yang dijelaskan, sehingga sampai ke paru-paru.

Mengambil udara - bernafas - adalah proses yang biasanya tidak disengajakan tetapi boleh berubah menjadi automatik hingga sukarela.

Di otak, neuron pada saraf tunjang bertanggungjawab untuk mengatur pernafasan yang normal. Walau bagaimanapun, badan dapat mengatur pernafasan bergantung pada keperluan oksigen.

Rata-rata orang dalam keadaan rehat menghirup udara rata-rata enam liter setiap minit, dan angka ini dapat meningkat menjadi 75 liter selama tempoh latihan yang intens.

Pertukaran gas

Oksigen di atmosfera adalah campuran gas, terdiri daripada 71% nitrogen, 20.9% oksigen, dan sebilangan kecil gas lain, seperti karbon dioksida.

Apabila udara memasuki saluran pernafasan, komposisi segera berubah. Proses inspirasi memenuhi udara dengan air dan ketika udara sampai di alveoli ia bercampur dengan udara yang tersisa dari inspirasi sebelumnya. Pada tahap ini tekanan separa oksigen menurun dan tekanan karbon dioksida meningkat.

Dalam tisu pernafasan, gas bergerak mengikuti kecerunan kepekatan. Oleh kerana tekanan separa oksigen lebih tinggi di alveoli (100 mm Hg) daripada darah kapilari paru, (40 mm Hg) oksigen masuk ke kapilari dengan proses penyebaran.

Begitu juga, kepekatan karbon dioksida lebih tinggi di kapilari pulmonari (46 mm Hg) daripada di alveoli (40 mm Hg), oleh itu karbon dioksida berlainan ke arah yang berlawanan: dari kapilari darah ke alveoli di paru-paru.

Oleh Fluid-filling_alveolus2_ja.svg: user: delldot (diubah suai oleh Hatsukari715) karya terbitan: OSH FPaD (Fluid-filling_alveolus2_ja.svg), melalui Wikimedia Commons

Pengangkutan gas

Di dalam air, kelarutan oksigen sangat rendah sehingga alat pengangkutan mesti ada untuk memenuhi keperluan metabolisme. Pada sebilangan kecil invertebrata, jumlah oksigen yang dilarutkan dalam cecairnya cukup untuk memenuhi permintaan individu.

Namun, pada manusia oksigen yang diangkut dengan cara ini hanya akan mencukupi untuk memenuhi 1% daripada keperluan.

Atas sebab ini, oksigen - dan sejumlah besar karbon dioksida - dibawa oleh pigmen dalam darah. Di semua vertebrata pigmen ini terbatas pada sel darah merah.

Di kerajaan binatang, pigmen yang paling umum adalah hemoglobin, molekul protein yang mengandung zat besi dalam strukturnya. Setiap molekul terdiri daripada 5% heme, yang bertanggungjawab untuk warna merah darah dan pengikatan terbalik dengan oksigen, dan 95% globin.

Jumlah oksigen yang dapat mengikat hemoglobin bergantung pada banyak faktor, termasuk kepekatan oksigen: ketika tinggi, seperti pada kapilari, hemoglobin mengikat oksigen; apabila kepekatannya rendah, protein membebaskan oksigen.

Pigmen pernafasan lain

Walaupun hemoglobin adalah pigmen pernafasan yang terdapat di semua vertebrata dan beberapa invertebrata, ia bukan satu-satunya.

Dalam beberapa krustasea decapod, krustasea cephalopod dan moluska terdapat pigmen biru yang disebut hemocyanin. Daripada besi, molekul ini mempunyai dua atom tembaga.

Dalam empat keluarga polychaetes terdapat pigmen chlorocruorin, protein yang mempunyai zat besi dalam strukturnya dan berwarna hijau. Ini serupa dengan hemoglobin dalam struktur dan fungsi, walaupun tidak terbatas pada struktur selular dan bebas dalam plasma.

Akhirnya, terdapat pigmen dengan daya bawa oksigen jauh lebih rendah daripada hemoglobin yang disebut hemeritrin. Berwarna merah dan terdapat dalam pelbagai kumpulan invertebrata laut.

Penyakit biasa

Asma

Ini adalah patologi yang mempengaruhi saluran pernafasan, menyebabkan pembengkakannya. Dalam serangan asma, otot di sekitar saluran udara menjadi radang dan jumlah udara yang dapat memasuki sistem dikurangkan secara drastik.

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

Edema paru

Edema paru terdiri daripada pengumpulan cecair di paru-paru, yang menyukarkan individu untuk bernafas. Penyebabnya umumnya berkaitan dengan kegagalan jantung kongestif, di mana jantung tidak mengepam darah dengan cukup.

Tekanan yang meningkat di saluran darah mendorong cairan ke ruang udara di dalam paru-paru, sehingga mengurangkan pergerakan oksigen normal di paru-paru.

Penyebab lain dari edema paru adalah kegagalan buah pinggang, kehadiran arteri sempit yang membawa darah ke buah pinggang, miokarditis, aritmia, aktiviti fizikal yang terlalu tinggi di kawasan ini, penggunaan ubat-ubatan tertentu, antara lain.

Gejala yang paling biasa adalah sesak nafas, sesak nafas, meludah busa atau darah, dan peningkatan degupan jantung.

Pneumonia

Pneumonia adalah jangkitan paru-paru dan boleh disebabkan oleh pelbagai mikroorganisma, termasuk bakteria seperti Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae dan Chlamydias pneumoniae, virus atau kulat seperti Pneumocystis jiroveci.

Ia muncul sebagai keradangan ruang alveolar. Ia adalah penyakit yang sangat menular, kerana agen penyebabnya dapat disebarkan melalui udara dan menyebar dengan cepat melalui bersin dan batuk.

Orang yang paling terdedah kepada patologi ini termasuk individu berusia lebih dari 65 tahun dan mempunyai masalah kesihatan. Gejala termasuk demam, menggigil, kahak batuk, sesak nafas, sesak nafas, dan sakit dada.

Sebilangan besar kes tidak memerlukan rawatan di hospital dan penyakit ini dapat dirawat dengan antibiotik (dalam kasus pneumonia bakteria) yang diberikan secara oral, rehat dan minum cecair.

Bronkitis

Bronkitis berlaku sebagai proses keradangan pada tiub yang membawa oksigen ke paru-paru, yang disebabkan oleh jangkitan atau atas sebab lain. Penyakit ini dikelaskan sebagai akut dan kronik.

Gejala termasuk malaise umum, batuk lendir, sesak nafas dan tekanan dada.

Untuk merawat bronkitis, disarankan untuk mengambil aspirin atau acetaminophen untuk menurunkan demam, minum sejumlah besar cecair dan berehat. Sekiranya disebabkan oleh agen bakteria, antibiotik diambil.

Rujukan

1. Bahasa Perancis, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Fisiologi Haiwan: Mekanisme dan Adaptasi. Mc Graw-Hill Interamericana
2. Gutiérrez, AJ (2005). Latihan peribadi: asas, asas dan aplikasi. INDE.
3. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Prinsip bersepadu zoologi (Jilid 15). New York: McGraw-Hill.
4. Smith-Ágreda, JM (2004). Anatomi organ pertuturan, penglihatan dan pendengaran. Panamerican Medical Ed.
5. Taylor, NB, & Best, CH (1986). Asas fisiologi amalan perubatan. Pan Amerika.
6. Hidup, À. M. (2005). Asas fisiologi aktiviti fizikal dan sukan. Panamerican Medical Ed.