Gyvūnų kvėpavimo paviršius: Sandara, Fiziologija ir Svarbiausi Raidos Bruožai

Skiriamos dvi pagrindinės kvėpavimo organų sistemos dalys - kvėpavimo takai, kuriais cirkuliuoja įkvėpiamas oras ir plaučiai, per kuriuos vyksta kraujo aprūpinimas deguonimi ir CO2 pašalinimas iš organizmo. Šiame straipsnyje aptarsime gyvūnų kvėpavimo paviršių, jo fiziologiją, svarbiausius raidos bruožus ir ryšį su kitais mokslais.

Žmogaus kvėpavimo sistema

Kvėpavimo takų sandara

Kvėpavimo takai skirstomi į viršutinius ir apatinius. Viršutiniai ir apatiniai kvėpavimo takai apsaugo plaučius nuo pažeidimų ir infekcijų. Svarbi visų kvėpavimo takų ypatybė yra jų kaulinis arba kremzlinis skeletas, neleidžiantis takams subliūkšti ir užtikrinantis laisvą oro sklidimą jais. Kitas kvėpavimo takų sandaros ypatumas tas, kad jį iškloja virpinamasis epitelis, kuris labai svarbus einančiam orui valyti.

Viršutiniams kvėpavimo takams priklauso:

• Nosis (lot. Nasus), su prienosiniais ančiais (lot. Sinus paranasales)
• Ryklė
• Burnos ertmė

Apatiniams kvėpavimo takams priklauso:

• Gerklos (lot. Larynx)
• Gerklė (trachėja) (lot. Trachea)
• Bronchai (lot. Bronchi) (pagrindiniai, skiltiniai, segmentiniai ir kiti bronchai, bronchiolės)

Viršutiniai kvėpavimo takai

Kvėpavimo fiziologija

Išorinis kvėpavimas - tai procesas, kurio metu organizmas pasisavina deguonį ir pašalina anglies dioksidą. Kvėpavimo mechanizmą pirmasis aprašė Galenas, o Haleris išaiškino kvėpavimo mechanizmą. Kvėpavimo procese svarbūs šie aspektai:

• Difuzija: Dujų mainai tarp alveolių ir kraujo kapiliarų.
• Transportas: Deguonies pernešimas krauju į audinius ir anglies dioksido pernešimas iš audinių į plaučius.
• Reguliavimas: Kvėpavimo dažnio ir gylio reguliavimas, priklausomai nuo organizmo poreikių.

Medžiagų pernaša per ląstelių membranas

Medžiagų pernaša per ląstelių membranas yra gyvybiškai svarbus procesas, užtikrinantis ląstelių aprūpinimą reikalingomis medžiagomis ir atliekų pašalinimą. Šis procesas vyksta keliais būdais:

• Difuzija: Medžiagų judėjimas iš didesnės koncentracijos vietos į mažesnę.
• Palengvinta difuzija: Difuzija, kuriai padeda transportiniai baltymai.
• Aktyvusis transportas: Medžiagų pernaša prieš koncentracijos gradientą, naudojant energiją (ATF).

Aktyvaus transporto pavyzdys yra Na+/K+ siurblys, kuris palaiko jonų koncentracijos gradientą abipus ląstelės membranos. Egzistuoja ir kitos medžiagų pernašos formos, tokios kaip kotransportas ir priešpriešinis transportas, kurios taip pat svarbios ląstelių veiklai.

Membranos potencialas

Ląstelės membranos potencialas yra elektrinis potencialų skirtumas tarp ląstelės vidaus ir išorės. Ramybės būsenoje ląstelės vidus yra neigiamas išorės atžvilgiu. Šį potencialą lemia jonų (K+, Na+, Cl-) koncentracijos skirtumai abipus membranos ir membranos laidumas šiems jonams.

Pagrindiniai veiksniai, lemiantys membranos potencialą:

• Nesiskvarbūs jonai ląstelės viduje (organiniai anijonai).
• Skvarbūs jonai (K+, Na+, Cl-).
• Jonų koncentracijos gradientas.

Membranos potencialo pokyčiai yra pagrindinis informacijos perdavimo organizme būdas. Depoliarizacija - tai membranos potencialo mažėjimas, o hiperpoliarizacija - didėjimas.

Veikimo potencialas

Veikimo potencialas yra staigus, trumpalaikis membranos potencialo pokytis, kuris rodo aktyvią dirgliosios ląstelės reakciją į sujaudinimą. Jis susidaro dėl membranos laidumo Na+, K+ ir Ca2+ jonams pokyčių.

Veikimo potencialo fazės:

• Depoliarizacija: Membranos laidumas Na+ jonams staigiai padidėja, ir Na+ jonai plūsta į ląstelę.
• Repoliarizacija: Membranos laidumas Na+ jonams sumažėja, o laidumas K+ jonams padidėja, ir K+ jonai plūsta iš ląstelės.
• Hiperpoliarizacija (pėdsekinė): Membranos potencialas trumpam tampa neigiamesnis nei ramybės potencialas.

Po veikimo potencialo ląstelės dirglumas faziškai kinta. Absoliučiosios refrakter fazės metu ląstelė yra nedirgli, o reliatyviosios refrakter fazės metu ląstelę galima sužadinti stipresniu dirgikliu.

Impulso perdavimas nervinėmis skaidulomis

Nervinėmis skaidulomis plintantys veikimo potencialai (nerviniai impulsai) perneša informaciją ir užtikrina nervinę reguliaciją organizme. Jaudinimo plitimo mechanizmas priklauso nuo nervinės skaidulos tipo:

• Nemielinizuotos skaidulos: Jaudinimas plinta tolygiai, depoliarizuodamas gretimas membranos dalis.
• Mielinizuotos skaidulos: Jaudinimas plinta saltatoriškai (šuoliškai) nuo vienos Ranvjė sąsmaukos prie kitos.

Saltatorinis jaudinimo plitimas yra greitesnis ir energetiškai efektyvesnis nei tolygus plitimas.

Impulso perdavimas nervo-raumens jungtyje

Kad įvyktų raumens susitraukimas, jaudinimas iš motoneurono turi patekti į raumeninę skaidulą. Tai vyksta nervo-raumens jungtyje (sinapsėje), kur motoneurono aksonas išskiria mediatorių acetilcholiną.

Procesas:

1. Veikimo potencialas pasiekia aksono galinę plokštelę.
2. Išsiskiria acetilcholinas į sinapsinį plyšį.
3. Acetilcholinas prisijungia prie receptorių raumeninės skaidulos membranoje.

Skirtingų gyvūnų kvėpavimo organai

Žmogaus ir sausumos stuburinių gyvūnų kvėpavimo organai susideda iš kvėpavimo takų ir plaučių su pleura. Daugelio bestuburių ir kai kurių vandens stuburinių gyvūnų (pvz., žuvų) kvėpavimo organai yra žiaunos. Gyvūnų, turinčių kietą kūno dangą (pvz., daugumos voragyvių, vabzdžių), kvėpavimo organai yra trachėjos (kūno viduje išsišakojusių vamzdelių sistema). Varliagyviai turi primityvius plaučius (paprastus porinius maišus), pro kuriuos vyksta tik 1/3 dujų apykaitos (2/3 vyksta pro odą).

Daugelio gyvūnų įvairiais ontogenezės etapais veikia skirtingi kvėpavimo organai: kai kurių vabzdžių (pvz., lašalų) lervos turi trachėjines žiaunas, suaugę lašalai - trachėjas; žuvų ir varliagyvių lervos kartais turi laikinas (išorines) žiaunas.

Kvėpavimo sistemos ligos ir sutrikimai

Kvėpavimo nepakankamumą sukelia įvairios ligos ir būklės. Kvėpavimo nepakankamumas gali prasidėti sutrikus kvėpavimo takų pralaidumui. Tai dažnai atsitinka dėl bronchų spazmo, kai pabrinksta jų gleivinė ar bronchai užsikemša skrepliais arba svetimkūniu. Kita kvėpavimo nepakankamumo priežastis - sumažėjęs plaučių kvėpuojamasis paviršius, sergant kvėpavimo organų ligomis (pvz., lėtinis bronchitas, bronchinė astma); susiaurėjus bronchų spindžiui (pvz., sergant plaučių vėžiu); pleuros ertmėje susikaupus skysčio arba oro (pvz., lūžus šonkauliams); esant krūtinės ląstos pakitimams, iškrypus stuburui.

Be to, kvėpavimo nepakankamumas gali atsirasti pažeidus smegenyse kvėpavimo centrą, įkvėpus nuodingųjų medžiagų (chloro, azoto organinių junginių), apsinuodijus vaistais (migdomaisiais ar narkotikais); nusilpus kvėpavimo raumenims arba ištikus jų paralyžiui. Kvėpavimo nepakankamumą gali sukelti mažas deguonies kiekis atmosferos ore, kalnuose; mažas deguonies nešiko - hemoglobino kiekis kraujyje (mažakraujystė).

Svarbiausi požymiai: ligonį vargina dusulys (įvairaus intensyvumo, ryškiai stiprėjantis fizinio krūvio metu, atirandantis ir ramybėje), pamėlynuoja oda ir gleivinės, padažnėja kvėpavimas, dažnai plaka širdis. Sunkiu atveju pažeidžiama centrinė nervų sistema: ligonis tampa apatiškas, mieguistas, vėliau praranda sąmonę.

tags: #koks #turi #buti #kvepuojamasis #pavirsius