Cart is empty تبادلات گازی
فصل سوم زیستشناسی دهم (ساختار دستگاه تنفس و تهویه)
نمای کلی فصل
-
دستگاه تنفس
-
ساختار
- بخش هادی
- بخش مبادلهای
-
عملکرد
- دم و بازدم
- تبادل گاز
- انتقال خون
-
تنوع
- نایدیسی
- آبششی
- ششی
-
ساختار دستگاه تنفس
دستگاه تنفس شامل دو بخش اصلی است: بخش هادی (هدایت هوا) و بخش مبادلهای (تبادل گاز).
۱. بخش هادی (از بینی تا نایژک انتهایی)
بینی و حلق
- بینی: پوست نازک و مو (ابتدای بینی)، مخاط مژکدار (ادامه).
- حلق: گذرگاه مشترک هوا و غذا.
حنجره و نای
- حنجره: در ابتدای نای. دارای تارهای صوتی. اپیگلوت روی آن را میپوشاند.
- نای: دارای حلقههای غضروفی C شکل (دهانه باز به سمت مری) برای باز نگه داشتن مجرا.
نایژه و نایژک
نای به دو نایژه اصلی تقسیم میشود. با انشعاب بیشتر، غضروف کم میشود.
نایژک: فاقد غضروف است. میتواند تنگ و گشاد شود (تنظیم هوا). آخرین بخش هادی، نایژک انتهایی است.
۲. بخش مبادلهای (از نایژک مبادلهای تا حبابک)
شامل نایژک مبادلهای، کیسههای حبابکی و حبابکهاست. مخاط مژکدار در اینجا پایان مییابد.
ساختار حبابک (Alveoli)
- سلول نوع اول: سنگفرشی، فراوان، محل تبادل گاز.
- سلول نوع دوم: مکعبی، ترشح سورفاکتانت (عامل سطح فعال) برای کاهش کشش سطحی و باز شدن آسان حبابک.
- ماکروفاژ (درشتخوار): بیگانهخواری گرد و غبار و میکروبها.
تهویه ششی (مکانیسم تنفس)
۱. ششها و پرده جنب
ششها خاصیت کشسانی دارند. پرده جنب دو لایه است (متصل به شش و قفسه سینه) و مایع جنب بین آنها لغزندگی ایجاد میکند.
دم (Inhalation)
افزایش حجم قفسه سینه ⬅ کاهش فشار شش ⬅ ورود هوا.
- انقباض دیافراگم (مسطح میشود).
- انقباض بیندندهای خارجی (دندهها به بالا و جلو).
بازدم (Exhalation)
کاهش حجم قفسه سینه ⬅ افزایش فشار شش ⬅ خروج هوا.
- استراحت ماهیچهها + خاصیت کشسانی شش (در بازدم عادی).
- انقباض بیندندهای داخلی و شکمی (در بازدم عمیق).
حجمهای تنفسی (اسپیروگرام)
| حجم | تعریف | مقدار تقریبی |
|---|---|---|
| جاری | هوای دمی یا بازدمی در تنفس عادی | ۵۰۰ میلیلیتر |
| ذخیره دمی | هوای اضافی که با دم عمیق وارد میشود | ۳۰۰۰ میلیلیتر |
| ذخیره بازدمی | هوای اضافی که با بازدم عمیق خارج میشود | ۱۳۰۰ میلیلیتر |
| باقیمانده | هوایی که هرگز از شش خارج نمیشود (باز بودن حبابک) | ۱۲۰۰ میلیلیتر |
هوای مرده: هوایی که در بخش هادی میماند (۱۵۰ میلیلیتر).
انتقال گازها در خون
تبادل گازها بین حبابک و مویرگ خونی بر اساس اختلاف غلظت (انتشار) صورت میگیرد.
۱. انتقال اکسیژن
- ۹۷٪ متصل به هموگلوبین در گلبول قرمز (اکسیهموگلوبین).
- ۳٪ محلول در پلاسما.
- گاز گرفتگی: کربن مونوکسید (CO) با قدرت زیاد به هموگلوبین میچسبد و جدا نمیشود (جای اکسیژن را میگیرد).
۲. انتقال کربن دیاکسید ($CO_2$)
- ۷۰٪ به صورت یون بیکربنات ($HCO_3^-$) در پلاسما.
- ۲۳٪ متصل به هموگلوبین (کربآمینوهموگلوبین).
- ۷٪ محلول در پلاسما.
نقش آنزیم کربنیک انیدراز (در گلبول قرمز):
واکنش ترکیب $CO_2$ با آب را کاتالیز میکند:
$CO_2 + H_2O \leftrightarrow H_2CO_3 \leftrightarrow H^+ + HCO_3^-$
یون $H^+$ به هموگلوبین میچسبد و $HCO_3^-$ وارد پلاسما میشود.
تنظیم تنفس
- بصلالنخاع: مرکز اصلی تنظیم تنفس (آهنگ پایه).
- پل مغزی: تنظیم مدت زمان دم.
- عوامل شیمیایی: افزایش $CO_2$ (کاهش pH) مهمترین محرک برای افزایش تنفس است. اکسیژن نقش کمتری دارد.
تنوع تبادلات گازی در جانوران
تکیاختهای و هیدر
تبادل مستقیم از سطح بدن (انتشار). تمام سلولها با محیط در تماساند.
تنفس نایدیسی (تراشهای)
در حشرات. لولههای منشعب (نایدیس) هوا را مستقیماً به کنار سلولها میبرند. سیستم گردش مواد نقشی در انتقال گاز ندارد.
تنفس پوستی
در کرم خاکی و دوزیستان. پوست باید مرطوب و نازک باشد و مویرگ زیرپوستی فراوان داشته باشد.
تنفس آبششی
در ماهیها و نوزاد دوزیستان. جهت حرکت خون و آب در آبشش برعکس هم است (جریان پادسو) تا کارایی جذب اکسیژن حداکثر شود.
تنفس ششی (پرندگان)
کارآمدترین سیستم. علاوه بر شش، کیسههای هوادار دارند. جریان هوا در شش یکطرفه است (هوای تازه هم در دم و هم در بازدم از شش عبور میکند).
پمپ فشار مثبت
در دوزیستان (قورباغه). هوا را با فشار دهان به درون ششها پمپ میکنند (برخلاف انسان که فشار منفی و مکش است).