الجهاز التنفسي
الجهاز التنفسي
الجهاز التنفسي يبدأ الجهاز التنفسي من الأنف والفم ويستمر عبر الشعب الهوائية والرئتين. يدخل الهواء إلى الجهاز التنفسي عن طريق الأنف والفم وينزل عبر الحلق (البلعوم) ليصل إلى الحنجرة (الحنجرة). يُغطى مدخل الحنجرة بقطعة صغيرة من الأنسجة (لسان المزمار) تُغلق تلقائيًا أثناء البلع، وبالتالي تمنع وصول الطعام إلى الشعب الهوائية.
وظيفة الجهاز التنفسي
للبقاء على قيد الحياة، يحتاج الجسم إلى إنتاج طاقة كافية. يتم إنتاج هذه الطاقة من خلال إحتراق جزيئات المغذيات، والتي تتأكسد عندما تقترن بالأكسجين. تشتمل عملية الأكسدة على مزيج من الكربون والهيدروجين مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء.
يعتبر إستهلاك الأكسجين وإنتاج ثاني أكسيد الكربون عملية لا غنى عنها للحياة. وبالتالي يحتاج جسم الإنسان إلى نظام عضوي متخصص في التخلص من ثاني أكسيد الكربون من الدورة الدموية وإمتصاص الأكسجين من الغلاف الجوي، بمعدل يتناسب مع إحتياجات الكائن الحي وحتى في لحظة بذل أقصى جهد. يسمح الجهاز التنفسي بدخول الأكسجين إلى الجسم وكذلك خروج ثاني أكسيد الكربون.
اجزاء الجهاز التنفسي
الفم والأنف
يدخل الهواء إلى الجسم عن طريق الأنف أو الفم، فيعمل على ترطيب الهواء وتدفئته، لأن الهواء البارد والجاف يمكن أن يهيج الرئتين. ثم ينتقل الهواء إلى أسفل الحنجرة والقصبة الهوائية.
الحنجرة
تعد من الممرات الهوائية والتي هي عبارة عن أنابيب تحمل الهواء الغني بالأكسجين إلى الحويصلات الهوائية في الرئتين. كما أنها تزيل ثاني أكسيد الكربون من الرئتين.
القصبة الهوائية
القصبة الهوائية هي أكبر مجرى هوائي. تنقسم القصبة الهوائية إلى مجرى هوائي أصغر: الشعب الهوائية اليمنى واليسرى، والتي تؤدي إلى كلتا الرئتين.
وتتفرع الشعب الهوائية، بدورها، عدة مرات إلى مجاري هوائية أدق، وتنتهي في أنحفها (القصيبات) والتي يقل قطرها عن نصف ملليمتر (أو 2/100 من البوصة). تشبه الممرات الهوائية الشجرة المقلوبة، ولهذا يُطلق على هذا الجزء من الجهاز التنفسي غالبًا اسم شجرة الشعب الهوائية.
بواسطة نسيج ضام يتم فتح الممرات الهوائية الكبيرة يسمى الغضروف. يتم دعم الممرات الهوائية الصغيرة بواسطة أنسجة الرئة المحيطة المرتبطة بها. تحتوي جدران أصغر الممرات الهوائية على طبقة دائرية رقيقة من العضلات الملساء. يمكن أن ترتخي عضلات الشعب الهوائية أو تنقبض، وبالتالي تغير عيار الشعب الهوائية.
يوجد في نهاية كل قصبة آلاف الأكياس الهوائية الدقيقة (الحويصلات الهوائية). تشكل الملايين من الحويصلات الهوائية في الرئتين مساحة سطح تزيد عن 100 متر مربع (1111 قدمًا مربعة). الرئتين لديها حوالي 150 مليون الحويصلات الهوائية. عادةً ما تكون الحويصلات مرنة، لذا يمكن تغيير حجمها وشكلها بسهولة. يمكن أن تتمدد الحويصلات الهوائية وتتقلص بسهولة لأن الجزء الداخلي منها مغطى بمادة تسمى الفاعل بالسطح.
يقلل الفاعل بالسطح من العمل المطلوب للتنفس من خلال مساعدة الرئتين على الإنتفاخ بسهولة أكبر عندما نستنشق. كما أنه يمنع الرئتين من الإنهيار عند الزفير. يوجد داخل الجدران شبكة كثيفة من الأوعية الدموية الدقيقة تسمى الشعيرات الدموية. يسمح الحاجز الرقيق للغاية بين الهواء والشعيرات الدموية بمرور الأكسجين من الحويصلات الهوائية إلى الدم وثاني أكسيد الكربون بالمرور من الدم داخل الشعيرات الدموية إلى الهواء داخل الحويصلات الهوائية.
الرئتين
تقع الرئتان على جانبي الصدر، داخل تجويف الصدر. هم الأعضاء الرئيسية في الجهاز التنفسي. تنقسم الرئة اليمنى إلى ثلاثة فصوص (أقسام) وتنقسم الرئة اليسرى إلى فصين. الرئة اليسرى أصغر قليلاً من اليمنى، لأن القلب يشغل مساحة على الجانب الأيسر. عندما تستنشق، يدخل الهواء الممرات الهوائية وينزل عبر الأكياس الهوائية، أو الحويصلات الهوائية، في الرئتين. يحدث تبادل الغازات في هذا المكان.
كيف تتم عملية التنفس؟
يتدفق الدم منخفض الأكسجين عبر الرئتين
يقوم الشريان الرئوي وفروعه بإمداد الدم إلى الشعيرات الدموية التي تحيط بالحويصلات الهوائية. هذا الدم يحتوي على نسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون ومنخفض في الأكسجين.
يتدفق الأكسجين إلى الدم
يمر ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الهواء داخل الحويصلات الهوائية. في الوقت نفسه، يمر الأكسجين من الهواء إلى الدم في الشعيرات الدموية.
العلاقة بين جهاز الدوران والجهاز التنفسي
يدعم جهاز الدورة الدموية، المكون من القلب والأوعية الدموية، الجهاز التنفسي عن طريق نقل الدم من وإلى الرئتين. يساعد نظام الدورة الدموية في نقل العناصر الغذائية والأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة والأعضاء في جميع أنحاء الجسم. كما أنه يساعد في إزالة ثاني أكسيد الكربون ومنتجات النفايات. أجهزة الجسم الأخرى التي تعمل مع الجهاز التنفسي هي الجهاز العصبي والجهاز الليمفاوي والجهاز المناعي.
العضلات المستخدمة في التنفس
الرئتان مثل الإسفنج. لا يمكنهم الزيادة في الحجم بمفردهم. تتقلص عضلات الصدر والبطن أو تنقبض، مما يخلق فراغًا طفيفًا حول الرئتين. هذا يجلب تدفق الهواء. أثناء الزفير، تسترخي العضلات وتنكمش الرئتان من تلقاء نفسها، تمامًا مثل البالون المرن الذي يفرغ إذا فتحته للسماح للهواء بالخروج.
تشمل عضلات الجهاز التنفسي:
- الحجاب الحاجز، وهو عبارة عن عضلة على شكل قبة تقع أسفل الرئتين ويفصل تجويف الصدر عن تجويف البطن.
- العضلات بين الضلوع، تسمى العضلات الوربية، تشارك في التنفس أثناء النشاط البدني.
- تساعد عضلات البطن على الزفير عند التنفس بسرعة، على سبيل المثال، أثناء النشاط البدني.
- تتحكم عضلات الوجه والفم والبلعوم في الشفاه واللسان والحنك الرخو وغيرها من الهياكل للمساعدة في التنفس. البلعوم هو جزء الحلق الذي يقع خلف الفم مباشرة. يمكن أن تؤدي مشاكل أي من هذه العضلات إلى تضييق مجرى الهواء، وتجعل التنفس صعبًا، وتساهم في توقف التنفس أثناء النوم.
- تساعد عضلات العنق ومنطقة الترقوة على الشهيق.
مراحل التنفس
يتضمن التنفس مرحلتين: الشهيق والزفير. إذا كنت تواجه صعوبة في التنفس، فقد يتأثر تبادل الغازات، مما قد يمثل مشكلة صحية خطيرة.
الشهيق
عندما تستنشق، ينقبض الحجاب الحاجز ويتحرك لأسفل. هذا يزيد من الفراغ في التجويف الصدري وتتوسع الرئتان فيه. العضلات الموجودة بين الضلوع تساعد تجويف الصدر على التوسع. هذه العقود لدفع القفص الصدري لأعلى وللخارج عندما نستنشق.
مع توسع الرئتين، يسحب الأنف أو الفم الهواء. ينزل الهواء من القصبة الهوائية إلى الرئتين. بعد المرور عبر أنابيب الشعب الهوائية، يمر الهواء إلى الحويصلات الهوائية أو الأكياس الهوائية.
تبادل الغازات
في كل مرة تستنشق الهواء، يمر الأكسجين من الهواء الذي تستنشقه عبر الجدران الرقيقة للحويصلات الهوائية إلى الشعيرات الدموية من حولها، حيث تمتصه خلايا الدم باستخدام بروتين يسمى الهيموجلوبين. في الوقت نفسه، ينتقل ثاني أكسيد الكربون، وهو غاز ضائع، إلى الرئتين من خلايا الجسم، ويتبادل الأوكسجين في الأماكن، ويعود من الدم في الشعيرات الدموية إلى الحويصلات الهوائية.
يمر الدم المحمل بخلايا الدم الغنية بالأكسجين إلى الجانب الأيسر من القلب عبر الأوردة الرئوية. ثم يضخ القلب الدم المؤكسج إلى باقي أجزاء الجسم، حيث يمر من الأوعية الدموية إلى الخلايا. تحتاج الخلايا إلى هذا الأكسجين لإنتاج الطاقة التي يحتاجها الجسم ليعمل. عندما تنتج الخلايا هذه الطاقة، فإنها تخلق ثاني أكسيد الكربون الناتج عن النفايات. يجب التخلص من ثاني أكسيد الكربون من الدم والجسم حتى يخرج من الخلايا ويعود إلى الدم.
بمجرد دخوله إلى مجرى الدم، يعود ثاني أكسيد الكربون إلى القلب، حيث يدخل من الجانب الأيمن. ومن هناك يمر عبر الشريان الرئوي إلى الرئتين، حيث يغادر الشعيرات الدموية ويعود إلى الحويصلات الهوائية في مقابل الأكسجين الوارد. من الحويصلات الهوائي ، يتم إخراج ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى.
كيف يعمل القلب يحتوي على معلومات حول تدفق الدم ودور القلب في تلك العمليات.
الزفير
أثناء الزفير، تسترخي عضلات الحجاب الحاجز والأضلاع، مما يقلل المساحة في تجويف صدرك. عندما يتقلص تجويف الصدر، تنكمش الرئتان، على غرار ما يحدث عندما يخرج الهواء من البالون. في الوقت نفسه، يخرج الهواء المحتوي على ثاني أكسيد الكربون من الرئتين عبر القصبة الهوائية ثم يُخرج الزفير عبر الأنف أو الفم.
لا يتطلب الزفير أي مجهود من الجسم، ما لم يكن هناك مرض في الرئة أو القيام بنشاط بدني. أثناء النشاط البدني، تنقبض عضلات البطن وتدفع الحجاب الحاجز ضد الرئتين أكثر من المعتاد. هذا يدفع الهواء للخروج من الرئتين بسرعة.
وفي الختام ومن خلال موقع المقالات العربية، نكون قد تحدثنا عن الجهاز التنفسي، وظيفة الجهاز التنفسي، اجزاء الجهاز التنفسي، كيف تتم عملية التنفس؟ العلاقة بين جهاز الدوران والجهاز التنفسي، العضلات المستخدمة في التنفس، مراحل التنفس.