Αναπνοή

Η αναπνοή σε επίπεδο οργανισμού είναι ή διαδικασία με την οποία ένας οργανισμός προσλαμβανει οξυγόνο και αποβάλλει διοξείδιο του άνθρακα. Η λειτουργία αυτή συντηρεί την κυτταρική αναπνοή, δηλαδή την διαδικασία που πραγματοποιείται στα κύτταρα του οργανισμού, για την παραγωγή ενέργειας. Για την λειτουργία της αναπνοής υπάρχει σε κάθε οργανισμό ξεχωριστό σύστημα οργάνων, το αναπνευστικό σύστημα.

Η λειτουργία των πνευμόνων κατά την αναπνοή

Το αναπνευστικό σύστημα

Το αναπνευστικό σύστημα είναι το σύστημα οργάνων που χρησιμεύουν στην πρόσληψη του ατμοσφαιρικού αέρα από το περιβάλλον. Χωρίζεται στην ανώτερη και στην κατώτερη αναπνευστική οδό. Η ανώτερη αναπνευστική οδός περιλαμβάνει την μύτη, τον φάρυγγα, τον λάρυγγα, και την τραχεία, ενώ το κατώτερο περιλαμβάνει τους βρόγχους και τους πνεύμονες. Κατά την λειτουργία της αναπνοής ο αέρας εισέρχεται από την ρινική κοιλότητα αλλά και από την στοματική και καταλήγει στον φάρυγγα που βρίσκεται πίσω από την στοματική κοιλότητα. Ο φάρυγγας εξυπηρετεί και την κατάποση της τροφής. Μετά τον φάρυγγα ο εισπνεόμενος αέρας καταλήγει στον λάρυγγα ο οποίος είναι απομονωμένος από την πεπτική αλυσίδα. Στην συνέχεια ακολουθεί η τραχεία για να καταλήξει ο εισπνεόμενος αέρας στους βρόγχους και στις κυψελίδες του πνεύμονα και από 'κει μέσω του καρδιαγγειακού συστήματος το οξυγόνο μεταφέρεται σε όλους τους ιστούς του οργανισμού.

Εισπνοή

Εισπνοή ονομάζεται η είσοδος του αέρα στους πνεύμονες και αποτελεί την πρώτη φάση της αναπνοής. Η είσοδος του ατμοσφαιρικού αέρα στους πνεύμονες επιτυγχάνεται με την αύξηση της θωρακικής κοιλότητας κατά την εισπνοή. Η κάθοδος του διαφράγματος, που είναι ένας θολωτός μυς, και η κίνηση των πλευρών του θώρακα προς τα πάνω και προς τα έξω κατά την εισπνοή, εξασφαλίζουν την αύξηση της θωρακικής κοιλότητας. Η κίνηση των πλευρών και του στέρνου επιτυγχάνεται με τη βοήθεια των μεσοπλεύριων μυών.

Το οξυγόνο του ατμοσφαιρικού αέρα που έφθασε με την εισπνοή στις κυψελίδες πρέπει να μεταφερθεί με το αίμα σε όλα τα κύτταρα του σώματος για τις καύσεις. Το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται από τις καύσεις πρέπει να μεταφερθεί με το αίμα στις κυψελίδες για να αποβληθεί.

Εκπνοή

Κατά την εκπνοή ο αέρας βγαίνει έξω από το σώμα μας αφού οι κυψελίδες πάρουν το οξυγόνο που χρειάζονται και αποβάλλουν το διοξείδιο του άνθρακα. Η εκπνοή, δηλαδή η έξοδος του ατμοσφαρικού αέρα επιτυγχάνεται με τη μείωση της θωρακικής κοιλότητας.Αυτό γίνεται χάρη στην άνοδο του διαφράγματος(που είναι θολωτός μύς) και με την κίνηση των πλευρών και του στερνού(αυτό χάρη στις μεσοπλεύριων μυών) προς τα κάτω και πρός τα μέσα. Η επανοδός του διαφράγματος και των πλευρών στην αρχική τους θέση επιτυγχάνουν την εκπνοή.

Αναπνοή σε ασπόνδυλα, υδρόβια σπονδυλωτά και αμφίβια

Η αναπνοή στα ασπόνδυλα μπορεί να επιτελείται από την πεπτική κοιλότητα, την επιδερμίδα ή διάφορα όργανα όπως βράγχια, πνεύμονες και τραχείες. Τα υδρόβια σπονδυλωτά αναπνέουν χρησιμοποιώντας βράγχια και τα αμφίβια ανάλογα με το στάδιο ανάπτυξής τους χρησιμοποιούν διαφορετικό όργανο. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί ο βάτραχος που στο στάδιο του γυρίνου χρησιμοποιεί για την αναπνοή βράγχια ενώ ο ώριμος βάτραχος αεροφόρους σάκους.

Έλεγχος αναπνοής

Η συχνότητα και το βάθος της αναπνοής ελέγχονται αυτόματα από αναπνευστικά κέντρα, τα οποία λαμβάνουν πληροφορίες από περιφερικούς και κεντρικούς χημειοϋποδοχείς. Αυτοί οι χημειοϋποδοχείς ελέγχουν συνεχώς τη μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακα και του οξυγόνου στο αρτηριακό αίμα. Ο πρώτος από αυτούς τους αισθητήρες είναι οι κεντρικοί χημειοϋποδοχείς στην επιφάνεια του προμήκους μυελού του εγκεφαλικού στελέχους, οι οποίοι είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στο pH καθώς και στη μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα και στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό. Η δεύτερη ομάδα αισθητήρων μετρά τη μερική πίεση του οξυγόνου στο αρτηριακό αίμα. Μαζί, οι τελευταίοι είναι γνωστοί ως περιφερικοί χημειοϋποδοχείς και βρίσκονται στην αορτή και τις καρωτίδες αρτηρίες.

Η αυτόματη αναπνοή μπορεί να παρακαμφθεί σε περιορισμένο βαθμό με απλή επιλογή ή για να διευκολυνθεί η κολύμβηση, η ομιλία, το τραγούδι ή άλλες συνεδρίες φωνητικής εξάσκησης. Είναι αδύνατο να καταστείλετε την ανάγκη να αναπνεύσετε σε σημείο υποξίας, αλλά η προπόνηση μπορεί να βελτιώσει την ικανότητα να κρατάτε την αναπνοή σας. Οι πρακτικές της συνειδητής αναπνοής έχει αποδειχθεί ότι προάγουν τη χαλάρωση και την ανακούφιση από το στρες, αλλά δεν έχει αποδειχθεί ότι έχουν άλλα οφέλη για την υγεία.

Υπάρχουν και άλλα αντανακλαστικά για τον αυτόματο έλεγχο της αναπνοής. Η βύθιση, ιδίως του προσώπου, σε κρύο νερό προκαλεί μια αντίδραση που ονομάζεται αντανακλαστικό κατάδυσης. Το αρχικό αποτέλεσμα αυτού είναι να κλείσει ο αεραγωγός από την εισροή νερού. Ο μεταβολικός ρυθμός επιβραδύνεται. Αυτό συνοδεύεται από έντονη αγγειοσύσπαση των αγγείων των άκρων και των εσωτερικών οργάνων της κοιλιάς, αφήνοντας το οξυγόνο στο αίμα και τους πνεύμονες στην αρχή της κατάδυσης σχεδόν αποκλειστικά για την καρδιά και τον εγκέφαλο. Το αντανακλαστικό της κατάδυσης είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη αντίδραση σε ζώα που πρέπει να καταδύονται τακτικά, όπως οι πιγκουίνοι, οι φώκιες και οι φάλαινες. Είναι επίσης πιο αποτελεσματικό σε πολύ μικρά βρέφη και παιδιά απ' ό,τι σε ενήλικες.

Πηγές

Αντρέας Χρ. Κούσπαρος, Αντρούλα Χ. Νικολάου, Αντρούλα Α. Ανθούλη Ανθρωπολογία Γ' Γυμνασίου

Κυτταρική αναπνοή

Η κυτταρική αναπνοή μπορεί να είναι είτε αερόβια είτε αναερόβια. Στα κύτταρα ενός οργανισμού επιτελείται η αερόβια αναπνοή. Με την λειτουργία αυτή μεταβολίζεται η γλυκόζη προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό, παράγοντας ενεργειακά μόρια ATP. Κατά την αερόβια αναπνοή παράγεται για κάθε mol γλυκόζης περίπου 32mol ATP. Η διαδικασία αυτή πραγματοποιείται σε ειδικά οργανίδια των κυττάρων, τα μιτοχόνδρια ενώ στα φυτικά κύτταρα συμβαίνει στους χλωροπλάστες. Η αναερόβια αναπνοή πραγματοποιείται σε ορισμένους μονοκύτταρους οργανισμούς και έχει ως αποτέλεσμα τον μεταβολισμό της γλυκόζης προς πυροσταφυλικό οξύ. Κατά την διαδικασία αυτή παράγονται μόνο δύο mol ATP για κάθε mol γλυκόζης.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Εγκυκλοπαίδεια Μπριτάννικα το αναπνευστικό σύστημα