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39.1A: 호흡기계와 직접 확산 - 생물학

39.1A: 호흡기계와 직접 확산 - 생물학


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유기체가 O를 교환하는 것을 돕는 호흡 과정2 및 CO2 단순한 직접 확산에서 복잡한 호흡기 시스템에 이르기까지 다양합니다.

학습 목표

  • 호흡계의 기능에 대한 개요 검토

키 포인트

  • 호흡은 신체의 세포, 조직 및 주요 기관이 적절한 산소 공급을 받고 노폐물인 이산화탄소가 효율적으로 제거되도록 합니다. 산소와 이산화탄소의 교환은 세포막을 통한 확산을 통해 발생합니다.
  • 호흡에 사용되는 메커니즘, 과정 및 구조는 유기체의 유형, 크기 및 복잡성에 따라 결정됩니다.
  • 외막을 통한 가스의 직접 확산은 크기가 작고 단순하기 때문에 편형동물과 같은 유기체가 호흡 수단으로 사용할 수 있습니다.

핵심 용어

  • 탈산소화: 분자에서 산소 원자를 제거한 것
  • 확산: 투과막을 가로지르는 용질의 수동적 이동
  • 에어로빅 체조: 산소가 있는 곳에서만 살거나 일어나는 것

소개

호흡은 비자발적 현상입니다. 얼마나 자주 숨을 들이쉬고 얼마나 많은 공기를 들이마시거나 내쉬는지는 뇌의 호흡 중추에 의해 엄격하게 조절됩니다. 정상적인 호흡 조건에서 인간은 평균적으로 분당 약 15회 호흡합니다. 호흡 주기는 들숨과 날숨으로 구성됩니다. 모든 정상적인 들숨 때마다 산소가 함유된 공기가 폐를 채우고 모든 날숨 때 산소가 제거된 공기가 다시 빠져 나옵니다. 산소화된 공기는 폐 조직을 가로질러 혈류로 들어가 기관과 조직으로 이동합니다. 산소(O2) 고에너지 화합물인 ATP를 생성하는 대사 반응에 사용되는 세포로 들어갑니다. 동시에 이러한 반응은 이산화탄소(CO2) 부산물로. CO2 독성이 있으므로 제거해야 합니다. 따라서 CO2 세포를 빠져 나와 혈류로 들어가고 폐로 다시 이동하고 호기 중에 몸 밖으로 호기됩니다.

호흡계의 주요 기능은 신체 조직의 세포에 산소를 전달하고 이산화탄소를 제거하는 것입니다. 인간 호흡기의 주요 구조는 비강, 기관 및 폐입니다. 모든 호기성 유기체는 대사 기능을 수행하기 위해 산소가 필요합니다.

진화 나무를 따라 다른 유기체는 주변 대기에서 산소를 얻는 다른 방법을 고안했습니다. 동물이 사는 환경은 동물의 호흡 방식을 크게 결정합니다. 호흡기계의 복잡성은 유기체의 크기와 관련이 있습니다. 동물의 크기가 증가함에 따라 확산 거리가 증가하고 부피에 대한 표면적의 비율이 감소합니다. 단세포(단세포) 유기체에서 세포막을 통한 확산은 세포에 산소를 공급하기에 충분합니다. 확산은 느리고 수동적인 수송 과정입니다. 세포에 산소를 공급하는 실행 가능한 수단이 되려면 산소 흡수 속도가 막을 가로질러 확산 속도와 일치해야 합니다. 즉, 세포가 매우 크거나 두꺼우면 확산이 세포 내부에 충분히 빨리 산소를 공급할 수 없을 것입니다. 따라서 산소를 얻고 이산화탄소를 제거하는 수단으로 확산에 의존하는 것은 작은 유기체나 편형동물(platyhelmins)과 같이 몸이 매우 평평한 유기체에서만 실현 가능합니다. 더 큰 유기체는 몸 전체에 산소를 운반하기 위해 복잡한 순환 시스템과 함께 아가미, 폐 및 호흡기와 같은 특수한 호흡기 조직을 진화시켜야 했습니다.

직접 확산

작은 다세포 유기체의 경우 외막을 통한 확산만으로도 산소 요구량을 충족하기에 충분합니다. 표면 막을 통한 직접 확산에 의한 가스 교환은 직경이 1mm 미만인 유기체에 효율적입니다. 자포동물과 편형동물과 같은 단순한 유기체에서 신체의 모든 세포는 외부 환경에 가깝습니다. 그들의 세포는 습기를 유지하여 가스가 직접 확산을 통해 빠르게 확산됩니다. 편형동물은 작고 말 그대로 납작한 벌레로 외막을 가로질러 확산을 통해 '호흡'합니다. 이 유기체의 평평한 모양은 확산을 위한 표면적을 증가시켜 신체 내의 각 세포가 외막 표면에 가깝고 산소에 접근할 수 있도록 합니다. 편형동물이 원통형 몸체를 가졌다면 중앙에 있는 세포는 산소를 얻을 수 없었을 것입니다.


호흡기계

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주요 특징들

  • 몸의 체계 시리즈의 7권 중 하나.

  • 간결한 텍스트는 시스템 및 문제 기반 의학 과정에서 요구하는 핵심 해부학, 생리학 및 생화학을 통합된 방식으로 다룹니다.

  • 기초 과학은 의학 과정의 초기 부분에 적합한 방식으로 임상 맥락에서 제시됩니다.

  • 시험 준비에 이상적인 자가 평가 자료를 제공하는 링크된 웹사이트가 있습니다.
  • 몸의 체계 시리즈의 7권 중 하나.

  • 간결한 텍스트는 시스템 및 문제 기반 의료 과정에서 요구하는 핵심 해부학, 생리학 및 생화학을 통합 방식으로 다룹니다.

  • 기초 과학은 의학 과정의 초기 부분에 적합한 방식으로 임상 맥락에서 제시됩니다.

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독성학, 교육 및 직업

연구

독성학 연구는 기본 및 응용 수준에서 수행됩니다. 기초 연구에는 화학 물질이 다양한 세포 과정에 악영향을 미치는 생화학적 또는 분자적 메커니즘을 연구하는 것이 포함될 수 있습니다. 독물학을 통해 얻은 지식은 기본적인 생명 과정에 대한 우리의 근본적인 이해를 향상시켰습니다. 응용 연구는 보다 직접적이며 직접적인 사회적 또는 상업적 이익을 가져올 것으로 예상됩니다. 응용 연구의 예는 특정 해충을 선택적으로 죽이는 화학 물질을 확인하기 위한 연구 또는 특정 산업 공정이 근로자 집단에서 확인된 특정 질병에 책임이 있는지 여부를 결정하기 위한 연구입니다. 응용 분야에서 일하는 독성학자들은 또한 화학 물질이 실험 동물에게 독성이 있는지, 추론에 의해 사람에게 독성이 있는지 여부를 결정하는 것과 직접적으로 관련된 연구를 수행합니다.

독성학 연구는 일반적으로 발암, 생식 및 발달 독성학, 신경독성학, 면역독성학, 호흡기독성학, 피부독성학, 내분비독성학, 유전독성학 등 다양한 전문 분야에서 수행되고 있으며, 최근 후성유전학 분야가 독성학 분야로 확장되어 연구를 포함하고 있습니다. 화학 물질이 유전자의 염기 서열을 변경하지 않고 유전자 발현을 변경함으로써 독성 반응에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지에 대한 것입니다. 진정한 후성유전학적 반응이 세대간 영향을 미칠 수 있다는 점을 감안할 때, 이 독성학 분야는 최근 몇 년 동안 엄청나게 성장했습니다. 전문 분야는 간, 신장, 눈, 피부 또는 다양한 종의 식물이나 동물과 같은 다양한 기관 시스템에 초점을 맞출 수도 있습니다. 진화하는 연구 영역은 혼합물의 독성학으로, 이는 우리 환경의 여러 화학 물질이 동시에 영향을 미칠 수 있기 때문에 중요합니다.

모든 독성학자의 과제는 잠재적 독성 물질, 제품 및 약물에 대한 노출 결과를 정확하게 예측하는 연구 모델을 사용하는 것입니다. 일부 연구자들은 전체 유기체(생체 내) 분리된 세포 현탁액 또는 세포 배양(시험관 내), 컴퓨터 시뮬레이션 또는 살아있는 유기체 모델링을 기반으로 하는 시스템(인 실리코). 테스트를 위해 특정 동물 모델이 설정되었지만 이러한 유기체는 항상 인간과 같은 방식으로 반응하지 않을 수 있습니다. 연구의 중요한 영역은 특정 상황에서 사용할 적절한 테스트 방법과 이러한 모델의 결과가 인간과 환경의 건강을 보호하기 위해 어떻게 해석되는지를 결정하는 것입니다. 세포 및 유전자 발현 시스템을 사용한 고처리량 스크리닝과 같은 흥미진진한 발전은 과학자들에게 지적 도전을 제시할 뿐만 아니라 개별화 의학의 가능성과 제품의 안전성 향상을 제시합니다.


직접 확산

확산은 평형에 도달할 때까지 물질이 고농도 영역에서 저농도 영역으로 이동하는 과정입니다. 작은 다세포 유기체의 경우 외막을 통한 확산만으로도 산소 요구량을 충족하기에 충분합니다. 표면 막을 통한 직접 확산에 의한 가스 교환은 직경이 1mm 미만인 유기체에 효율적입니다. 자포동물과 편형동물과 같은 단순한 유기체에서 신체의 모든 세포는 외부 환경에 가깝습니다. 그들의 세포는 습기를 유지하고 가스는 직접 확산을 통해 빠르게 확산됩니다. 편형동물은 작고 말 그대로 편형동물로 외막을 가로질러 확산을 통해 '호흡'합니다(그림 2.3). 이 유기체의 평평한 모양은 확산을 위한 표면적을 증가시켜 신체 내의 각 세포가 외막 표면에 가깝고 산소에 접근할 수 있도록 합니다. 편형동물이 원통형 몸체를 가졌다면 중앙에 있는 세포는 산소를 얻을 수 없었을 것입니다.

그림 2.3. 이 편형동물의 호흡 과정은 외막을 통한 확산에 의해 작동합니다. (출처: 스티븐 차일즈)

지렁이와 양서류는 피부(외피)를 호흡기로 사용합니다. 조밀한 모세혈관 네트워크는 피부 바로 아래에 있으며 외부 환경과 순환계 사이의 가스 교환을 촉진합니다. 가스가 용해되어 세포막을 가로질러 확산되기 위해서는 호흡기 표면을 촉촉하게 유지해야 합니다. 물에 사는 생물은 물에서 산소를 얻어야 합니다. 산소는 물에 용해되지만 대기보다 농도가 낮습니다. 대기에는 약 21%의 산소가 있습니다. 물에서 산소 농도는 그보다 훨씬 작습니다.


포유류 시스템

포유류에서 폐환기는 흡입(호흡)을 통해 발생합니다. 흡입하는 동안 공기는 다음을 통해 몸으로 들어갑니다. 비강 코 바로 안쪽에 위치합니다(그림 6). 공기가 비강을 통과함에 따라 공기는 체온으로 데워지고 가습됩니다. 호흡기는 공기와 직접 접촉하지 못하도록 조직을 밀봉하기 위해 점액으로 코팅되어 있습니다. 점액은 수분 함량이 높습니다. 공기가 점막의 이러한 표면을 가로질러 물을 흡수합니다. 이러한 과정은 공기를 신체 조건과 평형을 유지하는 데 도움이 되며, 차갑고 건조한 공기가 야기할 수 있는 손상을 줄입니다. 공기 중에 떠 있는 입자상 물질은 점액과 섬모를 통해 비강에서 제거됩니다. 온난화, 가습 및 입자 제거 과정은 기관과 폐의 손상을 방지하는 중요한 보호 메커니즘입니다. 따라서 흡입은 호흡계에 산소를 공급하는 것 외에도 여러 가지 목적을 수행합니다.

아트 커넥션

그림 6. 공기는 비강과 인두를 통해 호흡기로 들어간 다음 기관을 통해 기관지로 들어가 폐로 공기를 가져옵니다. (크레딧: NCI의 작업 수정)

포유류의 호흡기계에 대한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 우리가 숨을 들이쉴 때 공기는 인두에서 기관으로 이동합니다.
  2. 세기관지는 기관지로 분기됩니다.
  3. 폐포관은 폐포낭에 연결됩니다.
  4. 폐와 혈액 사이의 가스 교환은 폐포에서 발생합니다.

그림 7. 기관과 기관지는 불완전한 연골 고리로 이루어져 있습니다. (크레딧: Gray’s Anatomy의 작업 수정)

비강에서 공기가 통과합니다. 인두 (목구멍) 그리고 후두 (보이스 박스), 기관 (그림 6). 기관의 주요 기능은 흡입된 공기를 폐로 보내고 날숨을 몸 밖으로 내보내는 것입니다. 인간의 기관은 길이 10~12cm, 직경 2cm의 실린더로 식도 앞에 위치하며 후두에서 흉강으로 연장되어 흉강 중앙에서 두 개의 기본 기관지로 나뉩니다. 유리질 연골과 평활근의 불완전한 고리로 이루어져 있습니다(그림 7).

기관에는 점액을 생성하는 잔 세포와 섬모 상피가 늘어서 있습니다. 섬모는 점액에 갇힌 이물질을 인두 쪽으로 밀어냅니다. 연골은 기관에 힘과 지지를 제공하여 통로를 계속 열어줍니다. 평활근이 수축하여 기관의 직경이 줄어들어 호기가 폐에서 큰 힘으로 위로 돌진하게 됩니다. 강제 호기는 기침할 때 점액을 배출하는 데 도움이 됩니다. 평활근은 외부 환경이나 신체 신경계의 자극에 따라 수축하거나 이완할 수 있습니다.

폐: 기관지 및 폐포

기관의 끝은 오른쪽 및 왼쪽 폐로 분기(나누어)됩니다. 폐는 동일하지 않습니다. 오른쪽 폐는 더 크고 3개의 엽을 포함하는 반면 작은 왼쪽 폐는 2개의 엽을 포함합니다(그림 8). 근육질의 횡격막호흡을 용이하게 하는 은 폐보다 열등하고(아래) 흉강의 끝을 표시합니다.

그림 8. 기관은 폐의 오른쪽 및 왼쪽 기관지로 분기됩니다. 오른쪽 폐는 3개의 엽으로 이루어져 있으며 더 큽니다. 심장을 수용하기 위해 왼쪽 폐는 더 작고 2개의 엽만 있습니다.

폐에서 공기는 점점 더 작은 통로로 전환되거나 기관지. 공기는 두 개를 통해 폐로 들어갑니다. 기본 (주) 기관지 (단수: 기관지). 각 기관지는 2차 기관지로 분할된 다음 3차 기관지로 나뉘며 차례로 분할되어 직경이 점점 작아집니다. 세기관지 갈라지고 폐를 통해 퍼질 때. 기관지와 마찬가지로 기관지는 연골과 평활근으로 이루어져 있습니다. 세기관지에서 연골은 탄성 섬유로 대체됩니다. 기관지는 신경계의 신호에 따라 기관지와 세기관지에서 근육 수축(부교감) 또는 이완(교감)을 조절하는 부교감 및 교감 신경계의 신경에 의해 지배됩니다. 사람의 경우 직경이 0.5mm 미만인 세기관지는 호흡기 세기관지. 그들은 연골이 없기 때문에 모양을 유지하기 위해 흡입된 공기에 의존합니다. 통로의 직경이 감소함에 따라 평활근의 상대적 양이 증가합니다.

NS 말단 세기관지 호흡기 세기관지라고 불리는 미세한 가지로 세분화됩니다. 호흡 세기관지는 여러 개의 폐포관으로 세분됩니다. 수많은 폐포와 폐포 주머니가 폐포관을 둘러싸고 있습니다. 폐포 주머니는 세기관지 끝에 묶인 포도 다발과 비슷합니다(그림 9).

그림 9. 말단 세기관지는 호흡 세기관지에 의해 폐포관 및 폐포낭에 연결됩니다. 각 폐포 주머니에는 20~30개의 구형 폐포가 들어 있으며 포도송이 모양을 하고 있습니다. 공기는 폐포의 심방으로 흘러 들어간 다음 모세혈관과 가스 교환이 일어나는 폐포로 순환합니다. 점액선은 점액을 기도로 분비하여 촉촉하고 유연하게 유지합니다. (크레딧: Mariana Ruiz Villareal의 작업 수정)

acinar 지역에서, 폐포관 각 세기관지의 끝에 붙어 있습니다. 각 덕트의 끝에서 약 100 폐포, 각각 20~30개 포함 폐포 직경이 200~300미크론입니다. 가스 교환은 폐포에서만 발생합니다. 폐포는 주머니 안에 작은 기포처럼 보이는 얇은 벽의 실질 세포로 이루어져 있으며, 일반적으로 한 세포 두께입니다. 폐포는 순환계의 모세혈관(1세포 두께)과 직접 접촉합니다. 이러한 긴밀한 접촉은 산소가 폐포에서 혈액으로 확산되고 신체의 세포로 분배되도록 합니다. 또한 세포에서 노폐물로 생성된 이산화탄소는 혈액에서 폐포로 확산되어 내쉬게 됩니다. 모세혈관과 폐포의 해부학적 배열은 호흡기 및 순환계의 구조적 및 기능적 관계를 강조합니다. 폐포가 너무 많기 때문에(

폐당 3억 개) 각 폐포와 각 폐포관 끝에 있는 많은 주머니에서 폐는 스펀지 같은 일관성을 가지고 있습니다. 이 조직은 가스 교환에 사용할 수 있는 매우 넓은 표면적을 생성합니다. 폐에 있는 폐포의 표면적은 약 75m 2 입니다. 이 넓은 표면적은 폐포 실질 세포의 얇은 벽 특성과 결합되어 가스가 세포 전체로 쉽게 확산되도록 합니다.

학습 링크

다음 비디오를 시청하여 호흡기 시스템을 검토하십시오.


호흡곤란: 요인과 원인 | 호흡 | 인간 | 생물학

호흡곤란은 고통의 감각과 관련된 호흡 곤란을 의미합니다. 그것은 근육 운동에서 발생하는 것처럼 단순히 과호흡을 의미하는 과호흡과 구별되어야 하며, 물론 매우 심한 운동이 아닌 한 일반적으로 고통감과 관련이 없습니다.

호흡곤란을 일으키는 요인:

호흡곤란의 원인이 되는 요인은 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다.

NS. 혈액의 화학적 조성 변화:

NS. 고탄산혈증 또는 고탄산혈증.

씨. 증가된 H-이온 농도.

ii. 적절한 환기를 제공하기 위해 폐를 팽창 및 수축시키는 호흡 근육의 과도한 작업:

NS. 울혈, 섬유증 등의 폐순응도 감소

NS. 흉벽과 횡격막의 이상.

씨. O에 대한 수요 증가를 제공하기 위해2 높은 대사율과 관련된 질병에서.

iii. 심인성 호흡곤란:

더 높은 센터의 충동 때문입니다.

호흡곤란의 원인:

I. 혈액의 화학적 조성 변화로 인한 호흡곤란:

NS. 영형2 ‘동맥 저산소증에 나열된 원인으로 인한 결핍.

ii. 저운동성 무산소증은 심부전에서 발생하는 느린 순환으로 인해 호흡 가스의 수송을 방해합니다.

iii. 빈혈성 무산소증이 심하면 O2 몸에 부족.

iv. 폐포-모세혈관막을 통한 가스 확산에 영향을 미치는 요인(폐포-모세혈관 차단 증후군) 위에서 언급한 요인에 의해 호흡곤란을 유발하는 호흡 자극은 중대동맥 기전을 통해 반사적으로 발생합니다. 헤링-브로이어 반사는 또한 이러한 조건에서 과도하게 활성화되어 호흡수를 증가시키고 호흡곤란의 불편함을 보완한다고 믿어집니다.

v. CO2 과량 및 호흡성 산증은 환기/관류 비율의 감소와 관련된 폐포 저환기에서 발생합니다. 위에 나열된 원인은 일반적으로 CO와 관련이 없습니다.2 CO 때문에 주의2 O보다 20배 이상 빠르게 확산2.

vi. 대사성 산증은 또한 CO와 같은 방식으로 반사적으로 뿐만 아니라 직접적으로 호흡 중추를 자극하여 호흡곤란을 일으킬 것입니다.2 과잉.

Ⅱ. 호흡 근육의 과도한 작업:

NS. 디프테리아나 천식과 같이 후두나 기관지가 막히면 저항을 극복하기 위한 호흡근의 과도한 작업으로 인해 호흡곤란이 생긴다.

ii. 영형2 부족 및 CO2 저환기로 인한 과도한 호흡은 반사에 의한 호흡곤란의 불편함과 호흡기 센터에 대한 직접적인 영향을 더할 것입니다.

iii. 폐의 부종, 울혈, 섬유증 및 염증에서 발생하는 폐 확장성 감소. 폐의 팽창성 감소, 즉 순응도 감소로 인해 호흡 근육은 단단한 폐포를 통해 적절한 환기를 유지하기 위해 열심히 일해야 합니다. 헤링-브로이어 반사는 이러한 경우에 과도하게 활동하여 호흡 속도를 가속화한다고 합니다.

Ⅱ. 응용 생리학:

NS. 운동 시 호흡곤란 또는 진행된 경우 휴식 시 호흡곤란은 승모판 협착증과 같은 심장 질환의 가장 흔한 증상입니다. 그것은 동맥 저산소증이나 과탄산혈증으로 인한 것이 아님이 입증되었습니다. 폐의 팽창성 감소로 이어지는 폐 모세혈관의 충혈은 심장 호흡곤란의 주요 원인입니다.

폐부종이 동반되면 무산소 상태가 그림을 복잡하게 만듭니다. 폐모세혈관의 팽창이 빠르고 얕은 호흡을 유발한다고 다른 곳에서 언급되었습니다.

ii. 횡격막이나 흉벽의 움직임을 제한하는 상태는 호흡 근육의 과도한 노력으로 인해 호흡 곤란을 유발합니다. 예를 들어, 폐기종의 경우 폐의 탄력이 상실되고 휴식 중에 가슴이 흡기 위치에 유지됩니다.

다이어프램은 높은 위치에 고정됩니다. 그러므로 흡기는 흡기 근육의 비정상적인 노력에 의해서만 영향을 받을 수 있습니다. 호기는 또한 호기 근육의 능동적 수축에 의해 영향을 받습니다.

iii. 높은 대사율과 관련된 질병(예: 갑상선 중독증)에서는 O에 대한 수요가 증가합니다.2 조직 및 또한 CO 제거에 대한 증가된 요구2. 이 요구는 근육 운동 중에 증가합니다. 이러한 환자에서 호흡 근육은 증가된 산소 요구량을 충족시키기 위해 더 많이 일해야 하며 이러한 환자는 약간의 운동에도 호흡곤란을 일으키기 쉽습니다.

심한 당뇨병성 산증에서 Kussmaul 호흡 또는 공기 배고픔이 혼수 상태에 있는 대상에서 관찰될 수 있습니다.


39.1 가스 교환 시스템

이 섹션이 끝나면 다음을 수행할 수 있습니다.

  • 외부 환경에서 폐로의 공기의 흐름을 설명하십시오.
  • 미세먼지로부터 폐를 보호하는 방법을 설명합니다.

호흡기의 주요 기능은 신체 조직의 세포에 산소를 전달하고 세포 폐기물인 이산화탄소를 제거하는 것입니다. 인간 호흡기의 주요 구조는 비강, 기관 및 폐입니다.

모든 호기성 유기체는 대사 기능을 수행하기 위해 산소가 필요합니다. 진화 나무를 따라 다른 유기체는 주변 대기에서 산소를 얻는 다른 방법을 고안했습니다. 동물이 사는 환경은 동물의 호흡 방식을 크게 결정합니다. 호흡기계의 복잡성은 유기체의 크기와 상관관계가 있습니다. 동물의 크기가 증가함에 따라 확산 거리가 증가하고 부피에 대한 표면적의 비율이 감소합니다. 단세포 유기체에서 세포막을 통한 확산은 세포에 산소를 공급하기에 충분합니다(그림 39.2). 확산은 느리고 수동적인 수송 과정입니다. 확산이 세포에 산소를 제공하는 실행 가능한 수단이 되려면 산소 흡수 속도가 막을 가로질러 확산 속도와 일치해야 합니다. 즉, 세포가 매우 크거나 두꺼우면 확산이 세포 내부에 충분히 빨리 산소를 공급할 수 없을 것입니다. 따라서 산소를 얻고 이산화탄소를 제거하는 수단으로 확산에 의존하는 것은 작은 유기체나 많은 편형동물(Platyhelminthes)과 같이 고도로 평평한 몸체를 가진 유기체에서만 실현 가능합니다. 더 큰 유기체는 몸 전체에 산소를 운반하기 위해 복잡한 순환계를 동반하는 아가미, 폐, 호흡기관과 같은 특수한 호흡기 조직을 진화시켜야 했습니다.

직접 확산

작은 다세포 유기체의 경우 외막을 통한 확산만으로도 산소 요구량을 충족하기에 충분합니다. 표면 막을 통한 직접 확산에 의한 가스 교환은 직경이 1mm 미만인 유기체에 효율적입니다. 자포동물과 편형동물과 같은 단순한 유기체에서 신체의 모든 세포는 외부 환경에 가깝습니다. 그들의 세포는 습기를 유지하고 가스는 직접 확산을 통해 빠르게 확산됩니다. 편형동물은 작고 말 그대로 납작한 벌레로 외막을 가로질러 확산을 통해 '호흡'합니다(그림 39.3). 이 유기체의 평평한 모양은 확산을 위한 표면적을 증가시켜 신체 내의 각 세포가 외막 표면에 가깝고 산소에 접근할 수 있도록 합니다. 편형동물이 원통형 몸체를 가졌다면 중앙에 있는 세포는 산소를 얻을 수 없었을 것입니다.

피부와 아가미

지렁이와 양서류는 피부(외피)를 호흡기로 사용합니다. 조밀한 모세혈관 네트워크는 피부 바로 아래에 있으며 외부 환경과 순환계 사이의 가스 교환을 촉진합니다. 가스가 용해되어 세포막을 가로질러 확산되기 위해서는 호흡기 표면을 촉촉하게 유지해야 합니다.

물에 사는 생물은 물에서 산소를 얻어야 합니다. 산소는 물에 용해되지만 대기보다 농도가 낮습니다. 대기에는 약 21%의 산소가 있습니다. 물에서 산소 농도는 그보다 훨씬 낮습니다. 물고기와 다른 많은 수생 생물은 물에서 용존 산소를 흡수하도록 아가미를 진화시켰습니다(그림 39.4). 아가미는 고도로 분지되고 접힌 얇은 조직 필라멘트입니다. 물이 아가미 위를 지날 때 물의 용존 산소는 빠르게 아가미를 가로질러 혈류로 확산됩니다. 그러면 순환계는 산소가 공급된 혈액을 신체의 다른 부분으로 운반할 수 있습니다. 혈액 대신 체액을 포함하는 동물에서 산소는 아가미 표면을 가로질러 체액으로 확산됩니다. 아가미는 연체 동물, 환형 동물 및 갑각류에서 발견됩니다.

아가미의 접힌 표면은 물고기가 충분한 산소를 얻을 수 있도록 넓은 표면적을 제공합니다. 확산은 평형에 도달할 때까지 물질이 고농도 영역에서 저농도 영역으로 이동하는 과정입니다. 이 경우 산소 분자 농도가 낮은 혈액이 아가미를 통해 순환합니다. 물의 산소 분자 농도는 아가미의 산소 분자 농도보다 높습니다. 결과적으로 산소 분자는 그림 39.5와 같이 물(고농도)에서 혈액(저농도)으로 확산됩니다. 유사하게, 혈액 내 이산화탄소 분자는 혈액(고농도)에서 물(저농도)로 확산됩니다.

기관 시스템

곤충의 호흡은 순환계와 무관하므로 혈액은 산소 수송에 직접적인 역할을 하지 않습니다. 곤충은 기관계라고 하는 고도로 전문화된 유형의 호흡계를 가지고 있으며, 이는 전신에 산소를 운반하는 작은 관의 네트워크로 구성됩니다. 기관계는 활동적인 동물에서 가장 직접적이고 효율적인 호흡계입니다. 기관계의 튜브는 키틴이라는 고분자 물질로 만들어집니다.

곤충의 몸에는 흉부와 복부를 따라 기공이라고 하는 구멍이 있습니다. 이 구멍은 관형 네트워크에 연결되어 산소가 신체로 통과하도록 하고(그림 39.6) CO의 확산을 조절합니다.2 그리고 수증기. 공기는 spiracles를 통해 기관계로 들어오고 나갑니다. 일부 곤충은 신체 움직임으로 기관 시스템을 환기시킬 수 있습니다.

포유류 시스템

포유류에서 폐환기는 흡입(호흡)을 통해 발생합니다. 흡입하는 동안 공기는 코 바로 안쪽에 있는 비강을 통해 몸으로 들어갑니다(그림 39.7). 공기가 비강을 통과함에 따라 공기는 체온으로 데워지고 가습됩니다. 호흡기는 공기와 직접 접촉하지 못하도록 조직을 밀봉하기 위해 점액으로 코팅되어 있습니다. 점액은 수분 함량이 높습니다. 공기가 점막의 이러한 표면을 가로질러 물을 흡수합니다. 이러한 과정은 공기를 신체 조건과 평형을 유지하는 데 도움이 되며, 차갑고 건조한 공기가 야기할 수 있는 손상을 줄입니다. 공기 중에 떠 있는 입자상 물질은 점액과 섬모를 통해 비강에서 제거됩니다. 온난화, 가습 및 입자 제거 과정은 기관과 폐의 손상을 방지하는 중요한 보호 메커니즘입니다. 따라서 흡입은 호흡계에 산소를 공급하는 것 외에도 여러 가지 목적을 수행합니다.

시각적 연결

포유류의 호흡기계에 대한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 우리가 숨을 들이쉴 때 공기는 인두에서 기관으로 이동합니다.
  2. 세기관지는 기관지로 분기됩니다.
  3. 폐포관은 폐포낭에 연결됩니다.
  4. 폐와 혈액 사이의 가스 교환은 폐포에서 발생합니다.

비강에서 공기는 인두(목)와 후두(목소리 상자)를 통과하여 기관으로 전달됩니다(그림 39.7). 기관의 주요 기능은 흡입된 공기를 폐로 보내고 날숨을 몸 밖으로 내보내는 것입니다. 인간의 기관은 길이 10~12cm, 직경 2cm의 실린더로 식도 앞에 위치하며 후두에서 흉강으로 연장되어 흉강 중앙에서 두 개의 기본 기관지로 나뉩니다. 그것은 유리질 연골과 평활근의 불완전한 고리로 이루어져 있습니다(그림 39.8). 기관에는 점액을 생성하는 잔 세포와 섬모 상피가 늘어서 있습니다. 섬모는 점액에 갇힌 이물질을 인두 쪽으로 밀어냅니다. 연골은 기관에 힘과 지지를 제공하여 통로를 계속 열어줍니다. 평활근이 수축하여 기관의 직경이 줄어들어 호기가 폐에서 큰 힘으로 위로 돌진하게 됩니다. 강제 호기는 기침할 때 점액을 배출하는 데 도움이 됩니다. 평활근은 외부 환경이나 신체 신경계의 자극에 따라 수축하거나 이완할 수 있습니다.

폐: 기관지 및 폐포

기관의 끝은 오른쪽 및 왼쪽 폐로 분기(나누어)됩니다. 폐는 동일하지 않습니다. 오른쪽 폐는 더 크고 3개의 엽을 포함하는 반면 작은 왼쪽 폐는 2개의 엽을 포함합니다(그림 39.9). 호흡을 용이하게 하는 근육 횡격막은 폐(아래)보다 열등하며 흉강의 끝을 표시합니다.

폐에서 공기는 점점 더 작은 통로 또는 기관지로 전환됩니다. 공기는 두 개의 기본(주) 기관지(단수: 기관지)를 통해 폐로 들어갑니다. 각 기관지는 2차 기관지로 나눈 다음 3차 기관지로 나뉘며, 이 기관지는 차례로 분할되어 폐를 통해 분할되고 퍼질 때 더 작은 직경의 세기관지를 생성합니다. 기관지와 마찬가지로 기관지는 연골과 평활근으로 이루어져 있습니다. 세기관지에서 연골은 탄성 섬유로 대체됩니다. 기관지는 신경계의 신호에 따라 기관지와 세기관지에서 근육 수축(부교감) 또는 이완(교감)을 조절하는 부교감 및 교감 신경계의 신경에 의해 지배됩니다. 사람의 경우 직경이 0.5mm 미만인 세기관지가 호흡기 세기관지 입니다. 그들은 연골이 없기 때문에 모양을 유지하기 위해 흡입된 공기에 의존합니다. 통로의 직경이 감소함에 따라 평활근의 상대적 양이 증가합니다.

말단 세기관지는 호흡 세기관지라고 불리는 미세한 가지로 세분화됩니다. 호흡 세기관지는 여러 개의 폐포관으로 세분됩니다. 수많은 폐포와 폐포 주머니가 폐포관을 둘러싸고 있습니다. 폐포 주머니는 세기관지 끝에 묶인 포도 다발과 비슷합니다(그림 39.10). 포상 부위에서 폐포관은 각 세기관지의 끝에 부착됩니다. 각 덕트의 끝에는 약 100개의 폐포 주머니가 있으며, 각 폐포에는 직경이 200~300미크론인 20~30개의 폐포가 들어 있습니다. 가스 교환은 폐포에서만 발생합니다. 폐포는 주머니 안에 작은 기포처럼 보이는 얇은 벽의 실질 세포로 이루어져 있으며, 일반적으로 한 세포 두께입니다. 폐포는 순환계의 모세혈관(1세포 두께)과 직접 접촉합니다. 이러한 긴밀한 접촉은 산소가 폐포에서 혈액으로 확산되고 신체의 세포로 분배되도록 합니다. 또한 세포에서 노폐물로 생성된 이산화탄소는 혈액에서 폐포로 확산되어 내쉬게 됩니다. 모세혈관과 폐포의 해부학적 배열은 호흡기 및 순환계의 구조적 및 기능적 관계를 강조합니다. 폐포가 너무 많기 때문에(

폐당 3억 개) 각 폐포와 각 폐포관 끝에 있는 많은 주머니에서 폐는 스펀지 같은 일관성을 가지고 있습니다. 이 조직은 가스 교환에 사용할 수 있는 매우 넓은 표면적을 생성합니다. 폐에 있는 폐포의 표면적은 약 75m 2 입니다. 이 넓은 표면적은 폐포 실질 세포의 얇은 벽 특성과 결합되어 가스가 세포 전체로 쉽게 확산되도록 합니다.


텍스트 미리보기

가장 단순한 동물에서 용존 산소는 주변에서 직접 흡수되고 이산화탄소는 확산됩니다. 해면, 해파리, 편형동물과 같은 동물은 이러한 방식으로 산소를 흡수하고 이산화탄소를 방출합니다.

직접적인 가스 교환은 체내 장기가 신체 표면에 가까운 동물에서만 가능합니다. 편형동물의 경우 생물이 살고 있는 물에서 1밀리미터 이상 떨어져 있는 세포는 없습니다.

지렁이와 같은 좀 더 정교한 동물은 몸 전체나 피부를 가스 교환에 사용합니다.

환경과 직접 가스를 교환하는 대신 지렁이는 가스 교환이 일어나는 피부 바로 아래에 모세관 네트워크가 있습니다. 혈액과 같은 액체가 몸 전체를 순환하여 산소를 세포로 운반하고 이산화탄소를 제거합니다.

지렁이와 같이 피부를 호흡하는 동물은 습한 조건이나 물에서 살아야 합니다. 모든 동물에서 공기 중의 산소는 신체 조직으로 전달되기 전에 먼저 물에 용해되어야 합니다.

수성 또는 습한 환경 외부에 사는 동물은 호흡기 표면을 촉촉하게 유지하기 위해 특별한 적응이 필요합니다.

거미 및 지네와 같은 곤충 및 기타 절지동물에는 가스 교환과 관련된 혈관 네트워크가 없습니다.

대신, 그들은 유사한 기능을 수행하는 기관이라고 하는 관 시스템을 가지고 있습니다.

기관은 기공이라고 하는 신체 표면의 구멍에서 안쪽으로 가지를 치며 이를 통해 공기가 들어갑니다. 기관은 체벽의 내부 성장이며 기관이라고 하는 구조로 끝납니다.

기관은 체액으로 채워져 있으며 기관과 인접한 체세포 사이의 확산에 의해 산소와 이산화탄소의 교환이 발생합니다. 기관의 광범위한 분기 시스템은 모든 신체 세포가 기관에 가깝도록 합니다.

기관 및 피부 표면을 통한 가스 교환은 곤충 및 벌레와 같은 작은 동물에게 잘 작동합니다.

더 큰 유기체는 산소를 더 빠르게 펌핑하는 수단이 필요합니다. 척추동물은 몸 전체에 혈액을 빠르게 펌핑하는 심장을 가지고 있습니다. 그들은 신진대사를 위해 많은 양의 산소를 공급하기 위해 효율적인 &ldquo연료 주입&rdquo 시스템이 필요합니다.

대부분의 수생 동물은 이 목적에 적합한 아가미라는 구조를 가지고 있습니다. 아가미는 분지 모세관을 포함하는 상피 조직의 가는 필라멘트로 구성됩니다.

가스 교환은 주변 물과 아가미의 혈액 사이에서 발생합니다. 물고기는 입을 통해 물을 받아 아가미 위로 밀어냅니다.

물고기에서 혈액과 산소가 풍부한 물은 반대 방향으로 이동합니다. 이 역류는 산소의 최대 전달을 보장합니다.

육지에 거주하는 척추동물의 가스 교환은 모세혈관이 있는 습한 상피가 늘어서 있는 폐와 대실에서 발생합니다.

포유류에서 공기는 단일 기관을 통해 폐로 들어갑니다. 기관은 먼저 두 개의 기관지로 분지한 다음 세기관지라고 하는 더 작은 관으로 여러 번 분지합니다. 가장 작은 세기관지는 폐포와 수분막으로 둘러싸인 기낭 클러스터로 끝납니다.

가스 교환은 폐포와 모세 혈관 네트워크 사이의 확산에 의해 발생합니다.

수생 동물을 위한 아가미의 발달과 육상 동물의 폐는 두 개의 다른 구조가 어떻게 진화하여 동일한 기능을 수행하고 세포 대사를 위한 산소를 얻는지를 보여줍니다.

여기에 표시된 동물을 가스 교환을 수행하는 방식과 일치시킬 수 있는지 확인하십시오.

레이블을 제자리로 끕니다. 그런 다음 제출을 클릭하여 올바른지 확인합니다.

기타 모든 사용자: 죄송합니다. 정확하지 않습니다.

전체: 해파리와 같은 단순한 다세포 생물은 호흡 구조가 없습니다. 그들은 세포와 주변 물 사이의 직접적인 확산에 의해 가스를 교환합니다.

지렁이와 같은 일부 더 큰 무척추 동물은 피부를 통해 가스를 교환합니다.

곤충과 꿀벌과 같은 다른 절지동물은 외부로 열리는 기관계를 가지고 있습니다. 가스 교환은 이 튜브를 통해 이루어집니다.

물고기와 같은 대부분의 해양 및 민물 동물은 아가미를 통해 가스를 교환합니다.

파충류, 새, 포유류와 같은 육상 동물은 폐를 통해 가스를 교환합니다.

이제 우리는 다양한 동물에서 가스 교환이 일어나는 다양한 방식을 살펴보았으므로 인간의 호흡기 시스템에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

Copyright 2006 캘리포니아 대학교 및 몬테레이 기술 및 교육 연구소의 리전트


34 호흡기계 연구를 위한 Q&A

기체 교환의 의미에서 호흡은 유기체가 세포 대사에 필요한 기체를 환경으로부터 흡수하고 이 대사의 산물인 기체를 배출하는 과정입니다. 세포 호흡(호기성 또는 혐기성)은 유기 분자가 분해되어 대사의 주요 에너지원인 ATP 분자를 생성하는 화학 반응입니다.

가스 교환은 세포 호흡의 기본입니다. 이 화학 반응의 시약(산소, 호기성 세포 호흡)의 공급과 생성물(예: 이산화탄소)의 배출은 가스 교환에 의존하기 때문입니다.

아래의 간단한 Q&A 더보기

2. 호기성 세포 호흡의 화학 반응식은 무엇입니까?

호기성 세포 호흡의 화학 반응식은 다음과 같습니다.

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 36 ADP + 36 P --> 6 CO₂ + 6 H₂O + 36 ATP

3. 호기성 세포 호흡에 대한 화학 반응식을 염두에 두십시오. 세포는 어떤 분자를 필요로 하고 그 과정에서 어떤 분자를 방출합니까?

호기성 세포 호흡의 화학 반응식을 염두에 두고 시약과 이산화탄소와 물이 방출될 때 포도당과 분자 산소가 필요하다는 것을 관찰할 수 있습니다. 이 과정은 또한 ADP 분자와 인산염을 소모하여 ATP로 전환합니다.

동물의 가스 교환

4. 동물에서 일어나는 다양한 종류의 가스 교환은 무엇입니까?

Animalia 왕국의 유기체에서 가스 교환은 확산, 기관 호흡, 피부 호흡, 분지 호흡 또는 폐 호흡에 의해 발생할 수 있습니다.

5. 산소는 환경에서 나오고 결국 이산화탄소는 환경으로 돌아간다. 작은 동물은 이러한 분자가 세포에 들어가고 나가는 문제를 어떻게 해결합니까? 큰 동물에게는 왜 그 해결책이 불가능합니까?

자포류와 포리페란과 같이 조직이 환경과 직접 접촉하거나 환경에 매우 가까운 작은 동물은 확산에 의해 가스 교환을 수행합니다.

세포가 환경과 직접 접촉하지 않거나 환경과 멀리 떨어져 있는 더 큰 동물은 특별한 가스 운송 시스템이 필요합니다. 이 동물에서 호흡기 및 순환계가 이 역할을 합니다.

6. 확산에 의한 동물계 "호흡"(기체 교환 수행)의 4개 문에서 나온 유기체. 어떤 문인가요? 이러한 유형의 호흡은 해당 동물의 특징과 어떤 관련이 있습니까?

유기체가 확산에 의해 가스 교환을 수행하는 동물계의 문은 poriferans, cnidarians, platyhelminthes(편형동물) 및 선충류(회충)입니다. 이러한 유형의 호흡은 조직과 세포가 외부와 비교적 가깝기 때문에 이러한 유기체에서 가능합니다.

7. 어떤 동물이 기관 호흡을 사용합니까? 혈액과 같은 액체가 이 과정에 참여합니까?

곤충과 거미류는 기관 호흡을 사용하는 절지 동물입니다. 이 동물들의 신체 표면을 따라 기공이라고 하는 많은 구멍이 있는데, 기관이라고 하는 작은 세관에 연결되어 있어 공기가 침투하고 이산화탄소가 배출됩니다. 기관은 동물의 모든 조직에 도달하는 기관으로 분기됩니다.

곤충의 순환계에서 혈액은 영양분만 운반합니다 가스는 기관계에 의해 별도로 운반됩니다.

8. 확산 호흡과 피부 호흡의 차이점은 무엇입니까? 혈액이 피부 호흡에 참여합니까?

피부 호흡은 확산만큼 간단하지 않습니다. 확산에서 가스는 외부 환경과 셀 사이에서 직접 확산됩니다. 피부 호흡에서 분자 산소는 피부를 통해 침투하고 혈액 순환에 의해 수집되어 조직에 가스를 분배합니다. 이산화탄소는 또한 혈액에 의해 조직에서 수집되어 피부로 옮겨져 환경으로 제거됩니다. 따라서 혈액은 피부 호흡에서 중요한 역할을 합니다.

9. 어떤 동물이 피부 호흡을 사용합니까?

육상 환형 동물과 성체 양서류는 피부 호흡을 사용합니다(양서류도 폐 호흡을 사용합니다).

얇은 피부와 습한 환경에서 살아야 할 필요성이 이 동물의 전형적인 특징입니다.

10. 가지가 무엇입니까? 가지를 통해 "호흡"하는 동물의 예는 무엇입니까?

아가미라고도 하는 분지(branchiae)는 주변 물과 직접 접촉하는 신체 내부 또는 외부의 고도로 혈관화된 조직의 작은 부분입니다. 아가미는 수중 환형동물, 갑각류, 물고기 및 양서류 유충(예: 올챙이)에서 가스 교환을 수행하는 기관입니다.

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폐호흡

11. 아가미와 폐의 차이점은 무엇입니까?

아가미와 폐는 환경과 순환계 사이의 가스 교환에 사용되는 고도로 혈관화된 기관입니다.

폐는 항상 몸 안에 있고 육상 환경에서 가스 교환에 특화되어 있는 주머니 같은 구조라는 점에서 아가미와 다릅니다. 반면에 Branchiae는 물과 직접 접촉하는 내부 또는 외부 층 구조로, 수중 환경에서의 가스 교환에 특화되어 있습니다.

12. 척추동물 외에도 두 개의 무척추동물 문에는 폐호흡을 사용하는 종이 포함되어 있습니다. 이것들은 어떤 문입니까?

육상 연체 동물과 거미류 절지 동물은 폐와 같은 호흡을 나타내는 무척추 동물입니다. 일부 육상 연체 동물은 맨틀 구멍이 공기로 채워져 있으며, 이 구멍은 기초적인 폐 역할을 하는 혈관이 많이 발달된 조직과 접촉하고 있습니다. 기관 호흡 외에도 일부 거미류에는 가스 교환을 수행하는 책 폐(책의 페이지를 닮은 얇은 주름)가 있습니다.

호흡기 색소

13. 순환계가 가스를 운반하는 세 가지 유형의 호흡은 무엇입니까?

순환계는 피부 호흡, 분지 호흡 및 폐 호흡에서 중요한 역할을 합니다. 혈액의 호흡 기능은 외부(피부, 아가미, 폐)와 접촉하는 호흡기 표면과 조직 간의 교환을 위한 가스 수송입니다.

14. 호흡기 색소란? 일부 호흡기 색소는 무엇이며 각각 어떤 동물 그룹에서 찾을 수 있습니까?

호흡 색소는 조직으로 운반하기 위해 산소와 결합하는 혈액에 존재하는 분자입니다.

척추동물에서 호흡 색소는 헤모글로빈으로 구성 성분의 철 때문에 붉은 색을 띤다. 일부 연체동물뿐만 아니라 갑각류와 거미류의 절지동물에서 호흡 색소는 헤모시아닌이며, 이는 구리 성분으로 인해 파란색입니다. Annelids는 호흡 색소로 헤모글로빈, 헤메리트린 및 클로로크루오린을 사용합니다.

인간의 호흡기

15. 인간의 호흡기를 구성하는 기관은 무엇입니까?

인간의 호흡기를 구성하는 기관은 폐, 기도 및 호흡기 근육의 세 그룹으로 나눌 수 있습니다.

폐는 오른쪽 폐와 왼쪽 폐로 구성되며, 폐포는 가스 교환(산소의 유입과 이산화탄소의 배출)이 일어나는 폐포로 구성됩니다. 폐는 흉막(장막)으로 덮여 있습니다. 기도는 코, 인두, 후두(성대 포함), 기관, 기관지 및 세기관지로 구성됩니다. 호흡 과정이 의존하는 근육은 주로 횡격막과 늑간근(갈비뼈 사이의 근육)입니다.

16. 왼쪽 기관지가 오른쪽 기관지보다 높은 해부학적 이유는 무엇입니까? 어린이가 이물질을 흡입할 때 물체가 오른쪽 기관지에서 가장 많이 발견되는 이유는 무엇입니까?

왼쪽 기관지는 가슴의 왼쪽, 왼쪽 기관지보다 앞쪽 및 아래쪽에 있는 심장의 위치 때문에 오른쪽 기관지보다 더 높습니다.

기관지와 이 기관지 사이의 하각이 기관과 왼쪽 기관지 사이의 하각보다 왼쪽 기관지가 수평에 더 가깝기 때문에 우 기관지에서 우연히 흡입된 물체가 자주 발견됩니다. 따라서 흡입된 물체는 왼쪽 기관지가 아닌 오른쪽 기관지로 떨어지는 경향이 있습니다.

17. 호흡 과정에서 기도로 들어가는 미생물 및 기타 유해 물질로부터 신체는 어떻게 스스로를 방어합니까?

기도의 상피는 섬모 상피이며 점액을 분비하는 특수 세포를 포함합니다. 분비된 점액은 기도의 내벽을 덮고 유기체와 이물질을 보유하고 상피의 섬모에 의해 제거됩니다.

기도의 섬모 점막 상피에는 항체와 백혈구가 외부 물질을 비활성화하고 파괴하는 강력한 면역 활동이 있습니다.

기도의 다른 방어 기제는 재채기와 기침입니다. 병리학적 잔류물(가래) 및 우발적으로 흡입된 물체와 같은 고체 및 반유체 입자를 제거하는 데 도움이 됩니다.

18. 포유류에는 어떤 호흡 근육이 있습니까?

포유류에서 호흡 과정에 참여하는 근육은 횡격막과 늑간근입니다. 호흡 부전의 경우 어깨, 목, 흉부 및 복부의 근육과 같은 다른 근육이 호흡을 도울 수 있습니다.

19. 들숨과 날숨은 어떻게 이루어지나요?

횡격막(포유류에게만 해당)과 늑간근은 수축하거나 이완하여 흉부(폐가 위치한 구획)의 부피를 변경할 수 있습니다. 흉부 부피의 변화는 들숨 또는 날숨에 힘을 가합니다.

흉부의 부피가 증가하면 내부 압력이 대기압(외부)보다 낮아지고 가스가 자연스럽게 폐로 들어가는 상황이 발생합니다. 흉부의 부피가 낮아지면 내부 압력이 외부 압력보다 높아져 공기가 폐에서 배출됩니다.

혈종 설명

20. 동맥혈과 정맥혈의 차이점은 무엇입니까?

동맥혈은 조직을 관개하는 산소가 풍부하고 이산화탄소가 부족한 혈액입니다. 정맥혈은 조직에서 수집한 산소가 부족하고 이산화탄소가 풍부한 혈액입니다.

21. 혈종이란 무엇입니까? 인간의 어디에서 혈종이 발생합니까?

Hematosis는 혈액의 산소화입니다. 정맥혈(산소가 부족한)은 혈종을 통해 동맥혈(산소가 풍부한)로 변환됩니다.

인간의 경우, 혈종은 폐에서 발생합니다.

22. 정맥혈을 심장으로 운반하는 혈관은 무엇입니까? 심장에서 동맥혈을 모으는 혈관은 무엇입니까?

정맥혈을 심장으로 운반하는 혈관은 하대정맥과 상대정맥입니다. 심장에서 동맥혈을 운반하는 혈관은 대동맥입니다.

23. 포유류 폐의 가스 교환 단위는 무엇입니까?

포유류 폐의 가스 교환 단위는 폐포입니다.

24. 폐포에서 가스 교환이 수행되는 물리적 과정은 무엇입니까?

폐포에서 가스 교환(산소 유입 및 이산화탄소 배출)은 부분 압력 구배를 선호하는 단순 확산을 통해 발생합니다.

흡입된 공기의 산소 분압이 폐포 모세혈관의 산소 분압보다 높으면 공기가 순환계로 확산됩니다. 공기 중의 산소 부분압이 더 낮은 경우(폐포에 도달하는 혈액이 정맥혈이기 때문에 드문 상황), 산소는 순환계를 나갑니다. 이산화탄소도 마찬가지입니다.

호흡 조절 및 산-염기 균형

25. 중추신경계의 어떤 구조가 폐호흡을 조절합니까?

폐 호흡은 수질(척수 옆 뇌의 하부) 내에 위치한 신경 호흡 센터에 의해 제어됩니다.

26. 이산화탄소와 물에서 중탄산염이 형성되는 화학 반응식은 무엇입니까? 이 반응을 촉매하는 효소는 무엇입니까?

시약 이산화탄소와 물로부터 중탄산염 형성의 화학 평형에 대한 화학 방정식은 다음과 같습니다.

이 반응은 적혈구에 존재하는 탄산탈수효소 효소에 의해 촉진됩니다.

27. 이산화탄소와 물에서 중탄산염 형성의 화학적 평형을 생성물(중탄산염) 형성 증가 쪽으로 이동시킨 결과는 무엇입니까?

이산화탄소와 물로부터 중탄산염 형성의 화학 평형 생성물 형성의 증가는 수소 이온의 농도를 증가시키고 따라서 용액의 pH를 낮춥니다.

28. 이산화탄소와 물에서 중탄산염 형성의 화학적 평형을 역반응 생성물의 소비로 이동시킨 결과는 무엇입니까?

이산화탄소와 물에서 중탄산염 형성의 화학적 평형이 역반응(물과 이산화탄소 생성)으로 이동하는 것은 수소 이온의 소비를 의미하므로 용액의 pH가 증가합니다.

29. 폐 환기는 혈액 내 이산화탄소 농도에 어떤 영향을 미칩니까? What happens to carbon dioxide concentration and to blood pH when the respiratory frequency is either lowered or increased?

The pulmonary ventilation frequency (number of inhalations per time unit) rises or lowers the carbon dioxide concentration in blood. If it is intense, more gas is eliminated to the exterior and, if it is reduced, the gas is retained inside the body.

Applying the principles of chemical equilibriums to the formation of bicarbonate from carbon dioxide and water, you get the following: if the carbon dioxide concentration is increased, the equilibrium shifts towards the formation of bicarbonate and the release of hydrogen ions, lowering the pH of the solution if the carbon dioxide concentration is lowered, the equilibrium shifts reversely towards the formation of water and carbon dioxide, consuming more hydrogen ions and therefore raising the pH of the solution.

30. What are acidosis and alkalosis?

Acidosis is the condition in which blood pH is abnormally low. Alkalosis is the condition in which blood pH is abnormally high. Normal pH levels for human blood are between 7.35 and 7.45 - slightly alkaline.

31. How does the breathing process correct acidosis?

If the body experiences acidosis, the respiratory center located in the medulla receives this information and increases respiratory frequency. The increase in respiratory frequency makes the body eliminate more carbon dioxide and shift the equilibrium of the formation of bicarbonate towards the spending of more hydrogen ions, thus raising the pH of the blood.

32. How does the breathing process correct alkalosis?

If the body undergoes alkalosis, the respiratory center located in the medulla receives this information and lowers respiratory frequency. The reduction in respiratory frequency makes the body retain more carbon dioxide and shift the equilibrium of the formation of bicarbonate towards the production of more hydrogen ions. thus lowering the pH of the blood.

33. What is the difference between respiratory acidosis and metabolic acidosis? What is the difference between respiratory alkalosis and metabolic alkalosis?

Respiratory acidosis is when blood pH is low due to the increased retention of carbon dioxide caused by the lowering of respiratory frequency or by pulmonary diseases that inhibit gas exchange. Therefore, the cause of respiratory acidosis is pulmonary respiration. Metabolic acidosis is when blood pH is low not due to the pulmonary retention of carbon dioxide but due to metabolic disturbances. Some metabolic disturbances result in the release into the blood of nonvolatile acids that release hydrogen ions, lowering the pH of the blood (e.g., diabetic ketoacidosis).

Respiratory alkalosis is when the pH of the blood is high due to the increased exhaling of carbon dioxide caused by an elevated respiratory frequency. Metabolic alkalosis is caused by metabolic disturbances that increase the concentration of bases (alkalis) in the blood.

34. Where are the chemoreceptors that detect the acidity of the blood and trigger respiratory compensation located?

The chemoreceptors that participate in ventilation control are structures that collect information about the acidity and alkalinity of the blood. The information is then transmitted by nervous fibers to the respiratory center located within the medulla. The center then commands the respiratory muscles to compensate for the abnormal pH.

There are central and peripheral chemoreceptors. Peripheral chemoreceptors which detect pH, the partial pressure ofꃊrbon dioxideਊnd the partial pressure of oxygen are located in the walls of the aorta and carotid arteries. Central chemoreceptors that receive pH information are located within the medulla in the respiratory center. (Pulmonary ventilation is also controlled by receptors that receive pH information from the cerebrospinal fluid.)

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코멘트:

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