Système respiratoire
Les cellules du corps humain nécessitent un flux constant d'oxygène pour rester en vie. Le système respiratoire fournit de l'oxygène aux cellules du corps tout en éliminant le dioxyde de carbone, un déchet qui peut être mortelle si on les laisse s’accumuler. Il existe trois grandes parties du système respiratoire, des voies respiratoires: les poumons et les muscles de la respiration. Les voies respiratoires, qui comprend le nez, la bouche, du pharynx, du larynx, de la trachée, des bronches, des bronchioles et, transporte de l'air entre les poumons et l'extérieur de l'organisme. Les poumons agissent comme des unités fonctionnelles de l'appareil respiratoire en faisant passer de l'oxygène dans le corps et le dioxyde de carbone hors du corps. Enfin, les muscles de la respiration, y compris le diaphragme et les muscles intercostaux, travaillent ensemble pour agir comme une pompe, poussant l'air dans et hors des poumons lors de la respiration.
Anatomie du système respiratoire
Nez et la cavité nasale
La cavité nasale du nez et de la forme principale ouverture extérieure pour le système respiratoire et sont la première section de voie aérienne, les voies respiratoires du corps à travers lequel l'air se déplace. Le nez est une structure du visage en cartilage, les os, les muscles et la peau qui soutient et protège la partie antérieure de la cavité nasale. La cavité nasale est un espace creux à l'intérieur du nez et de crâne qui est bordée de poils et de la membrane muqueuse. La fonction de la cavité nasale est de réchauffer, hydrater et filtrer l'air entrant dans le corps avant qu'il n’atteigne les poumons. Poils et le mucus tapissant la cavité nasale aide pour retenir la poussière, les moisissures, le pollen et d'autres contaminants de l'environnement avant qu'ils n’atteignent les parties internes du corps. L'air sortant du corps par le nez renvoie l'humidité et de la chaleur à la cavité nasale, avant d'être exhalé dans l'environnement.
Bouche
La bouche, également connu sous le nom de la cavité buccale, est l'ouverture externe secondaire pour les voies respiratoires. La plupart respiration normale s’effectue à travers la cavité nasale, mais la cavité buccale peut être utilisée pour compléter ou remplacer les fonctions de la cavité nasale en cas de besoin. Parce que la voie d'air entrant dans le corps de la bouche est plus courte que la voie pour entrer de l'air par le nez, la bouche n’est pas chaude et hydrater l'air entrant dans les poumons ainsi que le nez remplit cette fonction. La bouche manque aussi les poils et le mucus collant qui filtre à air traversant la cavité nasale. Le seul avantage de la respiration par la bouche, ce est que sa distance plus courte et plus grand diamètre permet plus l'air d'entrer rapidement le corps.
Le pharynx
Le pharynx, également connu sous la gorge, est un entonnoir musculaire qui s’étend depuis l’extrémité postérieure de la cavité nasale à l’extrémité supérieure de l’œsophage et du larynx. Le pharynx est divisé en trois régions: le nasopharynx, de l'oropharynx, et laryngopharynx. Le nasopharynx est la région supérieure du pharynx trouve dans la partie postérieure de la cavité nasale. L'air inhalé à partir de la cavité nasale passe dans le nasopharynx et descend à travers l'oropharynx, situé dans la partie postérieure de la cavité orale. L’air inhalé par la bouche entre le pharynx à l’oropharynx. L'air inhalé descend ensuite dans le laryngopharynx , où il est dévié dans l'ouverture du larynx par l'épiglotte. L’épiglotte est un volet de cartilage élastique qui agit comme un commutateur entre la trachée et l'œsophage. Parce que le pharynx est également utilisé pour avaler de la nourriture, l'épiglotte s’assure que l'air passe dans la trachée, en recouvrant l'ouverture de l'œsophage. Pendant le processus de déglutition, l'épiglotte se déplace pour couvrir la trachée pour se assurer que la nourriture pénètre dans l'œsophage et de prévenir l'étouffement.
Larynx
Le larynx, aussi connu comme la boîte vocale, est une courte section de la voie aérienne qui relie le laryngopharynx et la trachée. Le larynx est situé dans la partie antérieure du cou, juste inférieure à l’os hyoïde et supérieure à la trachée. Plusieurs structures cartilage constituent le larynx et lui donnent sa structure. L'épiglotte est l'un des morceaux de cartilage du larynx et sert de couvercle du larynx durant la déglutition. Inférieure à l'épiglotte est le cartilage thyroïde, qui est souvent désigné comme la pomme d'Adam comme il est plus communément agrandi et visible chez les hommes adultes. La thyroïde tient ouvert l'extrémité antérieure du larynx et protège les cordes vocales. Inférieur au cartilage thyroïde est le cartilage cricoïde en forme d'anneau qui maintient ouvert le larynx et appuie son extrémité postérieure. En plus de cartilage, le larynx contient des structures spéciales appelées cordes vocales, qui permettent au corps de produire les sons de la parole et le chant. Les cordes vocales sont des plis de la muqueuse qui vibrent pour produire des sons vocaux. La vitesse de traction et aux vibrations des cordes vocales peut être modifiée pour changer la hauteur qu'ils produisent.
Trachée
La trachée, ou la trachée, est un long tube de 5 pouces en hyalines anneaux en forme de C de cartilage bordées de pseudostratifié épithélium cilié. La trachée relie le larynx aux bronches et permet à l'air de passer à travers le col et dans le thorax. Les anneaux de cartilage de la trachée constituant lui permettent de rester ouvert à l'air à tout moment. L'extrémité ouverte des anneaux cartilagineux arrière fait face vers l'œsophage, ce qui permet d'élargir l'œsophage dans l'espace occupé par la trachée pour recevoir des masses de produits alimentaires se déplacent à travers l'œsophage.
La fonction principale de la trachée est de fournir des voies aériennes pour l'air d'entrer et de quitter les poumons. En outre, l'épithélium de la trachée doublure produit le mucus qui emprisonne la poussière et d'autres contaminants et l'empêche d'atteindre les poumons. Les cils sur la surface des cellules épithéliales déplacer le mucus vers le pharynx supérieurement où il peut être avalé et digéré dans le tractus gastro-intestinal.
Bronches et des bronchioles
A l'extrémité inférieure de la trachée, les voies aériennes se divisent en branches gauche et droite connus comme les bronches primaires. La course des bronches gauche et à droite dans chaque poumon avant de bifurquer en petits bronches secondaires. Les bronches secondaires transportent l'air dans les lobes des poumons-2 dans le poumon gauche et 3 dans le poumon droit. Les bronches secondaires à son tour divisée en de nombreuses petites bronches tertiaires dans chaque lobe. Les bronches tertiaires divisée en de nombreuses petites bronchioles qui se propagent à travers les poumons. Chaque Bronchiole autres se divise en de nombreuses petites branches moins d'un millimètre de diamètre appelé bronchioles terminales. Enfin, les millions de minuscules bronchioles terminales effectuent air vers les alvéoles des poumons.
Comme les voies aériennes se divisent en branches d'arbres comme des bronches et des bronchioles, la structure des parois de la voie respiratoire commence à changer. Les bronches primaires contiennent de nombreux anneaux cartilagineux en forme de C qui détiennent fermement les voies respiratoires ouvertes et donnent les bronches une forme transversale comme un cercle aplati ou une lettre D. Comme le sarment bronches dans les bronches secondaire et tertiaire, le cartilage devient plus espacés et plus de muscle lisse et d'élastine protéines se trouve dans les murs. Les bronchioles diffèrent de la structure des bronches en ce qu’'ils ne contiennent pas du tout cartilage. La présence de muscles lisses et d'élastine permettre aux plus petites bronches et des bronchioles d'être plus flexible et contractile.
La fonction principale des bronches et des bronchioles est de transporter l'air de la trachée dans les poumons. Le tissu musculaire lisse dans leurs murs aide à réguler le flux d'air dans les poumons. Lorsque de plus grands volumes d'air sont nécessaires par le corps, tels que les cours de l'exercice, le muscle lisse détend pour dilater les bronches et les bronchioles. Les voies aériennes dilaté offre moins de résistance au flux d'air et permet à plus d'air de passer dans et hors des poumons. Les fibres musculaires lisses sont capables de se contracter pendant le repos pour éviter l'hyperventilation. Les bronches et les bronchioles utilisent également le mucus et les cils de leur revêtement épithélial de piéger et de déplacer la poussière et d'autres contaminants loin des poumons.
Poumons
Les poumons sont une paire de grandes, des organes spongieux trouvés dans le thorax latéral au cœur et supérieur à la membrane. Chaque poumon est entouré par une membrane pleurale qui fournit le poumon avec un espace pour l'expansion ainsi que d'une chambre de pression négative par rapport à l'extérieur du corps. La pression négative permet aux poumons de remplir passivement avec l'air comme ils se détendent. Les poumons gauche et droit sont légèrement différents en taille et en forme à cause de cœur pointant vers le côté gauche du corps. Le poumon gauche est donc légèrement inférieur à celle du poumon droit et est constitué de deux lobes tandis que le poumon droit a trois lobes.
L'intérieur des poumons est constitué de tissus spongieux contenant de nombreux capillaires et environ 30 millions de petits sacs appelés alvéoles. Les alvéoles sont des structures en forme de coupe trouvent à la fin des bronchioles terminales et entourés de capillaires. Les alvéoles sont bordées de mince épithélium simple qui permet à l'air d'entrer dans les alvéoles d'échanger ses gaz avec le sang en passant par les capillaires.
Muscles de la respiration
Entourant les poumons sont des ensembles de muscles qui sont en mesure d'amener l'air d'être inspiré ou expiré des poumons. Le muscle principal de la respiration dans le corps humain est le diaphragme, une feuille mince de muscle squelettique qui forme le plancher de la cage thoracique. Lorsque le diaphragme se contracte, il se déplace en bas de quelques centimètres dans la cavité abdominale, élargir l'espace intérieur de la cavité thoracique et tirant de l'air dans les poumons. Relaxation de la membrane permet à l'air de refluer les poumons pendant l'expiration.
Entre les nervures sont nombreux petits muscles intercostaux qui aident le diaphragme à dilater et comprimer les poumons. Ces muscles sont divisés en deux groupes: les muscles intercostaux internes et les muscles intercostaux externes. Les muscles intercostaux internes sont l'ensemble plus profond des muscles et dépriment les côtes de comprimer la cavité thoracique et forcer l'air d'être exhalé par les poumons. Les intercostaux externes se trouvent superficiel à intercostaux internes et servent à élever les côtes, augmentant le volume de la cavité thoracique et provoquant l'air d'être inhalé dans les poumons.
Physiologie du système respiratoire
Ventilation pulmonaire
La ventilation pulmonaire est le processus de déplacement de l'air dans et hors des poumons pour faciliter l'échange de gaz. Le système respiratoire utilise à la fois un système de pression négative et la contraction des muscles de réaliser la ventilation pulmonaire. Le système de pression négative de l'appareil respiratoire comprend l'établissement d'un gradient de pression négative entre les alvéoles et l'atmosphère extérieure. La membrane pleurale scelle les poumons et les poumons maintiennent à une pression légèrement inférieure à celle de l'atmosphère lorsque les poumons sont au repos. Il en résulte dans l'air suivant le gradient de pression et de remplissage de manière passive les poumons au repos. Comme les poumons se remplissent d'air, la pression dans les poumons augmente jusqu'à ce qu'elle corresponde à la pression atmosphérique. À ce stade, plus l’air ne peut être inhalé par la contraction du diaphragme et les muscles intercostaux externes, ce qui augmente le volume du thorax et de diminution de la pression des poumons inférieurs à celui de l'atmosphère à nouveau.
Pour expirer l'air, le diaphragme et les muscles intercostaux externes se détendre alors que le contrat interne des muscles intercostaux de réduire le volume du thorax et d'augmenter la pression dans la cavité thoracique. Le gradient de pression est maintenant inversé, ce qui entraîne l'exhalation de l'air jusqu'à ce que les pressions à l'intérieur des poumons et à l'extérieur du corps soient égales. A ce moment, la nature élastique des poumons provoque leur reculent vers leur volume de repos, la restauration du gradient de pression négatif présent pendant l'inhalation.
Respiration externe
Respiration externe est l'échange de gaz entre l'air remplissant les alvéoles et le sang dans les capillaires entourant les parois des alvéoles. L'air entrant dans les poumons de l'atmosphère a une pression partielle d'oxygène plus élevée et une pression partielle plus faible de dioxyde de carbone que ne le fait le sang dans les capillaires. La différence de pressions partielles provoque les gaz de diffuser passivement le long de leurs gradients de pression de haut en bas la pression par le simple doublure épithélium des alvéoles. Le résultat net de respiration externe est le mouvement de l'oxygène de l'air dans le sang et la circulation de dioxyde de carbone du sang dans l'air. L'oxygène peut alors être transporté vers les tissus du corps tandis que le dioxyde de carbone est libéré dans l'atmosphère lors de l'expiration.
Respiration interne
Respiration interne est l'échange de gaz entre le sang dans les capillaires et les tissus du corps. Le ssang capillaire a une pression partielle d'oxygène plus élevée et une pression partielle plus faible de dioxyde de carbone que les tissus traversés. La différence de pressions partielles conduit à la diffusion des gaz le long de leurs gradients de pression de haut en bas à travers le revêtement pression de l'endothélium des capillaires. Le résultat net de respiration interne est la diffusion de l'oxygène dans les tissus et la diffusion de dioxyde de carbone dans le sang.
Transport de gaz
Le dioxyde deux principaux gaz respiratoires, de l'oxygène et du carbone, sont transportés à travers le corps dans le sang. Le plasma sanguin a la capacité de transporter de l'oxygène et du dioxyde de carbone dissous, mais la plupart des gaz transportés dans le sang sont liés pour transporter des molécules. L'hémoglobine est une molécule de transport important trouvé dans les globules rouges qui transporte près de 99% de l'oxygène dans le sang. L'hémoglobine peut également transporter une petite quantité de dioxyde de carbone à partir des tissus vers les poumons. Toutefois, la grande majorité du dioxyde de carbone est réalisée dans le plasma sous forme d'ions bicarbonate. Lorsque la pression partielle du dioxyde de carbone est élevée dans les tissus, l'anhydrase carbonique enzyme catalyse une réaction entre le dioxyde de carbone et l'eau pour former l'acide carbonique. L'acide carbonique se dissocie ensuite en ions hydrogène et des ions bicarbonate. Lorsque la pression partielle du dioxyde de carbone est faible dans les poumons, les réactions inverses et le dioxyde de carbone est libéré dans les poumons pour être exhalé.
Contrôle homéostatique de la respiration
Dans des conditions normales de repos, le corps maintient un taux de respiration calme et la profondeur appelé eupnea. Eupnea est maintenue jusqu'à ce que la demande de l'organisme pour l'oxygène et la production de dioxyde de carbone augmente en raison de l'effort plus. Chimiorécepteurs Autonomic dans le corps surveillent les pressions partielles d'oxygène et de dioxyde de carbone dans le sang et envoient des signaux au centre respiratoire du tronc cérébral. Le centre respiratoire ajuste la vitesse et la profondeur de la respiration pour retourner le sang à ses niveaux normaux de pressions partielles de gaz.