Fizjologia oddychania
Funkcje oddychania
�� istotą procesu oddychania jest wyzwolenie energii niezbędnej do funkcjonowania
organizmu, a zgromadzonej w związkach chemicznych
�� niezbędny jest do tego tlen
�� proces ten czyli oddychanie dzielimy na:
s� oddychanie zewnętrzne
�� polega na wymianie gazów  tlenu i dwutlenku węgla pomiędzy
żywym organizmem, a otaczającym go środowiskiem
s� oddychanie wewnętrzne (wewnątrzkomórkowe)
�� polega na udziale tlenu w wewnątrzkomórkowych procesach
energetycznych (syntezy i resyntezy ATP)
Oddychanie zewnętrzne
�� w procesie pobierania tlenu i wydalania dwutlenku węgla biorą udział:
s� układ oddechowy  drogi oddechowe, płuca, mięśnie oddechowe, nerwowe
ośrodki oddychania
s� krew  erytrocyty
s� układ krążenia krwi (jego funkcja transportująca)
�� oddychanie zewnętrzne polega na:
s� doprowadzeniu, za pośrednictwem krwi, tlenu atmosferycznego do
komórek zgodnie z gradientem jego ciśnienia i prężności parcjalnej
Projekt  Dobry zawód  lepsza przyszłość współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego
Funduszu Społecznego w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki 2007-2013, Priorytet IX, Działanie 9.3
s� usunięciu dwutlenku węgla (powstającego w wyniku utleniania
komórkowego) do powietrza atmosferycznego, także na zasadzie różnicy
ciśnień i prężności parcjalnych
�� oba procesy przebiegają za pośrednictwem układu oddechowego i
układu krążenia krwi
�� oba te układy mogą być porównane do dwu zsynchronizowanych, mechanicznych
pomp:
s� pompy tłoczącej, którą stanowi serce przesuwające całą objętość krwi
krążącej przez płuca
s� pompy ssącej, którą stanowi klatka piersiowa i mięśnie oddechowe
wytwarzające w niej podciśnienie i zasysające powietrze
�� układy regulacyjne dostosowują wentylację płuc i płucny przepływ krwi do siebie,
tak aby wymiana gazowa (dostarczanie O i usuwanie CO ) zapewniała potrzeby
2 2
przemiany materii, poprzez utrzymanie stałej prężności O i CO w krwi tętniczej
2 2
�� układ oddechowy pełni także inne funkcje:
s� poprzez wydalanie CO reguluje równowagę kwasowo  zasadową
2
s� poprzez usuwanie pary wodnej uczestniczy w gospodarce wodnej organizmu
s� usuwa ciepło poprzez parę wodną, uczestnicząc w termoregulacji
Oddychanie zewnętrzne można podzielić na kilka etapów:
s� wentylację płuc
s� dyfuzję gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią
s� transport gazów za pośrednictwem krwi
s� dyfuzja gazów pomiędzy krwią, a komórkami
Wentylacja płuc
�� wentylacja płuc składa się z dwóch aktów
s� wdechu
�� do pęcherzyków płucnych wciągane jest powietrze zawierające tlen i
bardzo mało dwutlenku węgla
s� wydechu
�� usuwane jest powietrze z pęcherzyków płucnych, które oddało
większą część tlenu i wzbogaciło się o dwutlenek węgla powstały w
procesach metabolicznych komórek
Mechanika wdechu i wydechu
�� wdech jest czynnym aktem oddychania i polega na zwiększeniu objętości klatki
piersiowej poprzez zwiększenie swoich wymiarów, wskutek skurczu mięśni
wdechowych: przepony i mięśni międzyżebrowych zewnętrznych
�� opłucna ścienna i opłucna płucna rozciąga się
�� w razie konieczności zintensyfikowania wdechu (np. wysiłek fizyczny) uruchamiane
są dodatkowe mięśnie wdechowe
�� pierwsza część wydechu jest aktem biernym oddychania:
s� mięśnie wdechowe rozkurczają się
s� siły sprężystości płuc i napięcie powierzchniowe pęcherzyków, a także siły
ciążenia klatki piersiowej zmniejszają jej pojemność i zmniejszają ujemne
Projekt  Dobry zawód  lepsza przyszłość współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego
Funduszu Społecznego w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki 2007-2013, Priorytet IX, Działanie 9.3
ciśnienie w klatce piersiowej usuwając powietrze będące objętością
oddechową
�� druga część wydechu jest aktem czynnym, w którym uczestniczą mięśnie
międzyżebrowe wewnętrzne (wydechowe)
Pojemność płuc
�� pojemność całkowita płuc to pojemność na szczycie najgłębszego wdechu
s� dzieli się na:
�� pojemność wdechową  powietrze wciągane do płuc w czasie
najgłębszego wdechu po najgłębszym wydechu
�� pojemność zalegająca  to objętość powietrza zawsze pozostająca
po maksymalnym wydechu  można ją usunąć po odmie całkowitej
Dyfuzja gazów w płucach
�� powietrze atmosferyczne (bez pary wodnej) zawiera:
s� 78% azotu
s� 21% tlenu
s� 0,04% dwutlenku węgla
Transport gazów
�� tlen dyfunduje do krwi naczyń włosowatych i rozpuszcza się fizycznie w osoczu i
tylko 0,003% pozostaje w takiej postaci, a reszta dyfunduje przez błony erytrocytów
do ich wnętrza łącząc się z hemoglobiną i tworząc oksyhemoglobinę
�� erytrocyty po wejściu do włośniczek tkankowych oddają O
2
�� dwutlenek węgla dyfunduje z krwi do powietrza pęcherzykowego
�� krew staje się krwią tętniczą i w dużym układzie krążenia płynie do tkanek
�� dwutlenek węgla transportowany jest przez krew prawie w 100% jako związany
chemicznie, w postaci wodorowęglanów:
s� 70% w osoczu
s� 30% w erytrocytach
�� cała ilość CO z tkanek transportowana jest przez krew żylną do krążenia płucnego
2
Neurogeneza oddychania
�� ruchy oddechowe charakteryzuje cykliczność  po fazie wdechu następuje z reguły
dłuższa od niej faza wydechu, po czym cykl powtarza się naprzemiennie
�� rytmiczne ruchy oddechowe sterowane są przez struktury nerwowe zwane
ośrodkami oddechowymi
�� częstość oddechów i ich głębokość musi być dostosowana do metabolicznych
potrzeb organizmu, wynikających z aktywności fizycznej i psychicznych
�� w regulacji tego elementu oddychania uczestniczą także inne struktury OUN i
receptory kilku typów
�� ośrodki oddechowe zlokalizowane są w rdzeniu przedłużonym i pniu mózgu
�� aksony neuronów oddechowych biegną w rdzeniu kręgowym i kończą się na
motoneuronach mięśni oddechowych
�� przerwanie ciągłości rdzenia kręgowego w górnych segmentach szyjnych przerywa
czynność oddechową
�� dokładna analiza salw impulsów tych neuronów wskazują, że cykl oddechowy
składa się nie z 2, lecz z 3 faz:
s� szybko narastająca faza wdechu
Projekt  Dobry zawód  lepsza przyszłość współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego
Funduszu Społecznego w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki 2007-2013, Priorytet IX, Działanie 9.3
s� faza wydechowa pierwsza - zachodzi dzięki siłom sprężystym płuc i ciążeniu
klatki piersiowej (niewielka aktywność powdechowa n. przeponowego)
s� faza wydechowa druga (aktywność motoneuronów m. wydechowych)
�� rytm oddechowy powstaje dzięki wzajemnie sprzężonym synaptycznie sieciom
neuronów określanych wspólnym terminem ośrodkowego generatora wzorca
oddechowego
�� sieci neuronów same nie wytwarzają pobudzenia, lecz przetwarzają toniczne
pobudzenie docierające do nich z zewnątrz, na aktywność rytmiczną (salwy
impulsów)
�� toniczne pobudzenie pochodzi od:
s� tworu siatkowatego cz. aktywującej
s� obszarów chemowrażliwych mózgu (neurony zlokalizowane w rdzeniu
przedłużonym) i chemoreceptorów obwodowych tętniczych (wolne
zakończenia nerwowe zlokalizowane w kłębkach szyjnych i aortalnych)
s� i innych receptorów
�� swoistym bodz
cem dla nich jest wzrost prężności CO we krwi lub/i płynie
2
mózgowo-rdzeniowym
�� pobudzenie chemoreceptorów zwiększa częstość i głębokość oddechów
Odruchy obronne układu oddechowego
�� odruchy kaszlu  ma dwie fazy:
�� głęboki wdech, któremu towarzyszy wzrost ciśnienia w jamie
brzusznej wskutek skurczu przepony
�� silny wydech przy zamkniętej nagłośni, nagłe jej otwarcie i wyrzucenie
powietrza pod dużym ciśnieniem przez usta
�� odruch kichania
�� polega na gwałtownym szybkim wydechu wykonywanym przez nos
po uprzednim głębokim wdechu
Oddechy:
�� pies/kot 10  30
�� owca/koza/bydło 10  30
�� koń 8  16
Projekt  Dobry zawód  lepsza przyszłość współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego
Funduszu Społecznego w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki 2007-2013, Priorytet IX, Działanie 9.3