הנשימה אנטומיה ופיזיולוגיה של מערכת Respiration 1

הכהן-ר רונית אחדות”ד

ronita@cc.huji.ac.il

1

פיזיולוגיה של מערכת הנשימה

הקורס נושאי

מבנה ותפקידי מערכת הנשימה

תפקוד מכני של מערכת הנשימה

אוורור הריאה

מחזור הדם בריאה

מעבר גזים מהאוויר לדם

נשיאת גזים בדם

מאזן חומצה בסיס

מאמץ

בקרת הנשימה

2

פיזיולוגיה של מערכת הנשימה

: חומר עזר

, ברן ולוי, עקרונות הפיזיולוגיה הוצאת האוניברסיטה הפתוחה

Introduction to the Human Body: The essentials of Anatomy and Physiology

G.J.Tortora & B. Derrickson Published by John Wiley & Sons Inc.

3

מערכות נשימה בחיות שונות

:חיות ללא מערכת נשימה

חד תאיים ורב תאיים קטנים מסתפקים בדיפוזיה

:חיות בעלות מערכת נשימה

צינורות אוויר בכל הגוף עד קרוב לתאים( חרקים: )ללא מערכת קרדיווסקולארית

:עם מערכת קרדיווסקולארית

תוך כדי מזרימים את הדם במקביל למים( זרימה חד כיוונית, זימים)דגים שחייה

(זרימה דו כיוונית, ריאות)בעלי חוליות יבשתיים

4

מערכת הנשימה ביונקים

הכנסת חמצן מהאטמוספרה החיצונית לתאי הגוף וסילוק

.חמצני-פחמן דו

5

סקירת מערכת הנשימה

6

Respiratory

Control

Centers

סקירת מערכת הנשימה

האוורור הריאתי. 1

1

O2 CO2

3

5

6

7

8

9

Sensors

LV RV

4

O2 CO2

2

7

סקירת מערכת הנשימה

המכניקה של . 2 הנשימה

1

O2 CO2

2

3

5

6

7

8

9

LV RV

4

O2 CO2

Sensors

Respiratory

Control

Centers

8

סקירת מערכת הנשימה

דפוזיה ושחלוף . 3הגזים באלבאולרי

(בנאדיות)

1

O2 CO2

2

3

5

6

7

8

9

LV RV

4

O2 CO2

Respiratory

Control

Centers

Sensors

9

זרימת הדם הריאתית . 4

1

O2 CO2

2

3

5

6

7

8

9

Sensors

LV RV

4

O2 CO2

סקירת מערכת הנשימה

Respiratory

Control

Centers

10

Sensors

Respiratory

Control

Centers

נשיאת חמצן . 5 חמצני בדם-ופחמן דו

1

O2 CO2

2

3

5

6

7

8

9

LV RV

4

O2 CO2

סקירת מערכת הנשימה

11

Respiratory

Control

Centers

1

O2 CO2

2

3

5

6

7

8

9

Sensors

LV RV

4

O2 CO2

סקירת מערכת הנשימה

שחלוף גזים. 6

ברקמות

12

Respiratory

Control

Centers

1

O2 CO2

2

3

5

6

7

8

9

Sensors

LV RV

4

O2 CO2

סקירת מערכת הנשימה

מטבוליזם בתאים. 7

13

Respiratory

Control

Centers

1

O2 CO2

2

3

5

6

7

8

9

Sensors

LV RV

4

O2 CO2

סקירת מערכת הנשימה

בקרת הנשימה. 8

14

Respiratory

Control

Centers

1

O2 CO2

2

3

5

6

7

8

9

Sensors

LV RV

4

O2 CO2

סקירת מערכת הנשימה

שרירי הנשימה. 9

15

תפקידי מערכת הנשימה

16

תפקידי מערכת הנשימה

O2הכנסת חמצן

CO2חמצני-סילוק פחמן דו

בסיס-שמירה על מאזן חומצה

הרחה

סינון האויר הננשם

דיבור

17

תפקידי מערכת הנשימה

מוות תוך דקות –ללא חמצן

(במיטוכונדריה)החמצן משמש לחמצון מטבוליטים והפקת אנרגיה זמינה

O2הכנסת חמצן

18

תפקידי מערכת הנשימה

תוצר הפסולת של הנשימה התאית

גורם לעליה בחומציות הדם ורעיל לרקמות

CO2+H2O -> H2CO3 -> H++HCO3-

CO2חמצני-סילוק פחמן דו

קרבונט ביקרבונט

19

תהליך הנשימה

, נשימה היא החלפת גזים בין האוויר: הגדרה הדם ותאי הגוף

תהליך הנשימה כולל את תנועות הנשימה ואת הזרמת הדם מהריאות אל הרקמות ובחזרה

20

תהליך הנשימה

שלושה שלבים בסיסיים בנשימה

חמצני בין -חמצן ופחמן דו –תחלופת גזים . בהריאות לדם

החלפת אויר בין הסביבה –שאיפת ונשיפת אויר . אלריאות

חמצני בין -חמצן ופחמן דו –תחלופת גזים . גהדם לתאי הגוף

21

הכנסת אויר= שאיפה

(פנימה=In)אינספיריום

הוצאת אויר = נשיפה

(החוצה=Ex)אקספיריום

...בכדי שלא נתבלבל

22

מבנה מערכת הנשימה

גרון, אף: דרכי הנשימה העליונות

:דרכי הנשימה התחתונות

Larynx -לוע

Trachea -צינור הנשימה

Bronchi -סימפונות

Bronchioles -סימפונונות

Alveoli -נאדיות 23

מבנה מערכת הנשימה

שלוש אונות: בצד ימין שתי אונות: בצד שמאל

24

(טרכיאה)צינור הנשימה

אף

סרעפת

תפקוד מרכיבי מערכת הנשימה

חימום והוספת לחות , סינון –תפקידי האף לאויר

י שערות”סינון האויר מחלקיקי אבק גדולים ע •

י רירית המופרשת מתאי האפיתל ”לכידת האבק ע • ciliaוהעברתו לכיוון הגרון באמצעות

חימום האויר באמצעות מגע עם חללי האף הפנימיים • העשירים בכלי דם

הוספת לחות לאויר הנכנס לראות בעקבות -לחלוח • מגע עם הרירית המצפה את חללי האף

25

תפקידים נוספים –האף

תפקוד מרכיבי מערכת הנשימה

הרחה

דיבור

26

תפקוד מרכיבי מערכת הנשימה

דיבור, הובלת וסינון האוויר –תפקידי הלוע

י רירית המופרשת מתאי האפיתל ”לכידת האבק ע ciliaוהעברתו לכיוון הגרון באמצעות

באמצעות מיתרי הקול –דיבור

הטרכיאה -הובלת אויר אל צינור הנשימה

27

The larynx הלוע

28

תפקוד מרכיבי מערכת הנשימה

הובלת –( הטרכיאה)תפקידי צינור הנשימה וסינון האויר

י רירית המופרשת מתאי האפיתל ”לכידת האבק ע ciliaוהעברתו לכיוון הגרון באמצעות

הובלת אויר אל הסימפונות

29

תפקוד מרכיבי מערכת הנשימה

הריאות

ממוקמות בחלל בית החזה

שכבתי -מוקפות בקרום דו ובין השכבות חלל צר עם נוזל

30

Lobulesוכל איזור מחולק ליחידות קטנות הקרויות

תפקוד מרכיבי מערכת הנשימה

הריאות

לכל ריאה אספקת אויר מאחד הסמפונות שמתפצל בריאה" עץ סמפונות"ל

בריאה הימנית שלוש אונות ובשמאלית שתי אונות

:כל אונה מחולקת לאזורים ששמם Bronchopulmonary segments (סגמנטים ברונכופולמונרים)

31

מבנה מערכת הנשימה

32

מבנה מערכת הנשימה

33

וריד וכלי לימפה קטנים ובתוכו , מכיל עורק lobuleכל לענפים מיקרוסקופיים( ברונכיאולות)מתפצלים הסימפונונות

Respiratory bronchiolesהקרויים

תפקוד מרכיבי מערכת הנשימה

הריאות

צינורות 2-11 -מתפצל ל respiratory bronchioleכל אלביאולריים מהם יוצאים אלביאולי רבים

34

תפקוד מרכיבי מערכת הנשימה

האלביאולי

מעבר גזים בין האויר הננשם לדם מתבצע בדיפוזיה דרך • דפנות האלביאולי ונימי הדם המקיפים אותם

החלפת גזים בין האויר לדם מתבצעת באלביאולי •

35

מבנה מערכת הנשימה

36

תפקוד מרכיבי מערכת הנשימה

האלביאולי

מעבר גזים בין האויר הננשם לדם מתבצע בדיפוזיה דרך • דפנות האלביאולי ונימי הדם המקיפים אותם

החלפת גזים בין האויר לדם מתבצעת באלביאולי •

מה הם התכונות הנדרשות מהאלביאולי על מנת יתבצע ( שטף הגזים)שמעבר הגזים בין האויר לדם

? ביעילות

37

איך עוברים הגזים מהאוויר לדם ?ולהיפך

דיפוזיה

38

תפקוד מרכיבי מערכת הנשימה

:דרך קרום( דיפוזיה)לשטף ( Fick)י חוק פיק "שטף הגז נקבע ע

עוצמת השטף היא ביחס ישר למפל הריכוזים ולשטח (הקרום)הפנים וביחס הפוך לעובי המחסום

מפל ריכוזים Xשטח פנים D X=שטף דרך קרום

עובי מחסום (עובי הממברנה)

• D (משל חמצן 25לפחמן דו חמצני קבוע דיפוזיה גדול פי . ביחס ישר למסיסות)קבוע דיפוזיה

39

חתך ברקמת ריאה : היסטולוגיה

ברשת צפופה של נימיות דקות ( מבנה כוורת)אלבאולי קטנים

( מטר רבוע 70כ)שטח עצום

40

שחלוף גזים –מבנה הרקמה מתאים לתפקידה

(אלבאולי) = שטח פנים גדול למגע בין אוויר לרקמת הריאה

( נימיות) = שטח פנים גדול בין רקמת הריאה לזרם הדם

הדרך שצריך לעבור הגז מהאוויר לדם קצרה

41

תפקוד מרכיבי מערכת הנשימה

µm 0.5כ עובי הדופן המשותפת לאלביאולי ולנים הדם ”סה •

מליון אלביאולי 300 -הריאות מכילות כ •

ר"מ 70 -שטח הפנים של סך כל האלביאולי בריאות כ •

42

מבנה מערכת הנשימה

43

אלביאולי

יחידת המבנה התפקודית הבסיסית .בריאה

CO2

אפיתל אלביאולי

-נוזל בין רקמתי

אנדותל קפילרה

כדורית דם אדומה

שכבת נוזל

אלביאולי

קפילרה

O2

מבנה מערכת הנשימה

מערכת הנשימה כוללת את הריאות ומערכת צינורות .שמקשרת בין הריאות לסביבה החיצונית

:אזורים 2 -מחלקים את מערכת הנשימה ל

Conducting Zone –האזור ההולכתי

Respiratory Zone –האזור הנשימתי

45

(המשך)מבנה מערכת הנשימה האזור ההולכתי

(Conducting Airways):

(Trachea)קנה הנשימה

.(Bronchi)סימפונות

,(Bronchioles)סימפוניות

סימפוניות סופיות

.(Terminal bronchioles)

2.5

104

103

102

10

2.3

Area

(cm2) Gen-

era-

tion

0

1

2

3

2n

46

(המשך) מבנה מערכת הנשימה

:האזור הנשימתי

סימפוניות נשימתיות •

Respiratory

bronchiols

תעלות אלבאולריות •

Alveolar ducts

שקים אלבאולריים •

Alveolar sacs

צינורות הולכה בריאה

טרכיאה

48

צינורות הולכה בריאה

טרכיאה

ברונכי

49

הולכה בריאה צינורות

טרכיאה

ברונכי

50 ברונכיאולות

סכמה של מבנה הריאה

אזורי הולכה

אזורי נשימה

דורות של 25-מהטרכיאה עד לצינורות האלביאולי הסופיים כ התפצלויות

51

סכמה של מבנה הריאה

52

לריאה שטח פנים ענק

:אפשריות בעיות

זיהומים •

התייבשות •

שינוי טמפרטורה •

קריסה •

53

לריאה שטח פנים ענק

) ( ,Cilia ,

54

55

נקודות מרכזיות בשיעור, סיכום

-קליטת חמצן ופליטת פחמן דו, תפקיד מערכת הנשימה• חמצני

שטף מרבי של גזים דורש שטח פנים גדול ועובי מחסום • קטן

מעבר הגזים מהאוויר לדם ובחזרה נעשה באזורים • (אזורי נשימה)הרספירטוריים

חשיפת שטח פנים גדול לסביבה החיצונית יוצרת בעיות•

56

סרט 1

סרט 2

Respiration – links to movies

סרט 3

57