ระบบหายใจ

     สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการพลังงานเพื่อนำไปใช้ในกิจกรรมต่าง ๆ ของการดำรงชีวิต พลังงานเหล่านี้ได้มาจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างอาหารกับแก๊สออกซิเจน ปฏิกิริยาเคมีนี้เป็นกระบวนการสลายสารอาหาร เพื่อให้เกิดพลังงานในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เรียกว่า การหายใจ

กระบวนการหายใจ

กระบวนการหายใจมี 3 ขั้นตอน คือ (1) ขั้นแรก เป็นกระบวนการเกี่ยวข้องกับการสูดลมหายใจ (2) ขั้นที่สอง เป็นกระบวนการแลกเปลี่ยนแก๊สระหว่างพื้นที่ผิวของปอดกับเลือด และ (3) ขั้นที่สาม เป็นกระบวนการแลกเปลี่ยนแก๊สระหว่างเลือดกับเซลล์ในร่างกาย

การสูดลมหายใจ

การสูดลมหายใจ เกิดขึ้นเมื่ออากาศผ่านรูจมูก เข้าสู่โพรงจมูก หลอดลม ขั้วปอด และเข้าสู่ปอด เมื่อมีการแลกเปลี่ยนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากปอดสู่บรรยากาศ

การหายใจเข้าออก เกิดจากการทำงานร่วมกันของกะบังลมและกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครง ขณะที่กระดูกซี่โครงเลื่อนขึ้นสูง กะบังคมลดต่ำลง ทำให้ปริมาตรช่องอกมีมากขึ้น ความดันอากาศลดลง อากาศภายนอกจึงผ่านเข้าสู่ปอดเป็นจังหวะ หายใจเข้า และขณะที่กระดูกซี่โครงเลื่อนต่ำลง กะบังลมเลื่อนสูงขึ้น ทำให้ปริมาณของช่องอกน้อยลง ความดันอากาศภายในช่องอกสูงขึ้น อากาศภายในจึงออกจากปอดสู่บรรยากาศภายนอกร่างกายเป็นการหายใจออก ดังภาพ

กระบังลม เป็นแผ่นกล้ามเนื้อที่มีลักษณะโค้งนูนคล้ายรูปโดมคั่นระหว่างช่องออกกับช่องท้องมีส่วนช่วยในการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของช่องอก

การแลกเปลี่ยนแก๊สระหว่างพื้นที่ผิวของปอดกับเลือด

เมื่อเราหายใจเข้า อากาศจะผ่านเข้าจมูก หลอดลม และเข้าสู่ปอด ที่ปอดมีถุงลมเล็ก ๆ ห้อมล้อมด้วยหลอดเลือดฝอย การแลกเปลี่ยนแก๊สในร่างกายของมนุษย์เกิดขึ้นที่ปอดและเนื้อเยื่อที่ปอด เป็นการแลกเปลี่ยนแก๊สระหว่างถุงลมในปอดแพร่เข้าสู่หลอดเลือดฝอยที่ห้อมล้อมรอบถุงลมเพื่อส่งไปยังหัวใจต่อไป

หัวใจทำหน้าที่สูบฉีดเลือดที่มีแก๊สออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อทั่วร่างกาย แก๊สออกซิเจนจะแพร่เข้าสู่เซลล์ในเนื้อเยื่อต่าง ๆ ทำให้เซลล์ได้รับแก๊สออกซิเจน หลังจากนั้นเกิดปฏิกิริยาเคมี แล้วได้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์แพร่เข้าสู่หลอดเลือดไหลเข้าสู่หัวใจ แล้วสูบฉีดไปยังหลอดเลือดฝอยรอบถุงลมในปอด

ภายในปอดประกอบด้วยถุงลม ซึ่งเป็นบริเวณแลกเปลี่ยนแก๊สเป็นจำนวนมาก ถุงลมมีผนังบางมาก และมีหลอดเลือดฝอยห่อหุ้มอยู่ ด้านนอก ดังภาพ

แผนผัง การเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของแก๊สต่าง ๆ ขณะหายใจ

แก๊สออกซิเจนในถุงลม –> ผ่านผนังหลอดเลือดฝอย –> จับกับเฮโมโกลบินในเซลล์เม็ดเลือดแดง –> หัวใจ –> เซลล์ต่างๆ ทั่วร่างกาย เกิดกระบวนการหายใจระดับเซลล์ได้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และพลังงาน ดังสมการ

แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์แพร่เข้าผนังหลอดเลือดฝอยเข้าสู่เลือด –> หัวใจห้องบนขวา –> หัวใจห้องล่างขวา –> ปอด แล้วแพร่ผ่านผนังบาง ๆ ของถุงลมในปอด –> หายใจออก