الجهاز التنفسي في الإنسان – شرح مفصل للصف الخامس العلمي
تعريف الجهاز التنفسي
س/ ما هو الجهاز التنفسي؟
الجهاز التنفسي هو مجموعة من الأعضاء تعمل معًا لتهيئة الهواء وتوصيله إلى الرئتين حيث يتم تبادل الغازات. يتكون هذا الجهاز من عدة مكونات تبدأ من الأنف وتنتهي بالحويصلات الهوائية داخل الرئتين.
مكونات الجهاز التنفسي في الإنسان
- الأنف الخارجي والتجويف الأنفي:
- الأنف الخارجي هو فتحتان تقعان في مقدمة الوجه.
- التجويف الأنفي مبطن بنسيج ظهاري يحتوي على خلايا كاسية تفرز المخاط، وتعمل هذه الخلايا على ترطيب الهواء وتنقيته من الغبار والجراثيم.
- البلعوم:
- ممر مشترك للهواء والطعام، يؤدي إلى الحنجرة.
- لسان المزمار يغطي فتحة الحنجرة عند البلع ليمنع دخول الطعام إلى الممرات التنفسية.
- الحنجرة (تُعرف بصندوق الصوت):
- مسؤولة عن إصدار الصوت لاحتوائها على الأحبال الصوتية المهتزة.
- القصبة الهوائية (الرغامى):
- أنبوب طويل مدعّم بحلقات غضروفية غير مكتملة تمنع التصاق الجدار.
- تتفرع إلى قصبتين رئيسيتين، كل واحدة تتجه إلى رئة.
- القصبات والقصيبات الهوائية:
- تتفرع القصبة الهوائية إلى قصبات رئيسية ثم قصيبات أصغر داخل الرئتين، تنتهي بالحويصلات الهوائية.
- الحويصلات الهوائية:
- تشبه أكياس صغيرة، ذات جدران رقيقة ومحاطة بشبكة كثيفة من الشعيرات الدموية، ويحدث فيها تبادل الغازات.
مواصفات الهواء الداخل إلى الرئتين
س/ ما مواصفات الهواء الذي يصل إلى الحويصلات الهوائية؟
- يجب أن يكون:
- مرشّحًا من الغبار والمواد الغريبة.
- دافئًا ليتناسب مع حرارة الجسم.
- مشبعًا بالرطوبة لمنع جفاف الحويصلات.
وظيفة الحويصلات الهوائية
- تسهّل عملية تبادل الغازات (أكسجين وثاني أكسيد الكربون) بفضل:
- جدرانها الرقيقة.
- قربها من الشعيرات الدموية.
آلية التنفس في الإنسان
تتضمن عمليتين أساسيتين:
1. الشهيق (استنشاق الهواء):
- ترتفع الأضلاع ويتحرك الحجاب الحاجز إلى الأسفل.
- يتسع تجويف الصدر، مما يسبب تمدد الرئتين ودخول الهواء من الأنف إلى الحويصلات.
2. الزفير (إخراج الهواء):
- تنبسط العضلات، وتنخفض الأضلاع، ويرتفع الحجاب الحاجز.
- يضيق تجويف الصدر، مما يدفع الهواء إلى الخارج.
الأغشية المحيطة بالرئتين
- غشاء الجنب الحشوي: يغلف الرئة من الخارج.
- غشاء الجنب الجداري: يبطن جدار التجويف الصدري.
- بينهما سائل يقلل الاحتكاك ويسمح بحرية حركة الرئتين أثناء التنفس.
مساحة الرئتين
معلومة مهمة:
الرئتان تحتويان على أكثر من 300 مليون حويصلة هوائية، مما يوفر مساحة سطحية بين 40 – 80 متر مربع لتبادل الغازات، أي ما يعادل 50 ضعف مساحة الجلد تقريبًا.
التبادل الغازي
س/ كيف يتم تبادل الغازات؟
يتم تبادل الغازات عبر الانتشار:
- الأوكسجين: ينتقل من الحويصلات (تركيز عالي) إلى الدم (تركيز منخفض).
- ثاني أوكسيد الكربون: ينتقل من الدم (تركيز عالي) إلى الحويصلات (تركيز منخفض).
محتوى هواء الشهيق والزفير
- س/ ماذا يحتوي هواء الشهيق؟
يحتوي على نفس مكونات الهواء الجوي (نسبة عالية من الأوكسجين، منخفضة من ثاني أكسيد الكربون). - س/ ماذا يحتوي هواء الزفير؟
يحتوي على خليط من:- هواء الحويصلات (نسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون).
- هواء الشهيق المتبقي.
السيطرة على معدل التنفس
س/ كيف يتم تنظيم معدل التنفس؟
يتم التحكم في معدل التنفس بواسطة:
- المركز التنفسي في النخاع المستطيل والقنطرة (ساق الدماغ).
- هذه المراكز العصبية ترسل إشارات للرئتين بناءً على نسبة ثاني أكسيد الكربون في الدم.
- عند ممارسة التمارين الشاقة، يزيد إنتاج ثاني أكسيد الكربون، فيزداد معدل التنفس تلقائيًا.
انتقال الغازات التنفسية في الدم
1. نقل الأوكسجين:
- ينتقل الأوكسجين من الحويصلات إلى الشعيرات، ويرتبط بـ الهيموغلوبين داخل خلايا الدم الحمراء مكونًا الأوكسيهيموغلوبين.
- ينتقل عبر الأوردة إلى أنسجة الجسم حيث يُحرر الأوكسجين.
2. نقل ثاني أكسيد الكربون:
ينتقل بثلاث طرق:
- 67% على شكل أيونات بيكربونات داخل خلايا الدم الحمراء.
- 25% يرتبط مع الهيموغلوبين.
- 8% يذوب في البلازما.
تعاريف مهمة
- الهيموغلوبين: صبغة تنفسية داخل خلايا الدم الحمراء ترتبط بالأوكسجين وثاني أكسيد الكربون.
- الأوكسيهيموغلوبين: ناتج ارتباط الأوكسجين مع الهيموغلوبين.
- غشاء الجنب: غشاء مزدوج يغلف الرئة ويبطن التجويف الصدري.
- الحويصلات الهوائية: وحدات مسؤولة عن تبادل الغازات بالرئتين.
أهم الأسئلة مع الإجابات
- ما وظيفة الخلايا الكاسية؟
ترطيب الهواء قبل وصوله إلى الحويصلات الهوائية. - ما سبب وجود الحلقات الغضروفية؟
لمنع التصاق جدران الرغامى والقصبات. - ما وظيفة الحويصلات الهوائية؟
تسهيل تبادل الغازات بفضل جدرانها الرقيقة وشبكة الشعيرات المحيطة بها. - كيف يُنقل الأوكسجين في الدم؟
بواسطة الهيموغلوبين في خلايا الدم الحمراء. - كيف يتم نقل ثاني أكسيد الكربون؟
67% كأيونات بيكربونات، 25% مرتبط بالهيموغلوبين، 8% ذائب في البلازما.