respiration hos dyr

Verificeret
Artiklens indhold er godkendt af redaktionen.

Respiration kan foregå på flere måder hos dyr, se respirationsorganer. I det følgende vil mennesket blive benyttet som eksempel på respiration hos pattedyr.

Respirationsprocesserne omfatter ventilationen, dvs. selve luftskiftet i lungerne, ilt- og kuldioxidpassagen mellem lungeluften og blodet, transporten af gasserne med blodet til og fra vævene og endelig diffusionen mellem blodet og cellerne. Se også blod og blodkredsløb.

Ventilationen

Respirationsorganernes placering hos mennesket.

Respirationsorganernes placering hos mennesket.

Ved indånding i hvile trækker nogle af musklerne mellem ribbenene sig sammen. Herved løftes de skråtstillede ribben, hvorved brysthulens omfang forøges. Endvidere trækker musklerne i mellemgulvet sig sammen. Ved sammentrækningen afflades mellemgulvet, hvilket bidrager til forøgelsen af brysthulens volumen. Pga. vedhæftningen (adhæsionskræfterne) mellem de fugtige lungehinder på brystvæggens inderside og lungernes yderside følger de elastiske lunger brystvæggens og mellemgulvets bevægelser og udspiles, hvorved der opstår et undertryk i lungernes luftholdige indre i forhold til ved mundåbningen. Pga. trykforskellen suges luft gennem bronkierne ned i lungerne.

Da brystvæggen og lungerne er elastiske, vender de tilbage til udgangspositionen, når musklerne igen afslappes. Herved presses luften ud af lungerne. Udåndingen er således en passiv proces i hvile, hvor hvert enkelt åndedræt andrager ca. 0,5 l. Er åndedrætsfrekvensen 12 pr. min, andrager ventilationen således 6 l/min. Ventilationen kan, ved en kombination af forøget frekvens og størrelse af det enkelte åndedrag, øges til ca. 200 l/min (den maksimale voluntære ventilation); under disse omstændigheder inddrages adskillige muskler i bevægelsen af brystvæggen, og udåndingen er ikke længere passiv.

Af den halve liter luft, der indåndes pr. åndedrag i hvile, når kun ca. 350 ml ned til de lungeafsnit, hvor der foregår luftskifte. De resterende ca. 150 ml når ikke længere end til luftrøret og bronkierne, og disse dele af luftvejene siges derfor at udgøre det døde rum, altså et ineffektivt ventilationsvolumen. En forøgelse af det døde rum, fx ved ånding gennem et rør (fx en snorkel), vil derfor kræve en forøget dybde af åndedrættet og dermed et forøget respirationsarbejde.

Sammentrækningen af åndedrætsmusklerne styres af nerveceller i rygmarven, som igen styres af et respirationscenter i den øverste del af rygmarven. Cellerne her er i stand til spontant at udsende rytmiske impulser. I tillæg hertil modtager respirationscentret talrige regulerende impulser: fra hjernebarken, når det besluttes, at der skal udføres muskelaktivitet — ventilationen vil omgående ændres, så den passer til den nye aktivitet; fra centrale kemoreceptorer omkring respirationscentret, som er i stand til at reagere på kuldioxidkoncentrationen i blodet — en stigende koncentration vil udløse forøget ventilation; fra perifere kemoreceptorer i de store halspulsårer og i legemspulsåren, som vil registrere surhedsgraden og iltindholdet i blodet — ved stigende surhedsgrad og/eller faldende iltindhold øges ventilationen; og endelig fra nerver i muskler, sener og led, som signalerer til respirationscentret, når der er muskelaktivitet.

Respirationscentret er således indrettet på konstant at tilpasse ventilationen til ændringer i omgivelsernes iltindhold, fx ved opstigning til højere luftlag, og i organismens iltforbrug og kuldioxidproduktion, fx ved muskelarbejde. Af denne grund forbliver ilt- og kuldioxidindholdet i blodet konstant selv under langvarigt og svært muskelarbejde.

Gasudveksling i lungerne

I lungernes mindste afsnit, de mikroskopiske alveoler, passerer ilt og kuldioxid ved diffusion mellem alveoleluften og blodet, fordi der vil være en forskel mellem koncentrationerne i veneblodet, der strømmer til lungerne, og koncentrationerne i alveoleluften. Alveolevæggen udgøres af blot et enkelt lag af epithelceller (se epithel), der dækker alveolernes indre, samt blodkapillærernes endothelceller. Målinger af diffusionen af ilt over alveolevæggen har vist, at der normalt ikke opstår problemer med ilttransporten her, selv ikke ved de højeste iltoptagelseshastigheder, som hos trænede kan stige fra ca. 0,25 l/min i hvile til 5 l/min. Sker muskelarbejdet under lavt ilttryk, fx i bjergegne, kan diffusionsbarrieren dog komme til at virke begrænsende på iltoptagelsen. Det er imidlertid klart, at den mindste forøgelse af diffusionsvejen, fx ved fortykkelse af alveolevæggen (som ved lungefibrose, se lungesygdomme) eller ved vandudsivning i alveolerne (lungestase eller lungeødem), kan hæmme ilttransporten, hvorimod kuldioxid passerer alveolevæggen noget lettere.

Transport og diffusion til cellerne

I blodet transporteres ilt overvejende bundet til de røde blodlegemers hæmoglobin. Uden hæmoglobin vil ca. 4 ml ilt kunne opløses i en liter blodplasma, hvorimod arterieblodets iltkoncentration normalt er ca. 200 ml/l. Da blodet under hvile skal transportere 250 ml ilt ud til vævene hvert minut (svarende til iltoptagelseshastigheden), og da hjertets pumpehastighed (minutvolumen) er ca. 5 l/min, skal hver liter blod i gennemsnit transportere 50 ml ilt. Hæmoglobin er derfor helt afgørende for transporten.

Hæmoglobin. Model af hæmoglobin A-molekylet, der består af to ens α-globinkæder (her grøn og blå) og to ens β-globinkæder (rød og lilla). Til hver af de fire kæder er knyttet et hæmmolekyle (hvidt), som er ansvarligt for hæmoglobins iltbinding; hvert hæmmolekyle kan binde et iltmolekyle (O2).

Bindingen af ilt til hæmoglobin er tilpasset således, at blodets hæmoglobin normalt er mættet med ilt ved den iltkoncentration, der forekommer i det blod, der strømmer fra lungerne; samtidig er bindingen ikke stærkere, end at størstedelen af ilten vil kunne afgives, når blodet møder væv, hvor iltkoncentrationen er lav på grund af stofskifteaktivitet, fx i arbejdende muskler. Hjertet forbruger (udnytter) 65% af iltindholdet i det gennemblødende arterieblod, mens organismens gennemsnitlige udnyttelse er ca. 25% i hvile. Små forøgelser af surhedsgrad, temperatur og kuldioxidkoncentration, som netop forekommer, når blodet strømmer igennem væv med aktivt stofskifte (metabolisme), letter yderligere afgivelsen af ilt fra hæmoglobinet, den såkaldte Bohr-effekt.

Også kuldioxid forekommer i kemisk bunden form i blodet. Efter afgivelse fra vævene diffunderer kuldioxidmolekylerne ind i de røde blodlegemer, hvor de dels bindes til proteinerne, herunder hæmoglobin, dels omdannes til kulsyre (H2CO3); denne proces fremmes kraftigt af enzymet kulsyreanhydrase, som netop findes i de røde blodlegemer. Kulsyren spaltes igen til bicarbonat (HCO3-) og brintioner (protoner), og en del af bicarbonaten udveksles med klorid fra plasma. I blodet transporteres kuldioxid altså overvejende i form af bicarbonat. Når veneblodet når til lungerne, sker den tilsvarende proces, blot i omvendt rækkefølge.

Respirationsarbejdet

Respirationsarbejdet omfatter de muskelkontraktioner, der dels ændrer brystkassens form og dermed strækker elastiske fibre i lunger og brystvæg, dels bevirker den trykforskel, der fremkalder luftstrømmen fra næsesvælgrummet til alveolerne gennem bronkiesystemet. Det fremgår, at respirationsarbejdet vil blive forøget, hvis de elastiske strukturer bliver mindre eftergivelige, som det ses ved lungefibrose og ved forkalkninger i brystvæggen. Endvidere yder bronkiesystemet en vis modstand mod luftstrømmen, som især er afhængig af bronkiernes indvendige diameter. Ved faldende diameter stiger modstanden voldsomt (i fjerde potens).

Ved opsvulmen (ødem) af slimhinden i bronkierne (bronkitis) eller ved forsnævring af bronkierne pga. unormale sammentrækninger af muskelfibrene i bronkievæggene (astma) kan respirationsarbejdet blive svært forøget, i værste fald med livstruende udmattelse til følge.

Læs mere om respiration.

 

Find bøger

   
   Find Lydbøger
hos Storytel
   Find bøger
bogpriser.dk
   Studiebøger
pensum.dk
   Læs e-bøger
hos Ready

 

Nyhedsbrev

Om artiklen

Seneste forfatter
Redaktionen
20/08/2013
Oprindelig forfatter
JJuH
01/02/2009

© Gyldendal 2009-2014 - Powered by MindTouch Deki