מערכת הנשימה

מבנה ותפקוד

האף – תפקידו סינון וחימום האוויר. האף בנוי תעלות המגדילות את שטח הפנים של דרכי האוויר (מערות האף) וכך הוא מתחמם וסופח לחות. במערות האף שכבת שערות מיקרוסקופיות ורירית הקולטות חלקיקי אבק ומזהמים אחרים. (שטח הפנים של מעבר האוויר בפה קטן באופן משמעותי מזה של האף והוא אינו מכוסה שיער, ולכן ניקויו וחימומו של האוויר בו מועט).
קנה הנשימה – בפתח הקנה נמצא מכסה הגרון (אפיגלוטיס). תפקידו לנתב את האוויר לקנה ואת המזון אל הושט. האפיגלוטיס הוא פיסת סחוס הסוגרת את הושט בדרך כלל, וכאשר מתבצע תהליך הבליעה הוא עובר וסותם את הקנה. קנה הנשימה עצמו מורכב מטבעות סחוס לא שלמות (בצורת פרסה) וביניהן רקמת חיבור. צורה זו מאפשרת לוושט להתרחב כראוי בעת הבליעה. מיתרי הקול נמצאים בקנה, מעל נקודת ה"קָרינה" שנמצאת קצת מעל פיצול הקנה, והם מתכווצים ונפתחים בעת הדיבור. הקנה מתפצל לשתי סימפונות - אחת לכל ריאה.
הריאות – כל אחד מהסימפונות מתפצל לעוד סימפונות, קטנים יותר ויותר, עד שלבסוף הם מגיעים לנאדיות הריאה. נאדיות הריאה הם שקיקים קטנים בעלי קרום שבצידו האחד נוזל הנאדית ובצידו השני נימים. בנאדית הריאה מתרחש חילוף הגזים - מולקולות החמצן והפחמן הדו-חמצני מומסות בנוזל הנאדית ועוברות, על פי חוקי הפעפוע, בין הנימים לבין הנאדיות.
ריכוז החמצן באוויר - 21%. ריכוז חמצן בנשיפה - 16%. ריכוז הפחמן הדו-חמצני באוויר - 0.038%. ריכוז הפחמן הדו-חמצני בנשיפה - 4%. גזים אחרים באוויר - 0.76%. גזים אחרים בנשיפה - 6%.
לעומתם - ריכוז חנקן באוויר - 78%, בשאיפה ובנשיפה.
עצם קיום הנאדיות מגדיל את שטח הפנים של הריאה, וכך מתבצע חילוף גזים יעיל יותר.
הריאות עטופות בין שני קרומים - קרומי הפלואורה (אדר, בעברית) שביניהן נוזל השרוי בלחץ נמוך יחסית ללחץ האוויר כך שהקרומים נשמרים צמודים זה לזה. קרום הפלואורה הראשון מחובר לריאה, והשני מחובר לדפנות חלל החזה (כלוב הצלעות והסרעפת). בעת שאיפה מתרחב חלל החזה ויחד איתו קרום הפלואורה המחובר אליו, שני הקרומים נשארים צמודים וכך הקרום המחובר לריאות גורם להרחבתן, ליצירת תת-לחץ בתוכן ולכן לכניסת אוויר לריאות.
קבוצות של נאדיות מתחלקות לקבוצות, שנקראות אונות. כל אונה מתפקדת בצורה עצמאית, וכל פגיעה באונה אחת לא תשתק את כל הריאה.
בריאה הימנית שלוש אונות, ובשמאלית שתיים, כיוון שחוד הלב ממוקם שם.

תהליכי השאיפה והנשיפה

תהליך הנשימה מתבצע על ידי משוב שלילי. במערכת הדם נמצאים חיישנים {קולטנים} המזהים כמויות של פחמן דו-חמצני בדם. חיישנים אלו שולחים את המידע אל המוח המוארך שהוא מרכז בקרת הנשימה בגוף. כאשר יש ריכוז גבוה יחסית של CO₂ בדם, המוח שולח הוראה לסרעפת ולשרירים הבין צלעיים להתכווץ. הסרעפת נעשית שטוחה ומרחיבה את שטח בית החזה. גם השרירים הבין צלעיים מתכווצים וגורמים לעליה של הצלעות. זהו מצב שאיפה.
השרירים הבין צלעיים והסרעפת מושכים בתנועתם את קרום הפלואורה הראשון.
קרום הפלואורה השני נמשך אחריו, ומושך איתו את הריאות. הריאות גדלות, ונפח בית החזה גדל. כאשר נפח בית החזה גדל הלחץ בתוכו קטן, ואוויר נכנס פנימה. זהו תהליך השאיפה. כאשר האוויר עובר את מערכת הנשימה העליונה והתחתונה, ומגיע לחיבור הסימפונות עם הנאדיות מתאפשרת התמוססות של חלק מהמולקולות שיש באוויר בנוזל הנאדית (חנקן, למשל, לא מומס) ומתבצע חילוף החומרים בין הנאדית לנימים - כלומר העשרת הדם בחמצן ( O₂)
תהליך הנשיפה הפוך בדיוק לתהליך השאיפה ותפקידו - הוצאה של פחמן דו-חמצני החוצה מהגוף. תהליך הנשיפה מתבצע בעקבות רצפטורי לחץ (קולטני לחץ) הנמצאים בדפנות הריאה. רצפטורים אלו שולחים מסר עיצבי למרכז הבקרה הנשימתי, שיש להפסיק את כיווץ השרירים הבין צלעיים ואת הסרעפת. עקב כך הסרעפת חוזרת למצבה הקודם (הקעור) ובכך הריאות מתרוקנות מאוויר.
לתהליך הנשיפה ישנם שרירים ייעודיים אך בדרך כלל הם לא פעילים והתהליך הוא פאסיבי ומתרחש על ידי הרפיה של שרירי השאיפה והודות לאלסטיות של רקמות הריאה.
בעת מאמץ נכנסים לפעולה שרירים אלו.

מבני מערכת הנשימה

סימפונות, צינורות הריאה הראשיים, הסתעפויות קנה הנשימה. כאשר קנה הנשימה מגיע לריאה הוא מתפצל לשני ענפים הנקראים סימפונות. ענפים אלה מתפצלים גם הם לנימים קטנטנים הנקראים סימפונונים ואלה מסתיימים בנאדיות.
קנה הנשימה, חלק ממערכת הנשימה בגוף היונקים, ממוקם בין הגרון לסימפונות ומוצב בקדמת הוושט. קנה הנשימה מורכב ממספר רב של חצאי טבעות. טבעות אלו ממוקמות אחת מעל השנייה ומחוברות בעזרת רקמה סיבית ושרירית. אורכו של קנה הנשימה אצל בני האדם כ-10 ס"מ וקוטרו כ-2.5 ס"מ.
קנה הנשימה רגיש במיוחד לזיהומים. ניתוח פיום קנה נדרש כאשר גוף זר או זיהום מונע כניסתו התקינה של אוויר דרך קנה הנשימה.
מיקרוסקופ אלקטרוני גילה את השקיות הזעירות הידועות כנאדיות כחלק מרקמת הריאה בגוף האדם.
על רקמת שתי ריאותיו של האדם יש שכבה של כ-300 מיליון נאדיות. נאדיות אלה הן מרכיב קריטי בתהליך הנשימה: החלפת פחמן דו-חמצני בחמצן בעזרת נימי הדם המקיפים את הנאדיות.