الجهاز التنفسي: آلية التنفس وتبادل الغازات — الثانية ثانوي

الجهاز التنفسي: آلية التنفس وتبادل الغازات

الجهاز التنفسي هو مجموعة الأعضاء المسؤولة عن إمداد الجسم بالأكسجين والتخلص من ثاني أكسيد الكربون. تعتبر عملية التنفس ضرورية لحياة الخلايا لأنها تزودها بالأكسجين اللازم لإنتاج الطاقة.

1. تركيب الجهاز التنفسي

يتكون الجهاز التنفسي من: الأنف (تنقية الهواء وتدفئته وترطيبه)، البلعوم (ممر مشترك للهواء والطعام)، الحنجرة (تحتوي على الأحبال الصوتية)، القصبة الهوائية (أنبوب غضروفي)، الشعب الهوائية (تتفرع إلى قصيبات)، الحويصلات الهوائية (موقع تبادل الغازات).

2. آلية التنفس

تتم عملية التنفس بفضل حركة الحجاب الحاجز والعضلات الوربية. الشهيق: ينقبض الحجاب الحاجز ويتجه للأسفل، ترتفع الأضلاع، يزداد حجم الصدر وينخفض الضغط، فيدخل الهواء. الزفير: يرتخي الحجاب الحاجز ويتجه للأعلى، تنخفض الأضلاع، يقل حجم الصفح ويرتفع الضغط، فيخرج الهواء.

3. تبادل الغازات

يحدث تبادل الغازات في الحويصلات الهوائية. الأكسجين ينتقل من الهواء في الحويصلات إلى الدم (الشعيرات الدموية المحيطة)، بينما ينتقل ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلات ليخرج مع الزفير. هذه العملية تتم بواسطة الانتشار البسيط.

4. نقل الغازات في الدم

ينتقل الأكسجين في الدم مرتبطاً بـ الهيموغلوبين في خلايا الدم الحمراء (أوكسي هيموغلوبين). ينتقل ثاني أكسيد الكربون على شكل بيكربونات في البلازما وأيضاً مرتبطاً بالهيموغلوبين.

5. تنظيم التنفس

يتحكم مركز التنفس في النخاع المستطيل في إيقاع التنفس. يرتفع معدل التنفس عندما يزداد تركيز CO₂ في الدم (يؤدي لانخفاض pH)، وعندما ينخفض تركيز O₂.

مثال تطبيقي

مثال: شخص بالغ في حالة راحة يتنفس بمعدل 12-16 نفساً في الدقيقة. حجم الهواء الداخل في كل نفس (الحجم الجاري) ≈ 500ml. أحسب حجم الهواء المتنفس في الدقيقة.
الحل: حجم التنفس الدقيق = 500 × 15 = 7500 ml/min = 7.5 L/min.

تمارين

1. أذكر مكونات الجهاز التنفسي العلوي والسفلي.
2. اشرح الفرق بين الشهيق والزفير من حيث حركة الحجاب الحاجز والأضلاع.
3. كيف ينتقل الأكسجين من الحويصلات الهوائية إلى الدم؟
4. ما دور الهيموغلوبين في نقل الغازات؟

للمزيد من المعلومات، راجع درس التنفس عند الإنسان – الجهاز التنفسي ودرس الدورة الدموية عند الإنسان.