การหายใจของคน

เมตาโบลิซึม (Metabolism) คือ กระบวนการที่เกี่ยวกับปฏิกิริยาทางชีวเคมีทุกชนิดในร่างกาย อัตราการหายใจจะมีความสัมพันธ์กับเมตาโบลิซึม กล่าวคือ สัตว์ที่มีอัตราการหายใจมากแสดงว่าต้องใช้พลังงานในการดำรงชีพมาก ดังนั้น อัตราเมตาโบลิซึมจะสูง

โครงสร้างสำหรับการแลกเปลี่ยนก๊าซของคน
ทางเดินอากาศของคน ประกอบด้วย



1. รูจมูก (Nostril)
2. ช่องจมูกหรือโพรงจมูก (nasal cavity)
3. คอหอย (pharynx) กล่องเสียง (Larynx) อยุ่ทางส่วนหน้าของคอมีลักษณะเป็นรูปสามเหลี่ยมที่ประกอบด้วยกระดูกอ่อนซึ่งมีกล้ามเนื้อบังคับการเคลื่อนไหว ข้างในมีแถบเยื่อเมือกที่มีใยเอ็นยืดหยุ่นฝังอยู่เป็นแถบเรียกว่า สายเสียงหรือ โวคัลคอร์ด (vocal cord)
4. กล่องเสียง (Larynx)
5. หลอดลม (trachea)
6. ขั้วปอด (bronchus)
7. แขนงขั้วปอดหรือหลอดลมฝอย (bronchiole)
8. ถุงลม (alveolus หรือ air sac) มีเส้นเลือดฝอย (capillaries) ล้อมรอบ (ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยน O₂ และ CO₂ อย่างมีประสิทธิภาพ



ตั้งแต่ปอดถึงรูจมูก บุด้วยเยื่อบุผิว ซึ่งมี Goblet cell แทรกอยู่ ทำหน้าที่สร้างและปล่อยน้ำเมือกออกมาหล่อลื่นทางเดินอากาศและปรับความชื้น ตลอดจนดักสิ่งแปลกปลอมที่หลุดเข้ามา แล้วให้ขนเล็กๆ (Cillia) ของเซลล์เยื่อบุผิวในหลอดลมและขั้วปอดพัดโบกไป
จากคอหอยจะมีช่องเปิดของหลอดลม เรียก Glottis เข้าสู่กล่องเสียง ซึ่งเป็นตอนบนสุดของหลอดลม เหนือ Glottis จะเป็นกระดูกอ่อนเรียกว่า ฝ่าปิดกล่องเสียง (Epiglottis) ทำหน้าที่ปิดหลอดลมขณะกลืนอาหาร (Larynx เป็นกระดูกอ่อน 3 ชิ้น ภายในมีสายเสียง; vocal cord เป็นเยื่อขึงอยู่ทำให้เกิดเสียงเวลาผ่าน)
หลอดลม ขั้วปอด และแขนงขั้วปอด ประกอบด้วยกระดูกอ่อนรูปเกือกม้า (Tracheal ring) ต่อๆกันป้องกันไม่ให้หลอดลมแฟบ ปลายบนสุดของแขนงขั้วปอด จะพองเป็นถุงลม ซึ่งประกอบด้วย alveolus บาง และมีเส้นเลือดฝอยมาเลี้ยง

อวัยวะในระบบการหายใจ
ปอด
ปอด (lung) เป็นอวัยวะสำคัญของระบบหายใจของสิ่งมีชีวิตที่ใช้ปอดหายใจ ปอดประกอบด้วยถุงลม (alveolus) จำนวนมาก ปอดแยกออกเป็นก้อน (lobe) แต่ปอดของสัตว์บางชนิดก็ไม่แบ่งเป็นก้อนๆ เช่น วาฬ สัตว์กีบคี่ ปอดของมนุษย์แบ่งออกเป็นสองส่วนหรือสองข้าง โดยปอดข้างขวาจะมีจำนวนก้อนมากกว่าปอดข้างซ้าย ปอดข้างขวามีจำนวนก้อน 3 ก้อน ปอดข้างซ้ายมีจำนวนก้อน 2 ก้อน สัตว์บางชนิด เช่น ตุ่นปากเป็ด ปอดข้างขวาเพียงข้างเดียวที่จะมีก้อนของถุงลมเป็นก้อนๆ
ปอดของมนุษย์จะมีความจุหรือบรรจุอากาศได้ประมาณ 4-5 ลิตร อยู่ในช่องอก โดยช่องอกจะถูกแบ่งออกจากช่องท้องด้วยส่วนของกระบังลม (diaphragm) อยู่ในตำแหน่งซ้ายขวาของหัวใจ อยู่ในช่องว่างของตัวเองที่เรียกว่า ช่องปอด (pleural cavity)
ปอดอยู่ภายในส่วนที่ซี่โครงล้อมรอบไว้และจะติดอยู่กับโคนของขั้วปอด (bronchus) ซึ่งเป็นส่วนปลายสุดของหลอดลมที่แยกออกเป็น 2 หลอดด้านซ้ายและด้านขวา ขั้วปอดจะเหมือนกับหลอดลมทุกประการ แต่จากการแยกเป็นสองหลอดจึงทำให้มีขนาดเล็กลง มีความแข็งแรงน้อยกว่าหลอดลม ขั้วปอดของสัตว์บางอย่าง เช่น วัว ควาย หมู วาฬ จะมีขั้วปอด 3 ขั้ว งูมีขั้วปอด เพียงอันเดียว จากขั้วปอดจะแตกออกไปเป็นหลอดเล็กกระจายไป เรียกว่า bronchiole ไปเชื่อมต่อกับถุงลม นำอากาศเข้าและออกจากถุงลม

ถุงลม (alveolus)
ถุงลมเป็นส่วนที่ต่อมาจาก alveolar duct ที่ต่อมาจาก bronchiole alveolar duct ส่วนปลายจะพองออกเป็นกระเปาะเล็กเรียกว่า air sac ซึ่ง air sac จะประกอบด้วยถุงเล็กๆ จำนวนมาก เรียกว่า ถุงลม (alveolus) จะเป็นถุงที่มีผนังบางๆ และมี endothelium ซึ่งมีลักษณะบางแต่เหนียวมากเป็นส่วนบุอยู่ด้านใน ส่วนทางด้านนอกของถุงลมจะมีเส้นเลือดฝอยหุ้มอยู่เป็นจำนวนมาก ถุงลมมีอยู่ประมาณ 700 ล้านถุง ซึ่งถ้านำมาแผ่ออกเป็นแผ่นอาจได้พื้นที่ถึง 90 ตารางเมตร

หลอดลม
หลอดลม (trachea) เป็นท่อทางเดินของอากาศจากจมูกเข้าสู่รูจมูก (nostril) แล้วผ่านไปยังช่องจมูก (nasal cavity) ผ่านไปที่คอหอย (pharynx) แล้วเข้าสู่หลอดลม จากนั้นก็จะเข้าสู่ขั้วปอด (bronchus) เข้าสู่ bronchiole เข้าสู่ alveolar duct เข้าสู่ air sac และเข้าสู่ถุงลม (alveolus) เป็นจุดสุดท้าย
หลอดลมในส่วนต้นจะเป็นส่วนของกล่องเสียง (larynx) กล่องเสียงนี้จะประกอบด้วยกระดูกที่เป็นกระดูกอ่อน 3 ชนิดคือ arytenoid cartilage, thyroid cartilage (ลูกกระเดือก), cricoid cartilage ภายในของกล่องเสียงมีแผ่นเยื่อ (vocal cord) 2 คู่ ขึงอยู่ แผ่นเยื่อ vocal cord จะยืดหยุ่นได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดเสียงได้ตามต้องการจะเปล่ง เสียง
หลอดลมจะมีกระดูกอ่อนบางๆ มาเป็นฝาปิดเพื่อป้องกันสิ่งอื่นๆ นอกเหนือจากอากาศลงไปเรียกว่า epiglottis
หลอดลมส่วนที่ถัดจากกล่องเสียงลงไปอีกจะเป็นหลอดยาวไปเชื่อมกับปอด หลอดลมจะถ่างเป็นช่องว่างอยู่ตลอดเวลานอกจาก นี้วงกระดูกอ่อนเป็นโครงอยู่ภายใน (tracheal ring) วงกระดูกด้านหลังของหลอดลมที่แนบอยู่กับหลอดอาหารจะขาดออกจากกันเป็นรูปวงกลมเส้นรอบวงขาด แต่จะมีเนื้อเยื่อเกี่ยวพันมาจับปลายทั้งสองไว้ หลอดลมมีความยาวประมาณ นิ้ว

กลไกการหายใจเข้า-ออกของคน
สมองที่ควบคุมการหายใจเข้าออกของคน คือสมองส่วน Medulla oblongata เป็นศูนย์ควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อกระบังลมและกล้ามเนื้อกระดูกซี่โครง
กลไกขณะหายใจเข้า (Inspiration) คือ กล้ามเนื้อซี่โครงแถบนอกจะหดตัว ส่วนกล้ามเนื้อซี่โครงแถบในจะคลายตัว กระดูกซี่โครงจะถูกยกตัวสูงขึ้น กระดูกหน้าอก (sternum) จะสูงขึ้นด้วย ทำให้ด้านหน้าและด้านข้างของช่องอกขยายขึ้น ความกดดันของช่องอกและ ปอดลดลง ปิดขยายตัวตาม กะบังลมแบนราบลง ท้องจะป่องออก
กลไกขณะหายใจออก (Expiration) คือ กล้ามเนื้อซี่โครงแถบในหดตัวและกล้ามเนื้อซี่โครงแถบนอกคลายตัว กระดูกซี่โครงและกระดูกหน้าอกลดระดับต่ำลง กะบังลม(diaphragm) คลายตัว ความกดดันของช่องอกและปอดสูงขึ้น ปอดแฟบลง อากาศถูกขับออกจากปอดท้องจะแฟบลง

การลำเลียงก๊าซออกซิเจน
ออกซิเจนเข้าไปในปอดเข้าสู่เส้นเลือดฝอยที่อยู่รอบ ๆ ถุงลม รวมกับ Hemoglobin ในเซลล์เม็ดเลือดแดงกลายเป็น Oxyhemoglobin แล้วลำเลียงไปยังเนื้อเยื่อต่าง ๆ จากนั้นออกซิเจนก็จะแพร่จากเส้นเลือดฝอยให้แก่เนื้อเยื่อ และถูกลำเลียงต่อไปเพื่อรับออกซิเจนที่ปอดใหม่



การลำเลียงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
การนำ CO₂ ภายในเลือดออกจากร่างกายนั้นมี 2 ทางคือ
1. CO₂ บางส่วนจะรวมมากับน้ำเลือด (plasma)
2. CO₂ ที่เหลือจะถูกนำออกไปโดยรวมมากับ hemoglobin และ H₂O ในเซลล์เม็ดเลือดแดง (ส่วนใหญ่จะรวมกัน H₂O ในเซลล์เม็ดเลือดแดง เพราะมีเอนไซม์ carbonic anhydrase เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้เป็นไบคาร์บอเนตไอออน (HCO₃^-)
H₂O (ในเซลล์มีเม็ดเลือดแดง) 
ต่อมาไฮโดรเจนคาร์บอเนตไอออน จะแพร่ออกจากเซลล์เม็ดเลือดแดงเข้าสู่น้ำเลือด HCO₃^- จะทำปฏิกิริยากับ H⁺ เกิดเป็นกรดคาร์บอนิค (H₂CO₂) และแตกตัวได้ CO₂ + H₂O ซึ่ง CO₂ จะถูกถ่ายเทและถูกขับออกภายนอกร่างกายพร้อมกับลมหายใจออก

 (ขับออกนอกร่างกาย) 

แหล่งที่มา https://vichakarn.triamudom.ac.th/