4. 5. 1. A légzés anatómiája

A témakörhöz található feladatokat és számításokat itt találod.

A légzőrendszer szervei

Légzőrendszer funkciói

• Külső gázcsere lebonyolítása
• Felesleges széndioxid kiválasztása
• Hangképzés
• Hőleadás (intenzív légcsere során)
• A belégzéskor kitáguló mellkas segíti a hasüregi nagyvénákban a vér szív felé történő áramlását

Légzőrendszer szervei

Melyik szerv melyik?

• Felső légutak
  • Orrüreg

• Nyugodt légzés esetén a levegő az orron ill. az orrüregen keresztül jut a tüdőbe
  • • Külső orr
      • Csontos (orrcsont, felső állcsont)
      • Porcos
      • Tömör kötőszövet
      • Kívülről bőr, belülről elszarusodott bőr
      • Sok faggyúmirigy és szőrtüsző
      • A belső üregeket nyálkahártya borítja
    • Orrüreg
      • Bonyolult járatrendszer
      • Részben a külső orrban, részben a koponya üregrendszerében
      • Két főüreg: elülső orrnyílásokkal kezdődnek és a hátulsó orrnyílásokkal a garatba nyílnak
        • Középen csontos / porcos orrsövény választja el
      • Melléküregek: az orrüreg kiöblösödése
        • Arcüreg
        • Homloküreg
        • Rostacsontok üregei
        • Ékcsonti üreg
      • Orrkagylók: csontos, az orrüreg hátsó részének külső falain
        • 3 pár: alsó, középső, felső
        • A légáramlatok megfelelő irányba terelése
      • Nyálkahártya védi
        • Csillós hengerhám, sok nyálkatermelő kehelysejt
        • A csillók a nyálkába beletapadt port a garat felé hajtják, ahonnan a nyelés során a gyomorba kerül
      • Hám alatti kötőszövet: mirigyek, erek, nyirokerek
        • Egybeolvad a csonthártyával
        • A levegő előmelegítése
      • Szaglóhám: az orrüreg felső része
      • Feladatai:
        • Nyugodt légzés esetén
        • Levegő felmelegítése (vérellátás)
        • Levegő nedvesítése (mirigyek)
        • Pormentestés (szőrzet, csillózat)
        • Szaglás
        • Hangképzés (rezonátor üreg)
  • Szájüreg (lásd Táplálkozás jegyzet)
• Alsó légutak
  • Garat (lásd Táplálkozás jegyzet)

• Gége
  • • A garat alsó részéből előre és lefelé nyílnak (alsó légutak)
    • A légcső beszájadzása a garatba
    • Felépítése
      • Üvegporcos váz
      • Szalagok, kötőszövetes lemezek
      • Izmok
      • Nyálkahártya
      • Üreges szerv
    • Alakváltoztatásra képes, teljesen elzárható
    • Hangszalagok: a nyálkahártya mélyebb rétegét képező erős, rugalmas kötőszövetből álló hártyák
      • A nyálkahártyát redőszerűen kiemelő két hangszalag megfelelő beállításával a gége légmentesen lezárható
      • A többé kevésbé megfeszített hangszalagok között kiáramoltatott levegő a hangszalagokat rezgésbe hozza à hangképzés
    • Pajzsporc: elölről határolja a gégét, a legnagyobb porc
      • Minél hegyesebb a pajzsporc lemezeinek a szöge, annál hosszabbak a hangszalagok –>annál mélyebb a hang fekvése (ádámcsutka)
    • Gyűrűporc: a pajzsporc alatt, pecsétgyűrűhoz hasonló
    • Kannaporc: páros háromoldalú piramis alakú porc, ízülettel rögzül a gyűrűporchoz
      • Alapjánál erednek a hangszalagok
    • Gégefedő: levélhez hasonló, vékony, rugalmas porc
      • Megakadályozza, hogy nyeléskor a falat a légcsőbe jusson
    • A gége porcait egymással, a nyelvcsonttal és a légcső első porcával erős kötőszövetes hártyák kötik össze

• Légcső (trachea)
  • • 12-14 cm hosszú, 17 mm átmérőjű
  • • Elől és oldalt hengeres, hátul lelapult, porcos, részben hártyás, nyálkahártyával bélelt cső
    • C alakú üvegporcos gyűrű (20)
      • Hátsó fala hártyás
    • Nyálkahártya: csillós hengerhám, a hámban sok nyálkatermelő kehelysejttel
      • Csillók csapkodása: a garat felé
    • Mögötte szorosan: nyelőcső
  • Főhörgők
    • a légcső két főhörgőre oszlik, a tracheával azonos felépítésű
    • A tüdőben
    • Egyre kisebb hörgőkre és hörgőcskékre ágaznak
      • –> szőlőfürtre hasonlító léghólyagokban végződnek
    • A tüdőfát hozza létre
    • A fal szerkezete változik (a főrhörgőktől a hörgőcskék felé):
      • Egyre kevesebb porcszövet
      • Egyre több kötőszövet és simaizomszövet
      • A hörgőcskék falából már teljesen hiányoznak a porcok
  • Tüdő
    • A mellüregben található páros szerv
    • Határolja:
      • Oldalról mellkasfal
      • Alulról rekeszizom
      • Felső csúcsa a kulcscsont síkjáig nyúlik
    • Alakja: kúp
    • Állomány: szivacsszerű
    • Tüdőkapu: a két tüdő egymás felé eső felszínén
      • Itt lépnek be ill. ki a tüdő erei és lépnek be a főhörgők
    • Lebenyek (mély hasadékok tagolják):
      • Jobb tüdő: 3
      • Bal tüdő: 2
    • Szegmentumok (kötőszöveti sövények): további 10, piramis alakú
  • Léghólyagok
    • Falában laphám található
    • A legutolsó hörgőcske elágazások szőlőfürtszerű léghólyagokba nyílnak
  • Léghólyagocskák
    • Felülete a légzőfelület: itt zajlik a külső gázcsere
    • Faluk igen vékony
    • Felülete elérheti a 150m2-t
    • Felszínén találhatók:
      • Laphámsejtek (légzőfelület)
      • Fagocitáló sejtek: a léghólyagokig eljutott porszemcséket kebelezik be
      • Felületaktív anyagok termelő sejtek: váladéka csökkenti a léghólyagocskák felületi feszültségét (megakadályozza, hogy a kilégzés során a tüdő felszíne összetapadjon)
    • A léghólyagocskák közötti válaszfalban:
      • Tüdőhajszálerek
      • Kötőszöveti sejtek: nagy mennyiségű rugalmas rostok

A levegő útja

A légzés folyamata

Mellkasi és hasi légzés

• Hasi légzés: főleg a rekeszizom vesz benne részt
  • A tüdő alsóbb részeit tölti meg inkább levegővel
  • Férfiak, gyerekek, sportolók
• Mellkasi légzés: a bordaközi izmok működése hangsúlyosabb
  • A tüdő felső része telik meg levegővel
  • Nők

Belégzés és kilégzés folyamata

A légzés folyamata

• A tüdőnek nincs saját izomzata, képtelen önálló mozgásra
  • A mellhártyák közvetítésével rátapad a mellkasfalra, passzívan követi annak mozgását
  • Légzőmozgások: folyamatuk során változik a mellkas térfogata
    • –> bordaközi izmok
    • –> rekeszizom
    • Légzőizmok
  • Belégzés:
    • A külső bordaközi izmok felemelik a mellkast
    • A rekeszizom összehúzódva ellaposodik
    • Aktív izomösszehúzódások: a mellüreg térfogata megnő, a tüdőben a nyomás lecsökken, a levegő kívülről a tüdőbe áramlik
  • Kilégzés:
    • A mellkas visszatér alaphelyzetébe
    • Térfogata csökken
    • A tüdőben a nyomás nő
    • A levegő kiáramlik a tüdőből

• Mellhártya
  • A tüdőt a mellhártya feszíti ki a mellkas belső felszínére
  • Savós hártya (hashártya, szívburok, mellhártya)
  • Egyrétegű laphám és egy vékony rostos lemez építi fel
  • Zsákszerűen körülveszi a tüdőt
  • Két lemeze van
    • Külső lemez: a mellkas belső felszínére
    • Belső lemez: a tüdő külső felszínére tapad
    • A két lemez között: súrlódást csökkentő savós folyadék
  • A két lemez között a nyomás mindig kisebb, mint a tüdőben
    • A tüdőben lévő nagymennyiségű rugalmas rost miatt a tüdő igyekszik összehúzódni
    • A mellhártya ezt megakadályozza
    •  A tüdő kifeszül a mellkas falára
  • Ha a mellhártya két lemeze közé levegő kerül:
    • A tüdő kis gombóccá ugrik össze
    • Képtelen követni a mellkas mozgását
    • Légmell

A légzéssel kapcsolatos számítások

Légzési teljesítmény és a szervezet energiafelhasználása közti összefüggés

• Fizikai terhelés során (az intenzív izomműködés energiaszükségletének fedezéséhez) fokozódik a biológiai oxidáció
• –> nő a vér CO2-koncentrációja
• –> a légzési perctérfogat növekedését eredményezi
• Minél intenzívebb a megterhelés, annál több oxigénre van szükség a működő izmok energiaellátása érdekében
  • Oxigénfelvevő képesség korlátozott, egyénileg változó
  • VO2 max érték: kor, nem és edzettségfüggő
• Megnövekedett oxigénigényt:
  • Edzett szervezet a légzésszám növekedése mellett a légzések mélységének növelésével
  • Edzetlen szervezet csak a légzésszám fokozásával biztosítja
  • Pl.: futás közben sportoló légzésszáma kevesebb, mint a nem sportolóé, de a légzési perctérfogat azonos
• Sportolás közben: a légzés tudatos szabályozásával törekedni kell arra, hogy a légzés szaporasága helyett lehetőleg a lélegzetvételek mélységét növeljük

Vitálkapacitás (táblázat értelmezése)

• A vitálkapacitás mértéke függ a kortól és a nemtől
• Fiatalabb korban a vitálkapacitási értékek kevésbé függnek a nemtől és az edzettségi állapottól

Légzési perctérfogat

A légzés szakaszai

• Perctérfogat: a légvételenként kicserélt levegő térfogata megszorozva a percenkénti légvételek számával
  • Nyugodt légzés esetén: 8 l (16 (levegővétel) x 0,5 (l levegő)
• Nyugodt belégzés: egyszeri légvétellel 0,5 l levegőt szívunk be, ezt hívjuk légzési térfogatnak
• Erőltetett belégzés: a vállizmok is szerepet játszanak
  • 3 l levegőt tudunk beszívni
  • Belégzési tartalék: a légzési térfogaton felüli 2,5 l levegő
• Nyugodt kilégzés: passzív folyamat, a belégző izmok elernyedése miatt
  • A mellkas súlyánál fogva nehezedik rá a tüdőre és összenyomja
  • A tüdő szövetének rugalmassága a tüdőt összehúzni igyekszik
• Erőltetett kilégzés: kilégzőizmok (belső bordaközi izmok, hasizmok)
  • Kilégzési tartalék: további 1,5 l levegő kipréselése a tüdőből

Légzésszám meghatározása nyugalomban és munkavégzés után, magyarázat

• Légzési frekvencia: a személy egy perc alatt átlagosan hány légvételt hajt végre adott körülmények között
• Nyugalmi állapotban 12-16 légzésszám
• Tényezőktől függ:
  • Kor, izgalom, idegrendszer állapota, étkezés, izommunka, levegő páratartalma, légnyomás
• Munkavégzés során: szaporodik a légzésszám
  • Az izommunka megnövekedett oxigénigényének kielégítésére
  • Elérheti a 30-40-et is
  • VISZONT: a szapora légzés felületessé válhat, nem megfelelő oxigénellátáshoz vezethet (ájulás)

Grafikonértelmezés: légzési térfogatváltozások és légzőmozgásokkal kapcsolatos nyomásváltozások

• Belégzés során:
  • Eleinte csökken a nyomás
  • A folyamat második felétől ismét növekedik
  • Végül eléri a légköri nyomás értékét
• Kilégzés során:
  • Eleinte növekedik
  • A folyamat második felétől elkezd csökkenni
  • Végül eléri a légköri nyomás értékét
• Mellhártya két lemeze közötti nyomás végig kisebb, mint a tüdőben (a tüdő kifeszítése)

A Donders-féle tüdőmodell

• Donders-féle tüdőmodell: a légzőrendszer nyomás és térfogatváltozásainak összefüggéseinek modellezése
  • Harang alakú üvegbúra (mellkas) –> mellhártyák közti tere
  • Alulról gumimembrán (rekeszizom)
  • Felülről kétfuratú gumidugó
    • Egyik furatban elzárható üvegcső
    • Másikban üvegcső (légcső), rajta rugalmas léggömb (tüdő) à tüdő belső tere
• Ha a gumimembránt lehúzzuk, a léggömb kitárul és levegő áramlik a belsejébe
• A gumilapot elengedve a léggömb összenyomódik, a levegő kiáramlik

Gázcsere

Gázcsere

• Légzés jelentése fizikai értelemben:
• Gázcsere: A légzési gázok (CO2, O2) diffúzió, ill. nyomáskülönbség miatti áramlása
• Légcsere: A tüdő és a külső légtér között zajló, nyomáskülönbségen alapuló levegőáramlás
• Lehet
  • Külső: a gázok kicserélődés a testfolyadék és a levegő között zajlik a légzőszerv felületén
  • Belső: ha a légzési gázok a testfolyadék és a szövetek között cserélődnek ki a kapillárisok határfelületén

Melyik melyik?

Sejtlégzés

• Légzés jelentése kémiai értelemben:
• a biológiai oxidáció folyamata
• Az oxigén a lebontó anyagcsere során a biológiai oxidációhoz szükséges (terminális oxidáció)
• Az elsősorban a citrát-körben keletkező széndioxid felesleges, ezt a szervezet kiválasztja
• Légzési gázok: szükséges oxigén és felesleges széndioxid

• Légzési hányados. Az időegység alatt keletkező CO2 gáz és az elfogyasztott O2 gáz térfogatányak hányadosa (respirációs kvóciens)
  • Szénhidrátok légzési hányadosa: 1
  • Fehérjék, aminosavak légzési hányadosa: 0,8
    • több oxigén használódik fel, mint amennyi széndioxid keletkezik
    • az aminosavakban a szénhidrátokéhoz képes több H-atom van, amely oxigénnel vízzé kapcsolódik
  • Zsírok légzési hányadosa: 0,7
    • Magasabb hidrogéntartalom
  • A légzési hányados mérhető, értékéből következtetni lehet a sejtekben zajló anyagcserefolyamatok minőségére

Tüdőben és szövetekben folyó gázcsere diffúzión alapul

• Diffúzió: a nagyobb nyomású hely felől a kisebb nyomású hely felé megy végbe
  • A vénás vér CO2-t ad le az alveolus falán keresztül és O2-t vesz fel
  • A membránokon keresztül zajlik

A hangképzés

Gége részeinek felismerése

A hangképző szervek

• Pajzsporc
  • Ehhez kapcsolódnak a hangszalagok
  • Minél hegyesebb a pajzsporc lemezeinek szöge, annál hosszabbak a hangszalagok –> mélyebb a hang
  • A mélyhangú férfiaknak nagyobb az ádámcsutkája
• Gégefedő: levélhez hasonló, rugalmas porcból álló lemez
  • Megakadályozza, hogy nyeléskor a falat a légcsőbe jusson
• Hangszalagok
  • Rugalmas kötőszövetes lemezek
  • A hangredők (a nyálkahártya vastagodásai) szélének elkeskenyedései
  • A kannaporcok és a pajzsporc között feszülnek
  • Hangrés: a hangszalagok közötti háromszögletű nyílás
    • A hangrés beállítása:
      • A kannaporcok ízületekkel egymáshoz képest elmozdíthatók
      • Több harántcsíkolt izomköteg mozgatja
    • Normális légzés: a hangrés nyitott, háromszög alakú
    • Hangképzéskor: a hangszalagok közelednek egymáshoz, a hangrés szűkül
  • Hangszalagok szerepe a hanglégzésben
    • Hangképzéskor a hangrés szűk
    • A hangszalagok közelednek egymáshoz
    • A kiáramló levegő megrezegteti a hangszalagokat
    • –> a hangszalagok feletti légoszlopban rezgéshullámok keletkeznek

Mitől függ a keletkezett hang erőssége, magassága, mi befolyásolja a hangszínt

• Hangmagasság: pajzsporc lemezeinek szöge (ádámcsutka nagysága)
  • A hangszalagok hossza, feszessége, hangrés alakja
  • Szűkebb hangrés, kifeszült, rövidebb hangszalagok: magas hang
  • Emberi hang: 300-3000 Hz közötti frekvencia
• Hangerősség: a kiáramló levegő mennyisége és sebessége
• Hangszín: az adott frekvenciájú alaphang létrehozásakor a felhangok különböző erősségekkel szólalnak meg
  • Felhangok határozzák meg a kialakuló hang színezetét
  • Felhangok: személyekre jellemző hangképzéskor a hangok az egyénenként különböző felületekről (fogak, nyelv, szájpadlás) visszaverődve különböző erősségű felhangok
    • Egy zenei hanggal egy időben megszólaló, de külön nem hallható hangok sora

Tagolás

• A hangok képzésének és kiejtésének módja
• Artikuláció
  • Gége, ajkak, nyelv és lágy szájpad mozgásai
  • Során a gége, a száj és az orrüreg rezonáló tere állandóan változik
• Hangképzés: a gége feletti képletek alakja, nagysága, akusztikai sajátságai szabják meg az egyén jellegzetes orgánumát
• Magánhangzók: zenei hang jellegűek
  • A hangszalagok megfelelő beállításával
  • A száj- ill. orrüreg módosít
• Mássalhangzók: zörej jellegűek
  • A száj- ill. orrüregben keletkeznek

A légzés szabályzása

A vér szén-dioxid-koncentrációjának szerepe a légzés szabályozásában

• A belégző központ működését serkenti
• A belégző központ aktivitása serkentőleg hat a kilégző központra
• Agytörzs (nyúltvelő): belégző és kilégző központ

Kemoreceptorok

• A nyúltagy felszínén kemoreceptorok vannak (belégzőközpont)
• A szén-dioxid tartalom fokozódásakor (vagy O2 tartalom csökkenése) szaporább működésre serkenti a rekeszizmot és a bordaközi izmokat

Mechanoreceptorok

• A tüdő falában található feszülésérzékeny mechanikai receptorok a kilégzésben játszanak szerepet
• A tüdő kitágulásakor gátolják a belégző központ működését, megszakítva a belégző mozgásokat, utat adva a passzív kilégzésnek