호흡기 시스템

들숨과 날숨은 폐호흡, 그것이 바로 호흡이다
호흡계는 호흡을 보조하며, 폐환기라고도 합니다. 폐호흡에서는 비강과 구강(코와 입)을 통해 공기가 흡입됩니다. 인두, 후두, 기관을 거쳐 폐로 이동합니다. 그런 다음 공기가 내쉬면서 동일한 경로를 통해 다시 흐릅니다. 폐의 용적과 기압의 변화는 폐환기를 유발합니다. 정상적인 흡입 중에는 횡격막과 외부 늑간근이 수축하고 흉곽이 올라갑니다. 폐의 부피가 증가함에 따라 기압이 낮아지고 공기가 유입됩니다. 정상적으로 숨을 내쉬는 동안 근육은 이완됩니다. 폐가 작아지고 공기압이 상승하며 공기가 배출됩니다.

외부 호흡은 폐와 혈류 사이에서 가스를 교환합니다.
폐 내부에서는 외호흡이라는 과정을 통해 산소가 이산화탄소 폐기물로 교환됩니다. 이 호흡 과정은 폐포라고 불리는 수억 개의 미세한 주머니를 통해 이루어집니다. 흡입된 공기의 산소는 폐포에서 폐포를 둘러싸고 있는 폐모세혈관으로 확산됩니다. 이는 적혈구의 헤모글로빈 분자와 결합하여 혈류를 통해 펌핑됩니다. 한편, 탈산소화된 혈액의 이산화탄소는 모세혈관에서 폐포로 확산되어 호기를 통해 배출됩니다.

내부 호흡은 혈류와 신체 조직 사이에서 가스를 교환합니다.
혈류는 호흡계의 또 다른 핵심 기능인 내호흡을 통해 세포에 산소를 전달하고 폐이산화탄소를 제거합니다. 이 호흡 과정에서 적혈구는 혈관계를 통해 신체 주변의 폐에서 흡수된 산소를 운반합니다. 산소가 공급된 혈액이 좁은 모세혈관에 도달하면 적혈구가 산소를 방출합니다. 이는 모세혈관 벽을 통해 신체 조직으로 확산됩니다. 한편, 이산화탄소는 조직에서 적혈구와 혈장으로 확산됩니다. 산소가 제거된 혈액은 이산화탄소를 다시 폐로 운반하여 방출합니다.

성대를 진동시키는 공기가 소리를 생성합니다
발성은 호흡계의 상부 호흡 기관에 있는 구조에 의해 소리가 생성되는 것입니다. 숨을 내쉬는 동안 공기는 폐에서 후두, 즉 "성대"를 통과합니다. 우리가 말할 때 후두 근육이 피열연골을 움직입니다. 피열 연골은 성대 또는 성대를 함께 밀어냅니다. 코드를 함께 밀면 코드 사이를 통과하는 공기가 코드를 진동시켜 소리를 생성합니다. 성대의 장력이 커질수록 더 빠른 진동과 고음의 소리가 생성됩니다. 장력이 낮을수록 진동이 느려지고 피치가 낮아집니다.

후각 또는 냄새는 화학적 감각입니다.
후각 과정은 코 내부의 비강을 감싸는 후각 섬유에서 시작됩니다. 공기가 충치 안으로 들어가면 공기 중의 일부 화학물질이 섬모의 신경계 수용체에 결합하여 활성화됩니다. 이 자극은 뇌에 신호를 보냅니다. 뉴런은 사골의 구멍을 통해 비강에서 신호를 받은 다음 후각구로 전달됩니다. 그런 다음 신호는 뇌신경 1을 따라 후각 구근에서 대뇌 피질의 후각 영역으로 이동합니다.

폐 환기
폐 환기는 가스 교환을 촉진하기 위해 공기를 폐 안팎으로 이동시키는 과정입니다. 호흡 시스템은 폐 환기를 달성하기 위해 음압 시스템과 근육 수축을 모두 사용합니다. 호흡계의 음압 시스템은 폐포와 외부 대기 사이에 음압 구배를 설정하는 것과 관련이 있습니다. 흉막은 폐를 밀봉하고 폐가 쉬고 있을 때 대기압보다 약간 낮은 압력으로 폐를 유지합니다. 이로 인해 공기가 압력 구배를 따르고 정지 상태의 폐를 수동적으로 채우게 됩니다. 폐가 공기로 채워짐에 따라 폐 내부의 압력은 대기압과 일치할 때까지 상승합니다. 이 시점에서 횡격막과 외부 늑간근의 수축으로 인해 더 많은 공기가 흡입될 수 있으며, 흉곽의 부피가 증가하고 폐의 압력이 다시 대기압보다 낮아집니다.

외부 호흡
외부 호흡은 폐포를 채우는 공기와 폐포 벽을 둘러싼 모세 혈관의 혈액 사이의 가스 교환입니다. 대기에서 폐로 들어가는 공기는 모세혈관의 혈액보다 산소 분압이 더 높고 이산화탄소 분압이 더 낮습니다. 부분 압력의 차이로 인해 가스는 폐포의 단순 편평 상피 내벽을 통해 고압에서 저압으로의 압력 구배를 따라 수동적으로 확산됩니다. 외부 호흡의 최종 결과는 공기에서 혈액으로의 산소 이동과 혈액에서 공기로의 이산화탄소 이동입니다. 그러면 산소는 신체 조직으로 운반될 수 있고, 숨을 내쉴 때 이산화탄소가 대기 중으로 방출됩니다.

내부 호흡
내부 호흡은 모세 혈관의 혈액과 신체 조직 사이의 가스 교환입니다. 모세혈관은 혈액이 통과하는 조직보다 산소 분압이 더 높고 이산화탄소 분압이 더 낮습니다. 부분압의 차이로 인해 모세혈관의 내피 내막을 통해 고압에서 저압으로의 압력 구배에 따라 가스가 확산됩니다. 내부 호흡의 최종 결과는 산소가 조직으로 확산되고 이산화탄소가 혈액으로 확산되는 것입니다.

가스 운송
두 가지 주요 호흡 가스인 산소와 이산화탄소는 혈액을 통해 몸 전체로 운반됩니다. 혈장에는 일부 용존 산소와 이산화탄소를 운반하는 능력이 있지만, 혈액에서 운반되는 대부분의 가스는 운반 분자와 결합되어 있습니다. 헤모글로빈은 혈액 내 거의 99%의 산소를 운반하는 적혈구에서 발견되는 중요한 수송 분자입니다. 헤모글로빈은 또한 조직에서 폐로 소량의 이산화탄소를 운반할 수도 있습니다. 그러나 대부분의 이산화탄소는 중탄산염 이온으로 혈장에 운반됩니다. 조직 내 이산화탄소 분압이 높을 때 탄산탈수효소는 이산화탄소와 물 사이의 반응을 촉매하여 탄산을 형성합니다. 그러면 탄산은 수소이온과 중탄산이온으로 해리됩니다. 폐의 이산화탄소 분압이 낮아지면 반응이 역전되어 이산화탄소가 폐로 방출되어 호기됩니다.

호흡의 항상성 조절
정상적인 휴식 조건에서 신체는 에프네아(eupnea)라고 불리는 조용한 호흡 속도와 깊이를 유지합니다. Eupnea는 더 큰 활동으로 인해 신체의 산소 요구량과 이산화탄소 생성이 증가할 때까지 유지됩니다. 신체의 자율 화학수용체는 혈액 내 산소와 이산화탄소의 분압을 모니터링하고 뇌간의 호흡 중추에 신호를 보냅니다. 그런 다음 호흡 센터는 혈액을 가스 부분압의 정상 수준으로 되돌리기 위해 호흡 속도와 깊이를 조정합니다.

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