Płuca i układ oddechowy

Budowa układu oddechowego z uwzględnieniem gardła, tchawicy, oskrzeli i oskrzelików, pęcherzyków płucnych (budowa płuc) oraz przepony.

Zrobiłem już sporo filmików o oddychaniu komórkowym.

Myślę, że nawet zanim je obejrzeliście, wiedzieliście,

że potrzebujemy tlenu, a uwalniamy dwutlenek węgla.

Jeśli oglądaliście filmiki o oddychaniu komórkowym,

to wiecie, że potrzebujemy tlenu, żeby zmetabolizować pokarm,

czyli żeby zamienić go w ATP, które umożliwia

funkcjonowanie komórek, a tym samym wszystko, co robimy

-- poruszanie się, wymianę oddechową, myślenie,

wszystko, co musimy robić.

Podczas oddychania komórkowego rozkładamy

cukry i uwalniamy dwutlenek węgla.

W tym filmiku chciałbym się sporo cofnąć

i zastanowić, w jaki sposób pobieramy tlen

i w jaki sposób wyrzucamy go z powrotem do atmosfery.

Czyli w jaki sposób dokonujemy wymiany oddechowej.

W jaki sposób pobieramy tlen i jak wyrzucamy

dwutlenek węgla?

Pewnie każdy z Was mógłby rozpocząć ten filmik,

bo zaczyna się on w nosie lub ustach.

Ja mam zwykle zatkane zatoki,

więc muszę często oddychać ustami.

Śpię też z otwartymi ustami.

Początkiem układu oddechowego są jama nosowa i jama ustna.

Narysuję kogoś z nosem i ustami.

To jest nasz bohater.

Może jego usta są otwarte, tak, żeby mógł nimi zaczerpnąć powietrza.

Oczy nie są w tym momencie istotne, ale je dorysuję,

żeby było widać, że to człowiek.

To jest mój przykładowy człowiek, którego

wykorzystam do dalszego rysowania.

To jego ucho.

Może ma jeszcze -- dorysuje mu trochę włosów.

Te szczegóły nie są istotne, ale nasz człowiek jest gotowy.

Na przykładzie tego faceta zobaczymy, jak wdychamy powietrze,

jak nasze ciało je pobiera.

Zajrzyjmy do środka naszego modelu.

Ale najpierw narysuję go z zewnątrz.

Zobaczymy, jak mi to pójdzie.

To widok z zewnątrz.

Ale to nie wygląda najlepiej.

Ten facet wygląda jakoś tak i ma --

-- to są jego ramiona.

To nasz model.

W porządku.

Usta prowadzą do jamy ustnej, która jest po prostu

przestrzenią ograniczoną ustami i policzkami.

To jest jama ustna.

Mógłbym narysować język i parę innych rzeczy, może to zrobię.

Narysuję język.

Przestrzeń ograniczona ustami i policzkami to

jama ustna.

Ustna, bo zamykają ją usta, a jama oznacza zamkniętą przestrzeń, jak "smocza jama".

Mamy też nozdrza, które prowadzą do

jamy nosowej.

To kolejna zamknięta przestrzeń wewnątrz naszego ciała.

Tylne części jamy ustnej i jamy nosowej

łączą się ze sobą.

Odcinek, na którym obie jamy się łączą

to gardło.

Kiedy powietrze pobierane jest przez nos -- mówi się,

że to jest zdrowsze, pewnie dlatego,

że jest oczyszczane przez włoski w nosie, ogrzewane

i nawilżane, ale można nabierać powietrze ustami.

Powietrze przechodzi przez jamę nosową

lub jamę ustną i przechodzi przez gardło, które

dzieli się na dwa przewody.

Jednym z nich wędruje powietrze,

a drugim jedzenie.

Gardło jest jednocześnie częścią układu pokarmowego i oddechowego.

Z tyłu mamy przełyk, o którym

opowiem w kolejnym filmiku.

Z tyłu jest przełyk, a z przodu --

narysuję to rozdzielenie.

Z przodu mamy -- połączę to jeszcze.

Rysowałem żółtym,

więc będę go dalej używał, a na zielono

zaznaczę powietrze.

Gardło jest podzielone w ten sposób.

Za przewodem, którym wędruje powietrze, mamy przełyk.

Napiszę to innym kolorem.

A tutaj mamy krtań.

Na razie nie będziemy się nią zajmować.

Przełyk to przewód, którym jedzenie wędruje do żołądka.

Początkiem układu pokarmowego jest również jama ustna.

A tu jedzenie ma z niej trafić --

-- ma przemieszczać się przełykiem.

Ale w tym filmiku skupiamy się na wymianie gazowej.

Co dzieje się z powietrzem?

Teraz opowiem, w jaki sposób powietrze przechodzi przez krtań.

Krtań jest także jednym z naszych narządem mowy.

Kiedy słyszycie mój głos, to w mojej krtani te małe elementy

właśnie się poruszają, wibrują z właściwą częstotliwością,

a ja mogę te dźwięki modyfikować przy pomocy

ust i mówić do Was.

Krtań jest więc także narządem mowy, ale nie będę

skupiał się teraz na tym.

Budowa krtani przypomina trochę pudełko,

krtań jest więc taką skrzynką, z której wydobywa się głos.

Kiedy powietrze opuszcza krtań --

przechodzi do tchawicy. Jest to po prostu

chrzęstna rura, którą wędruje powietrze.

A przełyk to rura, którą wędruje jedzenie.

Zapiszę to.

To jest tchawica.

Z tchawicy -- tchawica to dosyć

sztywna, ale sprężysta rura.

Usztywniają ją chrzęstne pierścienie, tworzące jej ściany.

To usztywnienie jest całkiem sensowne.

Wyobraźcie sobie wąż -- jeśli się będzie

bardzo wyginał, to nie przepłynie przez niego zbyt dużo

wody czy powietrza.

Tchawica nie powinna więc za bardzo się wyginać.

Musi być usztywniona i stąd ten chrzęstny szkielet.

Tchawica dzieli się na dwa przewody,

wiecie pewnie dokąd one prowadzą.

Nie będę rysował zbyt szczegółowo.

Chcę, żebyście mieli o tym pewne pojęcie. Te dwa przewody

to oskrzela. Każde z nich to jedno oskrzele.

Też mają chrzęstne usztywnienia.

Oskrzela dzielą się dalej,

na coraz mniejsze rurki, które od pewnego momentu

tracą chrzęstne usztywnienie.

Przestają być sztywne, ale

wciąż się dzielą.

Narysuję je jako drobne linie.

Te przewody stają się bardzo cienkie,

ale ciągle się dzielą.

Czyli pobrane powietrze musi się dzielić i rozchodzi się

różnymi drogami.

Kiedy oskrzela nie mają już chrzęstnego wzmocnienia,

sztywność.

Pierwsze z przewodów bez usztywnienia -- a właściwe także

wszystkie pozostałe nieusztywnione przewody to oskrzeliki.

To są oskrzeliki.

Na przykład to jest oskrzelik.

To nic nowego.

Po prostu przewód, rura staje się coraz cieńsza.

Różne odcinki tych przewodów mają różne nazwy,

ale generalnie chodzi o to, że powietrze dostaje się przez jamę gębową

lub nosową, a odchodzący od nich przewód dzieli się

na dwa kolejne, które prowadzą

do dwóch płuc.

Zaraz narysuję płuca tego faceta.

Oskrzela przechodzą w płuca --

oskrzeliki są już elementami płuc.

Oskrzeliki wreszcie się kończą.

I to dopiero jest ciekawe.

Dzielą się na coraz mniejsze i cieńsze,

aż wreszcie kończą się małymi pęcherzykami z powietrzem.

Na końcu najcieńszych oskrzelików znajdują się

małe -- bardzo małe -- woreczki czy pęcherzyki z powietrzem.

Za chwilę o nich opowiem.

Te woreczki to pęcherzyki płucne.

Użyłem do tej pory sporo fachowych słów,

ale ogólna zasada jest prosta.

Powietrze dostaje się do przewodu,

który dzieli się i staje coraz cieńszy, aż wreszcie

kończy się pęcherzykami płucnymi.

Pytacie pewnie -- ale jak ten przewód

dostarcza tlen mojemu ciału?

Kluczem jest tutaj wielkość pęcherzyków - są bardzo, bardzo małe

i mają bardzo cienkie ścianki zbudowane

z jednej warstwy komórek nabłonka.

Zrobię zbliżenie.

Jeżeli powiększymy jeden z pęcherzyków --a są one

na prawdę bardzo małe.

Narysowałem je dosyć duże, ale każdy pęcherzyk --

narysuję jeszcze większe.

Narysuję te pęcherzyki.

Mamy tu pęcherzyki płucne.

A to jest oskrzelik, który

uchodzi do pęcherzyka.

Obok kolejny oskrzelik uchodzi do innego pęcherzyka płucnego.

Do innej grupy pęcherzyków płucnych.

Każdy z nich ma 200-300 mikrometrów średnicy.

Czyli ta odległość -- zmienię kolor --

ta odległość to 200-300 mikrometrów.

Gdybyście nie wiedzieli ile to mikrometr,

to jest to jedna milionowa metra, czyli jedna

tysięczna milimetra.

Czyli to 200 tysięcznych milimetra (0,2 mm).

Możecie też uznać -- i to będzie proste do wyobrażenia --

że to jedna piąta milimetra.

Gdybym narysował to na tablicy -- jeżeli oglądacie to

na pełnym ekranie -- to milimetr to mniej więcej tyle.

Może trochę więcej.

Może tyle.

A teraz wyobraźcie sobie jedną piątą tego odcinka.

Tyle wynosi średnica pęcherzyków płucnych.

Żeby to jakoś odnieść do innych komórek,

to przeciętna ludzka komórka ma około

10 mikrometrów.

Czyli średnica pęcherzyka to 20-30 przeciętnych komórek

ułożonych jedna za drugą.

Pęcherzyki mają bardzo cienkie ścianki.

Możecie wyobrazić je sobie jako baloniki - ścianka balonu

jest bardzo cienka, zbudowana z jednej warstwy komórek.

I te baloniki są połączone z przepływem krwi.

Elementy układu krążenia przechodzą tuż obok

pęcherzyków płucnych.

Naczynia prowadzą z serca do płuc odtlenowaną krew,

która ma zostać utlenowana.

Generalnie, naczynia niosące krew odtlenowaną --

przedstawię to szczegółowo w filmikach

o sercu i układzie krążenia -- naczynia

niosące krew odtlenowaną są

trochę ciemniejsze.

Są trochę fioletowe.

Narysuję je na niebiesko.

To są naczynia prowadzące krew z serca.

Ta krew nie zawiera tlenu, jest całkiem odtlenowana

albo zawiera go bardzo mało.

Naczynia prowadzące krew z serca to tętnice.

Zapiszę to.

Powtórzę to jeszcze, gdy będę mówił o sercu.

Tętnice to naczynia prowadzące krew z serca.

Pewnie słyszeliście o tętnicach.

Naczynia, które prowadzą krew do serca to żyły.

Ważne, żebyście to zapamiętali, bo później

przekonacie się, że tętnice nie zawsze niosą

krew odtlenowaną ani nie zawsze krew natlenowaną,

podobnie jest z żyłami.

Opowiem o tym szczegółowo, przy omawianiu

budowy serca i układy krążenia, a teraz pamiętajcie,

że tętnice wychodzą z serca,

a żyły prowadzą do serca.

Mamy więc tutaj tętnice prowadzące z serca do płuc,

do pęcherzyków płucnych, ponieważ krew w tych tętnicach

musi zostać natlenowana.

A co się dzieje, kiedy powietrze przechodzi przez

oskrzeliki i dociera do pęcherzyków,

które wypełnia -- kiedy pęcherzyki się wypełniają,

cząsteczki tlenu przechodzą przez

ich cienkie ścianki i zostają

wchłonięte przez krew.

Opowiem o tym znacznie więcej, kiedy będziemy

mówić o hemoglobinie i erytrocytach, a teraz musicie sobie zdawać

sprawę, że wokół pęcherzyków jest wiele naczyń włosowatych.

Naczynia włosowate (kapilarne) to bardzo cienkie naczynia krwionośne,

przez ścianki których może przechodzić powietrze --

a konkretnie cząsteczki tlenu i dwutlenku węgla.

Pęcherzyki otacza rozbudowana sieć naczyń włosowatych,

a to umożliwia wymianę gazów.

Tlen może dostać się do krwi, a kiedy się tam dostanie --

to naczynie prowadzące krew z serca,

to po prosty rurka.

Kiedy krew wysyci się już tlenem, to rurka poprowadzi

ją z powrotem do serca.

To jest ten moment, w którym naczynie, ta rurka,

element układu krążenia, przestaje być tętnicą,

która prowadzi krew z serca, i staje się żyłą,

która prowadzi krew z powrotem do serca.

Te tętnice i żyły mają swoje określenie.

To tętnice płucne i żyły płucne.

Krew z serca do płuc płynie

tętnicami płucnymi.

A z płuc z powrotem do serca - żyłami płucnymi.

Po angielsku określenia związane z płucami będą opisywane przymiotnikiem "pulmonary".

Przedrostek "pulmo" pochodzi z łaciny

i oznacza po prostu płuca. Czyli "pulmonary artery" to tętnica płucna,

a "pulmonary vein" to żyła płucna.

Po polsku odpowiada mu przymiotnik "płucny".

Za każdym razem, kiedy mówimy o czymś "płucnym",

mówimy o płucach lub czymś, co jest związane

z wymianą gazową.

Warto o tym pamiętać.

Zawierające tlen powietrze dostaje się

do jamy ustnej lub nosowej, stamtąd do gardła

i mogłoby właściwie napełnić nam żołądek.

Nadmuchać go, jak balon, ale

w ten sposób nie dostarczylibyśmy tlenu do krwi.

Powietrze przejdzie więc przez gardło do krtani, stamtąd

do tchawicy, przez oskrzela do oskrzelików

kończących się pęcherzykami płucnymi, z których

tlen może zostać wchłonięty do krwi w naczyniach włosowatych,

które z tętnic stają się żyłami, niosącymi utlenowaną krew do serca.

Czerwone krwinki (erytrocyty) stają się czerwone dopiero, gdy

hemoglobina przyłączy tlen i stanie się czerwona,

wtedy krew może wracać do serca.

Ale tu nie chodzi tylko o doprowadzenie tlenu

do tętnic, o przyłączenie go do hemoglobiny.

Chodzi również o uwolnienie dwutlenku węgla.

Te niebieskie tętnice prowadzące krew z serca do płuc

muszą uwolnić dwutlenek węgla w pęcherzykach płucnych.

Dwutlenek węgla będziemy później wydychać.

Mamy więc wchłaniany tlen.

Inne gazy też dostają się do płuc, ale to tlen

jest wchłaniany z pęcherzyków do krwi w kapilarach.

W wydychanym powietrzu będzie się znajdował

dwutlenek węgla, który był we krwi, ale

pęcherzyków płucnych i musi zostać z nich wypchnięty.

Zaraz powiem, jak zostaje wypchnięty z płuc.

Zostaje wypchnięty -- kiedy powietrze jest wydychane

może poruszać moimi strunami głosowymi,

co pozwala mi mówić, ale na razie nie będę

wchodził w szczegóły.

Ostatnia sprawa, którą powinniśmy się zająć przy omawianiu

układu oddechowego, to to w jaki sposób powietrze dostaje się do środka

i jak jest potem wypychane.

Sposób w jaki to się dzieje przypomina --

możecie sobie wyobrazić, że to rodzaj pompy albo balonu --

mamy tu rozpięty duży płaski mięsień.

Wybiorę dobry kolor.

To moje płuca, a tu jest ten płaski mięsień.

Tuż poniżej płuc --

ten mięsień to przepona.

Kiedy jest w spoczynku, przepona ma kształt wypukłej ku górze

kopuły, więc płuca są ściśnięte.

Nie mają dużej objętości.

Ale kiedy nabieram powietrza, to przepona

kurczy się, a kiedy się kurczy,

to staje się krótsza i, co ważniejsze, opuszcza się,

co zwiększa objętość płuc.

Płuca mogą zwiększyć swoją pojemność.

To mniej więcej tak, jakby rozciągnąć balon,

zwiększyć objętość płuc.

A kiedy zwiększamy objętość czegoś --

płuca zwiększają swoją objętość, kiedy przepona

kurczy się i opuszcza, zwiększając miejsce dla płuc.

A kiedy objętość czegoś się zwiększa,

to ciśnienie wewnątrz spada.

Jeśli pamiętacie z fizyki, to

iloczyn ciśnienia i objętości jest stały.

Zapiszę to.

Kiedy wdychamy powietrze, to przepona kurczy się

pod wpływem sygnału z mózgu.

Przepona się kurczy.

Wokół płuc w klatce piersiowej powstaje więcej miejsca.

Płuca rozciągają się, żeby to miejsce wypełnić.

Ciśnienie wewnątrz płuc jest niższe niż na zewnątrz,

pojawia się więc podciśnienie.

Powietrze zawsze przepływa zgodnie z różnicą ciśnień,

od wysokiego do niskiego, więc wypełnia nam płuca.

W powietrzu powinien być tlen, który dostanie się

do pęcherzyków płucnych, a z nich do

tętniczek włosowatych, które staną się żyłkami włosowatymi,

gdy tlen przyłączy się do hemoglobiny.

Później opowiem o tym szczegółowo.

Kiedy przepona przestanie się kurczyć,

wraca do wysklepionej pozycji, znów ma kształt kopuły.

Kurczy się.

Tak jak gumka recepturka.

Ściska więc z powrotem płuca i wypycha

znajdujące się w nich powietrze, które ma mniej tlenu, a więcej

dwutlenku węgla niż powietrze atmosferyczne.

Kiedy patrzę na moje płuca -- chociaż dosłownie nie mogę tego zrobić

-- nie wydają się bardzo duże.

W jaki sposób pobieram więc wystarczającą ilość tlenu?

Jest to możliwe dzięki rozgałęzianiu się oskrzelików i dużej ilości drobnych pęcherzyków.

Dzięki temu sumaryczna powierzchnia płuc jest znacznie większa

niż byście się spodziewali -- albo niż ja mógłbym

sobie wyobrazić, gdyby mi ktoś nie powiedział.

Okazuje się -- sprawdziłem to -- że sumaryczna powierzchnia

pęcherzyków płucnych -- czyli cała powierzchnia,

przez któą tlen może być wchłaniany, a dwutlenek węgla

uwalniany z krwi -- ta powierzchnia to

75 metrów kwadratowych.

Metrów kwadratowych.

Jeśli się nad tym zastanowić -- wyobraźcie sobie

kawałek materiału albo pole.

Będzie miało prawie 9 na 9 metrów.

Czyli 27 na 27 stóp.

Ludzie mają podwórka tej wielkości.

Taką powierzchnię mają Wasze płuca.

Ta powierzchnia jest spakowana.

Upakowana w płuca, które z zewnątrz wyglądają

na całkiem małe.

A dzięki temu mamy wystarczającą powierzchnię, przez którą

przechodzi wystarczająca ilość powietrza, wystarczająco dużo tlenu

przechodzi przez ścianki pęcherzyków do krwi i wystarczająco dużo

dwutlenku węgla przechodzi w przeciwnym kierunku.

A żebyście mieli wyobrażenie, ile mamy pęcherzyków płucnych --

mówiłem już, że są bardzo małe -- mamy ich po

300 milionów w każdym płucu.

W każdym płucu po 300 milionów pęcherzyków.

Mam nadzieję, że teraz już wiecie przynajmniej,

jak tlen dostaje się do krwi,

a dwutlenek węgla z niej wydostaje.

W następnym filmiku opowiem więcej o samym

układzie krążenia i o tym, jak tlen dociera z płuc

do innych części ciała i jak dwutlenek węgla

z różnych narządów trafia do płuc.