శ్వాసవ్యవస్థ

* శ్వాసక్రియలో శ్వాస అవయవాలు వాతావరణంలోని ఆక్సిజన్‌ను గ్రహిస్తాయి. ఇది ఆహార పదార్థాల ఆక్సీకరణకు ఉపయోగపడుతుంది. ఈ ప్రక్రియకు అవసరమైన అవయవ వ్యవస్థను శ్వాస వ్యవస్థ అంటారు.

* శ్వాసక్రియలో శక్తితో పాటు కార్బన్‌ డైఆక్సైడ్, నీరు అంత్యపదార్థాలుగా ఏర్పడతాయి. ఈ క్రియకు జీర్ణక్రియ అంత్యపదార్థాలైన గ్లూకోజ్, కొవ్వు ఆమ్లాలు, ఎమైనో ఆమ్లాలు మొదలైనవి ప్రారంభ పదార్థాలుగా ఉపయోగపడతాయి. అందుకే శ్వాసక్రియను ఒక విచ్ఛిన్న జీవక్రియగా పేర్కొంటారు.

* జీవ కణాలన్నింటికీ కావాల్సిన శక్తి శ్వాసక్రియ ద్వారా నిరంతరం సరఫరా అవుతుంది.

* జీర్ణక్రియలో చివరగా ఏర్పడిన గ్లూకోజ్‌ లాంటి పదార్థాలు రక్త ప్రసరణ ద్వారా కణాలకు రవాణా అవుతాయి. అక్కడ ఈ పదార్థాల ఆక్సికరణకు ఆక్సిజన్‌ వినియోగం జరిగి CO₂ విడుదలవుతుంది. కణాలకు నిరంతరం ఆక్సిజన్‌ సరఫరా జరిగితేనే శక్తి ఉత్పత్తి అవుతుంది. అదేవిధంగా విడుదలైన CO₂ ను వెంటనే బయటకు పంపాలి, లేకపోతే ఇది నీటిలో కరిగి కార్బోనిక్‌ ఆమ్లంగా మారి, బైకార్బొనేట్‌ అయాన్, ప్రోటాన్‌లుగా విఘటనం చెందుతుంది. దీని వల్ల రక్తం pH విలువలో మార్పు వచ్చి, ఆమ్ల - క్షార సమతాస్థితికి భంగం వాటిల్లే ప్రమాదం ఉంది.

* ఊపిరితిత్తులు ఆక్సిజన్‌ను గ్రహించి, CO₂ ను బయటకు పంపుతాయి. దీన్నే పుపుస శ్వాసక్రియ లేదా పల్మనరీ వెంటిలేషన్‌ అంటారు.

* వాయుకోశాలు, రక్త నాళాల మధ్య వాయువుల వినిమయాన్ని బాహ్య శ్వాసక్రియ అని; దైహిక రక్తనాళాలు, కణజాలాల మధ్య వాయువుల వినిమయాన్ని ‘అంతర శ్వాసక్రియ’ అని అంటారు.

* కణస్థాయిలో ఆహార పదార్థాల ఆక్సీకరణాన్ని కణశ్వాసక్రియ అని అంటారు.

జీవుల్లో శ్వాసక్రియ రకాలు

* వివిధ సముదాయాలకు చెందిన జంతువుల్లో శ్వాసక్రియ యాంత్రికం వేరువేరు విధానాలుగా వ్యవస్థితమై ఉంటుంది. ఇది ఆయా జీవుల పరిణతిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రోటోజోవన్‌లు, నిమ్నశ్రేణి అకసేరుకాలైన స్పంజికలు, నిడేరియన్‌లు, బల్లపురుగుల్లో వాయు మార్పిడి సరళమైన వ్యాపన పద్ధతిలో శరీర ఉపరితలం ద్వారా జరుగుతుంది. 

* వానపాములు తేమగా ఉన్న శరీర కుడ్యం ద్వారా శ్వాసక్రియ జరుపుకుంటాయి. కీటకాల్లో వల లాంటి వాయు నాళవ్యవస్థ ఉంటుంది. ఇది గాలిని నేరుగా ప్రతికణానికి సరఫరా చేస్తుంది. 

* సకశేరుకాలైన చేపలు, ఉభయచర జీవుల లార్వాలు మొప్పల ద్వారా వాయు వినిమయం చేస్తాయి. 

* సరీసృపాలు, పక్షులు, క్షీరదాలు ఊపిరితిత్తుల ద్వారా శ్వాసక్రియ జరుపుతాయి. క్షీరదాలు బాగా అభివృద్ధి చెందిన శ్వాసవ్యవస్థను కలిగి ఉంటాయి. వీటిలో పర్ముకుల గూడు (పక్కటెముకల గూడు), విభాజక పటలం గాలిని పీల్చడంలో సహాయపడతాయి.

మానవ శ్వాసవ్యవస్థ భాగాలు

మానవుడి శ్వాసవ్యవస్థలో బాహ్య నాసికా రంధ్రాలు, నాసికా కక్ష్యలు, నాసికాగ్రసని, స్వరపేటిక, వాయునాళం, శ్వాసనాళాలు, శ్వాసనాళికలు, ఊపిరితిత్తులు భాగాలుగా ఉంటాయి.

నాసికా రంధ్రాలు:

* ఒక జత బాహ్య నాసికా రంధ్రాలు పైపెదవి పైన బయటకు తెరుచుకుని ఉంటాయి. అవి నాసికా కక్ష్యలోకి నాసికా మార్గం ద్వారా తెరుచుకుంటాయి.

* నాసికా విభాజకం నాసికా కక్ష్యలను వేరు చేస్తుంది. ప్రతి నాసికా కక్ష్యలో మూడు భాగాలు ఉంటాయి. అవి:

అళింద భాగం: ఇది రోమాలు, చర్మ స్రావ గ్రంథులను కలిగి ఉంటుంది.  దుమ్ము, ధూళి రేణువుల ప్రవేశాన్ని నిరోధిస్తుంది.

శ్వాస భాగం: లోపలికి పీల్చిన గాలి ఉష్ణోగ్రత క్రతువును నిర్వహిస్తుంది.

ఘ్రాణ భాగం: ఇది ఉపకళా కణజాలంతో ఆవరించి ఉంటుంది.

నాసికా గ్రసని:

* ఇది గ్రసనిలోని ఒక భాగం. దీని లోపలి తలం శైలికామయ ఉపకళతో ఆవరించి ఉండి, పీల్చిన గాలిని శుభ్రపరుస్తుంది.

స్వరపేటిక:

* ఇది ధ్వని ఉత్పత్తికి సహాయపడే మృదులాస్థి పేటిక. దీన్ని ధ్వనిపేటిక అని కూడా అంటారు.

* స్వరపేటిక కుడ్యానికి ఆధారంగా తొమ్మిది మృదులాస్థులు ఉంటాయి. థైరాయిడ్‌ మృదులాస్థికి ఉపజిహ్విక అతుక్కుని ఉంటుంది. ఇది ఆహారాన్ని స్వరపేటికలోకి పోకుండా కంఠబిలం ద్వారా నిరోధిస్తుంది.

వాయునాళం:

* ఇది నిటారుగా ఉరఃకుహరం మధ్యభాగం వరకూ విస్తరించి ఉంటుంది. దీని గోడలకు ఆధారంగా 'e' ఆకారంలో మృదులాస్థి వలయాలు ఉంటాయి. వాయునాళం లోపలి తలం మిథ్యాస్తరిత శైలికామయ ఉపకళతో ఆవరించి ఉంటుంది.

శ్వాస నాళాలు:

* వాయునాళం ఉరఃకుహరం మధ్యలో రెండుగా చీలి కుడి, ఎడమ శాఖలను ఏర్పరుస్తుంది. వీటిని ప్రాథమిక శ్వాసనాళాలు అంటారు. ప్రతి ప్రాథమిక శ్వాసనాళం తనవైపున్న ఊపిరితిత్తులోకి ప్రవేశించి ద్వితీయ శ్వాసనాళాలను; వీటిలో మరిన్ని శాఖలుగా చీలి తృతీయ శ్వాస నాళాలను ఏర్పరుస్తాయి. 

శ్వాస నాళికలు:

* ప్రతి తృతీయ శ్వాసనాళం అనేక సార్లు విభజన చెంది క్రమంగా ప్రాథమిక, ద్వితీయ, తృతీయ, చివరి శ్వాసనాళికలను ఏర్పరుస్తుంది.

* ప్రతి శ్వాసనాళిక వాయు కోశాలతో అంతమయ్యే వాయుకోశ గోణుల గుంపులోకి తెరుచుకుంటుంది. 

* శ్వాస నాళాలు, ప్రాథమిక శ్వాసనాళాలు అసంపూర్ణంగా ఉన్న మృదులాస్థి వలయాలను కలిగి ఉంటాయి.

* వాయు నాళం నుంచి ఏర్పడిన శాఖలు అంటే శ్వాసనాళం, శ్వాసనాళికలు, వాయు కోశగోణులు తలకిందులుగా ఉండే శ్వాస వృక్షాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.

ఊపిరితిత్తులు:

* ఉరఃకుహరంలో ఊపిరితిత్తులు ఎక్కువ భాగాన్ని ఆక్రమిస్తాయి. రెండు పొరలుగా ఉన్న పుపుసత్వచం వీటిని ఆవరించి ఉంటుంది.

* బాహ్య నాసికా రంధ్రం నుంచి శ్వాసనాళికల వరకు విస్తరించిన భాగం వాహికా భాగంగా; వాయు కోశాలు, వాటి నాళికలు కలిసి వినిమయ భాగంగా ఏర్పడతాయి. 

* వాహికా భాగం పరిసరాల్లోని గాలిని వాయు కోశాల్లోకి రవాణా చేస్తుంది. వినిమయ భాగం నిజమైన వ్యాపన ప్రాంతంగా; O₂,  CO₂ ల వినిమయం రక్తం, వాతావరణంలోని గాలి మధ్య జరిగే స్థానంగా ఉంటుంది.

* ఊపిరితిత్తుల పృష్ట భాగంలో కశేరు దండం;  ఉదర భాగంలో ఉరోస్థి; పార్శ్వ భాగాన పర్శుకలు; కింది భాగంలో డోమ్‌ ఆకారపు విభాజక పటలం ఉంటాయి.

మానవ శ్వాసక్రియ దశలు 

మానవ శ్వాసక్రియ కింది దశల్లో జరుగుతుంది.

శ్వాసించడం: వాతావరణంలో 21 శాతంగా ఉన్న ఆక్సిజన్‌ను పీల్చుకుని, వాయు కోశాల్లో అధికంగా ఉన్న CO₂ ను విడిచిపెట్టడాన్ని శ్వాసక్రియ అంటారు.

వాయువుల వినిమయం: వాయు కోశంలోని వాయువు, వాయు కోశ రక్తనాళాల్లోని రక్తం మధ్య వాయుకోశ త్వచం మీదుగా O₂, CO₂ ల వినిమయం జరుగుతుంది.

వాయువుల రవాణా: రక్తం ద్వారా ఊపిరితిత్తులు, కణజాలాల మధ్య వాయువుల రవాణా జరుగుతుంది.

అంతర శ్వాసక్రియ: దైహిక కేశనాళికల్లోని రక్తం, కణజాలాల మధ్య O₂, CO₂ ల వాయు వినిమయం జరుగుతుంది.

కణశ్వాసక్రియ: విచ్ఛిన్న చర్యలకు కణాలు O₂ ను ఉపయోగించుకుని ATP, నీరు, CO₂ లను ఉత్పత్తి చేయడం.

వాయురహిత, వాయుసహిత శ్వాసక్రియలు 

* ఆక్సిజన్‌ లభించని పరిస్థితుల్లో గ్లూకోజ్‌ అసంపూర్తిగా విచ్ఛిన్నం చెంది, కొద్దిపాటి శక్తి మాత్రమే విడుదలవుతుంది. ఇలాంటి శ్వాసక్రియను వాయురహిత శ్వాసక్రియ లేదా ఎనరోబిక్‌ శ్వాసక్రియ అంటారు. ఈస్ట్, బ్యాక్టీరియాలు ఎక్కువగా సంకోచాన్ని ప్రదర్శించే కండరాల్లో ఈ రకమైన శ్వాసక్రియ జరుగుతుంది. 

* కిణ్వనప్రక్రియను కూడా వాయురహిత శ్వాసక్రియగానే పేర్కొంటారు.

C₆H₁₂O₆  → 2CO₂ + 2C₂H₂OH
 (గ్లూకోజ్‌)    (ఇథనాల్‌) 

                 + 2ATP

                 (శక్తి) 

* ఆక్సిజన్‌ లభించినప్పుడు గ్లూకోజ్, కొవ్వు ఆమ్లాలు, ఎమైనో ఆమ్లాలు సంపూర్ణంగా విచ్ఛిన్నం చెంది, ATP రూపంలో అధికశక్తి విడుదలవుతుంది. ఈ రకమైన శ్వాసక్రియను వాయుసహిత శ్వాసక్రియ అంటారు. 

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O →  6CO₂ + 12H₂O + 36ATP

* శ్వాసక్రియలో బయటకు వెలువడిన శక్తిని కేలరీల్లో లెక్కిస్తారు. ప్రోటీన్‌లు, కార్బోహైడ్రేట్‌లు శ్వాసక్రియ ద్వారా ఆక్సీకరణం చెందుతాయి. ఒక గ్రామ్‌ పదార్థానికి 4.0 కిలో కేలరీల శక్తి విడుదలవుతుంది. అదే ఒక గ్రామ్‌ కొవ్వు ఆక్సీకరణం చెందినప్పుడు 9.0 కిలో కేలరీల శక్తి విడుదలవుతుంది.

శ్వాసక్రియ

* ఊపిరితిత్తులకు, పరిసరాలకు మధ్య పీడన ప్రవణత ఏర్పడటంవల్ల గాలి పరిసరాల నుంచి ఊపిరితిత్తుల్లోకి, ఊపిరితిత్తుల నుంచి పరిసరాలకు కదులుతుంది. దీన్నే శ్వాసక్రియ అంటారు. ఇది రెండు దశల్లో జరుగుతుంది. అవి: ఉచ్ఛ్వాసం, నిచ్ఛ్వాసం. 

* ఊపిరితిత్తుల్లోని పీడనం (పుపుస అంతర పీడనం), బయటి వాతావరణ పీడనం కంటే తగ్గినపుడు ఉచ్ఛ్వాసం జరుగుతుంది. అంటే ఈ స్థితిలో వాతావరణ పీడనం కంటే ఊపిరితిత్తుల్లో రుణాత్మక పీడనం ఉంటుంది. 

* పుపుస అంతర పీడనం వాతావరణ పీడనం కంటే అధికంగా, ధనాత్మకంగా ఉండటంవల్ల గాలి బయటకు విడుదలవుతుంది. దీన్నే ఉచ్ఛ్వాస అంటారు. కండరయుత విభాజక పటలం, ప్రత్యేక కండరాలైన బాహ్య, అంతర పర్శుకాంతర కండరాలు పీడన ప్రవణతను ఏర్పరచడంలో సహాయపడతాయి.

* ఆరోగ్యవంతుడైన మానవుడు సగటున నిమిషానికి 1216 సార్లు శ్వాసిస్తాడు.

* శ్వాస కదలికల్లో కలిగే వాయు ఘన పరిమాణాలను స్పైరోమీటర్‌ను ఉపయోగించి కొలుస్తారు. వీటిని వైద్య చికిత్సలో పుపుస విధులను అంచనావేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.

* ఊపిరితిత్తుల్లోని వాయు కోశాలు వాయువుల వినిమయం జరిగే ప్రాథమిక ప్రాంతాలు. వాయువుల వినిమయం రక్తం, కణజాలాల మధ్య కూడా జరుగుతుంది. ఈ ప్రాంతాల్లో O₂, CO₂ వినిమయం సరళ వ్యాపనం ద్వారా జరుగుతుంది. 

* వాయువుల వినిమయం కొన్ని ముఖ్యమైన కారకాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇవి వాయు వ్యాపన రేటును ప్రభావితం చేస్తాయి. అవి: ముఖ్యంగా వాయువుల పాక్షిక పీడన గాఢత, వాయువుల ద్రావణీయత, శ్వాసత్వచ మండలి, ఆవరణిక తలం, విసరణ దూరం.

* ఆక్సిజన్‌ను ఊపిరితిత్తుల నుంచి కణజాలాలకు రక్తంలోని ప్లాస్మా, ఎర్రరక్తకణాలు రవాణా చేస్తాయి.

* సాధారణ పరిస్థితుల్లో ప్రతి 100 మి.లీ. ఆమ్లజనియుత రక్తం కణజాలాలకు 5 మి.లీ. ఆక్సిజన్‌ను విడుదల చేస్తుంది.

* సుమారు 3% ఆక్సిజన్‌ రక్తంలోని ప్లాస్మాలో కరిగిన స్థితిలో రవాణా అవుతుంది.

* సుమారు 97% ఆక్సిజన్‌ను రక్తంలోని ఎర్ర రక్తకణాలు రవాణా చేస్తాయి.

* ఎర్రరక్తకణాల్లో హీమోగ్లోబిన్‌ అనే ఎరుపురంగు వర్ణకం ఉంటుంది. ఇందులో ఐరన్‌ ఉంటుంది. ప్రతి హీమోగ్లోబిన్‌ అణువు నాలుగు ఆక్సిజన్‌ అణువులను రవాణా చేయగలదు.

* మానవ నాడీ వ్యవస్థ దేహ కణజాలం అవసరాలకు అనుగుణంగా శ్వాసలయను నియంత్రిస్తుంది. మెదడులోని మజ్జాముఖంలో ఒక ప్రత్యేక కేంద్రం ఉంటుంది. దీన్ని శ్వాసలయజనక కేంద్రం అని అంటారు. శ్వాసలయలు దీని నియంత్రణలో ఉంటాయి. 

* మెదడు కాండంలోని పాన్స్‌లో మరో కేంద్రం ఉంటుంది. దీన్ని న్యూమెటాక్సిక్‌ కేంద్రం అంటారు. ఇది తగిన రీతిలో శ్వాసలయ బద్ధతను సవరిస్తుంది. అంటే నిచ్ఛ్వాస కాల పరిమితిని తగ్గించి, శ్వాసరేటును మారుస్తుంది.