ระบบต่างๆ ในร่างกาย : ระบบหายใจ - National Geographic Thailand

ระบบต่างๆ ในร่างกาย : ระบบหายใจ

ระบบต่างๆ ในร่างกาย : มาทำความรู้จักองค์ประกอบและทำความเข้าใจกลไกการทำงานของ ระบบหายใจ ที่มีความสำคัญต่อการสร้างพลังงานให้กับร่างกาย

ระบบหายใจ มีหน้าที่แลกเปลี่ยนแก๊สในสิ่งมีชีวิต โดยนำออกซิเจน (O2) เข้าสู่ร่างกายเพื่อนำไปสร้างพลังงาน แล้วก็จะขับของเสียออกมาในรูปคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

การแลกเปลี่ยนแก๊สเป็นสิ่งสำคัญของสิ่งมีชีวิตทุกประเภท แต่วิธีการอาจจะแตกต่างกันไปตามชนิด อย่างอะมีบา และ พารามีเซียม ใช้เยื่อหุ้มเซลล์ ไส้เดือนดินใช้ผิวหนัง แมลงใช้ท่อลม ปลาและกุ้งใช้เหงือก ทว่า คน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ ใช้ปอด ซึ่งกว่าจะลำเลียงอากาศไปถึงปอดได้ต้องผ่านอวัยวะหลายอย่างซึ่งประกอบกันเป็น ทางเดินหายใจส่วนต้น และ ทางเดินหายใจส่วนปลาย

ระบบหายใจ
ภาพแสดงอวัยวะในระบบหายใจทั้งสวนต้นและส่วนปลาย

ทางเดินหายใจส่วนต้น

จมูก (nose) เป็นอวัยวะภายนอกที่มีรูจมูก (nostril) สองรูทำหน้าที่สูดอากาศเข้าสู่ร่างกายผ่านโพรงจมูก (Nasal Cavity) ซึ่งมีเยื่อบุผิวประกอบไปด้วยซีเลียและเมือกช่วยจับสิ่งแปลกปลอมก่อนจะผ่านไปยังคอหอย (Pharynx) ช่องที่อากาศจากจมูก ช่องอาหารจากปาก และกล่องเสียงมาพบกัน กล่องเสียง (Larynx) เป็นอวัยวะที่อยู่ถัดจากคอหอย ประกอบด้วยกระดูกอ่อนหลายชิ้นและเส้นเสียง เมื่ออากาศเคลื่อนผ่าน สายเสียงจะสั่นสะเทือนทำให้เกิดเสียงได้

ทางเดินหายใจส่วนปลาย

เมื่อผ่านกล่องเสียงมาจะเจอหลอดลม (Trachea) มีลักษณะเป็นหลอดยาวตรง มีกระดูกอ่อนเรียงกันเป็นรูปตัว C เพื่อป้องกันการยุบตัวเมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงกดอากาศ โดยแตกแขนงเป็นขั้วปอด (Bronchus) สองข้าง ซ้ายและขวาเข้าสู่ปอดซึ่งจะแตกแขนงออกไปมากมายแทรกตัวอยู่ตามเนื้อปอด เรียกว่า แขนงขั้วปอด (Bronchiole) ที่ปลายสุดของแขนงขั้วปอดมีถุงลม (Alveolus) ซึ่งเป็นแหล่งในการแลกเปลี่ยนแก๊สเนื่องจากมีเส้นเลือดฝอยล้อมรอบอยู่จำนวนมาก

 

กลไกการหายใจเข้า – ออก ของคน

ระบบหายใจ
ภาพแสดงกลไกการหายใจเข้าและการหายใจออกของมนุษย์

ปอดเป็นส่วนที่ไม่มีกล้ามเนื้อเพื่อการหดตัวจึงต้องใช้แรงช่วยจากส่วนอื่นเพื่อทำให้การหายใจเข้า-ออกเป็นไปได้ ด้านล่างของปอดจะมีกล้ามเนื้อชุดหนึ่งเรียกว่า กระบังลม (diaphragm) และมีกระดูกซี่โครงครอบคลุมปอดด้านบนและด้านข้าง เมื่อเราหายใจเข้า กล้ามเนื้อกระบังลมจะหดตัวและเลื่อนตัวลง กล้ามเนื้อยึดซี่โครงด้านนอกก็จะหดตัวลงเช่นกันเพื่อทำให้กระดูกซี่โครงยกตัวขึ้น ทั้งสองอย่างนี้ส่งผลให้แรงดันอากาศภายในต่ำกว่าแรงดันอากาศภายนอก ทำให้อากาศสามารถเข้าสู่ปอดได้ และจะกลับกันเมื่อหายใจออก เมื่อหายใจออก เราต้องเพิ่มความดันในช่องอกเพื่อดันให้อากาศออกสู่บรรยากาศภายนอกโดยการคลายตัวของกล้ามเนื้อกระบังลมเพื่อให้กระบังลมยกขึ้น และกล้ามเนื้อยืดซี่โครงภายนอกก็คลายตัวเช่นกันเพื่อทำให้กระดูกซี่โครงเลื่อนต่ำส่งผลให้พื้นที่ปอดลดลง

(สามารถรับชมกลไกการหายใจเข้า – ออกในรูปแบบภาพเคลื่อนไหวได้จากวิดีโอด้านล่างนี้)

ปอดและการแลกเปลี่ยนแก๊ส

หน้าที่หลักของถุงลมในปอดคือการแลกเปลี่ยนแก๊สจากถุงลมไปยังหลอดเลือดฝอยเพื่อให้ฮีโมโกลบินในเลือดจับตัวกับออกซิเจนและนำพาไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกาย โดยใช้ การแพร่ (simple diffusion) ซึ่งการแพร่จะเกิดขึ้นได้ดีขี้นอยู่กับความบางของผนังและชื้นของถุงลม ผนังของถุงลมประกอบด้วยเซลล์เยื่อบุผิวเพียงชั้นเดียว และมีลิโพโปรตีนเคลือบเป็นชั้นบางๆ เพื่อลดแรงตึงผิวของน้ำและป้องกันไม่ให้ถุงลมยุบตัว ซึ่งคล้ายคลึงกับโครงสร้างของหลอดเลือดฝอย โดยหลอดเลือดและถุงลมจะอยู่ชิดติดกันง่ายต่อการแพร่ เมื่อความเข้มข้นของออกซิเจนในถุงลมสูงก็จะถูกแพร่ไปยังที่ที่ความเข้มข้นน้อยกว่าอย่างในหลอดเลือดฝอย และกับคาร์บอนไดออกไซด์ก็เช่นเดียวกัน เมื่อหายใจออก คาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกลำเลียงมากับฮีโมโกลบินก็จะแพร่ตัวไปยังถุงลมที่มีความเข้มข้นของแก๊สในขณะนั้นน้อยกว่า

(สามารถรับชมวิดีโอเพิ่มเติมเกี่ยวกับปอดและการแลกเปลี่ยนแก๊สได้ที่วิดีโอด้านล่างนี้)

เรื่องแนะนำ

ค้นพบไดโนเสาร์คล้ายเป็ด

ผลการค้นพบไดโนเสาร์มีขนพันธุ์ใหม่อาจไม่น่าประหลาดใจเท่าไหร่ เพราะหน้าตาของเจ้าสัตว์ดึกดำบรรพ์ตัวนี้ช่างคุ้นตาเสียจริง ฟอสซิลดังกล่าวถูกพบในมองโกเลีย ไดโนเสาร์ตัวนี้มีชื่อว่า Halszkaraptor  และหน้าตาของมันช่างดูคล้ายกับเป็ดเอามากๆ พวกมันเป็นญาติกับ Velociraptor และเป็นหนึ่งในไดโนเสาร์ไม่กี่ชนิดที่หากินบนน้ำ เจ้าไดโนเสาร์ขนาดตัวประมาณไก่งวงนี้อาศัยอยู่บนโลกเมื่อราว 70 ล้านปีก่อน โดยซากฟอสซิลชิ้นนี้ถูกยึดคืนมาจากขบวนการลักลอบขนส่งสินค้าผิดกฎหมายในมองโกเลีย   อ่านเพิ่มเติม : อุกกาบาตทำลายล้างไดโนเสาร์ ตกลงในจุดสังหารพอดิบพอดี, ความรู้ประจำวัน : ไดโนเสาร์เต้นรำเหมือนนก

ภารกิจสื่อสารกับมนุษย์ต่างดาวของยาน Voyager

เป็นคุณจะใช้ภาพถ่ายใดในการสื่อสารกับมนุษย์ต่างดาว ชมภาพถ่ายที่เดินทางไปกับยานอวกาศฝาแฝด Voyager 1 และ Voyager 2 ในภารกิจสำรวจอวกาศ เมื่อปี ค.ศ. 1977

พืชลำเลียงน้ำจากรากไปสู่ปลายยอดที่อยู่สูงกว่าได้อย่างไร

” การลำเลียงน้ำของพืช ” จากรากไปสู่ยอดที่อยู่สูงกว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร พืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารได้เองเรียกว่า “กระบวนการสังเคราะห์แสง” ซึ่งจำเป็นต้องใช้น้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แสง และสารสีเขียวที่เรียกว่า คลอโรฟิลล์ การลำเลียงน้ำของพืช นอกจากพืชต้องการน้ำในการสร้างอาหารแล้ว พืชยังมีการ “คายน้ำ” ซึ่งเป็นกระบวนการที่พืชปล่อยน้ำออกสู่บรรยากาศ การคายน้ำสัมพันธ์กับการดูดน้ำและการลำเลียงน้ำ โดยพืชจะดูดน้ำและลำเลียงน้ำไปยังส่วนต่างๆ ของพืช เพื่อชดเชยน้ำที่คายออกไป นอกจากนี้ การคายน้ำยังช่วยพาความร้อนในต้นพืชออกไปสู่บรรยากาศ เพื่อรักษาอุณหภูมิในต้นไม้ให้เหมาะสมกับการดำรงชีวิต ในท่อลำเลียงน้ำและอาหารของพืชมักประกอบด้วยเซลล์ที่ไม่มีชีวิต จึงไม่สามารถบีบตัวได้เหมือนกับหลอดเลือดของมนุษย์ การลำเลียงน้ำจึงต้องอาศัยคุณสมบัติของน้ำเรื่อง การยึดติด (adhesion) และการเชื่อมแน่น (cohesion) เพื่อลำเลียงน้ำจากรากไปยังส่วนต่างๆ ที่อยู่สูงกว่า การยึดติด หรือ Adhesion คือแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำกับผนังของท่อลำเลียงน้ำ (Xylem) ในต้นไม้ การเชื่อมแน่น หรือ Cohesion คือแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลน้ำกับโมเลกุลน้ำที่อยู่ใกล้เคียง ชมการลำเลียงน้ำของพืชแบบขยายใหญ่ อ่านเพิ่มเติม : ทำไมน้ำแข็งลอยน้ำได้..ความหนาแน่น คือคำตอบ

มารู้จัก เอนไซม์ ผู้ช่วยในระบบต่างๆ ของร่างกายเรา

เอนไซม์ นับว่าเป็นสารชีวโมเลกุลภายในเซลล์ที่สำคัญต่อการมีชีวิต ของทุกชีวิต เอนไซม์ (Enzyme) คือ สารชีวโมเลกุล (ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบจำพวก โปรตีน) ที่ช่วยเร่งอัตรากาเกิดปฏิกิริยาเคมีซึ่งเกิดขึ้นภายในเซลล์ เอนไซม์มีความสำคัญต่อกระบวนการสำคัญๆ ในร่างกายของเรา เช่น ทำหน้าที่ในระบบย่อยอาหาร และกระบวนการสร้างและสลาย หรือเมแทบอลิซึม (Metabolism) เป็นต้น เอนไซม์เปรียบเสมือนกุญแจสำคัญที่ส่งเสริมการมีชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ตั้งแต่ไซนาโนแบคทีเรีย จนถึงสัตว์เลี้ยงลูกกด้วยนม อีกความหมายหนึ่งคือ ถ้าหากสิ่งมีชีวิตขาดเอนไซม์ ร่างกายของจะอ่อนแอลงเรื่อยๆ และตายในที่สุด ดังนั้น เอนไซม์จึงเปรียบเหมือนผู้ช่วยในระบบต่างๆ ของร่างกาย ทำหน้าที่ ช่วยเร่งปฏิกิริยาเคมีที่จำเพาะ (Specific catalyst) ซึ่งจะทำงานร่วมกับสารชีวเคมีอื่น ได้แก่ โคเอนไซม์ (Co-enzymes) ซึ่งร่างกายได้รับจากสารอาหารจำพวกพวก วิตามิน และแร่ธาตุที่จำเป็นต่อร่างกาย แต่ถ้ามีเฉพาะวิตามิน และแร่ธาตุนั้น จะไม่สามารถกระตุ้นการทำงานภายในเซลล์ได้ หากไม่ได้ทำงานร่วมกับเอนไซม์ หลักการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ การเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์เริ่มจาก สารตั้งต้น (Substrate) เข้าจับกับเอนไซม์ที่ตำแหน่งกัมมันต์ หรือตำแหน่งที่เกิดปฏิกิริยา (active site) กลายเป็นสารประกอบเอนไซม์รวมกัมกับสารตั้งต้น (Enzyme-Substrate complex) และเกิดการเปลี่ยนสารตั้งต้นให้กลายเป็นผลผลิต […]