فصل ٣ - تبادل گازی (PDF)

‫فصل ‪۳‬‬ ‫تبادالت گازی‬ ‫نفس کشیدن‪ ،‬یکی از ویژگی‌های آشکار در بسیاری از جانوران است‪.‬اما آیا در همۀ جانوران به‬ ‫یک شکل انجام می‌شود؟ هدف از آن چیست؟‬ ‫در ذهن بسیاری ا...

‫فصل ‪۳‬‬ ‫تبادالت گازی‬ ‫نفس کشیدن‪ ،‬یکی از ویژگی‌های آشکار در بسیاری از جانوران است‪.‬اما آیا در همۀ جانوران به‬ ‫یک شکل انجام می‌شود؟ هدف از آن چیست؟‬ ‫در ذهن بسیاری از ما‪ ،‬نفس کشیدن به معنای زنده بودن است‪.‬برای تشخیص اینکه آیا فردی‬ ‫ً‬ ‫زنده است یا نه‪ ،‬غالبا نگاه می کنیم که آیا نفس می‌کشد یا خیر‪.‬به نظر می‌رسد این فرایند‪ ،‬کاری حیاتی‬ ‫کار حیاتی چیست؟‬‫را برای ما انجام می‌دهد‪.‬اما این ِ‬ ‫هوای آلوده به کدام بخش دستگاه تنفسی آسیب می رساند؟ افرادی که به دخانیات روی می‌آورند‪،‬‬ ‫چگونه به بدن خود آسیب می رسانند؟ اینها فقط بخشی از پرسش هایی است که پاسخ آنها را با مطالعۀ‬ ‫این فصل به دست خواهیم آورد‪.‬‬ ‫‪33‬‬  ‫ساز و کار دستگاه تنفس در انسان‬ ‫گفتار ‪۱‬‬ ‫چرا نفس می‌کشیم؟‬ ‫ارسطو‪ ،‬معتقد بود که نفس کشیدن باعث خنک شدن قلب می‌شود‪.‬او نمی‌دانست که هوا‬ ‫خود مخلوطی از چند نوع گاز است‪.‬بنابر این هوای دمی و بازدمی را از نظر ترکیب شیمیایی یکسان‬ ‫ً‬ ‫می‌دانست‪.‬اما آیا واقعا چنین است؟‬ ‫مقایسۀ هوای دمی و بازدمی نشان می‌دهد که این دو هوا با هم متفاوت‌اند‪.‬هوای دمی‪ ،‬اکسیژن‬ ‫بیشتری دارد ّاما در هوای بازدمی‪ ،‬کربن دی‌اکسید نسبت به هوای دمی بیشتر است‪.‬بنابراین‪،‬‬ ‫اهمیت فرایند تنفس از آنچه که ارسطو می  ‌پنداشت فراتر است‪.‬درک این اهمیت‪ ،‬زمانی ممکن شد‬ ‫که آدمی توانست ارتباط دستگاه تنفس و دستگاه گردش خون را بیابد‪.‬‬ ‫دستگاه گردش خون‪ ،‬خون را از اندام‌های بدن جمع‌آوری می‌کند و به سوی شش‌ها می‌آورد‪.‬این‬ ‫اکسید زیادی دارد‪.‬در شش‌ها خون‪،‬‬ ‫ِ‬ ‫اکسیژن کم‪ ،‬اما کربن‌دی‬ ‫ِ‬ ‫خون که به خون تیره معروف است‬ ‫کربن‌دی اکسید را از دست می‌دهد و از هوا اکسیژن می‌گیرد و به خون روشن تبدیل می شود‪.‬خون‬ ‫روشن توسط دستگاه گردش خون به اندام‌ها و یاخته‌ها فرستاده می‌شود (شکل ‪.)1‬به این ترتیب‪،‬‬ ‫همواره به یاخته‌های بدن‪ ،‬اکسیژن می‌رسد و کربن‌دی‌اکسید از آنها دور می‌شود‪.‬اما این کار چه‬ ‫ضرورتی دارد؟‬ ‫در فصل قبل دیدیم که یاخته‌ها چگونه مواد مغذی را به‌دست می‌آورند‪.‬انرژی مواد مغذی‪ ،‬مثل‬ ‫گلوکز‪ ،‬باید ابتدا به انرژی ذخیره شده در ‪ ATP‬تبدیل‌شود‪.‬واکنش خالصه شدۀ این تبدیل‪ ،‬به این‬ ‫صورت است‪:‬‬ ‫شکل ‪1‬ــ یاخته های بدن‪ ،‬گازهای‬ ‫تنفسی را با خون و خون این گازها را‬ ‫‪ + ATP‬آب ‪ +‬کربن دی اکسید → ‪ ADP‬و فسفات ‪ +‬اکسیژن ‪ +‬گلوکز‬ ‫در شش‌ها با هوا مبادله می کند‪.‬‬ ‫این واکنش که تنفس یاخته ای نام دارد‪ ،‬علت نیاز به اکسیژن را توجیه می‌کند‪.‬اما کربن دی اکسید‬ ‫چرا باید دور شود؟ یکی از علل زیان بار بودن کربن دی اکسید‬ ‫این است که می‌تواند با آب واکنش داده‪ ،‬کربنیک اسید تولید کند و‬ ‫اکسیژن‬ ‫کربن دی اکسید‬ ‫‪ pH‬را کاهش دهد‪.‬این تغییر ‪ pH‬بـاعث تغییر ساختار پروتئین هـا‬ ‫می‌شود که می‌تواند عملکرد پروتئین‌ها را مختل کند‪.‬از آنجا که‬ ‫شش ها‬ ‫بسیاری از فرایندهای یاخته ای را پروتئین‌ها انجام می‌دهند؛‬ ‫از بین رفتن عملکرد آنها اختالل گسترده‌ای را در کار یاخته‌ها‬ ‫و بافت‌ها ایجاد می‌کند‪.‬در واقع‪ ،‬افزایش کربن دی اکسید‪،‬‬ ‫گویچه های قرمز خطرناک تر از کاهش اکسیژن است‪.‬‬ ‫اندام ها‬ ‫‪34‬‬  ‫ّ‬ ‫آیا هوای دمی با هوای بازدمی متفاوت است؟‬ ‫فعالیت‬ ‫پژوهش های دانشمندان در ابتدا‪ ،‬وجود سه گاز نیتروژن‪ ،‬اکسیژن و کربن‌دی اکسید را در هوا نشان‬ ‫داد‪.‬در این آزمایش‪ ،‬هوای دمی و بازدمی را از نظر مقدار نسبی کربن دی اکسید بررسی می‌کنیم‪.‬اما چگونه می‌توان مقدار‬ ‫کربن دی اکسید را در هوا تشخیص داد؟‬ ‫معرف کربن دی‌اکسید‬‫برای انجام این آزمایش می توان از محلول آب آهک (بی رنگ) یا برم تیمول بلو رقیق (آبی رنگ) که ّ‬ ‫هستند استفاده کرد‪.‬با دمیدن کربن دی اکسید به درون این محلول ها‪،‬آب آهک شیری رنگ و برم تیمول بلو‪ ،‬زرد رنگ می شود‪.‬‬ ‫‪1‬ــ دستگاه را مطابق شکل سوار کنید‪.‬انتهای لولۀ بلند را درون‬ ‫محلول و انتهای لولۀ کوتاه را در باالی محلول قرار دهید‪.‬‬ ‫‪2‬ــ به آرامیاز طریق لولۀ مرکزی‪ ،‬عمل دم و بازدم را انجام دهید‪.‬در‬ ‫هنگام دم‪ ،‬در کدام ظرف‪ ،‬حباب هوا مشاهده میشود؟ هنگام بازدم چطور؟‬ ‫معرف در یکی از ظرف ها تغییر‬ ‫‪3‬ــ دم و بازدم را ادامه دهید تا رنگ ّ‬ ‫کند‪.‬آن را یادداشت کنید‪.‬‬ ‫‪4‬ــ چند دقیقۀ دیگر نیز به دم و بازدم ادامه دهید و تغییرات بعدی‬ ‫رنگ را در هر دو ظرف مشاهده‪ ،‬و یادداشت کنید‪.‬‬ ‫ب)‬ ‫الف)‬ ‫‪  5‬ــ اکنون به پرسش های زیر پاسخ دهید‪:‬‬ ‫الف) چرا هوای دمى‪ ،‬به یک ظرف و هوای بازدمی‪ ،‬به ظرف دیگر وارد می شود؟‬ ‫ب) نخست در کدام ظرف تغییر رنگ مشاهده کردید؟‬ ‫معرف در هر دو ظرف سرانجام تغییر رنگ داد؟ این موضوع چه چیزی را برای ما روشن می کند؟‬ ‫پ) آیا ّ‬ ‫بخش‌های عملکردی دستگاه تنفس‬ ‫از نظر عملکرد‪ ،‬می‌توان دستگاه تنفس را به دو بخش اصلی به نام‌های بخش هادی و بخش‬ ‫مبادله‌ای تقسیم کرد‪.‬‬ ‫بخش هادی‬ ‫بیشتر بدانید‬ ‫بخش هادی‪ ،‬از مجاری تنفسی ای تشکیل شده است که هوا را به درون و بیرون دستگاه تنفسی‬ ‫عواملمختلفیبرعملکردیاخته‌های‬ ‫هدایت می‌کنند و آن را از ناخالصی‌ها‪ ،‬مثل میکروب‌های بیماری‌زا و ذرات گرد و غبار‪ ،‬پاک‌سازی و‬ ‫مژک‌دار اثر می‌گذارند‪.‬هوای خیلی‬ ‫نیز‪ ،‬گرم و مرطوب می‌کنند تا برای مبادلۀ گازها با خون آماده شود‪.‬از بینی تا نایژک انتهایی به بخش‬ ‫سرد‪ ،‬حرکت مژک‌های الیۀ مخاطی‬ ‫هادی تعلق دارد‪.‬‬ ‫را کند می‌کند‪.‬دود سیگار و قلیان‬ ‫و بعضی از آالینده‌های شیمیایی‬ ‫ابتدای مسیر ورود هوا در بینی‪ ،‬از پوست نازکی پوشیده شده است که موهای آن‪ ،‬مانعی در برابر‬ ‫موجود در هوا‪ ،‬باعث مرگ یاخته‌های‬ ‫ورود ناخالصی‌های هوا ایجاد می‌کند‪.‬با پایان یافتن این پوست‪ ،‬مخاط مژک‌دار در بینی آغاز می‌شود‬ ‫مژک‌دار می‌شوند‪.‬‬ ‫که در سراسر مجاری هادی ادامه پیدا می‌کند‪.‬این مخاط‪ ،‬یاخته‌های مژک‌دار فراوان و ترشحات‬ ‫‪35‬‬ ‫مخاطی دارد‪.‬در این ترشحات مواد ضد میکروبی وجود دارد‪.‬‬ ‫(شکل ‪.)2‬‬ ‫ذرۀ خارجی‬ ‫ترشحات مخاطی‪ ،‬ناخالصی‌های هوا را ضمن عبور به دام‬ ‫ترشحات مخاطی‬ ‫می‌اندازد‪.‬مژک‌ها با حرکت ضربانی خود‪ ،‬ترشحات مخاطی و‬ ‫مژک ها‬ ‫ناخالصی‌های به دام افتاده در آن را به سوی حلق می‌رانند‪.‬‬ ‫در آنجا یا به دستگاه گوارش وارد شده‪ ،‬شیرۀ معده آنها را نابود‬ ‫غشای پایه‬ ‫می‌کند یا به خارج از بدن هدایت می‌شوند‪.‬‬ ‫ترشحات مخاطی‪ ،‬هوا را مرطوب می‌کنند‪.‬مرطوب کردن‬ ‫شکل ‪2‬ــ در مخاط نای سلول های استوانه ای مژک دار قرار دارند‪.‬‬ ‫هوا برای تبادل گازها ضرورت دارد‪.‬گازهای تنفسی تنها در صورتی که محلول در آب باشند‪ ،‬می‌توانند‬ ‫بین شش‌ها و خون مبادله شوند‪.‬‬ ‫واژه شناسی‬ ‫در بینی‪ ،‬شبکه‌ای وسیع از رگ‌هایی با دیوارۀ نازک وجود دارد که هوا را گرم می‌کند‪.‬این شبکه‬ ‫برچاکنای‬ ‫به سطح درونی بینی بسیار نزدیک است‪ ،‬بنابراین آسیب‌پذیری بیشتری دارد و آسان‌تر از دیگر نقاط‪،‬‬ ‫(‪ /Epiglottis‬اپی گلوت)‬ ‫دچار خون‌ریزی می‌شود‪.‬‬ ‫اپی گلوت زبانه ای است که در باالی‬ ‫حنجره قرار دارد و مانع ورود غذا به‬ ‫هوا با عبور از بینی‪ ،‬دهان‪ ،‬یا هر دو‪ ،‬به حلق وارد می شود (شکل ‪.)3‬‬ ‫نای می شود‪.‬چاکنای به معنای‬ ‫حلق‪ ،‬گذرگاهی ماهیچه‌ای است که هم هوا و هم غذا از آن عبور می کند‪.‬‬ ‫شکاف میان تارهای صوتی است‬ ‫انتهای حلق به یک دو راهی ختم می‌شود‪.‬در این دو راهی‪ ،‬حنجره در جلو‬ ‫که در حنجره وجود دارد‪.‬اپی گلوت‬ ‫دریچه ای است که این شکاف را‬ ‫و مری در پشت قرار دارد‪.‬‬ ‫می پوشاند‪.‬پس برچاکنای به معنای‬ ‫حنجره در ابتدای نای واقع است و در تنفس‪ ،‬دو کار مهم انجام می‌دهد‪.‬‬ ‫پوشاننده چاکنای همان معنی را‬ ‫یکی آنکه دیوارۀ غضروفی آن‪ ،‬مجرای عبور هوا را باز نگه می‌دارد و دیگر آنکه‬ ‫می دهد که در آن بر به معنای باال و‬ ‫رو به کار رفته است‪.‬‬ ‫درپوشی به نام برچاکنای (اپی‌گلوت) دارد که مانع ورود غذا به مجرای تنفسی‬ ‫زبان‬ ‫می‌شود‪.‬‬ ‫برچاکنای‬ ‫دیوارۀ نای‪ ،‬حلقه‌های غضروفی شبیه به نعل اسب یا حرف ‪ C‬دارد که‬ ‫حنجره پردۀ صوتی‬ ‫مجرای نای را همیشه باز نگه می‌دارند (شکل ‪.)4‬دهانۀ غضروف (دهانۀ حرف‬ ‫‪ )C‬به سمت مری قرار دارد‪.‬در نتیجه حرکت لقمه‌های بزرگ غذا در مری با‬ ‫مری‬ ‫نای‬ ‫مانعی روبهرو نمیشود‪.‬ساختار دیوارۀ نای در شکل ‪ 5‬نشان داده شده است‪.‬‬ ‫شکل ‪۳‬ــ حلق و حنجره‬ ‫شکل ‪ ۵‬ــ ساختار بافتی دیوارۀ نای‪.‬‬ ‫مخاط‬ ‫دیوارۀ نای از بیرون به درون شامل‬ ‫چهار الیه است‪:‬‬ ‫مری‬ ‫زیرمخاط‬ ‫‪1‬ــ پیوندی‬ ‫ماهیچه‬ ‫غدۀ ترشحی‬ ‫‪2‬ــ غضروفی ماهیچه ای‬ ‫‪3‬ــ زیر مخاط‬ ‫غضروف‬ ‫غضروف های ‪ C‬شکل‬ ‫‪4‬ــ مخاط‬ ‫الیۀ پیوندی‬ ‫شکل ‪4‬ــ حلقه‌های غضروفی نای‬ ‫‪36‬‬  ‫نای‪ ،‬در انتهای خود‪ ،‬به دو شاخه تقسیم می‌شود و نایژه‌های اصلی را پدید می‌آورد‪.‬هر نایژۀ اصلی‬ ‫به یک شش وارد شده‪ ،‬در آنجا به نایژه‌های باریک‌تر تقسیم می‌شود (شکل ‪.)6‬همچنان که از نایژۀ‬ ‫اصلی به سمت نایژه‌های باریک‌تر پیش‌ می‌رویم‪ ،‬از مقدار غضروف کاسته می‌شود‪.‬انشعابی از نایژه‬ ‫که دیگر غضروفی ندارد‪ ،‬نایژک نامیده می شود‪.‬‬ ‫به علت نداشتن غضروف‪ ،‬نایژک‌ها میتوانند تنگ و گشاد شوند‪.‬این ویژگی نایژک‌ها به دستگاه‬ ‫تنفس امکان می‌دهد تا بتواند مقدار هوای ورودی یا خروجی را تنظیم کند‪.‬آخرین انشعاب نایژک در بخش‬ ‫هادی‪ ،‬نایژک انتهایی نام دارد‪.‬‬ ‫بخش مبادله‌ای‬ ‫نایژۀ اصلی‬ ‫بخش مبادله‌ای‪ ،‬با حضور اجزای کوچکی به‌نام حبابک‬ ‫مشخص می‌شود (شکل ‪.)7‬نایژکی را که روی آن حبابک‬ ‫غضروف‬ ‫وجود دارد‪ ،‬نایژک مبادله‌ای می‌نامیم‪.‬نایژک مبادله‌ای در‬ ‫انتهای خود به ساختاری شبیه به خوشۀ انگور ختم می شود‬ ‫که از اجتماع حبابک‌ها پدید آمده است‪.‬هر یک از این‬ ‫نایژه‬ ‫خوشه‌ها را یک کیسۀ حبابکی می‌نامند‪.‬‬ ‫نایژک‬ ‫مخاط مژک‌دار در طول نایژک مبادله‌ای به پایان می‌رسد‪،‬‬ ‫نایژک انتهایی‬ ‫بنابراین در محل حبابک ها‪ ،‬این مخاط وجود ندارد‪.‬‬ ‫شکل ‪ 6‬ــ انشعابات نای‬ ‫در حبابک‌ها‪ ،‬گروهی از یاخته‌های دستگاه ایمنی بدن‬ ‫به نام درشت خوار (ماکروفاژ) مستقر شده اند (شکل ‪.)8‬‬ ‫این یاخته‌ها‪ ،‬باکتری ها و ذرات گرد و غباری را که از مخاط‬ ‫نایژک انتهایی‬ ‫مژک‌دار گریخته‌اند نابود می‌کنند‪.‬درشتخوارها یاخته‌هایی با‬ ‫ویژگی بیگانه‌خواری و توانایی حرکتاند‪.‬این یاخته‌ها‪ ،‬نه فقط‬ ‫نایژک‬ ‫حبابکی شش‌ها‪ ،‬بلکه در دیگر نقاط بدن نیز‬‫ِ‬ ‫در کیسه‌های‬ ‫مبادله ای‬ ‫حضور دارند‪.‬‬ ‫کیسۀ‬ ‫هنگام نفس کشیدن‪ ،‬حجم کیسههای حبابکی تغییر‬ ‫حبابکی‬ ‫حبابک‬ ‫میکند‪.‬الیۀ نازکی از آب‪ ،‬سطحی از حبابک را که در تماس‬ ‫با هواست پوشانده است؛ بنابراین حبابک به علت وجود نیروی‬ ‫شکل ‪7‬ــ بخش مبادله ای دستگاه‬ ‫کشش سطحی آب‪ ،‬در برابر باز شدن مقاومت می‌کند‪.‬ماده‌ای‬ ‫تنفس‬ ‫به نام عامل سطح فعال (سورفاکتانت) که از بعضی یاخته‌های‬ ‫حبابک‌ها ترشح می‌شود‪ ،‬با کاهش نیروی کشش سطحی‪ ،‬باز شدن حبابک ها را آسان می کند‬ ‫(شکل ‪.)9‬در بعضی از نوزادانی که زودهنگام به دنیا آمده‌اند‪ ،‬عامل سطح فعال به مقدار کافی ساخته‬ ‫نشد ‌ه است و بنابراین به زحمت نفس می‌کشند‪.‬‬ ‫‪37‬‬ ‫اطراف حبابکها را مویرگهای خونی فراوان‪ ،‬احاطه‬ ‫کرده‌اند و بهاین ترتیب‪ ،‬امکان تبادل گازها بین هوا و خون‬ ‫فراهم شده است (شکل ‪.)10‬‬ ‫دیوارۀ حبابک از دو نوع یاخته ساخته شده است‪.‬نوع‬ ‫ّاول‪ ،‬سنگفرشی و فراوانتر است‪.‬نوع دوم‪ ،‬با ظاهری‬ ‫ً‬ ‫کامال متفاوت‪ ،‬به تعداد خیلی کمتر دیده میشود و ترشح‬ ‫عامل سطح فعال را بر عهده دارد (شکل‪.)11‬درشتخوارها‬ ‫جزء یاخته‌های دیوارۀ حبابک‪ ،‬طبقه‌بندی نمی‌کنند‪.‬‬ ‫را ِ‬ ‫یاخته های درشت خوار‬ ‫برای اینکه اکسیژن و کربن دی اکسید بین هوا و‬ ‫شکل ‪ 8‬ــ یاخته های درشت خوار در حبابک‌ها‬ ‫خون مبادله شوند‪ ،‬این مولکول‌ها باید از ضخامت دیوارۀ‬ ‫حبابک ها و دیوارۀ مویرگ‌ها عبور کنند‪.‬هر دو دیواره‪ ،‬از بافت پوششی سنگ فرشی یک الیه ساخته‬ ‫شده اند که بسیار نازک است‪.‬در جاهای متعدد‪ ،‬بافت پوششی حبابک و مویرگ هر دو غشای پایۀ‬ ‫مشترک دارند؛ درنتیجه مسافت انتشار گازها به حداقل ممکن رسیده است (شکل ‪.)11‬‬ ‫خون روشن‬ ‫سیاهرگ ششی‬ ‫سرخرگ ششی‬ ‫هوا‬ ‫خون تیره‬ ‫حبابک‬ ‫دیوارۀ حبابک‬ ‫عامل سطح فعال‬ ‫شکل ‪9‬ــ عامل سطح فعال در‬ ‫شکل ‪۱۰‬ــ مویرگ‌های خونی فراوان‪ ،‬اطراف حبابک ها را احاطه کرده اند‪.‬‬ ‫سطحی که مجاور هواست ترشح‬ ‫می‌شود‪.‬‬ ‫هستۀ یاختۀ‬ ‫گویچۀ قرمز‬ ‫سنگ فرشی‬ ‫هستۀ یاختۀ پوششی مویرگ‬ ‫مویرگ‬ ‫ماکروفاژ‬ ‫حبابک‬ ‫مویرگ‬ ‫دیوارۀ حبابک‬ ‫غشای پایۀ مشترک‬ ‫گویچۀ قرمز‬ ‫یاخته های‬ ‫فضای درون‬ ‫یاختۀ نوع دوم در مویرگ‬ ‫سنگ فرشی‬ ‫دیوارۀ مویرگ‬ ‫شکل‪11‬ــساختارحبابکها‬ ‫حبابک‬ ‫‪38‬‬  ‫حمل گازها در خون‬ ‫کار دستگاه تنفس با همکاری دستگاه گردش خون‪ ،‬کامل می شود‪.‬خون‪ ،‬اکسیژن را به یاخته‌ها‬ ‫می‌رساند و کربن دی‌اکسید را از آنها می گیرد و به سمت شش‌ها می آورد تا از بدن خارج شود‪.‬‬ ‫با توجه به اینکه بخش اندکی از این گازها به صورت محلول در خوناب جابه جا می شوند‪ ،‬بنابراین‬ ‫به سازوکارهای دیگری برای حمل این مولکول ها در خون نیاز است‪.‬‬ ‫گویچۀ قرمز سرشار از هموگلوبین است‪.‬غلظت اکسیژن خونی که از قلب به شش ها می رود‪ ،‬کمتر‬ ‫از غلظت اکسیژن در هوای حبابک ها است؛ در نتیجه در شش ها اکسیژن به هموگلوبین می پیوندد‬ ‫و در مجاورت بافت‌ها‪ ،‬که غلظت اکسیژن به علت مصرف شدن توسط یاخته‌ها کاهش یافته است‪،‬‬ ‫اکسیژن از هموگلوبین جدا و به یاخته‌ها داده می‌شود‪.‬پیوستن کربن‌دی اکسید به هموگلوبین و یا‬ ‫ُ‬ ‫گسستن از آن نیز تابع غلظت کربن دی اکسید است‪.‬در بافت‌ها‪ ،‬کربن دی‌اکسید به هموگلوبین‬ ‫متصل و در شش‌ها از آن جدا می‌شود‪.‬‬ ‫کربن مونوکسید‪ ،‬مولکول دیگری است که می‌تواند به هموگلوبین متصل شود با این تفاوت که‬ ‫وقتی متصل شد‪ ،‬به آسانی جدا نمی‌شود‪.‬محل اتصال این مولکول به هموگلوبین‪ ،‬همان محل اتصال‬ ‫اکسیژن است‪.‬بنابراین کربن مونواکسید با اتصال به هموگلوبین‪ ،‬مانع پیوستن اکسیژن می‌شود و‬ ‫چون به آسانی جدا نمی‌شود ظرفیت حمل اکسیژن را در خون کاهش می‌دهد‪.‬این وضعیت ممکن‬ ‫است چنان شدید باشد که به مرگ منجر شود‪.‬از این رو کربن مونواکسید گازی سمی به شمار می‌رود‪.‬‬ ‫تنفس این گاز باعث مسمومیت می‌شود و به گاز گرفتگی شهرت دارد‪.‬‬ ‫بیشترین مقدار حمل اکسیژن در خون به وسیله هموگلوبین انجام می شود؛ اما هموگلوبین در‬ ‫ارتباط با حمل کربن دی اکسید نقش کمتری دارد‪.‬‬ ‫بیشترین مقدار کربن‌دی‌اکسید به‌صورت یون بیکربنات در خون حمل می‌شود‪.‬در گویچۀ قرمز‪،‬‬ ‫آنزیمیبه نام کربنیک انیدراز هست که کربن‌دی‌اکسید را با آب ترکیب میکند و کربنیک‌اسید پدید‬ ‫می‌آورد‪.‬کربنیک اسید به سرعت به یون بیکربنات و هیدروژن تجزیه می‌شود‪.‬یون بیکربنات از گویچه‬ ‫قرمز خارج و به خوناب وارد می‌شود‪.‬با رسیدن به شش‌ها‪ ،‬کربن دی‌اکسید از ترکیب یون بیکربنات آزاد‬ ‫میشود و از آنجا به هوا انتشار می‌یابد‪.‬‬ ‫بیشتر بدانید‬ ‫گاز کربن مونوکسید‪ ،‬بدون رنگ‪ ،‬بو یا طعم است و بنابراین وجود آن در محیط‪ ،‬قابل تشخیص نیست؛ به همین علت آن را قاتل خاموش می‌نامند‪.‬این گاز‬ ‫در دود حاصل از سوختن ناقص سوخت‌های فسیلی مثل نفت و گاز پدید می‌آید‪.‬به همین علت‪ ،‬اطمینان پیدا کردن از خروج دود از وسایلی که از سوخت‬ ‫ً‬ ‫فسیلی‪ ،‬به ویژه گاز استفاده می‌کنند کامال ضرورت دارد‪.‬‬ ‫‪39‬‬  ‫ُ‬ ‫تهویۀ ششی‬ ‫گفتار ‪2‬‬ ‫ُ‬ ‫تهویۀ ششی شامل دو فرایند دم و بازدم است‪.‬برای درک چگونگی دم و بازدم‪ ،‬الزم است ابتدا با‬ ‫ساختار و عمل شش‌ها آشنا شویم‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫شش‌ها‬ ‫شش‌ها درون قفسۀ سینه و روی پردۀ ماهیچه‌ای میان بند قرار دارند‪.‬شش چپ به علت مجاورت‬ ‫با قلب‪ ،‬از شش راست قدری کوچک تر است‪.‬بیشتر حجم شش‌ها را کیسه‌های حبابکی به خود‬ ‫اختصاص داده‌اند و ساختاری اسفنج‌گونه را به شش می‌دهند‪.‬مویرگ‌های خونی فراوان‪ ،‬که اطراف‬ ‫کیسه‌های حبابکی را همچون تار عنکبوت احاطه کرده‪ ،‬دیگر بخش فراوان در شش‌ها است‪.‬بنابراین‬ ‫ً‬ ‫شش را می‌توان عمدتا مجموعه‌ای از نایژه ها‪ ،‬نایژک ها‪ ،‬کیسه‌های حبابکی و رگ‌ها دانست که از‬ ‫بیرون بافت پیوندی آن را احاطه می کند‪.‬‬ ‫هر یک از شش‌ها را پرده‌ای‬ ‫دوالیـه بـه نـام پـردۀجنب فراگرفته‬ ‫ماهیچه های‬ ‫شش‬ ‫بین دنده ای‬ ‫است (شکل ‪.)12‬یکی از الیه‌های‬ ‫شش‬ ‫دنده‬ ‫این پرده‪ ،‬به سطح شش چسبیده‬ ‫های و الیۀ دیگر به سطح درونی قفسۀ‬ ‫ماهیچه‬ ‫بین دنده ای‬ ‫پردۀ جنب‬ ‫(الیه خارجی)‬ ‫سینه متصل است‪.‬درون پردۀ‬ ‫جنب‪ ،‬فضای اندکی است که از‬ ‫پردۀ جنب‬ ‫(الیه داخلی)‬ ‫مایعی به نام مایع جنب‪ ،‬پر شده‬ ‫فضای درون‬ ‫است‪.‬فشار این مایع از فشار َجو‬ ‫میان بند‬ ‫پردۀ جنب‬ ‫کمتر است و باعث میشود ششها‬ ‫ً‬ ‫در حالت بازدم‪ ،‬کامال جمع نشوند‪،‬‬ ‫در صورتی که قسمتی از قفسه‬ ‫سینه سوراخ شود‪ ،‬ششها جمع‬ ‫شکل ‪12‬ــ شش‌ها و قفسۀ سینه‬ ‫میشوند‪.‬‬ ‫شش‌ها دو ویژگی مهم دارند‪ :‬یکی پیروی از حرکات قفسۀ سینه و دیگری ویژگی کشسانی‪.‬‬ ‫هنگامیکه حجم قفسۀ سینه افزایش مییابد‪ ،‬شش‌ها باز می‌شوند‪.‬در نتیجه‪ ،‬فشار هوای درون شش‌ها‬ ‫کم شده‪ ،‬هوای بیرون به درون شش‌ها کشیده می‌شود‪.‬اما باید توجه داشت که به علت ویژگی کشسانی‪،‬‬ ‫شش‌هادربرابرکشیدهشدن‪،‬مقاومتنیزنشانمی‌دهندوتمایلدارندبهوضعیتاولیۀخودبازگردند‪.‬ویژگی‬ ‫کشسانی شش‌ها در بازدم نقش مهمیدارد‪.‬‬ ‫‪40‬‬  ‫َدم‬ ‫َ‬ ‫بازدم‬ ‫دم‪ ،‬فرایندی است که درنتیجۀ‬ ‫افزایش حجم قفسۀ سینه رخ‬ ‫افزایش حجم قفسه سینه‬ ‫کاهش حجم قفسه سینه‬ ‫میدهد‪.‬در این رویداد‪ ،‬دو عامل‬ ‫دخالت دارد‪ّ.‬اول‪ ،‬ماهیچۀ میانبند‬ ‫(دیافراگم) که در حالت استراحت‪،‬‬ ‫گنبدی شکل است‪ ،‬اما وقتی‬ ‫منقبضمی‌شود‪،‬بهحالتمسطحدر‬ ‫می‌آید‪.‬دوم‪ ،‬انقباض ماهیچه‌های‬ ‫بین دنده‌ای خارجی که دنده‌ها را‬ ‫به سمت باال و جلو جابهجا می‌کند‬ ‫میان بند‬ ‫شکل ‪13‬ـ افزایش و کاهش حجم‬ ‫یراند (شکل‪.)13‬‬ ‫و جناغ را به جلو م ‌‬ ‫قفسۀ سینه در دم و بازدم عادی‬ ‫درتنفسآراموطبیعی‪،‬میانبندنقشاصلیرابرعهدهدارد‪.‬در ِدمعمیق‪،‬انقباضماهیچه‌هایناحیۀ گردن‬ ‫نیز‪،‬بهافزایشحجمقفسۀسینهکمکمی‌کند‪.‬‬ ‫با به استراحت در آمدن ماهیچ ‌ۀ میانبند و ماهیچه‌های بین دنده‌ای خارجی‪ ،‬و بر اثر ویژگی‬ ‫کشسانی شش‌ها‪ ،‬حجم قفسۀ سینه و در نتیجه‪ ،‬حجم شش‌ها کاهش می یابد وهوای درون آنها به‬ ‫بیرون رانده می‌شود‪.‬در بازدم عمیق‪ ،‬انقباض ماهیچه‌های بین دنده‌ای داخلی و نیز ماهیچه‌های‬ ‫شکمی‪ ،‬به کاهش حجم قفسۀ سینه کمک می‌کند‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫تشریح شش گوسفند‬ ‫فعالیت‬ ‫‪1‬ــ ویژگی ظاهری‪ :‬شش به علت دارا بودن کیسه‌های حبابکی فراوان‪ ،‬حالتی اسفنج گونه دارد‪.‬شش‬ ‫راست از شش چپ بزرگ‌تر است‪.‬شش راست از سه قسمت‬ ‫َ‬ ‫یا لپ (لوب) و شش چپ از دو قسمت تشکیل شده است‪.‬‬ ‫‪2‬ــ تشخیص شش راست و چپ‪ :‬اگر در نمونه ای که‬ ‫تهیه کرده‌اید مری نیز وجود دارد‪ ،‬به محل قرارگیری آن‬ ‫توجه کنید‪.‬نای در جلو و مری درپشت قرار گرفته است و به‬ ‫این ترتیب می‌توانید سطح جلویی و پشتی نای و شش‌ها (و‬ ‫در نتیجه راست و چپ آنها) را نیز مشخص کنید‪.‬‬ ‫مری را جدا کنید‪.‬برای تشخیص سطح جلویی و پشتی‬ ‫نای در حالتی که مری از آن جدا شده است‪ ،‬کافی است به یاد‬ ‫داشته باشید که غضروف‌های نای ‪ C‬شکل اند‪.‬این وضعیت‬ ‫باعث می‌شود که در نای‪ ،‬قسمت دهانۀ حرف ‪ C‬از سایر‬ ‫قسمت ها نرم تر باشد‪.‬با لمس کردن‪ ،‬این قسمت را پیدا کنید‪.‬‬ ‫‪41‬‬  ‫این قسمت‪ ،‬محل اتصال نای به مری و بنابراین سطح پشتی نای است‪.‬‬ ‫‪3‬ــ بررسی ویژگی کشسانی شش‌ها‪ :‬با یک تلمبه از نای به درون شش‌ها بدمید و قابلیت کشسانی شش‌ها را مشاهده کنید‪.‬‬ ‫‪4‬ــ بررسی ساختارهای درونی‪ :‬نای را از قسمت نرم آن (دهانۀ حرف ‪ )C‬در طول‪ ،‬برش دهید تا به نزدیکی شش‌ها برسید‪.‬در‬ ‫نای گوسفند‪ ،‬قبل از دو نایژۀ اصلی‪ ،‬یک انشعاب سوم هم مشاهده می‌شود که به شش راست می‌رود‪.‬مدخل این انشعاب و سپس‬ ‫نایژه‌های اصلی را مشاهده کنید‪.‬‬ ‫برش طولی نای را از مدخل نایژۀ اصلی ادامه دهید‪.‬دقت کنید که بریدن نایژۀ اصلی به سادگی نای نیست و این به علت ساختار‬ ‫غضروف‌های نایژه است که در ابتدا به صورت حلقۀ کامل و بعد به صورت قطعه قطعه است‪.‬در طول نای‪ ،‬مدخل های نایژه‌های‬ ‫بعدی قابل مشاهده است‪.‬‬ ‫اگر تکه‌ای از شش را ِب ُبرید‪ ،‬در مقطع آن سوراخ‌هایی را مشاهده می‌کنید که به سه گروه قابل تقسیم‌اند‪.‬نایژه ها‪ ،‬سرخرگ‌ها‬ ‫و سیاهرگ‌ها‪.‬لبۀ نایژه‌ها به علت دارا بودن غضروف‪ ،‬زبر است و به این ترتیب از رگ ها قابل تشخیص است‪.‬سرخرگ‌ها دیوارۀ‬ ‫محکم تری نسبت به سیاهرگ‌ها دارند و به همین علت‪ ،‬برخالف سیاهرگ‌ها دهانۀ آنها حتی در نبود خون هم باز است اما دهانۀ‬ ‫سیاهرگ‌ها در نبود خون بسته است‪.‬‬ ‫اگر تکه‌ای از شش‌ را ببرید و در ظرفی پر از آب بیندازید خواهید دید که روی سطح آب شناور می‌ماند‪.‬چرا؟‬ ‫حجم‌های تنفسی‬ ‫مقدار هوایی که به شش‌ها وارد یا از آن خارج می‌شود به چگونگی دم و بازدم ما بستگی دارد‪.‬‬ ‫بنابراین‪ ،‬حجم‌های مختلفی از هوا را می‌توان به شش وارد و یا از آن خارج کرد‪.‬حجم‌های تنفسی‬ ‫را با دستگاه َدم سنج (اسپیرومتر) اندازه می گیرند‪.‬نموداری که دم سنج از دم و بازدم های فرد رسم‬ ‫می‌کند‪َ ،‬دم نگاره (اسپیروگرام) نامیده می شود (شکل ‪.)14‬تحلیل دم نگاره در تشخیص درست‬ ‫بیماری‌های ششی کاربرد دارد‪.‬‬ ‫به مقدار هوایی که در یک دم عادی وارد یا در یک بازدم عادی خارج می‌شود حجم جاری‬ ‫می‌گویند‪.‬حجم جاری حدود ‪ 500 mL‬است‪.‬از حاصل ضرب حجم جاری در تعداد تنفس در دقیقه‪،‬‬ ‫حجم تنفسی در دقیقه به دست می‌آید‪.‬‬ ‫اما می‌دانیم که با دم یا بازدم عمیق می‌توانیم مقدار بیشتری هوا را به شش‌ها وارد یا از آنها خارج‬ ‫کنیم‪.‬حجم ذخیرۀ دمی‪ ،‬به مقدار هوایی گفته می‌شود که می‌توان پس از یک دم معمولی‪ ،‬با یک‬ ‫دم عمیق به شش‌ها وارد کرد‪.‬حجم ذخیرۀ بازدمی‪ ،‬به مقدار هوایی گفته می‌شود که می‌توان پس‬ ‫از یک بازدم معمولی با یک بازدم عمیق از شش‌ها خارج کرد‪.‬حتی بعد از یک بازدم عمیق‪ ،‬مقداری‬ ‫هوا در شش‌ها باقی می‌ماند و نمی‌توان آن را خارج کرد‪.‬این مقدار را حجم باقی‌مانده می‌نامند‪.‬حجم‬ ‫باقی مانده‪ ،‬اهمیت زیادی دارد؛ چون باعث می‌شود حبابک‌ها همیشه باز بمانند؛ همچنین تبادل‬ ‫گازها را در فاصلۀ بین دو تنفس ممکن می‌کند‪.‬‬ ‫‪42‬‬  ‫باید توجه کرد که بخشی از هوای دمی در بخش هادی دستگاه تنفس می‌ماند و به بخش مبادله ای‬ ‫نمی‌رسد‪.‬به این هوا که درحدود ‪ 150‬میلی لیتر است‪ ،‬هوای مرده می‌گویند‪.‬مقدار حجم ها در فرد‬ ‫سالم‪ ،‬به سن و جنسیت او بستگی دارد‪.‬‬ ‫ظرفیت‌های تنفسی‬ ‫ظرفیت تنفسی‪ ،‬مجموع دو یا چند حجم تنفسی است‪.‬ظرفیت حیاتی مقدار هوایی است که پس از‬ ‫یک دم عمیق و با یک بازدم عمیق می‌توان از شش ها خارج کرد و برابر با مجموع حجم‌های جاری‪،‬‬ ‫ذخیرۀ دمی و ذخیرۀ بازدمی است‪.‬ظرفیت تام‪ ،‬حداکثر مقدار هوایی است که شش ها می‌توانند در‬ ‫خود جای دهند و برابر است با مجموع ظرفیت حیاتی و حجم باقی‌مانده‪.‬‬ ‫‪6000 mL‬‬ ‫حداکثر دم‬ ‫ظرفیت تام‬ ‫‪5000 mL‬‬ ‫حجم‬ ‫ظرفیت‬ ‫ذخیرۀ‬ ‫حیاتی‬ ‫‪4000 mL‬‬ ‫دمی‬ ‫‪3000 mL‬‬ ‫حجم جاری‬ ‫‪2000 mL‬‬ ‫حجم ذخیرۀ‬ ‫بازدمی‬ ‫‪1000 mL‬‬ ‫حداکثر بازدم‬ ‫حجم باقی مانده‬ ‫شکل‪14‬ــ َدم سنج و َدم نگاره‬ ‫زمان‬ ‫ّ‬ ‫ظرفیت شش های افراد مختلف مساوی نیست‪.‬با ساختن دستگاهی مانند شکل زیر‪ ،‬می توانید گنجایش‬ ‫فعالیت‬ ‫شش های خود و هم کالسی هایتان را اندازه بگیرید‪.‬گنجایش ظرف وارونه‪ ،‬حداقل باید پنج لیتر باشد‪.‬در‬ ‫ابتدا‪ ،‬ظرف را از آب پر و سپس در تشت وارونه کنید‪.‬‬ ‫ابتدا نفس بسیار عمیقی بکشید و بعد تا جایی که می توانید در لوله فوت کنید‪.‬هنگام‬ ‫فوت کردن بینی خود را بگیرید‪.‬‬ ‫‪۱‬ــ آیا عددی که در اینجا نشان داده می شود‪ ،‬ظرفیت واقعی شش های شماست؟‬ ‫دلیل بیاورید‪.‬‬ ‫‪۲‬ــ چگونه می توانید به کمک این دستگاه‪ ،‬مقدار هوای دم و بازدم خود را نیز اندازه‬ ‫بگیرید؟‬ ‫‪43‬‬  ‫سایر اعمال دستگاه تنفس‬ ‫تکلم‪ :‬حنجره محل قرارگیری پرده‌های صوتی است‪.‬این پرده‌ها حاصل چین‌خوردگی مخاط به‬ ‫سمت داخل‌اند‪.‬پرده‌های صوتی صدا را تولید می‌کنند‪.‬شکل دهی به صدا به  وسیلۀ بخشی هایی مانند‬ ‫لب‌ها و دهان صورت می‌گیرد‪.‬‬ ‫سرفه و عطسه‪ :‬چنانچه ذرات خارجی یا گازهایی که ممکن است مضر یا نامطلوب باشند به‬ ‫مجاری تنفسی وارد شوند‪ ،‬باعث واکنش سرفه یا عطسه می شود؛ در این حالت هوا با فشار از راه‬ ‫دهان (سرفه) یا بینى و دهان (عطسه) همراه با مواد خارجى به بیرون رانده مى شود (شکل ‪.)15‬در‬ ‫افرادی که دخانیات مصرف می کنند‪ ،‬به علت از بین رفتن یاخته های مژکدار مخاط تنفسی‪ ،‬سرفه‬ ‫راه مؤثرتری برای بیرون راندن مواد خارجی است و به همین علت این‌گونه افراد به سرفه‌های مکرر‬ ‫مبتال هستند‪.‬‬ ‫شکل ‪15‬ــ عطسه یکی از‬ ‫سازوکارهای بیرون راندن مواد‬ ‫خارجی است‪.‬‬ ‫تنظیم تنفس‬ ‫دم‪ ،‬با انقباض میان بند و ماهیچه‌های بین دنده‌ای خارجی آغاز می‌شود‪.‬انقباض این ماهیچه‌ها‬ ‫مراکز‬ ‫پلمغزی‬ ‫تنفسی‬ ‫بصلالنخاع‬ ‫با دستوری انجام می شود که از طرف مرکز تنفس در بصل النخاع صادر شده است (شکل ‪.)16‬با‬ ‫پایان یافتن دم‪ ،‬بازدم بدون نیاز به پیام عصبی‪ ،‬با بازگشت ماهیچه‌ها به حالت استراحت و نیز ویژگی‬ ‫شکل ‪16‬ــ مراکز عصبی تنفس‬ ‫کشسانی شش‌ها انجام می‌شود‪.‬‬ ‫تنفس‪ ،‬مرکز دیگری هم دارد که در پل مغز‪ ،‬واقع است و با اثر بر مرکز تنفس در بصل‌النخاع‪ ،‬دم‬ ‫را خاتمه می‌دهد‪.‬مرکز تنفس در پل مغز می‌تواند مدت زمان دم را تنظیم کند‪.‬‬ ‫افزایش کربن‌دی اکسید و کاهش اکسیژن خون نیز از عوامل مؤثر در تنظیم تنفس‌اند‪.‬‬ ‫بیشتر بدانید‬ ‫سکسکه دم عمیقی است که درنتیجه انقباض ناگهانی میان بند ایجاد می شود‪.‬این فرایند درنتیجه تحریک میان بند یا عصب مرتبط با آن آغاز می شود‪.‬‬ ‫صدای سکسکه وقتی ایجاد می شود که هوای دمی با پرده های صوتی برخورد می کند‪.‬‬ ‫ً‬ ‫خمیازه دم بسیار عمیقی است که با باز شدن آرواره همراه است و نتیجۀ آن تهویۀ همۀ حبابک هاست (در تنفس عادی طبیعی لزوما چنین چیزی اتفاق‬ ‫نمی افتد)‪.‬افزایش کربن دی اکسید از عوامل ایجاد خمیازه است‪.‬‬ ‫‪44‬‬  ‫تنوع تبادالت گازی‬ ‫گفتار ‪3‬‬ ‫همه یاختههای بدن میتوانند‬‫در تکیاختهایها (شکل ‪ )17‬و جانورانی مانند هیدر که ٔ‬ ‫با محیط تبادالت گازی داشته باشند‪ ،‬ساختار ویژهای برای تنفس وجود ندارد؛ اما در سایر‬ ‫جانوران‪ ،‬ساختارهای تنفسی ویژه‌ای مشاهده میشود که ارتباط یاختههای بدن را با محیط‬ ‫فراهم می‌کنند‪.‬در این جانوران‪ ،‬چهار روش اصلی برای تنفس مشاهده می‌شود که عبارت‌اند‬ ‫از تنفس نایدیسی‪ ،‬تنفس پوستی‪ ،‬تنفس آبششی و تنفس ششی‪.‬‬ ‫شکل ‪17‬ـ تنفس از طریق انتشار در‬ ‫تنفس نایدیسی‬ ‫تک یاخته ای ها (پارامسی)‬ ‫نایدیسها‪ ،‬لولههای منشعب و مرتبط به هم هستند که از طریق منافذ تنفسی به خارج راه دارند‬ ‫(شکل ‪.)18‬منافذ تنفسی در ابتدای نایدیس قرار دارند‪.‬نایدیس به انشعابات کوچک‏تری تقسیم میشود‪.‬‬ ‫انشعابات پایانی‪ ،‬که در کنار همۀ یاختههای بدن قرار میگیرند‪ ،‬بنبست بوده و دارای مایعی است که‬ ‫تبادالت گازی را ممکن می‌کند؛‬ ‫نایدیس‬ ‫یاخته‬ ‫حشرات چنین تنفسی دارند‪.‬در‬ ‫این جانوران دستگاه گردش مواد‪،‬‬ ‫نقشی در انتقال گازهای تنفسی‬ ‫نایدیس‬ ‫ندارد‪.‬‬ ‫هوا‬ ‫منفذ‬ ‫شکل ‪18‬ـ تنفس نایدیسی‬ ‫تنفس پوستی‬ ‫در تنفس پوستی شبکۀ مویرگی زیرپوستی با مویرگ های فراوان وجود دارد و گازها‬ ‫با محیط اطراف از طریق پوست مبادله می شوند‪.‬سطح پوست در جانورانی که تنفس‬ ‫پوستی دارند‪ ،‬مرطوب نگه داشته می شود‪.‬کرم خاکی تنفس پوستی دارد‪.‬تنفس پوستی‬ ‫در دوزیستان نیز وجود دارد (شکل ‪.)19‬‬ ‫رگ خونی‬ ‫شکل ‪19‬ــ تنفس پوستی‬ ‫‪45‬‬  ‫تنفس آبششی‬ ‫سادهترین آبششها‪ ،‬برجستگیهای کوچک و پراکندۀ پوستی هستند‪ ،‬مانند آبششهای‬ ‫پوست‬ ‫ستارۀ دریایی (شکل ‪.)20‬در سایر بیمهرگان‪ ،‬آبششها به نواحی خاص محدود میشوند‪.‬‬ ‫برجستگی ها‬ ‫مایعات بدن‬ ‫ماهیان و نوزاد دو زیستان نیز آبشش دارند (شکل ‪.)21‬تبادل گاز از طریق آبشش‪ ،‬بسیار‬ ‫حرکت خون در مویرگ‌ها‪ ،‬و عبور آب در طرفین تیغه های آبششی‪ ،‬برخالف‬ ‫جهت ِ‬ ‫کارآمد است‪ِ.‬‬ ‫یکدیگر است‪.‬‬ ‫خون کم اکسیژن‬ ‫شکل ‪20‬ــ ساده ترین آبشش در ستاره‬ ‫کمان آبششی‬ ‫خون پر اکسیژن‬ ‫دریایی‬ ‫رگ های خونی‬ ‫تیغۀ آبششی‬ ‫کمان آبششی‬ ‫جریان آب‬ ‫جریان آب‬ ‫جریان خون در‬ ‫مویرگ ها‬ ‫رشته های آبششی‬ ‫شکل ‪21‬ــ تنفس آبششی در ماهی‪.‬‬ ‫به تفاوت جهت حرکت آب و خون‬ ‫دقت کنید‪.‬‬ ‫تنفس ششی‬ ‫حلزون از بیمهرگان خشکیزی است که برای تنفس‪ ،‬از شش استفاده میکند‪.‬در مهرهداران‬ ‫ششدار سازوکارهایی وجود دارد که باعث می‌شود جریان پیوسته‌ای از هوای تازه در مجاورت‬ ‫بخش مبادلهای برقرار شود‪.‬این ساز و کارها به سازوکارهای تهویه‌ای شهرت دارند‪.‬‬ ‫ً‬ ‫هوا‬ ‫مهرهداران دو نوع ساز و کار متفاوت در تهویه دارند؛ مثال قورباغه به کمک ماهیچههای‬ ‫بینی باز‬ ‫ِ‬ ‫دهان و حلق‪ ،‬با حرکتی شبیه «قورت دادن» هوا را با‬ ‫حفرۀ دهانی‬ ‫نای‬ ‫فشار به ششها می‌راند؛ به این ساز و کار پمپ فشار‬ ‫شش ها‬ ‫مثبت میگویند (شکل ‪.)22‬در انسان ساز و کار فشار‬ ‫ُ‬ ‫شش ها‬ ‫کیسه های‬ ‫منفی وجود دارد که در آن‪ ،‬هوا به وسیلۀ مکش حاصل‬ ‫هوادار‬ ‫جلویی‬ ‫از فشار منفی قفسه سینه‪ ،‬به شش‌ها وارد میشود‪.‬‬ ‫بینی بسته‬ ‫پرندگان به علت پرواز‪ ،‬نسبت به سایر مهره داران‬ ‫ِ‬ ‫انرژی بیشتری مصرف می کنند و بنابر این به اکسیژن‬ ‫کیسه های‬ ‫ُ‬ ‫هوادار‬ ‫عقبی‬ ‫دارای‬ ‫ش‪،‬‬ ‫ش‬ ‫بیشتری نیاز دارند‪.‬پرندگان عالوه بر‬ ‫ساختارهایی به نام کیسههای هوادار هستند که‬ ‫کارایی تنفس آنها را نسبت به پستانداران افزایش‬ ‫میدهد (شکل ‪.)23‬‬ ‫شکل ‪22‬ــ پمپ فشار مثبت در‬ ‫شکل‪23‬ــدستگاهتنفسیدرپرندگان‬ ‫قورباغه‬ ‫‪46‬‬  ‫فصل ‪۴‬‬ ‫گردش مواد در بدن‬ ‫دومین عمل موفقیتآمیز پیوند قلب مصنوعی در ایران در سال‪1394‬در بیمارستان قلب شهید رجایی‬ ‫تهران روی مردی ‪ 59‬ساله انجام شد که سه بار سکته کرده و برون ده قلبی او به ‪ 10‬درصد رسیده بود‪.‬‬ ‫فشار خون و چگونگی اندازه گیری آن در بیشتر خانواده ها مطرح است‪.‬شاید شما هم این جمالت‬ ‫را شنیده باشید‪ :‬شخصی پس از مراجعه برای رگ نگاری (آنژیوگرافی)‪ ،‬متوجه شده است که چند تا‬ ‫از رگ های اکلیلی (کرونر) قلبش گرفته است و باید عمل کند‪.‬رفتم آزمایش خون دادم چربی خونم‬ ‫باالست‪.‬خون َبهر (هماتوکریت) من طبیعی است‪.‬‬ ‫منظور از رگ نگاری‪ ،‬رگ های اکلیلی‪ ،‬قلب مصنوعی‪ ،‬برون ده قلب و… چیست؟ آیا همۀ جانداران‬ ‫گردش مواد دارند؟ گردش مواد در انسان با بقیۀ مهره داران چه تفاوتی دارد؟ در این فصل با آشنایی‬ ‫بیشتر با دستگاه گردش مواد در انسان و بعضی جانوران‪ ،‬پاسخ بسیاری از پرسش ها را خواهید یافت‪.‬‬ ‫‪47‬‬  ‫قلب‬ ‫گفتار ‪۱‬‬ ‫در سال‏های گذشته آموختیدکه دستگاه گردش مواد در انسان‪ ،‬از قلب‪ ،‬رگ‏ها و خون تشکیل‬ ‫واژه شناسی‬ ‫شده است‪.‬در شکل ‪ ،1‬بخش‏های تشکیل دهنده قلب و رگ‏های متصل به آن را می‏بینید‪.‬‬ ‫اکلیلی (‪ /Coronary‬کرونر)‬ ‫کلمه کرونر به معنای تاجی است‬ ‫و به رگ های غذا دهنده قلب گفته‬ ‫می شود‪.‬کلمه اکلیلی نیز به همین‬ ‫آئورت‬ ‫معنی است و در آن از کلمه اکلیل به‬ ‫بزرگ سیاهرگ ِز َبرین‬ ‫معنای تاج و پسوند (ی) استفاده شده‬ ‫است‪.‬‬ ‫سیاهرگ های ششی‬ ‫سرخرگ ششی‬ ‫دهلیز راست‬ ‫سیاهرگ های ششی‬ ‫شکل ‪1‬ــ قلب و رگهای متصل به آن‬ ‫دهلیز چپ‬ ‫بطن چپ‬ ‫گردش ششی‬ ‫بطن راست‬ ‫بزرگ سیاهرگ زیرین‬ ‫با گردش خون عمومی و ششی آشنا هستید‪.‬با توجه به شکل ‪ ،2‬مسیر هر کدام را در بدن مشخص‪،‬‬ ‫و هدف دونوع گردش خون را با هم مقایسه کنید‪.‬‬ ‫ً‬ ‫با توجه به آنچه قبال آموختید‪ ،‬در گروه های درسی خود در مورد پرسش های زیر با همدیگر‬ ‫گفت وگو کنید و پاسخ مناسبی برای آنها بیابید ‪:‬‬ ‫ــ هر دهلیز خون را از کجا دریافت می کند؟‬ ‫ــ هر بطن خون را به کجا می فرستد؟‬ ‫گردش عمومی‬ ‫خون طرف چپ و راست قلب‪ ،‬با هم چه تفاوت هایی دارد؟‬ ‫ــ ِ‬ ‫شکل ‪2‬ــ گردش خون عمومی و‬ ‫ــ چرا ضخامت دیوارۀ بطن های چپ و راست با هم متفاوت است؟‬ ‫ششی‬ ‫‪48‬‬  ‫تأمین اکسیژن و مواد مغذی قلب‬ ‫خونی که از درون قلب عبور می کند‪ ،‬نمی تواند نیازهای تنفسی و غذایی قلب را برطرف کند‪.‬‬ ‫به همین دلیل ماهیچۀ قلب با رگ های ویژه ای به نام سرخرگ های اکلیلی (کرونری) که از آئورت‬ ‫منشعب شده اند‪ ،‬تغذیه می شود‪.‬این رگ ها پس از رفع نیاز یاخته های قلبی‪ ،‬با هم یکی می شوند و‬ ‫به صورت سیاهرگ اکلیلی به دهلیز راست متصل می شوند‪.‬بسته شدن این سرخرگ ها توسط لخته یا‬ ‫سخت شدن دیوارۀ آنها (تصلب شرایین)‪ ،‬ممکن است باعث سکته قلبی شود؛ چون در این حالت به‬ ‫بخشی از ماهیچۀ قلب‪ ،‬اکسیژن نمی رسد و یاخته های آن می میرند (شکل ‪.)3‬‬ ‫سرخرگ و سیاهرگ اکلیلی‬ ‫دریچه های قلب‬ ‫شکل ‪3‬ــ رگ های اکلیلی قلب‬ ‫وجود دریچه ها در هر بخشی از دستگاه گردش مواد باعث یک طرفه شدن جریان خون در آن‬ ‫بیشتر بدانید‬ ‫قسمت می شود‪.‬درساختار دریچه ها‪ ،‬بافت ماهیچه ای به کار نرفته بلکه همان بافت پوششی است که‬ ‫پژواک نگاری قلب‬ ‫چین خورده است و دریچه ها را می سازد؛ وجود بافت پیوندی در این دریچه ها به استحکام آنها کمک‬ ‫(اکوکاردیوگرافی)‬ ‫خاص دریچه ها و تفاوت فشار در دو طرف آنها‪ ،‬باعث باز یا بسته شدن دریچه ها‬ ‫می کند‪.‬ساختار ّ‬ ‫ِ‬ ‫با استفاده از پژواک نگاری قلب‬ ‫می شود‪.‬‬ ‫می‌توان نمایی از دیواره‌های قلبی‪،‬‬ ‫بین دهلیز و بطن دریچه ای هست که در هنگام انقباض بطن؛ از بازگشت خون به دهلیز‪ ،‬جلوگیری‬ ‫دریچه‌ها و ابتدای سرخرگ های‬ ‫ٔ‬ ‫دریچه دولختی می گویند‪ ،‬زیرا از دو قطعۀ آویخته تشکیل‬ ‫می کند‪.‬دریچۀ بین دهلیز و بطن چپ را‬ ‫بزرگ را به دست آورد‪.‬‬ ‫در این روش‪ ،‬از امواج صوتی ساده‬ ‫شده است‪.‬بین دهلیز و بطن راست‪ ،‬دریچۀ سه لختی قرار دارد‪.‬در ابتدای سرخرگ های خروجی از‬ ‫استفاده میشود و هیچگونه پرتو یا‬ ‫بطن ها‪ ،‬دریچه های سینی قرار دارند که از بازگشت خون به بطن ها جلوگیری می کنند (شکل ‪.)4‬‬ ‫موج خطرناکی به فرد انتقال پیدا‬ ‫نمی‌کند‪.‬در نوع سادۀ پژواک نگاری‬ ‫مختلف قلب‪ ،‬تصویری‬ ‫ِ‬ ‫از زوایای‬ ‫دریچۀ دولختی‬ ‫سرخرگ اکلیلی‬ ‫ساده تهیه می‌شود‪.‬در پژواکنگاری‬ ‫دو ُ  بعدی تصویر با جزئیات بیشتری‬ ‫مشخص می‌شود و برای اندازه‌گیری‬ ‫دریچۀ سینی سرخرگ ششی‬ ‫اندازۀ قلب‪ ،‬اجزا و میزان کارایی آنها‬ ‫مورد استفاده قرار می‌گیرد‪.‬‬ ‫پژواک نگاری دوپلر برای اندازه‌گیری‬ ‫سرعت جریان خون در داخل قلب‬ ‫و رگ هـای بـزرگ‪ ،‬تصاویـر رنـگی‬ ‫(قـرمـز و آبـی) ایجاد مـی‌کند کـه‬ ‫شاید بهترین و دقیق ترین روش‬ ‫در ارزیابی ناهنجاری های مادرزادی‬ ‫قلبی و اشکاالت دریچه‌ای باشد‪.‬‬ ‫دریچۀ سینی آئورتی‬ ‫دریچۀ سه لختی‬ ‫شکل ‪4‬ــ دریچه های قلب‬ ‫‪49‬‬  ‫صداهای قلب‬ ‫اگر گوش خود را به سمت چپ قفسه سینۀ کسی بچسبانید یا گوشی پزشکی را روی قفسه سینۀ‬ ‫خود یا شخصی دیگر قرار دهید‪ ،‬صداهای قلب را می شنوید‪.‬‬ ‫صدای ّاول (پوم) قوی‪ ،‬گنگ و طوالنی تر است و به بسته شدن دریچه های دولختی و سه لختی‬ ‫هنگام شروع انقباض بطن ها مربوط است‪.‬صدای دوم (تاک) واضح و کوتاه تر و مربوط به بسته شدن‬ ‫دریچه های سینی ابتدای سرخرگ ها است که با شروع استراحت بطن‪ ،‬همراه است و زمانی شنیده‬ ‫خون واردشده به سرخرگ های آئورت و ششی‪ ،‬قصد برگشت به بطن ها را دارد و با بسته شدن‬‫می شود که ِ‬ ‫دریچه های سینی‪ ،‬جلوی آن گرفته می شود‪.‬متخصصان با گوش دادن دقیق به صداهای قلب و‬ ‫نظم آنها‪ ،‬از سالم بودن قلب آگاه می شوند‪.‬در برخی بیماری ها به ویژه اختالل در ساختار دریچه ها‪،‬‬ ‫بزرگ شدن قلب یا نقایص مادرزادی مثل کامل نشدن دیوارۀ میانی حفره های قلب‪ ،‬ممکن است‬ ‫صداهای غیرعادی شنیده شود‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫تشریح قلب گوسفند‬ ‫فعالیت‬ ‫وسایل و مواد الزم‪ :‬قلب سالم گوسفند‪ ،‬تشتک تشریح‪ ،‬قیچی‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫گمانه ُ(سوند) شیاردار‬ ‫الف) مشاهدۀ شکل ظاهری‪ :‬سطح پشتی‪ ،‬شکمی‪ ،‬چپ و راست قلب را مشخص‬ ‫کنید‪.‬‬ ‫ضخامت دیوارۀ قلب در بطن‏ها را با هم مقایسه کنید‪.‬چرا بطن چپ‪ ،‬دیوارۀ قطورتری دارد؟‬ ‫ــ رگ‏های اکلیلی را مشاهده و آنها را در جلو و عقب قلب‪ ،‬مقایسه کنید‪.‬‬ ‫سطح شکمی قلب‬ ‫ــ در باالی قلب‪ ،‬سرخرگ‏ها و سیاهرگ‏ها قابل مشاهده‏اند‪.‬دیوارۀ سرخرگ‏ها و‬ ‫سیاهرگ‏ها را با هم مقایسه کنید‪.‬‬ ‫ــ با واردکردن سوند یا مداد به داخل رگ‏ها و اینکه به کجا می‏روند‪ ،‬می‏توان آنها را از‬ ‫یکدیگر تمیز داد‪.‬‬ ‫ب) مشاهدۀ بخش‏های درونی قلب‬ ‫ــ سوند شیاردار را از دهانۀ سرخرگ ششی به بطن راست وارد کنید‪.‬دیوارۀ سرخرگ و بطن‬ ‫را در امتداد سوند‪ ،‬با قیچی ببرید‪.‬با بازکردن آن‪ ،‬دریچۀ سینی‪ ،‬سه‌لختی‪ ،‬برآمدگی‏های‬ ‫ماهیچه‏ای و طناب‏های ارتجاعی را می‏توان دید‪.‬‬ ‫ــ به همین روش‪ ،‬سرخرگ آئورت و بطن چپ را شکاف دهید و جزئیات بطن چپ را‬ ‫مشاهده کنید‪.‬‬ ‫سطح پشتی قلب‬ ‫ــ در ابتدای سرخرگ آئورت‪ ،‬باالی دریچۀ سینی‪ ،‬می توانید دو ورودی سرخرگ‏های‬ ‫اکلیلی را ببینید‪.‬‬ ‫‪50‬‬  ‫ــ با عبور دادن سوند از میان دریچه های دولختی و سه‌لختی به سمت باال و بریدن دیواره در مسیر سوند‪ ،‬می توانید دیوارۀ داخلی‬ ‫دهلیزها و سیاهرگ های متصل به آنها را بهتر ببینید‪.‬‬ ‫به دهلیز چپ‪ ،‬چهار سیاهرگ ششی و به دهلیز راست‪ ،‬سیاهرگ های زبرین‪ ،‬زیرین و سیاهرگ اکلیلی وارد می شود‪.‬اگر‬ ‫رگ های قلب از ته بریده نشده باشد‪ ،‬با سوند به راحتی می توان آنها را تشخیص داد‪.‬‬ ‫ساختار بافتی قلب‬ ‫برون شامه پیراشامه‬ ‫قلب اندامی ماهیچه ای است و دیواره آن سه الیه دارد (شکل ‪.)5‬‬ ‫داخلی ترین الیه آن درون شامه و شامل یک الیه نازک بافت پوششی است‬ ‫که زیر آن‪ ،‬بافت پیوندی وجود دارد‪.‬این بافت درون شامه را به الیه میانی‬ ‫یا ماهیچه ای قلب می چسباند‪.‬درون شامه در تشکیل دریچه های قلب نیز‬ ‫درون شامه‬ ‫شرکت می کند‪.‬‬ ‫فضای بین‬ ‫ٔ‬ ‫برون شامه و‬ ‫الیه میانی ضخیم ترین الیه قلب است که ماهیچه قلب نیز نامیده‬ ‫پیراشامه‬ ‫می شود‪.‬این الیه بیشتر از یاخته های ماهیچه ای قلبی تشکیل شده است‪.‬‬ ‫بین این یاخته ها‪ ،‬بافت پیوندی متراکم نیز قرار دارد‪.‬بسیاری از یاخته های‬ ‫ماهیچۀ قلب‬ ‫ماهیچه ای قلب به رشته های کالژن موجود در این بافت پیوندی متصل‬ ‫شکل ‪  5‬ـ ساختار بافتی قلب‬ ‫هستند‪.‬بافت پیوندی متراکم باعث استحکام دریچه های قلبی می شود‪.‬‬ ‫بیرونی ترین ٔ‬ ‫الیه ٔ‬ ‫دیواره قلب برون شامه است‪.‬این الیه روی خود برمی گردد و پیراشامه را به وجود‬ ‫می آورد‪.‬برون شامه و پیراشامه از بافت پوششی سنگ فرشی و بافت پیوندی متراکم تشکیل شده اند‪.‬‬ ‫بین برون شامه و پیراشامه فضایی وجود دارد که با مایع پر شده است‪.‬این مایع ضمن محافظت از قلب‪،‬‬ ‫به حرکت روان آن کمک می کند‪.‬‬ ‫ساختار ماهیچۀ قلب‬ ‫ماهیچۀ قلبی‪ ،‬ترکیبی از ویژگی های ماهیچۀ اسکلتی و صاف دارد‪.‬همانند ماهیچۀ‬ ‫هسته‬ ‫صفحۀ بینابینی (در هم رفته)‬ ‫اسکلتی‪ ،‬دارای ظاهری مخطط است‪.‬از طرف دیگر همانند یاخته های ماهیچۀ‬ ‫صاف‪ ،‬به طور غیرارادی منقبض می شوند‪.‬یاخته‏های آن بیشتر یک هسته ای و‬ ‫بعضی دو هسته ای اند‪.‬یکی از ویژگی های یاخته های ماهیچه ای قلب ارتباط آنها‬ ‫از طریق صفحات بینابینی (در هم رفته) است‪.‬ارتباط یاخته ای در این صفحات‬ ‫به گونه ای است که باعث می شود پیام انقباض و استراحت به سرعت بین یاخته های‬ ‫ماهیچۀ قلب منتشر شود و قلب در انقباض و استراحت مانند یک تودۀ یاخته ای واحد‬ ‫عمل کند (شکل ‪.)6‬البته در محل ارتباط ماهیچۀ دهلیزها به ماهیچۀ بطن ها‪ ،‬بافت‬ ‫شکل ‪ 6‬ــ ساختار ماهیچۀ قلب و‬ ‫پیوندی عایقی وجود دارد که مانع از انقباض هم زمان دهلیزها و بطن ها می شود‪.‬‬ ‫ارتباط های یاخته ای آن‬ ‫‪51‬‬  ‫شبکۀ هادی قلب‬ ‫گره سینوسی‬ ‫دهلیزی‬ ‫بعضی یاخته های ماهیچه قلب ویژگی هایی دارند که آنها را برای تحریک‬ ‫خود به خودی قلب اختصاصی کرده است‪.‬پراکندگی این یاخته ها به صورت شبکه ای‬ ‫از رشته ها و گره ها در بین سایر یاخته هاست که به مجموع آنها شبکه هادی قلب‬ ‫می گویند‪.‬یاخته های این شبکه با دیگر یاخته های ماهیچه قلبی ارتباط دارند‪.‬در‬ ‫این شبکه پیام های الکتریکی برای شروع انقباض ماهیچه قلبی ایجاد می شوند و‬ ‫به سرعت در همه قلب گسترش می یابند‪.‬‬ ‫شبکۀ ‏هادی قلب شامل دو گره و دسته هایی از تارهای تخصص یافته برای‬ ‫ایجاد و هدایت سریع جریان الکتریکی است‪.‬گره ّاول یا گره سینوسی ــ دهلیزی در‬ ‫گره دهلیزی بطنی‬ ‫دیوارۀ پشتی دهلیز راست و زیر منفذ بزرگ سیاهرگ زبرین قرار دارد‪.‬این گره بزرگ‏تر‬ ‫شکل ‪  7‬ــ شبکۀ هادی قلب؛ شبکه‬ ‫هادی به رنگ سبز نمایش داده شده و شروع‏کنندۀ پیام های الکتریکی است‪ ،‬به همین دلیل به آن پیشاهنگ یا ضربان ساز می‏گویند‪.‬‬ ‫گره دوم یا گره دهلیزی ــ بطنی در دیوارۀ پشتی دهلیز راست‪ ،‬و در عقب دریچۀ سه لختی است‪.‬ارتباط‬ ‫است‪.‬‬ ‫بین این دو گره از طریق رشتههای شبکه هادی انجام می شود که جریان الکتریکی ایجاد شده در‬ ‫گره پیشاهنگ را به گره دوم منتقل می کند‪.‬پس از گره دهلیزی بطنی رشته هایی از بافت هادی که‬ ‫در ٔ‬ ‫دیواره بین دو بطن وجود دارند به دو مسیر راست و چپ تقسیم می شوند و جریان الکتریکی را در‬ ‫بطن ها پخش می کنند‪.‬در نتیجه پیام الکتریکی به یاخته های ماهیچه قلبی منتقل می شود و بطن ها‬ ‫به طور هم زمان منقبض می شوند (شکل ‪.)7‬‬ ‫ّ‬ ‫با توجه به شکل بافت گرهی در قلب‪ ،‬اهمیت دو مورد زیر را در کار‬ ‫فعالیت‬ ‫قلب توضیح دهید‪:‬‬ ‫‪1‬ــ فرستادن پیام از گره دهلیزی بطنی به درون بطن‪ ،‬با فاصلۀ زمانی انجام می‏شود‪.‬‬ ‫‪2‬ــ انقباض بطن‏ها از قسمت پایین آنها شروع می شود و به سمت باال ادامه می یابد‪.‬‬