Pljuča: funkcija, zgradba in izmenjava plinov pri vretenčarjih

Pljuča: funkcija, zgradba in izmenjava plinov pri vretenčarjih — pregled vloge pljuč, alveol, pretoka kisika in CO2 ter pomen za dihanje in zdravje.

Pljuča so organ številnih vretenčarjev (živali s hrbtenico). Njihova osnovna naloga je izmenjava plinov: iz zraka sprejemajo kisik (O2) in izločajo ogljikov dioksid (CO2). Večina vretenčarjev s pljuči ima dve pljuči, a obstajajo izjeme (npr. nekatere kače imajo različno razvito levo ali desno pljučno krilo).

Zgradba pljuč

Pljuča so sestavljena iz več nivojev razvejanih zračnih poti: sapnik (traheja), glavni bronhi, manjši bronhiji in bronhioli, ki se na koncu razcepijo v drobne mehurčke – alveole. Alveole so obložene z zelo tanko epitelno plastjo in obdane s številnimi drobnimi krvnih žilami (kapilarami). Skupna površina alveol je zelo velika – pri ljudeh znaša približno toliko, kot površina nogometnega igrišča (približno 60–80 m²), kar omogoča učinkovito difuzijo plinov. Število alveol v človeških pljučih je ocenjeno na približno 300 milijonov.

Površinsko aktivna snov (surfaktant), ki jo proizvajajo specializirane celice v alveolah (tip II pnevmociti), zmanjšuje površinsko napetost in preprečuje, da bi se alveole zrušile ob izdihu. Tanka izmenjalna membrana (epitel + kapilarni endotelij) omogoča hitro difuzijo O2 in CO2 med zrakom v alveolah in kri.

Funkcija in izmenjava plinov

V alveolah poteka pasivna izmenjava plinov po delnem tlaku (parcialnem pritisku). Ker je parcialni pritisk kisika v alveolarnem zraku višji kot v krvi, kisik prehaja v krvne kapilare in se veže na hemoglobin v rdečih krvničkah. Po drugi strani ima ogljikov dioksid v krvi večji parcialni pritisk kot v alveolah, zato prehaja v nasprotni smeri in se izloči z izdihanim zrakom.

Kri, bogata s kisikom, se nato vrne v srce, od koder se razpošlje po telesu. Ogljikov dioksid v obliki topnega plina, raztopljenega CO2 ali kot bikarbonat (HCO3−) potuje nazaj v pljuča, kjer se ponovno sprosti iz krvi in izdiha.

Mehanika dihanja

Dihanje vključuje ventilacijo (pretok zraka v in iz pljuč) in perfuzijo (pretok krvi skozi pljučne kapilare). Pri sesalcih je glavni dihalni mišični organ prepona, ki pri krčenju poveča prostornino prsne votline in povzroči vstop zraka v pljuča (negativni pritisk). Pomembne so tudi medrebrne mišice in gibanje prsnega koša. Pri drugih vretenčarjih (ptice, dvoživke, plazilci) so načini ventilacije prilagojeni njihovim potrebam: ptice imajo sistem zračnih vrečk, ki omogoča enosmerni pretok zraka in zelo učinkovito izmenjavo plinov med letenjem; dvoživke delno uporabljajo pljuča in deloma kožno dihanje.

Razlike pri vretenčarjih

• Ribe običajno nimajo pljuč, ampak škrge, ki izmenjujejo pline med vodo in krvjo.
• Dvoživke (npr. žabe) lahko dihajo preko pljuč in kože – koža je pri mnogih dvoživkah vlažna in bogato prekrita s kapilarami.
• Ptice imajo posebno zgradbo dihalnega sistema z zračnimi vrečkami, ki zagotavlja stalen pretok svežega zraka skozi pljučne parabronhije tudi med izdihom.
• Pri sesalcih so pljučne alveole glavno mesto izmenjave plinov, pri nekaterih plazilcih pa so pljuča manj razvejana in imajo drugačno notranjo strukturo.

Prenos kisika v krvi

Kisik se v krvnem obtoku prevaža predvsem vezan na hemoglobin v rdečih krvničkah; del je tudi raztopljen v plazmi. Hemoglobin povečini sprosti kisik v tkivih, kjer je parcialni pritisk kisika najnižji. Ogljikov dioksid se v krvi prevaža kot raztopljen plin, vezan na beljakovine ali v obliki bikarbonata, kar omogoča učinkovito odstranjevanje presnovnega CO2 iz telesa.

Bolezni in varovanje pljuč

Pljuča so občutljiva na poškodbe in bolezni: med pogostejše spadajo okužbe (npr. pljučnica), vnetja (bronhitis), kronične bolezni (KOPB – kronična obstruktivna pljučna bolezen), astma, raka pljuč in poškodbe zaradi kajenja ali izpostavljenosti onesnaženemu zraku. Za ohranjanje zdravih pljuč so pomembni:

• opustitev kajenja in izogibanje pasivnemu kajenju,
• izogibanje zračnemu onesnaženju in škodljivim snovem na delovnem mestu,
• cepljenja proti boleznim, kot so gripi in pnevmokokom, kjer je to priporočljivo,
• redna telesna dejavnost, ki izboljšuje kapaciteto dihanja in cirkulacijo,
• zgodnje zdravljenje okužb in kroničnih stanj ter upoštevanje navodil zdravnika.

Pljuča so torej ključen organ za preskrbo celic s kisikom in za odstranjevanje ogljikovega dioksida. Njihova kompleksna zgradba — velika površina, tanka izmenjalna membrana in bogata kapilarna mreža — omogoča učinkovito izmenjavo plinov, ki je nujna za aerobno presnovo in življenje vretenčarjev.

Vprašanja in odgovori

V: Kakšna je funkcija pljuč pri vretenčarjih?

V: Koliko pljuč ima večina vretenčarjev?

V: Kaj se dogaja v pljučih med izmenjavo plinov?

V: Kaj so alveole?

V: Kakšna je funkcija ogljikovega dioksida v pljučih?

V: Kam gre kri, napolnjena s kisikom, ko zapusti pljuča?

V: Kam gre ogljikov dioksid, ko zapusti pljuča?

Išči po črki