Penyedutan dan penghembusan

Di mana ia berlaku

Pergerakan pernafasan berlaku di dalam toraks, digerakkan oleh diafragma di bawah peparu dan otot interkosta antara rusuk. Proses mekanikal ini dipanggil pengudaraan, dan ia berbeza daripada respirasi, iaitu pembebasan tenaga daripada makanan di dalam sel.

Peparu sendiri tidak mengandungi otot. Ia merupakan organ kenyal dan berongga yang berubah saiz hanya kerana toraks kedap udara di sekelilingnya berubah saiz.

Setiap peparu dibungkus oleh dua membran pleura dengan lapisan nipis bendalir pleura di antaranya, yang mengurangkan geseran dan mengekalkan permukaan peparu tertekan pada dinding toraks. Salur udara bermula dari rongga hidung melalui farinks, larinks dan trakea, kemudian bercabang kepada dua bronkus, bronkiol yang lebih kecil dan akhirnya alveolus, tempat pertukaran gas berlaku.

Input dan output

• Input: udara atmosfera, ditarik melalui hidung atau mulut, trakea, bronkus dan bronkiol ke dalam alveolus semasa penyedutan.
• Input: tenaga daripada respirasi dalam diafragma dan otot interkosta, kerana pengecutan otot memerlukan ATP.
• Input: impuls saraf daripada pusat respirasi di medula oblongata yang menetapkan irama pengecutan.
• Output: udara hembusan, yang mengandungi kurang oksigen, lebih banyak karbon dioksida dan lebih banyak wap air berbanding udara sedutan.
• Output: perubahan isi padu toraks dan tekanan peparu yang berbalik pada setiap nafas, berselang antara tekanan di bawah dan di atas tekanan atmosfera.
• Output: udara segar dalam alveolus, yang mengekalkan kecerunan kepekatan oksigen dan karbon dioksida merentasi dinding alveolus.

Langkah-langkahnya

1. Penyedutan bermula apabila pusat respirasi di medula oblongata menghantar impuls ke diafragma dan otot interkosta luar.
2. Diafragma mengecut dan mendatar, dan otot interkosta luar mengecut, menarik sangkar rusuk ke atas dan ke luar.
3. Isi padu toraks bertambah, jadi tekanan di dalam peparu jatuh di bawah tekanan atmosfera.
4. Udara bergerak daripada tekanan lebih tinggi di luar ke dalam peparu, menuruni kecerunan tekanan, sehingga kedua-dua tekanan menjadi sama.
5. Penghembusan bermula apabila diafragma mengendur dan melengkung ke atas, dan otot interkosta luar mengendur supaya sangkar rusuk bergerak ke bawah dan ke dalam dengan beratnya sendiri; semasa penghembusan paksa, otot interkosta dalam mengecut untuk menarik rusuk lebih ke bawah.
6. Isi padu toraks berkurang, jadi tekanan di dalam peparu naik melebihi tekanan atmosfera.
7. Udara ditolak keluar daripada peparu menuruni kecerunan tekanan, dan anjalan kenyal tisu peparu yang teregang membantu memerahnya keluar.

Mengapa ia penting dan bagaimana ia dikawal

Pernafasan mengekalkan bekalan oksigen segar bergerak masuk ke alveolus dan menyingkirkan karbon dioksida, mengekalkan kecerunan kepekatan yang diperlukan oleh pertukaran gas melalui resapan. Tanpa pengudaraan berterusan, paras oksigen dalam darah akan menurun dan karbon dioksida akan terkumpul.

Pernafasan dikawal oleh pusat respirasi di medula oblongata, yang tidak memerlukan pemikiran sedar. Kemoreseptor di medula dan pada dinding aorta serta arteri karotid mengesan kenaikan kepekatan karbon dioksida, yang menurunkan pH darah.

Pusat respirasi kemudian menghantar impuls lebih kerap ke diafragma dan otot interkosta, jadi pernafasan menjadi lebih laju dan lebih dalam. Semasa bersenam, sel otot berespirasi lebih banyak dan menghasilkan lebih banyak karbon dioksida, dan gelung suap balik ini menaikkan kadar pernafasan sehingga karbon dioksida tambahan itu disingkirkan.

Apabila paras karbon dioksida menurun, rangsangan berkurang dan pernafasan perlahan semula, iaitu satu contoh suap balik negatif.

Bagaimana ia diperiksa

Anda mungkin diminta membandingkan kedudukan diafragma dan sangkar rusuk, serta tekanan dan isi padu toraks, semasa penyedutan dan penghembusan, selalunya menggunakan jadual atau gambar rajah. Anda juga mungkin diminta mengaitkan kadar pernafasan dengan tahap aktiviti atau menerangkan sebab kadar pernafasan meningkat semasa bersenam.

Soalan berstruktur yang lazim menunjukkan model balang loceng: balang kaca dengan kepingan getah di dasarnya mewakili diafragma, tiub berbentuk Y untuk trakea dan bronkus, serta dua belon untuk peparu. Anda dijangka memadankan setiap bahagian dengan struktur sebenar, menerangkan apa yang berlaku pada belon apabila kepingan getah ditarik ke bawah, dan menyatakan satu kelemahan model itu, seperti balang yang tegar sedangkan sangkar rusuk sebenar bergerak.

Jadual banding beza juga lazim, jadi berlatih mengisi jadual empat lajur bagi diafragma, sangkar rusuk, isi padu toraks dan tekanan peparu untuk setiap fasa.

Salah faham biasa

Contoh soalan bergaya peperiksaan

Soalan. Seorang murid membina model mekanisme pernafasan manusia menggunakan balang loceng, tiub kaca berbentuk Y, dua belon dan kepingan getah yang diregangkan merentasi dasar terbuka. (a) Nyatakan struktur badan manusia yang diwakili oleh kepingan getah dan oleh belon.

(b) Huraikan dan terangkan apa yang berlaku pada belon apabila kepingan getah ditarik ke bawah. (c) Terangkan mengapa model ini tidak mewakili penyedutan manusia sepenuhnya.

Jawapan model. (a) Kepingan getah mewakili diafragma dan belon mewakili peparu. (b) Menarik kepingan getah ke bawah menambah isi padu di dalam balang, jadi tekanan udara di dalam balang berkurang ke bawah tekanan atmosfera.

Udara dari luar bergerak menuruni kecerunan tekanan melalui tiub kaca ke dalam belon, jadi belon mengembang. Ini prinsip yang sama seperti penyedutan, apabila diafragma mengecut dan mendatar.

(c) Balang kaca itu tegar, jadi ia tidak dapat menunjukkan sangkar rusuk bergerak ke atas dan ke luar apabila otot interkosta luar mengecut; dalam manusia, diafragma dan sangkar rusuk kedua-duanya menyumbang kepada pertambahan isi padu toraks. Belon juga tiada anjalan kenyal dan alveolus yang banyak seperti peparu sebenar.

Sumber:SRC-DSKP-EN

Soalan lazim