Dýchání

{{možná hledáte|tento=výměně plynů|jiné=[[buněčné dýchání]], navazující metabolické pochody související s výrobou energie}}
[[Soubor:Breathing corset.gif|thumb|Ilustrace změny lidského těla během dýchání]]
'''Dýchání''' ('''respirace, ventilace''') je proces výměny [[plyn]]ů, zejména [[kyslík]]u a [[oxid uhličitý|oxidu uhličitého]], mezi [[organismus|organismem]] a jeho externím prostředím. Projevem tohoto procesu navenek je '''dech'''. Dýchání však představuje rovněž kaskádu [[chemická reakce|chemických reakcí]] v [[buňka|buňkách]], které se označují jako [[buněčné dýchání]], tedy užití kyslíku k [[oxidace|oxidaci]] [[organické látky|organických molekul]] a k výrobě [[adenosintrifosfát|ATP]]. Dýchání je proces typický pro [[aerobní]] organismy.
Zdrojem kyslíku je vnější prostředí, rovněž zvané ''respirační médium''. Respiračním médiem může být [[vzduch]] (např. u suchozemských [[Živočichové|živočich]]ů, většiny [[rostliny|rostlin]] a [[houby|hub]]) nebo [[voda]] (především vodní živočichové). 
== Dýchací soustava ==
[[Soubor:Respiratory_system_complete_en.png|thumb|right|Lidská [[dýchací soustava]] (anglicky)]]
{{viz též|dýchací soustava}}
Místem, kde probíhá výměna plynů, je tzv. ''respirační povrch''. Mechanismem přenosu plynů je vždy [[difuze]], jejíž rychlost je přímo úměrná povrchu, jímž výměna probíhá, a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti, přes níž difuze probíhá.<ref name=campbell>{{Citace monografie
 | příjmení = Campbell
 | jméno = Neil A.
 | příjmení2 = Reece
 | jméno2 = Jane B.
 | titul = Biologie
 | vydavatel = Computer press
 | místo = Praha
 | rok = 2006
 | isbn =
 | strany = 1332
}}</ref> U [[prvok]]ů a dalších [[jednobuněčný organismus|jednobuněčných organismů]] probíhá dýchání na celém povrchu těla (buňky). Také u [[žahavci|žahavců]] a [[ploštěnci|ploštěnců]] nejsou vyvinuty žádné specializované mechanismy a dýchání probíhá na celém povrchu jejich těla (stejně jako u [[žížala|žížaly]]). 
U jiných [[mnohobuněčný organismus|mnohobuněčných]] živočichů jsou vyvinuty specializované [[orgán]]y, které mají zpravidla velký povrch. Třemi nejběžnějšími dýchacími orgány jsou [[plíce]], [[žábry]] a [[vzdušnice]].<ref name=campbell /> Tyto orgány vytváří specifickou orgánovou soustavu, zvanou [[dýchací soustava]]. Rozlišujeme různé [[dýchací soustava|dýchací soustavy]], specializované na různé životní podmínky. Zatímco [[žábry]] se vyskytují především u vodních organismů, [[plíce]] se vyvinuly u organismů suchozemských. Přesto je mechanismus funkce u všech dýchacích soustav podobný.
== Proces dýchání ==
Při dýchání dochází k tzv. ventilaci, díky níž je čerstvý vzduch stále v kontaktu s povrchem dýchacího orgánu. V praxi to u suchozemských [[obratlovci|obratlovců]] znamená, že '''nádechem''' se dostane nový vzduch do [[plíce|plic]] a '''výdechem''' se použitý vzduch odstraní. U různých skupin organismů se však vyvinuly rozdílné mechanismy ventilace dýchacího orgánu. 
Po těle se rozvádí kyslík buď systémech "trubek" (vzdušnice hmyzu), nebo častěji rozpuštěn v krvi. V krvi jsou přítomné [[dýchací pigmenty]], jako je [[hemocyanin]] (někteří [[členovci]], [[měkkýši]]), nebo [[hemoglobin]] ([[obratlovci]]).
== Mechanismus dýchání u suchozemských obratlovců ==
=== Vdech a výdech ===
Dýchací pohyby obecně zabezpečuje [[dýchací svalstvo]] a některé další orgány. Známe rozličné způsoby, jak do [[plíce|plic]] dostat čerstvý vzduch.
Například [[žáby]] dýchají při pozitivním tlaku. To znamená, že před vdechem sníží dno [[dutina ústní|dutiny ústní]], natáhnou vzduch do [[nozdry|nozder]], stlačí ústní dutinu a vzduch je vtlačen dolů do [[průdušnice]]. U [[člověk]]a a jiných [[savci|savců]] se vyvinulo dýchání při negativním tlaku. U člověka je nitrohrudní tlak při vdechu i výdechu negativní vůči [[atmosférický tlak|atmosférickému tlaku]] (při maximálním výdechu může být pozitivní). Konkrétní hodnoty u člověka jsou přibližně -0,8 kPa při vdechu a -0,33kPa při výdechu. Vzduch je při tomto způsobu do plic tažen, nikoliv tlačen.
Rozdíl mezi max. nádechem a max. výdechem se nazývá vitální kapacita.
=== Dýchací svaly savců ===
Dýchací svaly mění [[objem]] [[hrudní koš|hrudního koše]], načež se roztahují plíce. Plyn se vždy přesouvá z místa vyššího tlaku do nižšího tlaku, a proto je vzduch nasáván do plic. Naopak při výdechu se objem plic zmenší a vzduch je vytlačen ven. Dýchací svaly se rozdělují na inspirační (vdechové) a na exspirační (výdechové), obě skupiny ještě na základní a na pomocné (pomocné jsou aktivní jen při zvýšené zátěži). 
Mezi '''vdechové''' svaly patří zejména [[bránice]], která se při stahu vyklenuje do dutiny břišní, čímž prodlužuje podélnou osu hrudníku. Inervována je prostřednictvím [[brániční nerv|bráničního nervu]]. Dále se ve větší míře uplatňují [[zevní mezižeberní svaly]]) (zdvihají žebra) a [[šikmé svaly]] (musculi scaleni, uplatňují se při zvýšené intenzitě dýchání). Také [[zdvihač hlavy]] (Musculus sternocleidomastoideus) zvedá částečně [[hrudní koš]]. Naopak při výdechu 
Při nezvýšeném dýchání je základním mechanismem '''výdechu''' pasivní [[retrakce]] plic a hrudníku vlastní tíhovou silou, případně potenciální elastickou sílou hrudníku a plic. Proto se v klidu neúčastní výdechu žádné svaly. Při zvýšené zátěži se uplatňují svaly pomocné, jako svaly tzv. [[břišní lis|břišního lisu]], které táhnou bránici nahoru. Břišní lis tvoří přímý sval břišní, vnější a vnitřní šikmý sval břišní, příčný sval břišní aj. Dále se v tomto procesu mohou uplatnit [[vnitřní mezižeberní svaly]], které táhnou žebra dolů.
=== Přenos krví ===
V [[plicní sklípek|plicních sklípcích]] kyslík [[difuze|difunduje]] do krve, a to na základě pravidla, že kyslík má v odkysličené krvi nižší [[parciální tlak]]. V rámci toho přechází přes tenký vlhký [[epitel]] plicních sklípků. Naopak oxid uhličitý má v krvi vyšší parciální tlak, a proto v plicích uniká přes epitel ven z [[kapiláry|kapilár]]. K přenosu v krvi využívají suchozemští obratlovci [[dýchací pigmenty|dýchacích pigmentů]]. U téměř všech obratlovců je jím [[hemoglobin]] v [[červené krvinky|červených krvinkách]]. Hemoglobin má čtyři podjednotky, každá má svůj [[kofaktor]] (tzv. [[hemová skupina]]), jenž v svém centru nese atom [[železo|železa]]. Každá molekula může přenášet čtyři molekuly [[kyslík|O<sub>2</sub>]]. Z krve se dostává ven kyslík v tenkých [[kapiláry|kapilárách]], kde se radikálně zpomaluje rychlost krve a kyslík podle [[gradient]]u svého parciálního tlaku přestupuje z krve do okolních [[tkáň|tkání]].
== Řízení dýchání ==
=== Dýchací centra ===
Dýchací svaly u člověka jsou inervovány [[motoneuron]]y umístěnými v C4-C8 a Th1-Th7 (v 1. až 8. krčním [[mícha|míšním segmentu]] a v 1. až 7. hrudním míšním segmentu). Těmto motoneuronům je nadřazené tzv. '''dýchací centrum''' v [[medulla oblongata|prodloužené míše]]. To je tvořeno dvěma skupinami neuronů, jež se navzájem inhibují: Jedna skupina, aktivní při vdechu, inhibuje druhou skupinu aktivní při výdechu a naopak. (Toto dýchací centrum také reaguje zvýšením frekvence v důsledku zvýšených potřeb organismu při tělesné zátěži.) Dýchacímu centru v prodloužené míše je nadřazena [[retikulární formace]] v prodloužené míše, která moduluje činnost dýchacího centra na základě aferentních signálů z periferních receptorů prostřednictvím různých [[zpětná vazba|zpětných vazeb]] a také signálů z vyšších etáží [[mozek|mozku]]. 
Na rozdíl od ovlivnění činnosti srdce je možné do dýchání zasahovat i vědomě: Je možné zadržet dech, ovlivnit rychlost dýchání apod. Daleko významnější však v tomto ohledu jsou automatické mechanismy, které řídí dýchání samostatně. Jejich chod zajišťuje především [[autonomní nervová soustava]]. Dýchání je úzce spjato s činností [[kardiovaskulární soustava|oběhové soustavy]]. Je také ovlivněno např. [[kašlací reflex|kašlacím]] a [[kýchací reflex|kýchacím reflexem]], polykáním, zíváním, mluvením, zpíváním a různými emočními a psychickými vlivy.
=== Receptory a reflexy ===
[[Glomus caroticum]] a [[glomus aorticum]], '''periferní chemoreceptory''' v oblouku aorty a při [[a.carotis communis]] registrují [[parciální tlak]] [[kyslík]]u (P<sub>O2</sub>) v arteriální krvi, ještě citlivější jsou na vzestup parciálního tlaku [[oxid uhličitý|CO<sub>2</sub>]] a snížení [[kyselost|pH]] krve. Tyto receptory informují výše nadřazená centra zvýšením své frekvence impulsů. U kyslíku se to děje při snížení P<sub>O2</sub> pod 13kPa (normální hodnota je 13,66 kPa).<ref name="Silbernagl">Silbernagl, S. a kol.: Atlas fyziologie člověka, Grada Publishing, 3. české vydání, Praha 2004. s. 108</ref> Signály z glomus caroticum a aorticum cestou [[bloudivý nerv|n.vagus]] a [[nervus glossopharyngeus|n.glossopharyngeus]] zajistí zvýšení dýchací frekvence, které zajistí opětovnou normalizaci P<sub>O2</sub>.
'''Centrální chemosenzory''' na přední straně prodloužené míchy reagují na vzestup CO<sub>2</sub> a pH v [[likvor]]u. Následuje jimi zprostředkované zvýšení dýchací frekvence , které hladinu CO<sub>2</sub> v krvi a v likvoru sníží (pH se zvýší). Tento mechanismus je velmi efektivní: Např. při zvýšení P<sub>CO2</sub> z 5 kPa na 9kPa se minutový dýchací objem zvýší desetinásobně.<ref name="Silbernagl" />
'''[[Heringův-Breuerův reflex]]''' (taktéž Breuerův-Heringův reflex) snižuje hloubku dechů při zvýšené ventilaci. Na jeho počátku jsou tahové receptory v plicích, ve stěně [[trachea|trachey]] a [[bronchus|bronchů]].
Činnost dýchacích svalů je ovlivňována [[zpětná vazba|zpětnými vazbami]] zprostředkovanými [[svalové vřeténko|svalovými vřeténky]]. Tyto místní míšními reflexy přizpůsobují činnost dýchacích svalů odporům v plic a v hrudníku, které se mění v průběhu dýchání. 
== Poruchy související s dýcháním ==
* [[anafylaktický šok]] - silná [[alergická reakce]]
* [[apnoe]] - zástava dechu
* [[Aspirace (medicína)]]
* [[Astma]]
* [[Dušení (dýchání)|Dušení]]
* [[dyspnoe]] - [[dušnost]]
* [[hypoxie]] - nedostatečné zásobování tkání kyslíkem
* [[myastenie]] - [[svalová ochablost]] a abnormální [[únava]]
* [[Otrava oxidem uhličitým]] - CO<sub>2</sub>
* [[Otrava oxidem uhelnatým]] - CO
* [[Plynová embolie]] - [[embolie]] = náhlé zablokování [[krev]]ní [[cévy]]
* [[pneumonie]] - zápal plic
* [[Silný akutní respirační syndrom]]
* [[Syndrom náhlého úmrtí kojenců]]
* [[plicní edém]]
* [[utopení]]

=== Literatura ===
* Silbernagl, S. a kol.: Atlas fyziologie člověka, Grada Publishing, 3.české vydání, Praha 2004.
== Reference ==
<references/>


{{Článek z Wikipedie}}
[[Kategorie:Dýchání]]
[[Kategorie:Ekologie]]
[[Kategorie:Buněčné dýchání]]