Respiratory System – Gurukula JL special | పదార్థాల విచ్ఛిన్నం.. శక్తి ఉత్పన్నం.. ఉష్ణమోచకం
Human Respiratory System Gurukula JL special
శ్వాసక్రియ
- జీవులు సజీవులుగా ఉండటానికి మూల కారణం తాము తీసుకునే ఆహారం ద్వారా జీవక్రియలను నిర్వహించడమే. పోషకాల నుంచి శక్తిని ఉత్పన్నం చేయడంలో శ్వాసక్రియ ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తుంది. శ్వాసక్రియ ఒక విచ్ఛిన్న క్రియ. ఇందులో సంక్లిష్ట పదార్థాలు సరళ రూపాలుగా మార్పు చెందుతాయి.
- శ్వాసక్రియ అనే పదం Respire అనే లాటిన్ పదం నుంచి ఏర్పడింది. రెస్పైర్ అంటే పీల్చడం అని అర్థం. 18వ శతాబ్దంలో లెవోయిజర్, జోసెఫ్ ప్రీస్ట్లీ అనే శాస్త్రవేత్తలు వాయు ధర్మాలు, వాయు వినిమయం, శ్వాసక్రియ గురించి చేసిన సమగ్ర పరిశోధనల ఆధారంగా మన శరీరంలో జరిగే వాయు మార్పిడి గురించి అనేక విషయాలు తెలుసుకోగలిగారు.
- శ్వాసక్రియలో వాయువుల వినిమయం రెండు రకాలుగా జరుగుతుంది. అవి ఉచ్ఛాసం, నిశ్వాసం.
ఉచ్ఛాసం: గాలిని లోపలికి పీల్చుకునే ప్రక్రియను ఉచ్ఛాసం అంటారు.
నిశ్వాసం: గాలిని బయటకు వదిలే ప్రక్రియను నిశ్వాసం అంటారు.
వాయు ప్రసార మార్గం - నాశికా రంధ్రాల నుంచి వాయుగోణుల వరకు వాయు ప్రసార మార్గాన్ని పరిశీలిస్తే ప్రతి అవయవంలోనూ ఆసక్తికర అంశాలు కనిపిస్తాయి.
నాసికా రంధ్రాలు: సాధారణంగా వాయువు శరీరంలోకి ప్రవేశించే మార్గం.
నాసికా కుహరం: వాయువు వడపోయబడుతుంది. నాసికా కుహరంలో గాలి ఉష్ణోగ్రత, శరీర ఉష్ణోగ్రత సమానమవుతుంది. తేమ గాలిలో కలుస్తుంది.
గ్రసని: ఇది ఆహార, వాయు మార్గాలకు కూడలి. దీనిపై గల కండర కవాటం ఉపజిహ్వక, ఆహార, వాయు మార్గాలను నియంత్రిస్తుంది.
స్వరపేటిక: దీన్నే శబ్దపేటిక అంటారు. దీనిలో స్వరతంత్రులు ఉంటాయి. ఊపిరితిత్తుల నుంచి బయటకు వచ్చే గాలి స్వరతంత్రుల మీదుగా ప్రయాణించేటప్పుడు వాటిని కంపింపజేయడం ద్వారా మనం మాట్లాడటం, పాడటం చేయగలుగుతాం.
వాయునాళం: ఇది ఊపిరితిత్తుల వరకు గాలిని తీసుకెళ్లే నిర్మాణం. ఇది శ్వాసనాళాలు, శ్వాసనాళికలుగా చీలి వాయు కోశగోణులలోకి ప్రవేశిస్తాయి.
వాయుకోశ గోణులు: ఇవి చిన్నవిగా ఉండి ఎక్కువ సంఖ్యలో ఉంటాయి. దీనిలో వాయు మార్పిడి జరుగుతుంది. అంటే ఆక్సిజన్ రక్తంలోకి కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ వాయుగోణుల్లోకి ప్రవేశిస్తాయి. వీటిని ఊపిరితిత్తుల నిర్మాణాత్మక, క్రియాత్మక ప్రమాణంగా వ్యవహరిస్తారు.
ఊపిరితిత్తులు: ఊపిరితిత్తులను గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్త్రాన్ని ‘పల్మనాలజీ’ అంటారు. ఇవి స్థితిస్థాపక శక్తి కలిగిన స్పాంజి వంటి నిర్మాణాలు. ఉరఃకుహరంలో అమరి ఉంటాయి. ఉరఃకుహరంలో ఎడమ వైపు గుండె ఉండటం వల్ల ఆ వైపున ఉన్న ఊపిరితిత్తి చిన్నదిగా ఉంటుంది. ఊపిరితిత్తులను కప్పుతూ ‘ప్లూరా’ అనే రెండు పొరలుంటాయి. ఈ పొరల మధ్య ఉండే ద్రవం ఊపిరితిత్తులను బాహ్య అఘాతాల నుంచి కాపాడుతుంది. ఊపిరితిత్తుల లోపలి భాగం లక్షల సంఖ్యలో ఉండే వాయుకోశ గోణులను కలిగి ఉండి వాయుమార్పిడి జరిగే వైశాల్యాన్ని పెంచుతుంది. - ఊపిరితిత్తులు గాలిని తమంతట తాముగా లోపలికి తీసుకోవడం గాని, బయటకు పంపడం గాని చేయలేవు. ఛాతీ కండరాలు, ఉరఃకుహరాన్ని వేరుచేసే కండరయుతమైన ఉదర వితానం అనే పొర ఊపిరితిత్తుల్లోకి గాలి రావడానికి, బయటకు పోవడానికి సహాయపడతాయి. మానవుడిలో ఊపిరితిత్తుల సామర్థ్యం 5800 మిల్లీ లీటర్లు. విశ్రాంతి దశలో సుమారు 500 మిల్లీ లీటర్ల గాలిని లోపలికి తీసుకుని, బయటకు వదులుతాయి. మనం పూర్తిగా ఊపిరితిత్తుల్లోని గాలిని బయటకు పంపినప్పటికీ ఇంకా 1200 మిల్లీ లీటర్ల వాయువు ఊపిరితిత్తుల్లో మిగిలే ఉంటుంది.
- ఆక్సిజన్ రక్తంలోకి వ్యాపన పద్ధతి ద్వారా ప్రవేశించగానే అది వెంటనే హిమోగ్లోబిన్తో బంధాన్ని ఏర్పరుచుకొని ఆక్సీహిమోగ్లోబిన్ ఏర్పడుతుంది. ఈ రక్తం కణజాలాలకు చేరినప్పుడు ఆక్సిజన్.. హిమోగ్లోబిన్ నుంచి విడిపోయి కణజాలాల్లోకి ప్రవేశిస్తుంది.
- కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ సాధారణంగా బై కార్బోనేట్ రూపంలో రవాణా అవుతుంది. కొంత భాగం హిమోగ్లోబిన్తో కలుస్తుంది. మరికొంత ప్లాస్మాలో కరుగుతుంది.
శ్వాస వర్ణకాలు
హిమోగ్లోబిన్: సకశేరుకాల ఎర్రరక్త కణాల్లో ఐరన్ కలిగిన ఆక్సిజన్ను రవాణా చేసే మెటల్లోప్రొటీన్. ఇందులో గ్లోబిన్ అనే ప్రొటీన్ ఉంటుంది. రక్తంలోని హిమోగ్లోబిన్ ఊపిరితిత్తుల నుంచి మిగిలిన శరీర భాగాలకు ఆక్సిజన్ చేరవేస్తుంది. రక్తం ఎరుపు రంగులో ఉండటానికి కారణం ఈ వర్ణకమే.
హిమోసయనిన్: కొన్ని అకశేరుక జంతువుల శరీరమంతా ఆక్సిజన్ను రవాణాచేసే మెటల్లో ప్రొటీన్. ఇందులో కాపర్ను కలిగి ఉంటుంది. ఇవి ఒకేఒక ఆక్సిజన్ అణువును రివర్స్గా బంధిస్తాయి. రక్తం నీలం రంగులో ఉండటానికి కారణం ఈ వర్ణకమే. ఉదా: నత్త, పీత
క్లోరోక్రూవరిన్: అనెలిడా వర్గ జీవుల్లో కనిపించే శ్వాస వర్ణకం. ఆక్సిజన్ లేనప్పుడు ఇది ఆకుపచ్చ వర్ణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఐరన్ అణువును కలిగి ఉంటుంది.
ఊపిరితిత్తుల వ్యాధులు
క్షయ: మైకోబ్యాక్టీరియం ట్యూబర్క్యులోసిస్ అనే బ్యాక్టీరియా ఊపిరితిత్తులను ప్రభావితం చేసే వ్యాధి. మార్చి 24న ప్రపంచ క్షయ దినోత్సవం నిర్వహిస్తారు.
న్యుమోనియా: పెద్దలు, పిల్లల్లో సాధారణంగా బ్యాక్టీరియా వల్ల ఊపిరితిత్తులు ఇన్ఫెక్షన్కు
గురవుతాయి. స్ట్రెప్టోకోకస్ న్యుమోనియే అనే బ్యాక్టీరియా వల్ల కలిగే వ్యాధి న్యుమోనియా. కఫంతో కూడిన దగ్గు, శ్వాస తీసుకోవడం కష్టంగా ఉండటం ఈ వ్యాధి లక్షణాలు.
కణ శ్వాసక్రియ
- శరీరంలో జరిగే వివిధ జీవక్రియలకు అవసరమైన శక్తిని ఆహార పదార్థాల్లో గల రసాయన బంధాలను విడగొట్టడం ద్వారా విడుదల చేసే వివిధ రసాయన చర్యల సమాహారాన్ని కణ శ్వాసక్రియ అంటారు.
- ఆక్సిజన్ సమక్షంలో శ్వాసక్రియ జరిగితే దాన్ని వాయు సహిత శ్వాసక్రియ అంటారు. ఆక్సిజన్ లేనప్పుడు శ్వాసక్రియ జరిగితే దాన్ని అవాయు శ్వాసక్రియ అంటారు. కేంద్రక పూర్వజీవులైన బ్యాక్టీరియాల్లో కణశ్వాసక్రియ కణద్రవ్యంలో జరుగుతుంది. నిజకేంద్రక జీవుల్లో శ్వాసక్రియలోని కొంతభాగం కణద్రవ్యంలోనూ, మరికొంత భాగం మైటోకాండ్రియాలోనూ జరుగుతుంది. ఈ శరీరంలో విడుదలైన శక్తి ATP రూపంలో నిల్వ ఉంటుంది. అందువల్ల మైటోకాండ్రియాలను కణశక్త్యాగారాలు అంటారు.
- గ్లూకోజ్ విచ్ఛిన్నం చెందడం వల్ల విడుదలైన శక్తి అడినోసిన్ ట్రై ఫాస్ఫేట్ రూపంలో నిల్వ ఉంటుంది. ఇది చిన్నమొత్తాల్లో ఉండే రసాయనిక శక్తి. దీన్ని కణం ‘ఎనర్జీ కరెన్సీ’ అంటారు. ఇలా నిల్వ ఉన్న శక్తి కణంలో అవసరమైన చోటుకు రవాణా అవుతుంది. ప్రతి ATPలో 72000 క్యాలరీల శక్తి ఉంటుంది. ఈ శక్తి ఫాస్ఫేట్ బంధాల రూపంలో నిల్వ ఉంటుంది.
- చేపల వంటి కొన్ని జలచర జీవులు శ్వాసక్రియ కోసం మొప్పలు అనే ప్రత్యేక అవయవాలు అభివృద్ధి చేసుకున్నాయి. మొప్పల ద్వారా జరిగే శ్వాసక్రియను చర్మీయ శ్వాసక్రియ అంటారు. కప్పలు చర్మం, ఊపిరితిత్తులు, ఆస్యగ్రసని కుహరం ద్వారా శ్వాసక్రియ జరుపుతాయి.
- సముద్ర మట్టం వద్ద హిమోగ్లోబిన్ ఆక్సిజన్తో పూర్తిగా సంతృప్తం చెందుతుంది. దాదాపు ప్రతి హిమోగ్లోబిన్ అణువు ఆక్సిజన్తో బంధాన్ని ఏర్పరిచి ఆక్సీహిమోగ్లోబిన్గా మారుతుంది. సముద్ర మట్టానికి 13 కిలోమీటర్ల పైన ఆక్సిజన్ లభ్యత చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. సముద్ర మట్టంతో పోలిస్తే కేవలం ఐదో వంతు ఆక్సిజన్ మాత్రమే లభ్యమవుతుంది. ఈ పరిస్థితుల్లో లభ్యమయ్యే ఆక్సిజన్ సగం హిమోగ్లోబిన్ అణువులను మాత్రమే సంతృప్తం చేయగలుగుతుంది.
- వాయు సహిత శ్వాసక్రియలో గ్లూకోజ్ అణువులోని శక్తి నాలుగు ప్రధాన దశలైన ైగ్లెకాలసిస్, పైరూవికామ్ల ఆక్సీకరణం, క్రెబ్స్ వలయం, ఎలక్ట్రాన్ రవాణా వ్యవస్థల ద్వారా విడుదలవుతుంది. నిజకేంద్రక జీవుల్లో ైగ్లెకాలసిస్ మాత్రమే కణద్రవ్యంలో జరుగుతుంది. మిగిలిన మూడు దశలు మైటోకాండ్రియాలో జరుగుతాయి.
- ైగ్లెకాలసిస్ అనే పదం గ్రీకు పదాలైన ైగ్లెకిస్= చక్కెర, లైసిస్= విచ్ఛిత్తి నుంచి ఉద్భవించింది.
అవాయు శ్వాసక్రియ: ఆక్సిజన్ లభ్యం కాకపోవడం వల్ల కర్బన పదార్థాలు పాక్షికంగా ఆక్సీకరణం చెందే చర్యను అవాయు శ్వాసక్రియ అంటారు. అవాయు శ్వాసక్రియను జరిపే జీవులను అవాయు జీవులు అంటారు. ఇవి రెండు రకాలు. అవి అవికల్ప అవాయు జీవులు, వైకల్పిక అవాయు జీవులు.
ఎ. అవికల్ప అవాయు జీవులు: ఆక్సిజన్ సమక్షంలో మనుగడ సాగించలేని అవాయుజీవులను అవికల్ప అవాయు జీవులంటారు.
ఉదా: క్లాస్ట్రీడియమ్ బొట్యులినమ్
బి. వైకల్పిక అవాయు జీవులు: వాయు సహిత పరిస్థితులను కూడా తట్టుకునే అవాయు జీవులను వైకల్పిక జీవులు అంటారు.
ఉదా: ఈస్ట్ - అవాయు శ్వాసక్రియ విధానం రెండు దశల్లో జరుగుతుంది.
1. ైగ్లెకాలసిస్ 2. కిణ్వనం గ్లూకోజ్
పైరూవికామ్లం ఆల్కహాల్
వాయు శ్వాసక్రియ అవాయు శ్వాసక్రియ
ఆక్సిజన్ అవసరం ఉంటుంది ఆక్సిజన్ అవసరం ఉండదు
ఆక్సిజన్ లేకపోతే ఈ చర్య జరగదు ఆక్సిజన్ లేకుండా ఈ చర్య జరుగుతుంది
కార్బన్ డై ఆక్సైడ్, నీరు ఏర్పడతాయి కార్బన్ డై ఆక్సైడ్, నీరు ఏర్పడవు. ఇతర రసాయన యౌగికాలు ఉత్పత్తి అవుతాయి
గ్లూకోజ్ పూర్తిగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది గ్లూకోజ్ పాక్షికంగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది
అధికశక్తి 686 కి.క్యాలరీలు విడుదలవుతుంది తక్కువ శక్తి 56 కిలో క్యాలరీలు విడుదలవుతుంది
36 ATP అణువులు ఏర్పడతాయి రెండు ATP అణువులు ఏర్పడతాయి.
