التنفس (علم وظائف الأعضاء)

في علم وظائف الأعضاء ، التنفس هو عملية بيولوجية تسهل نقل الأكسجين من البيئة الخارجية إلى أنسجة الجسم وإزالة ثاني أكسيد الكربون من الكائن الحي باستخدام الجهاز التنفسي . ^{[ 1 ]}

يختلف التعريف الفيزيولوجي للتنفس عن التعريف البيولوجي للتنفس الخلوي ، وهو عملية أيضية يحصل من خلالها الكائن الحي على الطاقة (على شكل ATP و NADPH ) ^{[ 2 ]} عن طريق أكسدة المغذيات وإطلاق الفضلات. ورغم أن التنفس الفيزيولوجي ضروري لاستمرار التنفس الخلوي وبالتالي الحياة في الحيوانات، إلا أن العمليتين مختلفتان: فالتنفس الخلوي يحدث في خلايا الكائن الحي الفردية، بينما يتعلق التنفس الفيزيولوجي بانتشار ونقل نواتج الأيض بين الكائن الحي والبيئة الخارجية.

يتم تبادل الغازات في الرئتين عن طريق التهوية (المعروفة بالتنفس) والتروية . ^{[ 1 ]} تشير التهوية إلى حركة الهواء داخل وخارج الرئتين، بينما تشير التروية إلى دوران الدم في الشعيرات الدموية الرئوية . [ ^{1 ] في} الثدييات، يتضمن التنفس الفيزيولوجي دورات تنفسية من الشهيق والزفير . الشهيق (استنشاق الهواء) هو عادةً حركة نشطة تُدخل الهواء إلى الرئتين، حيث تتم عملية تبادل الغازات بين الهواء في الحويصلات الهوائية والدم في الشعيرات الدموية الرئوية. يُسبب انقباض عضلة الحجاب الحاجز تغيرًا في الضغط، وهو ما يُعادل الضغوط الناتجة عن المكونات المرنة والمقاومة والقصورية للجهاز التنفسي . على النقيض من ذلك، يُعدّ الزفير (إخراج الهواء) عمليةً سلبيةً في الغالب، مع وجود العديد من الاستثناءات: عند توليد ضغط زائد وظيفي (كالتحدث، والغناء، والهمهمة، والضحك، والنفخ، والشخير، والعطس، والسعال، ورفع الأثقال )؛ وعند الزفير تحت الماء (كالسباحة، والغوص)؛ وعند مستويات عالية من الجهد البدني (كالجري، والتسلق، والرمي) حيث يكون تبادل الغازات أسرع ضروريًا؛ أو في بعض أنواع التأمل المُتحكَّم فيه بالتنفس . ويتطلب التحدث والغناء لدى البشر تحكمًا مستمرًا في التنفس لا تستطيع العديد من الثدييات القيام به.

لا تملأ عملية التنفس الحويصلات الهوائية بالهواء الجوي خلال كل شهيق (حوالي 350 مل لكل نفس)، بل يُخفف الهواء المستنشق بعناية ويُخلط جيدًا مع كمية كبيرة من الغاز (حوالي 2.5 لتر لدى البالغين) تُعرف بالسعة الوظيفية المتبقية ، والتي تبقى في الرئتين بعد كل زفير، ويختلف تركيبها الغازي اختلافًا كبيرًا عن تركيب الهواء المحيط . يشمل التنفس الفيزيولوجي الآليات التي تضمن ثبات تركيب السعة الوظيفية المتبقية ، وموازنتها مع الغازات المذابة في دم الشعيرات الدموية الرئوية، وبالتالي في جميع أنحاء الجسم . لذا، في الاستخدام الدقيق ، تُعتبر كلمتا "التنفس " و "التهوية" مصطلحات فرعية ، وليست مرادفات ، لكلمة "التنفس ". لكن هذه الوصفة لا تُتبع باستمرار، حتى من قِبل معظم مقدمي الرعاية الصحية ، لأن مصطلح معدل التنفس (RR) مصطلح راسخ في مجال الرعاية الصحية ، مع أنه يجب استبداله باستمرار بمعدل التهوية إذا ما تم اتباع الاستخدام الدقيق. أثناء التنفس، تُكسر روابط CH عن طريق تفاعل الأكسدة والاختزال، وبالتالي يُنتج ثاني أكسيد الكربون والماء. تُسمى عملية إنتاج الطاقة الخلوية هذه بالتنفس الخلوي.

توجد عدة طرق لتصنيف وظائف الأعضاء التنفسية:

• سعة الانتشار - مقياس لانتقال الغاز من الرئة إلى خلايا الدم الحمراء 
• مخطط علم الأحياء
• التهوية الميكانيكية – طريقة للمساعدة الميكانيكية أو استبدال التنفس التلقائي 
• أصوات التنفس

• وحدات نيلسونز VCE 1-2 التربية البدنية. حقوق الطبع والنشر محفوظة لشركة سينجايج 2010.

• نظرة عامة في جامعة جونز هوبكنز

• نيلسون، جوران إي. (2010). فسيولوجيا الجهاز التنفسي للفقاريات . كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0-521-70302-4.
• راندال، ديفيد (2002). فسيولوجيا الحيوان لإيكرت . نيويورك: دبليو إتش فريمان وشركاه. ISBN 0-7167-3863-5.علم الأحياء البشري 146149
• سي. مايكل هوجان. 2011. التنفس . موسوعة الأرض. تحرير مارك ماكجينلي وسي جيه كليفلاند. المجلس الوطني للعلوم والبيئة. واشنطن العاصمة