انسان در حال استراحت، حدود 12 الی 15 بار در دقیقه نفس می‌­کشد. حدود 500 میلی‌لیتر هوا در هر بار تنفس وارد ریه‌­ها شده و از آن خارج می‌­شود. تنفس اصطلاحی است که به دو فرآیند اشاره دارد:

• تنفس خارجی که شامل ورود اکسیژن به بدن و دفع دی اکسیدکربن از آن می‌­باشد.
• تنفس داخلی که شامل مصرف اکسیژن و تولید دی اکسید کربن توسط سلول‌­ها و تبادل گازی بین سلول­‌ها و محیط مایع اطراف آن­‌هاست.

وظیفه دستگاه تنفسی

وظیفه دستگاه تنفس تأمین اکسیژن برای سلول‌های بدن و دفع دی اکسید کربن (گاز کربنیک) حاصل از متابولیسم است.

اجزای تشکیل دهنده دستگاه تنفسی

دستگاه تنفس در انسان شامل:

• شش‌­ها (ریه‌ها)
• مجاری هوا
• قفسه سینه که شش‌­ها را در خود جای داده
• ماهیچه­‌های تنفسی است.

به طور کلی دستگاه تنفس را می‌­توان به دو قسمت تقسیم کرد:

1. دستگاه تنفسی فوقانی یا بالایی که متشکل از بینی، حلق، لوزه‌ها و حنجره است.
2. دستگاه تنفسی تحتانی یا زیرین که از نای، نایژه­‌ها، نایژک‌­ها و کیسه‌­های هوایی تشکیل شده است.

• دهان و بينی
  • با نفس کشیدن، هوا از طریق سوراخ­‌های بینی و جریان یافتن در حفرات بینی به بدن ما وارد می‌­شود. هوا در زمان عبور از بینی، تصفیه و مرطوب شده و دمای آن به دمای بدن می­‌رسد.
• حلق
  • انتهای حفرات بینی به حلق مرتبط است. هنگام تنفس هوا از بینی یا دهان، وارد حلق می­‌شود.
• زبان كوچك
  • یک زائده کوچک در انتهای حلق و چسبیده به کام است، که در هنگام بلع راه بینی را می‌­بندد.
• حنجره
  • حنجره حلق و نای را به هم متصل می­‌کند که به نام سیب آدم نیز معروف است. حنجره، حاوی طناب‌های صوتی است و براي توليد صدا به لرزش در می‌آيند.
• نای
  • بعد از حنجره هوا وارد نای می­‌شود. وجود غضروف در دیواره نای آن را از جمع شدن حفظ می­‌کند.
  • نای توسط اپی‌گلوت محافظت­ می­‌شود.
  • وظیفه اپی‌گلوت این است که از ورود غذا به شش­‌ها جلوگیری می‌­کند.
  • هنگامی که فرد کار بلع انجام نمی­‌دهد یعنی غذا نمی­‌خورد، اپی‌گلوت در یک وضعیت روبه بالا یا «بی‌طرف» باقی می­‌ماند و زمانی که غذا می‌­خوریم بر روی نای قرار می‌گیرد تا مواد غذایی وارد مری که قسمتی از دستگاه گوارش ما است، شود.
• نایژه
  •  نای و به دو شاخه چپ و راست تقسیم می‌­شود که به هر یک از آن­‌ها نایژه می‌­گویند. هر نایژه به یک شش متصل است و باعث انتقال هوا به سمت ریه‌­ها می‌گردد.
• نایژک­‌ها
  • نایژه‌­ها در داخل شش­‌ها، منشعب و انشعابات کوچک بسیار زیادی را به وجود می‌­آورد. این انشعابات نایژک­‌ها را می‌­سازند. هر نایژک به خوشه‌ای از کیسه­‌های هوایی منتهی می‌­شود که کار تبادل گازهای اکسیژن و دی اکسید کربن در آن‌ها انجام می­‌گیرد.
• شش‌­ها (ریه‌ها)
  • ریه‌­ها در حفره سینه در دو طرف قلب قرار گرفته‌­اند.
  • شش راست به سه قسمت یا لوب و شش چپ به دو قسمت تقسیم می‌­شود.
  • هر یک از شش­‌ها با پرده‌­ای کیسه‌­ای شکل بنام پرده جنب پوشیده شده است.
  • یک لایه دیگر پرده جنب نیز داخل قفسه سینه را می‌­پوشاند.
  • فضای بین پرده­‌های جنب را فضای جنب، می‌­نامند. وجود لایه نازکی از مایع جنب در فضای جنب، موجب لغزندگی بین دیواره قفسه سینه و شش‌­ها می‌­شود.
  • ریه­‌ها به راحتی بر روی دیواره قفسه سینه می‌­لغزند اما به سختی از آن جدا می­‌شوند. مشابه لغزیدن دو لام شیشه‌­ای مرطوب روی همدیگر است که به سختی می‌­توان آن‌ها را از هم جدا کرد. شش اندامی اسفنجی با سطح داخلی بسیار وسیع برای تبادلات گازی و تداوم حیات می­‌باشد.

ماده‌ای به نام سورفکتانت توسط برخی از سلول‌­های دیواره کیسه­‌های هوایی ترشح می‌­شود و سطح داخل آن را می­‌پوشاند و موجب تسهیل باز شدن طبیعی کیسه‌­های هوایی می‌­شود. سورفکتانت در اواخر دوران جنینی ساخته شده و کمبود آن موجب مشکل تنفسی در نوزادان نارس می‌­شود.

• عضلات تنفسی

عضلات تنفسی در انجام عمل تنفس نقش مهمی دارد، این عضلات عبارتند از:

• • عضلات بین دنده‌‌‌ای خارجی یا عضلات دم

 ماهیچه‌هایی هستند که قفسه سینه را بالا می‌برند و حجم آن را افزایش می‌دهند. زمانی که هوا وارد ریه‌ها می‌شوند این عضلات فعال می‌شوند.

• • عضلات بازدم

ماهیچه‌­هایی هستند که قفسه سینه را پایین می‌برند و حجم آن را کاهش می‌­دهند. زمانی این عضلات فعال می­‌شوند که هوا از ریه خارج می‌­شود.

• • دیافراگم

ديافراگم عضله‌­ای قوی و گنبدی شكل است كه برای عمل تنفس ضروری بوده، همچنين حفره قفسه سينه را از حفره شكم جدا می‌سازد. در زمان دم یا ورود هوا دیافراگم به سمت پایین رفته و موجب باز شدن قفسه سینه و افزایش حجم آن می‌­شود و زمانی که بازدم انجام می‌­شود دیافراگم به سمت بالا رفته و موجب خارج شدن هوا از ریه‌ها می­‌گردد.

عمل تنفس

• هر تنفس از دو قسمت دم و بازدم تشکیل شده است. دم یک عمل فعال و نیازمند صرف انرژی است که توسط آن هوا وارد ریه­‌ها می‌­شود. بازدم یک عمل غیرفعال و بدون نیاز به صرف انرژی است که در نتیجه رفع انقباض عضلات دمی و بازگشت ارتجاعی ریه‌­ها، انجام می‌­شود.
• نقش پرده جنب در تنفس: در انجام دم و بازدم پرده جنب نقش مهمی دارد. فشار فضای میان دو لایه پرده جنب همیشه کمتر از فشار اتمسفر است و به همین دلیل شش­‌ها حتی در حالت بازدم ارادی نیز کاملاً بسته نمی‌شوند.
• وضعیت دستگاه تنفسی قبل از شروع دم: قبل از شروع دم کلیه ماهیچه‌های تنفس در حال استراحت هستند و دیافراگم به صورت یک گنبد است و دنده‌ها در پایین‌ترین وضعیت خود قرار دارند و فشار فضای جنب کمتر از فشار اتمسفر و شش‌­ها در حالت نیمه باز هستند.
• وضعیت دستگاه تنفسی هنگام دم: هنگامی که فرمان عصبی دم توسط مراکز تنفسی در مغز صادر می‌شود اعصاب حرکتی ماهیچه‌های بین دنده‌ای خارجی و دیافراگم را منقبض می‌کنند. انقباض ماهیچه‌های بین دنده‌ای خارجی موجب حرکت دنده‌ها به بالا و طرفین می‌شود. انقباض دیافراگم موجب افزایش حجم قفسه سینه می‌شود. این افزایش حجم باعث کاهش فشار مایع جنب و باز شدن کیسه‌ها می‌شوند و هوا را به درون خود می‌کشانند. بنابراین عامل اصلی باز شدن کیسه‌های هوایی و ورود هوا به شش‌ها پرده جنب است. اگر پرده جنب پاره شود شش کاملا جمع شده و از کار می‌افتد.
• وضعیت دستگاه تنفسی در پایان دم: در پایان دم ماهیچه‌­­های ویژه دم استراحت می‌کنند. خاصیت ارتجاعی شش‌ها و وزن قفسه سینه موجب می‌شود که شش‌ها به حالت اولیه خود برگردند. برگشت شش‌ها باعث افزایش فشار هوای درون شش نسبت به اتمسفر و در نتیجه بیرون راندن هوا می‌شود بازدم را بطور فعال نیز می‌توان انجام داد.

انتقال و تبادل گازهای تنفسی

هنگامی که بک مولکول اکسیژن هوا وارد دستگاه تنفس می‌شود تا زمانی که به درون یکی از سلول‌های بدن برسد باید مراحل زیر طی شود.

• انتقال از هوا به شش
• انتقال از شش به خون (تبادل)
• انتقال در خون
• انتقال از خون به بافت‌ها (تبادل)

عکس این حالات در مورد دی‌اکسید کربن صادق است.