Внутреннее дыхание

Дыхание растений

* Водные растения дышат кислородом, растворенным в воде

* Водные растения дышат путем диффузии по градиенту концентраций.

* Некоторые водные растения имеют воздухоносные полости

* У наземных растений дыхание происходит через устьица листьев, чечевички и корни

* Для дыхания используют кислород, образовавшийся в процессе фотосинтеза и запасённый в межклетниках

* Растения дышат и днём и ночью

* Днем дышат атмосферным воздухом, ночью - накопленным

Дыхание одноклеточных и беспозвоночных

* Дышат через плазматическую мембрану путем диффузии

* Кожное дыхание также осуществляется путем диффузии (кишечнополостные, кольчатые черви)

* Первые органы дыхания появились у членистоногих

Ракообразные

* Органы дыхания – жабры, которые в виде тонких перистых выростов помещаются в особой камере под головогрудным щитом.

* Вода попадает к ним через маленькие отверстия у основания грудинных ног и выходит через отверстие возле рта.

* Ток воды осуществляется за счет колебаний второй пары челюстей (100-200 раз в минуту)

* Жабры окутаны сетью кровеносных капилляров. Здесь происходит газообмен путем диффузии.

Паукообразные

* Органы дыхания – легочные мешки и пучок трахей, сообщающиеся с внешней средой через дыхательные отверстия

* Стенки легочных мешков образованы многочисленными складками, внутри которых циркулирует гемолимфа

* Трахеи имеют вид длинных, тонких трубочек, проходят во все органы тела и открываются дыхательными отверстиями на брюшке

Насекомые

* Органы дыхания – пучок трахей.

* Трахеи представляют собой хитиновые трубочки, открывающиеся наружу дыхальцами и внутри густо оплетающие все органы

* По трахеями поступает O₂, и выделяется CO₂

* Дополнительную вентиляцию обеспечивают колебательные движения брюшка

Дыхание позвоночных и человека

• Процесс дыхания складывается из трех этапов: внешнего дыхания, переноса газов и тканевого (клеточного) дыхания.

• При внешнем дыхании в органах дыхания происходит обмен газов между внешней средой и кровью

• Перенос газов осуществляет кровь, транспортируя кислород от органов дыхания к другим органам, а от них углекислый газ в обратном направлении

• Тканевое дыхание обеспечивает обмен газов между кровью и клетками организма

Рыбы

* Дышат кислородом, растворенном в воде, постоянно заглатывая воду

* Органы дыхания – жабры

* Из ротовой полости вода проходит через жаберные щели, которыми пронизаны стенки глотки, и омывает жабры

* Ток воды через жабры осуществляется благодаря движению жаберных крышек и дна ротовой полости

Жабры состоят из:

a) Жаберных дуг – часть висцерального отдела черепа, функция – опора

b) Жаберных лепестков. Они имеют ярко-красную окраску, т.к. пронизаны капиллярами. Осуществляют газообмен.

c) Жаберных тычинок – цедильный аппарат: они препятствуют выскальзыванию добычи через жаберные щели.

Вода, находящаяся в глотке, омывает жаберные лепестки, т.о. происходит газообмен.

Земноводные

* Органы дыхания – легкие, кожные покровы, жабры Легкие развиты слабо, представляют собой два тонкостенных мешка. Дыхательные пути также слабо развиты, отсутствуют трахеи

* Легкие всегда влажные, в них происходит газообмен

* Кожа играет важную роль в дыхании. Кожное дыхание осуществляется через всю поверхность мокрой кожи, пронизанной сетью кровеносных сосудов.

* Лягушка дышит кожей и на воздухе, и под водой.

* У хвостатых земноводных скрытожаберников и у личинок всех амфибий по бокам головы есть наружные жабры, по происхождению не имеющие ничего общего с жабрами рыб

Пресмыкающиеся

* Отсутствует кожное дыхание

* Органы дыхания – носовые отверстия, гортань, трахеи, пара бронхов, пара легких, имеющих ячеистое строение

* Просвет трахеи и бронхов удерживается от слипания хрящевыми кольцами

* Ячеистое строение легких увеличивает их дыхательную поверхность

* Для пресмыкающихся характерно дыхание всасывающего типа

* Частота дыхания увеличивается с увеличение температуры тела

* Могут задерживать дыхание

Птицы

* Дыхательная система сильно усовершенствована в связи с полетом

* Характерен механизм «двойного дыхания»

* Органы дыхания – легкие и воздушные мешки

* Воздухоносные пути включают ноздри, носовую полость, носоглотку, гортань и длинную трахею.

* В месте разветвления трахеи на бронхи имеется нижняя гортань, в которой располагаются голосовые связки.

* Легкие – плотные губчатые тела, малорастяжимые с небольшим объемом; состоят из разветвленных бронхиальных трубочек.

* Часть бронхиальных ответвлений выходит за пределы легких и образуют тонкостенные расширения – воздушные мешки, объем которых в 10 раз превышает объем легких.

* Значение воздушных мешков: охлаждение и облегчение тела, «насосы», накачивающие воздух в легкие(газообмен в мешках не происходит).

Млекопитающие

* Дыхание осуществляется легкими

* Площадь дыхательной поверхности в десятки раз превосходит площадь тела (у человека до 100м²)

* Регуляцию дыхания осуществляет дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге

1. Внешнее дыхание

Оно обеспечивается системой органов дыхания, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух

НП

* Воздух в носовую полость попадает через ноздри – наружные отверстия, а в носоглотку через хоаны – внутренние отверстия

* НП разделяется продольной костно-хрящевой перегородкой на 2 половины: правую и левую, каждая из которых делится носовыми раковинами на нижние, средние и верхние носовые ходы.

* Изнутри НП покрыта слизистой оболочкой, богатой кровеносными сосудами. Верхний слой слизистой оболочки образован клетками мерцательного эпителия

* НП обеспечивает увлажнение, согревание, обеззараживание воздуха, удаление частичек пыли и проведение воздуха в носоглотку

НОСОГЛОТКА

* Это верхняя часть глотки

* Глотка представляет собой мышечную трубку, в которую открывается НП, ротовая полость и гортань.

* Носоглотка обеспечивает поведение воздуха из НП в гортань

ГОРТАНЬ

* Скелет гортани состоит из нескольких хрящей (щитовидный, перстневидный, двуглавый, черпаловидный, надгортанник), соединенные между собой суставами, связками и мышцами

* Самый большой хрящ – щитовидный. Он состоит из 2-х пластинок, которые соединяясь между собой образуют кадык

* Над входом в гортань расположена хрящевая пластинка – надгортанник, выполняющий роль клапана, закрывая вход в гортань при глотании.

* Между черпаловидным и внутренней поверхности щитовидного хряща располагаются голосовые связки.

ТРАХЕЯ

* Трахея представляет собой полою трубку, длиной 12 см, состоящую из 13-26 полуколец.

* Задняя стенка трахеи мягкая и состоит из соединительно-тканной оболочки, содержащей гладкие мышцы. Такое строение обеспечивает беспрепятственное прохождение пищи по пищеводу, который расположен позади трахеи

* Внутри трахея выстлана слизистой оболочкой, образованной мерцательным эпителием

* Трахея начинается на уровне 6-ого шейного позвонка, а заканчивается на уровне 4-6-ого грудного позвонка

* Функция – проведение воздуха к бронхам

БРОНХИ

• Главные бронхи – правые и левые – отходят от трахеи почти под прямым углом и направляются в легкие

• Главные бронхи состоят из хрящевых колец

• Вступив ворота легких, главные бронхи разветвляются на бронхи 1-ого, 2-ого, 3е-его и т.д. порядков, образуя «бронхиальное дерево»

• Самые маленькие веточки – бронхиолы

• Функция – свободное проведение воздуха в легкие

ЛЕГКИЕ

Внешнее строение

* Правое и левое легкое составляют 4/5 грудной клетки

* Масса каждого легкого ≈ 500г

* Легкое имеет конусообразный вид.

* Заостренная часть – верхушка, а более широкая часть – основание.

* Основание легких упирается в диафрагму – сухожильно-мышечную перегородку, отделяющую брюшную и грудную полости; является главной дыхательной мышцей

* Каждое легкое при помощи борозды деления делится на 2 доли (правая на три)

* Место, через которое бронхи и кровеносные сосуды входят в легкое, называется воротами легкого

* Легкие покрыты оболочкой - плеврой

* Плевра состоит из 2-ух листков:

1) Легочного листка, прирастающему к легкому

2) Пристеночного листка, прирастающего к грудной клетке

* Между двумя листками находится узкое пространство – плевральная полость, заполненная жидкостью. Эта жидкость уменьшает трение между литками при дыхании

* Давление в плевральной полости ниже атмосферного (отрицательное) и составляет 751 мм рт. ст.

* Воздух в плевральной полости отсутствует => образуется герметично замкнутое пространство.

* В легких бронхи разветвляются на альвеолярные ходы, заканчивающиеся альвеолярными мешочками, стенки которых состоят из альвеол

* Альвеола – конечный этап дыхательных путей

* Альвеола имеет вид шара, диаметр – 0,2 мм. Альвеолы густо оплетены кровеносными сосудами

* Стенки альвеол образованы однослойным тонким эпителием.

* Через тонкие стенки альвеол происходит газообмен.

* Группа альвеолярных ходов с альвеолярными мешочками, отходящими от одной дыхательной бронхиолы называется аценусом

* Особенность легочной ткани заключается в том, что она постоянно находится в растянутом положении благодаря наличию в ней эластичных волокон

* Легочная ткань имеет особые клетки – пневмоциты, вырабатывающие вещество сурфактант, препятствующий спаданию стенок альвеол при выдохе

Внутреннее дыхание

1. Газообмен в легких

В легких кислород из альвеол поступает в кровь, а углекислый газ – из крови поступает в альвеолы.

* Движение газов осуществляется по закону диффузии: из области высокого парциального давления – в область с низким парциальным давлением.

* Причина движения газов – разница парциального давления. Механизм движения газов - диффузия

* О₂ и СО₂ переносит кровь в химически связанном виде

a) Транспорт О₂

* Основной переносчик О₂ – белок гемоглобин (Hb), содержащийся в эритроцитах. Hb связывается с O₂ и в результате образуется оксигемоглобин

Hb + 4O₂ = Hb(O₂)₄

* В виде Hb(O₂)₄ переносится к клеткам тканей. В тканях парциальное давление О₂ низкое и химически нестабильный оксигемоглобин распадается, освобождая О₂.

b) Транспорт СО₂

* Большая часть СО₂ (70%) переносится в виде гидрокарбонатов калия (KHCO₃), меньшая часть СО₂ переносится в виде карбогемоглобина

Hb + CO₂ = Hb(CO₂)

2Газообмен в тканях

Ø Парциальное давление О₂ в клетках – 0 мм рт. ст., в артериальной крови – 100 мм рт. ст. => О₂ диффундирует из капилляров в тканевую жидкость → в клетки

Ø Парциальное давление СО₂ В клетках – 80 мм рт. ст., а в венозной крови – 40 мм рт. Ст. => СО₂ диффундирует из клетки через тканевую жидкость в кровь.

Т.о. в тканях артериальная кровь превращается в венозную.

4.клеточное дыхание

Ø Клеточное дыхание осуществляется в митохондриях: в матриксе и на кристах, с участием многочисленных ферментов

Ø Включает 2 фазы:

1) Окислительное декарбоксилирование

2) Окислительное фосфорилирование

ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ

• Суммарное уравнение реакции:

• 2С₃Н₄О₃ + 6Н₂О = 6СО₂ + 2АТФ + 10(НАД∙Н₂ + ФАД∙Н₂)

ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ

Дыхательные цепи – это многоступенчатые цепи переноса ē НАД∙Н2 и ФАД∙Н2 к их конечному акцептору – О₂

* Откуда берутся ē?

при взаимодействии пары Н с окисленным веществом (с НАД⁺ и ФАД⁺) один из них присоединяется к НАД⁺/ФАД⁺, а другой диссоциирует на протон и ē

НАД⁺ + Н∙[H⁺ + ē] → HAД∙Н + Н⁺ + ē

* Н⁺ временно остается в среде и участвует в химических реакциях позднее (накапливается на внешней стороне мембраны крист, создавая положительно заряженное поле)

* ē направляются в ЭТЦ, встроенные во внутреннюю мембрану митохондрии. ЭТЦ представляют собой цепь молекул-переносчиков ē – цитохромов. Подобно молекуле гемоглобина цитохромы содержат атомы Fe, которые являются переносчиками ē

* Fe³⁺ + ē → Fe²⁺

* Fe²⁺ - ē → Fe³⁺

Дыхательные движения – это попеременные вдох и выдох, которые ритмично сменяют друг друга, обеспечивая вентиляцию легких

* Дыхательные центры (ДЦ) продолговатого мозга обеспечивает регуляцию дыхания за счет расслабления и сокращения дыхательных мышц – диафрагмы, наружных и внутренних дыхательных мышц

* Выделяют 2 центра:

1) Центр вдоха

2) Центр выдоха

Поиск по сайту: