Вещества, образувани по време на дишането. Дишане на животните, значението на дишането, еволюцията на дихателните органи, белите дробове на животните, дихателни движения, обмен на газ в белите дробове и тъканите, парциално налягане и газово напрежение, фотодишане на животни, резюме на доклада. гледай з

1. Кой газ се поема по време на дишането и кой се отделя?
2. Какъв газ поддържа горенето?
3. Какъв процес се нарича фотосинтеза?

Всички живи организми се нуждаят от енергия, за да живеят. Растенията и животните го получават в процеса на дишане.

Много пъти сте гледали как горят дърва за огрев в огън или печка. При изгаряне се освобождава голям бройенергия под формата на топлина и светлина. От къде идва? По време на горенето органичните вещества взаимодействат с кислорода. Сложните органични вещества се разпадат на по-прости. А светлинната енергия, използвана от растенията в процеса на фотосинтеза за образуване на органични вещества, се освобождава под формата на топлина и светлина.

Изгарянето е като дишането. Но горенето протича много бързо, с освобождаване на голямо количество енергия. По време на дишането разграждането на органичните вещества става постепенно, на няколко етапа. На всеки етап се отделя малко количество енергия, която тялото използва за различни жизнени процеси. По този начин, дъхПроцесът, при който живите организми приемат кислород от околната среда и отделят въглероден диоксид. Този процес протича с освобождаване на енергия. Различните организми дишат по различен начин.

Животински дъх. Едноклетъчните организми, примитивните многоклетъчни организми (гъби, червеи), редица червеи дишат чрез абсорбиране на кислород от въздуха или водата с цялата повърхност на тялото. Дишането през кожата осигурява около 50% от газообмена при повечето земноводни.

С усложняването на структурата на тялото в различни групи животни се появяват специални дихателни органи (фиг. 52): хрилете(при повечето водни безгръбначни, риби, ларви на земноводни); трахеята(при насекоми); бели дробове(при сухоземни мекотели, земноводни, влечуги, птици и бозайници).

Ориз. 52. Дихателни органи на животните: а - рибни хриле; b - трахея на насекоми; в - бели дробове на земноводни

дъх на растението. При растенията дишането осигурява и нуждите от кислород на всички тъкани и клетки. Растящите органи на растението дишат най-интензивно, сухите семена дишат много слабо. Растението няма специални дихателни органи. Във висшите растения водеща роля в газообмена играе устицатав кожата на листата и зелените стъбла и леща за готвенекорков слой на кората (фиг. 53). При големите растения между рехаво разположените клетки има въздушни пространства (междуклетъчници), от които в клетките постъпва кислород.

Ориз. 53. Устица (а), леща (б)

Основната част от енергията, генерирана по време на дишането, се използва от растението за жизнени процеси, а малка част се отделя под формата на топлина. Надземната част на растението е заобиколена от въздух. По-трудно е за корените, тъй като в почвата има наполовина по-малко кислород. Поради това в растениевъдството се използват различни техники за подобряване на дишането на корените. Специални култиватори разрохкват почвата и увеличават притока на въздух към корените.

Отговори на въпросите

1. Какъв процес се нарича дишане?
2. Какво е значението на дишането?
3. Какви са дихателните органи на животните?
4. Как можете да докажете, че растенията дишат?

Нови концепции

Дъх. Хриле. Трахеята. Бели дробове. Устицата. Леща за готвене.

Мисля!

Защо е трудно да се открие процесът на дишане в растенията на светлина?

Моята лаборатория

През зимата, под леда в прясна вода, често няма достатъчно кислород и поради това рибите умират. За да избегнат това, хората правят дупки в леда или изпомпват въздух с помпи.

За да сте сигурни, че растенията дишат, ще ви помогнат прости експерименти.

Опит 1. В два еднакви съда се налива вода, в която се разтварят малко количество минерални вещества, необходими на растението. Кълновете от боб, боб или грах се потапят във всеки съд с корените в разтвора и се фиксират. Разтворът в един от съдовете се насища с въздух ежедневно с помощта на спрей бутилка. Друг съд беше плътно затворен с капак, за да не влиза въздух. Растенията във втория съд умряха след известно време. Определете причината за смъртта на растението.

Опит 2. Налейте вода на дъното на буркана и го напълнете до 1/3 от височината му с покълнали семена от грах, боб или пшеница. Затворете буркана плътно с капак. Изсипете същото количество сухи семена в друг буркан. Съхранявайте двата буркана при температура 20-25°C.

След един ден спуснете горяща треска в двата буркана. Обяснете защо една треска ще гори известно време в буркан със сухи семена, но една треска веднага ще изгасне в буркан с покълнали семена. Направете заключение от опита.

Усложнете опита:поставете единия буркан с покълнали семена в хладилника, а другия на топло място. След един-два дни добавете тлеещи трески в буркани с покълнали семена. В кой буркан треската ще излезе и защо? Растенията дишат по-интензивно на топло място. Но основното условие за дишане е наличието на кислород във въздуха.

Как човек използва знанията за дишането на растенията в своите дейности?За да съхранявате семена в зърнохранилища (елеватори), е необходимо да поставите сухи семена за съхранение. Стаята трябва да се вентилира, така че семената да се подава постоянно свеж въздух. Ето защо в зърнохранилищата, освен естествена вентилация през прозорци и врати, се извършва и вентилация с помощта на електрически уреди, което дава възможност за съхраняване на зърно в продължение на няколко години.

Дишането на листата се затруднява от слой прах, който се утаява върху тях от въздуха. Твърдите малки частици затварят устицата и пречат на притока на въздух в листата. Ето защо стайните растения трябва периодично да се почистват от прах.

Вредните примеси във въздуха - резултат от емисии от промишлени предприятия - също имат отрицателно въздействие върху растенията. Ето защо при озеленяването на градовете и селищазасаждат се растения, които са устойчиви на вредни вещества и запрашен въздух (фиг. 54). Такива свойства притежават топола, липа, жълта акация, дъб и някои други растения.

Ориз. 54. Градинарство

Целият живот на Земята съществува за набор от слънчева топлина и енергия, които достигат повърхността на нашата планета. Всички животни и хора са се приспособили да извличат енергия от органични вещества, синтезирани от растенията. За да се използва енергията на Слънцето, съдържаща се в молекулите на органичните вещества, тя трябва да се освободи чрез окисляване на тези вещества. Най-често кислородът от въздуха се използва като окислител, тъй като съставлява почти една четвърт от обема на околната атмосфера.

Едноклетъчни протозои, коелентерни, свободно живеещи плоски и кръгли червеидишам цялата повърхност на тялото. Специални дихателни органи - перести хрилесе появяват на морето анелидии при водните членестоноги. Дихателните органи на членестоногите са трахеи, хриле, бели дробове с форма на листаразположени във вдлъбнатините на капака на тялото. Представена е дихателната система на ланцетника хрилни цепкипроникване в стената на предното черво - фаринкса. При рибите се намират под хрилните капаци хрилете, обилно проникнато от най-малките кръвоносни съдове. При сухоземните гръбначни дихателните органи са бели дробове. Еволюцията на дишането при гръбначните животни следва пътя на увеличаване на площта на белодробните прегради, участващи в газообмена, подобряване на транспортните системи за доставяне на кислород до клетките, разположени вътре в тялото, и разработване на системи, които осигуряват вентилация на дихателните органи.

Структурата и функциите на дихателната система

Необходимо условие за жизнената дейност на организма е постоянният газообмен между организма и околната среда. Органите, през които циркулира вдишаният и издишаният въздух, са обединени в дихателен апарат. Дихателната система се формира от носната кухина, фаринкса, ларинкса, трахеята, бронхите и белите дробове. Повечето от тях са дихателни пътища и служат за пренасяне на въздух в белите дробове. Процесът на обмен на газ се извършва в белите дробове. При дишане тялото получава кислород от въздуха, който се разнася от кръвта по цялото тяло. Кислородът участва в сложни окислителни процеси на органични вещества, при които се освобождава необходимата за организма енергия. Крайните продукти на разпадането - въглероден диоксид и частично вода - се отделят от тялото в околната среда чрез дихателната система.

Функции на дихателната система

• Осигуряване на клетките на тялото с кислород O2.
• Отстраняване от тялото на въглероден диоксид CO 2, както и някои крайни продукти на метаболизма (водна пара, амоняк, сероводород).

носната кухина

Дихателните пътища започват от носната кухина, който чрез ноздрите е свързан с околната среда. От ноздрите въздухът преминава през носните проходи, облицовани с лигавичен, ресничест и чувствителен епител. Външният нос се състои от костни и хрущялни образувания и има формата на неправилна пирамида, която варира в зависимост от структурните особености на човека. В състава на костния скелет на външния нос влизат носните кости и носната част на челната кост. Хрущялният скелет е продължение на костния скелет и се състои от различни по форма хиалинови хрущяли. Носната кухина има долна, горна и две странични стени. Долната стена се образува от твърдото небце, горната от решетчатата пластинка на решетчатата кост, страничната от горната челюст, слъзната кост, орбиталната пластинка на решетчатата кост, небцовата кост и сфеноидалната кост. Носната кухина е разделена на дясна и лява част от носната преграда. Носната преграда се образува от вомер, перпендикулярна плоча на етмоидната кост и се допълва отпред от четириъгълен хрущял на носната преграда.

По страничните стени на носната кухина има носни раковини - по три от всяка страна, което увеличава вътрешната повърхност на носа, с която влиза в контакт вдишаният въздух.

Носната кухина е оформена от две тесни и извити носни проходи. Тук въздухът се затопля, овлажнява и освобождава от прахови частици и микроби. Мембраната, облицоваща носните проходи, се състои от клетки, които секретират слуз, и клетки от ресничестия епител. С движението на ресничките слузта, заедно с прах и микроби, се изпращат от носните проходи.

Вътрешната повърхност на носните проходи е богато снабдена с кръвоносни съдове. Вдишаният въздух навлиза в носната кухина, затопля се, овлажнява се, почиства се от прах и частично се неутрализира. От носната кухина навлиза в назофаринкса. След това въздухът от носната кухина навлиза във фаринкса, а от него - в ларинкса.

Ларинкса

Ларинкса- един от отделите на дихателните пътища. Въздухът влиза тук от носните проходи през фаринкса. В стената на ларинкса има няколко хрущяла: щитовиден, аритеноиден и др. В момента на поглъщане на храна мускулите на врата повдигат ларинкса, а епиглотичният хрущял се спуска надолу и ларинксът се затваря. Следователно храната навлиза само в хранопровода, а не в трахеята.

В тясната част на ларинкса са разположени гласни струни, в средата между тях е глотисът. Когато въздухът преминава, гласните струни вибрират, произвеждайки звук. Образуването на звук става при издишване с движението на въздуха, контролирано от човек. Във формирането на речта участват: носната кухина, устните, езикът, мекото небце, лицевите мускули.

Трахеята

Ларинксът влиза в трахеята(трахея), която има формата на тръба с дължина около 12 cm, в чиито стени има хрущялни полупръстени, които не й позволяват да се смъкне. Задната му стена е изградена от съединителнотъканна мембрана. Трахеалната кухина, подобно на кухината на други дихателни пътища, е облицована с ресничест епител, който предотвратява проникването на прах и други чужди тела в белите дробове. Трахеята заема средно положение, зад нея е в съседство с хранопровода, а отстрани на нея има невроваскуларни снопове. Отпред цервикалната област на трахеята е покрита от мускули, а отгоре е покрита и от щитовидната жлеза. Гръдната трахея е покрита отпред от дръжката на гръдната кост, остатъците от тимусната жлеза и съдовете. Отвътре трахеята е покрита с лигавица, съдържаща голямо количество лимфоидна тъкан и лигавични жлези. При дишане малки частици прах полепват върху навлажнената лигавица на трахеята, а ресничките на ресничестия епител ги придвижват обратно към изхода на дихателните пътища.

Долният край на трахеята се разделя на два бронха, които след това се разклоняват многократно, навлизат в десния и левия бял дроб, образувайки "бронхиално дърво" в белите дробове.

Бронхи

В гръдната кухина трахеята се разделя на две бронх- ляво и дясно. Всеки бронх навлиза в белия дроб и там се разделя на бронхи с по-малък диаметър, които се разклоняват в най-малките въздухоносни тръбички - бронхиоли. В резултат на по-нататъшно разклоняване бронхиолите преминават в разширения - алвеоларни проходи, по стените на които има микроскопични издатини, наречени белодробни везикули, или алвеоли.

Стените на алвеолите са изградени от специален тънък еднослоен епител и са гъсто оплетени с капиляри. Общата дебелина на стената на алвеолите и стената на капиляра е 0,004 mm. Чрез тази най-тънка стена се извършва обмен на газ: кислородът навлиза в кръвта от алвеолите и въглеродният диоксид се връща обратно. В белите дробове има стотици милиони алвеоли. Общата им повърхност при възрастен е 60–150 m 2. поради това в кръвта навлиза достатъчно количество кислород (до 500 литра на ден).

Бели дробове

Бели дробовезаемат почти цялата кухина на гръдната кухина и са еластични порести органи. В централната част на белия дроб има врати, през които влизат бронхите, белодробната артерия, нервите и излизат белодробните вени. Десният бял дроб е разделен от бразди на три лоба, левият на два. Отвън белите дробове са покрити с тънък съединителнотъканен филм - белодробна плевра, която преминава към вътрешната повърхност на стената на гръдната кухина и образува париеталната плевра. Между тези два филма има плеврално пространство, пълно с течност, която намалява триенето по време на дишане.

На белия дроб се разграничават три повърхности: външната или крайбрежната, медиалната, обърната към другия бял дроб, и долната или диафрагмалната. Освен това във всеки бял дроб се разграничават два ръба: преден и долен, разделящи диафрагмалната и средната повърхност от ребрата. Отзад ребрената повърхност без остра граница преминава в медиалната. Предният ръб на левия бял дроб има сърдечен прорез. Портите му са разположени на медиалната повърхност на белия дроб. Портите на всеки бял дроб включват главния бронх, белодробната артерия, която пренася венозна кръв към белия дроб, и нервите, които инервират белия дроб. Две белодробни вени излизат от вратите на всеки бял дроб, които пренасят артериална кръв към сърцето и лимфни съдове.

Белите дробове имат дълбоки бразди, които ги разделят на дялове - горен, среден и долен, а в левите два - горен и долен. Размерите на белия дроб не са еднакви. Десният бял дроб е малко по-голям от левия, но е по-къс и по-широк, което съответства на по-високото положение на десния купол на диафрагмата поради дясното разположение на черния дроб. Цветът на нормалните бели дробове в детска възраст е бледорозов, докато при възрастните те придобиват тъмносив цвят със синкав оттенък - следствие от отлагането на прахови частици, които влизат с въздуха. Белодробната тъкан е мека, деликатна и пореста.

Белодробен газов обмен

В сложния процес на газообмен се разграничават три основни фази: външно дишане, пренос на газ чрез кръв и вътрешно или тъканно дишане. Външното дишане обединява всички процеси, протичащи в белия дроб. Осъществява се от дихателния апарат, който включва гръдния кош с мускулите, които го привеждат в движение, диафрагмата и белите дробове с дихателните пътища.

Въздухът, който навлиза в белите дробове по време на вдишване, променя своя състав. Въздухът в белите дробове се отказва от част от кислорода и се обогатява с въглероден диоксид. Съдържанието на въглероден диоксид във венозната кръв е по-високо, отколкото във въздуха в алвеолите. Следователно въглеродният диоксид напуска кръвта в алвеолите и съдържанието му е по-малко, отколкото във въздуха. Първо, кислородът се разтваря в кръвната плазма, след това се свързва с хемоглобина и нови порции кислород влизат в плазмата.

Преходът на кислород и въглероден диоксид от една среда в друга се дължи на дифузия от по-висока концентрация към по-ниска. Въпреки че дифузията протича бавно, повърхността на контакт на кръвта с въздуха в белите дробове е толкова голяма, че напълно осигурява необходимия газообмен. Изчислено е, че пълен газообмен между кръвта и алвеоларния въздух може да се осъществи за време, което е три пъти по-кратко от времето на престой на кръвта в капилярите (т.е. тялото разполага със значителни запаси от кислород, снабден с тъканите).

Венозната кръв, попаднала в белите дробове, отделя въглероден диоксид, обогатява се с кислород и се превръща в артериална кръв. В голям кръг тази кръв се отклонява през капилярите към всички тъкани и дава кислород на клетките на тялото, които постоянно го консумират. Тук има повече въглероден диоксид, отделен от клетките в резултат на тяхната жизнена дейност, отколкото в кръвта, и той дифундира от тъканите в кръвта. Така артериалната кръв, преминавайки през капилярите на системното кръвообращение, става венозна и дясната половина на сърцето отива в белите дробове, където отново се насища с кислород и освобождава въглероден диоксид.

В тялото дишането се осъществява с помощта на допълнителни механизми. Течните среди, които съставляват кръвта (нейната плазма), имат ниска разтворимост на газове в тях. Следователно, за да съществува човек, той трябва да има 25 пъти по-мощно сърце, 20 пъти по-мощни бели дробове и да изпомпва повече от 100 литра течност (а не пет литра кръв) за една минута. Природата е намерила начин да преодолее тази трудност, като адаптира специално вещество, хемоглобин, да пренася кислород. Благодарение на хемоглобина кръвта е в състояние да свързва кислорода 70 пъти, а въглеродния диоксид - 20 пъти повече от течната част на кръвта - нейната плазма.

Алвеола- тънкостенен мехур с диаметър 0,2 мм, пълен с въздух. Стената на алвеолите е изградена от един слой плоски епителни клетки, по чиято външна повърхност се разклонява мрежа от капиляри. Така обменът на газ се осъществява чрез много тънка преграда, образувана от два слоя клетки: стените на капиляра и стените на алвеолите.

Обмен на газ в тъканите (тъканно дишане)

Обменът на газове в тъканите се извършва в капилярите по същия принцип, както в белите дробове. Кислородът от тъканните капиляри, където концентрацията му е висока, преминава в тъканната течност с по-ниска концентрация на кислород. От тъканната течност той прониква в клетките и веднага влиза в окислителни реакции, така че в клетките практически няма свободен кислород.

Въглеродният диоксид, съгласно същите закони, идва от клетките, през тъканната течност, в капилярите. Освободеният въглероден диоксид насърчава дисоциацията на оксихемоглобина и сам влиза в комбинация с хемоглобина, образувайки карбоксихемоглобинтранспортирани до белите дробове и изхвърлени в атмосферата. Във венозната кръв, изтичаща от органите, въглеродният диоксид е както в свързано, така и в разтворено състояние под формата на въглена киселина, която лесно се разлага на вода и въглероден диоксид в капилярите на белите дробове. Въглеродната киселина може също да се комбинира с плазмени соли, за да образува бикарбонати.

В белите дробове, където навлиза венозна кръв, кислородът отново насища кръвта, а въглеродният диоксид от зоната с висока концентрация (белодробни капиляри) преминава в зоната с ниска концентрация (алвеоли). За нормален газообмен въздухът в белите дробове непрекъснато се замества, което се постига чрез ритмични атаки на вдишване и издишване, дължащи се на движенията на междуребрените мускули и диафрагмата.

Пренос на кислород в тялото

Значението на дишането.

Дъхе набор от физиологични процеси, които осигуряват обмен на газ между тялото и околната среда ( външно дишане), и окислителните процеси в клетките, в резултат на които се освобождава енергия ( вътрешно дишане). Обмен на газове между кръвта и атмосферния въздух ( обмен на газ) - осъществява се от дихателните органи.

Храната е източникът на енергия в тялото. Основният процес, който освобождава енергията на тези вещества, е процесът на окисление. Съпровожда се от свързване на кислород и образуване на въглероден диоксид. Като се има предвид, че в човешкото тяло няма резерви от кислород, непрекъснатото му снабдяване е жизненоважно. Прекратяването на достъпа на кислород до клетките на тялото води до тяхната смърт. От друга страна, въглеродният диоксид, образуван в процеса на окисление на веществата, трябва да бъде отстранен от тялото, тъй като натрупването на значително количество от него е животозастрашаващо. Усвояването на кислород от въздуха и отделянето на въглероден диоксид се осъществява чрез дихателната система.

Биологичното значение на дишането е:

• осигуряване на тялото с кислород;
• отстраняване на въглероден диоксид от тялото;
• окисляване органични съединения BJU с освобождаване на енергия, необходима на човек да живее;
• отстраняване на крайните продукти на метаболизма ( изпарения от вода, амоняк, сероводород и др.).

Значението на дишането.Дишането е жизненоважен процес на постоянен обмен на газове между тялото и външната му среда.

Без кислород окислителните процеси, които са в основата на метаболизма, са невъзможни и постоянният му прием в организма е необходим за запазване на живота. Кислородът навлиза през дихателните органи в кръвта и чрез кръвта се доставя до органите и тъканите. Въглеродният диоксид се образува в клетките и тъканите в резултат на метаболизма. Чрез кръвта се пренася до дихателните органи и се извежда от тялото.

Еволюцията на дихателната система. Тъй като организацията на животните става по-сложна, възникват различни системи от дихателни органи. Въпреки появата на такива специализирани органи, много животни запазват и кожния тип дишане, т.е. обмен на газ през повърхността на тялото. Той е добре изразен в много ембриони и ларви. При ларвите на насекоми с трахеална система около 25% от кислорода се абсорбира през кожата. При рибите се наблюдава и кожно дишане. може да живее дълго време след отстраняването на двата бели дроба, но умира, ако след операцията се изключи кожното дишане. За участието на кожата в дишането на жабата може да се съди по факта, че е лесно да я приспите, като нанесете памучен тампон с етер върху кожата на корема. При висшите гръбначни животни и човека кожното дишане не е съществено във връзка с развитието на белите дробове. Въпреки това беше възможно да се забележи, че при кон с повишено мускулно натоварване дишането през кожата се засилва.

Те имат много специална система за доставяне на кислород до клетките. Във всеки сегмент на тялото има двойка отвори, наречени спирали, от които трахеите отиват вътре в тялото - тръби, които се разклоняват многократно и са подходящи за всички клетки на тялото. Стените на тялото на насекомите пулсират, изтегляйки въздух в трахеята, когато тялото се разширява и го изстисква, когато е компресирано. При насекомите трахеалната система отвежда въздуха дълбоко в тялото, приближавайки го до всяка клетка, за да може да дифундира в нея през стените на най-малките клонове на трахеята.

Дишането при повечето водни животни се осъществява с помощта на хрилете. , мекотели, много членестоноги (скариди, раци) имат хриле. Всяко животно, което има хриле, има някакво устройство за измиване с вода. При рибите водата навлиза в устата, преминава през хрилете и излиза през хрилните процепи. Хрилете имат тънки стени, голяма повърхност и изобилно снабдени с кръвоносни капиляри. Кислород, разтворен във вода; дифундира през хрилния епител в капилярите, а въглеродният диоксид дифундира в обратна посока. В застояли води, където във водата има малко разтворен кислород, рибите се задушават.

Белите дробове на животните са изминали дълъг път на развитие. Откриваме първия намек за бели дробове в някои изкопаеми риби. Те развиха израстък в предния край на храносмилателния тракт; впоследствие този израстък се разви в бял дроб. При някои риби израстъкът се е превърнал в плувен мехур, който понякога има и дихателна функция. Плувният пикочен мехур съдържа клетки, които могат да отделят кислород от кръвта във вътрешната кухина. Друга група клетки в плавателния мехур пренася кислород от пикочния мехур към кръвта.

Белите дробове на повечето примитиви са две прости дълги торбички, покрити отвън с капиляри. Жабите и жабите имат гънки в белодробната торбичка, които увеличават дихателната повърхност. Жабите нямат диафрагма или дихателни мускули. В тази връзка те имат специален механизъм за дишане. Основава се на действието на клапите в ноздрите и мускулите на дъното на устата. Когато носните клапи са отворени, дъното на устата пада и навлиза въздух. След това носните клапи се затварят и мускулите на гърлото се свиват, за да избутат въздуха в белите дробове. Жабата не може да диша с отворена уста.

По-нататъшното развитие на дихателните органи протича в посока на постепенното разчленяване на белия дроб на все по-малки кухини. Белите дробове на някои гущери () са оборудвани с допълнителни въздушни торбички, които могат да се напълнят с въздух, докато животното се подува и плаши хищниците.

При птици от този вид торбичките се простират на няколко места от белите дробове и се разпространяват по цялото тяло. Белите дробове са достигнали най-голямо развитие при топлокръвните животни. Изобилието от белодробни везикули и тяхната клетъчна структура осигуряват голяма повърхност, през която се осъществява интензивен газообмен. При кон дихателната повърхност на белите дробове е 500 m 2.

Дихателни движения. Благодарение на ритмично извършваните актове на вдишване и издишване се осъществява обмен между атмосферния и алвеоларния въздух, намиращ се в белодробните везикули.
Белите дробове нямат мускулна тъкан и следователно не могат активно да се свиват или отпускат. Активна роля в акта на вдишване и издишване принадлежи на скелетните дихателни мускули. При парализа на дихателните мускули дишането става невъзможно, въпреки че дихателните органи не са засегнати.

При вдишване външните междуребрени мускули и диафрагмата се свиват. Междуребрените мускули повдигат ребрата и ги отвеждат малко настрани. Това увеличава обема на гръдната кухина. Намаляването на диафрагмата води до увеличаване на обема гръден кошпо дължина. При дълбоко дишане участват и други мускули на гръдния кош и врата.

Белите дробове са покрити отвън с тънък филм, от съединителната тъкан - белодробната плевра. Вътрешната стена на гръдната кухина е облицована с париетална плевра. Тясната междина между тях е херметична, т.е. няма връзка с околния въздух и е пълна с плеврална течност, което намалява триенето на белите дробове по стените на гръдната кухина по време на дишане. Тъй като белият дроб е в гръдния кош в разтегнато състояние, налягането в плевралната кухина е под атмосферното, т.е. отрицателно. Поради отрицателното налягане в плевралната кухина, белите дробове следват гръдния кош. Белите дробове са разтегнати. В разтегнатия бял дроб налягането намалява и поради разликата в налягането атмосферният въздух се втурва през дихателните пътища в белите дробове. Колкото повече се увеличава обемът на гръдния кош по време на вдишване, толкова повече се разтягат белите дробове, толкова по-дълбоко е вдишването.

Когато дихателните мускули се отпуснат, ребрата се спускат в първоначалното си положение, куполът на диафрагмата се издига, обемът на гръдния кош и следователно белите дробове намаляват и въздухът се издишва. При дълбоко издишване участват коремните мускули, вътрешните интеркостални и други мускули. Честота и обем на дишането. Дихателната честота при различните животни е различна и е свързана с интензивността на метаболизма. Повишава се при повишаване на външната температура, увеличаване на физическата активност, заболяване на животните.

Количеството въздух, което животното вдишва по време на тихо дишане, се нарича дихателен въздух. При кон или крава е 5-6 литра. Количеството въздух е количеството въздух, вдишван за 1 минута. Тя варира в зависимост от интензивността на работа, храненето и други фактори. При конете в покой обемът на дишането е 40-50 литра, при движение 80-90 литра, а при транспортиране на тежки товари 400-450 литра.

Газообмен в белите дробове и тъканите. За да разберем механизма на газообмена в белите дробове и тъканите, сравняваме състава на вдишания, издишания и алвеоларния въздух. Състав на вдишвания, издишван и алвеоларен въздух. Чрез последователно вдишване и издишване животното вентилира белите дробове, като поддържа относително постоянен газов състав в белодробните везикули (алвеоли). Животните дишат атмосферен въздух с високо съдържание на кислород (20,9%) и ниско съдържание на въглероден диоксид (0,03%) и издишват въздух с 16,3% кислород и около 4% въглероден диоксид.

Съставът на алвеоларния въздух е значително различен от състава на атмосферния, вдишван въздух. Съдържа много по-малко кислород (14,2%) и голямо количество въглероден диоксид (5,2%).
Азотът, който е част от въздуха, не участва в дишането и съдържанието му във вдишвания, издишван и алвеоларен въздух практически не се променя.

Защо в издишания въздух има повече кислород, отколкото в алвеоларния?Това се обяснява с факта, че по време на издишване въздухът, който се намира в дихателните органи, в дихателните пътища, се смесва с алвеоларния въздух.

Парциално налягане и напрежение на газовете.В белите дробове кислородът от алвеоларния въздух преминава в кръвта, а въглеродният диоксид от кръвта навлиза в белите дробове. Преходът на газове от въздух към течност и от течност към въздух се дължи на разликата в парциалното налягане на тези газове във въздуха и течността. Парциалното налягане е частта от общото налягане, която пада върху дела на даден газ в газова смес. Колкото по-висок е процентът газ в сместа, толкова по-високо е нейното парциално налягане. Атмосферният въздух, както знаете, е смес от газове. Тази смес от кислородни газове съдържа 20,94%, въглероден диоксид - 0,03% и азот - 79-,03%. Тази смес от газове в атмосферния въздух има налягане от 760 mm Hg. Изкуство. Парциалното налягане на кислорода в атмосферния въздух е 20,94% от 760 mm Hg. чл., т.е. 159 mm Hg. чл., азот - 79,03% от 760 mm Hg. чл., т.е. около 600 mm Hg. Чл. В атмосферния въздух има малко въглероден диоксид - 0,03%, поради което парциалното му налягане е 0,03% от 760 mm Hg. Изкуство. - 0,2 mm Hg Изкуство.

За газове, разтворени в течност, се използва терминът напрежение, който съответства на термина парциално налягане за свободните газове. Тазовото напрежение се изразява в същите единици като налягането (mm Hg). Ако парциалното налягане на газа в околен святпо-високо от напрежението на този газ в течността, тогава газът се разтваря в течността.

Парциалното налягане на кислорода в алвеоларния въздух е 100-110 mm Hg. Чл., а в кръвта, която тече към белите дробове, напрежението на кислорода е средно 60 mm Hg. чл., следователно в белите дробове кислородът от алвеоларния въздух преминава в кръвта.Движението на газовете става по законите на дифузията, според които газът се разпространява от среда, където парциалното налягане е високо, до среда с по-ниско налягане.

Дишането е най-съвършената форма на окислителния процес и най- ефективен начинполучаване на енергия. Основното предимство на дишането е, че най-пълно се използва енергията на окисленото вещество - субстрата, върху който расте микроорганизмът. Следователно в процеса на дишане се обработва много по-малко субстрат за получаване на определено количество енергия, отколкото например по време на ферментация.

Процесът на дишане се състои в това, че въглехидратите (или протеини, мазнини и други резервни вещества на клетката) се разлагат, като се окисляват от атмосферния кислород до въглероден диоксид и вода. Освободената в същото време енергия се изразходва за поддържане на жизнената активност на организмите, растежа и възпроизводството. Бактериите, поради незначителния размер на тялото си, не могат да натрупат значително количество резервни вещества. Следователно те използват главно хранителните съединения на околната среда.

AT общ изгледдишането може да бъде представено със следното уравнение:

Тази проста формула крие сложна верига от химични реакции, всяка от които се катализира от специфичен ензим.

Ензимните реакции, които се случват по време на дишането, вече са добре разбрани. Схемата на реакцията се оказа универсална, т.е. принципно еднаква при животни, растения и много микроорганизми, включително бактерии. Процесът на дишане по време на окислението на глюкозата се състои от следните основни етапи (фиг. 10).

Първо, образуването на фосфатни естери на глюкозата - монофосфат, след това дифосфат. Фосфорната киселина се прехвърля от определени ензими (трансферази) от аденозинтрифосфорна киселина (АТФ), вещество, което има три остатъка от фосфорна киселина, свързани с макроергични връзки. (При добавяне на фосфорна киселина се изразходват 3,4-10 / 4 j енергия на 1 грам-молекула. ​​Следователно получената връзка се нарича макроергична.) Биологичният смисъл на първите реакции на фосфорилиране е да активират глюкозата - добавянето на фосфор към глюкозата го прави по-реактивен, лабилен, определя възможността за по-нататъшно разграждане на глюкозата.

Активираната глюкоза под формата на дифосфат се разцепва допълнително до два триозофосфата (тривъглеродни съединения): фосфоглицералдехид и дихидроксиацетон фосфат, които могат обратимо да се превръщат един в друг.

Освен това фосфоглицералдехидът влиза в обмена, той се окислява до дифосфоглицеринова киселина. Целта на този процес е да се отделят водородни атоми от окисления субстрат и да се прехвърли водород с помощта на специфични окислителни ензими към атмосферния кислород (виж фиг. 10, 11).

,

Водородът от фосфоглицералдехид се свързва с ензима - никотинамид динуклеотид (НАД); в този случай алдехидът се окислява до киселина и се освобождава енергия. Част от тази енергия се изразходва за Образуване на АТФ; докато се присъединявате фосфорна киселинакъм аденозин дифосфат - ADP. По време на хидролизата на АТФ се освобождава енергия, която може да се изразходва за различни процеси на протеинов синтез и други нужди на клетката.

Фосфоглицериновата киселина се окислява до пирогроздена киселина. В същото време се образува и АТФ, тоест се съхранява енергия.

С това завършва първият - анаеробен - етап от процеса на дишане, който се нарича гликолитичен път или път на Embden-Meyerhof-Parnassus. Тези реакции не изискват кислород. Получената пирогроздена киселина (CH3COCOOH) е най-интересна и много важна връзка. Пътищата за разграждане на глюкозата по време на дишане и много ферментации, до образуването на пирогроздена киселина, протичат по абсолютно същия начин, който за първи път е установен от руския биохимик С. П. Костичев. Пирогроздената киселина е централната точка, от която се разминават пътищата на дишане и ферментация, откъдето започва веригата от специфични за този процес ензимни трансформации - специфична верига от химични реакции (фиг. 11).

По време на дишането в цикъла влиза пирогроздена киселина трикарбоксилни киселини(фиг. 12). Това е сложен порочен кръг от трансформации, в резултат на които се образуват органични киселини с 4, 5 и 6 въглеродни атома (ябълчена, млечна, фумарова, а-кетоглутарова и лимонена) и се отделя въглероден диоксид.

Първо, CO2 се отделя от пирогроздена киселина, съдържаща три въглеродни атома - образува се оцетна киселина, която с коензим А образува активно съединение - ацетил коензим А. Той прехвърля остатъка от оцетна киселина (ацетил) към оксалооцетна киселина (4 въглеродни атома ) и се образува лимонена киселина (6 въглерода). Лимонената киселина претърпява няколко трансформации, в резултат на което се освобождава CO2 и се образува съединение с пет въглерода - а-кетоглутарова киселина. CO2 (третата молекула на въглеродния диоксид) също се отделя от него и се образува янтарна киселина (4 въглеродни атома), която след това се превръща в фумарова, ябълчена и накрая в оксалооцетна киселина. Това завършва цикъла. Оксалоцетната киселина може отново да влезе в цикъла.

Така тривъглеродната пирогроздена киселина влиза в цикъла и в хода на трансформациите се освобождават 3 молекули CO2.

Водородът на пирогроздената киселина, освободен по време на дехидрогенирането при аеробни условия, не остава свободен - той влиза в дихателната верига (също като водорода на глицералдехида, отнет при превръщането му в глицеринова киселина). Това е верига от окислителни ензими.

Ензимите, които първи поемат водород от окислен субстрат, се наричат ​​първични дехидрогенази.

Те включват ди- или трипиридинови нуклеотиди: NAD или NADP и специфичен протеин. Механизмът на добавяне на водород е същият:

Окислено вещество - H2 + NAD -> окислено вещество + NAD-H2

След това водородът, получен чрез дехидрогениране, се присъединява към следващата ензимна система - флавинови ензими (FMN или FAD).

От флавиновите ензими електроните влизат в нацитохроми - желязосъдържащи протеини (сложни протеини). По веригата на цитохромите не се пренася водородният атом, а само електроните. В този случай настъпва промяна във валентността на желязото:

Fe++ -> e -> Fe+++

Крайната реакция на дишането е добавянето на протон и електрон към кислорода във въздуха и образуването на вода. Но първо молекулата на кислорода се активира под действието на ензима цитохромоксидаза. Активирането се свежда до факта, че кислородът придобива отрицателен заряд поради добавянето на електрон от окисленото вещество. Водородът (протон) се добавя към активирания кислород, образувайки вода.

В допълнение към споменатата верига от преносители на електрони и водород са известни и други. Този процес е много по-сложен от описаната схема.

Биологичният смисъл на тези трансформации е окисляването на веществата и образуването на енергия. В резултат на окисляването на захарна молекула (глюкоза) 12,6-10/5 J енергия се съхранява в АТФ, 28,6-10/5 J се съдържа в самата захарна молекула, следователно 44% от енергията е полезна използвани. Това е много високо съотношениеполезно действие, ако го сравним с ефективността на съвременните машини.

В процеса на дишане се генерира огромно количество енергия. Ако всичко изпъкне наведнъж, тогава клетката ще престане да съществува. Но това не се случва, защото енергията се освобождава не наведнъж, а стъпаловидно, на малки порции. Освобождаването на енергия в малки дози се дължи на факта, че дишането е многоетапен процес, на отделни етапи от който се образуват различни междинни продукти (с различна дължина на въглеродната верига) и се отделя енергия. Освободената енергия не се изразходва под формата на топлина, а се съхранява в универсалното макроергично съединение – АТФ. По време на разделянето на АТФ енергията може да се използва във всички процеси, необходими за поддържане на живота на организма: за синтез на различни органични вещества, механична работа, поддържане на осмотичното налягане на протоплазмата и др.

Дишането е процес, който дава енергия, но биологичното му значение не се изчерпва с това. В резултат на химични реакции, съпътстващи дишането, се образуват голям брой междинни съединения. От тези съединения, които имат различен брой въглеродни атоми, могат да се синтезират голямо разнообразие от клетъчни вещества: аминокиселини, мастни киселини, мазнини, протеини, витамини.

Следователно метаболизмът на въглехидратите определя останалата част от метаболизма (протеини, мазнини). Това е голямото му значение.

С процеса на дишане, то химична реакциясвързан един от невероятни свойствамикроби – способността да излъчват видима светлина – луминесцират.

Известно е, че редица живи организми, включително бактерии, могат да излъчват видима светлина. Луминесценцията, причинена от микроорганизми, е известна от векове. Натрупването на луминисцентни бактерии, които са в симбиоза с малки морски животни, понякога води до блясък на морето; луминесценцията се среща и по време на растежа на някои бактерии върху месо и т.н.

Основните компоненти, взаимодействието между които води до излъчване на светлина, включват редуцираните форми на FMN или NAD, молекулярен кислород, ензима luciferaea и окисляващото се съединение - луциферин. Предполага се, че редуцираните NAD или FMN реагират с луцифераза, кислород и луциферин, в резултат на което електроните в някои молекули преминават във възбудено състояние и връщането на тези електрони на основното ниво е придружено от излъчване на светлина. Луминесценцията при микробите се счита за "разточителен процес", тъй като енергийната ефективност на дишането намалява.

Животът на растенията: в 6 тома. - М.: Просвещение. Под редакцията на А. Л. Тахтаджян, главен редактор кор. Академия на науките на СССР, проф. А.А. Федоров. 1974 .

Вижте какво е "Дъх" в други речници:

ДЪХ- ДЪХ. Съдържание: Сравнителна физиология D.......... 534 Дихателен апарат............. 535 Механизъм на белодробна вентилация .......... 537 Регистриране на дихателни движения.. ... 5 S8 Честота D., сила на дишането. мускули и дълбочина D. 539 Класификация и ... ... Голяма медицинска енциклопедия

Една от основните жизнени функции, набор от процеси, които осигуряват навлизането на O2 в тялото, използването му в редокс процеси, както и отстраняването на CO2 и някои други съединения от тялото, които са крайни ... .. . Биологичен енциклопедичен речник

Издишайте, спирали на дъха в гушата .. Речник на руски синоними и изрази, подобни по значение. под. изд. Н. Абрамова, М .: Руски речници, 1999. дъх, дишане, полипнея, изпотяване, емфие, дух, дъх, дъх, дъх Речник ... Речник на синонимите

Съвременна енциклопедия

Набор от процеси, които осигуряват доставянето на кислород в тялото и отстраняването на въглероден диоксид (външно дишане), както и използването на кислород от клетките и тъканите за окисляване на органични вещества с освобождаване на енергия, необходима за .. ... Голям енциклопедичен речник

ДИШАНЕ, дишане, вж. (Книга). Действие по гл. дишам. Прекъснато дишане. Изкуствено дишане (техники, използвани за възстановяване на белодробната дейност по време на нейното временно спиране; медицински). || Процесът на усвояване на кислород от живия организъм РечникУшаков

ДИШАНЕ, набор от процеси, които осигуряват доставянето на кислород в тялото и отстраняването на въглероден диоксид (външно дишане), както и използването на кислород от клетките и тъканите за окисляване на органични вещества с освобождаване на енергия, . .. ... Илюстрован енциклопедичен речник

ДИШАНЕ, процесът, при който въздухът влиза и излиза от белите дробове с цел ГАЗОВ ОБМЕН. При вдишване мускулите на диафрагмата повдигат ребрата, като по този начин увеличават обема на гръдния кош и въздухът навлиза в белите дробове. При издишване ребрата падат и ... Научно-технически енциклопедичен речник

ДЪХ, I, вж. 1. Процесът на поглъщане на кислород и отделяне на въглероден диоксид от живите организми. Дихателната система. Клетъчна г. (специална). 2. Вдишване и издишване с белите дробове. Гладка г. Ограничете г. Г. пружина (прев.). Втори вятър ..... Обяснителен речник на Ожегов

Дишането е един от най-важните физиологични метаболитни процеси в растенията, в резултат на който кислородът се усвоява и окислява. органична материяс отделянето на въглероден диоксид. Всички живи органи, клетки и тъкани на растението дишат. При дишане се отделя енергия, благодарение на която протичат много физиологични процеси. Част от енергията, която не се използва от централата, се освобождава като топлина. При нормални условия въглехидратите (захарите) са основният дихателен материал.

Представа за първоначалните и крайните метаболитни продукти по време на дишането се дава от основното уравнение на дишането: C6 H12 O6 + 6 * O2 = 6 * CO2 + 6 * H2O + + 674 kcal (захар + кислород = въглероден диоксид + вода) . Както се вижда от това уравнение, водата се образува по време на дишането. Проучванията показват, че при екстремни условия на дехидратация, растението може да използва тази вода и да се предпази от смърт.

Достъпът на кислород до всички органи на растението е едно от основните условия за дишане. При неговия дефицит растението може да диша известно време благодарение на извлечения от водата кислород и захарите на самото растение. Такова анаеробно дишане обаче е възможно само за кратко време.

При продължителна липса на кислород растението умира. При лоша обработка на почвата или на преовлажнени почви корените на растенията нямат въздух и следователно кислород. Кислородното гладуване на кореновата система забавя усвояването на водата от почвата и нейното движение в растението. Следователно, когато водата застоява в определени части на полето, повечето растения умират. Много диви блатни и водни растения имат специални приспособления за осигуряване на кислород до корените. Това е система от междуклетъчни кухини, пълни с въздух, или специална въздухоносна тъкан (аеренхим) в кората, например в тръстика. Някои тропически блатни растения имат специални въздушни корени.

Интензивността на дихателния процес се определя от количеството отделен въглероден диоксид или абсорбиран кислород. Дишането е по-интензивно при младо растящо растение, с възрастта интензивността му намалява. Листата дишат по-интензивно от стъблата и корените. По време на цъфтежа дишането се увеличава в цветята и намалява в другите органи на растението. Тя се увеличава рязко по време на узряването на плодовете.

Сенкоустойчивите растения дишат по-слабо от светлолюбивите. Алпийските растения се характеризират с повишена интензивност на дишането. Дишането на плесенните гъби и бактерии е много активно.

Интензивността на дишането е силно повлияна от температурата на въздуха: тя се увеличава с повишаване на температурата от 5 до 40 ° и след това рязко спада. Дишането намалява с понижаване на температурата, но при презимуващите растения може да се установи дори при -20°C. Когато температурата падне до 3-5 °, дишането се забавя и това позволява да се спестят хиляди тонове органична материя, изразходвана за дишане по време на съхранение на реколтата. Механичното увреждане на растението засилва дишането.

Дишането намалява с увеличаване на количеството въглероден диоксид във въздуха. Това се използва при съхранение на плодове и грозде, както и при полагане на силаж, сенаж, изпомпване на въглероден диоксид в складови помещения. Тъй като е по-тежък от въздуха, въглеродният диоксид го измества от силажната и сенажната маса, потиска дишането, не позволява на консервираната маса да се затопли и я консервира добре.