Вещества, образувани по време на дишането. Дишане на животните, значението на дишането, еволюцията на дихателните органи, белите дробове на животните, дихателните движения, обмяната на газ в белите дробове и тъканите, парциалното налягане и напрежението на газовете, снимка на дишането на животните, резюме на доклада. Гледайте h

1. Кой газ се абсорбира и кой се отделя при дишане?
2. Какъв газ поддържа горенето?
3. Какъв процес се нарича фотосинтеза?

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

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

Изгарянето е подобно на дишането. Но горенето протича много бурно, освобождавайки 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, дъх- процес, при който живите организми абсорбират кислород от околната среда и отделят въглероден диоксид. Този процес протича с освобождаване на енергия. Различните организми дишат по различен начин.

Дишане на животните. Едноклетъчните организми, примитивните многоклетъчни организми (гъби, червеи) и редица червеи дишат, абсорбирайки кислород от въздуха или водата по цялата повърхност на тялото. Дишането през кожата представлява около 50% от газообмена при повечето земноводни.

Тъй като структурата на тялото става по-сложна, различни групи животни развиват 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

Дишане на растенията. При растенията дишането осигурява и нуждите от кислород на всички тъкани и клетки. Най-интензивно дишат растящите органи на растението, докато 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 от кора (фиг. 53). При големите растения между рехаво разположените клетки има въздушни пространства (междуклетъчни пространства), от които в клетките постъпва кислород.

Ориз. 53. Устица (a), леща (b)

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. Ето защо 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 дихателни органи на животните познавате?
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 сладките водоеми често няма достатъчно кислород и поради това настъпва смърт на риба. За да избегнат това, хората правят дупки в леда или изпомпват въздух с помощта на помпи.

Прости експерименти ще ви помогнат да се уверите, че растенията дишат.

Опит 1. В два еднакви съда се налива вода, в която се разтварят малко количество необходими на растението минерали. Във всеки съд кълновете боб, фасул или грах се потапят в разтвора с корените и се закрепват. Разтворът в един от съдовете се насища с въздух ежедневно с помощта на спрей бутилка. Другият съд беше плътно затворен с капак, за да не прониква въздух в него. Растенията във втория съд умряха след известно време. Направете заключение за причината за смъртта на растенията.

Опит 2. Налейте вода на дъното на буркана и напълнете до 1/3 от височината му с покълнали семена от грах, боб или пшеница. Затворете буркана плътно с капака. 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 в буркан със сухи семена една треска ще гори известно време, но в буркан с покълнали семена треската веднага ще изгасне. Направете заключение от опита.

Направете изживяването по-предизвикателно:Поставете единия буркан с покълнали семена в хладилника, а другия на топло място. След един-два дни добавете тлеещи трески към бурканите с покълнали семена. В кой буркан ще угасне факлата 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 съхраняване на семена в зърнохранилища (елеватори) е необходимо да се съхраняват сухи семена. 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 позволява зърното да се съхранява в продължение на няколко години.

Дишането на листата се възпрепятства от слой прах, който се утаява върху тях от въздуха. Малките твърди частици затварят устицата и предотвратяват навлизането 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 прах от въздуха (фиг. 54). Такива свойства имат топола, липа, жълта акация, дъб и някои други растения.

Ориз. 54. Озеленяване

Целият живот на Земята съществува благодарение на слънчевата топлина и енергия, достигащи повърхността на нашата планета. Всички животни и хора са се приспособили да извличат енергия от органични вещества, синтезирани от растенията. За да се използва слънчевата енергия, 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 - пернати хрилесе появяват в морските анелидии при водните членестоноги. Дихателните органи на членестоногите са трахея, хриле, бели дробове с форма на листаразположени във вдлъбнатините на капака на тялото. Представена е дихателната система на ланцетника хрилни цепкипробиване на стената на предното черво - фаринкса. При рибите под хрилните капаци има 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.

Устройство и функции на дихателните органи

Необходимо условие за живота на тялото е постоянният газообмен между тялото и околната среда. Органите, през които циркулира вдишаният и издишаният въздух, са обединени в дихателен апарат. Дихателната система се състои от носна кухина, фаринкс, ларинкс, трахея, бронхи и бели дробове. Повечето от тях са дихателни пътища и служат за провеждане на въздух в белите дробове. В белите дробове протичат газообменни процеси. При дишане тялото получава кислород от въздуха, който се разнася от кръвта по цялото тяло. Кислородът участва в сложни окислителни процеси на органичните вещества, при което се освобождава необходимата на организма енергия. Крайните продукти на разлагането - въглероден диоксид и частично вода - се отстраняват от тялото в околната среда чрез дихателната система.

Функции на дихателната система

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

Носната кухина

Дихателните пътища започват с носната кухина, който се свързва с околната среда чрез ноздрите. От ноздрите въздухът преминава през носните проходи, които са 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. Костният скелет на външния нос включва носните кости и носната част на челната кост. Хрущялният скелет е продължение на костния скелет и се състои от хиалинен хрущял с различна форма. Носната кухина има долна, горна и две странични стени. Долната стена се образува от твърдото небце, горната от крибриформната плоча на етмоидната кост, страничната стена от горната челюст, слъзната кост, орбиталната плочка на етмоидната кост, небната кост и клиновидната кост. Носната преграда разделя носната кухина на дясна и лява част. Носната преграда се образува от вомера, перпендикулярен на плочата на етмоидната кост и отпред се допълва от четириъгълния хрущял на носната преграда.

На страничните стени на носната кухина са разположени носните раковини - по три от всяка страна, което увеличава вътрешната повърхност на носа, с която влиза в контакт вдишаният въздух.

Носната кухина е образувана 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 отделят слуз и ресничести епителни клетки. Чрез движението на ресничките слузта, заедно с прах и микроби, се насочват навън 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 попада в назофаринкса. След това въздухът от носната кухина навлиза във фаринкса, а от него в ларинкса.

Ларинкса

Ларинкса- един от участъците 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 спуска и затваря ларинкса. Следователно храната навлиза само в хранопровода, а не в трахеята.

Намира се в тясната част на ларинкса гласни струни, в средата между тях има глотис. Когато въздухът преминава, гласните струни вибрират, произвеждайки звук. Образуването на звук възниква по време на издишване с контролирано от човека движение на въздуха. Формирането на речта включва: носната кухина, устните, езика, мекото небце, лицевите мускули.

Трахеята

Ларинксът влиза в трахеята(трахея), която има формата на тръба с дължина около 12 см, в стените на която има хрущялни полупръстени, които не й позволяват да падне. Задната му стена е изградена от съединителнотъканна мембрана. Кухината на трахеята, 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, отзад е в съседство с хранопровода, а отстрани има нервно-съдови снопове. Отпред цервикалната част на трахеята е покрита от мускули, а отгоре е покрита и от щитовидната жлеза. Гръдният отдел на трахеята е покрит отпред от манубриума на гръдната кост, остатъците от тимусната жлеза и кръвоносните съдове. Вътрешността на трахеята е покрита с лигавица, съдържаща голямо количество лимфоидна тъкан и лигавични жлези. При дишане малки частици прах полепват по влажната лигавица на трахеята, а ресничките на ресничестия епител ги избутват обратно към изхода на дихателните пътища.

Долният край на трахеята е разделен на два бронха, които след това се разклоняват многократно и 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 на най-малките въздушни тръбички - бронхиоли. Бронхиолите, в резултат на по-нататъшно разклоняване, се трансформират в разширения - алвеоларни канали, по стените на които има микроскопични издатини, наречени белодробни везикули, или алвеоли.

Стените на алвеолите са изградени от специален тънък еднослоен епител и са плътно преплетени с капиляри. Общата дебелина на алвеоларната стена и капилярната стена е 0,004 mm. Чрез тази най-тънка стена се осъществява обмен на газ: кислородът влиза в кръвта от алвеолите, а въглеродният диоксид се връща обратно. В белите дробове има няколкостотин милиона алвеоли. Общата им повърхност при възрастен е 60–150 m2. Благодарение на 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, гъбести органи. В централната част на белия дроб има порта, през която 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 стената на плеврата. Между тези два филма има плеврална празнина, пълна с течност, която намалява триенето по време на дишане.

Има три повърхности на белия дроб: външната или ребрената, медиалната, обърната към другия бял дроб, и долната или диафрагмалната. Освен това във всеки бял дроб има два ръба: преден и долен, разделящи диафрагмалната и средната повърхност от крайбрежната повърхност. Отзад ребрената повърхност без рязка граница преминава в медиалната повърхност. Предният ръб на левия бял дроб има сърдечен прорез. Хилумът е разположен на медиалната повърхност на белия дроб. Входната врата на всеки бял дроб включва главния бронх, белодробната артерия, която пренася венозна кръв към белия дроб, и нервите, които инервират белия дроб. Две белодробни вени излизат от портите на всеки бял дроб, които пренасят артериална кръв и лимфни съдове към сърцето.

Белите дробове имат дълбоки бразди, които ги разделят на дялове - горен, среден и долен, като в левия има два - горен и долен. Размерите на белите дробове не са еднакви. Десният бял дроб е малко по-голям от левия, докато 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, а при възрастни те придобиват тъмносив цвят със синкав оттенък - следствие от отлагането на прахови частици, попаднали в тях с въздуха. Белодробната тъкан е мека, деликатна и пореста.

Газообмен на белите дробове

В сложния процес на обмен на газ има три основни фази: външно дишане, пренос на газ чрез кръв и вътрешно или тъканно дишане. Външното дишане съчетава всички процеси, протичащи в белия дроб. Осъществява се от дихателния апарат, който включва гръдния кош с движещите го мускули, диафрагмата и белите дробове с дихателните пътища.

Въздухът, влизащ 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-високи към по-ниски концентрации. Въпреки че дифузията е бавна, повърхността на контакт между кръвта и въздуха в белите дробове е толкова голяма, че напълно осигурява необходимия газообмен. Изчислено е, че пълната обмяна на газ между кръвта и алвеоларния въздух може да се извърши за време, което е три пъти по-кратко от времето, през което кръвта остава в капилярите (т.е. тялото има значителни резерви за осигуряване на тъканите с кислород).

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 разпръсква през капилярите до всички тъкани и дава кислород на клетките на тялото, които непрекъснато го консумират. В резултат на жизнената им дейност клетките отделят повече въглероден диоксид, 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 се изпраща в белите дробове, където отново се насища с кислород и отделя 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 е приспособила 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- тънкостенно мехурче с диаметър 0,2 mm, пълно с въздух. Алвеоларната стена се образува от един слой плоски епителни клетки, по чиято външна повърхност се разклонява мрежа от капиляри. Така обменът на газ се осъществява през много тънка преграда, образувана от два слоя клетки: капилярната стена и алвеоларната стена.

Обмен на газове в тъканите (тъканно дишане)

Обменът на газове в тъканите се извършва в капилярите по същия принцип като в белите дробове. Кислородът от тъканните капиляри, където концентрацията му е висока, преминава в тъканна 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 се свързва с хемоглобина, образувайки карбоксихемоглобин, се транспортира в белите дробове и се освобождава в атмосферата. Във венозната кръв, изтичаща от органите, въглеродният диоксид се намира както в свързано, така и в разтворено състояние под формата на въглена киселина, която лесно се разпада 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 и въглеродният диоксид се премества от зона с висока концентрация (белодробни капиляри) в зона 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.

Дъх- е набор от физиологични процеси, които осигуряват обмен на газ между тялото и външната 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 дихателната система.

Източник на енергия в организма са хранителните вещества. 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 човешкото тяло няма резерви от кислород, непрекъснатото му снабдяване е жизненоважно. Спирането на достъпа на кислород до клетките на тялото води до тяхната смърт. От друга страна, въглеродният диоксид, образуван по време на окисляването на веществата, трябва да бъде отстранен от тялото, тъй като натрупването на значително количество от него е животозастрашаващо. Абсорбцията на кислород от въздуха и отделянето на въглероден диоксид става през дихателната система.

Биологичното значение на дишането е:

• осигуряване на тялото с кислород;
• отстраняване на въглероден диоксид от тялото;
• окисляване органични съединения BZHU с освобождаването на енергия, необходима за човешкия живот;
• отстраняване на крайните метаболитни продукти ( водна пара, амоняк, сероводород и др.).

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

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

Еволюция 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 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 отстраняване на двата бели дроба, но умира, ако дишането на кожата също е изключено след операцията. За участието на кожата в дишането на жабата може да се съди по факта, че тя може лесно да бъде евтаназирана чрез нанасяне на памучна вата с етер върху кожата на корема. При висшите гръбначни животни и човека кожното дишане не е от съществено значение за 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 дупки, наречени спирали, от които трахеите отиват в тялото - тръби, които се разклоняват многократно и се свързват с всички клетки на тялото. Стените на тялото на насекомите пулсират, вкарвайки въздух в трахеята, докато тялото се разширява и го изстисква, докато се свива. При насекомите трахеалната система отвежда въздуха дълбоко в тялото, довеждайки го толкова близо до всяка клетка, че може да дифундира в нея през стените на най-малките клонове на трахеята.

Дишането при повечето водни животни се извършва с помощта на хрилете. , мекотели, много членестоноги (скариди, раци) имат хриле. Всяко животно с хриле има едно или друго устройство, което им позволява да се измиват с вода. При рибите водата влиза 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 - в обратна посока. В застояли водоеми, където във водата има малко разтворен кислород, рибата се задушава.

Белите дробове на животните са изминали дълъг път в развитието си. Откриваме първия намек за бели дробове в някои изкопаеми риби. Те развиха израстък в предния край на храносмилателния тракт; този растеж впоследствие 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 са способни да отделят кислород, получен от кръвта, във вътрешната кухина. Друга група клетки на плувния пикочен мехур пренася кислород от плавателния 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 нито диафрагма, нито дихателни мускули. Поради това те имат специален дихателен механизъм. Основава се на действието на клапите в ноздрите и мускулите на дъното на устата. Когато носните клапи са отворени, дъното на устата се спуска и навлиза въздух. След това носните клапи се затварят и мускулите на гърлото се свиват, изтласквайки въздуха в белите дробове. Жабата не може да диша с отворена уста.

По-нататъшното развитие на дихателните органи протича в посока на постепенното разделяне на белия дроб на все по-малки и 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 от белите дробове на няколко места и се разпространяват по цялото тяло. Белите дробове достигат най-голямо развитие при топлокръвните животни. Изобилието от белодробни везикули и тяхната клетъчна структура осигуряват голяма повърхност, през която се осъществява интензивен газообмен. При коня дихателната повърхност на белите дробове е 500 m2.

Дихателни движения. Благодарение на ритмично протичащите актове на вдишване и издишване се осъществява обмен между атмосферния и алвеоларния въздух, разположен в белодробните везикули.
Белите дробове нямат мускулна тъкан и следователно не могат активно да се свиват или отпускат. Скелетната дихателна мускулатура играе активна роля в акта на вдишване и издишване. Когато дихателната мускулатура е парализирана, 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 отместват леко встрани. Обемът на гръдната кухина се увеличава. Намаляването на диафрагмата води до увеличаване на обема гръден кошпо дължина. При дълбоко дишане се включват и други мускули на гръдния кош и врата.

Белите дробове са покрити отвън с тънък слой от съединителна тъкан - белодробна плевра. Вътрешната стена на гръдната кухина е облицована с париетална плевра. Тясната междина между тях е запечатана, т.е. няма комуникация 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 разтегнато състояние в гръдния кош, налягането в плевралната кухина е по-ниско от атмосферното, т.е. отрицателно. Поради отрицателното налягане в плевралната кухина, белите дробове следват гръдния кош. Белите дробове са разтегнати. В раздутия 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 до първоначалното си положение, куполът на диафрагмата се издига, обемът на гръдния кош и следователно на белите дробове намалява и въздухът се издишва. В дълбокото издишване участват коремните мускули, вътрешните интеркостални и други мускули. Честота и обем на дишане. Дихателната честота варира при различните животни и е свързана със скоростта на метаболизма. Повишава се при повишаване на външната температура, повишена физическа активност и заболяване на животното.

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

Газообмен в белите дробове и тъканите. За да разберем механизма на газообмена в белите дробове и тъканите, нека сравним 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, в който има 16,3% кислород и около 4% въглероден диоксид.

Съставът на алвеоларния въздух се различава значително от състава на атмосферния, вдишван въздух. Съдържа значително 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 издишаният въздух съдържа повече кислород от алвеоларния?Това се обяснява с факта, че при издишване въздухът, който е 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 представлява 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 е известно, е смес от газове. Тази смес от кислородни газове съдържа 20,94% кислород, 0,03% въглероден диоксид и 79-0,03% азот. Тази смес от атмосферни газове 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, съответстващ на термина парциално налягане за свободните газове. Тазовото напрежение се изразява в същите единици като налягането (mmHg). Ако парциалното налягане на газа в заобикаляща средапо-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, към 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 по време на 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, окислени от атмосферния кислород, до въглероден диоксид и вода. Освободената в този случай енергия се изразходва за поддържане на жизнените функции на организмите, растежа и възпроизводството. Бактериите, поради незначителния размер на тялото си, не могат да натрупват значителни количества резервни вещества. Следователно те използват главно хранителните съединения на околната среда.

IN общ изгледдишането може да бъде представено със следното уравнение:

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

Ензимните реакции, които се случват по време на дишането, сега са добре проучени. Схемата на реакцията се оказа универсална, т.е. по принцип 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 се образуват фосфорни 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 високоенергийни връзки. (3,4-10/4 J енергия на 1 грам молекула се изразходва за добавяне на фосфорна киселина. Следователно получената връзка се нарича високоенергийна.) 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 в дифосфатна форма се разгражда допълнително на два триозофосфата (тривъглеродни съединения): фосфоглицералдехид и дихидроксиацетон фосфат, които могат обратимо да се преобразуват един в друг.

След това фосфоглицералдехидът влиза в обмена и се окислява до дифосфоглицеринова киселина. Целта на този процес е извличането на водородни атоми от окисления субстрат и пренасянето на водорода с помощта на специфични окислителни ензими към атмосферния кислород (виж фиг. 10, 11).

,

Водородът от фосфоглицералдехид се свързва с ензима никотинамид динуклеотид (NAD); в този случай алдехидът се окислява до киселина и се освобождава енергия. Част от тази енергия се изразходва за образуването на АТФ; в същото време се присъединява фосфорна киселинакъм аденозин дифосфат - ADP. По време на хидролиза ATP енергиясе освобождава и може да се изразходва за различни процеси на протеинов синтез и други клетъчни нужди.

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

С това завършва първият - анаеробен - етап от процеса на дишане, който се нарича гликолитичен път или път на Embden-Meyerhof-Parnas. За протичането на тези реакции не е необходим кислород. Получената пирогроздена киселина (CH3COCOOH) е много 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 верига от ензимни трансформации, специфични за даден процес - 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 който се образуват органични киселини с 4, 5 и 6 въглеродни атома (ябълчена, млечна, фумарова, а-кетоглутарова и лимонена) и се елиминира въглеродният 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 оцетната киселина (ацетил) към оксалооцетната киселина (4 въглеродни атоми) и се образува лимонена киселина (6 въглеродни атома). Лимонената киселина претърпява няколко трансформации, което води до освобождаване на CO2 и образуване на 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. Оксалооцетната 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 субстрата, който се окислява, се наричат ​​първични дехидрогенази.

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

Окисляемо вещество - H2 + NAD -> окислено вещество + NAD-H2

Водородът, получен чрез дехидрогениране, след това се добавя към следващата ензимна система - флавинови ензими (FMN или FAD).

От флавиновите ензими електроните идват до 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 свързва с активиран кислород, образувайки вода.

В допълнение към гореспоменатата верига от носители на електрони и водород са известни и други. Този процес е много по-сложен от очертаната диаграма.

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; самата захарна молекула съдържа 28,6-10/5 J, следователно 44% от енергията се използва полезно. Това е много висок коефициентполезно действие, ако го сравните с ефективността на съвременните машини.

Процесът на дишане произвежда огромно количество енергия. Ако всичко се освободи наведнъж, клетката ще престане да съществува. Но това не се случва, защото енергията не се освобождава наведнъж, а на етапи, 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 универсално високоенергийно съединение – АТФ. Когато АТФ се разгражда, енергията може да се използва във всички процеси, необходими за поддържане на жизнените функции на тялото: за синтез на различни органични вещества, механична работа, поддържане на осмотичното налягане на протоплазмата и др.

Дишането е процес, който осигурява енергия, но биологичното му значение не се изчерпва с това. В резултат на химичните реакции, които съпътстват 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 други метаболизми (протеини, мазнини). Това е голямото му значение.

С процеса на дишане, то химична реакцияедин 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 в симбиоза с малки морски животни понякога води до сияние в 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 редуцирани форми на FMN или NAD, молекулярен кислород, ензима luciferae и окисляващото се съединение - луциферин. Предполага се, че редуцираният NAD или FMN реагира 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 в микробите се счита за „разточителен процес“, тъй като намалява енергийната ефективност на дишането.

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

Вижте какво е „Дъх“ в други речници:

ДЪХ- ДИШАНЕ. Съдържание: Сравнителна физиология D......... 534 Дихателен апарат............. 535 Механизъм на вентилация......... 537 Регистрация на дихателните движения.. ... 5 S8 Честота D., дихателна сила. 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 от тялото на CO2 и някои други съединения, които са крайните... .. . Биологичен енциклопедичен речник

Да се ​​откажеш от дъха си, дъхът е скрит в гушата.. Речник на руските синоними и изрази, подобни по значение. под. изд. Н. Абрамова, М.: Руски речници, 1999. дишане, дишане, полипнея, изпотяване, чухалка, дух, полъх, полъх, лъхащ Речник ... Речник на синонимите

Съвременна енциклопедия

Съвкупност от процеси, които осигуряват навлизането на кислород в тялото и отстраняването на въглеродния диоксид (външно дишане), както и използването на кислород от клетките и тъканите за окисляване на органични вещества, освобождавайки енергията, 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 временното й спиране; мед.). || Процесът на усвояване на кислород от жив организъм... ... РечникУшакова

ДИШАНЕ, набор от процеси, които осигуряват навлизането 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. Когато вдишвате, мускулите на диафрагмата повдигат ребрата, като по този начин увеличават обема на ГЪРДИТЕ и въздухът навлиза в БЕЛИТЕ дробове. При издишване ребрата се спускат и... Научно-технически енциклопедичен речник

ДЪХ, I, вж. 1. Процесът на усвояване на кислород и отделяне на въглероден диоксид от живите организми. Дихателната система. Клетъчна г. (специална). 2. Вдишване и изпускане на въздух от белите дробове. Гладка г. Ограничаване г. Г. пружина (преведено). Прилив на втори вятър...... Обяснителен речник на Ожегов

Дишането е един от най-важните физиологични процеси на обмяната на веществата в растенията, в резултат на който се извършва усвояването и окисляването на кислорода органична материяс отделянето на въглероден диоксид. Всички живи органи, клетки и тъкани на растението дишат. При дишане се освобождава енергия, поради което протичат много физиологични процеси. Част от енергията, която не се използва от растението, се освобождава като топлина. При нормални условия основният дихателен материал са въглехидратите (захарите).

Представа за първоначалните и крайните продукти на метаболизма 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 можете да видите от това уравнение, процесът на дишане произвежда вода. Изследванията 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 дишането. При неговия дефицит растението може да диша за известно време благодарение на кислорода, извлечен от водата и захарите на самото растение. Такова анаеробно дишане обаче е възможно само за кратко време.

При продължителна липса на кислород растението умира. Ако почвата е лошо обработена или върху преовлажнени почви, корените на растенията нямат достатъчно 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 зони на полето, повечето растения умират. Много диви блатни и водни растения имат специални приспособления за осигуряване на корените с кислород. Това е система от междуклетъчни кухини, пълни с въздух, или специална въздухоносна тъкан (аеренхим) в кората, например в тръстиката. 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 в цветята се увеличава и намалява в другите органи на растението. Тя се увеличава рязко по време на узряването на плодовете.

Сенкоустойчивите растения дишат по-малко от светлолюбивите. Високопланинските растения се характеризират с повишена честота на дишане. Дишането на плесенните гъби и бактерии е много активно.

Интензивността на дишането се влияе силно от температурата на въздуха: тя се увеличава, когато температурата се повиши от 5 до 40 °, а след това рязко спада. Дишането намалява с понижаване на температурата, но в зимуващите растения може да се открие дори при -20 °. Когато температурата падне до 3-5 °, дишането се забавя и това ви позволява да спестите хиляди тонове органична материя, изразходвана за дишане при съхранение на културите. Механичното увреждане на растението увеличава дишането.

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