Tvari nastale tijekom disanja. Disanje životinja, značenje disanja, evolucija dišnih organa, pluća životinja, respiratorni pokreti, izmjena plinova u plućima i tkivima, parcijalni tlak i napetost plinova, fotografija disanja životinja, sažetak izvješća. Gledajte h

1. Koji plin se apsorbira, a koji oslobađa tijekom disanja?
2. Koji plin podržava izgaranje?
3. Koji se proces naziva fotosinteza?

Svi živi organizmi trebaju energiju za funkcioniranje. Biljke i životinje primaju ga procesom disanja.

Mnogo ste puta gledali kako gori drvo u vatri ili peći. Prilikom gorenja se oslobađa veliki broj energije u obliku topline i svjetlosti. Odakle dolazi? Prilikom gorenja organske tvari stupaju u interakciju s kisikom. Složene organske tvari raspadaju se na jednostavnije. A svjetlosna energija koju su biljke tijekom fotosinteze iskoristile za stvaranje organskih tvari oslobađa se u obliku topline i svjetlosti.

Gorenje je slično disanju. Ali sagorijevanje se odvija vrlo burno, oslobađajući veliku količinu energije. Tijekom disanja, razgradnja organskih tvari odvija se postupno, u nekoliko faza. U svakoj fazi oslobađa se mala količina energije koju tijelo koristi za razne vitalne procese. Tako, dah- proces tijekom kojeg živi organizmi apsorbiraju kisik iz okoliša i oslobađaju ugljični dioksid. Ovaj proces se događa s oslobađanjem energije. Različiti organizmi dišu različito.

Disanje životinje. Jednostanični organizmi, primitivni višestanični organizmi (spužve, koelenterati) i neki crvi dišu upijajući kisik iz zraka ili vode cijelom površinom tijela. Disanje kroz kožu čini oko 50% izmjene plinova kod većine vodozemaca.

Kako građa tijela postaje sve složenija, različite skupine životinja razvijaju posebne dišne ​​organe (slika 52): škrge(kod većine vodenih beskralješnjaka, riba, ličinki vodozemaca); dušnik(kod insekata); pluća(kod kopnenih mekušaca, vodozemaca, gmazova, ptica i sisavaca).

Riža. 52. Dišni organi životinja: a - riblje škrge; b - traheja insekata; c - pluća vodozemaca

Disanje biljaka. Kod biljaka disanje osigurava i potrebe za kisikom svih tkiva i stanica. Najintenzivnije dišu rastući organi biljke, dok suhe sjemenke dišu vrlo slabo. Biljka nema posebne dišne ​​organe. U višim biljkama vodeću ulogu u izmjeni plinova ima puči u koži lišća i zelene stabljike i leća plutasti sloj kore (sl. 53). U velikim biljkama između rahlo poredanih stanica postoje zračni prostori (međustanični prostori), iz kojih u stanice ulazi kisik.

Riža. 53. Stomata (a), leća (b)

Glavninu energije nastale disanjem biljka koristi za vitalne procese, a manji dio oslobađa u obliku topline. Nadzemni dio biljke obavijen je zrakom. Teže je za korijenje, budući da je u tlu upola manje kisika. Stoga se u uzgoju biljaka koriste različite tehnike za poboljšanje disanja korijena. Specijalni kultivatori rahle tlo i povećavaju protok zraka do korijena.

Odgovori na pitanja

1. Koji se proces naziva disanjem?
2. Koje je značenje disanja?
3. Koje dišne ​​organe životinja poznajete?
4. Kako možete dokazati da biljke dišu?

Novi koncepti

Dah. Škrge. Dušnik. Pluća. Stomata. Leća.

Razmišljati!

Zašto je teško otkriti proces disanja kod biljaka na svjetlu?

Moj laboratorij

Zimi pod ledom u slatkovodnim tijelima često nema dovoljno kisika pa dolazi do pomora ribe. Kako bi to izbjegli, ljudi prave rupe u ledu ili pumpaju zrak pomoću pumpi.

Jednostavni pokusi pomoći će vam da se uvjerite da biljke dišu.

Iskustvo 1. U dvije identične posude ulivena je voda u kojoj je otopljena mala količina minerala potrebnih biljci. U svakoj su posudi klice boba, boba ili graška s korijenom uronjene u otopinu i pričvršćene. Otopina u jednoj od posuda svakodnevno je zasićena zrakom pomoću sprej boce. Druga je posuda bila čvrsto zatvorena poklopcem kako u nju ne bi prodirao zrak. Biljke u drugoj posudi uginule su nakon nekog vremena. Izvedite zaključak o uzroku odumiranja biljaka.

Iskustvo 2. Ulijte vodu na dno staklenke i do 1/3 visine napunite klijavim sjemenkama graška, graha ili pšenice. Staklenku dobro zatvorite poklopcem. Istu količinu suhih sjemenki uspite u drugu staklenku. Obje tegle čuvati na temperaturi od 20-25 °C.

Nakon jednog dana stavite goruću krhotinu u obje staklenke. Objasnite zašto će u tegli sa suhim sjemenkama trun gorjeti neko vrijeme, au staklenci sa sjemenkama koje klijaju će se iver odmah ugasiti. Izvuci zaključak iz iskustva.

Učinite iskustvo izazovnijim: Jednu staklenku s klijavim sjemenkama stavite u hladnjak, a drugu na toplo mjesto. Nakon jednog ili dva dana, u staklenke s klijavim sjemenkama dodajte tinjajuće krhotine. U kojoj će se tegli ugasiti baklja i zašto? Biljke intenzivnije dišu na toplom mjestu. Ali glavni uvjet za disanje je prisutnost kisika u zraku.

Kako čovjek koristi znanje o disanju biljaka u svojim aktivnostima? Za skladištenje sjemena u žitnicama (elevatorima) potrebno je uskladištiti suho sjeme. Prostoriju treba provjetravati tako da sjemenke stalno dovode svjež zrak. Stoga se u žitnicama, osim prirodnog provjetravanja kroz prozore i vrata, provodi i provjetravanje pomoću električnih uređaja, što omogućuje očuvanje žitarica dugi niz godina.

Disanje lišća sprječava sloj prašine koji se na njih taloži iz zraka. Sitne krute čestice zatvaraju puči i sprječavaju ulazak zraka u list. Stoga, sobne biljke treba povremeno čistiti od prašine.

Štetne nečistoće u zraku, koje su rezultat ispuštanja iz industrijskih poduzeća, također negativno utječu na biljke. Zato pri ozelenjavanju gradova i naselja Sade se biljke koje su otporne na štetne tvari i zračnu prašinu (slika 54). Takva svojstva imaju topola, lipa, žuti bagrem, hrast i neke druge biljke.

Riža. 54. Uređenje okoliša

Sav život na Zemlji postoji zahvaljujući sunčevoj toplini i energiji koja dopire do površine našeg planeta. Sve životinje i ljudi prilagodili su se izvlačenju energije iz organskih tvari koje sintetiziraju biljke. Da bismo iskoristili sunčevu energiju sadržanu u molekulama organskih tvari, ona se mora osloboditi oksidacijom tih tvari. Najčešće se kao oksidacijsko sredstvo koristi kisik iz zraka, budući da čini gotovo četvrtinu volumena okolne atmosfere.

Jednostanične protozoe, koelenterati, slobodnoživuće stan i valjkasti crvi disati cijelom površinom tijela. Posebni dišni organi - pernate škrge pojaviti u marine prstenastih lišća a kod vodenih člankonožaca. Dišni organi člankonožaca su dušnik, škrge, pluća u obliku lista koji se nalazi u udubinama tjelesnog pokrova. Prikazan je dišni sustav lanceta škržni prorezi probijanje stijenke prednjeg crijeva – ždrijela. Kod riba se ispod škržnih poklopca nalaze škrge, obilno prožet najmanjim krvnim žilama. Kod kopnenih kralješnjaka dišni organi su pluća. Evolucija disanja u kralježnjaka slijedila je put povećanja površine plućnih pregrada uključenih u izmjenu plina, poboljšanje transportnih sustava za isporuku kisika u stanice unutar tijela i razvoj sustava koji osiguravaju ventilaciju dišnih organa.

Građa i funkcije dišnih organa

Neophodan uvjet za život tijela je stalna izmjena plinova između tijela i okoline. Organi kroz koje cirkulira udahnuti i izdahnuti zrak spojeni su u dišni aparat. Dišni sustav sastoji se od nosne šupljine, ždrijela, grkljana, dušnika, bronha i pluća. Većina njih su dišni putovi i služe za provođenje zraka u pluća. U plućima se odvijaju procesi izmjene plinova. Prilikom disanja tijelo dobiva kisik iz zraka koji se krvlju raznosi cijelim tijelom. Kisik je uključen u složene oksidativne procese organskih tvari, čime se oslobađa energija potrebna tijelu. Konačni produkti razgradnje - ugljični dioksid i djelomično voda - odstranjuju se iz tijela u okoliš putem dišnog sustava.

Funkcije dišnog sustava

• Opskrba tjelesnih stanica kisikom O2.
• Uklanjanje ugljičnog dioksida CO 2 iz tijela, kao i nekih krajnjih produkata metabolizma (vodena para, amonijak, sumporovodik).

Nosna šupljina

Dišni putevi počinju sa nosna šupljina, koji se preko nosnica povezuje s okolinom. Iz nosnica zrak prolazi kroz nosne prolaze koji su obloženi sluzavim, trepljastim i osjetljivim epitelom. Vanjski nos sastoji se od koštanih i hrskavičnih formacija i ima oblik nepravilne piramide, koji varira ovisno o strukturnim značajkama osobe. Koštani skelet vanjskog nosa uključuje nosne kosti i nosni dio čeone kosti. Hrskavični skelet je nastavak koštanog skeleta i sastoji se od hijalinske hrskavice različitog oblika. Nosna šupljina ima donju, gornju i dvije bočne stijenke. Donju stijenku čini tvrdo nepce, gornju kribriformna ploča etmoidne kosti, lateralnu stijenku gornja čeljust, suzna kost, orbitalna ploča etmoidne kosti, nepčana kost i sfenoidalna kost. Nosna pregrada dijeli nosnu šupljinu na desni i lijevi dio. Nosnu pregradu čini vomer, okomito na ploču etmoidne kosti, a sprijeda je nadopunjen četverokutnom hrskavicom nazalnog septuma.

Turbinati se nalaze na bočnim stijenkama nosne šupljine - po tri sa svake strane, čime se povećava unutarnja površina nosa s kojom dolazi u dodir udahnuti zrak.

Nosnu šupljinu tvore dva uska i vijugava nosni prolazi. Ovdje se zrak zagrijava, ovlažuje i oslobađa od čestica prašine i mikroba. Membrana koja oblaže nosne prolaze sastoji se od stanica koje luče sluz i stanica trepljastog epitela. Pokretom cilija, sluz, zajedno s prašinom i klicama, usmjerava se van nosnih prolaza.

Unutarnja površina nosnih prolaza bogato je opskrbljena krvnim žilama. Udahnuti zrak ulazi u nosnu šupljinu, zagrijava se, ovlažuje, čisti od prašine i djelomično neutralizira. Iz nosne šupljine ulazi u nazofarinks. Zatim zrak iz nosne šupljine ulazi u ždrijelo, a iz njega u grkljan.

Grkljan

Grkljan- jedan od odjeljaka dišnih putova. Ovdje zrak ulazi iz nosnih prolaza kroz ždrijelo. U stijenci grkljana nalazi se nekoliko hrskavica: tireoidna, aritenoidna itd. U trenutku gutanja hrane vratni mišići podižu grkljan, a epiglotisna hrskavica spušta i zatvara grkljan. Stoga hrana ulazi samo u jednjak, a ne u traheju.

Smješten u uskom dijelu grkljana glasnice, u sredini između njih nalazi se glotis. Dok zrak prolazi, glasnice vibriraju, proizvodeći zvuk. Stvaranje zvuka događa se tijekom izdisaja uz kretanje zraka koje kontrolira čovjek. U formiranju govora sudjeluju: nosna šupljina, usne, jezik, meko nepce, mišići lica.

Dušnik

Larinks ulazi u dušnik(dušnik), koji ima oblik cjevčice duge oko 12 cm, u čijim se stijenkama nalaze hrskavični poluprstenovi koji ne dopuštaju njeno otpadanje. Njezinu stražnju stijenku čini membrana vezivnog tkiva. Šupljina dušnika, kao i šupljina drugih dišnih puteva, obložena je trepljastim epitelom koji sprječava prodiranje prašine i drugih stranih tijela u pluća. Traheja zauzima srednji položaj, straga je uz jednjak, a na stranama se nalaze neurovaskularni snopovi. Sprijeda je cervikalni dio dušnika prekriven mišićima, a na vrhu također štitnjačom. Torakalni dio traheje prekriven je sprijeda manubrijumom prsne kosti, ostacima timusa i krvnih žila. Unutrašnjost dušnika prekrivena je sluznicom koja sadrži veliku količinu limfnog tkiva i mukoznih žlijezda. Pri disanju sitne čestice prašine prianjaju na vlažnu sluznicu dušnika, a trepetljike trepljastog epitela potiskuju ih natrag prema izlazu iz dišnog trakta.

Donji kraj dušnika je podijeljen na dva bronha, koji se zatim više puta granaju i ulaze u desno i lijevo pluće, tvoreći "bronhalno stablo" u plućima.

Bronhije

U prsnoj šupljini traheja se dijeli na dva dijela bronha- lijevo i desno. Svaki bronh ulazi u pluća i tu se dijeli na bronhe manjeg promjera koji se granaju u najmanje zračne cijevi - bronhiole. Bronhiole se daljnjim grananjem pretvaraju u nastavke - alveolarne kanaliće na čijim se stijenkama nalaze mikroskopske izbočine koje nazivamo plućne vezikule, odn. alveole.

Stijenke alveola građene su od posebnog tankog jednoslojnog epitela i gusto su isprepletene kapilarama. Ukupna debljina stijenke alveole i stijenke kapilare je 0,004 mm. Razmjena plinova odvija se kroz ovaj najtanji zid: kisik ulazi u krv iz alveola, a ugljični dioksid se vraća natrag. U plućima postoji nekoliko stotina milijuna alveola. Njihova ukupna površina kod odrasle jedinke iznosi 60–150 m2. Zahvaljujući tome, dovoljna količina kisika ulazi u krv (do 500 litara dnevno).

Pluća

Pluća zauzimaju gotovo cijelu šupljinu prsne šupljine i elastični su, spužvasti organi. U središnjem dijelu pluća nalaze se vrata kroz koja ulaze bronh, plućna arterija, živci, a izlaze plućne vene. Desno plućno krilo podijeljeno je žljebovima na tri režnja, lijevo na dva. Vanjska strana pluća prekrivena je tankim filmom vezivnog tkiva - plućnom pleurom, koja prelazi na unutarnju površinu stijenke prsne šupljine i tvori stijenku pleure. Između ova dva filma nalazi se pleuralni otvor ispunjen tekućinom koja smanjuje trenje tijekom disanja.

Postoje tri površine na plućima: vanjska ili kostalna, medijalna, okrenuta prema drugom pluću, i donja ili dijafragmatska. Osim toga, u svakom pluću postoje dva ruba: prednji i donji, koji odvajaju dijafragmatičnu i medijalnu površinu od obalne površine. Straga kostalna ploha bez oštre granice prelazi u medijalnu plohu. Prednji rub lijevog plućnog krila ima srčani usjek. Hilum se nalazi na medijalnoj površini pluća. Ulazna vrata svakog pluća uključuju glavni bronh, plućnu arteriju, koja nosi vensku krv u pluća, i živce koji inerviraju pluća. Dvije plućne vene izlaze iz vrata svakog pluća, koje vode arterijske krvne i limfne žile do srca.

Pluća imaju duboke brazde koje ih dijele na režnjeve - gornji, srednji i donji, au lijevom su dva - gornji i donji. Veličine pluća nisu iste. Desno plućno krilo je nešto veće od lijevog, dok je kraće i šire, što odgovara višem položaju desne kupole dijafragme zbog desnog položaja jetre. Boja normalnih pluća u djetinjstvu je blijedo ružičasta, a kod odraslih poprimaju tamno sivu boju s plavkastom nijansom - posljedica taloženja čestica prašine koje ulaze u njih sa zrakom. Tkivo pluća je mekano, osjetljivo i porozno.

Izmjena plinova u plućima

U složenom procesu izmjene plinova razlikuju se tri glavne faze: vanjsko disanje, prijenos plina krvlju i unutarnje, odnosno tkivno, disanje. Vanjsko disanje kombinira sve procese koji se odvijaju u plućima. Provodi ga dišni aparat koji uključuje prsni koš s mišićima koji ga pokreću, dijafragmu i pluća s dišnim putovima.

Zrak koji ulazi u pluća tijekom udisaja mijenja svoj sastav. Zrak u plućima ispušta dio kisika i obogaćuje se ugljičnim dioksidom. Sadržaj ugljičnog dioksida u venskoj krvi veći je nego u zraku u alveolama. Stoga ugljični dioksid izlazi iz krvi u alveole i njegov je sadržaj manji nego u zraku. Kisik se najprije otapa u krvnoj plazmi, zatim se veže na hemoglobin i novi dijelovi kisika ulaze u plazmu.

Prijelaz kisika i ugljičnog dioksida iz jedne sredine u drugu događa se difuzijom od viših prema nižim koncentracijama. Iako je difuzija spora, površina dodira krvi i zraka u plućima je toliko velika da u potpunosti osigurava potrebnu izmjenu plinova. Procjenjuje se da se potpuna izmjena plinova između krvi i alveolarnog zraka može dogoditi u vremenu koje je tri puta kraće od vremena zadržavanja krvi u kapilarama (tj. tijelo ima značajne rezerve opskrbe tkiva kisikom).

Venska krv, kada uđe u pluća, ispušta ugljični dioksid, obogaćuje se kisikom i pretvara u arterijsku krv. U velikom krugu se ta krv razilazi kroz kapilare u sva tkiva i daje kisik stanicama tijela, koje ga neprestano troše. Više ugljičnog dioksida oslobađaju stanice kao rezultat svoje vitalne aktivnosti nego u krvi, a on difundira iz tkiva u krv. Dakle, arterijska krv, prošavši kroz kapilare sistemske cirkulacije, postaje venska i desna polovica srca se šalje u pluća, gdje je ponovno zasićena kisikom i ispušta ugljični dioksid.

U tijelu se disanje provodi pomoću dodatnih mehanizama. Tekući mediji koji čine krv (njenu plazmu) imaju nisku topljivost plinova u njima. Dakle, da bi čovjek postojao, trebao bi imati 25 puta snažnije srce, 20 puta snažnija pluća i ispumpati više od 100 litara tekućine (a ne pet litara krvi) u jednoj minuti. Priroda je pronašla način kako prevladati ovu poteškoću prilagodivši posebnu tvar - hemoglobin - za prijenos kisika. Zahvaljujući hemoglobinu, krv je u stanju vezati kisik 70 puta, a ugljični dioksid - 20 puta više od tekućeg dijela krvi - njegove plazme.

Alveola- mjehurić tanke stijenke promjera 0,2 mm ispunjen zrakom. Alveolarnu stijenku čini jedan sloj ravnih epitelnih stanica, duž čije se vanjske površine grana mreža kapilara. Stoga se izmjena plinova odvija kroz vrlo tanki septum koji čine dva sloja stanica: stijenka kapilara i stijenka alveole.

Razmjena plinova u tkivima (tkivno disanje)

Razmjena plinova u tkivima odvija se u kapilarama prema istom principu kao u plućima. Kisik iz kapilara tkiva, gdje je njegova koncentracija visoka, prelazi u tkivnu tekućinu s nižom koncentracijom kisika. Iz tkivne tekućine prodire u stanice i odmah ulazi u oksidacijske reakcije, pa u stanicama praktički nema slobodnog kisika.

Ugljični dioksid, prema istim zakonima, dolazi iz stanica, preko tkivne tekućine, u kapilare. Oslobođeni ugljikov dioksid potiče disocijaciju oksihemoglobina i sam se spaja s hemoglobinom, tvoreći karboksihemoglobin, prenosi se u pluća i ispušta u atmosferu. U venskoj krvi koja otječe iz organa nalazi se ugljični dioksid u vezanom i otopljenom stanju u obliku ugljične kiseline, koja se u kapilarama pluća lako razgrađuje na vodu i ugljični dioksid. Ugljična kiselina također se može spojiti sa solima plazme u bikarbonate.

U plućima, gdje ulazi venska krv, kisik ponovno zasićuje krv, a ugljični dioksid prelazi iz zone visoke koncentracije (plućne kapilare) u zonu niske koncentracije (alveole). Za normalnu izmjenu plinova zrak u plućima se stalno nadomješta, što se postiže ritmičkim napadima udisaja i izdisaja, zahvaljujući kretnjama interkostalnih mišića i dijafragme.

Prijenos kisika u tijelu

Značenje disanja.

Dah- je skup fizioloških procesa koji osiguravaju izmjenu plinova između tijela i vanjske sredine ( vanjsko disanje), te oksidativni procesi u stanicama, pri čemu dolazi do oslobađanja energije ( unutarnje disanje). Izmjena plinova između krvi i atmosferskog zraka ( izmjena plinova) - provodi dišni sustav.

Izvor energije u tijelu su tvari iz hrane. Glavni proces koji oslobađa energiju ovih tvari je proces oksidacije. Prati ga vezanje kisika i stvaranje ugljičnog dioksida. S obzirom da ljudsko tijelo nema zaliha kisika, njegova kontinuirana opskrba je od vitalnog značaja. Zaustavljanje pristupa kisika stanicama tijela dovodi do njihove smrti. S druge strane, ugljični dioksid koji nastaje tijekom oksidacije tvari mora se ukloniti iz tijela, jer je nakupljanje značajne količine istog opasno po život. Apsorpcija kisika iz zraka i oslobađanje ugljičnog dioksida odvija se kroz dišni sustav.

Biološki značaj disanja je:

• opskrba tijela kisikom;
• uklanjanje ugljičnog dioksida iz tijela;
• oksidacija organski spojevi BZHU s oslobađanjem energije potrebne za ljudski život;
• uklanjanje krajnjih produkata metabolizma ( vodena para, amonijak, sumporovodik itd.).

Značenje disanja.Disanje je vitalni proces stalne izmjene plinova između tijela i okoline.

Bez kisika su nemogući oksidativni procesi koji su u osnovi metabolizma, a za očuvanje života neophodna je njegova stalna opskrba organizma. Kisik ulazi u krv kroz dišne ​​organe i krvlju se doprema do organa i tkiva. Ugljični dioksid nastaje u stanicama i tkivima kao rezultat metabolizma. Krvlju se prenosi do dišnih organa i uklanja iz tijela.

Evolucija dišnog sustava. Kako je organizacija životinja postajala sve složenija, nastali su različiti sustavi dišnih organa. Unatoč pojavi takvih specijaliziranih organa, mnoge životinje zadržavaju kožni tip disanja, odnosno izmjenu plinova kroz površinu tijela. Dobro je izražen u mnogim embrijima i ličinkama. Kod ličinki insekata s trahealnim sustavom oko 25% kisika apsorbira se kroz kožu. Kod riba se također opaža kožno disanje. može dugo živjeti nakon odstranjivanja oba plućna krila, ali umire ako se nakon operacije isključi i kožno disanje. O sudjelovanju kože u disanju žabe može se suditi po tome što se lako može uspavati nanošenjem pamučnog štapića s eterom na kožu trbuha. Kod viših kralježnjaka i čovjeka kožno disanje nije bitno u vezi s razvojem pluća. Međutim, bilo je moguće primijetiti da se kod konja s povećanim mišićnim opterećenjem pojačava disanje kroz kožu.

Imaju vrlo poseban sustav za dostavu kisika u stanice. U svakom segmentu tijela nalazi se par rupica koje se nazivaju spirale, iz kojih u tijelo izlaze dušnici - cjevčice koje se više puta granaju i povezuju sa svim stanicama tijela. Stijenke tijela insekata pulsiraju, uvlačeći zrak u dušnik dok se tijelo širi i istiskujući ga van dok se skuplja. Kod insekata trahealni sustav provodi zrak duboko u tijelo, dovodeći ga tako blizu svake stanice da može difundirati u nju kroz stijenke najmanjih ogranaka dušnika.

Disanje se kod većine vodenih životinja odvija pomoću škrga. , mekušci, mnogi člankonošci (škampi, rakovi) imaju škrge. Svaka životinja sa škrgama ima jedan ili drugi uređaj koji im omogućuje pranje vodom. Kod riba voda ulazi u usta, prolazi preko škrga i izlazi kroz škržne proreze. Škrge imaju tanke stijenke, veliku površinu i obilno prokrvljene kapilarama. Kisik otopljen u vodi; difundira kroz epitel škrga u kapilare, a ugljični dioksid - u obrnuti smjer. U stajaćim vodama, gdje je u vodi malo otopljenog kisika, riba se uguši.

Životinjska su pluća prešla dug put u razvoju. Prve naznake pluća nalazimo kod nekih fosilnih riba. Razvili su izraslinu na prednjem kraju probavnog trakta; ta se izraslina kasnije razvila u pluća. Kod nekih riba izraslina se pretvorila u plivaći mjehur, koji ponekad ima i dišnu funkciju. Plivaći mjehur sadrži stanice koje su sposobne otpuštati kisik dobiven iz krvi u unutarnju šupljinu. Druga skupina stanica plivaćeg mjehura prenosi kisik iz plivaćeg mjehura u krv.

Pluća većine primitivnih su dvije jednostavne dugačke vrećice, izvana prekrivene kapilarama. Žabe i krastače imaju nabore unutar plućne vrećice koji povećavaju respiratornu površinu. Žabe nemaju ni dijafragmu ni mišiće za disanje. Zbog toga imaju poseban mehanizam disanja. Temelji se na djelovanju ventila u nosnicama i mišića na dnu usta. Kada su nosni zalisci otvoreni, dno usta se spušta i zrak ulazi. Tada se nosni zalisci zatvore i mišići grla se skupe, tjerajući zrak u pluća. Žaba ne može disati otvorenih usta.

Daljnji razvoj dišnih organa odvijao se u smjeru postupne podjele pluća na sve manje i manje šupljine. Pluća nekih guštera () opremljena su dodatnim zračnim vrećicama koje se mogu napuniti zrakom, dok se životinja napuhuje i tjera grabežljivce.

U ptica ove vrste, vrećice se protežu od pluća na nekoliko mjesta i šire se po cijelom tijelu. Pluća su dostigla svoj najveći razvoj kod toplokrvnih životinja. Obilje plućnih mjehurića i njihova stanična struktura osiguravaju veliku površinu kroz koju se odvija intenzivna izmjena plinova. Kod konja je respiratorna površina pluća 500 m2.

Pokreti disanja. Zahvaljujući ritmičnom činu udisaja i izdisaja, dolazi do izmjene između atmosferskog i alveolarnog zraka koji se nalazi u plućnim mjehurićima.
Pluća nemaju mišićno tkivo i stoga se ne mogu aktivno kontrahirati ili opustiti. Skeletni dišni mišići imaju aktivnu ulogu u činu udisaja i izdisaja. Kada su dišni mišići paralizirani, disanje postaje nemoguće, iako dišni organi nisu zahvaćeni.

Prilikom udisaja kontrahiraju se vanjski interkostalni mišići i dijafragma. Interkostalni mišići podižu rebra i lagano ih pomiču u stranu. Povećava se volumen prsne šupljine. Spuštanje dijafragme uzrokuje povećanje volumena prsa u dužini. Pri dubokom disanju uključeni su i drugi mišići prsa i vrata.

Pluća su izvana prekrivena tankim slojem vezivnog tkiva – plućnom pleurom. Unutarnji zid prsne šupljine obložen je parijetalnom pleurom. Uski razmak između njih je zapečaćen, odnosno nema komunikacije s okolnim zrakom i ispunjen je pleuralnom tekućinom, što smanjuje trenje pluća o stijenke prsne šupljine tijekom disanja. Budući da su pluća u prsnom košu u rastegnutom stanju, tlak u pleuralnoj šupljini je niži od atmosferskog, odnosno negativan. Zbog podtlaka u pleuralnoj šupljini, pluća prate prsni koš. Pluća su istegnuta. U rastegnutim plućima dolazi do pada tlaka, a zbog razlike tlakova atmosferski zrak nadire kroz dišne ​​putove u pluća. Što se više povećava volumen prsnog koša tijekom udisaja, što se pluća više rastežu, to je udah dublji.

Kada se dišni mišići opuste, rebra se spuštaju u prvobitni položaj, kupola dijafragme se podiže, volumen prsnog koša, a time i pluća, smanjuje se i zrak se izdiše. U dubokom izdisaju sudjeluju trbušni mišići, unutarnji interkostalni i drugi mišići. Učestalost i količina disanja. Brzina disanja varira među različitim životinjama i povezana je s brzinom metabolizma. Povećava se porastom vanjske temperature, povećanom tjelesnom aktivnošću i bolešću životinje.

Količina zraka koju životinja udahne tijekom tihog disanja naziva se respiratorni zrak. U konju ili kravi je 5-6 litara. Brzina disanja je količina zraka koja se udahne unutar 1 minute. Ona varira ovisno o intenzitetu rada, hranjenju i drugim čimbenicima. Volumen disanja konja u mirovanju iznosi 40-50 litara, u kretanju 80-90 litara, a u transportu teških predmeta 400-450 litara.

Izmjena plinova u plućima i tkivima. Da bismo razumjeli mehanizam izmjene plinova u plućima i tkivima, usporedimo sastav udahnutog, izdahnutog i alveolarnog zraka. Sastav udahnutog, izdahnutog i alveolarnog zraka. Naizmjeničnim udisajem i izdisajem životinja ventilira pluća, održavajući relativno konstantan sastav plina u plućnim mjehurićima (alveolama). Životinje udišu atmosferski zrak s visokim udjelom kisika (20,9%) i niskim udjelom ugljičnog dioksida (0,03%), a izdišu zrak u kojem ima 16,3% kisika i oko 4% ugljičnog dioksida.

Sastav alveolarnog zraka značajno se razlikuje od sastava atmosferskog, udahnutog zraka. Sadrži znatno manje kisika (14,2%) i veliku količinu ugljičnog dioksida (5,2%).
Dušik, koji je dio zraka, ne sudjeluje u disanju, a njegov sadržaj u udahnutom, izdahnutom i alveolarnom zraku praktički se ne mijenja.

Zašto izdahnuti zrak sadrži više kisika nego alveolarni zrak? To se objašnjava činjenicom da se prilikom izdisaja zrak koji se nalazi u dišnim organima, u dišnim putevima, miješa s alveolarnim zrakom.

Parcijalni tlak i napetost plinova. U plućima kisik iz alveolarnog zraka prelazi u krv, a ugljični dioksid iz krvi ulazi u pluća. Prijelaz plinova iz zraka u tekućinu i iz tekućine u zrak događa se zbog razlike u parcijalnim tlakovima tih plinova u zraku i tekućini. Parcijalni tlak je dio ukupnog tlaka koji čini udio određenog plina u plinskoj smjesi. Što je veći postotak plina u smjesi, to je odgovarajući njegov parcijalni tlak veći. Atmosferski zrak, kao što je poznato, mješavina je plinova. Ova mješavina plinova kisika sadrži 20,94% kisika, 0,03% ugljičnog dioksida i 79-,03% dušika. Ova smjesa atmosferskih plinova ima tlak od 760 mm Hg. Umjetnost. Parcijalni tlak kisika u atmosferskom zraku iznosi 20,94% od 760 mm Hg. Art., tj. 159 mm Hg. Art., Dušik - 79,03% od 760 mm Hg. Art., tj. oko 600 mm Hg. Art., U atmosferskom zraku ima malo ugljičnog dioksida - 0,03%, stoga je njegov parcijalni tlak 0,03% od 760 mm Hg. Umjetnost. - 0,2 mm Hg. Umjetnost.

Za plinove otopljene u tekućini koristi se izraz napon, koji odgovara izrazu parcijalni tlak za slobodne plinove. Napetost zdjelice izražava se u istim jedinicama kao i tlak (mmHg). Ako je parcijalni tlak plina u okoliš veći od napona ovog plina u tekućini, tada se plin otapa u tekućini.

Parcijalni tlak kisika u alveolarnom zraku je 100-110 mm Hg. Art., A u krvi koja teče u pluća napetost kisika je prosječno 60 mm Hg. čl., dakle, u plućima kisik iz alveolarnog zraka prelazi u krv Kretanje plinova odvija se prema zakonima difuzije po kojima se plin širi iz okoline u kojoj je visok parcijalni tlak u okolinu s nižim. pritisak.

Disanje je najsavršeniji oblik oksidativnog procesa i naj učinkovit način dobivanje energije. Glavna prednost disanja je u tome što se energija oksidirane tvari - supstrata na kojem mikroorganizam raste - najpotpunije koristi. Stoga se tijekom procesa disanja mnogo manje supstrata obradi za dobivanje određene količine energije nego npr. tijekom fermentacije.

Proces disanja sastoji se u činjenici da se ugljikohidrati (ili bjelančevine, masti i druge rezervne tvari stanice) razgrađuju, oksidirani atmosferskim kisikom, na ugljični dioksid i vodu. Oslobođena energija u ovom slučaju troši se na održavanje vitalnih funkcija organizama, rast i razmnožavanje. Bakterije, zbog neznatne veličine svojih tijela, ne mogu akumulirati značajnije količine rezervnih tvari. Stoga uglavnom koriste hranjive spojeve iz okoliša.

U opći pogled disanje se može prikazati sljedećom jednadžbom:

Iza ove jednostavne formule leži složen lanac kemijskih reakcija od kojih je svaka katalizirana određenim enzimom.

Enzimske reakcije koje se javljaju tijekom disanja sada su dobro proučene. Ispostavilo se da je shema reakcije univerzalna, tj. u načelu ista kod životinja, biljaka i mnogih mikroorganizama, uključujući bakterije. Proces disanja tijekom oksidacije glukoze sastoji se od sljedećih glavnih faza (slika 10).

Prvo se stvaraju fosforni esteri glukoze - monofosfat, zatim difosfat. Fosfornu kiselinu prenose određeni enzimi (transferaze) iz adenozin trifosforne kiseline (ATP), tvari koja ima tri ostatka fosforne kiseline povezana visokoenergetskim vezama. (Na adiciju fosforne kiseline utroši se 3,4-10/4 J energije po 1 gram molekule. Stoga se nastala veza naziva visokoenergetskom.) Biološki smisao prvih reakcija fosforilacije je aktiviranje glukoze – adicija fosfora na glukozu čini je reaktivnijom, labilnijom, određuje mogućnost daljnje razgradnje glukoze.

Aktivirana glukoza u obliku difosfata dalje se razgrađuje u dva trioza fosfata (spojeva s tri ugljika): fosfogliceraldehid i dihidroksiaceton fosfat, koji se mogu reverzibilno pretvoriti jedan u drugi.

Zatim u izmjenu ulazi fosfogliceraldehid koji se oksidira u difosfoglicerinsku kiselinu. Svrha ovog procesa je odvajanje vodikovih atoma od oksidiranog supstrata i prijenos vodika uz pomoć specifičnih oksidativnih enzima do atmosferskog kisika (vidi sl. 10, 11).

,

Vodik iz fosfogliceraldehida veže se za enzim nikotinamid dinukleotid (NAD); u ovom slučaju, aldehid se oksidira u kiselinu i energija se oslobađa. Dio te energije troši se na stvaranje ATP-a; ujedno se pridružuje fosforna kiselina na adenozin difosfat – ADP. Tijekom hidrolize ATP energija se oslobađa i može se potrošiti na razne procese sinteze proteina i druge potrebe stanica.

Fosfoglicerinska kiselina se oksidira u pirogrožđanu kiselinu. U isto vrijeme nastaje i ATP, odnosno pohranjuje se energija.

Time je završen prvi – anaerobni – stadij procesa disanja, koji je tzv glikolitički put ili Embden-Meyerhof-Parnasov put. Za odvijanje ovih reakcija nije potreban kisik. Dobivena pirogrožđana kiselina (CH3COCOOH) vrlo je zanimljiva i vrlo važna veza. Putovi razgradnje glukoze tijekom disanja i mnogih fermentacija, sve do stvaranja pirogrožđane kiseline, odvijaju se na potpuno isti način, što je prvi ustanovio ruski biokemičar S.P. Kostychev. Pirogrožđana kiselina je središnja točka od koje se razilaze putovi disanja i fermentacije, odakle počinje lanac enzimskih transformacija specifičnih za određeni proces - specifičan lanac kemijskih reakcija (slika 11).

Tijekom disanja pirogrožđana kiselina ulazi u ciklus trikarboksilne kiseline(slika 12). Riječ je o složenom začaranom krugu pretvorbi, uslijed kojeg nastaju organske kiseline s 4, 5 i 6 atoma ugljika (jabučna, mliječna, fumarna, a-ketoglutarna i limunska) te se eliminira ugljikov dioksid.

Prije svega, CO2 se odvaja od pirogrožđane kiseline koja sadrži tri atoma ugljika - nastaje octena kiselina, koja s koenzimom A tvori aktivan spoj - acetil koenzim A. Ona prenosi ostatak octene kiseline (acetil) na oksalooctenu kiselinu (4 uglj. atoma) i nastaje limunska kiselina (6 atoma ugljika). Limunska kiselina prolazi kroz nekoliko transformacija, što rezultira otpuštanjem CO2 i stvaranjem spoja s pet ugljika - a-ketoglutarne kiseline. Od nje se također odvaja CO2 (treća molekula ugljičnog dioksida) i nastaje jantarna kiselina (4 atoma ugljika) koja zatim prelazi u fumarnu, jabučnu i na kraju u oksalo-octenu kiselinu. Time je ciklus završen. Oksaloctena kiselina može ponovno ući u ciklus.

Tako u ciklus ulazi trougljična pirogrožđana kiselina, a tijekom transformacija oslobađaju se 3 molekule CO2.

Vodik pirogrožđane kiseline, oslobođen tijekom dehidrogenacije u aerobnim uvjetima, ne ostaje slobodan - ulazi u dišni lanac (baš kao i vodik gliceraldehida, oduzet kada se pretvara u glicerinsku kiselinu). Ovo je lanac oksidativnih enzima.

Enzimi koji prvi preuzimaju vodik sa supstrata koji se oksidira nazivaju se primarne dehidrogenaze.

Sadrže di- ili tripiridin nukleotide: NAD ili NADP i specifični protein. Mehanizam dodavanja vodika je isti:

Tvar koja se može oksidirati - H2 + NAD -> oksidirana tvar + NAD-H2

Vodik proizveden dehidrogenacijom zatim se dodaje sljedećem enzimskom sustavu - flavinskim enzimima (FMN ili FAD).

Od flavinskih enzima elektroni dolaze do nacitokroma – proteina koji sadrže željezo (složeni proteini). Uzduž lanca citokroma ne prenosi se atom vodika, već samo elektroni. U tom slučaju dolazi do promjene valencije željeza:

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

Konačna reakcija disanja je dodavanje protona i elektrona kisiku u zraku i stvaranje vode. Ali najprije se molekula kisika aktivira pod djelovanjem enzima citokrom oksidaze. Aktivacija se svodi na činjenicu da kisik dobiva negativan naboj zbog dodavanja elektrona iz oksidirane tvari. Vodik (proton) se veže za aktivirani kisik, stvarajući vodu.

Osim spomenutog lanca nositelja elektrona i vodika, poznati su i drugi. Ovaj proces je mnogo složeniji od prikazanog dijagrama.

Biološki smisao ovih transformacija je oksidacija tvari i stvaranje energije. Kao rezultat oksidacije molekule šećera (glukoze), 12,6-10/5 J energije pohranjuje se u ATP, sama molekula šećera sadrži 28,6-10/5 J, dakle, 44% energije se korisno koristi. Ovo je vrlo visok koeficijent korisno djelovanje, ako ga usporedite s učinkovitošću modernih strojeva.

Proces disanja proizvodi ogromnu količinu energije. Kad bi se sve odjednom oslobodilo, stanica bi prestala postojati. Ali to se ne događa, jer se energija ne oslobađa odjednom, već u fazama, u malim obrocima. Oslobađanje energije u malim dozama nastaje zbog činjenice da je disanje višefazni proces, u čijim pojedinačnim fazama nastaju različiti međuprodukti (s različitim duljinama ugljikovog lanca) i oslobađa se energija. Oslobođena energija se ne troši u obliku topline, već se skladišti u univerzalnom visokoenergetskom spoju – ATP-u. Kada se ATP razgrađuje, energija se može koristiti u svim procesima potrebnim za održavanje vitalnih funkcija organizma: za sintezu raznih organskih tvari, mehanički rad, održavanje osmotskog tlaka protoplazme itd.

Disanje je proces koji daje energiju, ali njegovo biološko značenje nije ograničeno na to. Kao rezultat kemijskih reakcija koje prate disanje nastaje veliki broj intermedijarnih spojeva. Iz ovih spojeva, koji imaju različit broj ugljikovih atoma, mogu se sintetizirati najrazličitije stanične tvari: aminokiseline, masne kiseline, masti, bjelančevine, vitamini.

Dakle, metabolizam ugljikohidrata određuje ostale metabolizme (bjelančevine, masti). To je njegov veliki značaj.

Uz proces disanja, to kemijske reakcije jedan od nevjerojatna svojstva mikrobi – sposobnost emitiranja vidljive svjetlosti – luminescirati.

Poznato je da brojni živi organizmi, uključujući bakterije, mogu emitirati vidljivu svjetlost. Luminescencija uzrokovana mikroorganizmima poznata je stoljećima. Nakupljanje luminescentnih bakterija u simbiozi s malim morskim životinjama ponekad dovodi do sjaja u moru; luminiscencija se također susrela tijekom rasta određenih bakterija na mesu itd.

Glavne komponente, čija interakcija dovodi do emisije svjetlosti, uključuju reducirane oblike FMN ili NAD, molekularni kisik, enzim luciferae i oksidirajući spoj - luciferin. Pretpostavlja se da reducirani NAD ili FMN reagira s luciferazom, kisikom i luciferinom, pri čemu elektroni u nekim molekulama prelaze u pobuđeno stanje, a povratak tih elektrona na osnovnu razinu praćen je emisijom svjetlosti. Luminescencija kod mikroba smatra se "rasipnim procesom", jer smanjuje energetsku učinkovitost disanja.

Život biljaka: u 6 svezaka. - M.: Prosvjeta. Uredio A. L. Takhtadzhyan, glavni urednik, dopisni član. Akademija znanosti SSSR-a, prof. A.A. Fedorov. 1974 .

Pogledajte što je "dah" u drugim rječnicima:

DAH- DISANJE. Sadržaj: Komparativna fiziologija D......... 534 Respiratorni aparat............. 535 Mehanizam ventilacije......... 537 Registriranje respiratornih pokreta.. ... 5 S8 Frekvencija D., snaga disanja. mišići i dubina D. 539 Klasifikacija i... ... Velika medicinska enciklopedija

Jedna od glavnih vitalnih funkcija, skup procesa koji osiguravaju ulazak O2 u organizam, njegovu upotrebu u redoks procesima, kao i uklanjanje iz organizma CO2 i nekih drugih spojeva koji su konačni... .. . Biološki enciklopedijski rječnik

Odustati od daha, dah je skriven u guši.. Rječnik ruskih sinonima i izraza sličnih značenja. pod, ispod. izd. N. Abramova, M.: Ruski rječnici, 1999. disanje, disanje, polipnoja, znoj, čuhalka, duh, dašak, dah, dah Rječnik ... Rječnik sinonima

Moderna enciklopedija

Skup procesa koji osiguravaju ulazak kisika u tijelo i uklanjanje ugljičnog dioksida (vanjsko disanje), kao i korištenje kisika od strane stanica i tkiva za oksidaciju organskih tvari, oslobađajući energiju potrebnu za... ... Veliki enciklopedijski rječnik

DISANJE, disanje, usp. (knjiga). Radnja pod Ch. disati. Isprekidano disanje. Umjetno disanje (tehnike koje se koriste za nastavak plućne aktivnosti tijekom njezinog privremenog prekida; med). || Proces apsorpcije kisika u živom organizmu... ... Rječnik Ushakova

RESPIRACIJA, skup procesa koji osiguravaju ulazak kisika u tijelo i uklanjanje ugljičnog dioksida (vanjsko disanje), kao i korištenje kisika od strane stanica i tkiva za oksidaciju organskih tvari uz oslobađanje energije,. ... Ilustrirani enciklopedijski rječnik

DISANJE, proces ulaska i izlaska zraka iz pluća u svrhu IZMJENE PLINOVA. Prilikom udisaja mišići dijafragme podižu rebra, čime se povećava volumen prsnog koša, a zrak ulazi u PLUĆA. Kad izdišete, rebra se spuštaju i... Znanstveni i tehnički enciklopedijski rječnik

DAH, I, usp. 1. Proces apsorpcije kisika i oslobađanja ugljičnog dioksida od strane živih organizama. Dišni sustav. Stanični d. (poseban). 2. Udisanje i ispuštanje zraka plućima. Glatko d. Obuzdati d. D. opruga (prevedeno). Navala drugog vjetra...... Ozhegovov objašnjavajući rječnik

Disanje je jedan od najvažnijih fizioloških procesa metabolizma u biljkama, uslijed kojeg dolazi do apsorpcije kisika i oksidacije organska tvar uz oslobađanje ugljičnog dioksida. Svi živi organi, stanice i tkiva biljke dišu. Prilikom disanja oslobađa se energija, zbog koje se javljaju mnogi fiziološki procesi. Dio energije koju biljka ne iskoristi oslobađa se kao toplina. U normalnim uvjetima, glavni respiratorni materijal su ugljikohidrati (šećeri).

Predodžbu o početnim i završnim produktima metabolizma tijekom disanja daje osnovna jednadžba disanja: C6 H12 O6 + 6*O2 = 6*CO2 + 6*H2O + + 674 kcal (šećer + kisik = ugljikov dioksid + voda). Kao što možete vidjeti iz ove jednadžbe, proces disanja proizvodi vodu. Istraživanja su pokazala da u ekstremnim uvjetima dehidracije, biljka može koristiti ovu vodu i zaštititi se od smrti.

Pristup kisika svim biljnim organima jedan je od glavnih uvjeta za disanje. S njegovim nedostatkom, biljka može disati neko vrijeme zahvaljujući kisiku izdvojenom iz vode i šećera same biljke. Međutim, takvo anaerobno disanje moguće je samo kratko vrijeme.

S produljenim nedostatkom kisika, biljka umire. Ako je tlo slabo obrađeno ili na natopljenim tlima, korijen biljke nema dovoljno zraka, a time ni kisika. Izgladnjivanje korijenskog sustava kisikom usporava apsorpciju vode iz tla i njeno kretanje u biljci. Stoga, kada voda stagnira u određenim područjima polja, većina biljaka umire. Mnoge divlje močvarne i vodene biljke imaju posebne prilagodbe koje opskrbljuju korijenje kisikom. To je sustav međustaničnih šupljina ispunjenih zrakom ili posebnim tkivom koje nosi zrak (aerenhim) u kori, na primjer u trstici. Neke tropske močvarne biljke imaju posebne zračne korijene.

Intenzitet procesa disanja procjenjuje se prema količini oslobođenog ugljičnog dioksida ili apsorbiranog kisika. Disanje je intenzivnije kod mlade biljke koja raste, s godinama njegov intenzitet opada. Lišće diše intenzivnije od stabljike i korijena. Tijekom cvatnje pojačava se disanje u cvjetovima i smanjuje u ostalim organima biljke. Naglo se povećava tijekom zrenja plodova.

Biljke otporne na sjenu dišu manje od biljaka koje vole svjetlost. Visokoplaninske biljke karakteriziraju povećane stope disanja. Disanje gljivica i bakterija plijesni vrlo je aktivno.

Na intenzitet disanja jako utječe temperatura zraka: pojačava se kad temperatura poraste od 5 do 40°, a zatim naglo pada. Disanje se smanjuje s padom temperature, ali u zimskim biljkama može se otkriti čak i na -20 °. Kada temperatura padne na 3-5 °, disanje se usporava, a to vam omogućuje da uštedite tisuće tona organske tvari potrošene na disanje prilikom skladištenja usjeva. Mehanička oštećenja biljke pojačavaju disanje.

Disanje se smanjuje kako se povećava razina ugljičnog dioksida u zraku. Koristi se kod skladištenja voća i grožđa, kao i kod polaganja silaže i sjenaže, pumpanja ugljičnog dioksida u skladišta. Budući da je teži od zraka, ugljikov dioksid istiskuje ga iz silaže i sjenažne mase, potiskuje disanje, sprječava zagrijavanje konzervirane mase i dobro je konzervira.