Речовини, що утворюються при диханні. Дихання тварин, значення дихання, еволюція органів дихання, легені тварин, дихальні рухи, газообмін у легенях та тканинах, парціальний тиск та напруга газів, фото дихання тварин, доповідь реферат. Дивитися

1. Який газ при диханні поглинається, а який виділяється?
2. Який газ підтримує горіння?
3. Який процес називають фотосинтезом?

Усім живим організмам для життєдіяльності потрібна енергія. Рослини та тварини отримують її у процесі дихання.

Ви багато разів спостерігали, як дрова горять у вогнищі або печі. При горінні виділяється велика кількість енергії у вигляді тепла та світла. Звідки вона береться? При горінні органічні речовини взаємодіють із киснем. Складні органічні речовини розпадаються більш прості. А світлова енергія, яка була використана рослинами у процесі фотосинтезу для утворення органічних речовин, звільняється у вигляді тепла та світла.

Горіння схоже на дихання. Але горіння протікає дуже бурхливо з виділенням великої кількості енергії. При диханні розкладання органічних речовин відбувається поступово, кілька етапів. На кожному етапі виділяється невелика кількість енергії, яку організм використовує різні процеси життєдіяльності. Таким чином, дихання- процес, під час якого живі організми поглинають із довкілля кисень і виділяють вуглекислий газ. Цей процес протікає із виділенням енергії. У різних організмів подих здійснюється по-різному.

Дихання тварин. Одноклітинні організми, примітивні багатоклітинні (губки, кишковопорожнинні), ряд черв'яків дихають, поглинаючи кисень з повітря або води всією поверхнею тіла. За рахунок дихання через шкіру забезпечується близько 50% газообміну у більшості земноводних.

З ускладненням будови організму в різних груп тварин з'являються спеціальні органи дихання (рис. 52): зябра(Більшість водних безхребетних, риб, личинок земноводних); трахеї(У комах); легені(у наземних молюсків, земноводних, плазунів, птахів та ссавців).

Рис. 52. Органи дихання тварин: а - зябра риб; б - трахеї комах; в - легкі земноводні

Дихання рослин. У рослин дихання також забезпечує потреби всіх тканин та клітин у кисні. Найбільш інтенсивно дихають зростаючі органи рослини, дуже слабко - сухе насіння. Спеціальних органів дихання рослини немає. У вищих рослин провідну роль у газообміні відіграють продихау шкірці листя та зелених стебел та чечевичкикоркового шару кори (рис. 53). У великих рослин між рихло розташованими клітинами є повітряні простори (міжклітини), з яких кисень надходить у клітини.

Рис. 53. Устячка (а), чечевичка (б)

Основна частина енергії, що утворюється при диханні, використовується рослиною на процеси життєдіяльності, а невелика частина виділяється як тепла. Надземна частина рослини оточена повітрям. Складніше доводиться коріння, так як у ґрунті вдвічі менше кисню. Тому в рослинництві використовують різні прийоми, що покращують дихання коріння. Спеціальними культиваторами грунт розпушують та збільшують приплив повітря до коріння.

Дайте відповідь на питання

1. Який процес називають диханням?
2. У чому значення дихання?
3. Які органи дихання ви знаєте?
4. Як можна довести, що рослини дихають?

Нові поняття

Дихання. Жабри. Трахеї. Легкі. Устячка. Чечевички.

Подумайте!

Чому на світлі у рослин важко виявити процес дихання?

Моя лабораторія

Взимку під льодом у прісних водоймах часто не вистачає кисню і тому замори риби. Щоб уникнути цього, люди у льоді роблять ополонки або закачують повітря за допомогою насосів.

Переконатись у тому, що рослини дихають, вам допоможуть нескладні досліди.

Досвід 1. У дві однакові судини налили воду, в якій розчинено невелику кількість мінеральних речовин, необхідних рослині. У кожну судину занурили корінням у розчин проростки квасолі, бобів або гороху та закріпили їх. Розчин в одній із судин щодня насичували повітрям за допомогою пульверизатора. Іншу посудину щільно закрили кришкою так, щоб у неї не проникало повітря. Рослини у другій посудині через деякий час загинули. Зробіть висновок про причину загибелі рослин.

Досвід 2. На дно банки налийте воду і насипте до 1/3 її висоти насіння гороху, квасолі або пшениці. Банку щільно закрийте кришкою. В іншу банку насипте таку ж кількість сухого насіння. Обидві банки тримайте за температури 20-25 °С.

Через добу опустіть в обидві банки лучинку, що горить. Поясніть, чому в банку з сухим насінням лучинка деякий час горітиме, а в банку з проростаючим насінням лучинка відразу згасне. Зробіть висновок із досвіду.

Ускладніть досвід:поставте одну банку з проростаючим насінням в холодильник, а іншу - в тепле місце. Через один-два дні внесіть в банки з насінням, що проростає, тліючі лучинки. У якому банку лучинка згасне і чому? Рослини дихають інтенсивніше в теплому місці. Але головною умовою дихання є наявність кисню повітря.

Як людина використовує знання дихання рослин у своїй діяльності?Щоб зберегти насіння в зерносховищах (елеваторах), необхідно закладати на зберігання сухе насіння. Приміщення слід провітрювати, щоб до насіння постійно надходило свіже повітря. Тому в зерносховищах, крім природної вентиляції через вікна та двері, проводять вентилювання за допомогою електроприладів, що дозволяє зберегти зерно протягом кількох років.

Диханню листя перешкоджає шар пилу, який осідає на них із повітря. Тверді дрібні частинки закривають продихи і заважають надходженню повітря всередину листа. Тому кімнатні рослини слід періодично очищати від пилу.

Негативний вплив на рослини надають і шкідливі домішки повітря - результат викидів промислових підприємств. Ось чому при озелененні міст і населених пунктіввисаджують рослини, стійкі до шкідливих речовин та запиленості повітря (рис. 54). Такими властивостями володіють тополя, липа, жовта акація, дуб та деякі інші рослини.

Рис. 54. Озеленення

Все живе на Землі існує за сіт сонячного тепла та енергії, що досягає поверхні нашої планети. Всі тварини та людина пристосувалися добувати енергію із синтезованих рослинами органічних речовин. Щоб використати енергію Сонця, укладену в молекулах органічних речовин, її необхідно звільнити, окисливши ці речовини. Найчастіше як окислювач використовують кисень повітря, благо він становить майже чверть обсягу навколишньої атмосфери.

Одноклітинні найпростіші тварини, кишковопорожнинні, вільноживучі плоскі та круглі червидихають всією поверхнею тіла. Спеціальні органи дихання - перисті зябраз'являються у морських кільчастих хробаківі у водних членистоногих. Органами дихання членистоногих є трахеї, зябра, листоподібні легенірозташовані у поглибленнях покриву тіла. Система органів дихання ланцетника представлена зябровими щілинами, що пронизують стінку переднього відділу кишечника - глотку У риб під зябровими кришками розташовуються зябра, рясно пронизаними дрібними кровоносними судинами У наземних хребетних органів дихання є легкі. Еволюція дихання у хребетних йшла шляхом збільшення площі легеневих перегородок, що у газообміні, вдосконалення транспортних систем доставки кисню до клітин, що усередині організму, та розвитку систем, які забезпечують вентиляцію органів дихання.

Будова та функції органів дихання

Необхідною умовою життєдіяльності організму є постійний газообмін між організмом та навколишнім середовищем. Органи, за якими циркулюють повітря, що вдихається і видихається, об'єднуються в дихальний апарат. Систему органів дихання утворюють носова порожнина, ковтка, гортань, трахея, бронхи та легені. Більшість з них є повітроносними шляхами і служать для проведення повітря в легені. У легенях і відбуваються процеси газообміну. При диханні організм отримує з повітря кисень, що розноситься кров'ю по всьому тілу. Кисень бере участь у складних окисних процесах органічних речовин, у якому звільняється необхідна організму енергія. Кінцеві продукти розпаду – вуглекислота та частково вода – виводяться з організму в навколишнє середовище через органи дихання.

Функції дихальної системи

• Забезпечення клітин організму киснем.
• Видалення з організму вуглекислого газу СО2, а також деяких кінцевих продуктів обміну речовин (парів води, аміаку, сірководню).

Носова порожнина

Повітроносні шляхи починаються з носової порожнинияка через ніздрі з'єднується з навколишнім середовищем. Від ніздрів повітря проходить по носових ходах, вистелених слизовим, війчастим і чутливим епітелієм. Зовнішній ніс складається з кісткових та хрящових утворень та має форму неправильної піраміди, яка змінюється залежно від особливостей будови людини. До складу кісткового скелета зовнішнього носа входять носові кісточки та носова частина лобової кістки. Хрящовий скелет є продовженням кісткового скелета і складається з гіалінових хрящів різної форми. Порожнина носа має нижню, верхню та дві бічні стінки. Нижня стінка утворена твердим піднебінням, верхня - гратчастою пластинкою гратчастої кістки, бічна - верхньою щелепою, сльозовою кісткою, очниковою пластинкою гратчастої кістки, піднебінної кісткою і клиноподібною кісткою. Носовою перегородкою порожнина носа розділена на праву та ліву частини. Перегородка носа утворена сошником, перпендикулярною пластинкою гратчастої кістки та спереду доповнюється чотирикутним хрящем носової перегородки.

На бічних стінках порожнини носа розташовуються носові раковини - по три з кожного боку, що збільшує внутрішню поверхню носа, з якою стикається повітря, що вдихається.

Носова порожнина утворена двома вузькими та звивистими носовими ходами. Тут повітря зігрівається, зволожується та звільняється від частинок пилу та мікробів. Оболонка, що вистилає носові ходи, складається з клітин, що виділяють слиз, і клітин війчастого епітелію. Рухом вій слиз разом із пилом і мікробами прямує з носових ходів назовні.

Внутрішня поверхня носових ходів багато забезпечена кровоносними судинами. Вдихається повітря, потрапляє в порожнину носа, обігрівається, зволожується, очищається від пилу та частково знешкоджується. З носової порожнини він потрапляє до носоглотки. Потім повітря з носової порожнини потрапляє в горлянку, та якщо з неї - в гортань.

Гортань

Гортань- один із відділів повітроносних шляхів. Сюди з носових ходів через горлянку надходить повітря. У стінці гортані є кілька хрящів: щитовидний, черпаловидний та ін. У момент ковтання їжі м'язи шиї піднімають горло, а надгортанний хрящ опускається і закривається горло. Тому їжа надходить тільки в стравохід і не потрапляє до трахеї.

У вузькій частині гортані розташовані голосові зв'язки, Посеред між ними знаходиться голосова щілина. При проходженні повітря голосові зв'язки вібрують, роблячи звук. Утворення звуку відбувається на видиху при керованому людиною русі повітря. У формуванні мови беруть участь: носова порожнина, губи, язик, м'яке піднебіння, мімічні м'язи.

Трахея

Гортань переходить у трахею(Дихальне горло), яка має форму трубки довжиною близько 12 см, у стінках якого є хрящові півкільця, що не дозволяють їй спадати. Задня стінка її утворена сполучнотканинною перетинкою. Порожнина трахеї, як і порожнина інших повітроносних шляхів вистелена миготливим епітелієм, що перешкоджає проникненню в легені пилу та інших сторонніх тіл. Трахея займає серединне положення, ззаду вона прилягає до стравоходу, а з боків від неї розташовуються судинно-нервині пучки. Спереду шийний відділ трахеї прикривають м'язи, а вгорі вона охоплює ще щитовидну залозу. Грудний відділ трахеї прикритий спереду рукояткою грудини, залишками вилочкової залози та судинами. Зсередини трахея покрита слизовою оболонкою, що містить велику кількість лімфоїдної тканини та слизових залоз. При диханні дрібні частинки пилу прилипають до зволоженої слизової оболонки трахеї, а вії миготливого епітелію просувають їх назад до виходу з дихальних шляхів.

Нижній кінець трахеї ділиться на два бронхи, які потім багаторазово гілкуються, входять у праве та ліве легені, утворюючи у легенях «бронхіальне дерево».

Бронхі

У грудній порожнині трахея поділяється на два бронха- лівий та правий. Кожен бронх входить у легеню і там ділиться на бронхи меншого діаметра, які розгалужуються на дрібні повітроносні трубочки – бронхіоли. Бронхіоли в результаті подальшого розгалуження переходять у розширення - альвеолярні ходи, на стінках яких знаходяться мікроскопічні випинання, які називаються легеневими бульбашками, або альвеолами.

Стінки альвеол побудовані з особливого тонкого одношарового епітелію та густо обплетені капілярами. Загальна товщина стінки альвеоли та стінки капіляра становить 0,004 мм. Через цю найтоншу стінку відбувається газообмін: у кров із альвеоли надходить кисень, а назад – вуглекислий газ. У легких налічується кілька сотень мільйонів альвеол. Загальна поверхня їх у дорослої людини становить 60-150 м2. завдяки цьому в кров надходить достатня кількість кисню (до 500 літрів на добу).

Легкі

Легкізаймають майже всю порожнину грудної порожнини і є пружними губчастими органами. У центральній частині легені розташовуються ворота, куди входять бронх, легенева артерія, нерви, а виходять легеневі вени. Права легеня ділиться борознами на три частки, ліве на дві. Зовні легені покриті тонкою сполучнотканинною плівкою - легеневою плеврою, яка переходить на внутрішню поверхню стінки грудної порожнини та утворює пристінну плевру. Між цими двома плівками знаходиться плевральна щілина, заповнена рідиною, що зменшує тертя при диханні.

На легені розрізняють три поверхні: зовнішню, або реберну, медіальну, звернену в бік іншої легені, і нижню, або діафрагмальну. Крім того, у кожному легкому розрізняють два краї: передній та нижній, що відокремлюють діафрагмальну та медіальну поверхні від реберної. Ззаду реберна поверхня без різкої межі перетворюється на медіальну. Передній край лівої легені має серцеву вирізку. На медіальній поверхні легкого розташовуються його ворота. У ворота кожного легені входить головний бронх, легенева артерія, яка несе в легку венозну кров, і нерви, що іннервують легеня. З воріт кожної легені виходять дві легеневі вени, які несуть до серця артеріальну кров, та лімфатичні судини.

Легкі мають глибокі борозни, що розділяють їх на частки - верхню, середню та нижню, а в лівому дві - верхню та нижню. Розміри легені не однакові. Права легеня трохи більше лівого, при цьому вона коротша за нього і ширша, що відповідає вищому стоянню правого купола діафрагми у зв'язку з правостороннім розташуванням печінки. Колір нормальних легень у дитячому віці блідо-рожевий, а в дорослих вони набувають темно-сіре забарвлення з синюватим відтінком - наслідок відкладення в них пилових частинок, що потрапляють з повітрям. Тканина легені м'яка, ніжна і пориста.

Газообмін легких

У складному процесі газообміну виділяють три основні фази: зовнішнє дихання, перенесення газу кров'ю та внутрішнє, або тканинне, дихання. Зовнішнє дихання поєднує всі процеси, що відбуваються в легкому. Воно здійснюється дихальним апаратом, до якого відносяться грудна клітка з м'язами, що приводять її в рух, діафрагма та легені з повітроносними шляхами.

Повітря, що надійшло у легені при вдиху, змінює свій склад. Повітря у легенях віддає частину кисню та збагачується вуглекислим газом. Зміст вуглекислого газу венозної крові вище, ніж у повітрі, що у альвеолах. Тому вуглекислий газ виходить із крові в альвеоли і вміст його менше, ніж у повітрі. Спочатку кисень розчиняється у плазмі крові, далі зв'язується з гемоглобіном, а плазму надходять нові порції кисню.

Перехід кисню та вуглекислого газу з одного середовища в інше проходить завдяки дифузії від більшої концентрації до меншої. Хоча дифузія протікає повільно, поверхня контакту крові з повітрям у легень настільки велика, що повністю забезпечує потрібний газообмін. Підраховано, що повний газообмін між кров'ю та альвеолярним повітрям може відбуватися за час, який утричі коротший, ніж час перебування крові в капілярах (тобто в організмі є значні резерви забезпечення тканин киснем).

Венозна кров, потрапивши у легені, віддає вуглекислий газ, збагачується киснем і перетворюється на артеріальну. У великому колі ця кров розходиться по капілярах у всі тканини і віддає кисень клітинам тіла, які споживають його. Вуглекислого газу, що виділяється клітинами внаслідок їх життєдіяльності, тут більше, ніж у крові, і він дифундує із тканин у кров. Таким чином, артеріальна кров, пройшовши через капіляри великого кола кровообігу, стає венозною і правою половиною серця спрямовується у легені, тут знову насичується киснем та віддає вуглекислий газ.

В організмі подих здійснюється за допомогою додаткових механізмів. Рідкі середовища, що входять до складу крові (її плазми), мають низьку розчинність у них газів. Тому, для того щоб людина могла існувати, їй потрібно було б мати серце потужніше у 25 разів, легені – у 20 разів і за одну хвилину перекачувати понад 100 літрів рідини (а не п'ять літрів крові). Природа знайшла спосіб подолання цієї проблеми, пристосувавши для перенесення кисню особливу речовину - гемоглобін. Завдяки гемоглобіну кров здатна пов'язувати кисень у 70 разів, а вуглекислий газ – у 20 разів більше, ніж рідка частина крові – її плазма.

Альвеола- тонкостінний пухирець діаметром 0,2 мм, заповнений повітрям. Стінка альвеоли утворена одним шаром плоских клітин епітелію, по зовнішній поверхні яких розгалужується сітка капілярів. Таким чином, газообмін відбувається через дуже тонку перегородку, утворену двома шарами клітин: стінки капіляра та стінки альвеоли.

Обмін газів у тканинах (тканинне дихання)

Обмін газів у тканинах здійснюється у капілярах за тим самим принципом, що й у легких. Кисень з тканинних капілярів, де його концентрація висока, перетворюється на тканинну рідину з нижчою концентрацією кисню. З тканинної рідини він проникає в клітини і відразу вступає в реакції окислення, тому в клітинах практично немає вільного кисню.

Діоксид вуглецю за тими ж законами надходить з клітин, через тканинну рідину, капіляри. Вуглекислий газ, що виділяється, сприяє дисоціації оксигемоглобіну і сам вступає в поєднання з гемоглобіном, утворюючи карбоксигемоглобін, транспортується у легені та виділяється в атмосферу. У відтікає від органів венозної крові вуглекислий газ знаходиться як у зв'язаному, так і в розчиненому стані у вигляді вугільної кислоти, яка в капілярах легень легко розпадається на воду і вуглекислий газ. Вугільна кислота може також вступати у сполуки із солями плазми, утворюючи бікарбонати.

У легенях, куди надходить венозна кров, кисень знову насичує кров, а вуглекислий газ із зони високої концентрації (легеневих капілярів) переходить у зону низької концентрації (альвеол). Для нормального газообміну повітря в легенях постійно змінюватиметься, що досягається ритмічними атаками вдиху та видиху, за рахунок рухів міжреберних м'язів та діафрагми.

Транспорт кисню в організмі

Значення дихання.

Дихання- це сукупність фізіологічних процесів, що забезпечують газообмін між організмом та зовнішнім середовищем ( зовнішнє дихання), та окисних процесів у клітинах, в результаті яких виділяється енергія ( внутрішнє дихання). Обмін газів між кров'ю та атмосферним повітрям ( газообмін) - здійснюється органами дихання.

Джерелом енергії в організмі є харчові речовини. Основним процесом, що звільняє енергію цих речовин, є окислення. Він супроводжується зв'язуванням кисню та утворенням вуглекислого газу. Враховуючи, що в організмі людини немає запасів кисню, безперервне надходження його життєво необхідне. Припинення доступу кисню до клітин організму веде до їх загибелі. З іншого боку, утворений у процесі окислення речовин вуглекислий газ має бути вилучений з організму, оскільки накопичення значної кількості його є небезпечним для життя. Поглинання кисню з повітря та виділення вуглекислого газу здійснюється через систему органів дихання.

Біологічне значення дихання полягає у:

• забезпечення організму киснем;
• видалення вуглекислого газу з організму;
• окиснення органічних сполукБЖУ із виділенням енергії, необхідної людині для життєдіяльності;
• видалення кінцевих продуктів обміну речовин ( пари води, аміаку, сірководню тощо.).

Значення дихання.Дихання - життєво необхідний процес постійного обміну газами між організмом та навколишнім його зовнішнім середовищем.

Без кисню неможливі окисні процеси, що лежать в основі обміну речовин, і для збереження життя необхідне його постійне надходження в організм. Кисень надходить через органи дихання в кров і кров'ю доставляється до органів та тканин. У клітинах та тканинах внаслідок обміну речовин утворюється вуглекислий газ. Він приноситься кров'ю до органів дихання та видаляється з організму.

Еволюція органів дихання. Принаймні ускладнення організації тварин виникали різні системи дихальних органів. Незважаючи на появу таких спеціалізованих органів, у багатьох тварин зберігається і шкірний тип дихання, тобто газообмін через поверхню тіла. Він виражений добре у багатьох ембріонів та личинок. У личинок комах, які мають трахейну систему, близько 25% кисню поглинається через шкірні покриви. Спостерігається шкірний подих і у риб. може довго жити після видалення обох легенів, але гине, якщо після операції виключити шкірне дихання. Про участь шкіри в диханні жаби можна судити з того, що її легко приспати, приклавши ватку з ефіром до шкіри черевця. У вищих хребетних та людини шкірне дихання у зв'язку з розвитком легень не має суттєвого значення. Вдалося, однак, помітити, що у коня при посиленому м'язовому навантаженні дихання через шкіру посилюється.

Мають зовсім особливу систему для доставки кисню до клітин. У кожному сегменті тіла є пара отворів, званих дихальцями, від яких всередину тіла йдуть трахеї - трубочки, що багаторазово розгалужуються і підходять до всіх клітин організму. Стінки тіла у комах пульсують, втягуючи повітря в трахеї при розширенні тіла та вичавлюючи його при стисканні. У комах трахейна система проводить повітря вглиб організму, наближаючи його до кожної клітини настільки, що може дифундувати в неї через стінки дрібних розгалужень трахей.

Дихання у більшості водних тварин здійснюється за допомогою зябер. , молюски, багато членистоногі (креветки, краби) мають зябра. Кожна тварина, що володіє зябрами, має той чи інший пристрій, що забезпечує омивання їх водою. У риб вода надходить у рот, проходить над зябрами і виходить назовні через зяброві щілини. Зябра мають тонкі стінки, велику поверхню і рясно забезпечені кровоносними капілярами. Кисень, розчинений у воді; дифундує через зябровий епітелій у капіляри, а вуглекислий газ - у зворотному напрямку. У стоячих водоймищах, де у воді розчинено мало кисню, риби задихаються.

Легкі тварини пройшли довгий шлях розвитку. Перший натяк на легені ми зустрічаємо у деяких копалин риб. У них виник виріст на передньому кінці травного тракту; згодом цей виріст розвинувся у легеню. У деяких риб виріст перетворився на плавальний міхур, який іноді несе і дихальну функцію. У плавальному міхурі є клітини, здатні виділяти у внутрішню порожнину кисень, який отримується з крові. Інша група клітин плавального міхура переносить кисень із міхура в кров.

Легкі більшості примітивних є двома простими довгими мішками, покритими зовні капілярами. У жаб і жаб усередині легеневого мішка є складки, що збільшують дихальну поверхню. Жаби не мають ні діафрагми, ні дихальних м'язів. Вони у зв'язку з цим особливий механізм дихання. Він заснований на дії клапанів у ніздрях та м'язів у ділянці дна ротової порожнини. При відкритих носових клапанах дно ротової порожнини опускається і до неї входить повітря. Потім носові клапани закриваються і м'язи горла, скорочуючись, витісняють повітря на легені. Жаба не може дихати з відкритим ротом.

Подальша еволюція органів дихання відбувалася у напрямі поступового розчленування легені на дедалі дрібніші порожнини. Легкі деяких ящірок () забезпечені підрядними повітряними мішками, які можуть наповнюватися повітрям, при цьому тварина роздмухується і відлякує хижаків.

У птахів подібні мішки відходять у кількох місцях від легенів і поширюються по всьому тілу. Найбільшого розвитку легені досягли у теплокровних тварин. Достатком легеневих бульбашок та його комірчастим будовою забезпечується велика поверхню, якою відбувається інтенсивний газообмін. У коня дихальна поверхня легень становить 500 м 2 .

Дихальні рухи. Завдяки актам вдиху і видиху, що ритмічно здійснюються, відбувається обмін між атмосферним і альвеолярним повітрям, що знаходиться в легеневих бульбашках.
У легенях немає м'язової тканини, і тому вони можуть активно скорочуватися чи розслаблятися. Активна роль акті вдиху і видиху належить скелетним дихальним м'язам. При паралічі дихальних м'язів дихання стає неможливим, хоча органи дихання при цьому не уражені.

При вдиху скорочуються зовнішні міжреберні м'язи та діафрагма. Міжреберні м'язи піднімають ребра і відводять їх убік. Об'єм грудної порожнини при цьому збільшується. Опускання діафрагми викликає збільшення обсягу грудної кліткив довжину. При глибокому диханні беруть участь інші м'язи грудей і шиї.

Легкі зовні покриті тоненькою плівкою, із сполучної тканини – легеневою плеврою. Внутрішня стінка грудної порожнини вистелена пристінною плеврою. Вузька щілина між ними герметична, тобто не має повідомлення з навколишнім повітрям, і заповнена плевральною рідиною, що зменшує тертя легень об стінки грудної порожнини при диханні. Так як легеня знаходиться в грудній клітці в розтягнутому стані, то тиск у плевральній порожнині нижче атмосферного, тобто негативний. За рахунок негативного тиску в плевральній порожнині легені йдуть за грудною клітиною. Легкі у своїй розтягуються. У розтягнутому легені тиск знижується, і за рахунок різниці тиску атмосферне повітря через дихальні шляхи спрямовується в легені. Чим більше збільшується при вдиху об'єм грудної клітки, тим більше розтягуються легені, тим глибший вдих.

При розслабленні дихальних м'язів ребра опускаються до вихідного становища, купол діафрагми піднімається, об'єм грудної клітини, отже, і легень зменшується повітря видихається назовні. У глибокому видиху беруть участь м'язи живота, внутрішні міжреберні та інші м'язи. Частота та величина дихання. Частота дихання у різних тварин різна та пов'язана з інтенсивністю обміну речовин. Вона зростає у разі підвищення зовнішньої температури, збільшенні фізичного навантаження, захворюванні тварини.

Кількість повітря, яке тварина вдихає при спокійному диханні, називається дихальним повітрям. У коня чи корови він становить 5-6 л. Величиною дихання називають кількість повітря, що вдихається протягом 1 хв. Вона змінюється залежно від напруженості роботи, годівлі та інших факторів. У коней у спокої величина дихання 40-50 л, під час руху 80-90 л, а при перевезенні ваг 400-450 л.

Газообмін у легенях та тканинах. Для з'ясування механізму газообміну в легенях і тканинах можна порівняти склад вдихуваного, видихуваного та альвеолярного повітря. Склад вдихуваного, видихуваного та альвеолярного повітря. Виробляючи поперемінно вдих і видих, тварина вентилює легені, підтримуючи у легеневих бульбашках (альвеолах) відносно постійний газовий склад. Тварини дихають атмосферним повітрям із великим вмістом кисню (20,9%) та нижчим вмістом вуглекислого газу (0,03%), а видихають повітря, в якому кисню 16,3%, а вуглекислого газу близько 4%.

Склад альвеолярного повітря значно відрізняється від складу атмосферного повітря, що вдихається. У ньому значно менше кисню (14,2%) та велика кількість вуглекислого газу (5,2%).
Азот, що входить до складу повітря, у диханні участі не бере, і його вміст у вдихуваному, видихуваному та альвеолярному повітрі практично не змінюється.

Чому у видихуваному повітрі кисню міститься більше, ніж у альвеолярному?Пояснюється це тим, що при видиху до альвеолярного повітря домішується повітря, яке знаходиться в органах дихання, в повітроносних шляхах.

Парціальний тиск та напруга газів.У легенях кисень з альвеолярного повітря перетворюється на кров, а вуглекислий газ із крові надходить у легкі. Перехід газів з повітря в рідину та з рідини в повітря відбувається за рахунок різниці парціального тиску цих газів у повітрі та рідині. Парціальним тиском називається частина загального тиску, яка припадає на частку даного газу газової суміші. Чим вище відсотковий вміст газу в суміші, тим відповідно вищий його парціальний тиск. Атмосферне повітря, як відомо, є сумішшю газів. У цій суміші газів кисню міститься 20,94%, вуглекислого газу - 0,03% та азоту-79-,03%. Ця суміш газів атмосферного повітря має тиск 760 мм рт. ст. Парціальний тиск кисню у атмосферному повітрі становить 20,94% від 760 мм рт. ст., тобто 159 мм рт. ст., азоту – 79,03% від 760 мм рт. ст., тобто близько 600 мм рт. ст., вуглекислого газу в атмосферному повітрі мало - 0,03%, тому парціальний тиск його становить 0,03% від 760 мм рт. ст. - 0,2 мм рт. ст.

Для газів, розчинених у рідині, використовується термін напруга, що відповідає терміну парціальний тиск для вільних газів. Напруга тазів виявляється у тих самих одиницях, як і тиск (мм рт. ст.). Якщо парціальний тиск газу в довкіллявище, ніж напруга цього газу рідини, то газ розчиняється рідини.

Парціальний тиск кисню у альвеолярному повітрі 100-110 мм рт. ст., а в припливу до легень крові напруга кисню в середньому 60 мм рт. ст., тому в легенях кисень з альвеолярного повітря переходить у кров.

Дихання є найдосконалішою формою окисного процесу і найбільш ефективним способомодержання енергії. Головна перевага дихання полягає в тому, що енергія речовини, що окислюється, - субстрату, на якому мікроорганізм зростає, використовується найбільш повно. Тому в процесі дихання переробляється набагато менше субстрату для отримання певної кількості енергії, ніж, наприклад, бродіння.

Процес дихання полягає в тому, що вуглеводи (або білки, жири та інші запасні речовини клітини) розкладаються, окислюючись киснем повітря, до вуглекислого газу та води. Енергія, що виділяється при цьому, витрачається на підтримку життєдіяльності організмів, зростання і розмноження. Бактерії внаслідок мізерно малих розмірів свого тіла не можуть накопичувати значну кількість запасних речовин. Тому вони використовують в основному живильні сполуки середовища.

В загальному виглядідихання можна уявити наступним рівнянням:

За цією простою формулою ховається складний ланцюг хімічних реакцій, кожна з яких каталізується специфічним ферментом.

Ферментативні реакції, що відбуваються в процесі дихання, добре вивчені. Схема реакцій виявилася універсальною, т. е. у принципі однаковою у тварин, рослин та багатьох мікроорганізмів, зокрема бактерій. Процес дихання при окисненні глюкози складається з наступних основних етапів (рис. 10).

Спочатку відбувається утворення фосфорних ефірів глюкози – монофосфату, потім дифосфату. Фосфорна кислота переноситься певними ферментами (трансферазами) з аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ) - речовини, що має три залишки фосфорної кислоти, сполучених макроергічних зв'язків. (На приєднання фосфорної кислоти витрачається 3,4-10/4 дж енергії на 1 грам-молекулу. Тому зв'язок, що утворився, називається макроергічною.) Біологічний сенс перших реакцій фосфорилювання полягає в активуванні глюкози - приєднання фосфору до глюкози робить її більш реакційною, можливість подальшого розщеплення глюкози.

Активована глюкоза у формі дифосфату далі розщеплюється на два тріозофосфати (тривуглецеві сполуки): фосфогліцериновий альдегід та діоксиацетонфосфат, які можуть оборотно перетворюватися один на одного.

Далі в обмін вступає фосфогліцериновий альдегід, він окислюється в дифосфогліцеринову кислоту. Призначення цього процесу полягає в відщепленні атомів водню від субстрату, що окислюється, і перенесенні водню за допомогою специфічних окисних ферментів до кисню повітря (див. рис. 10, 11).

,

Водень від фосфогліцеринового альдегіду приєднується до ферменту – нікотинамідинуклеотиду (НАД); при цьому альдегід окислюється до кислоти та виділяється енергія. Частина цієї енергії витрачається освіту АТФ; при цьому приєднується фосфорна кислотадо аденозиндифосфату-АДФ. При гідролізі АТФ енергіязвільняється і може бути витрачена на різні процеси синтезу білка та інші потреби клітини.

Фосфогліцеринова кислота окислюється до піровиноградної кислоти. У цьому також утворюється АТФ, т. е. запасається енергія.

На цьому завершується перша – анаеробна – стадія процесу дихання, яка носить назву гліколітичного шляху або шляху Ембдена – Мейергофа – Парнаса. Для здійснення цих реакцій кисень не потрібний. Утворена піровиноградна кислота (СН3СОСООН) є дуже цікавою і дуже важливою сполукою. Шляхи розщеплення глюкози у процесі дихання та багатьох броденінь, аж до утворення піровиноградної кислоти, йдуть абсолютно однаково, що вперше було встановлено російським біохіміком С. П. Костичевим. Пировиноградна кислота є тим центральним пунктом, від якого розходяться шляхи дихання та бродів, звідки починається специфічний для даного процесу ланцюг ферментативних перетворень – специфічний ланцюг хімічних реакцій (рис. 11).

У процесі дихання піровиноградна кислота входить у цикл трикарбонових кислот(Рис. 12). Це складне замкнене коло перетворень, у результаті яких утворюються органічні кислоти з 4, 5 та 6 атомами вуглецю (яблучна, молочна, фумарова, а-кетоглутарова та лимонна) та відщеплюється вуглекислота.

Насамперед від піровиноградної кислоти, що містить три атоми вуглецю, відщеплюється CO2 - утворюється оцтова кислота (а атома (6 атомів вуглецю). Лимонна кислота зазнає кількох перетворень, в результаті виділяється СО2 і утворюється п'ятивуглецева сполука - а-кетоглутарова кислота. Від неї теж відщеплюється СО2 (третя молекула вуглекислого газу), і утворюється янтарна кислота (4 атоми вуглецю), яка потім перетворюється на фумарову, яблучну і, нарешті, щавлевооцтову кислоту. У цьому цикл замикається. Щавлевогоцтова кислота знову може вступити в цикл.

Таким чином, в цикл вступає тривуглецева піровиноградна кислота, і по ходу перетворень виділяються 3 молекули С02.

Водень піровиноградної кислоти, що звільняється при дегідруванні в аеробних умовах, не залишається вільним - він надходить у дихальний ланцюг (так само, як водень гліцеринового альдегіду, відібраний при перетворенні його на гліцеринову кислоту). Це - ланцюг окисних ферментів.

Ферменти, які беруть він водень від окислюваного субстрату, називаються первинними дегидрогеназами.

До їх складу входять ді-або трипіридин-нуклеотиди: НАД або НАДФ та специфічний білок. Механізм приєднання водню - той самий:

Окислювана речовина - H2 + НАД -> окислена речовина + НАД-Н2

Водень, отриманий дегідрогенаеою, потім приєднується до наступної ферментної системи - флавінових ферментів (ФМН або ФАД).

Від флавінових ферментів електрони потрапляють на цитохроми – залізовмісні протеїди (складні білки). По ланцюзі цитохромів передається не атом водню, лише електрони. При цьому відбувається зміна валентності заліза:

Fe++-> е -> Fe+++

Заключна реакція дихання - це приєднання протона та електрона до кисню повітря та утворення води. Але насамперед відбувається активування молекули кисню під дією ферменту цитохромоксидази. Активування зводиться до того, що кисень набуває негативного заряду за рахунок приєднання електрона окислюваної речовини. До активованого кисню приєднується водень (протон), утворюючи воду.

Окрім згаданого ланцюга переносників електронів та водню, відомі й інші. Процес цей набагато складніший, ніж викладена схема.

Біологічний сенс цих перетворень полягає в окисленні речовин та утворенні енергії. В результаті окислення молекули цукру (глюкози) в АТФ запасається 12,6-10/5 дж енергії, у самій молекулі цукру міститься 28,6-10/5 дж, отже корисно використовується 44% енергії. Це дуже високий коефіцієнткорисної дії, якщо порівняти його з к. п. д. сучасними машинами.

У процесі дихання утворюється дуже багато енергії. Якщо б вся вона виділилася відразу, то клітина перестала б існувати. Але цього не відбувається, тому що енергія виділяється пе вся відразу, а східчасто, невеликими порціями. Виділення енергії невеликими дозами обумовлено тим, що дихання є багатоступінчастим процесом, на окремих етапах якого утворюються різні проміжні продукти (з різною довжиною вуглецевого ланцюжка) і виділяється енергія. Енергія, що виділяється, не витрачається у вигляді тепла, а запасається в універсальному макроергічному з'єднанні - АТФ. При розщепленні АТФ енергія можна використовувати у будь-яких процесах, необхідні підтримки життєдіяльності організму: на синтез різних органічних речовин, механічну роботу, підтримання осмотичного тиску протоплазми тощо.

Дихання є процесом, що дає енергію, проте його біологічне значення цим не обмежується. Внаслідок хімічних реакцій, що супроводжують дихання, утворюється велика кількість проміжних сполук. З цих сполук, що мають різну кількість вуглецевих атомів, можуть синтезуватись найрізноманітніші речовини клітини: амінокислоти, жирні кислоти, жири, білки, вітаміни.

Тому обмін вуглеводів визначає інші обміни речовин (білків, жирів). У цьому його значення.

З процесом дихання, його хімічними реакціямипов'язано одне з дивовижних властивостеймікробів - здатність випромінювати видиме світло - люмінесцувати.

Відомо, що ряд живих організмів, у тому числі бактерії, можуть випромінювати видиме світло. Люмінесценція, що викликається мікроорганізмами, відома вже протягом століть. Нагромадження люмінесцентних бактерій, що у симбіозі з дрібними морськими тваринами, іноді призводить до світіння моря; з люмінесценцією зустрічалися також у разі зростання деяких бактерій на м'ясі тощо.

До основних компонентів, взаємодія між якими призводить до випромінювання світла, відносяться відновлені форми ФМН або НАД, молекулярний кисень, фермент люцифераеа і з'єднання, що окислюється - люциферин. Передбачається, що відновлені НАД або ФМН реагують з люциферазою, киснем і люциферином, внаслідок чого електрони в деяких молекулах переходять у збуджений стан і їх повернення на основний рівень супроводжується випромінюванням світла. Люмінесценцію у мікробів розглядають як «марнотратний процес», тому що при цьому енергетична ефективність дихання знижується.

Життя рослин: у 6-ти томах. - М: Просвітництво. За редакцією А. Л. Тахтаджяна, головний редактор чл.-кор. АН СРСР, проф. А.А. Федоров. 1974 .

Дивитися що таке "Дихання" в інших словниках:

ДИХАННЯ- Дихання. Зміст: Порівняльна фізіологія Д.......... 534 Дихальний апарат............. 535 Механізм вентиляції легенів......... 537 Реєстрація дихальних рухів. ... 5 S8 Частота Д., сила дихат. м'язів та глибина Д. 539 Класифікація та… … Велика медична енциклопедія

Одна з основних життєвих функцій, сукупність пропесів, що забезпечують надходження в організм О2, використання його в окислювально-відновних процесах, а також видалення з організму СО2 і деяких інших сполук, що є кінцевими ... Біологічний енциклопедичний словник

Випустити дихання, опирається в зобу дихання. Словник російських синонімів і подібних за змістом виразів. під. ред. Н. Абрамова, М.: Російські словники, 1999. дихання респірація, поліпное, перспірація, чухалка, дух, подих, подих, подих Словник … Словник синонімів

Сучасна енциклопедія

Сукупність процесів, що забезпечують надходження в організм кисню та видалення вуглекислого газу (зовнішнє дихання), а також використання кисню клітинами та тканинами для окиснення органічних речовин зі звільненням енергії, необхідної для… Великий Енциклопедичний словник

Дихання, дихання, порівн. (книжн.). Дія гол. дихати. Уривчасте дихання. Штучне дихання (прийоми, застосовувані відновлення діяльності легень при тимчасовому її припинення; мед.). || Процес поглинання кисню живим організмом. Тлумачний словникУшакова

ДИХАННЯ, сукупність процесів, що забезпечують надходження в організм кисню та видалення діоксиду вуглецю (зовнішнє дихання), а також використання кисню клітинами та тканинами для окислення органічних речовин зі звільненням енергії, … Ілюстрований енциклопедичний словник

ДИХАННЯ, процес, у ході якого повітря надходить у легені та виводиться з них з метою газообміну. При вдиху м'язи діафрагми піднімають ребра, збільшуючи тим самим об'єм грудної клітини, і повітря надходить у легкі. При видиху ребра опускаються, і … Науково-технічний енциклопедичний словник

ДИХАННЯ, я, порівн. 1. Процес поглинання кисню та виділення вуглекислого газу живими організмами. Органи дихання. Клітинне д. (спец.). 2. Втягування та випускання повітря легкими. Рівне буд. Стримувати буд. Д. весни (перен.). Друге дихання приплив. Тлумачний словник Ожегова

Дихання - один з найважливіших фізіологічних процесів обміну речовин у рослин, внаслідок якого відбувається поглинання кисню та окислення органічної речовиниіз виділенням вуглекислого газу. Дихають усі живі органи, клітини та тканини рослини. При диханні виділяється енергія, за рахунок якої йде багато фізіологічних процесів. Частина енергії, що не використовується рослиною, виділяється у вигляді тепла. В нормальних умовах основним дихальним матеріалом є вуглеводи (цукри).

Уявлення про початкові та кінцеві продукти обміну при диханні дає основне рівняння дихання: C6 H12 O6 + 6*O2 = 6*CO2 + 6*H2O + + 674 ккал (цукор + кисень = вуглекислий газ + вода). Як очевидно з цього рівняння, у процесі дихання утворюється вода. Дослідження показали, що в крайніх умовах зневоднення рослина може використовувати цю воду та захистити себе від загибелі.

Доступ кисню всім органам рослини - одне з основних умов дихання. При його нестачі рослина може деякий час дихати за рахунок кисню, що видобувається з води та Сахарів самої рослини. Однак таке анаеробне дихання можливе лише короткий час.

При тривалому нестачі кисню рослина гине. При поганій обробці ґрунту або на перезволожених ґрунтах корінням рослин не вистачає повітря, а отже, кисню. Кисневе голодування кореневої системи уповільнює поглинання води з ґрунту та її пересування у рослині. Тому при застої води на окремих ділянках поля більшість рослин гине. Багато дикорослих болотних і водних рослин мають спеціальні пристосування для забезпечення коріння киснем. Це система міжклітинних порожнин, наповнених повітрям, або спеціальна повітроносна тканина (аеренхіма) у корі, наприклад, у очерету. У деяких болотних тропічних рослин є спеціальні повітряні корені.

Про інтенсивність процесу дихання судять за кількістю вуглекислого газу, що виділяється, або поглиненого кисню. Дихання йде більш інтенсивно в молодій рослині, з віком інтенсивність його знижується. Листя дихає інтенсивніше стебел і коріння. Під час цвітіння підвищується дихання у квіток та знижується в інших органах рослини. Воно різко зростає під час дозрівання плодів.

Тіневитривалі рослини дихають слабші за світлолюбні. Для високогірних рослин характерна підвищена інтенсивність дихання. Дуже активно дихання цвілевих грибів, бактерій.

На інтенсивність дихання сильно впливає температура повітря: воно посилюється у разі підвищення температури з 5 до 40°, та був різко падає. Дихання знижується при зниженні температури, однак у рослин, що зимують, його можна виявити навіть при -20°. При зниженні температури до 3-5° дихання уповільнюється, а це дозволяє при зберіганні врожаю зберегти тисячі тонн органічної речовини, що витрачається на дихання. Механічне пошкодження рослини посилює подих.

Дихання знижується при підвищенні вмісту вуглекислого газу повітря. Цим користуються при зберіганні фруктів та винограду, а також при закладанні силосу, сінажу, накачуючи у сховища вуглекислий газ. Будучи важчим за повітря, вуглекислий газ витісняє його з силосної та сінажної маси, пригнічує дихання, не дає консервованій масі розігріватися і добре зберігає її.