Дыхание определение биология: Дыхание – системы органов и газообмен (5 класс, биология)

Содержание

Дыхание растений




Растения, как все живые организмы, в процессе дыхания поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Газообмен у них происходит через устьица на листьях, а также через чечевички на стеблях и трещины в коре. Внутри тканей кислород следует по межклетникам, потом проникает в клетки. Доступ кислорода ко всем органам растения — одно из основных условий жизни. При плохой обработке почвы или на переувлажненных почвах корням растений не хватает воздуха и, следовательно, кислорода. Поэтому при застое воды на отдельных участках поля большинство растений погибает. Ведь растения, так же как люди или животные, умирают без кислорода. Но у них потребность в кислороде меньше, чем у животных, и у них нет таких сложных органов дыхания.

Дыхание — это поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа, а также использование кислорода для окисления органических веществ с освобождением энергии (Рис.1).

Рис.1 Сравнение дыхания и фотосинтеза растений

Дыхание Признак Фотосинтез
Кислород 1.
Поглощаемый газ
Углекислый газ
Углекислый газ 2.Выделяемый газ Кислород
Чечевички, устьица, кожица семян и т.д. 3.Пути газообмена Только через устьица
Во всех живых клетках 4.В каких клетках происходит Только в зеленых клетках, содержащих хлорофилл
Получение и использование энергии из питательных веществ на рост и развитие 5.Роль в жизни растений Запасание энергии света в виде питательных веществ



Во время дыхания часть органических веществ расходуется. Например, прорастающее зерно теряет 3-10% сухого вещества. Чем более неблагоприятна oкружающая среда для прорастания, тем больше требуется питательных веществ и тем интенсивнее дыхание проростка. Энергия, выделяемая во время дыхания, затрачивается на рост и развитие органов растений.

Подтвердим опытным путем поглощение прорастающим семенем кислорода и выделение им углекислого газа (Рис.2).

Рис.2 Поглощение кислорода и выделение углекислого газа прорастающими семенами (1-влажные семена, 2-сухие семена)

Возьмем 2 широкогорлые стеклянные банки и в одну из них положим проросшие семена гороха (20-30 шт.). В другую — столько же сухих, непроросших семян гороха. Банки плотно закрываем крышками и ставим в теплое место. Через неделю в банку с сухими семенами опустим горящую свечу. Свеча не потухнет, будет продолжать гореть. Поскольку дыхание сухих семян замедленное, за неделю они не успели поглотить весь кислород из воздуха в банке.

В банке с проросшими семенами свеча сразу же погаснет. Почему? Проросшие семена дышат интенсивно, поэтому они поглотили весь кислород в банке и насытили воздух углекислым газом. Во время набухания и прорастания семян и дальнейшего развития растений дыхание в тканях усиливается. Межклеточные воздушные пространства в тканях растений облегчают движение газов.

Влияние различных условий на дыхание растений


Интенсивность дыхания у разных частей растения неодинакова. Наиболее высока она у молодых быстро растущих органов и тканей. С окончанием периода активного роста растений дыхание их тканей ослабевает. Активнее дышат высокогорные и светолюбивые растения (по сравнению с теневыносливыми). Дыхание растений усиливается с повышением температуры, когда речь идет о потеплении. Но в зной оно ослабевает, а при 45-50°С почти прекращается. Таким образом, на дыхание растений влияют различные факторы.

1. Влияние воды. Сухие семена (10-12% влаги) дышат очень слабо. Если содержание влаги в семенах достигает 33%, то дыхание усиливается, расход питательных веществ увеличивается, и семена начинают прорастать. Поэтому при хранении в зернохранилищах влажность зерна не должна превышать 12-14%. Только в таких условиях семена могут долго храниться.

2. Влияние температуры. Чем выше температура окружающей среды, тем интенсивнее дышат семена. Даже зимой при температуре -20-25°С дыхание растений не прекращается, оно лишь замедляется. Дыхание семян прекращается при температуре +50°С. Зимой в клубнях картофеля, хранящегося при низкой температуре, дыхание замедляется.

3.Влияние света. При наличии достаточной освещенности дыхание растений ускоряется. Теневыносливые растения дышат слабее светолюбивых. Если поместить молодые проростки в темное место, их дыхание немного замедлится.

4.Влияние воздуха. Всему живому на Земле, кроме некоторых бактерий, необходим кислород. Мы дышим воздухом, в котором кислород находится в определенном соотношении с другими газами (азот, инертные газы, углекислый газ).


Когда в воздух попадают отходы промышленного производства, это соотношение изменяется, что может оказаться губительным для растений, животных и человека.
В последнее время можно часто слышать выражения озоновые дыры, и парниковый эффект. Эти явления связаны с состоянием воздушной оболочки Земли. Накопление вредных веществ в атмосфере оказывает отрицательное воздействие на все живое, и на растения в том числе. Их дыхание замедляется.

Какие же вещества загрязняют воздух? Вот главные из них:
1.Углекислый газ, выделяемый всеми живыми организмами, обитающими на Земле.
2.Отходы производства и газы, выделяемые заводами и фабриками, прежде всего угарный газ, зола, сажа, пыль, копоть, дым.
3.Выхлопные газы автомобилей.
4.Ядовитые газы, выделяемые синтетическими веществами, созданными химическим путем.
5.Пылевые частицы ядохимикатов, используемых в сельском хозяйстве.

Рост и развитие растений в условиях загрязненной атмосферы замедляются.
Они быстро подвергаются различным вредным воздействиям. Таким образом, воздух необходим не только для надземных органов растений, но и для корней, находящихся в почве. Если не будет обеспечен достаточный приток воздуха к корням, их дыхание замедлится, и они погибнут. Если корни постоянно покрыты водой, они загниют. Корни обеспечивают всю надземную часть растения питательными веществами и водой. Без них само растение неминуемо погибнет.

Роль зеленых растений:
1.Создание органических веществ.

2.Поступление кислорода в атмосферу
3.Поддержание постоянного содержания углекислого газа.
4.Участие в создании почв.

Зеленые растения запасают энергию космического светила — Солнца в виде органических веществ, используемых живыми существами нашей планеты.

Дыхание — это процесс, происходящий во всех живых организмах: поглощение кислорода и выделение углекислого газа. Кислород используется для окисления органических веществ, чтобы извлечь из них энергию. Растения запасают энергию солнечного света в виде органических веществ в ходе фотосинтеза и используют эту энергию, окисляя вещества в ходе дыхания, В целом, растения интенсивнее фотосинтезируют, чем дышат.

  Фотосинтез. Воздушное питание.

Тест на тему: "Дыхание растений"

Лимит времени: 0

0 из 15 заданий окончено

Вопросы:

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. 11
  12. 12
  13. 13
  14. 14
  15. 15

Информация

Проверочное тестовое задание включает в себя вопросы с одним и несколькими правильными ответами

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается...

Вы должны войти или зарегистрироваться для того, чтобы начать тест.

Вы должны закончить следующие тесты, чтобы начать этот:

Правильных ответов: 0 из 15

Ваше время:

Время вышло

Вы набрали 0 из 0 баллов (0)

Средний результат

 

 
Ваш результат

 

 
максимум из 20 баллов
Место Имя Записано Баллы Результат
Таблица загружается
Нет данных
Ваш результат был записан в таблицу лидеров
  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. 11
  12. 12
  13. 13
  14. 14
  15. 15
  1. С ответом
  2. С отметкой о просмотре



Дыхательная система, дыхание: определение, функция.

Обмен газов в легких, тканях. Жизненная емкость легких | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, конспект, сочинение, ГДЗ, тест, книга

1. Что такое дыхание?

Дыхание — это совокупность процессов, обеспечивающих поступление кислорода, использование его в окисле­нии органических веществ и выделении углекислого газа. Процесс дыхания можно рассматривать на разных уровнях:

а) внешнее (легочное) дыхание, заключающееся в об мене газов в легких между организмом и средой;

б) тканевое дыхание, состоящее из газообмена в тканях и биологического окисления в митохондриях.

2. Какова функция дыхательной системы?

Основная функция дыхательной системы — снабжение организма достаточным количеством кислорода и удаление углекислого газа. Кислород, в свою очередь, обеспечивает биологическое окисление макромолекул с высвобождени­ем заключенной в них энергии.

3. Как происходит обмен газов в легких?

Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха существенно отличается. Кислорода во вдыхаемом воздухе 20,94%, в вы­дыхаемом — 16,3%. Углекислого газа во вдыхаемом воздухе 0,03%, в выдыхаемом — 4%. Перенос кислорода из альвеол в кровь и углекислого газа из крови в альвеолярный воздух происходит путем диффузии. Направление и скорость диффузии определяется парциальным давлением газов и их напряжением в крови. Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе выше, чем в венозной крови, а пар­циальное давление углекислого газа, наоборот, выше в крови, поэтому кислород и углекислый газ диффундируют в противоположных направлениях.

4. Как происходит обмен газов в тканях?

Газообмен в тканях происходит по тому же принципу, что и в легких. Артериальная кровь направляется к тканям, где в результате непрерывно идущих окислительных про­цессов потребляется кислород и образуется углекислый газ. Обмен газов осуществляется здесь тоже за счет диффузии, только теперь кислород покидает кровь, переходя в ткани, а углекислый газ из тканей переходит в кровь, и его кон­центрация в тканях снижается.

5. Что такое жизненная емкость легких? Материал с сайта //iEssay.ru

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — количество возду­ха, которое может человек выдохнуть после максимального вдоха или максимально вдохнуть после максимального вы­доха (3 500 см3).

Максимальное количество выдыхаемого воздуха после самого глубокого вдоха определяется при помощи спиро­метра (3-5 л.) В процессе физической тренировки ЖЕЛ может увеличиваться на 1-2 л.

ЖЕЛ = дыхательный объем (500 см3) + дополнительный объем вдоха (1500 см3) + резервный объем выдоха (1500 см3).

На этой странице материал по темам:
  • жел может увеличится
  • обмен газа в легких и тканях
  • Какова основная функция дыхания

Краткосрочное планирование "Дыхание растений" - биология, уроки

Работа с текстом учебника по стратегии ИНСЕРТ

 

Что вы знали?

Абсолютно новое?

Это противоречит моему мнению…

Я хочу знать об этом больше …

Просмотр видео «Опыты по дыханию растений»

Какие органы растения участвуют в процессе дыхания?

Как О2 попадает внутрь растения из окружающей среды?

Объясните, зачем растениям нужны воздушные корни?

Почему процесс дыхания и фотосинтеза считают взаимосвязанными

 

Сравните процесс фотосинтеза и дыхания

Заполнить таблицу

 

Дифференцированное задание:

Задание 1. Вставьте пропущенные слова:

1. При дыхании растения поглощают……….

2. Растения при дыхании выделяют……….

3. Органические вещества при дыхании…………

4. Дыхание осуществляется через …………….

5. Дышат …… органы растения. При фотосинтезе кислорода……… больше, чем …… при дыхании.

Слова подсказки: углекислый газ, кислород, распадаются, все, выделяется, поглощается, устьица, чечевички.

Дескриптор:

- определяют основные термины процесса дыхания

-распределить слова по тексту

 Задание 2.Укажите признаки и структуры характерные для дыхания:

А) Во всех клетках происходит.

Б) Протекает только на свету.

В) Поглощается углекислый газ и выделяется кислород.

Г) Протекает в клетках, содержащих  хлоропласты.

Д) Происходит на свету и в темноте.

Е) Органические вещества не образуются.

Ж) Органические вещества окисляются (распадаются) до СО2 и Н2О.

З) Поглощается кислород и выделяется углекислый газ.

Дескриптор

-выбрать все признаки характеризующие процесс дыхания

-записать структуры осуществляющие процесс дыхания

Задание 3. Изучая тему «Дыхание растений», проведение эксперимента

§ 17.

Дыхание растений | bio-geo.ru

Вопросы в начале параграфа

1. Какой газ при дыхании поглощается, а какой — выделяется?

При дыхании человек и животные поглощают кислород, а выделяют углекислый газ.

2. Назовите газ, поддерживающий горение.

Кислород 


Вопросы в конце параграфа

1. Какое значение имеет дыхание?

Посредством дыхания растения получаюют энергию, необходимую для их жизнедеятельности.

2. Как можно доказать, что органы растения дышат?

Порядок выполнения опыта доказывающего, что органы растения дышат:

  1. Возьмите банки из прозрачного бесцветного стекла.
  2. В первую банку поместите 30-40 набухших зёрен фасоли или гороха.
  3. Во вторую банку поместите корнеплоды (например, морковь) вымоченные в воде 2 — 3 дня.
  4. В третью банку поместите свежесрезанные стебли растений с листьями.
  5. Плотно закройте крышками все три банки и поместите их в тёплое, тёмное место на 1 сутки.
  6. По прошествии суток проверьте изменение состава воздуха в банках — опустите в каждую из них зажжённую свечку, прикреплённую к проволоке.

Результат опыта: во всех трёх банках свечи погаснут.

Вывод: Свечи погасли, поскольку части растения поглотили кислород из воздуха, находящегося в бутылках, и выделили большое количество углекислого газа.

Примечание:

Если во время проведения опыта в банках будут находиться ёмкости с известковой водой, то можно будет увидеть, что в за сутки известковая вода помутнеет. Это станет ещё одним доказательством того, что в банках увеличилось количество углекислого газа.

Если для опыта использовать не стеклянные банки, а термосы, то можно будет после проведения опыта зафиксировать ещё и повышение температуры в ёмкостях. Такой эффект происходит благодаря тому, что часть энергии при дыхании выделяется в виде тепла.

3. Почему нельзя закладывать на хранение влажные семена?

Сухие семена находятся в состоянии покоя, поэтому все процессы в семенах замедлены. Если же семена становятся влажными, то они выходят из состояния покоя и процессы жизнедеятельности у них активизируются.

Влажные семена начинают интенсивно расходовать имеющиеся питательные вещества во время дыхания, причем расход питательных веществ может увеличиться в сотни раз по сравнению с состоянием покоя. Без дополнительных источников (воды, почвы с минеральными веществами, солнечного света и т.д.) запасы питательных веществ во влажных семенах очень быстро истощаются и они теряют свои пищевые и посевные качества.

Кроме того, в процессе ускоренного дыхания влажные семена начинают выделять большое количество тепла. Они быстро разогреваются, портятся и плесневеют. Если же хранится большое количество влажных семян, например в элеваторе или в амбаре, то их быстрое разогревание может привести к серьёзному пожару.  

4. Почему культурные растения плохо растут на заболоченных почвах?

Заболоченные почвы перенасыщены влагой, поэтому для них характерен недостаток кислорода, необходимого для дыхания корней растения. Некоторые растения, например ива ломкая, для восполнения недостающего кислорода имеют специальные дыхательные корни, выходящие на поверхность почвы. Что касается культурных растений, то у них таких приспособлений нет, поэтому культурные растения плохо растут на заболоченных почвах, болеют и становятся хилыми.

Существуют и другие причины, мешающие нормально развиваться растениям на заболоченных почвах:

  • большое количество болотных растений выделяют в почву токсины, опасные для культурных растений;
  • высокая кислотность болотистых почв, что нежелательно для большинства культурных растений;
  • наличие торфа — мощного теплоизолятора предотвращающего равномерное и своевременное прогревание почвы.

Подумайте

Каковы отличительные особенности процессов фотосинтеза и дыхания и какова взаимосвязь между ними?

Отличительные особенности процессов фотосинтеза и дыхания

  • фотосинтез может происходить только на свету, а дыхание происходит постоянно;
  • во время фотосинтеза растение поглощает углекислый газ и выделяет кислород, а во время дыхания наоборот — поглощает кислород и выдыхает углекислый газ;
  • в процессе фотосинтеза растение преобразует неорганические вещества в органические, а во время дыхания органические вещества расходуются.

Взаимосвязь между процессами фотосинтеза и дыхания

На свету процессы фотосинтеза и дыхания растений происходят одновременно:

  • растение одновременно поглощает много углекислого газа для фотосинтеза и совсем мало кислорода для дыхания, а потом выделяет много кислорода в процессе фотосинтеза и совсем мало углекислого газа при дыхании;
  • растение производит органические вещества во время фотосинтеза и тут же расходует часть из них для дыхания;
  • растение вырабатывает энергию во время дыхания и тут же расходует часть её для осуществления процесса фотосинтеза.

Без дыхание растение погибает и фотосинтез останавливается. Без фотосинтеза растение чахнет и дыхание замедляется, то есть при длительном отсутствии света растение не получает достаточного количества органических веществ и в конце концов погибает.


Задания

1. Изучив текст параграфа, заполните таблицу «Сравнение процессов фотосинтеза и дыхания».

Признаки процесса

Фотосинтез

Дыхание

Где происходит

В клетках, содержащих хлоропласты Во всех клетках растения
Какой газ поглощается Углекислый газ

Кислород

Какой газ выделяется

Кислород Углекислый газ
Что происходит с органическими веществами Образуются

Расщепляются

Для протекания процесса световая энергия …

Необходима Не требуется
Энергия Затрачивается

Вырабатывается

2. Рассмотрите рисунок 74. Объясните, почему растение во второй банке погибло.

Как и все части растения, корни должны дышать и для этого им нужен кислород. Слой масла, лежащий на поверхности воды, нарушил поступление воздуха в воду. В первой банке было установлено устройство подающее в воду воздух, а во второй банке такого устройства установлено не было. Поэтому растение во второй банке погибло из-за невозможности дыхания для корней растения. 


Словарик

Дыхание — это процесс, во время которого растение получает кислород, необходимый ему для проведения других жизненных процессов, и выделяет углекислый газ и энергию, необходимую для осуществления жизнедеятельности растения.

Клеточное дыхание

Клеточное дыхание — это окисление органических веществ в клетке, в результате которого синтезируются молекулы АТФ. Исходным сырьем (субстратом) обычно служат углеводы, реже жиры и еще реже белки. Наибольшее количество молекул АТФ дает окисление кислородом, меньшее – окисление другими веществами и переносом электронов.

Углеводы, или полисахариды, перед использованием в качестве субстрата клеточного дыхания распадаются до моносахаридов. Так у растений крахмал, а у животных гликоген гидролизуются до глюкозы.

Глюкоза является основным источником энергии почти для всех клеток живых организмов.

Первый этап окисления глюкозы — гликолиз. Он не требует кислорода и характерен как при анаэробном, так и аэробном дыхании.

Биологическое окисление

Клеточное дыхание включает в себя множество окислительно-восстановительных реакций, в которых происходит перемещение водорода и электронов от одних соединений (или атомов) к другим. При потери электрона каким-либо атомом происходит его окисление; при присоединении электрона — восстановление. Окисляемое вещество — это донор, а восстанавливаемое — акцептор водорода и электронов. Окислительно-восстановительные реакции, протекающие в живых организмах носят название биологического окисления, или клеточного дыхания.

Обычно при окислительных реакциях происходит выделение энергии. Причина этого кроется в физических законах. Электроны в окисляемых органических молекулах находятся на более высоком энергетическом уровне, чем в продуктах реакции. Электроны, переходя с более высокого на более низкий энергетический уровень, высвобождают энергию. Клетка умеет фиксировать ее в связях молекул АТФ — универсальном «топливе» живого.

Наиболее распространенным в природе конечным акцептором электронов является кислород, который восстанавливается. При аэробном дыхании в результате полного окисления органических веществ образуются углекислый газ и вода.

Биологическое окисление протекает по-этапно, в нем участвуют множество ферментов и соединения, переносящие электроны. При ступенчатом окислении электроны перемещаются по цепи переносчиков. На определенных этапах цепи происходит выделение порции энергии, достаточной для синтеза АТФ из АДФ и фосфорной кислоты.

Биологическое окисление весьма эффективно по-сравнению с различными двигателями. Около половины выделяющейся энергии в конечном итоге фиксируется в макроэргических связях АТФ. Другая часть энергии рассеивается в виде тепла. Поскольку процесс окисления ступенчатый, то тепловая энергия выделяется понемногу и не повреждает клетки. В то же время она служит для поддержания постоянной температуры тела.

Аэробное дыхание

Различные этапы клеточного дыхания у аэробных эукариот происходят

На каждом из этих этапов из АДФ синтезируется АТФ, больше всего на последнем. Кислород в качестве окислителя используется только на этапе окислительного фосфорилирования.

Суммарные реакции аэробного дыхания выглядит следующим образом.

Гликолиз и цикл Кребса: C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 12H2 + 4АТФ

Дыхательная цепь: 12H2 + 6O2 → 12H2O + 34АТФ

Таким образом биологическое окисление одной молекулы глюкозы дает 38 молекул АТФ. На самом деле нередко бывает меньше.

Анаэробное дыхание

Большинство анаэробов — это микроорганизмы. Однако к организмам, использующим анаэробное дыхание, относятся также дрожжи, ряд червей-паразитов. Способностью к анаэробному дыханию также обладают определенные ткани. Например, мышечные клетки, которые периодически могут испытывать недостаток кислорода.

При анаэробном дыхании в окислительных реакциях акцептор водорода НАД не передает водород в конечном итоге на кислород, которого в данном случае нет.

В качестве акцептора водорода может быть использована пировиноградная кислота, образующаяся при гликолизе.

У дрожжей пируват сбраживается до этанола (спиртовое брожение). При этом в процессе реакций образуется также углекислый газ и используется НАД:

CH3COCOOH (пируват) → CH3CHO (ацетальдегид) + CO2

CH3CHO + НАД · H2 → CH3CH2OH (этанол) + НАД

Молочнокислое брожение происходит в животных клетках, испытывающих временный недостаток кислорода, и у ряда бактерий:

CH3COCOOH + НАД · H2 → CH3CHOHCOOH (молочная кислота) + НАД

Оба брожения не дают выхода АТФ. Энергию в данном случае дает только гликолиз, и составляет она всего две молекулы АТФ. Значительная часть энергии глюкозы так и не извлекается. Поэтому анаэробное дыхание считается малоэффективным.

Механизм дыхания. Жизненная ёмкость лёгких. — урок. Биология, 9 класс.

Между наружным слоем лёгкого и грудной клеткой есть плевральная полость, заполненная небольшим количеством жидкости, уменьшающей трение при движении легких. Превральная полость образована двумя листками плевры, один из которых покрывает лёгкое (лёгочная плевра), а другой выстилает грудную клетку изнутри (пристенная плевра). Давление в плевральной полости меньше атмосферного (около 751 мм рт. ст.). Воздух в плевральной полости полностью отсутствует, что является важнейшим условием осуществления наружного дыхания (лёгкие тесно прижаты к стенке грудной полости и их объем всегда изменяется вслед за изменением объема грудной полости).

При вдохе грудная полость расширяется, диафрагма опускается, лёгкие растягиваются.

При выдохе диафрагма расслабляется и поднимается, объём грудной полости, а вместе с ней и лёгких уменьшается. В дыхательных движениях участвуют наружные и внутренние межрёберные мышцы и мышцы диафрагмы. При усиленном дыхании участвуют мышцы диафрагмы и все мышцы груди, поднимающие ребра и грудину, мышцы брюшной стенки, сокращаются также мышцы плечевого пояса.

 

 

Типы внешнего дыхания у женщин и мужчин несколько различаются. У мужчин брюшной тип дыхания, то есть они дышат главным образом за счёт сокращения диафрагмы, а у женщин грудной, то есть они дышат за счёт сокращения межрёберных мышц.

Жизненная ёмкость лёгких

В покое взрослый человек совершает примерно 16 дыхательных движений за 1 минуту. При спокойном вдохе в легкие взрослого человека поступает около 500 см³ воздуха. Такой же объем воздуха удаляется из органов дыхания во время спокойного выдоха.

Если человек сделает возможный максимально вдох, а затем изо всех сил выдохнет воздух, то объём этого выдохнутого воздуха составит жизненную ёмкость лёгких (ЖЁЛ).  

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЁЛ) – максимальный объём воздуха, выдыхаемого после самого глубокого вдоха.

Жизненная ёмкость складывается из трёх лёгочных объемов:

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЁЛ) = Дыхательный объём + Резервный объём вдоха + Резервный объём выдоха

1) дыхательный объём, представляющий собой объём (400- 500 мл) воздуха, вдыхае­мый и выдыхаемый при каждом дыхательном цикле;
2) резервный объём вдоха (дополнительный воздух), т.е. тот объём (1900-3300 мл) воз­духа, который можно вдохнуть при максимальном вдохе после обыч­ного вдоха;
3) резервный объём выдоха (резервный воздух), т.е. объём (700- 1000 мл), который можно выдохнуть при максимальном выдохе после обычного выдоха.

 

Среднее значение ЖЁЛ составляет около 3500 см³ (у тренированного человека ЖЁЛ может достигать более 5000 см³).

 

Жизненную ёмкость лёгких определяют с помощью специального прибора — спирометра при медицинском обследовании (спирометрии) для изучения готовности органов дыхания (внешнего дыхания) выполнять физическую нагрузку разной интенсивности.

 

 

  

Источники:

Пасечник В.В., Каменский А.А., Швецов Г.Г./Под ред. Пасечника В.В. Биология. 8 класс.– М.: Просвещение

Любимова З.В., Маринова К.В. Биология. Человек и его здоровье. 8 класс – М.: Владос

Лернер Г.И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель

http://house-massage.ru/stroenie_i_funkcii_organov_dyhanija.html

Дыхание - Сонин 6 класс (ответы)

82. Дайте определение

Дыхание это газообмен между организмом и окружающей средой


83. Каково значение органов дыхания?

Для поддрежания жизни необходимо достаточное количество кислорода


84. Дополните предложение

Кислород участвует в химических процессах окисления сложных органических веществ, в результате которых выделяется энергия, необходимая для поддержания всех процессов в организме


85. Заполните таблицу "Органы дыхания животных"

Название животногоОрган дыхания
Амеба вся поверхность тела
Гидра вся поверхность тела
Акула жабры
Таракан трахеи
Дельфин легкие
Ворона легкие
Слон легкие

86. Как дышат растения?

У цветковых растений это устьица и чечевички. Устьица обычно располагаются на нижней стороне листа. Периодически то открываясь, то закрываясь, они ругулируют поступление воздуха в листья. Стебель растения дышит через специальные отверстия среди клеток толстой и плотной пробки - чечевички


87. Закрасьте синим карандашом и подпишите органы дыхания животных, изображенных на рисунке


88. Как осуществляется жаберное дыхание?

У рыб внутренние жабры. Заглатывая ртом воду и проталкивая ее через жаберные щели, рыба создает в них постоянный ток воды. Жабры пронизаны множеством кровеносных сосудов. Из омывающей жабры воды в кровь поступает кислород, из крови в воду удаляется углекислый газ

16.3: Дыхание - Биология LibreTexts

Носовое дыхание - это дыхание через нос, а не через рот, и обычно считается, что оно превосходит дыхание через рот. Носовые проходы, покрытые волосами, лучше фильтруют частицы из воздуха, прежде чем они продвинутся глубже в дыхательные пути. Носовые ходы также лучше предупреждают и увлажняют воздух, поэтому носовое дыхание особенно полезно зимой, когда воздух холодный и сухой. Кроме того, меньший диаметр носовых ходов создает большее давление в легких во время выдоха.Это замедляет опорожнение легких, давая им больше времени для извлечения кислорода из воздуха.

Особенность: мифы против реальности

Утопление определяется как нарушение дыхания в результате пребывания в жидкости или под ней. Далее он классифицируется в зависимости от его исхода на смерть, текущие проблемы со здоровьем или отсутствие текущих проблем со здоровьем (полное выздоровление). В США случайное утопление является второй по значимости причиной смерти (после дорожно-транспортных происшествий) среди детей в возрасте 12 лет и младше.Есть несколько потенциально опасных мифов об утоплении. Знание того, что они собой представляют, может спасти вам жизнь или жизнь близкого человека, особенно ребенка.

Миф: Люди тонут, когда набирают воду в легкие.

Реальность: Как правило, на ранних стадиях утопления в легкие поступает очень мало воды. Небольшое количество воды, попадающей в трахею, вызывает мышечный спазм в гортани, который закрывает дыхательные пути и препятствует проникновению воды в легкие.Этот спазм, скорее всего, продлится до потери сознания.

Миф: Вы можете определить, когда кто-то тонет, потому что он будет звать на помощь и махать руками, чтобы привлечь внимание.

Реальность: Мышечный спазм, закрывающий дыхательные пути, препятствует прохождению воздуха, а также воды, поэтому тонущий человек не может кричать или звать на помощь. Кроме того, инстинктивные реакции, возникающие в последнюю минуту или около того перед тем, как тонущий человек погрузится в воду, могут быть похожи на спокойное и безопасное поведение. Голова, скорее всего, находится низко в воде, запрокинута назад с открытым ртом. У человека могут быть неконтролируемые движения рук и ног, но они вряд ли будут видны над водой.

Миф: Слишком поздно спасать человека, который без сознания в воде.

Реальность: Человек без сознания, спасенный с дыхательными путями, все еще закрытыми от мышечного спазма гортани, имеет хорошие шансы на полное выздоровление, если он начнет получать СЛР в течение нескольких минут.Без воды в легких СЛР намного эффективнее. Даже если остановка сердца произошла и сердце больше не бьется, есть шанс на выздоровление. Однако чем дольше мозг остается без кислорода, тем более вероятно, что клетки мозга умрут. Смерть мозга вероятна примерно через шесть минут без кислорода, за исключением исключительных обстоятельств, например, когда молодые люди тонут в очень холодной воде. Есть примеры, когда дети выживали, по-видимому, без длительных болезненных последствий, в течение часа в холодной воде (см. Пример ниже).Поэтому спасатели, вытаскивающие ребенка из холодной воды, должны предпринимать попытки реанимации даже после длительного периода погружения в воду.

Миф: Если кто-то тонет, вам следует немедленно начать СЛР, даже до того, как вы попытаетесь вытащить человека из воды.

Реальность: Вытащить тонущего человека из воды - первоочередная задача, потому что в воде СЛР неэффективна. Цель должна заключаться в том, чтобы как можно быстрее вывести человека на устойчивую почву, а затем начать СЛР.

Миф: Вы вряд ли утонете, если не окажетесь в воде над головой.

Реальность: В зависимости от обстоятельств, люди утонули всего в 30 мм (около 1 ½ дюйма) воды. Например, известно, что пьяные или находящиеся под воздействием наркотиков люди тонули в лужах. Сотни детей утонули в воде в туалетах, ваннах, умывальниках, душах, ведрах и ведрах (см. Рисунок ниже).

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Никогда не оставляйте маленьких детей без присмотра возле источников воды, которые могут утонуть, включая воду в туалетах, ваннах и ведрах.

Определение и примеры дыхания - Биологический онлайн-словарь

Дыхание
1. Дыхание; акт вдыхания и выдоха воздуха. Может возникнуть затруднение дыхания. (Melmoth)
2. Воздух в мягких движениях.
3. Любое мягкое воздействие или действие; вдохновение; как дыхание духа.
4. Аспирация; тайная молитва. Серьезные желания и вдохи после этого благословенного состояния.
5. Тренировочные; содействие дыханию. Вот женщина, которая тоже хочет дышать; И я слышал, вы, рыцари Тира, превосходно путешествуете по дамам. (Шак)
6. Произнесение; сообщение или гласность словами. Мне очень жаль, что я дал дыхание своей цели. (Шак)
7. Место дыхания; вентиляция.
8. Стоп; Пауза; задерживать. Вы качаете головой при столь долгом дыхании. (Shak)
9. Также, в более широком смысле, звук, вызываемый трением выдыхаемого воздуха в горле, рту и т.д., когда голосовая щель широко открыта; стремление; звук, выражаемый буквой h.
10. Отметка, указывающая на аспирацию или ее отсутствие. См. Грубое дыхание, плавное дыхание ниже. Место дыхания. Пауза. Это цезура, или место для дыхания, посреди стиха. . Вентиляционное отверстие. Время дыхания, пауза; расслабление. Некоторое время дышит, время, достаточное для вдоха; короткое время.Жесткое дыхание (spiritus asper). См. Аспер, ровное дыхание (spiritus lenis), знак (‘), указывающий на отсутствие звука h, как в‘ ienai (ienai).
Источник: Websters
3b3
dictionary
Нормальное прохождение или возможность прохождения воздуха через легкие; иногда используется в сочетании; мальчик был разочарован, обнаружив только скелеты вместо живых дышащих динозавров ; человек с тяжелым дыханием по телефону . Физический процесс вдоха и выдоха; процесс поглощения кислорода из вдыхаемого воздуха и выделения углекислого газа при выдохе. Вдох и выдох воздуха (для кислорода) в легких, что обеспечивает газообмен между легкими и кровотоком.

Последнее обновление 18 января 2021 г.

Внутреннее дыхание - определение и тест

Определение внутреннего дыхания

Внутреннее дыхание - это процесс диффузии кислорода из крови в межклеточную жидкость и клетки. Отходы и углекислый газ также распространяются в другом направлении, от клеток в кровь.Кислород высвобождается из клеток крови в ответ на концентрацию кислорода в капиллярах кровеносных сосудов, которая обычно очень низка. Это обеспечивает обмен газов и других растворенных веществ во время внутреннего дыхания между плазмой и межклеточной жидкостью. Клеточное дыхание относится к процессу преобразования этого кислорода вместе с глюкозой в АТФ , молекулу, которую клетки используют для хранения полезной энергии, но при этом образует углекислый газ. Внешнее дыхание. относится к процессу обмена кислорода и углекислого газа в легких, жабрах или других тканях, подверженных воздействию внешней среды. Дыхание - это механический процесс втягивания легких в легкие или из них или перемещения воды по жабрам.

  • Дыхание - Процесс обмена кислородом, углекислым газом и другими растворенными веществами между кровью и окружающей средой для продолжения производства энергии посредством аэробных путей.
  • Дыхание - Процесс, инициируемый мышцами для втягивания воздуха или воды в легкие или через жабры.
  • Внешнее дыхание - Процесс обмена растворенных веществ с внешней средой через специальные ткани.
  • Клеточное дыхание - Процесс использования кислорода для извлечения энергии из органических молекул.

Тест

1. Какой из следующих сценариев описывает внутреннее дыхание?
A. У миксины нет закрытой дыхательной системы, а скорее система наполненных кровью пазух, которые обмениваются кислородом и углекислым газом с межклеточной жидкостью.
B. Двоякодышащая рыба - одна из немногих рыб, у которой есть легкие, и она глотает воздух в легкие, заставляя его опускаться.
C. Тритону не нужно проталкивать воду через жабры, потому что они находятся снаружи и обмениваются кислородом по мере движения тритона.

Ответ на вопрос № 1

правильный. Внутреннее дыхание - это процесс доставки кислорода клеткам, и ответ А описывает это. B описывает примитивную форму дыхания, которая опирается на мышцы рта и горла, а не на диафрагму или грудную клетку. Ответ C описывает внешнее дыхание через внешние жабры.Помните, что внешнее дыхание также может происходить через внутренние жабры.

Дыхание и дыхание - определение, 15 основных различий, примеры

Главная »Разница между» дыхание и дыхание - определение, 15 основных различий, примеры

Обучающие видео по биологии

Последнее обновление: 30 декабря 2020 г. Сагар Ариал

Изображение создано с использованием biorender. com

Определение дыхания

Дыхание - это биофизический процесс, который включает обмен газов при вдохе и выдохе.

  • Дыхание также называется «внешним дыханием», поскольку это внешний процесс поступления кислорода и выброса углекислого газа через органы дыхания.
  • Процесс дыхания у всех позвоночных состоит из сильно разветвленной сети трубок, соединяющих нос и альвеолы.
  • Дыхание в повторяющихся циклах, где количество дыхательных циклов в минуту называется дыханием или частотой дыхания.
  • В нормальных условиях частота и глубина дыхания контролируются несколькими механизмами гомеостаза для поддержания парциального давления кислорода и углекислого газа в крови.
  • Механизм дыхания включает сокращение и расслабление нескольких мышц, находящихся в грудной полости, потому что легкие не могут раздуваться сами по себе.
  • У людей и большинства позвоночных вздутие легких вызывается сокращением диафрагмы и межреберных мышц, в результате чего грудная клетка поднимается вверх и наружу.
  • Во время вдоха воздух всасывается через нос, который проходит через носовой ход, глотку и гортань, достигая дыхательного дерева.
  • Респираторное дерево начинается с трахеи, которая разделена на несколько более узких ветвей. Количество ветвей различается в зависимости от организмов, поскольку у человека около 23 ветвей, тогда как у дыхательного дерева мыши до 13 ветвей.
  • Таким образом, воздух проходит через эти ветви и, наконец, достигает альвеол. Обмен газов происходит в альвеолах, где кислород диффундирует в кровь, присутствующую в кровеносных сосудах, а углекислый газ из крови диффундирует в альвеолы.
  • Затем углекислый газ выдыхается, когда диафрагма и другие дыхательные мышцы расслабляются, вызывая сокращение легких. Выдох - это пассивный процесс.
  • Затем воздух в легких выталкивается вверх и наружу, что заставляет его проходить через трахею и носовой проход обратно в атмосферу.
  • Дыхание - это произвольный процесс, поэтому он требует энергии. Недостаток энергии может вызвать затруднение дыхания.

Дыхание Определение

Дыхание - это биохимический процесс высвобождения энергии из органических соединений, которые затем используются для выполнения различных физических нагрузок.

  • Дыхание также называется «внутренним дыханием», поскольку это внутренний процесс разложения сложных органических соединений на диоксид углерода и воду с высвобождением энергии.
  • Дыхание, в отличие от дыхания, есть у всех живых организмов.
  • Это непроизвольный процесс, который происходит автоматически, если доступны все реагенты для реакций.
  • Дыхание происходит в митохондриях всех клеток по всему телу.
  • Дыхание - это метаболический процесс, при котором глюкоза окисляется в присутствии кислорода с образованием диоксида углерода и воды.
  • Дыхание может происходить как в присутствии кислорода, так и в его отсутствие. Дыхание в присутствии кислорода - это аэробное дыхание, тогда как дыхание в отсутствие кислорода - анаэробное.
  • Реакции клеточного дыхания представляют собой катаболические реакции, которые расщепляют сложные соединения на простые.
  • Процесс дыхания зависит от различных ферментов, которые катализируют разные стадии метаболического пути. Эти ферменты регулируют скорость и направление этих реакций.
  • Эти ферменты присутствуют на внутренней и внешней митохондриальной мембране или в цитоплазме. Ферменты гликолиза присутствуют в цитоплазме, но ферменты циклов Креба присутствуют во внутренней митохондриальной мембране.
  • Клеточное дыхание происходит через ряд циклов, таких как гликолиз, цикл Креба и цепь переноса электронов. Все эти реакции вместе приводят к большому количеству энергии и окислению органических соединений.
  • Питательные вещества, которые обычно используются организмами во время дыхания, - это углеводы, аминокислоты и жирные кислоты.Наиболее распространенным окислителем является молекулярный кислород, хотя можно использовать и другие химические вещества, такие как сера и азот.
  • Хотя дыхание в основном связано с выделением углекислого газа, другие формы дыхания, такие как ферментация, также не менее важны.
  • Ферментация является основой образования спирта. Точно так же другие процессы анаэробного дыхания, такие как ферментация молочной кислоты и ферментация пропионовой кислоты, необходимы для производства сыра и других молочных продуктов.
  • Дыхание - важный метаболический процесс, так как это в основном пассивный процесс, приводящий к образованию большого количества АТФ.

Ключевые различия (Дыхание и Дыхание)

Основа для сравнения

Дыхание

5 9 Дыхание

5 биофизический процесс, который включает обмен газов при вдохе и выдохе.

Дыхание - это биохимический процесс высвобождения энергии из органических соединений, которые затем используются для выполнения различных физических нагрузок.
Процесс Это биомеханический / биофизический процесс. Это биохимический процесс.
шагов Дыхание состоит из двух шагов; вдох и выдох. Дыхание состоит из трех этапов; гликолиз, цикл Креба и электронная транспортная цепь.
Добровольное или непроизвольное Дыхание включает как произвольные, так и непроизвольные действия. Дыхание - непроизвольное действие.
Активный или пассивный Вдох - это активный процесс, а выдох - пассивный. За исключением некоторых реакций гликолиза, никакие другие стадии не требуют энергии.
Цель Дыхание обеспечивает кислородом различные части тела. Дыхание производит большое количество энергии за счет разложения органических соединений.
Встречается в Дыхание происходит у всех позвоночных и некоторых членистоногих. Дыхание происходит во всем живом организме на Земле.
Энергия Дыхание не дает энергии. При дыхании вырабатывается энергия.
Ферменты В дыхании ферменты не участвуют. Несколько ферментов катализируют разные стадии дыхания.
Органы Дыхание затрагивает большинство органов дыхательной системы. Дыхание происходит в митохондриях клеток.
Внутриклеточное или внеклеточное Дыхание - это внеклеточный процесс. Дыхание - внутриклеточный процесс.
Мышцы В дыхании участвуют различные дыхательные мышцы и диафрагма. Мышцы не задействованы при дыхании.
Постановление Дыхание регулируется дыхательными мышцами и диафрагмой. Дыхание регулируется различными ферментами.
Основные виды деятельности Двумя основными событиями во время дыхания являются газообмен и вентиляция. Два основных события во время дыхания - это газообмен и распад сложных соединений на более простые формы.
Метаболические реакции При дыхании не происходит метаболических реакций. Дыхание - это метаболический процесс с множеством реакций.

Ссылки и источники
  • Во А. и Грант А. (2004) Анатомия и физиология. Девятое издание. Черчилль Ливингстон.
  • 2% - https://www.britannica.com/science/human-respiratory-system/Chemoreceptors
  • 2% - https: // en.wikipedia.org/wiki/Cellular_respiration
  • 1% - https://www.differencebetween.com/difference-between-internal-and-vs-external-respiration/
  • 1% - https://www.differencebetween.com / разница-между-ферментацией-и-против-анаэробным-дыханием /
  • 1% - https://wikimili. com/en/Breathing
  • 1% - https://study.com/academy/lesson/what- is-дыхание-определение-процесс-уравнение.html
  • 1% - https://simple.wikipedia.org/wiki/Respiratory
  • 1% - https: // scienceaid.net / biology / biochemistry / respration.html
  • 1% - https://quizapple.blogspot.com/2016/12/breathing-is-accomplished-via-rhythmic.html
  • 1% - https: // med. libretexts.org/Bookshelves/Anatomy_and_Physiology/Book%3A_Anatomy_and_Physiology_(Boundless)/21%3A_Respiratory_System/21.5%3A_Mechanics_of_Breathing/21.5D%3A_Breathing_Patterns
  • % - https://breathing_Patterns/
  • /% //answersdrive.com/what-is-a-biochemical-pathway-of-cellular-respiration-that-is-anaerobic-5482918
  • 1% - http: // www.scienceclarified.com/Qu-Ro/Respiration.html
  • <1% - https://www.merckmanuals.com/en-ca/home/lung-and-airway-disorders/biology-of-the-lungs-and -airways / exchange -xygen-and-углекислый газ
  • <1% - https://socratic.org/questions/what-is-the-pathway-air-follows-as-it-passes-through-your- дыхательная система
  • <1% - https://en. wikipedia.org/wiki/Inner_mitochondrial_membrane
Категории Различия между, Физиология человека Теги Дыхание, Дыхание и Дыхание, Дыхание против дыхания, Дыхание Сообщение навигации

Дыхание - Определение и типы

Дыхание - это процесс, при котором организмы обмениваются газами между клетками своего тела и окружающей средой.От прокариотических бактерий и архей до эукариотических простейших, грибов, растений и животных - все живые организмы подвергаются дыханию. Дыхание может относиться к любому из трех элементов процесса.

Первый , дыхание может относиться к внешнему дыханию или к процессу дыхания (вдох и выдох), также называемому вентиляцией. Во-вторых, , дыхание может относиться к внутреннему дыханию, которое представляет собой диффузию газов между жидкостями организма (кровь и интерстициальная жидкость) и тканями. Наконец, , дыхание может относиться к метаболическим процессам преобразования энергии, хранящейся в биологических молекулах, в полезную энергию в форме АТФ. Этот процесс может включать потребление кислорода и производство углекислого газа, как видно из аэробного клеточного дыхания, или может не включать потребление кислорода, как в случае анаэробного дыхания.

Ключевые выводы: типы дыхания

  • Дыхание - это процесс газообмена между воздухом и клетками организма.
  • Три типа дыхания включают внутреннее, внешнее и клеточное дыхание.
  • Внешнее дыхание - это процесс дыхания. Он включает в себя вдох и выдох газов.
  • Внутреннее дыхание включает газообмен между кровью и клетками организма.
  • Клеточное дыхание включает преобразование пищи в энергию. Аэробное дыхание - это клеточное дыхание, которое требует кислорода, а анаэробное дыхание - нет.

Типы дыхания: внешнее и внутреннее

При вдохе диафрагма сжимается, а легкие расширяются, подталкивая грудную клетку вверх. При выдохе диафрагма расслабляется, а легкие сокращаются, опуская грудную клетку вниз.

мокрый торт / DigitalVision Vectors / Getty Images

Внешнее дыхание

Одним из способов получения кислорода из окружающей среды является внешнее дыхание или дыхание. У животных организмов процесс внешнего дыхания осуществляется разными способами.Животные, у которых отсутствуют специализированные органы для дыхания, для получения кислорода используют диффузию через внешние поверхности тканей. У других либо органы, специализирующиеся на газообмене, либо полноценная дыхательная система. У таких организмов, как нематоды (круглые черви), газы и питательные вещества обмениваются с внешней средой за счет диффузии по поверхности тела животных. У насекомых и пауков есть органы дыхания, называемые трахеями, а у рыб - жабры, которые служат местом обмена газов.

У людей и других млекопитающих есть дыхательная система со специализированными дыхательными органами (легкими) и тканями. В организме человека кислород попадает в легкие при вдыхании, а углекислый газ выводится из легких при выдохе. Внешнее дыхание у млекопитающих включает в себя механические процессы, связанные с дыханием. Это включает сокращение и расслабление диафрагмы и дополнительных мышц, а также частоту дыхания.

Внутреннее дыхание

Процессы внешнего дыхания объясняют, как получается кислород, но как кислород попадает в клетки тела? Внутреннее дыхание включает транспортировку газов между кровью и тканями тела.Кислород в легких диффундирует через тонкий эпителий легочных альвеол (воздушных мешочков) в окружающие капилляры, содержащие обедненную кислородом кровь. В то же время углекислый газ диффундирует в обратном направлении (из крови в альвеолы ​​легких) и выводится наружу. Богатая кислородом кровь транспортируется кровеносной системой от капилляров легких к клеткам и тканям организма. Пока кислород доставляется в клетки, углекислый газ улавливается и транспортируется из тканевых клеток в легкие.

Клеточное дыхание

Три процесса производства АТФ или клеточного дыхания включают гликолиз, цикл трикарбоновых кислот и окислительное фосфорилирование. Кредит: Британская энциклопедия / UIG / Getty Images

Кислород, полученный при внутреннем дыхании, используется клетками в клеточном дыхании. Чтобы получить доступ к энергии, хранящейся в пищевых продуктах, которые мы едим, биологические молекулы, составляющие пищу (углеводы, белки и т. Д.), Должны быть расщеплены на формы, которые организм может использовать.Это достигается в процессе пищеварения, когда пища расщепляется, а питательные вещества всасываются в кровь. Поскольку кровь циркулирует по телу, питательные вещества транспортируются к клеткам организма. При клеточном дыхании глюкоза, полученная в результате пищеварения, расщепляется на составные части для производства энергии. Посредством ряда этапов глюкоза и кислород превращаются в диоксид углерода (CO 2 ), воду (H 2 O) и высокоэнергетическую молекулу аденозинтрифосфата (АТФ). Диоксид углерода и вода, образующиеся в процессе, диффундируют в интерстициальную жидкость, окружающую клетки. Оттуда CO 2 диффундирует в плазму крови и красные кровяные тельца. АТФ, образующийся в процессе, обеспечивает энергию, необходимую для выполнения нормальных клеточных функций, таких как синтез макромолекул, сокращение мышц, движение ресничек и жгутиков и деление клеток.

Аэробное дыхание

Это диаграмма аэробного клеточного дыхания, включая гликолиз, цикл Кребса (цикл лимонной кислоты) и цепь переноса электронов.RegisFrey / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

Аэробное клеточное дыхание состоит из трех стадий: гликолиза, цикла лимонной кислоты (цикл Кребса) и транспорта электронов с окислительным фосфорилированием.

  • Гликолиз происходит в цитоплазме и включает окисление или расщепление глюкозы до пирувата. Две молекулы АТФ и две молекулы высокоэнергетического НАДН также образуются при гликолизе. В присутствии кислорода пируват проникает во внутренний матрикс митохондрий клетки и подвергается дальнейшему окислению в цикле Кребса.
  • Цикл Кребса : в этом цикле образуются две дополнительные молекулы АТФ вместе с CO 2 , дополнительными протонами и электронами и молекулами высокой энергии NADH и FADH 2 . Электроны, генерируемые в цикле Кребса, перемещаются через складки внутренней мембраны (кристы), которые отделяют митохондриальный матрикс (внутренний отсек) от межмембранного пространства (внешний отсек). Это создает электрический градиент, который помогает цепи переноса электронов перекачивать протоны водорода из матрицы в межмембранное пространство.
  • Цепь переноса электронов представляет собой серию комплексов белков-переносчиков электронов внутри митохондриальной внутренней мембраны. НАДН и ФАДН 2 , образующиеся в цикле Кребса, передают свою энергию в цепи переноса электронов для транспортировки протонов и электронов в межмембранное пространство. Высокая концентрация протонов водорода в межмембранном пространстве используется белковым комплексом АТФ-синтаза для транспортировки протонов обратно в матрицу. Это обеспечивает энергию для фосфорилирования АДФ в АТФ.Электронный транспорт и окислительное фосфорилирование объясняют образование 34 молекул АТФ.

Всего прокариоты продуцируют 38 молекул АТФ при окислении одной молекулы глюкозы. У эукариот это количество снижается до 36 молекул АТФ, так как два АТФ расходуются на перенос НАДН в митохондрии.

Ферментация

Процессы алкогольной и лактатной ферментации. Vtvu / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

Аэробное дыхание происходит только в присутствии кислорода.Когда поступление кислорода низкое, только небольшое количество АТФ может вырабатываться в цитоплазме клетки путем гликолиза. Хотя пируват не может войти в цикл Кребса или цепь переноса электронов без кислорода, его все же можно использовать для генерации дополнительного АТФ путем ферментации. Ферментация - это еще один тип клеточного дыхания, химический процесс расщепления углеводов на более мелкие соединения для производства АТФ. По сравнению с аэробным дыханием, при ферментации вырабатывается лишь небольшое количество АТФ.Это потому, что глюкоза расщепляется лишь частично. Некоторые организмы являются факультативными анаэробами и могут использовать как ферментацию (когда кислород низкий или недоступен), так и аэробное дыхание (когда кислород доступен). Двумя распространенными типами ферментации являются молочнокислое брожение и спиртовое (этаноловое) брожение. Гликолиз - это первая стадия каждого процесса.

Молочная ферментация

При ферментации молочной кислоты НАДН, пируват и АТФ производятся гликолизом.Затем НАДН превращается в низкоэнергетическую форму НАД + , а пируват - в лактат. NAD + возвращается обратно в гликолиз, чтобы произвести больше пирувата и АТФ. Брожение молочной кислоты обычно осуществляется мышечными клетками, когда уровень кислорода истощается. Лактат превращается в молочную кислоту, которая может накапливаться в больших количествах в мышечных клетках во время упражнений. Молочная кислота увеличивает кислотность мышц и вызывает чувство жжения, возникающее при экстремальных нагрузках.Как только нормальный уровень кислорода восстанавливается, пируват может участвовать в аэробном дыхании, и может быть произведено гораздо больше энергии, чтобы помочь в восстановлении. Повышенный кровоток помогает доставлять кислород и удалять молочную кислоту из мышечных клеток.

Алкогольная ферментация

При спиртовой ферментации пируват превращается в этанол и CO 2 . NAD + также образуется при преобразовании и возвращается обратно в гликолиз для производства большего количества молекул АТФ.Спиртовое брожение осуществляется растениями, дрожжами и некоторыми видами бактерий. Этот процесс используется при производстве алкогольных напитков, топлива и выпечки.

Анаэробное дыхание

Бифидобактерии - это грамположительные анаэробные бактерии, обитающие в желудочно-кишечном тракте. КАТЕРИНА КОН / Научная фотобиблиотека / Getty Images

Как экстремофилы, такие как некоторые бактерии и археи, выживают в окружающей среде без кислорода? Ответ - анаэробное дыхание.Этот тип дыхания происходит без кислорода и предполагает потребление другой молекулы (нитрата, серы, железа, двуокиси углерода и т. Д.) Вместо кислорода. В отличие от ферментации, анаэробное дыхание включает образование электрохимического градиента системой переноса электронов, что приводит к производству ряда молекул АТФ. В отличие от аэробного дыхания, конечным получателем электронов является молекула, отличная от кислорода. Многие анаэробные организмы являются облигатными анаэробами; они не осуществляют окислительного фосфорилирования и погибают в присутствии кислорода.Другие являются факультативными анаэробами и также могут выполнять аэробное дыхание при наличии кислорода.

Источники

Смотри: Что такое дыхательная система?

20.3 Дыхание - Концепции биологии - 1-е канадское издание - Мольнар

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите, как структуры легких и грудной полости контролируют механику дыхания
  • Объясните важность податливости и сопротивления легких
  • Обсудить проблемы, которые могут возникнуть из-за несоответствия V / Q

Легкие млекопитающих расположены в грудной полости, где они окружены и защищены грудной клеткой, межреберными мышцами и ограничены грудной стенкой. В нижней части легких находится диафрагма - скелетная мышца, облегчающая дыхание. Дыхание требует координации легких, грудной клетки и, что наиболее важно, диафрагмы.

Амфибии развили несколько способов дыхания. Молодые амфибии, как и головастики, дышат жабрами и не выходят из воды. У некоторых амфибий жабры сохраняются на всю жизнь. По мере роста головастика исчезают жабры и растут легкие. Эти легкие примитивны и не так развиты, как легкие млекопитающих.У взрослых амфибий диафрагма отсутствует или уменьшена, поэтому дыхание через легкие вынужденное. Другой способ дыхания земноводных - это распространение через кожу. Чтобы способствовать этой диффузии, кожа земноводных должна оставаться влажной.

Птицы сталкиваются с уникальной проблемой в отношении дыхания: они летают. Полет потребляет много энергии; Таким образом, птицам требуется много кислорода для метаболических процессов. Птицы развили дыхательную систему, которая снабжает их кислородом, необходимым для полета. Как и у млекопитающих, у птиц есть легкие - органы, специализирующиеся на газообмене. Кислородный воздух, вдыхаемый во время вдоха, диффундирует через поверхность легких в кровоток, а углекислый газ диффундирует из крови в легкие и выводится во время выдоха. Детали дыхания птиц и млекопитающих существенно различаются.

Помимо легких, у птиц внутри тела есть воздушные мешочки. Воздух течет в одном направлении от задних воздушных мешков к легким и из передних воздушных мешков.Поток воздуха противоположен потоку крови, и газообмен происходит гораздо эффективнее. Этот тип дыхания позволяет птицам получать необходимый кислород даже на больших высотах, где концентрация кислорода низкая. Эта направленность воздушного потока требует двух циклов впуска и выдоха, чтобы полностью вывести воздух из легких.

Дыхание птиц

Птицы развили дыхательную систему, которая позволяет им летать. Полет - это высокоэнергетический процесс, требующий большого количества кислорода.Кроме того, многие птицы летают на больших высотах, где концентрация кислорода низкая. Как у птиц появилась такая уникальная дыхательная система?

Десятилетия исследований палеонтологов показали, что птицы произошли от теропод, мясоедных динозавров (рис. 20.14). Фактически, ископаемые свидетельства показывают, что динозавры, питавшиеся мясом, которые жили более 100 миллионов лет назад, имели аналогичную проточную дыхательную систему с легкими и воздушными мешками. Archeopteryx и Xiaotingia , например, были летающими динозаврами и считаются ранними предшественниками птиц.

Рисунок 20.14.
(a) Птицы имеют проточную дыхательную систему, в которой воздух течет в одном направлении из задних мешочков в легкие, а затем в передние воздушные мешочки. Воздушные мешочки соединяются с отверстиями в полых костях. (б) Динозавры, от которых произошли птицы, имеют похожие полые кости и, как полагают, имели аналогичную дыхательную систему. (кредит b: модификация работы Зины Дерецки, Национальный научный фонд)

Большинство из нас считает, что динозавры вымерли. Однако современные птицы являются потомками птичьих динозавров.Дыхательная система современных птиц эволюционировала сотни миллионов лет.

У всех млекопитающих есть легкие, которые являются основными органами дыхания. Объем легких эволюционировал, чтобы поддерживать активность животного. Во время вдоха легкие расширяются за счет воздуха, а кислород распространяется по поверхности легких и попадает в кровоток. Во время выдоха из легких выходит воздух, и объем легких уменьшается. В следующих нескольких разделах будет объяснен процесс человеческого дыхания.

Механика человеческого дыхания

Закон Бойля - это закон газа, который гласит, что в замкнутом пространстве давление и объем обратно пропорциональны.По мере уменьшения объема давление увеличивается и наоборот (рисунок 20.15). Связь между давлением газа и объемом помогает объяснить механику дыхания.

Рисунок 20.15.
На этом графике показаны данные оригинального эксперимента Бойля 1662 года, который показывает, что давление и объем обратно пропорциональны. Единицы не указаны, поскольку Бойль использовал произвольные единицы в своих экспериментах.

В грудной полости всегда присутствует небольшое отрицательное давление, которое помогает держать дыхательные пути легких открытыми.Во время вдоха объем увеличивается в результате сжатия диафрагмы, а давление уменьшается (согласно закону Бойля). Это снижение давления в грудной полости по сравнению с окружающей средой делает полость меньше атмосферы (рис. 20.16). Из-за этого падения давления воздух устремляется в дыхательные пути. Для увеличения объема легких грудная стенка расширяется. Это происходит в результате сокращения межреберных мышц , мышц, которые связаны с грудной клеткой.Объем легких увеличивается за счет сокращения диафрагмы и сокращения межреберных мышц, расширяя грудную полость. Это увеличение объема грудной полости снижает давление по сравнению с атмосферным, поэтому воздух устремляется в легкие, увеличивая его объем. Результирующее увеличение объема в значительной степени объясняется увеличением альвеолярного пространства, потому что бронхиолы и бронхи представляют собой жесткие структуры, которые не меняются в размере.

Рисунок 20.16. Легкие, грудная стенка и диафрагма участвуют в дыхании, как (а) вдохе, так и (б) выдохе.(кредит: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Грудная стенка расширяется в сторону от легких. Легкие эластичные; поэтому, когда воздух наполняет легкие, упругая отдача в тканях легких оказывает давление обратно во внутреннюю часть легких. Эти внешние и внутренние силы соревнуются в надувании и сдутии легкого при каждом вдохе. На выдохе легкие отталкиваются, вытесняя воздух из легких, и межреберные мышцы расслабляются, возвращая грудную стенку в исходное положение (Рисунок 20.16 б). Диафрагма также расслабляется и продвигается выше в грудную полость. Это увеличивает давление в грудной полости по сравнению с окружающей средой, и воздух устремляется из легких. Вытеснение воздуха из легких - пассивное событие. Ни одна мускулатура не сокращается, чтобы выпустить воздух.

Каждое легкое окружено инвагинированным мешком. Слой ткани, покрывающий легкое и впадающий в пространство, называется висцеральной плеврой . Второй слой париетальной плевры выстилает внутреннюю часть грудной клетки (рис.20.17). Пространство между этими слоями, внутриплевральное пространство , содержит небольшое количество жидкости, которая защищает ткань и снижает трение, возникающее при трении слоев ткани друг с другом, когда легкие сокращаются и расслабляются. Плеврит возникает, когда эти слои ткани воспаляются; это болезненно, потому что воспаление увеличивает давление в грудной полости и уменьшает объем легкого.

Рисунок 20.17. Слой ткани, называемый плеврой, окружает легкое и внутреннюю часть грудной полости.(кредит: модификация работы NCI)

Concept in Action

Посмотрите, как закон Бойля связан с дыханием, и посмотрите это видео о законе Бойля.

Число вдохов в минуту - это частота дыхания . В среднем, в условиях отсутствия нагрузки частота дыхания человека составляет 12–15 вдохов в минуту. Частота дыхания влияет на альвеолярную вентиляцию , то есть на то, сколько воздуха входит в альвеолы ​​и выходит из них. Альвеолярная вентиляция предотвращает накопление углекислого газа в альвеолах.Есть два способа поддерживать постоянную альвеолярную вентиляцию: увеличивать частоту дыхания, уменьшая дыхательный объем воздуха на вдох (поверхностное дыхание), или уменьшать частоту дыхания, увеличивая дыхательный объем на вдох. В любом случае вентиляция остается прежней, но выполняемые и необходимые работы совершенно разные. И дыхательный объем, и частота дыхания строго регулируются при увеличении потребности в кислороде.

Есть два типа работы, выполняемой во время дыхания: работа с сопротивлением потоку и работа с упругостью. Сопротивление потоку относится к работе альвеол и тканей в легких, тогда как эластичная работа относится к работе межреберных мышц, грудной стенки и диафрагмы. Увеличение частоты дыхания увеличивает сопротивляемую потоку работу дыхательных путей и снижает эластичную работу мышц. Уменьшение частоты дыхания меняет требуемый вид работы.

Граница раздела воздух-ткань / вода альвеол имеет высокое поверхностное натяжение. Это поверхностное натяжение аналогично поверхностному натяжению воды на границе раздела жидкость-воздух капли воды, которое приводит к связыванию молекул воды вместе. Поверхностно-активное вещество представляет собой сложную смесь фосфолипидов и липопротеинов, которая снижает поверхностное натяжение, которое существует между тканью альвеол и воздухом внутри альвеол. Снижая поверхностное натяжение альвеолярной жидкости, он снижает склонность альвеол к разрушению.

Поверхностно-активное вещество действует как моющее средство, уменьшая поверхностное натяжение и облегчая надувание дыхательных путей. Когда воздушный шар надувается впервые, требуется большое усилие, чтобы растянуть пластик и начать надувать воздушный шар.Если бы немного моющего средства было нанесено на внутреннюю часть воздушного шара, то количество усилий или работы, необходимых для начала надувания воздушного шара, уменьшилось бы, и стало бы намного легче начать надувать воздушный шар. Тот же принцип применим к дыхательным путям. Небольшое количество поверхностно-активного вещества в тканях дыхательных путей снижает усилия или работу, необходимые для надувания этих дыхательных путей. Дети, рожденные недоношенными, иногда не производят достаточно сурфактанта. В результате они страдают респираторным дистресс-синдромом , потому что требуется больше усилий, чтобы надуть их легкие.Поверхностно-активное вещество также важно для предотвращения коллапса небольших альвеол по сравнению с большими альвеолами.

Сопротивление и податливость легких

Легочные болезни снижают скорость газообмена в легкие и из легких. Двумя основными причинами снижения газообмена являются податливость (насколько эластичны легкие) и сопротивление (сколько препятствий существует в дыхательных путях). Изменение любого из них может резко изменить дыхание и способность поглощать кислород и выделять углекислый газ.

Примеры рестриктивных заболеваний - респираторный дистресс-синдром и фиброз легких. При обоих заболеваниях дыхательные пути менее эластичны, они жесткие или фиброзные. Происходит снижение податливости, потому что легочная ткань не может сгибаться и двигаться. При этих типах рестриктивных заболеваний внутриплевральное давление более положительное, и при выдохе дыхательные пути разрушаются, что приводит к задержке воздуха в легких. Форсированная или функциональная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) , то есть количество воздуха, которое можно принудительно выдохнуть после максимально возможного глубокого вдоха, намного ниже, чем у нормальных пациентов, и время, необходимое для выдоха большей части воздуха, значительно ниже. продолжительный (рисунок 20.18). Пациент, страдающий этими заболеваниями, не может выдохнуть нормальное количество воздуха.

Обструктивные заболевания и состояния включают эмфизему, астму и отек легких. При эмфиземе, которая в основном возникает из-за курения табака, стенки альвеол разрушаются, уменьшая площадь поверхности для газообмена. Общая податливость легких увеличивается, поскольку при повреждении альвеолярных стенок упругая отдача легких уменьшается из-за потери эластичных волокон, и в конце выдоха в легких задерживается больше воздуха.Астма - это заболевание, при котором воспаление вызывается факторами окружающей среды. Воспаление препятствует прохождению дыхательных путей. Обструкция может быть вызвана отеком (скоплением жидкости), спазмами гладких мышц стенок бронхиол, повышенной секрецией слизи, повреждением эпителия дыхательных путей или комбинацией этих явлений. У людей с астмой или отеком наблюдается усиление окклюзии из-за усиленного воспаления дыхательных путей. Это имеет тенденцию блокировать дыхательные пути, препятствуя правильному движению газов (Рисунок 20.18). У людей с обструктивными заболеваниями после выдоха остается большой объем воздуха, и они дышат с очень большим объемом легких, чтобы компенсировать недостаточную работу дыхательных путей.

Рисунок 20.18.
Отношение ОФВ1 (количество воздуха, которое можно принудительно выдохнуть за одну секунду после глубокого вдоха) к ФЖЕЛ (общее количество воздуха, которое можно принудительно выдохнуть) можно использовать для диагностики того, есть ли у человека ограничительный или обструктивный заболевание легких. При рестриктивном заболевании легких ФЖЕЛ уменьшается, но дыхательные пути не закупорены, поэтому человек может достаточно быстро выдыхать воздух.При обструктивном заболевании легких обструкция дыхательных путей приводит к медленному выдоху, а также к снижению ФЖЕЛ. Таким образом, соотношение FEV1 / FVC ниже у лиц с обструктивным заболеванием легких (менее 69 процентов), чем у лиц с рестриктивным заболеванием (88–90 процентов).

Давление в малом круге кровообращения очень низкое по сравнению с давлением в большом круге кровообращения. Это также не зависит от сердечного выброса. Это происходит из-за явления, называемого набор , который представляет собой процесс открытия дыхательных путей, которые обычно остаются закрытыми при увеличении сердечного выброса.По мере увеличения сердечного выброса увеличивается количество перфузированных (наполненных кровью) капилляров и артерий. Эти капилляры и артерии не всегда используются, но при необходимости готовы. Однако иногда наблюдается несоответствие между количеством воздуха (вентиляция, V) и количеством крови (перфузия, Q) в легких. Это называется несоответствие вентиляции / перфузии (V / Q) .

Существует два типа несоответствия V / Q. Оба образуют мертвого пространства , участков поврежденной или заблокированной легочной ткани.Мертвые пространства могут серьезно повлиять на дыхание, поскольку они уменьшают площадь поверхности, доступную для диффузии газа. В результате количество кислорода в крови уменьшается, а уровень углекислого газа увеличивается. Мертвое пространство создается при отсутствии вентиляции и / или перфузии. Анатомическое мертвое пространство или анатомический шунт возникает в результате анатомической недостаточности, а физиологическое мертвое пространство или физиологический шунт возникает в результате функционального нарушения легкого или артерий.

Примером анатомического шунта является воздействие силы тяжести на легкие. Легкие особенно чувствительны к изменениям величины и направления гравитационных сил. Когда кто-то стоит или сидит прямо, градиент плеврального давления приводит к усилению вентиляции в легких. В результате внутриплевральное давление у основания легкого более отрицательное, чем вверху, и нижняя часть легкого заполняется больше воздуха, чем верхняя. Точно так же для перекачки крови в нижнюю часть легкого требуется меньше энергии, чем в верхнюю в положении лежа.Перфузия легкого неравномерна в положении стоя или сидя. Это результат действия гидростатических сил в сочетании с давлением в дыхательных путях. Анатомический шунт возникает из-за того, что вентиляция дыхательных путей не соответствует перфузии артерий, окружающих эти дыхательные пути. В результате скорость газообмена снижается. Обратите внимание, что этого не происходит в положении лежа, потому что в этом положении сила тяжести не предпочтительно тянет нижнюю часть легкого вниз.

Физиологический шунт может развиться, если в легком есть инфекция или отек, закрывающий какую-либо область.Это уменьшит вентиляцию, но не повлияет на перфузию; следовательно, изменяется соотношение V / Q и нарушается газообмен.

Легкое может компенсировать эти несоответствия в вентиляции и перфузии. Если вентиляция больше, чем перфузия, артериолы расширяются, а бронхиолы сужаются. Это увеличивает перфузию и снижает вентиляцию. Точно так же, если вентиляция меньше перфузии, артериолы сужаются, а бронхиолы расширяются, чтобы исправить дисбаланс.

Концепция в действии

> Посетите этот сайт, чтобы ознакомиться с механикой дыхания.

Сводка

Строение легких и грудной полости контролирует механику дыхания. На вдохе диафрагма сжимается и опускается. Межреберные мышцы сокращаются и расширяют грудную стенку наружу. Внутриплевральное давление падает, легкие расширяются, и воздух втягивается в дыхательные пути. При выдохе межреберные мышцы и диафрагма расслабляются, возвращая внутриплевральное давление обратно в состояние покоя. Легкие отскакивают, дыхательные пути закрываются. Воздух пассивно выходит из легких.На границе раздела воздух-дыхательные пути в легких наблюдается высокое поверхностное натяжение. Поверхностно-активное вещество, смесь фосфолипидов и липопротеинов, действует как детергент в дыхательных путях, снижая поверхностное натяжение и позволяя открывать альвеолы.

Дыхание и газообмен изменяются из-за изменений эластичности и сопротивления легких. Если эластичность легких снижается, как это происходит при рестриктивных заболеваниях, таких как фиброз, дыхательные пути становятся жесткими и разрушаются при выдохе. Воздух застревает в легких, затрудняя дыхание.Если сопротивление возрастает, как это происходит при астме или эмфиземе, дыхательные пути закупориваются, воздух задерживается в легких и затрудняется дыхание. Изменения в вентиляции дыхательных путей или перфузии артерий могут повлиять на газообмен. Эти изменения вентиляции и перфузии, называемые несоответствием V / Q, могут возникать в результате анатомических или физиологических изменений.

Упражнения

1. Как паралич диафрагмы влияет на вдох?

A) Это предотвратит сокращение межреберных мышц.

B) Это предотвратит вдыхание, потому что внутриплевральное давление не изменится.

C) Это снизит внутриплевральное давление и позволит большему количеству воздуха проникнуть в легкие.

D) Это замедлит выдох, потому что легкие не расслабятся.

2. Рестриктивные заболевания дыхательных путей ________.

А) увеличивают податливость легкого

B) снижение податливости легкого

C) увеличить объем легких

D) уменьшают работу дыхания

3.Альвеолярная вентиляция остается постоянной при ________.

A) частота дыхания увеличивается, а объем воздуха на вдох уменьшается

B) увеличивается частота дыхания и объем воздуха на вдох

C) частота дыхания уменьшается при увеличении объема на вдох

D) и a, и c

Ответ: D

4. Как повышение сопротивления дыхательных путей повлияет на внутриплевральное давление во время вдоха?

Повышенное сопротивление дыхательных путей увеличивает объем и давление в легких; следовательно, внутриплевральное давление будет менее отрицательным, и дыхание будет затруднено.

5. Объясните, как прокол грудной полости (например, от ножевой раны) может изменить способность делать вдох.

Прокол грудной полости уравняет давление внутри грудной полости с внешней средой. Для нормальной работы легких внутриплевральное давление должно быть отрицательным. Это вызвано сокращением диафрагмы, которое тянет легкие вниз и втягивает воздух в легкие.

6. Когда кто-то стоит, сила тяжести растягивает нижнюю часть легкого к полу в большей степени, чем верхнюю часть легкого.Какое влияние это может иметь на поток воздуха в легких? Где в легких происходит газообмен?

Легкие особенно чувствительны к изменениям величины и направления гравитационных сил. Когда кто-то стоит или сидит прямо, градиент плеврального давления приводит к усилению вентиляции в легких.

Глоссарий

альвеолярная вентиляция
сколько воздуха в альвеолах
анатомическое мертвое пространство
(также анатомический шунт) область легкого, в которой отсутствует надлежащая вентиляция / перфузия из-за анатомического блока
соответствие
измерение эластичности легкого
мертвая зона
Область в легком, в которой отсутствует надлежащая вентиляция или перфузия
упругая отдача
Свойство легкого, которое направляет легочную ткань внутрь
эластичная работа
работа межреберных мышц, грудной клетки и диафрагмы
резистивный
работа дыхания, выполняемая альвеолами и тканями в легком
жизненная емкость легких (ФЖЕЛ)
количество воздуха, которое можно принудительно выдохнуть после максимально глубокого вдоха
межреберная мышца
Мышца, соединенная с грудной клеткой, которая сокращается при вдохе
физиологическое мертвое пространство
(также физиологический шунт) область легкого, в которой отсутствует надлежащая вентиляция / перфузия из-за физиологического изменения в легком (например, воспаления или отека)
плевра
Слой ткани, окружающий легкие и выстилающий внутреннюю часть грудной полости
плеврит
Болезненное воспаление слоев плевральной ткани
набор персонала
Процесс открытия дыхательных путей, которые обычно остаются закрытыми при увеличении сердечного выброса
частота дыхания
количество вдохов в минуту
Несоответствие вентиляции / перфузии (V / Q)
Область легкого, в которой отсутствует надлежащая альвеолярная вентиляция (V) и / или артериальная перфузия (Q)

дыхательная система | Определение, органы, функции и факты

Дыхательная система , система живых организмов, которая поглощает кислород и выделяет углекислый газ для удовлетворения энергетических потребностей. В живом организме энергия высвобождается вместе с углекислым газом в результате окисления молекул, содержащих углерод. Термин дыхание обозначает обмен дыхательных газов (кислорода и углекислого газа) между организмом и средой, в которой он живет, а также между клетками тела и тканевой жидкостью, которая их омывает.

За исключением энергии, используемой животными в глубинах океана, вся энергия, используемая животными, в конечном итоге происходит из энергии солнечного света.Углекислый газ в атмосфере вместе с энергией солнечного света используется растениями для синтеза сахаров и других компонентов. Животные потребляют растения или другой органический материал для получения химических соединений, которые затем окисляются для поддержания жизненно важных процессов.

В этой статье рассматриваются газовые компоненты воздуха и воды, естественные дыхательные среды обитания животных и основные типы дыхательных структур, которые способствуют газообмену в этих средах.

Хотя получение кислорода и удаление углекислого газа являются важными требованиями для всех животных, скорость и количество газообмена варьируются в зависимости от вида животного и степени его активности. В таблице потребление кислорода различными животными выражено в миллилитрах кислорода на килограмм веса тела в час, что отражает потребность в газе различных видов животных в состоянии покоя и в движении. Изменение химического состава жидкостей организма вызывает реакцию центральной нервной системы, которая затем возбуждает или подавляет механизмы внешнего дыхания.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас
Потребление кислорода различными животными и его изменение в зависимости от отдыха и активности
животное вес (грамм) Потребление кислорода (миллилитры на килограмм веса в час)
Источник: А.Крог, Сравнительная физиология респираторных механизмов (1959).
парамеций 0,000001 500
мидия (Mytilus) 25 22
раки (Astacus) 32 47
бабочка (Ванесса) отдыхает 0,3 600
бабочка (Ванесса) летающая 0,3 100 000
карп (Cyprinus) 200 100
щука (Esox) 200 350
мышь в состоянии покоя 20 2,500
мышь, работающая 20 20 000
человек в состоянии покоя 70 000 200
человек, максимальная работа 70 000 4 000

Газы в окружающей среде

Диапазон респираторных заболеваний, с которыми сталкиваются водные и наземные животные, можно увидеть по разному составу и физическим характеристикам воды и воздуха. В воздухе содержится примерно в 20 раз больше кислорода, чем в насыщенной воздухом воде. Чтобы извлечь эквивалентное количество кислорода в качестве дышащего воздуха, водное животное может счесть необходимым пропускать через респираторные поверхности относительно больший объем внешней среды. Более того, скорость диффузии кислорода в воде намного ниже, чем в воздухе. Проблема еще больше усугубляется из-за более высокой плотности (в 1000 раз больше воздуха) и вязкости (в 100 раз больше воздуха) воды, которые создают гораздо большую рабочую нагрузку на механизмы водного дыхания.Таким образом, рыба может расходовать около 20 процентов общего потребления кислорода на работу дыхательного насоса по сравнению с 1-2 процентами у млекопитающих, включая человека.

Содержание углекислого газа в большинстве природных вод низкое по сравнению с воздухом, часто почти нулевое. В отличие от кислорода, углекислый газ очень хорошо растворяется в воде и быстро диффундирует. Большая часть углекислого газа, попадающего в воду, соединяется либо с водой (с образованием угольной кислоты), либо с другими веществами (с образованием карбонатов или бикарбонатов). Эта буферная способность поддерживает низкий уровень свободного диоксида углерода и способствует поддержанию благоприятного градиента диффузии для обмена диоксида углерода водными сапунами. В общем, кислородный обмен, который сильно зависит от содержания кислорода в воде, является более ограничивающим для водных форм, чем обмен диоксида углерода.

Температура оказывает сильное влияние на растворимость газов в воде. Изменение с 5 ° до 35 ° C (от 41 ° до 95 ° F) снижает содержание кислорода в пресной воде почти вдвое.В то же время повышение температуры тела приводит к увеличению потребления кислорода животными, которые плохо регулируют температуру своего тела (так называемые хладнокровные животные). Рыба, испытывающая одновременно повышение температуры воды и тела, испытывает двойной недостаток: через ее жаберные поверхности необходимо прокачать больше воды, чтобы извлечь такое же количество кислорода, какое было необходимо при более низкой температуре; а усиленный метаболизм требует большего количества кислорода.

Количество кислорода, доступного в природных водах, также ограничено количеством растворенных солей.Этот фактор является определяющим фактором наличия кислорода в переходных зонах между морской и пресной водой. Чистая вода, когда она уравновешена кислородом при 0 ° C, например, содержит около 50 миллилитров кислорода на литр; при тех же условиях раствор, содержащий 2,9 процента хлорида натрия, содержит всего 40 миллилитров кислорода на литр. В водоемах могут быть зоны с низким содержанием кислорода. Такие зоны особенно заметны на болотах и ​​на нижних уровнях глубоких озер. Многие животные исключены из таких зон; другие стали замечательно приспособлены к жизни в них.

Атмосфера Земли простирается на многие мили. Он состоит из смеси газов, удерживаемых в оболочке вокруг земного шара за счет гравитационного притяжения. Атмосфера оказывает давление, пропорциональное весу столба воздуха над поверхностью Земли, простирающегося до предела атмосферы: атмосферного давления на уровне моря в среднем достаточно, чтобы поддерживать столб ртути высотой 760 миллиметров (сокращенно 760 мм рт. Ст. (Последний является химическим символом ртути).Сухой воздух состоит в основном из азота и инертных газов (79,02 процента), кислорода (20,94 процента) и углекислого газа (0,03 процента), каждый из которых пропорционально влияет на общее давление. Эти проценты относительно постоянны на высоте около 80,5 км. На уровне моря и барометрическом давлении 760 миллиметров ртутного столба парциальное давление азота составляет 79,02 процента от 760 миллиметров ртутного столба, или 600,55 миллиметра ртутного столба; кислород - 159,16 миллиметра ртутного столба; а диоксида углерода - 0.20 миллиметров ртутного столба.

Наличие водяного пара в газовой смеси снижает парциальные давления других составляющих газов, но не изменяет общее давление смеси. Важность давления водяного пара для состава газа можно оценить по тому факту, что при температуре тела человека (37 ° C или 98,6 ° F) атмосферный воздух, втягиваемый в легкие, становится насыщенным водяным паром. Давление водяного пара при 37 ° C составляет 47 миллиметров ртутного столба. Чтобы рассчитать парциальное давление дыхательных газов, это значение необходимо вычесть из атмосферного давления.Для кислорода 760 (атмосферное давление) - 47 = 713 миллиметров ртутного столба, а 713 × 0,209 (процентное содержание кислорода в атмосфере) = 149 миллиметров ртутного столба; это примерно на 10 миллиметров ртутного столба ниже, чем парциальное давление кислорода в сухом воздухе при общем давлении 760 миллиметров ртутного столба.

Атмосферное давление падает на больших высотах, но состав атмосферы остается неизменным. На высоте 7600 метров (25000 футов) атмосферное давление составляет 282 миллиметра ртутного столба, а парциальное давление кислорода составляет около 59 миллиметров ртутного столба.Кислород по-прежнему составляет лишь 20,94 процента от общего количества газа. Разряженность воздуха на больших высотах не только ограничивает доступность кислорода для дыхательного аппарата, но также ограничивает его доступность для водных форм, поскольку количество растворенного в воде газа уменьшается параллельно с падением атмосферного давления.

Комментировать

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *