100 рбонус за перше замовлення
Виберіть тип роботи Дипломна робота Курсова роботаМагістерська дисертація Звіт з практики Стаття Доповідь Рецензія Контрольна роботаМонографія Розв'язання задач Бізнес-план Відповіді на запитання Творча роботаЕсе Чертеж Твори Переклад Презентації Набір тексту Інше Підвищення унікальності тексту Кандидатська дисертація Лабораторна роботаДопомога on-line
Дізнатись ціну
Акт дихання складається з ритмічно повторюваних вдиху та видиху.
Вдих здійснюється так. Під впливом нервових імпульсів скорочуються м'язи, що беруть участь в акті вдиху: діафрагма, зовнішні міжреберні м'язи та ін. грудної порожнини. При скороченні зовнішніх міжреберних та деяких інших м'язів піднімаються ребра, при цьому збільшуються переднезадній та поперечний розміригрудної порожнини. Таким чином, внаслідок скорочення м'язів збільшується обсяг грудної клітки. Внаслідок того, що в порожнині плеври повітря відсутнє і тиск у ній негативний, одночасно зі збільшенням об'єму грудної клітки розширюються та легені. При розширенні легких тиск повітря всередині них знижується (воно стає нижче атмосферного) і атмосферне повітря спрямовується по дихальним шляхаму легені. Отже, при вдиху послідовно відбувається: скорочення м'язів - збільшення об'єму грудної клітини - розширення легень та зменшення тиску всередині легень - надходження повітря по повітроносним шляхаму легені.
Видих відбувається за вдихом. М'язи, що беруть участь в акті вдиху, розслабляються (діафрагма при цьому піднімається), ребра в результаті скорочення внутрішніх міжреберних та інших м'язів і внаслідок своєї тяжкості опускаються. Об'єм грудної клітини зменшується, легені стискаються, тиск у них підвищується (стає вище атмосферного), і повітря по повітроносних шляхах спрямовується назовні.
Відсотковий склад видихуваного повітря інший. Кисню в ньому залишається лише близько 16%, а кількість вуглекислого газу зростає до 4%. Збільшується і вміст водяної пари. Тільки азот і інертні гази в повітрі, що видихається, залишаються в тій же кількості, що і у вдихуваному.
Обмін газів у легенях. Насичення крові киснем та віддача нею вуглекислого газу відбуваються у легеневих бульбашках. За їхніми капілярами тече венозна кров. Вона відокремлена від повітря, що наповнює легені, найтоншими, проникними для газів стінками капілярів та легеневих бульбашок.
Концентрація вуглекислого газу у венозній крові набагато вища, ніж у повітрі, що надходить у бульбашки. Внаслідок дифузії цей газ проникає з крові у легеневе повітря. Таким чином кров постійно віддає вуглекислий газу повітря, що постійно змінюється у легенях.
Кисень проникає в кров також шляхом дифузії. У повітрі, що вдихається, його концентрація набагато вища, ніж у венозній крові, що рухається по капілярах легень. Тому кисень постійно проникає до неї. Але тут він вступає в хімічну сполуку з гемоглобіном, внаслідок чого вміст вільного кисню в крові знижується. Тоді кров відразу проникає нова порція кисню, яка також зв'язується гемоглобіном. Цей процес триває протягом усього часу, поки кров повільно тече капілярами легень. Поглинувши багато кисню, вона стає артеріальною. Пройшовши через серце, така кров потрапляє у велике коло кровообігу.
Обмін газів у тканинах. Просуваючись по капілярах великого кола кровообігу, кров віддає клітинам тканин кисень і насичується вуглекислим газом.
Вільний кисень, що потрапляє в клітини, використовується на окислення органічних сполук. Тому в клітинах його набагато менше, ніж в артеріальній крові, що їх омиває. Неміцний зв'язок кисню з гемоглобіном розривається. Кисень дифундує в клітини і відразу ж використовується на окислювальні процеси, що відбуваються в них. Повільно протікаючи по капілярах, що пронизують тканини, кров внаслідок дифузії віддає клітинам кисень. Так відбувається перетворення артеріальної крові на венозну (рис. 84).
При окисленні органічних сполук у клітинах утворюється вуглекислий газ. Він дифундує у кров. Невелика кількість вуглекислого газу входить у неміцне з'єднання з гемоглобіном. Але більша його частина поєднується з деякими солями, розчиненими в крові. Вуглекислий газ забирається кров'ю в праву частину серця, а звідти - до легень.
Виробляючи поперемінно вдих і видих, людина вентилює легені, підтримуючи у легеневих бульбашках (альвеолах) відносно постійний газовий склад. Людина дихає атмосферним повітрям з великим вмістом кисню (20,9%) та низьким змістомвуглекислого газу (0,03%), а видихає повітря, в якому кисню 16,3%, а вуглекислого газу 4% (табл. 13).
Склад альвеолярного повітря значно відрізняється від складу атмосферного повітря, що вдихається. У ньому менше кисню (14,2%).
І , що входять до складу повітря, у диханні участі не беруть, та їх вміст у вдихуваному, видихуваному та альвеолярному повітрі практично однаково.
Таблиця 13
Склад вдихуваного, видихуваного та альвеолярного повітря
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 легенів з альвеолярного повітря переходить у, а вуглекислий газ із крові надходить у легені. Перехід газів з повітря в рідину і з рідини повітря відбувається за рахунок різниці парціального тиску цих газів у повітрі та рідині.
Парціальнимтиском називають частину загального тискуяка припадає на частку даного газу в газовій суміші. Чим вищий відсотковий вміст газу в суміші, тим відповідно вищий його парціальний тиск. Атмосферне повітря, як відомо, – суміш газів. У цій суміші газів кисню міститься 20,94%, вуглекислого газу – 0,03% та азоту – 79,03%. Тиск повітря 760 мм рт. ст. Парціальний тиск кисню в атмосферному повітрі становить 20,94% від 760 мм, тобто 159 мм, азоту – 79,03% від 760 мм, тобто близько 600 мм, вуглекислого газу в атмосферному повітрі мало – 0,03 % від 760 мм-0,2 мм рт. ст.
Для газів, розчинених у рідині, використовують термін «напруга», що відповідає терміну «парціальний тиск», що застосовується для вільних газів. Напруга газів виявляється у тих самих одиницях, як і тиск (в мм рт. ст.). Якщо парціальний тиск газу в навколишньому середовищівище, ніж напруга цього газу рідини, газ розчиняється рідини.
Парціальний тиск кисню у альвеолярному повітрі 100-105 мм рт. ст., а припливає до легких крові напруга кисню в середньому 40 мм рт. ст., у легенях з альвеолярного повітря перетворюється на .
Рух газів відбувається за законами дифузії, згідно з якими газ поширюється із середовища з високим парціальним тиском у середовище з меншим тиском.
Газообмін у легенях
Перехід у легенях кисню з альвеолярного повітря і надходження вуглекислого газу з крові в легені підпорядковуються описаним вище закономірностям.
Завдяки роботам І. М. Сєченова стало можливим вивчення газового складу крові та умов газообміну в легенях та тканинах.
Газообмін у легенях відбувається між альвеолярним повітрям та кров'ю шляхом дифузії. Альвеоли легень обплетені густою мережею капілярів. Стінки альвеол та стінки капілярів дужетонкі, що сприяє проникненню газів з легенів у кров та навпаки. Газообмін залежить від поверхні, через яку здійснюється дифузія газів, і різниці парціального тиску (напруги) дифузних газів. Такі умови є у легенях. При глибокому вдихуальвеоли розтягуються і їхня поверхня досягає 100-150 м 2 . Так само велика і поверхня капілярів у легенях. Є й достатня різниця парціального тиску газів альвеолярного повітря та напруги цих газів у венозній крові (табл. 14).
Таблиця 14
Парціальний тиск кисню та вуглекислого газу у вдихуваному та альвеолярному повітрі та їх напруга в крові (в мм рт. ст.)
З таблиці 14 слід, що різниця між напругою газів у венозній крові та їх парціальним тиском в альвеолярному повітрі становить для кисню 110-40 = 70 мм рт. ст., а вуглекислого газу 47-40=7 мм рт. ст.
Досвідченим шляхом вдалося встановити, що при різниці напруги кисню 1 мм рт. ст. у дорослої людини, яка перебуває у спокої, в кров може надійти 25-60 см 3 кисню на хвилину. Отже, різниця тисків кисню 70 мм рт. ст. достатня для забезпечення організму киснем при різних умовахйого діяльності: при фізичної роботи, спортивні вправи та ін.
Швидкість дифузії вуглекислого газу з крові у 25 разів більша, ніж кисню, тому за рахунок різниці у 7 мм рт. ст. вуглекислий газ встигає виділитися із крові.
Перенесення газів кров'ю
Кров переносить кисень та вуглекислий газ. У крові, як і у будь-якій рідині, гази можуть перебувати у двох станах: у фізично розчиненому та у хімічно зв'язаному. І кисень, і вуглекислий газ у дуже невеликій кількості розчиняються у плазмі крові. Більша частинакисню та вуглекислого газу переноситься у хімічно зв'язаному вигляді.
Основний переносник кисню – крові. Кожен грам гемоглобіну пов'язує 1,34 см 3 кисню. має здатність вступати в з'єднання з киснем, утворюючи оксигемоглобін. Чим вищий парціальний тиск кисню, тим більше утворюється оксигемоглобіну. В альвеолярному повітріпарціальний тиск кисню 100-110 мм рт. ст. За цих умов 97% гемоглобіну крові зв'язується із киснем. У вигляді оксигемоглобіну кисень кров'ю приноситься до тканин. Тутпарціальний тиск кисню низький і оксигемоглобін - неміцна сполука - вивільняє кисень, який використовується тканинами. На зв'язування кисню гемоглобіном впливає і напруга вуглекислого газу. Вуглекислий газ зменшує здатність гемоглобіну зв'язувати кисень та сприяє дисоціації оксигемоглобіну. Підвищення температури також зменшує можливість зв'язування гемоглобіном кисню. Відомо, що температура в тканинах вища, ніж у легенях. Всі ці умови допомагають дисоціації оксигемоглобіну, в результаті чого кров віддає кисень, що вивільнився з хімічної сполуки, в тканинну рідину.
Властивість гемоглобіну зв'язувати кисень має життєве значеннядля організму. Іноді люди гинуть від нестачі кисню в організмі, оточені чистим повітрям. Це може статися з людиною, яка опинилася в умовах зниженого тиску(На великих висотах), де в розрідженій атмосфері дуже низький парціальний тиск кисню. 15 квітня 1875 р. повітряна куля«Зеніт», на борту якого знаходилися три повітроплавці, досяг висоти 8000 м. Коли куля приземлилася, живою залишилася лише одна людина. Причиною загибелі людей було різке зниженнявеличини парціального тиску кисню великий висоті. На висотах (7-8 км) артеріальна кров за своїм газовим складом наближається до венозної; всі тканини тіла починають відчувати гостру нестачу кисню, що і призводить до важким наслідкам. Підйом на висоту понад 5000 м зазвичай потребує користування спеціальними кисневими приладами.
При спеціальному тренуванні організм може пристосовуватись до зниженого вмісту кисню в атмосферному повітрі. У тренованої людини поглиблюється
Тема:Дихальна система
Урок: Будова легень. Газообмін у легенях та тканинах
Легкі людини – це парний орган конусоподібної форми (див. рис. 1). Зовні вони покриті легеневою плеврою, грудна порожнина покрита пристінковою плеврою. Між 2 листками плеври знаходиться плевральна рідина, яка знижує силу тертя при вдиху та видиху.
Мал. 1.
За 1 хвилину легені прокачують 100 літрів повітря.
Бронхи розгалужуються, утворюючи бронхіоли, на кінцях яких знаходяться тонкостінні легеневі бульбашки - альвеоли (див. рис. 2).
Мал. 2.
Стінки альвеол та капілярів одношарові, що полегшує газообмін. Вони утворені епітелієм. Вони виділяють сурфактант, який перешкоджає злипанню альвеол, та речовини, що вбивають мікроорганізми. Відпрацьовані БАВ перетравлюються фагоцитами чи виділяються як мокротиння.
Мал. 3.
Кисень із повітря альвеол перетворюється на кров, а вуглекислий газ із крові перетворюється на альвеолярне повітря (див. рис. 3).
Це відбувається завдяки парціальному тиску, оскільки кожен газ розчиняється у рідині саме завдяки своєму парціальному тиску.
Якщо парціальний тиск газу в навколишньому середовищі вищий, ніж його тиск у рідині, то газ буде розчинятися в рідині, доки не утвориться рівновага.
Парціальний тиск кисню становить 159 мм. рт. ст. в атмосфері, а у венозній крові – 44 мм. рт. ст. Це дозволяє кисню з атмосфери переходити у кров.
Кров потрапляє у легені по легеневим артеріям і розтікається по капілярах альвеол тонким шаром, що сприяє газообміну (див. рис. 4). Кисень, переходячи з альвеолярного повітря в кров, вступає у взаємодію з гемоглобіном з утворенням оксигемоглобіну. У цьому виді кисень розноситься кров'ю від легень до тканин. Там парціальний тиск низький, і оксигемоглобін дисоціює, звільняючи кисень.
Мал. 4.
Механізми виділення вуглекислого газу подібні до механізмів надходження кисню. Вуглекислий газ утворює нестійку сполуку з гемоглобіном - карбогемоглобін, дисоціація якого відбувається в легенях.
Мал. 5.
Чадний газ утворює стійке з'єднання з гемоглобіном, дисоціація якого не відбувається. І такий гемоглобін вже не може виконувати свою функцію – розносити кисень організмом. В результаті цього людина може загинути від ядухи навіть при нормальній роботілегенів. Тому небезпечно перебувати в закритому, непровітрюваному приміщенні, в якому працює автомобіль або топиться піч.
додаткова інформація
Дуже багато людей дихає часто (більше 16 разів на хвилину), при цьому здійснюючи неглибокі дихальні рухи. Внаслідок такого дихання повітря потрапляє лише у верхні частини легень, а в нижніх частинах відбувається застій повітря. У такому середовищі відбувається інтенсивне розмноження бактерій та вірусів.
Для самостійної перевірки правильності дихання знадобиться секундомір. Необхідно буде визначити, скільки дихальних рухівлюдина робить за хвилину. При цьому необхідно стежити за процесом вдиху та вдиху.
Якщо при диханні напружуються м'язи черевного пресаце черевний тип дихання. Якщо змінюється об'єм грудної клітки, це грудний типдихання. Якщо використовуються обидва ці механізми, то у людини змішаний типдихання.
Якщо людина здійснює до 14 дихальних рухів за хвилину - це відмінний результат. Якщо людина здійснює 15 – 18 рухів – це гарний результат. А якщо понад 18 рухів – це поганий результат.
Список літератури
1. Колесов Д.В., Маш Р.Д., Бєляєв І.М. Біологія 8. - М: Дрофа.
2. Пасічник В.В., Кам'янський А.А., Швецов Г.Г. / За ред. Пасічника В.В. Біологія 8. - М: Дрофа.
3. Драгомілов А.Г., Маш Р.Д. Біологія 8. - М: Вентана-Граф.
Домашнє завдання
1. Колесов Д.В., Маш Р.Д., Бєляєв І.М. Біологія 8. - М: Дрофа. - С. 141, завдання та питання 1, 3, 4.
2. Яку роль у газообміні має парціальний тиск?
3. Яку будову мають легені?
4. Підготуйте невелике повідомлення, в якому поясніть, чому в кров при вдиху не потрапляють азот, вуглекислий газ та інші компоненти повітря.
Кров, яка тече до легень від серця (венозна), містить мало кисню та багато вуглекислого газу; повітря в альвеолах, навпаки, містить багато кисню та менше вуглекислого газу. Внаслідок цього через стінки альвеол та капілярів відбувається двостороння дифузія -. кисень перетворюється на кров, а вуглекислий газ надходить із крові в альвеоли. У крові кисень проникає в еритроцити та з'єднується з гемоглобіном. Кров, насичена киснем, стає артеріальною і за легеневими венами надходить у ліве передсердя.
У людини обмін газами завершується за кілька секунд, поки кров проходить через альвеоли легень. Це можливо завдяки величезній поверхні легень, що сполучається з зовнішнім середовищем. Загальна поверхняальвеол складає понад 90 м3.
Обмін газів у тканинах здійснюється у капілярах. Через їх тонкі стінки кисень надходить із крові в тканинну рідину і потім у клітини, а вуглекислота з тканин переходить у кров. Концентрація кисню в крові більша, ніж у клітинах, тому він легко дифундує в них.
Концентрація вуглекислого газу в тканинах, де він збирається, вища, ніж у крові. Тому він переходить у кров, де зв'язується хімічними сполукамиплазми та частково з гемоглобіном, транспортується кров'ю в легені та виділяється в атмосферу.
Для забезпечення клітин, тканин та органів киснем в організмі людини існує дихальна система. Вона складається з наступних органів: носової порожнини, носоглотки, гортані, трахеї, бронхів та легень. У цій статті ми вивчимо їхню будову. А також розглянемо газообмін у тканинах та легені. Визначимо особливості зовнішнього дихання, що відбувається між організмом та атмосферою, та внутрішнього, що протікає безпосередньо на клітинному рівні.
Навіщо ми дихаємо?
Більшість людей, не замислюючись, дадуть відповідь: щоб отримати кисень. Але вони не знають, навіщо він нам потрібний. Багато хто відповідає просто: кисень необхідний, щоб дихати. Виходить якийсь замкнуте коло. Розірвати його допоможе біохімія, що вивчає клітинний обмін речовин.
Світлі уми людства, які вивчають цю науку, вже давно дійшли висновку, що кисень, що надходить у тканини та органи, окислює вуглеводи, жири та білки. У цьому утворюються енергетично бідні сполуки: вода, аміак. Але головним є те, що в результаті цих реакцій синтезується АТФ – універсальна енергетична речовина, яка використовується клітиною для своєї життєдіяльності. Можна сказати, що газообмін у тканинах і легенях якраз і постачатиме організму та його структурам необхідний для окислення кисень.
Механізм газообміну
Він має на увазі наявність хоча б двох речовин, чия циркуляція в організмі забезпечує метаболічні процеси. Крім вищезгаданого кисню, газообмін у легенях, крові та тканинах відбувається з ще однією сполукою – вуглекислим газом. Він утворюється у реакціях дисиміляції. Будучи токсичною речовиною обміну, він має бути виведений із цитоплазми клітин. Розглянемо цей процес докладніше.
Діоксид вуглецю шляхом дифузії проникає через клітинну мембрану в міжтканинну рідину. З неї він надходить у капіляри крові – венули. Далі ці судини зливаються, утворюючи нижню та верхню порожнисті вени. Вони збирають кров, насичену 2. І направляють її в праве передсердя. При скороченні його стінок порція венозної крові надходить у правий шлуночок. Звідси починається легеневе (мале) коло кровообігу. Його завданням є насичення крові киснем. Венозна в легенях стає артеріальною. А СО 2, у свою чергу, виходить з крові і видаляється назовні через Щоб зрозуміти, як це відбувається, потрібно перш за все вивчити будову легень. Газообмін у легенях та тканинах здійснюється в особливих структурах - альвеолах та їх капілярах.
Будова легень
Це парні органи, розташовані у грудній порожнині. Ліва легеня складається з двох часток. Права більше за розмірами. Воно має три частки. Через ворота легень у них входять два бронхи, які, розгалужуючись, утворюють так зване дерево. По його гілках повітря рухається під час вдиху та видиху. На дрібних респіраторних бронхіолах розташовуються бульбашки - альвеоли. Вони зібрані до ацинусів. Ті, своєю чергою, формують легеневу паренхіму. Важливо те, що кожна дихальна бульбашка густо обплетена капілярною мережею малого і великого кіл кровообігу. Приносять гілки легеневих артерій, що постачають венозну кровіз правого шлуночка, транспортують у просвіт альвеоли вуглекислий газ. А венули, що виносять легеневі, забирають з альвеолярного повітря кисень.
Надходить по легеневих венах у ліве передсердя, та якщо з нього - в аорту. Її розгалуження як артерій забезпечують клітини організму необхідним внутрішнього дихання киснем. Саме в альвеолах кров із венозної стає артеріальною. Таким чином, газообмін у тканинах та легенях безпосередньо здійснюється циркуляцією крові по малому та великому коламкровообігу. Відбувається це завдяки безперервним скороченням м'язових стінок серцевих камер.
Зовнішнє дихання
Воно ще називається вентиляцією легень. Являє собою обмін повітря між довкіллям і альвеолами. Фізіологічно правильний вдих через ніс забезпечує організм порцією повітря такого складу: близько 21% 2 , 0,03% 2 і 79% азоту. Він поступає в альвеоли. Вони мають власну порцію повітря. Її склад наступний: 14,2% Про 2, 5,2% 2, 80% N 2 . Вдих, як і видих, регулюється двома шляхами: нервовим та гуморальним (концентрацією вуглекислого газу). Завдяки збудженню дихального центру довгастого мозку, нервові імпульси передаються до дихальних міжреберних м'язів та діафрагми. Об'єм грудної клітки збільшується. Легкі, пасивно рухаються за скороченнями грудної порожнини, розширюються. Тиск повітря в них стає нижчим за атмосферне. Тому порція повітря з верхніх дихальних шляхів надходить до альвеол.
Видих здійснюється за вдихом. Він супроводжується розслабленням міжреберних м'язів та підняттям склепіння діафрагми. Це спричиняє зменшення обсягу легких. Тиск повітря в них стає вищим за атмосферний. І повітря з надлишком вуглекислого газу піднімається до бронхіол. Далі, по верхніх дихальних шляхах, він слідує носову порожнину. Склад видихуваного повітря наступний: 16,3% 2 , 4% 2 , 79 N 2 . На цьому етапі відбувається зовнішній газообмін. Легеневий газообмін, який здійснюється альвеолами, забезпечує клітини киснем, необхідним для внутрішнього дихання.
Клітинне дихання
Входить до системи катаболічних реакцій обміну речовин та енергії. Ці процеси вивчає як біохімія, так і анатомія, і газообмін у легень і тканинах взаємопов'язаний і один без одного неможливий. Так, постачає до міжтканинної рідини кисень і видаляє з неї вуглекислий газ. А внутрішнє, здійснюване у клітині її органелами - мітохондріями, які забезпечують окисне фосфолювання і синтез молекул АТФ, використовує кисень цих процесів.
Цикл Кребса
Цикл три карбонових кислотє провідним у Він об'єднує та узгоджує реакції безкисневого етапу та процесів за участю трансмембранних білків. Він також виконує роль постачальника будівельного клітинного матеріалу (амінокислот, простих цукрів, вищих карбонових кислот), що утворюється в його проміжних реакціях і використовується клітиною для росту та поділу. Як бачимо, у цій статті було вивчено газообмін у тканинах та легені, а також визначено його біологічна рольу життєдіяльності організму людини.
Loading...