Газообмен животных и растений таблица: Признаки сравнения растений и животных газообмен, строение клетки

Содержание

Органы растений — Российский учебник

У одноклеточных водорослей тело представлено одной клеткой, которая выполняет все необходимые для жизнедеятельности функции. У многоклеточных водорослей структурно однородные клетки объединяются в таллом. На первый взгляд таллом может быть похож на тело растений, однако клетки таллома однотипны и не имеют ни специализированных элементов. Поэтому такие растения относят к низшим.

В ходе эволюции с выходом растений на сушу клетки начали дифференцироваться по выполняемой функции, сформировались ткани и органы, а такие растения получили название высших.

Названия органов растения представлены на иллюстрации.

Органы растения делятся на:

  • вегетативные: к ним относят корень и побег. Побег в свою очередь состоит из стебля, листьев и почек;

  • генеративные или органы размножения — цветок, плод и семя (спорангий у споровых и шишка у голосеменных).

Орган — это часть растения выполняющая одну или несколько функций.

Благодаря вегетативным органам растение растет, питается, происходит газообмен со средой, т.е. процессы фотосинтеза и дыхания (вставка на статью), из тонкого прутика вырастает мощное дерево — т.е. вегетативные органы обеспечивают жизнедеятельность растений.

Генеративные органы нужны, чтобы растение смогло оставить потомство и обеспечивались селекция и эволюция.

К генеративным органам относятся цветок, семя и плод.

Весной и летом цветы всевозможных форм и размеров, одиночные и собранные в соцветия радуют глаз. Однако основная функция цветка — половое размножение растений.

Именно из этого модифицированного побега после опыления и оплодотворения завязи пестика формируется плод, который состоит из семян и околоплодника. В живой природе плоды весьма разнообразны: некоторые из них съедобны, и очень вкусны, как томат или яблоко. А другие наоборот ядовиты, как белладонна или волчьи ягоды.

Семя — это зачаток полноценного растения, необходимый ему для размножения, переживания неблагоприятных условий внешней среды и расселения на новые территории. В структуре семени выделяют кожуру, зародыш, запас питательных веществ. Зародыш содержит зачатки вегетативных органов — корня, стеблей, листьев, из которых в подходящих условиях вырастает новое растение.

Однако, внимательные ученики, кто наблюдал, как бабушка в деревне прикапывает усы клубники на грядке, или сами сажали картофель весной, могут возразить, что растение может размножаться и вегетативными органами тоже. И будут совершенно правы.

Некоторые растения можно размножать вегетативно — черенками, усами, клубнями. Но селекцию и эволюцию обеспечивают лишь генеративные органы.

Строение цветка, семени, различных плодов и сложные процессы опыления и оплодотворения подробно разбираются в главе № 2 учебника «Биология. 6 класс» под редакцией И.Н. Пономаревой, а мы переходим к вегетативным органам растений.

В строении вегетативных органов выделяют общие признаки:

  • полярность — основание и вершина растения находятся на противоположных концах растения, т. е. на разных полюсах. Это явление довольно легко наблюдать у растений, которые размножаются черенками. Например, у ивы.

Если черенок поместить во влажную среду, то через некоторое время на нижнем полюсе у основания образуются корни, на верхнем листья. И любой отрезок черенка будет вести себя подобным образом;

Это явление также легко продемонстрировать на опыте, с которым можно поучаствовать в конкурсе. Если растущее растение положить горизонтально, через некоторое время его корни вновь будут расти вниз, а стебель займет вертикальное положение.

Корень обладает положительным геотропизмом, поскольку его рост направлен к центру земли, надземные части растения обладают отрицательным геотропизмом.

Благодаря геотропизму ландшафтные дизайнеры могут создавать фантазийные композиции, придавая деревьям причудливые формы. Но самый загадочный дизайнер — природа. И в Польше можно наблюдать целый кривой лес.

Выполняемая функция органов растений различна.

Корень — у большинства растений это подземный орган. Основная функция закрепление в почве или другом субстрате и обеспечение растения полезными минеральными веществами и водой, а также запасание питательных веществ. У некоторых растений корень модифицировался в клубень, как например у георгина или топинамбура.

Все корни растения называют корневой системой. Корневая система делится на:

  • стержневую,

  • мочковатую,

  • смешанную.

Что ещё почитать?

Как считают птиц?

Клеточная теория по биологии

Что такое фотосинтез? История открытия процесса, фазы фотосинтеза и его значение.

Пчёлы-математики

Если растение проращивали из семени, первым формируется главный корень, на котором активно растут боковые корешки и формируют корневую мочку растения. У некоторых луковичных растений главный корень практически не развивается, вместо этого активно формируются множественные придаточные корни. Такая же корневая система формируется при размножении растения черенком.

У некоторых растений, например у довольно популярных фаленопсисов — орхидей, развиваются воздушные корни, которые растение использует не только для поглощения питательных веществ, но и как опорные.

Существуют водяные корни и корни-присоски у растений паразитов.

Стебель — надземный орган растения, с неограниченным верхушечным ростом. Благодаря проходящим в стебле сосудистым пучкам обеспечивается питание всего растения.

Стебель служит опорой для листьев и обеспечивает их оптимальное размещение относительно источников света.

Побег — стебель, на котором есть листья и почки. Если в течение сезона почка не раскрывается, ее называют спящей. При повреждении основного стебля они трогаются в рост и дают начало новым побегам.

У некоторых растений побеги могут видоизменяться. Не смотря на один корень слова, корневище — это модификация стебля, а не корня растения.Также видоизменениями стебля являются колючки у барбариса и усики у винограда.

Лист — боковой вегетативный орган растения ограниченного роста. У листа выделяют листовую пластину, прилистники, черешок.

У однолетних растений лист погибает вместе с растением. У многолетних растений, таких как деревья и кустарники, лист является возобновляемым органом. Осенью происходит листопад, выполняя очистительную функцию, а с началом весны почки пробуждаются и появляются новые листья. У однодольных растений лист нарастает основанием, у двудольных всей поверхностью. Модификации листа — колючки кактуса, усики гороха.

Главное назначение листа — обеспечение процессов фотосинтеза, испарения воды, газообмена и дыхания растений.

Уверены, после внимательного прочтения статьи и изучения дополнительных материалов в учебнике «Биология 6 класс» под редакцией И.Н.Пономаревой на портале LECTA, любой ученик с легкостью сможет назвать органы растения.


#ADVERTISING_INSERT#

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

4. 2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 769.

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 769.

Процесс поглощение кислорода и выделения углекислого газа называется дыханием. Кислород поступает из внешней среды в кровь и участвует в большинстве обменных процессов в организме.

Общая характеристика

Что такое дыхание, можно рассматривать с двух точек зрения:

  • биохимической;
  • физиологической.

С биохимической точки зрения дыхание – процесс окисления (присоединения кислорода), в результате чего высвобождается энергия. Упрощённо говоря, организму каждый день приходится «сжигать» с помощью кислорода питательные вещества, поступающие из внешней среды, для получения энергии.

Рис. 1. Схема процесса дыхания.

Как физиологический процесс дыхание осуществляет газообмен, поддерживающий метаболизм (обмен веществ) и гомеостаз (постоянство внутренней среды).
Процесс газообмена происходит на двух уровнях:

  • внешнем – получение кислорода из внешней среды (вдох) и высвобождение углекислого газа (выдох) посредством органов дыхания;
  • внутреннем (клеточном) – окисление внутри клеток, высвобождение энергии и транспортировка побочных продуктов.

По способу дыхания все животные делятся на два типа:

  • аэробные, получающие кислород из атмосферы;
  • анаэробные, способные развиваться без доступа кислорода.

К аэробам относится большинство растений, грибов, животных. К анаэробам относятся бактерии, грибы, некоторые виды паразитических червей. Анаэробы получают энергию в процессе гниения или брожения.

Процесс дыхания у растений осуществляется через устьица, чечевички, кору деревьев круглосуточно. В светлое время суток к процессу дыхания добавляется процесс фотосинтеза – преобразование солнечного света, воды и углекислого газа в питательные вещества.

Рис. 2. Дыхание растений.

Органы дыхания

Самыми примитивными органами дыхания являются перистые жабры, впервые появившиеся у морских кольчатых червей.

Животные подцарства Одноклеточные (Простейшие) используют для дыхания всю поверхность тела или являются анаэробами.
Среди многоклеточных через кожу дышат:

  • губки;
  • кишечнополостные;
  • иглокожие;
  • плоские, кольчатые (кроме морских), круглые черви.

Поступление кислорода в ткани тела происходит в процессе диффузии – проникновения молекул через мембраны клетки.

По таблице “Органы дыхания и газообмена” можно проследить, как менялись животные от простой формы к сложной организации.

Животные

Органы

Особенности строения

Морские кольчатые черви (класс полихеты)

Перистые жабры

Наружные выросты покровов в каждом сегменте по двум сторонам тела

Моллюски

Наземные – лёгкие, водные – пластинчатые или перистые жабры

Располагаются в мантийной полости рядом с разветвлённой сеткой капилляров (самыми мелкими сосудами)

Членистоногие

Ракообразные – жабры, скорпионы – лёгочные мешки, пауки – трахеи и лёгкие, насекомые – ветвистые трахеи

Находятся внутри тела. Ветки трахеи опутывают всё тело и открываются наружу. Дыхательные отверстия (стигмы) находятся по бокам тела

Ланцетник

Жаберные щели

Пронизывают глотку и открываются в околожаберную полость, заполняемую водой. Газообмен происходит через покровы глотки

Рыбы

Хрящевые (акулы) – жабры, костные – жаберные крышки, жабры

Состоят из жаберных дуг и лепестков, которые пронизывают капилляры. Вода с кислородом попадает через рот и омывает жабры

Земноводные

Лёгкие, слизистая оболочка кожи

Большая часть дыхания осуществляется через кожу. К гладким лёгким ведут гортань, трахея, примитивные бронхи

Пресмыкающиеся

Лёгкие с перегородками и выростами

Гортань, трахея, бронхи ведут в ячеистые лёгкие

Птицы

Лёгкие и лёгочные мешки

Губчатые лёгкие заполняются воздухом через нос или ротовую полость, гортань, трахею, бронхи. Часть тонких веток бронхов (бронхиолы) оканчивается в лёгких, часть – образует воздушные мешки, которые располагаются между органами, мышцами, в костях. В покое дышат через лёгкие, в полёте – за счёт лёгочных мешков (двойное дыхание)

Млекопитающие и человек

Сложная система органов дыхания

Воздух поступает через ноздри в носовые пазухи, где согревается, носоглотку, глотку, гортань, трахею и через ветви бронхов попадает в лёгкие. Самые тонкие ветви впадают в альвеолы – лёгочные пузырьки, пронизанные сеткой капилляров

Рис. 3. Сравнение лёгких животных.

Через тонкие стенки капилляров кислород из органов дыхания проникает в кровь, где связывается с белком-транспортёром. Белки доставляют кислород каждой клетке организма, где происходит внутреннее дыхание.

Что мы узнали?

Из урока 5 класса биологии узнали о понятии и видах дыхания, аэробных и анаэробных организмах, дыхании растений, особенностях строения дыхательной системы разных животных от примитивных (полихеты) до высших (млекопитающие).

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.


Оценка доклада

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 769.


А какая ваша оценка?

Газообмен и транспорт животных

Цели обучения

  1. Применение закона парциальных давлений для предсказания направления движения газа в растворе
  2. Объясните функциональную адаптацию поверхностей газообмена у животных с помощью закона Фика (площадь поверхности, расстояние, градиенты концентрации и перфузия)
  3. Сравните и сопоставьте структуру/функции жабр, трахей и легких
  4. Опишите обратимое связывание О2 с гемоглобином (кривые диссоциации)
  5. Предсказать влияние pH, температуры и концентрации CO2 на сродство гемоглобина к O2

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 39.0

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 39. 2

Структура любой дыхательной поверхности (легкие, жабры, трахеи) максимально увеличивает площадь своей поверхности для увеличения диффузии газа. Из-за огромного количества альвеол (приблизительно 300 миллионов в каждом легком человека) площадь поверхности легкого очень велика (75 м 2 ). Наличие такой большой площади поверхности увеличивает количество газа, который может диффундировать в легкие и из них. Дыхательные поверхности также очень тонкие (обычно толщиной всего в одну клетку), что сводит к минимуму расстояние, на котором газ должен диффундировать через поверхность.

Газообмен при дыхании происходит преимущественно за счет диффузии. Диффузия — это процесс, при котором перенос осуществляется за счет градиента концентрации. Молекулы газа перемещаются из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Кровь с низким содержанием кислорода и высоким содержанием углекислого газа подвергается газообмену с воздухом в легких. Воздух в легких имеет более высокую концентрацию кислорода, чем в обедненной кислородом крови, и более низкую концентрацию углекислого газа. Этот градиент концентрации обеспечивает газообмен во время дыхания.

Парциальное давление является мерой концентрации отдельных компонентов в смеси газов. Общее давление, оказываемое смесью, представляет собой сумму парциальных давлений компонентов смеси. Скорость диффузии газа пропорциональна его парциальному давлению во всей газовой смеси.

Процесс дыхания можно лучше понять, изучая свойства газов. Газы движутся свободно, но частицы газа постоянно ударяются о стенки их сосуда, создавая тем самым давление газа.

Воздух представляет собой смесь газов, в основном азота (N 2 ; 78,6 %), кислорода (O 2 ; 20,9 %), водяного пара (H 2 O; 0,5 %) и двуокиси углерода (CO ). 2 ; 0,04%). Каждый газовый компонент этой смеси оказывает давление. Давлением отдельного газа в смеси является парциальное давление этого газа. Приблизительно 21 процент атмосферного газа составляет кислород. Углекислый газ, однако, содержится в относительно небольших количествах, 0,04 процента. Парциальное давление кислорода намного больше, чем у углекислого газа. Парциальное давление любого газа можно рассчитать по формуле:

P = (Patm)— (процентное содержание в смеси).

P атм , атмосферное давление, представляет собой сумму всех парциальных давлений атмосферных газов, сложенных вместе,

Patm = PN2 +PO2+ Ph3O+ PCO2= 760 мм рт. ст.

Атмосферное давление на уровне моря 760 мм рт.ст. Следовательно, парциальное давление кислорода равно:

PO2= (760 мм рт. ст.) (0,21) = 160 мм рт. ст.

и для двуокиси углерода:

PCO2=(760 мм рт.ст.) (0,0004) = 0,3 мм рт.ст.

На больших высотах Р атм уменьшается, но концентрация не меняется; уменьшение парциального давления связано с уменьшением P atm .

Когда воздушная смесь достигает легких, она увлажняется. Давление водяного пара в легком не меняет давления воздуха, но оно должно быть включено в уравнение парциального давления. Для этого расчета давление воды (47 мм рт. ст.) вычитается из атмосферного давления:

760 мм рт. ст. – 47 мм рт. ст. = 713 мм рт. ст.

, а парциальное давление кислорода:

.

(760 мм рт. ст. – 47 мм рт. ст.) — 0,21 = 150 мм рт. ст.

Эти давления определяют газообмен или расход газа в системе. Кислород и углекислый газ будут течь в соответствии с градиентом их давления от высокого к низкому. Следовательно, понимание парциального давления каждого газа поможет понять, как газы перемещаются в дыхательной системе.

Закон диффузии Фика: правила газообмена

Скорость диффузии газа по поверхности контролируется следующим:

  • k, константа диффузии газа
  • А, участок газообмена
  • P2-P1, разница парциальных давлений газа по обе стороны от диффузионного барьера
  • D, расстояние, на которое должен диффундировать газ (толщина диффузионного барьера)

Эти термины связаны следующим уравнением:

Скорость диффузии = k x A x (P2-P1)/D

Газы движутся «вниз» по градиенту парциального давления (из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией.

Подводя итог обсуждению парциальных давлений выше:

Парциальное давление =

  • Давление определенного газа в смеси газов
  • Доля газа x общее давление воздуха в мм рт.ст.
  • Газ перемещается по градиенту парциального давления (от высокой концентрации к низкой концентрации)
  • Атмосфера всегда состоит из 21% кислорода. Парциальное давление представляет собой давление определенного газа в смеси газов и рассчитывается путем умножения фракционного состава определенного газа на общее давление воздуха в мм рт. ст.

Парциальные давления кислорода и углекислого газа изменяются по мере движения крови по телу.

 

Короче говоря, изменение парциального давления от альвеол к капиллярам направляет кислород в ткани и углекислый газ из тканей в кровь. Затем кровь транспортируется в легкие, где перепады давления в альвеолах приводят к перемещению углекислого газа из крови в легкие, а кислорода — в кровь.

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 39. 1

.

Для небольших многоклеточных организмов диффузии через внешнюю мембрану достаточно для удовлетворения их потребностей в кислороде. Газообмен путем прямой диффузии через поверхностные мембраны эффективен для организмов диаметром менее 1 мм. У простейших организмов, таких как книдарии и плоские черви, каждая клетка тела близка к внешней среде. Их клетки поддерживаются влажными, а газы быстро диффундируют за счет прямой диффузии. Плоские черви — это маленькие, буквально плоские черви, которые «дышат» за счет диффузии через внешнюю мембрану. Плоская форма этих организмов увеличивает площадь поверхности для диффузии, гарантируя, что каждая клетка в организме находится близко к поверхности внешней мембраны и имеет доступ к кислороду. Если бы у плоского червя было цилиндрическое тело, то клетки в центре не могли бы получать кислород.

Процесс дыхания этого плоского червя осуществляется путем диффузии через внешнюю мембрану. (кредит: Стивен Чайлдс)

 

Дождевые черви и амфибии используют кожу (покровы) как орган дыхания. Густая сеть капилляров лежит непосредственно под кожей и способствует газообмену между внешней средой и кровеносной системой. Поверхность дыхательных путей должна быть влажной, чтобы газы растворялись и диффундировали через клеточные мембраны.

Организмы, живущие в воде, нуждаются в получении кислорода из воды. Кислород растворяется в воде, но в меньшей концентрации, чем в атмосфере. В атмосфере примерно 21 процент кислорода. В воде концентрация кислорода намного меньше. Рыбы и многие другие водные организмы развили жабры (выросты тела, используемые для газообмена), чтобы поглощать растворенный кислород из воды. Жабры состоят из тонких тканевых нитей, сильно разветвленных и складчатых. Когда вода проходит через жабры, растворенный в воде кислород быстро диффундирует через жабры в кровоток. Затем система кровообращения может переносить насыщенную кислородом кровь к другим частям тела. Из-за постоянного потока газа через газообменную мембрану и постоянной разницы парциального давления жабры являются наиболее эффективной дыхательной системой для газообмена. У животных, которые содержат целомическую жидкость вместо крови, кислород диффундирует через поверхности жабр в целомическую жидкость. Жабры есть у моллюсков, кольчатых червей и ракообразных.

У этого обыкновенного карпа, как и у многих других водных организмов, есть жабры, которые позволяют ему получать кислород из воды. (кредит: «Guitardude012»/Wikimedia Commons)

 

Изогнутые поверхности жабр обеспечивают большую площадь поверхности, чтобы рыба получала достаточное количество кислорода. Диффузия — это процесс, при котором вещество перемещается из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. В этом случае через жабры циркулирует кровь с низкой концентрацией молекул кислорода. Концентрация молекул кислорода в воде выше, чем концентрация молекул кислорода в жабрах. В результате молекулы кислорода диффундируют из воды (высокая концентрация) в кровь (низкая концентрация). Точно так же молекулы углекислого газа в крови диффундируют из крови (высокая концентрация) в воду (низкая концентрация).

Когда вода проходит через жабры, кислород переносится в кровь по венам. (кредит «рыба»: модификация работы Дуэйна Рэйвера, NOAA)

 

Дыхание насекомых не зависит от его кровеносной системы; следовательно, кровь не играет прямой роли в транспорте кислорода. Насекомые обладают узкоспециализированным типом дыхательной системы, называемой трахейной системой, которая состоит из сети маленьких трубочек, доставляющих кислород ко всему телу. Поскольку система кровообращения в основном не используется для перемещения газов, а вместо этого газ проходит непосредственно к необходимым тканям, система трахеи является наиболее прямой и эффективной дыхательной системой для доставки кислорода к дыхательным путям. Трубки в системе трахеи сделаны из полимерного материала, называемого хитином.

Тела насекомых имеют отверстия, называемые дыхальцами, вдоль грудной клетки и брюшка. Эти отверстия соединяются с трубчатой ​​сетью, позволяя кислороду проходить в тело и регулируя диффузию CO 2 и водяного пара. Воздух входит и выходит из трахейной системы через дыхальца. Некоторые насекомые могут вентилировать трахейную систему движениями тела.

Насекомые дышат через трахейную систему.

 

У млекопитающих легочная вентиляция осуществляется посредством вдоха (дыхания) для поступления воздуха в легкие (складки глотки или поверхности тела, окружающие дыхательные поверхности). Во время вдоха воздух поступает в тело через носовую полость, расположенную прямо внутри носа. При прохождении через носовую полость воздух нагревается до температуры тела и увлажняется. Дыхательные пути покрыты слизью, чтобы изолировать ткани от прямого контакта с воздухом. Слизь с высоким содержанием воды. Когда воздух пересекает эти поверхности слизистых оболочек, он собирает воду. Эти процессы помогают привести воздух в равновесие с условиями тела, уменьшая любые повреждения, которые может нанести холодный и сухой воздух. Твердые частицы, плавающие в воздухе, удаляются в носовые ходы через слизь и реснички. Процессы согревания, увлажнения и удаления частиц являются важными защитными механизмами, предотвращающими повреждение трахеи и легких. Таким образом, вдыхание служит нескольким целям помимо подачи кислорода в дыхательную систему.

Воздух поступает в дыхательную систему через носовую полость и глотку, а затем проходит через трахею и в бронхи, которые приносят воздух в легкие. (кредит: модификация работы NCI)

 

Из полости носа воздух проходит через глотку (глотку) и гортань (голосовой ящик), направляясь к трахее. Основная функция трахеи — направлять вдыхаемый воздух в легкие, а выдыхаемый обратно из организма. Трахея человека представляет собой цилиндр длиной от 10 до 12 см и диаметром 2 см, который расположен перед пищеводом и простирается от гортани в грудную полость, где в средней части грудной клетки делится на два главных бронха. Он состоит из неполных колец гиалинового хряща и гладкой мускулатуры. Трахея выстлана бокаловидными клетками, вырабатывающими слизь, и реснитчатым эпителием.

Реснички продвигают инородные частицы, попавшие в слизь, к глотке. Хрящ обеспечивает прочность и поддержку трахеи, чтобы держать проход открытым. Гладкая мускулатура может сокращаться, уменьшая диаметр трахеи, в результате чего выдыхаемый воздух с большой силой устремляется вверх из легких. Форсированный выдох помогает удалить слизь при кашле. Гладкие мышцы могут сокращаться или расслабляться в зависимости от раздражителей из внешней среды или нервной системы организма.

Трахея и бронхи состоят из неполных хрящевых колец. (кредит: модификация работы Gray’s Anatomy)

 

Легкие: Бронхи и альвеолы ​​

Конец трахеи раздваивается (делится) на правое и левое легкое. Легкие не идентичны. Правое легкое больше и состоит из трех долей, тогда как меньшее левое легкое состоит из двух долей. Мышечная диафрагма, облегчающая дыхание, находится ниже (ниже) легких и отмечает конец грудной полости.

Трахея разветвляется на правый и левый бронхи в легких. Правое легкое состоит из трех долей и больше. Чтобы вместить сердце, левое легкое меньше и состоит только из двух долей.

 

В легких воздух направляется во все более мелкие проходы или бронхи. Воздух поступает в легкие через два первичных (главных) бронха (в единственном числе: бронх). Каждый бронх делится на вторичные бронхи, затем на третичные бронхи, которые, в свою очередь, делятся, образуя бронхиолы все меньшего и меньшего диаметра по мере их разделения и распространения в легком. Как и трахея, бронхи состоят из хрящей и гладких мышц. В бронхиолах хрящи замещаются эластическими волокнами. Бронхи иннервируются нервами как парасимпатической, так и симпатической нервной системы, которые контролируют сокращение мышц (парасимпатическая) или расслабление (симпатическая) в бронхах и бронхиолах в зависимости от сигналов нервной системы. У человека респираторными бронхиолами являются бронхиолы диаметром менее 0,5 мм. У них нет хрящей, и поэтому они полагаются на вдыхаемый воздух, чтобы поддерживать свою форму. По мере уменьшения диаметра проходов увеличивается относительное количество гладких мышц.

Терминальные бронхиолы подразделяются на микроскопические ответвления, называемые респираторными бронхиолами. Дыхательные бронхиолы подразделяются на несколько альвеолярных ходов. Альвеолярные ходы окружают многочисленные альвеолы ​​и альвеолярные мешочки. Альвеолярные мешочки напоминают гроздья винограда, привязанные к концам бронхиол. В ацинарной области альвеолярные протоки прикрепляются к концу каждой бронхиолы. В конце каждого протока примерно 100 альвеолярных мешочков, каждый из которых содержит от 20 до 30 альвеол диаметром от 200 до 300 микрон. Газообмен происходит только в альвеолах. Альвеолы ​​состоят из тонкостенных паренхиматозных клеток, обычно толщиной в одну клетку, которые выглядят как крошечные пузырьки внутри мешочков. Альвеолы ​​находятся в непосредственном контакте с капиллярами (толщиной в одну клетку) кровеносной системы. Такой тесный контакт гарантирует, что кислород будет диффундировать из альвеол в кровь и распределяться по клеткам организма. Кроме того, углекислый газ, произведенный клетками в качестве продукта жизнедеятельности, будет диффундировать из крови в альвеолы ​​для выдыхания. Анатомическое расположение капилляров и альвеол подчеркивает структурно-функциональную взаимосвязь дыхательной и кровеносной систем. Поскольку в каждом альвеолярном мешочке так много альвеол (~ 300 миллионов на легкое) и так много мешочков в конце каждого альвеолярного протока, легкие имеют губчатую консистенцию. Эта организация производит очень большую площадь поверхности, которая доступна для газообмена. Площадь поверхности альвеол в легких составляет примерно 75 м 9 .0021 2 . Эта большая площадь поверхности в сочетании с тонкостенной природой альвеолярных паренхиматозных клеток позволяет газам легко диффундировать через клетки.

Терминальные бронхиолы соединены респираторными бронхиолами с альвеолярными ходами и альвеолярными мешочками. Каждый альвеолярный мешок содержит от 20 до 30 шаровидных альвеол и имеет вид грозди винограда. Воздух поступает в предсердия альвеолярного мешка, затем циркулирует в альвеолах, где происходит газообмен с капиллярами. Слизистые железы выделяют слизь в дыхательные пути, сохраняя их влажными и эластичными. (кредит: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

 

Легкие птиц

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 39.3

Птицы сталкиваются с уникальной проблемой, связанной с дыханием: они летают. Полет потребляет большое количество энергии; поэтому птицам требуется много кислорода, чтобы способствовать их метаболическим процессам. Птицы развили дыхательную систему, которая снабжает их кислородом, необходимым для полета. Как и у млекопитающих, у птиц есть легкие — органы, специализированные для газообмена. Насыщенный кислородом воздух, поступающий во время вдоха, диффундирует через поверхность легких в кровоток, а углекислый газ диффундирует из крови в легкие и удаляется при выдохе. Детали дыхания у птиц и млекопитающих существенно различаются.

Помимо легких, у птиц внутри тела есть воздушные мешки. Воздух течет в одном направлении из задних воздухоносных мешков в легкие и выходит из передних воздухоносных мешков. Поток воздуха идет в направлении, противоположном кровотоку, и газообмен происходит намного эффективнее. Этот тип дыхания позволяет птицам получать необходимый кислород даже на больших высотах, где концентрация кислорода низкая. Эта направленность воздушного потока требует двух циклов вдоха и выдоха, чтобы полностью удалить воздух из легких.

Десятилетия исследований палеонтологов показали, что птицы произошли от тероподов, плотоядных динозавров. 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. Например, Archeopteryx и Xiaotingia были летающими динозаврами и считаются ранними предшественниками птиц.

(a) У птиц проточная дыхательная система, в которой воздух поступает однонаправленно из задних мешков в легкие, а затем в передние воздушные мешки. Воздушные мешки соединяются с отверстиями в полых костях. (б) Динозавры, от которых произошли птицы, имеют подобные полые кости и, как полагают, имели аналогичную дыхательную систему. (кредит b: модификация работы Зины Дерецкой, Национальный научный фонд)

 

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

В видео ниже представлен обзор дыхательной системы человека:

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 39. 4

Когда кислород диффундирует через альвеолы, он поступает в кровоток и транспортируется к тканям, где он находится. разгружаются, и углекислый газ диффундирует из крови в альвеолы, чтобы быть удаленным из организма. Хотя газообмен является непрерывным процессом, кислород и углекислый газ транспортируются по разным механизмам.

Хотя кислород растворяется в крови, таким образом транспортируется лишь небольшое количество кислорода. Только 1,5 процента кислорода в крови растворяется непосредственно в самой крови. Большая часть кислорода, около 98,5 процентов, связана с белком, называемым гемоглобином, и переносится в ткани.

Гемоглобин

Гемоглобин, или Hb, представляет собой белковую молекулу, обнаруженную в красных кровяных тельцах (эритроцитах), состоящую из четырех субъединиц: двух альфа-субъединиц и двух бета-субъединиц. Каждая субъединица окружает центральную группу гема, которая содержит железо и связывает одну молекулу кислорода, позволяя каждой молекуле гемоглобина связывать четыре молекулы кислорода. Молекулы с большим количеством кислорода, связанного с группами гема, имеют более ярко-красный цвет. В результате насыщенная кислородом артериальная кровь, в которой Hb несет четыре молекулы кислорода, имеет ярко-красный цвет, а венозная кровь, лишенная кислорода, имеет более темно-красный цвет.

Белок внутри (а) эритроцитов, который переносит кислород к клеткам и углекислый газ к легким, представляет собой (б) гемоглобин. Гемоглобин состоит из четырех симметричных субъединиц и четырех гемовых групп. Железо, связанное с гемом, связывает кислород. Именно железо в гемоглобине придает крови красный цвет.

 

Вторую и третью молекулы кислорода легче связать с гемоглобином, чем первую молекулу. Это связано с тем, что молекула гемоглобина меняет свою форму или конформацию при связывании кислорода. ** Из-за некоторых конформационных изменений можно сказать, что четвертый кислород связывается немного сложнее, но в целом кооперативное связывание увеличивает способность кислорода связываться с гемоглобином и достигать большего насыщения. **

Связывание кислорода с гемоглобином можно изобразить как функцию парциального давления кислорода в крови (ось x) в зависимости от относительного насыщения гемоглобина кислородом (ось y). Полученный график, кривая диссоциации кислорода, имеет сигмоидальную или S-образную форму. По мере увеличения парциального давления кислорода гемоглобин становится все более насыщенным кислородом.

Кривая диссоциации кислорода показывает, что по мере увеличения парциального давления кислорода большее количество кислорода связывается с гемоглобином. Однако сродство гемоглобина к кислороду может сдвигаться влево или вправо в зависимости от условий окружающей среды.

Почки отвечают за удаление избыточного количества ионов H+ из крови. Если почки откажут, что произойдет с рН крови и сродством гемоглобина к кислороду?

Факторы, влияющие на связывание кислорода

Способность гемоглобина переносить кислород определяет, сколько кислорода переносится кровью. В дополнение к PO2, другие факторы окружающей среды и заболевания могут влиять на пропускную способность и доставку кислорода.

Уровни углекислого газа, рН крови и температура тела влияют на способность переносить кислород. Когда углекислый газ находится в крови, он реагирует с водой с образованием бикарбоната (HCO3-)

и ионы водорода (H + ). По мере увеличения уровня углекислого газа в крови вырабатывается больше Н + и снижается рН. Это увеличение содержания углекислого газа и последующее снижение рН снижают сродство гемоглобина к кислороду. Кислород диссоциирует от молекулы Hb, сдвигая кривую диссоциации кислорода вправо. Следовательно, для достижения того же уровня насыщения гемоглобина, что и при более высоком рН, требуется больше кислорода. Подобный сдвиг кривой возникает и при повышении температуры тела. Повышенная температура, например, из-за повышенной активности скелетных мышц, вызывает снижение сродства гемоглобина к кислороду.

Молекулы углекислого газа переносятся кровью из тканей организма в легкие одним из трех способов: растворение непосредственно в крови, связывание с гемоглобином или перенос в виде бикарбонат-иона. Несколько свойств углекислого газа в крови влияют на его транспорт. Во-первых, углекислый газ лучше растворяется в крови, чем кислород. В плазме растворено от 5 до 7 процентов всего углекислого газа. Во-вторых, углекислый газ может связываться с белками плазмы или проникать в эритроциты и связываться с гемоглобином. Эта форма переносит около 10 процентов углекислого газа. Когда углекислый газ связывается с гемоглобином, образуется молекула, называемая карбаминогемоглобином. Связывание углекислого газа с гемоглобином обратимо. Поэтому, когда он достигает легких, углекислый газ может свободно диссоциировать от гемоглобина и выводиться из организма.

В-третьих, большая часть молекул углекислого газа (85 процентов) содержится в составе бикарбонатной буферной системы. В этой системе углекислый газ диффундирует в эритроциты. Карбоангидраза (CA) в красных кровяных тельцах быстро превращает углекислый газ в угольную кислоту (H 2 CO 3 ). Углекислота представляет собой нестабильную промежуточную молекулу, которая немедленно диссоциирует на ионы бикарбоната (HCO-3) и ионы водорода (H + ). Поскольку двуокись углерода быстро превращается в ионы бикарбоната, эта реакция позволяет продолжать поступление углекислого газа в кровь по градиенту его концентрации. Это также приводит к производству H 9ионы 0021 + . Если вырабатывается слишком много H + , это может изменить рН крови.

Когда кровь достигает легких, ион бикарбоната транспортируется обратно в эритроцит в обмен на ион хлорида. Ион H + диссоциирует от гемоглобина и связывается с ионом бикарбоната. При этом образуется промежуточная угольная кислота, которая снова превращается в двуокись углерода за счет ферментативного действия СА. Образовавшийся углекислый газ выбрасывается через легкие во время выдоха.

Преимущество бикарбонатной буферной системы заключается в том, что углекислый газ «всасывается» в кровь с небольшим изменением рН системы. Это важно, потому что достаточно небольшого изменения общего рН тела, чтобы наступить серьезная травма или смерть. Наличие этой бикарбонатной буферной системы также позволяет людям путешествовать и жить на больших высотах: когда парциальное давление кислорода и углекислого газа меняется на больших высотах, бикарбонатная буферная система приспосабливается к регулированию углекислого газа, поддерживая при этом правильный рН в организме. .

В видео ниже представлен обзор транспорта кислорода и углекислого газа в кровотоке человека:

 

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Описывать прохождение воздуха из внешней среды в легкие
  • Объясните, как легкие защищены от твердых частиц

Основной функцией дыхательной системы является доставка кислорода к клеткам тканей организма и удаление углекислого газа, продукта клеточных отходов. Основными структурами дыхательной системы человека являются носовая полость, трахея и легкие.

Все аэробные организмы нуждаются в кислороде для выполнения своих метаболических функций. На эволюционном древе разные организмы изобрели разные способы получения кислорода из окружающей атмосферы. Среда, в которой живет животное, во многом определяет его дыхание. Сложность дыхательной системы коррелирует с размером организма. По мере увеличения размера животного расстояния диффузии увеличиваются, а отношение площади поверхности к объему падает. У одноклеточных организмов диффузии через клеточную мембрану достаточно для снабжения клетки кислородом (рис. 20.2). Диффузия — это медленный, пассивный транспортный процесс. Для того чтобы диффузия была возможным средством обеспечения клетки кислородом, скорость поглощения кислорода должна соответствовать скорости диффузии через мембрану. Другими словами, если бы клетка была очень большой или толстой, диффузия не смогла бы достаточно быстро доставлять кислород внутрь клетки. Поэтому зависимость от диффузии как средства получения кислорода и удаления углекислого газа остается возможной только для мелких организмов или организмов с сильно уплощенным телом, как у многих плоских червей (Platyhelminthes). У более крупных организмов должны были развиться специализированные дыхательные ткани, такие как жабры, легкие и дыхательные пути, сопровождаемые сложной системой кровообращения, для транспортировки кислорода по всему телу.

Рисунок 20.2. Клетка одноклеточной водоросли Ventricaria ventricosa — одна из самых крупных из известных, достигающая в диаметре от одного до пяти сантиметров. Как и все одноклеточные организмы, V. ventricosa обменивает газы через клеточную мембрану.

Прямая диффузия

Для небольших многоклеточных организмов диффузии через внешнюю мембрану достаточно для удовлетворения их потребностей в кислороде. Газообмен путем прямой диффузии через поверхностные мембраны эффективен для организмов диаметром менее 1 мм. У простейших организмов, таких как книдарии и плоские черви, каждая клетка тела близка к внешней среде. Их клетки поддерживаются влажными, а газы быстро диффундируют за счет прямой диффузии. Плоские черви — это маленькие, буквально плоские черви, которые «дышат» за счет диффузии через внешнюю мембрану (рис. 20.3). Плоская форма этих организмов увеличивает площадь поверхности для диффузии, гарантируя, что каждая клетка в организме находится близко к поверхности внешней мембраны и имеет доступ к кислороду. Если бы у плоского червя было цилиндрическое тело, то клетки в центре не могли бы получать кислород.

Рисунок 20.3. Процесс дыхания этого плоского червя происходит путем диффузии через внешнюю мембрану. (кредит: Стивен Чайлдс)

Кожа и жабры

Дождевые черви и земноводные используют свою кожу (покровы) в качестве органа дыхания. Густая сеть капилляров лежит непосредственно под кожей и способствует газообмену между внешней средой и кровеносной системой. Поверхность дыхательных путей должна быть влажной, чтобы газы растворялись и диффундировали через клеточные мембраны.

Организмы, живущие в воде, нуждаются в получении кислорода из воды. Кислород растворяется в воде, но в меньшей концентрации, чем в атмосфере. В атмосфере примерно 21 процент кислорода. В воде концентрация кислорода намного меньше. Рыбы и многие другие водные организмы развили жабры для поглощения растворенного кислорода из воды (рис. 20.4). Жабры представляют собой тонкие тканевые нити, сильно разветвленные и складчатые. Когда вода проходит через жабры, растворенный в воде кислород быстро диффундирует через жабры в кровоток. Затем система кровообращения может переносить насыщенную кислородом кровь к другим частям тела. У животных, которые содержат целомическую жидкость вместо крови, кислород диффундирует через поверхности жабр в целомическую жидкость. Жабры есть у моллюсков, кольчатых червей и ракообразных.

Рисунок 20.4.
У этого обыкновенного карпа, как и у многих других водных организмов, есть жабры, которые позволяют ему получать кислород из воды. (кредит: «Guitardude012»/Wikimedia Commons)

Складчатые поверхности жабр обеспечивают большую площадь поверхности, чтобы рыба получала достаточное количество кислорода. Диффузия — это процесс, при котором вещество перемещается из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. В этом случае через жабры циркулирует кровь с низкой концентрацией молекул кислорода. Концентрация молекул кислорода в воде выше, чем концентрация молекул кислорода в жабрах. В результате молекулы кислорода диффундируют из воды (высокая концентрация) в кровь (низкая концентрация), как показано на рис. 20.5. Точно так же молекулы углекислого газа в крови диффундируют из крови (высокая концентрация) в воду (низкая концентрация).

Рисунок 20.5. Когда вода проходит через жабры, кислород переносится в кровь по венам. (кредит «рыба»: модификация работы Дуэйна Рэйвера, NOAA)

Трахеальные системы

Дыхание насекомого не зависит от его кровеносной системы; следовательно, кровь не играет прямой роли в транспорте кислорода. Насекомые обладают узкоспециализированным типом дыхательной системы, называемой трахейной системой, которая состоит из сети маленьких трубочек, доставляющих кислород ко всему телу. Трахеальная система является наиболее прямой и эффективной дыхательной системой у активных животных. Трубки в системе трахеи сделаны из полимерного материала, называемого хитином.

Тела насекомых имеют отверстия, называемые дыхальцами, вдоль грудной клетки и брюшка. Эти отверстия соединяются с трубчатой ​​сетью, позволяя кислороду проходить в тело (рис. 20.6) и регулируя диффузию CO 2 и водяного пара. Воздух входит и выходит из трахейной системы через дыхальца. Некоторые насекомые могут вентилировать трахейную систему движениями тела.

Рисунок 20.6. Насекомые осуществляют дыхание через трахейную систему.

Системы млекопитающих

У млекопитающих легочная вентиляция осуществляется посредством вдоха (дыхания). Во время вдоха воздух поступает в организм через носовую полость , расположенную непосредственно внутри носа (рис. 20.7). При прохождении через носовую полость воздух нагревается до температуры тела и увлажняется. Дыхательные пути покрыты слизью, чтобы изолировать ткани от прямого контакта с воздухом. Слизь с высоким содержанием воды. Когда воздух пересекает эти поверхности слизистых оболочек, он собирает воду. Эти процессы помогают привести воздух в равновесие с условиями тела, уменьшая любые повреждения, которые может нанести холодный и сухой воздух. Твердые частицы, плавающие в воздухе, удаляются в носовые ходы через слизь и реснички. Процессы согревания, увлажнения и удаления частиц являются важными защитными механизмами, предотвращающими повреждение трахеи и легких. Таким образом, вдыхание служит нескольким целям помимо подачи кислорода в дыхательную систему.

Рисунок 20.7. Воздух поступает в дыхательную систему через носовую полость и глотку, а затем проходит через трахею и попадает в бронхи, которые приносят воздух в легкие. (кредит: модификация работы NCI)

Какое из следующих утверждений о дыхательной системе млекопитающих неверно?

  1. Когда мы вдыхаем, воздух проходит из глотки в трахею.
  2. Бронхиолы разветвляются на бронхи.
  3. Альвеолярные ходы соединяются с альвеолярными мешочками.
  4. Газообмен между легкими и кровью происходит в альвеолах.

Из носовой полости воздух проходит через глотку (глотку) и гортань (голосовой ящик), по мере своего продвижения к трахее (рис. 20.7). Основная функция трахеи — направлять вдыхаемый воздух в легкие, а выдыхаемый обратно из организма. Трахея человека представляет собой цилиндр длиной от 10 до 12 см и диаметром 2 см, который расположен перед пищеводом и простирается от гортани в грудную полость, где в средней части грудной клетки делится на два главных бронха. Он состоит из неполных колец гиалинового хряща и гладких мышц (рис. 20.8). Трахея выстлана бокаловидными клетками, вырабатывающими слизь, и реснитчатым эпителием. Реснички продвигают инородные частицы, попавшие в слизь, к глотке. Хрящ обеспечивает прочность и поддержку трахеи, чтобы держать проход открытым. Гладкая мускулатура может сокращаться, уменьшая диаметр трахеи, в результате чего выдыхаемый воздух с большой силой устремляется вверх из легких. Форсированный выдох помогает удалить слизь при кашле. Гладкие мышцы могут сокращаться или расслабляться в зависимости от раздражителей из внешней среды или нервной системы организма.

Рисунок 20.8.
Трахея и бронхи состоят из неполных хрящевых колец. (кредит: модификация работы Gray’s Anatomy)

Легкие: Бронхи и альвеолы ​​

Конец трахеи раздваивается (делится) на правое и левое легкое. Легкие не идентичны. Правое легкое больше и состоит из трех долей, тогда как меньшее левое легкое состоит из двух долей (рис. 20.9). Мускулистая диафрагма, облегчающая дыхание, находится ниже (ниже) легких и отмечает конец грудной полости.

Рисунок 20.9. В легких трахея разветвляется на правый и левый бронхи. Правое легкое состоит из трех долей и больше. Чтобы вместить сердце, левое легкое меньше и состоит только из двух долей.

В легких воздух отводится во все более мелкие проходы или бронхи . Воздух поступает в легкие через два первичных (главных) бронха (единственное число: бронх). Каждый бронх делится на вторичные бронхи, затем на третичные бронхи, которые, в свою очередь, делятся, образуя все меньший и меньший диаметр бронхиол по мере их расщепления и распространения по легкому. Как и трахея, бронхи состоят из хрящей и гладких мышц. В бронхиолах хрящи замещаются эластическими волокнами. Бронхи иннервируются нервами как парасимпатической, так и симпатической нервной системы, которые контролируют сокращение мышц (парасимпатическая) или расслабление (симпатическая) в бронхах и бронхиолах в зависимости от сигналов нервной системы. У человека бронхиолы диаметром менее 0,5 мм являются респираторные бронхиолы . У них нет хрящей, и поэтому они полагаются на вдыхаемый воздух, чтобы поддерживать свою форму. По мере уменьшения диаметра проходов увеличивается относительное количество гладких мышц.

Терминальные бронхиолы подразделяются на микроскопические ответвления, называемые респираторными бронхиолами. Дыхательные бронхиолы подразделяются на несколько альвеолярных ходов. Альвеолярные ходы окружают многочисленные альвеолы ​​и альвеолярные мешочки. Альвеолярные мешочки напоминают гроздья винограда, привязанные к концам бронхиол (рис. 20.10). В ацинарной области альвеолярных протоков прикрепляются к концу каждой бронхиолы. В конце каждого протока находится приблизительно 100 альвеолярных мешочков, каждый из которых содержит от 20 до 30 альвеол диаметром от 200 до 300 микрон. Газообмен происходит только в альвеолах. Альвеолы ​​состоят из тонкостенных паренхиматозных клеток, обычно толщиной в одну клетку, которые выглядят как крошечные пузырьки внутри мешочков. Альвеолы ​​находятся в непосредственном контакте с капиллярами (толщиной в одну клетку) кровеносной системы. Такой тесный контакт гарантирует, что кислород будет диффундировать из альвеол в кровь и распределяться по клеткам организма. Кроме того, углекислый газ, произведенный клетками в качестве продукта жизнедеятельности, будет диффундировать из крови в альвеолы ​​для выдыхания. Анатомическое расположение капилляров и альвеол подчеркивает структурно-функциональную взаимосвязь дыхательной и кровеносной систем. Поскольку в каждом альвеолярном мешочке так много альвеол (~ 300 миллионов на легкое) и так много мешочков в конце каждого альвеолярного протока, легкие имеют губчатую консистенцию. Эта организация производит очень большую площадь поверхности, которая доступна для газообмена. Площадь поверхности альвеол в легких составляет примерно 75 м 9 .0021 2 . Эта большая площадь поверхности в сочетании с тонкостенной природой альвеолярных паренхиматозных клеток позволяет газам легко диффундировать через клетки.

Рисунок 20.10.
Терминальные бронхиолы соединены респираторными бронхиолами с альвеолярными ходами и альвеолярными мешочками. Каждый альвеолярный мешок содержит от 20 до 30 шаровидных альвеол и имеет вид грозди винограда. Воздух поступает в предсердия альвеолярного мешка, затем циркулирует в альвеолах, где происходит газообмен с капиллярами. Слизистые железы выделяют слизь в дыхательные пути, сохраняя их влажными и эластичными. (кредит: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Концепция в действии

Посмотрите следующее видео, чтобы ознакомиться с дыхательной системой.

Защитные механизмы

Воздух, которым дышат организмы, содержит твердые частицы , такие как пыль, грязь, вирусные частицы и бактерии, которые могут повредить легкие или вызвать аллергические иммунные реакции. Дыхательная система содержит несколько защитных механизмов, позволяющих избежать проблем или повреждения тканей. В носовой полости волосы и слизь задерживают мелкие частицы, вирусы, бактерии, пыль и грязь, препятствуя их проникновению.

Если частицы действительно выходят за пределы носа или попадают через рот, бронхи и бронхиолы легких также содержат несколько защитных устройств. Легкие производят слизи — липкое вещество, состоящее из муцина , сложного гликопротеина, а также солей и воды, — которое улавливает твердые частицы. Бронхи и бронхиолы содержат реснички, небольшие волосовидные выросты, выстилающие стенки бронхов и бронхиол (рис. 20.11). Эти реснички бьются в унисон и перемещают слизь и частицы из бронхов и бронхиол обратно в горло, где они проглатываются и выводятся через пищевод.

У человека, например, смола и другие вещества в сигаретном дыме разрушают или парализуют реснички, что затрудняет удаление частиц. Кроме того, курение заставляет легкие вырабатывать больше слизи, которую поврежденные реснички не в состоянии перемещать. Это вызывает постоянный кашель, поскольку легкие пытаются избавиться от твердых частиц, и делает курильщиков более восприимчивыми к респираторным заболеваниям.

Рисунок 20.11.
Бронхи и бронхиолы содержат реснички, которые помогают удалять слизь и другие частицы из легких. (кредит: Луиза Ховард, модификация работы Dartmouth Electron Microscope Facility)

Резюме

Дыхательные системы животных предназначены для облегчения газообмена. У млекопитающих воздух согревается и увлажняется в носовой полости. Затем воздух проходит вниз по глотке, через трахею и в легкие. В легких воздух проходит через разветвленные бронхи, достигая дыхательных бронхиол, в которых находится первый участок газообмена. Дыхательные бронхиолы открываются в альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки и альвеолы. Поскольку в легких так много альвеол и альвеолярных мешочков, площадь поверхности для газообмена очень велика. Существует несколько защитных механизмов для предотвращения повреждения или заражения. К ним относятся волосы и слизь в полости носа, которые задерживают пыль, грязь и другие твердые частицы, прежде чем они попадут в организм. В легких частицы захватываются слоем слизи и транспортируются через реснички к пищеводному отверстию в верхней части трахеи для проглатывания.

Упражнения

  1. Какое из следующих утверждений о дыхательной системе млекопитающих неверно?
    1. Когда мы вдыхаем, воздух проходит из глотки в трахею.
    2. Бронхиолы разветвляются на бронхи.
    3. Альвеолярные ходы соединяются с альвеолярными мешочками.
    4. Газообмен между легкими и кровью происходит в альвеолах.
  2. Дыхательная система ________.
    1. обеспечивает ткани организма кислородом
    2. обеспечивает ткани организма кислородом и углекислым газом
    3. устанавливает, сколько вдохов делается в минуту
    4. обеспечивает организм углекислым газом
  3. Прогревается и увлажняется воздух в носовых ходах. Это помогает ________.
    1. предотвратить заражение
    2. снижение чувствительности при дыхании
    3. предотвратить повреждение легких
    4. все вышеперечисленное
  4. В каком порядке движется поток воздуха при вдохе?
    1. носовая полость, трахея, гортань, бронхи, бронхиолы, альвеолы ​​
    2. полость носа, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы, альвеолы ​​
    3. полость носа, гортань, трахея, бронхиолы, бронхи, альвеолы ​​
    4. полость носа, трахея, гортань, бронхи, бронхиолы, альвеолы ​​
  5. Опишите функцию этих терминов и укажите, где они расположены: главный бронх, трахея, альвеолы ​​и ацинус.
  6. Как структура альвеол обеспечивает максимальный газообмен?

Ответы

  1. В
  2. А
  3. С
  4. Б
  5. Главный бронх — это канал в легком, который направляет воздух в дыхательные пути, где происходит газообмен. Главный бронх прикрепляет легкие к самому концу трахеи, где он раздваивается.