Дъх. Газовият състав на въздушната среда и нейното въздействие върху организма на животните

Изкуството на дишането е да не издишвате почти никакъв въглероден диоксид и да го губите възможно най-малко. Като пример, реакцията на биосинтезата на растенията е абсорбцията на въглероден диоксид, използването на въглерод и освобождаването на кислород и по това време на планетата е съществувала много буйна растителност. Въглеродният диоксид CO2 непрекъснато се произвежда в клетките на тялото.

Дишането е обмен на газове, от една страна, между кръвта и външната среда (външно дишане), от друга страна, обмен на газове между кръвта и тъканните клетки (вътрешно или тъканно дишане).

Защо хората се нуждаят от въглероден диоксид?

Кислородът участва в метаболизма. Следователно спирането на доставката на кислород води до смърт на тъканите и тялото. Основната част от дихателната система на човешкото тяло са белите дробове, които изпълняват основната функция на дишането - обмяната на кислород и въглероден диоксид между тялото и външната среда. Такъв обмен е възможен поради комбинация от вентилация, дифузия на газове през алвеоларно-капилярната мембрана и белодробна циркулация.

Как се разпределя въглеродният диоксид в земната атмосфера?

В процеса на външно дишане кислородът от външната среда се доставя до алвеолите на белите дробове. Процесът на външно дишане започва от горните дихателни пътища, които пречистват, затоплят и овлажняват вдишания въздух. Белодробната вентилация зависи от респираторния обмен и дихателната честота. Дифузията на кислород се осъществява през ацинуса - структурна единица на белия дроб, която се състои от респираторни бронхиоли и алвеоли.

Кислородът е необходим на организмите за дишане. Липсата на кислород във въздуха се отразява на живота на живите организми. Ако количеството на кислорода във въздуха намалее до 1/3 от неговата част, тогава човекът губи съзнание, а когато намалее до 1/4 от него, дишането спира и настъпва смърт.

Той се вдухва в доменни пещи, за да се ускори топенето на метала. Въглеродният диоксид се образува при горене (дърва, торф, въглища, нефт). Голяма част от него се отделя във въздуха по време на дишането от организми, включително хора. Тъй като е по-тежък от въздуха, въглеродният диоксид се намира в по-големи количества в долните слоеве на атмосферата, натрупвайки се в падините на Земята (пещери, мини, клисури).

Човекът широко използва въглероден диоксид за газиране на плодове и минерална вода, когато се бутилира. Въглеродният диоксид, подобно на кислорода, при силно компресиране и ниска температура от газообразно състояние преминава в течно и твърдо състояние. Въглеродният диоксид в твърдо състояние се нарича сух лед. Използва се в хладилници при консервиране на сладолед, месо и други продукти.

Въглеродният диоксид не поддържа горенето, той е по-тежък от въздуха и затова се използва за гасене на пожари. Защо хората и другите живи организми не могат да живеят без кислород? Защо винаги има кислород във въздуха? Как се произвежда течен кислород и къде се използва?

Откъде идват мехурчетата (въглероден диоксид) в содата?

Въздухът е смес от природни газове - азот, кислород, аргон, въглероден диоксид, вода и водород. Това е основният източник на енергия за всички организми и ключът към здравословен растеж и дълъг живот. Благодарение на въздуха в организмите протича процесът на метаболизъм и развитие. Основните компоненти, необходими за растежа и живота на растенията, са кислород, въглероден диоксид, водна пара и почвен въздух. Кислородът е необходим за дишането, а въглеродният диоксид за въглеродното хранене.

Корените, листата и стъблата на растенията също се нуждаят от този елемент. Въглеродният диоксид навлиза в растението през устицата му в листната среда, навлизайки в клетките. Колкото по-висока е концентрацията на въглероден диоксид, толкова по-добър става животът на растенията. Въздухът също играе специална роля в образуването на механични тъкани в сухоземните растения.

Възрастта, полът, размерът и физическата активност са пряко свързани с количеството поглъщан въздух. Животните са много чувствителни към липсата на кислород. Това води до натрупване на вредни токсични вещества в организма. Кислородът е необходим за насищане на кръвта и тъканите на живо същество. Следователно, при липса на този елемент при животните, дишането се ускорява, кръвообращението се ускорява, окислителните процеси в тялото намаляват и животното става неспокойно.

Въглеродният диоксид не е виновен за глобалното затопляне

Въздухът е жизненоважен фактор за човека. Разнася се с кръв в цялото тяло, насищайки всеки орган и всяка клетка на тялото. Именно във въздуха се осъществява топлообменът на човешкото тяло с околната среда. Същността на този обмен е конвекционното отделяне на топлина и изпаряването на влагата от техните човешки бели дробове. С помощта на дишането човек насища тялото с енергия. Причината за това е промишлената и техногенна дейност на човека.

Възрастен, когато е в покой, прави средно 14 дихателни движения в минута, но дихателната честота може да претърпи значителни колебания (от 10 до 18 в минута). Възрастният прави 15-17 вдишвания в минута, а новороденото дете прави 1 вдишване в секунда. Обичайното спокойно издишване се извършва до голяма степен пасивно, докато вътрешните междуребрени мускули и някои коремни мускули работят активно.

Разграничете горните и долните дихателни пътища. Символичният преход на горните дихателни пътища към долните се осъществява в пресечната точка на храносмилателната и дихателната системи в горната част на ларинкса. Вдишването и издишването се извършва чрез промяна на размера на гръдния кош с помощта на дихателните мускули. При едно вдишване (в спокойно състояние) в белите дробове навлизат 400-500 мл въздух. Този обем въздух се нарича дихателен обем (TO). Същото количество въздух навлиза в атмосферата от белите дробове по време на тихо издишване.

След максимално издишване в белите дробове остават около 1500 ml въздух, наречен остатъчен обем на белите дробове. Дишането е една от малкото телесни функции, които могат да бъдат контролирани съзнателно и несъзнателно. Видове дишане: дълбоко и повърхностно, често и рядко, горно, средно (гръдно) и долно (коремно).

Белите дробове (лат. pulmo, др. гръцки πνεύμων) се намират в гръдната кухина, заобиколени от костите и мускулите на гръдния кош. В допълнение, дихателната система участва в такива важни функции като терморегулация, производство на глас, обоняние, овлажняване на вдишания въздух.

При понижаване на температурата на околната среда обменът на газ при топлокръвни животни (особено при малки) се увеличава в резултат на увеличаване на производството на топлина. При хора при работа с умерена мощност се повишава след 3-6 минути. след като започне, достига определено ниво и след това остава на това ниво за цялото време на работа. Изследванията на промените в газообмена по време на стандартна физическа работа се използват във физиологията на труда и спорта, в клиниката за оценка на функционалното състояние на системите, участващи в газообмена.

Каква е употребата на кислорода в промишлеността? Оказа се, че въглеродният диоксид до определена граница допринася за по-пълното усвояване на кислорода от тялото. Въглеродният диоксид също участва в биосинтезата на животински протеин; някои учени виждат това като възможна причина за съществуването на гигантски животни и растения преди много милиони години.

Цели:

• Да проучи материала за значението на въздуха за живите организми, за промяната в състава на въздуха, връзката между процесите, протичащи в живите организми и околния свят.
• Развийте способността да работите с раздаване, да наблюдавате, да правите заключения; насърчават формирането на комуникативни компетенции.
• Да формира у учениците екологична култура, основите на мирогледа, да внуши основите на здравословния начин на живот.

ПО ВРЕМЕ НА ЗАНЯТИЯТА

I. Организационен момент(1 минута.)

II. Проверка на знанията(5-7 мин.)

1. Извършете работа по проверка.Дайте избор (1 от 3)

Изпълнете една от трите задачи.

Тест.

Избери верния отговор.

1. Изберете правилните твърдения, характеризиращи свойствата на въздуха:

а. компресиран и еластичен
b. не могат да дишат
в. провежда лошо топлината

2. Устройство за извършване на подводна работа се нарича:

а. кесон
b. барометър
в. манометър

3. Газът, който поддържа горенето и дишането се нарича:

а. въглероден
b. кислород
в. азот

4. Газът, който съставлява най-голямата част от въздуха:

а. азот
b. кислород
в. неон

5. Въздушната обвивка на Земята се нарича:

а. литосфера
b. хидросфера
в. атмосфера

6. Газ, който предпазва всички живи същества от слънчевата радиация:

а. азот
b. озон
в. кислород.

Отговори: 1 - а, в; 2 - а; 3 - б; 4 - а; 5 - в; 6 - б.

B. Изберете правилните твърдения

1. Въздухът е свиваем и еластичен.
2. Въздухът не може да се диша.
3. Въздухът е смес от газове.
4. Азотът във въздуха е 21%.
5. Въглеродният окис е от съществено значение за дишането.
6. Озонът предпазва живите организми от радиация.

2. Попълнете диаграмата и диаграмата "Състав на въздуха"

Отговори. Схема: азот / кислород / въглероден диоксид / инертни газове / водни пари, прах, сажди.

Диаграма: 78%, 21%, 1%.

3. Партньорска проверка(Отговорите се записват на дъската.) Озвучете отговорите.

Физкултурна минута

Моля, застанете близо до бюрата си.
Този, който е написал на "5", ще вдигне ръцете си нагоре.
Този, който е написал на "4", ще вдигне ръце до раменете си.
Този, който е написал на "3", стои с ръце надолу.

III. Учене на нов материал. 20-25 мин.

1. Проблем : Възможно ли е да живееш и да не дишаш?
………………..

Нека направим един прост експеримент. Задръжте дъха си, отбележете времето, в което сте започнали експеримента, и след това времето, в което сте поели въздух отново. Пребройте колко секунди не сте могли да дишате?

Избор:

1) работа самостоятелно, почасово;
2) работа под ръководството на учител.

Така,съгласен - не много! Човек може да живее без храна няколко седмици, тъй като в клетките има запас от хранителни вещества. Можете да живеете няколко дни без вода - нейните запаси в тялото са достатъчни за почти седмица.

• Защо трябва да дишаме постоянно, дори когато спим?
• Вероятно тялото консумира необходимия за живот въздух и запасите му трябва постоянно да се попълват.
• Познайте какво ще бъде обсъдено в днешния урок?

2. Темата на урока: Значението на въздуха за живите организми. Промяна в състава на въздуха. Изгаряне. Дъх".

- Момчета, какво говорите? вече знам? Какво бихте исках да знам?(субективен опит)

3. Целднешния урок, за да разберете какво значение има въздухът за живите организми, как се променя съставът на въздуха по време на дишане, как са свързани процесите, протичащи в живите организми и тяхната среда.

4. Мотивация

- Момчета, защо трябва да изучаваме тези въпроси?
– Познаването на тези въпроси ще помогне при изучаването на физика, химия, биология, екология; помагат за поддържане на тяхното здраве, здравето на другите; уважаваме природата около нас.

5. Учене на нов материал с листовки

А. Промени в състава на въздуха

Различава ли се вдишаният въздух от издишания?
За да проверите това, можете да стартирате опит. В две епруветки се налива варна вода, която ще се промени в присъствието на въглероден диоксид. Има го и във въздуха, който дишаме, но не много. Устройството е проектирано така, че вдишаният въздух влиза в епруветка № 1, а издишаният въздух влиза в епруветка № 2. Колкото повече въглероден диоксид има във въздуха, толкова повече се променя цветът на варовата вода. Човек диша в тръба: вдишване - издишване, вдишване - издишване.
Течността в епруветка № 2 ще стане бяла, в епруветка № 1 - леко мътна.

Напишете резултата:въглеродният диоксид в издишания въздух стана ... отколкото беше във вдишания.

Откриване на въглероден диоксид в издишания въздух.

Б. Значението на въздуха за живите организми

1) Тялото използва кислород и произвежда въглероден диоксид. Кислородът непрекъснато се доставя на живия организъм и въглеродният диоксид се отстранява от него. Този обменен процес газовете се нарича газообмен. Среща се във всеки жив организъм.

2) Ако тялото се състои от една клетка, тогава клетката абсорбира кислород директно от околната среда. Амебата, например, го получава от водата и отделя въглероден диоксид от тялото във водата.

В живите организми, състоящи се от една клетка, обменът на газ с околната среда се осъществява през повърхността на клетката.

3 ) Много по-трудно е да се осигури кислород до всяка клетка организъм, съставен от много различни клетки, повечето от които не са на повърхността, а вътре в тялото. Нуждаем се от "помощници", които ще осигурят всяка клетка с кислород и ще отнемат въглеродния диоксид от нея. Такива помощници при животни и хора са дихателните органи и кръвта.
Чрез дихателните органи кислородът постъпва в тялото от околната среда, а кръвта го разнася по цялото тяло, до всяка жива клетка. По същия начин, но в обратна посока, натрупаният въглероден диоксид се отстранява от всяка клетка, а след това и от целия организъм.

4) Различните животни се адаптират по различни начини, за да си набавят необходимия за живота кислород. Това се дължи на факта, че някои животни получават кислород, разтворен във вода, други - от атмосферния въздух.

Рибаотнема кислород от водата с помощта на хрилете. Чрез тях въглеродният диоксид се отстранява в околната среда.
плувен бръмбарживее във вода, но диша атмосферен въздух. За дишане той излага края на корема от водата и получава кислород през дихателните отвори и отделя въглероден диоксид.
При жабатаобменът на газ се извършва през влажна кожа и бели дробове.
Тюленможе да остане под вода до 15 минути. При гмуркане в дихателната и кръвоносната система на животното настъпват значителни промени: съдовете се стесняват, а някои са напълно компресирани. Само най-важните за живота органи са кръвоснабдени: сърцето и мозъкът. Кислородът се изразходва икономично, което позволява на животното да остане под вода дълго време.

5) Как дишат растенията?

Всяка жива клетка на корена, листата, стъблото диша, получавайки кислород от околната среда и отделяйки въглероден диоксид. Коренните клетки получават кислород от почвата. В листата на повечето растения обменът на газ се осъществява чрез устицата (процепи
между специални клетки), а при стъблото - през лентицели (малки туберкули с дупки в кората). Въздухът се намира в междуклетъчното пространство - в междуклетъчните пространства.

И така, всички живи организми по един или друг начин получават кислород за цял живот. Защо е толкова необходимо? (За дъха на всяка клетка.)
Но не сме разбрали един много важен въпрос: къде изчезва кислородът? В края на краищата той постоянно влиза в тялото. Вероятно в него настъпват някакви промени и вместо кислород във всяка клетка се появява въглероден диоксид.
Какво става? Случайно ли се храним по няколко пъти на ден и дишаме постоянно? Има ли някаква връзка между постоянната консумация на хранителни вещества и консумацията на кислород?

Учените също се интересуват от този въпрос. И ето какво разбраха.

• Хранителните вещества (a и b) влизат във всяка клетка, тъй като всяка жива клетка трябва да се храни.
• От тези вещества a и b клетката образува своето вещество AB за цял живот.
• Кислородът влиза във всяка клетка.
• Кислородът действа върху веществото АВ и от него се отделя енергия.

a, b, AB - вещества, необходими за живота на клетката (хранителни вещества);
c, d - вещества, вредни за клетката (продукти на разпадане);
O е енергията, съдържаща се в различни вещества.

В продължение на милиарди години всички живи същества абсорбират кислород и отделят въглероден диоксид в околната среда. Самото растение се нуждае от кислород за дишане. Какво става? Едно и също растение едновременно абсорбира кислород и го освобождава.
Как се попълва запасът от кислород на Земята?
Какво се случва в листата на растенията на светлина?

Записвам:растенията произвеждат органична материя. Това освобождава кислород в околната среда.
Растението диша ден и нощ. Произвежда се повече кислород, отколкото се използва при дишане.

В. Изпълнете задачата писмено

Завършете офертата.

един). Във всеки жив организъм за дишане влиза ... , но се откроява. ... Този процес на газообмен се нарича ....
2) Влизайки във всяка клетка, кислородът се изразходва за получаване на необходимата енергия. Следователно по време на бягане, когато е необходима енергия, човекът и животните дишат ... отколкото в покой.
3) Кислородът действа върху ... вещества, които се намират в клетката, в резултат на което тялото получава необходимото за живота ....
4) Колкото повече енергия се изразходва, толкова повече се нуждае тялото ... и хранителни вещества.
5) Човек, който води активен начин на живот, се нуждае от повече ... вещества и ....
6) Всички живи организми получават кислород и хранителни вещества за живота си от ... околен свят.
7) Замърсяването на въздуха, храната и водата може да доведе до смърт ... .
8) Растенията осигуряват всички живи организми ... и ... .

Самотест.

• Кислород, въглероден диоксид, обмен на газ.
• По-често.
• Органична материя, енергия.
• Кислород.
• Хранителни вещества и кислород.
• околен свят.
• живи организми.
• Хранителни вещества и кислород.

G. По избор:Обяснете чертежа Свържете цифрите и буквите, определете часа от деня.

1 2 3

а. Растението приема кислород и отделя въглероден диоксид, тоест диша.
b. растението абсорбира ... , разпределя …, образувайки в светлината органични вещества за хранене.
в. Растението приема кислород … т.е. диша.

Отговор: 1а през деня; 2b през деня абсорбира въглероден диоксид, освобождава кислород; 3c освобождава въглероден диоксид през нощта.

IV. Анкериране(5 минути.)

1. Обсъдете с колегите си какво трябва да се направи, за да се чувствате комфортно в офиса.

2. Направете бележка "Действия за подобряване на екологичната ситуация в класната стая."

3. Изберете от следните:

1. Проветрявайте класната стая по-често.
2. Избягвайте действия, свързани с изгаряне.
3. Вземете необходимия брой растения.
4. Играйте повече чипове.
5. Не променяйте нищо.
6. Вашият вариант.

V. Домашна работа(3 мин.)

1. Решете една задача на избор.

• Известно е, че азотът се разтваря във вода по-лошо от кислорода. Как въздухът, разтворен във вода, се различава от атмосферния въздух?
• Изчислете колко кислород има в литрова бутилка по обем.

2. Обяснете израза „Трябва ни като въздух“

VI. Отражение

В час научих...

За да знаете начините за възникване на живота, първо трябва да изучите признаците и свойствата на живите организми. Познаването на химичния състав, структурата и различните процеси, протичащи в тялото, позволява да се разбере произходът на живота. За целта ще се запознаем с особеностите на образуването на първите неорганични вещества в космическото пространство и появата на планетарна система.

Атмосферата на древната Земя.Според най-новите данни на космическите учени небесните тела са се образували преди 4,5-5 милиарда години. В първите етапи от формирането на Земята, нейният състав включваше оксиди, карбонати, метални карбиди и газове, изригнали от дълбините на вулканите. В резултат на уплътняването на земната кора и действието на гравитационните сили започва да се отделя голямо количество топлина. Повишаването на температурата на Земята е повлияно от разпадането на радиоактивни съединения и ултравиолетовото лъчение от слънцето. По това време водата на Земята е съществувала под формата на пара. В горните слоеве на въздуха водните пари се събират в облаци, които падат върху повърхността на горещи камъни под формата на проливни дъждове, след което отново, изпарявайки се, се издигат в атмосферата. Светкавица блесна на земята, гръмна гръм. Това продължи дълго време. Постепенно повърхностните слоеве на Земята започнаха да се охлаждат. Заради проливните дъждове се образуваха малки водоеми. Горещи потоци лава, изтичащи от вулкани и пепел, падаха в първичните резервоари и непрекъснато променяха условията на околната среда. Такива непрекъснати промени в околната среда допринесоха за появата на реакции за образуване на органични съединения.
Атмосферата на Земята съдържа метан, водород, амоняк и вода още преди появата на живота (1). В резултат на химическата реакция на комбинацията от молекули захароза се образуват нишесте и фибри, а от аминокиселини се образуват протеини (2,3). Саморегулиращите се ДНК молекули са образувани от захароза и азотни съединения (4) (фиг. 9).

Ориз. 9. Преди приблизително 3,8 милиарда години, първите сложни съединения са били образувани чрез химични реакции

В първичната атмосфера на Земята нямаше свободен кислород. Кислородът се среща под формата на съединения на желязо, алуминий, силиций и участва в образуването на различни минерали на земната кора. В допълнение, кислородът присъства в състава на водата и някои газове (например въглероден диоксид). Водородните съединения с други елементи образуват отровни газове на повърхността на Земята. Ултравиолетовото лъчение на Слънцето е един от необходимите източници на енергия за образуването на органични съединения. Метанът, амонякът и други газове са широко разпространени в земната атмосфера (фиг. 10).

Ориз. 10. Началният етап от възникването на живота на Земята. Образуване на сложни органични съединения в първичния океан

Образуване на органични съединения по абиогенен път.Познаването на условията на околната среда в началните етапи от развитието на Земята беше от голямо значение за науката. Особено място в тази област заема работата на руския учен А. И. Опарин (1894-1980). През 1924 г. той предполага възможността химическата еволюция да премине през началните етапи от развитието на Земята. Теорията на AI Oparin се основава на постепенното дългосрочно усложняване на химичните съединения.
Американските учени С. Милър и Г. Юри през 1953 г., според теорията на А. И. Опарин, поставиха експерименти. Прекарвайки електрически разряд през смес от метан, амоняк и вода, те получават различни органични съединения (урея, млечна киселина, различни аминокиселини). По-късно подобни експерименти бяха повторени от много учени. Получените резултати от експериментите доказаха правилността на хипотезата на А. И. Опарин.
Благодарение на заключенията от горепосочените експерименти беше доказано, че в резултат на химическата еволюция на първобитната Земя са се образували биологични мономери.

Образуване и еволюция на биополимерите.Съвкупността и съставът на органичните съединения, образувани в различни водни пространства на първобитната Земя, са били на различни нива. Образуването на такива съединения по абиогенен път е експериментално доказано.
Американският учен С. Фокс през 1957 г. изрази мнение, че аминокиселините могат да образуват пептидни връзки, като се свързват помежду си без участието на вода. Той забеляза, че когато сухи смеси от аминокиселини се нагряват и след това охлаждат, техните белтъчноподобни молекули образуват връзки. С. Фокс стигна до извода, че на мястото на бившите водни пространства, под въздействието на топлина от потоци лава и слънчева радиация, се появиха независими съединения на аминокиселини, които дадоха началото на първичните полипептиди.

Ролята на ДНК и РНК в еволюцията на живота.Основната разлика между нуклеиновите киселини и протеините е способността да се дублират и възпроизвеждат точни копия на оригиналните молекули. През 1982 г. американският учен Томас Чек открива ензимната (каталитична) активност на РНК молекулите. В резултат на това той заключи, че РНК молекулите са първите полимери на Земята. В сравнение с РНК, ДНК молекулите са по-стабилни в процесите на разпадане в слабо алкални водни разтвори. И средата с такива разтвори беше във водите на първичната Земя. В момента това състояние се запазва само в състава на клетката. ДНК молекулите и протеините са свързани помежду си. Например протеините предпазват молекулите на ДНК от вредното въздействие на ултравиолетовите лъчи. Не можем да наречем протеини и ДНК молекули живи организми, въпреки че те имат някои характеристики на живите тела, тъй като нямат напълно оформени биологични мембрани.

Еволюция и образуване на биологични мембрани.Паралелното съществуване на протеини и нуклеинови киселини в космоса може би е отворило пътя за появата на живи организми. Това може да се случи само при наличието на биологични мембрани. Благодарение на биологичните мембрани се образува връзка между околната среда и протеини, нуклеинови киселини. Само чрез биологични мембрани е процесът на метаболизъм и енергия. В продължение на милиони години първичните биологични мембрани, постепенно усложнявайки се, добавят различни протеинови молекули към състава. Така чрез постепенно усложняване се появяват първите живи организми (протобионти). Протобионтите постепенно развиват системи за саморегулация и самовъзпроизвеждане. Първите живи организми, адаптирани към живот в безкислородна среда. Всичко това съответства на мнението, изразено от А. И. Опарин. Хипотезата на А. И. Опарин в науката се нарича коацерватна теория. Тази теория е подкрепена през 1929 г. от английския учен Д. Халдейн. Многомолекулните комплекси с тънка водна обвивка отвън се наричат ​​коацервати или коацерватни капчици. Някои протеини в състава на коацерватите действат като ензими, а нуклеиновите киселини придобиват способността да предават информация по наследство (фиг. 11).

Ориз. 11. Образуване на коацервати - многомолекулни комплекси с водна обвивка

Постепенно нуклеиновите киселини развиват способността да се дублират. Връзката на коацерватната капка с околната среда доведе до първия прост обмен на материя и енергия на Земята.
По този начин основните положения на теорията за произхода на живота според А. И. Опарин са следните:

1. в резултат на прякото въздействие на факторите на околната среда са образувани органични вещества от неорганични вещества;
2. образуваните органични вещества повлияха на образуването на сложни органични съединения (ензими) и свободни самовъзпроизвеждащи се гени;
3. формирани свободни гени, комбинирани с други високомолекулни органични вещества;
4. в макромолекулните вещества протеиново-липидните мембрани постепенно се появяват отвън;
5. В резултат на тези процеси се появиха клетки.

Съвременният възглед за произхода на живота на Земята се нарича
теорията за биопоезата (органичните съединения се образуват от живи организми). В момента тя се нарича биохимична еволюционна теория за появата на живота на Земята. Тази теория е предложена през 1947 г. от английския учен Д. Бернал. Той разграничава три етапа на биогенезата. Първият етап е появата на биологични мономери по абиогенен път. Вторият етап е образуването на биологични полимери. Третият етап е появата на мембранни структури и първите организми (протобионти). Групирането на сложни органични съединения в състава на коацерватите и тяхното активно взаимодействие помежду си създават условия за образуването на саморегулиращи се протозойни хетеротрофни организми.
В процеса на възникване на живота са настъпили сложни еволюционни промени - образуване на органични вещества от неорганични съединения. Първо се появиха хемосинтезиращи организми, след това постепенно - фотосинтезиращи организми. Фотосинтезиращите организми изиграха огромна роля за появата на повече свободен кислород в земната атмосфера.
Химическата еволюция и еволюцията на първите организми (протобионти) на Земята продължава до 1-1,5 милиарда години (фиг. 12).

Ориз. 12. Схема на прехода на химическата еволюция към биологичната

Първична атмосфера. биологична мембрана. Коацерват. Протобионт. Теория на биопоезата.

1. Небесните тела, включително земното кълбо, са се появили преди 4,5-5 милиарда години.
2. По време на формирането на Земята е имало много водород и неговите съединения, но е нямало свободен кислород.
3. В началния етап от развитието на Земята единственият източник на енергия е ултравиолетовото лъчение на Слънцето.
4. А. И. Опарин изрази мнение, че в началния период на Земята се извършва само химическа еволюция.
5. На Земята за първи път се появяват биологични мономери, от които постепенно се образуват протеини и нуклеинови киселини (РНК, ДНК).
6. Първите организми, които се появяват на Земята, са протобионти.
7. Многомолекулни комплекси, заобиколени от тънка водна обвивка, се наричат ​​коацервати.
1. Какво е коацерват?
2. Какъв е смисълът на теорията на А. И. Опарин?
3. Какви отровни газове е имало в ранната атмосфера?
1. Опишете състава на първичната атмосфера.
2. Каква теория за образуването на аминокиселини на повърхността на Земята представи С. Фокс?
3. Каква роля играят нуклеиновите киселини в еволюцията на живота?

1. Каква е същността на експериментите на С. Милър и Г. Юри?
2. На какво се основава А. И. Опарин в своите хипотези?
3. Назовете основните етапи от възникването на живота.

* Тествайте знанията си!
Въпроси за преглед. Глава 1. Произход и начални етапи от развитието на живота на Земята

1. Нивото на организация на живота, на което се решават глобалните проблеми.
2. Индивидуално развитие на отделните организми.
3. Стабилност на вътрешната среда на тялото.
4. Теорията за произхода на живота чрез химическата еволюция на неорганичните вещества.
5. Историческо развитие на организмите.
6. Нивото на организация на живота, състоящ се от клетки и междуклетъчни вещества.
7. Свойството на живите организми да възпроизвеждат себеподобни.
8. Стандартът на живот, характеризиращ се с единството на общността от живи организми и околната среда.
9. Стандарт на живот, характеризиращ се с наличието на нуклеинови киселини и други съединения.
10. Свойството за промяна на жизнената активност на живите организми според годишните цикли.
11. Поглед към въвеждането на живот от други планети.
12. Нивото на организация на живота, представено от структурната и функционална единица на всички живи организми на Земята.
13. Свойството на тясната връзка на живите организми с околната среда.
14. Теория, свързваща възникването на живота с действието на "жизнените сили".
15. Свойството на живите организми да предават черти на своето потомство.
16. Учен, който с помощта на прост опит доказа неправилността на теорията за спонтанното зараждане на живот.
17. Руски учен, предложил теорията за произхода на живота по абиогенен път.
18. Необходимият за живот газ, който липсваше в състава на първичната атмосфера.
19. Учен, който изрази мнение за образуването на пептидна връзка чрез свързване на аминокиселини заедно без участието на вода.
20. Първите живи организми с биологична мембрана.
21. Комплекси с високо молекулно тегло, заобиколени от тънка водна обвивка.
22. Ученият, който пръв дефинира понятието живот.
23. Свойството на живите организми да реагират на различни влияния на факторите на околната среда.
24. Свойството за промяна на признаците на наследствеността на живите организми под въздействието на различни фактори на околната среда.
25. Нивото на организация на живота, на което се забелязват първите прости еволюционни промени.

Дъх- това е толкова естествен процес за нас, че вероятно малко хора се замислят как дишаме и какво. Мислех за това като дете, когато дишането ми беше нарушено от настинка. Тогава запушеният ми нос просто не ми позволяваше да мисля за нищо друго.

Това, което всички дишаме

От училищната скамейка всички знаем, че човек диша необходим е кислород. Това е един от най-важните елементи, необходими за поддържане на живота на нашата планета във формата, с която сме свикнали. Кислородът се намира не само във въздуха. Също така е съставен компонент в хидросферата на Земята. Именно поради този факт във водата има и живот.

Как е открит химичният елемент кислород Карл Шелепрез далечната 1773 г.

Факти за кислорода

Кислородът е не само жизненоважен, но и много любопитен елемент. Ето селекция от интересни факти, за които може би не сте чували:

Какво се случва, ако дишате чист кислород

Както казах по-горе, кислородът в чист вид и във висока концентрация е опасен и дори отровен. И какво ще стане с човек, ако го диша известно време?

Обичайно за нас нормално съдържание на кислород във въздухаотносно 21% . Отравяне на тялото настъпва, ако това съдържание се повиши до 50%. Това може да доведе до повишаване на концентрацията на въглероден диоксид в тялото, конвулсии, кашлица, загуба на зрение и в крайна сметка смърт.

Целият живот на Земята съществува за набор от слънчева топлина и енергия, които достигат повърхността на нашата планета. Всички животни и хора са се приспособили да извличат енергия от органични вещества, синтезирани от растенията. За да се използва енергията на Слънцето, съдържаща се в молекулите на органичните вещества, тя трябва да се освободи чрез окисляване на тези вещества. Най-често кислородът от въздуха се използва като окислител, тъй като съставлява почти една четвърт от обема на околната атмосфера.

Дишат едноклетъчни протозои, коелентерати, свободно живеещи плоски и кръгли червеи цялата повърхност на тялото. Специални дихателни органи - перести хрилесе появяват в морските пръстеновидни и водните членестоноги. Дихателните органи на членестоногите са трахеи, хриле, бели дробове с форма на листаразположени във вдлъбнатините на капака на тялото. Представена е дихателната система на ланцетника хрилни цепкипроникване в стената на предното черво - фаринкса. При рибите се намират под хрилните капаци хрилете, обилно проникнато от най-малките кръвоносни съдове. При сухоземните гръбначни дихателните органи са бели дробове. Еволюцията на дишането при гръбначните животни следва пътя на увеличаване на площта на белодробните прегради, участващи в газообмена, подобряване на транспортните системи за доставяне на кислород до клетките, разположени вътре в тялото, и разработване на системи, които осигуряват вентилация на дихателните органи.

Структурата и функциите на дихателната система

Необходимо условие за жизнената дейност на организма е постоянният газообмен между организма и околната среда. Органите, през които циркулира вдишаният и издишаният въздух, са обединени в дихателен апарат. Дихателната система се формира от носната кухина, фаринкса, ларинкса, трахеята, бронхите и белите дробове. Повечето от тях са дихателни пътища и служат за пренасяне на въздух в белите дробове. Процесът на обмен на газ се извършва в белите дробове. При дишане тялото получава кислород от въздуха, който се разнася от кръвта по цялото тяло. Кислородът участва в сложни окислителни процеси на органични вещества, при които се освобождава необходимата за организма енергия. Крайните продукти на разлагането - въглероден диоксид и частично вода - се отделят от тялото в околната среда чрез дихателната система.

Функции на дихателната система

• Осигуряване на клетките на тялото с кислород O2.
• Отстраняване от тялото на въглероден диоксид CO 2, както и някои крайни продукти на метаболизма (водна пара, амоняк, сероводород).

носната кухина

Дихателните пътища започват от носната кухина, който чрез ноздрите е свързан с околната среда. От ноздрите въздухът преминава през носните проходи, облицовани с лигавичен, ресничест и чувствителен епител. Външният нос се състои от костни и хрущялни образувания и има форма на неправилна пирамида, която варира в зависимост от структурните особености на човека. В състава на костния скелет на външния нос влизат носните кости и носната част на челната кост. Хрущялният скелет е продължение на костния скелет и се състои от различни по форма хиалинови хрущяли. Носната кухина има долна, горна и две странични стени. Долната стена се образува от твърдото небце, горната от решетчатата пластинка на решетчатата кост, страничната от горната челюст, слъзната кост, орбиталната пластинка на решетчатата кост, небцовата кост и сфеноидалната кост. Носната кухина е разделена на дясна и лява част от носната преграда. Носната преграда се образува от вомер, перпендикулярна плоча на етмоидната кост и се допълва отпред от четириъгълен хрущял на носната преграда.

По страничните стени на носната кухина има носни раковини - по три от всяка страна, което увеличава вътрешната повърхност на носа, с която влиза в контакт вдишаният въздух.

Носната кухина е оформена от две тесни и извити носни проходи. Тук въздухът се затопля, овлажнява и освобождава от прахови частици и микроби. Мембраната, облицоваща носните проходи, се състои от клетки, които секретират слуз, и клетки от ресничестия епител. С движението на ресничките слузта, заедно с прах и микроби, се изпращат от носните проходи.

Вътрешната повърхност на носните проходи е богато снабдена с кръвоносни съдове. Вдишаният въздух навлиза в носната кухина, затопля се, овлажнява се, почиства се от прах и частично се неутрализира. От носната кухина навлиза в назофаринкса. След това въздухът от носната кухина навлиза във фаринкса, а от него - в ларинкса.

Ларинкса

Ларинкса- един от отделите на дихателните пътища. Въздухът влиза тук от носните проходи през фаринкса. В стената на ларинкса има няколко хрущяла: щитовиден, аритеноиден и др. В момента на поглъщане на храна мускулите на врата повдигат ларинкса, а епиглотичният хрущял се спуска надолу и ларинксът се затваря. Следователно храната навлиза само в хранопровода, а не в трахеята.

В тясната част на ларинкса са разположени гласни струни, в средата между тях е глотисът. Когато въздухът преминава, гласните струни вибрират, произвеждайки звук. Образуването на звук става при издишване с движението на въздуха, контролирано от човек. Във формирането на речта участват: носната кухина, устните, езикът, мекото небце, лицевите мускули.

Трахеята

Ларинксът влиза в трахеята(трахея), която има формата на тръба с дължина около 12 cm, в чиито стени има хрущялни полупръстени, които не й позволяват да се смъкне. Задната му стена е изградена от съединителнотъканна мембрана. Трахеалната кухина, подобно на кухината на други дихателни пътища, е облицована с ресничест епител, който предотвратява проникването на прах и други чужди тела в белите дробове. Трахеята заема средно положение, зад нея е в съседство с хранопровода, а отстрани на нея има невроваскуларни снопове. Отпред цервикалната област на трахеята е покрита от мускули, а отгоре е покрита и от щитовидната жлеза. Гръдната трахея е покрита отпред от дръжката на гръдната кост, остатъците от тимусната жлеза и съдовете. Отвътре трахеята е покрита с лигавица, съдържаща голямо количество лимфоидна тъкан и лигавични жлези. При дишане малки частици прах полепват върху навлажнената лигавица на трахеята, а ресничките на ресничестия епител ги придвижват обратно към изхода на дихателните пътища.

Долният край на трахеята се разделя на два бронха, които след това се разклоняват многократно, навлизат в десния и левия бял дроб, образувайки "бронхиално дърво" в белите дробове.

Бронхи

В гръдната кухина трахеята се разделя на две бронх- ляво и дясно. Всеки бронх навлиза в белия дроб и там се разделя на бронхи с по-малък диаметър, които се разклоняват в най-малките въздухоносни тръбички - бронхиоли. В резултат на по-нататъшно разклоняване бронхиолите преминават в разширения - алвеоларни проходи, по стените на които има микроскопични издатини, наречени белодробни везикули, или алвеоли.

Стените на алвеолите са изградени от специален тънък еднослоен епител и са гъсто оплетени с капиляри. Общата дебелина на стената на алвеолите и стената на капиляра е 0,004 mm. Чрез тази най-тънка стена се извършва обмен на газ: кислородът навлиза в кръвта от алвеолите и въглеродният диоксид се връща обратно. В белите дробове има стотици милиони алвеоли. Общата им повърхност при възрастен е 60–150 m 2. поради това в кръвта навлиза достатъчно количество кислород (до 500 литра на ден).

Бели дробове

Бели дробовезаемат почти цялата кухина на гръдната кухина и са еластични порести органи. В централната част на белия дроб има врати, през които влизат бронхите, белодробната артерия, нервите и излизат белодробните вени. Десният бял дроб е разделен от бразди на три лоба, левият на два. Отвън белите дробове са покрити с тънък филм от съединителна тъкан - белодробна плевра, която преминава към вътрешната повърхност на стената на гръдната кухина и образува париеталната плевра. Между тези два филма има плеврално пространство, пълно с течност, която намалява триенето по време на дишане.

На белия дроб се разграничават три повърхности: външната или крайбрежната, медиалната, обърната към другия бял дроб, и долната или диафрагмалната. Освен това във всеки бял дроб се разграничават два ръба: преден и долен, разделящи диафрагмалната и средната повърхност от ребрата. Отзад ребрената повърхност без остра граница преминава в медиалната. Предният ръб на левия бял дроб има сърдечен прорез. Портите му са разположени на медиалната повърхност на белия дроб. Портите на всеки бял дроб включват главния бронх, белодробната артерия, която пренася венозна кръв към белия дроб, и нервите, които инервират белия дроб. Две белодробни вени излизат от вратите на всеки бял дроб, които пренасят артериална кръв към сърцето и лимфни съдове.

Белите дробове имат дълбоки бразди, които ги разделят на дялове - горен, среден и долен, а в левите два - горен и долен. Размерите на белия дроб не са еднакви. Десният бял дроб е малко по-голям от левия, но е по-къс и по-широк, което съответства на по-високото положение на десния купол на диафрагмата поради дясното разположение на черния дроб. Цветът на нормалните бели дробове в детска възраст е бледорозов, докато при възрастните те придобиват тъмносив цвят със синкав оттенък - следствие от отлагането на прахови частици, попаднали с въздуха. Белодробната тъкан е мека, деликатна и пореста.

Белодробен газов обмен

В сложния процес на газообмен се разграничават три основни фази: външно дишане, пренос на газ чрез кръв и вътрешно или тъканно дишане. Външното дишане обединява всички процеси, протичащи в белия дроб. Осъществява се от дихателния апарат, който включва гръдния кош с мускулите, които го привеждат в движение, диафрагмата и белите дробове с дихателните пътища.

Въздухът, който навлиза в белите дробове по време на вдишване, променя своя състав. Въздухът в белите дробове се отказва от част от кислорода и се обогатява с въглероден диоксид. Съдържанието на въглероден диоксид във венозната кръв е по-високо, отколкото във въздуха в алвеолите. Следователно въглеродният диоксид напуска кръвта в алвеолите и съдържанието му е по-малко, отколкото във въздуха. Първо, кислородът се разтваря в кръвната плазма, след това се свързва с хемоглобина и нови порции кислород влизат в плазмата.

Преходът на кислород и въглероден диоксид от една среда в друга се дължи на дифузия от по-висока концентрация към по-ниска. Въпреки че дифузията протича бавно, повърхността на контакт на кръвта с въздуха в белите дробове е толкова голяма, че напълно осигурява необходимия газообмен. Изчислено е, че пълен газообмен между кръвта и алвеоларния въздух може да се осъществи за време, което е три пъти по-кратко от времето на престой на кръвта в капилярите (т.е. тялото разполага със значителни запаси от кислород, снабден с тъканите).

Венозната кръв, попаднала в белите дробове, отделя въглероден диоксид, обогатява се с кислород и се превръща в артериална кръв. В голям кръг тази кръв се отклонява през капилярите към всички тъкани и дава кислород на клетките на тялото, които постоянно го консумират. Тук има повече въглероден диоксид, отделен от клетките в резултат на тяхната жизнена дейност, отколкото в кръвта, и той дифундира от тъканите в кръвта. Така артериалната кръв, преминавайки през капилярите на системното кръвообращение, става венозна и дясната половина на сърцето отива в белите дробове, където отново се насища с кислород и освобождава въглероден диоксид.

В тялото дишането се осъществява с помощта на допълнителни механизми. Течните среди, които съставляват кръвта (нейната плазма), имат ниска разтворимост на газове в тях. Следователно, за да съществува човек, той трябва да има 25 пъти по-мощно сърце, 20 пъти по-мощни бели дробове и да изпомпва повече от 100 литра течност (а не пет литра кръв) за една минута. Природата е намерила начин да преодолее тази трудност, като адаптира специално вещество, хемоглобин, да пренася кислород. Благодарение на хемоглобина кръвта е в състояние да свързва кислорода 70 пъти, а въглеродния диоксид - 20 пъти повече от течната част на кръвта - нейната плазма.

Алвеола- тънкостенен мехур с диаметър 0,2 мм, пълен с въздух. Стената на алвеолите е изградена от един слой плоски епителни клетки, по чиято външна повърхност се разклонява мрежа от капиляри. Така обменът на газ се осъществява чрез много тънка преграда, образувана от два слоя клетки: стените на капиляра и стените на алвеолите.

Обмен на газ в тъканите (тъканно дишане)

Обменът на газове в тъканите се извършва в капилярите по същия принцип, както в белите дробове. Кислородът от тъканните капиляри, където концентрацията му е висока, преминава в тъканната течност с по-ниска концентрация на кислород. От тъканната течност той прониква в клетките и веднага влиза в окислителни реакции, така че в клетките практически няма свободен кислород.

Въглеродният диоксид, съгласно същите закони, идва от клетките, през тъканната течност, в капилярите. Освободеният въглероден диоксид насърчава дисоциацията на оксихемоглобина и сам влиза в комбинация с хемоглобина, образувайки карбоксихемоглобинтранспортирани до белите дробове и изхвърлени в атмосферата. Във венозната кръв, изтичаща от органите, въглеродният диоксид е както в свързано, така и в разтворено състояние под формата на въглена киселина, която лесно се разлага на вода и въглероден диоксид в капилярите на белите дробове. Въглеродната киселина може също да се комбинира с плазмени соли, за да образува бикарбонати.

В белите дробове, където навлиза венозна кръв, кислородът отново насища кръвта, а въглеродният диоксид от зоната с висока концентрация (белодробни капиляри) преминава в зоната с ниска концентрация (алвеоли). За нормален газообмен въздухът в белите дробове непрекъснато се замества, което се постига чрез ритмични атаки на вдишване и издишване, дължащи се на движенията на междуребрените мускули и диафрагмата.

Пренос на кислород в тялото

Значението на дишането.

Дъхе набор от физиологични процеси, които осигуряват обмен на газ между тялото и околната среда ( външно дишане), и окислителните процеси в клетките, в резултат на които се освобождава енергия ( вътрешно дишане). Обмен на газове между кръвта и атмосферния въздух ( обмен на газ) - осъществява се от дихателните органи.

Храната е източникът на енергия в тялото. Основният процес, който освобождава енергията на тези вещества, е процесът на окисление. Съпровожда се от свързване на кислород и образуване на въглероден диоксид. Като се има предвид, че в човешкото тяло няма резерви от кислород, непрекъснатото му снабдяване е жизненоважно. Прекратяването на достъпа на кислород до клетките на тялото води до тяхната смърт. От друга страна, въглеродният диоксид, образуван в процеса на окисление на веществата, трябва да бъде отстранен от тялото, тъй като натрупването на значително количество от него е животозастрашаващо. Усвояването на кислород от въздуха и отделянето на въглероден диоксид се осъществява чрез дихателната система.

Биологичното значение на дишането е:

• осигуряване на тялото с кислород;
• отстраняване на въглероден диоксид от тялото;
• окисляване на органични съединения на BJU с освобождаване на енергия, необходима за живот на човек;
• отстраняване на крайните продукти на метаболизма ( изпарения от вода, амоняк, сероводород и др.).