Atem. Die Gaszusammensetzung der Luftumgebung und ihre Wirkung auf den Organismus von Tieren

Die Kunst des Atmens besteht darin, so gut wie kein Kohlendioxid auszuatmen und so wenig wie möglich zu verlieren. Beispielsweise ist die Reaktion der pflanzlichen Biosynthese die Aufnahme von Kohlendioxid, die Verwertung von Kohlenstoff und die Freisetzung von Sauerstoff, und zu dieser Zeit existierte auf dem Planeten eine sehr üppige Vegetation. Kohlendioxid CO2 wird ständig in den Körperzellen produziert.

Atmung ist einerseits der Gasaustausch zwischen dem Blut und der äußeren Umgebung (äußere Atmung), andererseits der Gasaustausch zwischen Blut und Gewebezellen (innere oder Gewebeatmung).

Warum brauchen Menschen Kohlendioxid?

Sauerstoff ist am Stoffwechsel beteiligt. Daher führt die Unterbrechung der Sauerstoffversorgung zum Tod von Gewebe und Körper. Der Hauptteil des Atmungssystems des menschlichen Körpers sind die Lungen, die die Hauptfunktion der Atmung erfüllen - den Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen dem Körper und der äußeren Umgebung. Ein solcher Austausch ist möglich durch eine Kombination aus Belüftung, Diffusion von Gasen durch die Alveolar-Kapillar-Membran und Lungenkreislauf.

Wie verteilt sich Kohlendioxid in der Erdatmosphäre?

Bei der äußeren Atmung wird Sauerstoff aus der äußeren Umgebung an die Lungenbläschen abgegeben. Der Prozess der äußeren Atmung beginnt mit den oberen Atemwegen, die die eingeatmete Luft reinigen, erwärmen und befeuchten. Die Lungenventilation hängt vom Atemaustausch und der Atemfrequenz ab. Die Diffusion von Sauerstoff erfolgt durch den Acinus - eine strukturelle Einheit der Lunge, die aus den Atembronchiolen und Alveolen besteht.

Sauerstoff wird von Organismen zur Atmung benötigt. Der Sauerstoffmangel in der Luft beeinträchtigt das Leben lebender Organismen. Wenn die Sauerstoffmenge in der Luft auf 1/3 ihres Anteils abnimmt, verliert die Person das Bewusstsein, und wenn sie auf 1/4 davon abnimmt, stoppt die Atmung und der Tod tritt ein.

Es wird in Hochöfen geblasen, um das Schmelzen von Metallen zu beschleunigen. Kohlendioxid entsteht bei der Verbrennung (Holz, Torf, Kohle, Öl). Vieles davon wird während der Atmung von Organismen, einschließlich Menschen, in die Luft freigesetzt. Da Kohlendioxid schwerer als Luft ist, kommt es in größeren Mengen in den unteren Schichten der Atmosphäre vor und sammelt sich in den Vertiefungen der Erde (Höhlen, Bergwerke, Schluchten).

Der Mensch verwendet in großem Umfang Kohlendioxid, um Obst und Mineralwasser beim Abfüllen mit Kohlensäure zu karbonisieren. Kohlendioxid geht wie Sauerstoff unter starker Kompression und niedriger Temperatur aus einem gasförmigen Zustand in einen flüssigen und festen Zustand über. Kohlendioxid im festen Zustand wird als Trockeneis bezeichnet. Es wird in Kühlschränken bei der Konservierung von Eiscreme, Fleisch und anderen Produkten verwendet.

Kohlendioxid unterstützt die Verbrennung nicht, es ist schwerer als Luft und wird daher zum Löschen von Bränden verwendet. Warum können Menschen und andere Lebewesen nicht ohne Sauerstoff leben? Warum ist immer Sauerstoff in der Luft? Wie wird flüssiger Sauerstoff hergestellt und wo wird er verwendet?

Woher kommen Blasen (Kohlendioxid) in Soda?

Luft ist eine Mischung aus natürlichen Gasen - Stickstoff, Sauerstoff, Argon, Kohlendioxid, Wasser und Wasserstoff. Es ist die primäre Energiequelle für alle Organismen und der Schlüssel zu gesundem Wachstum und langem Leben. Dank der Luft in Organismen findet der Stoffwechsel- und Entwicklungsprozess statt. Die für Wachstum und Leben von Pflanzen notwendigen Grundbestandteile sind Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf und Bodenluft. Sauerstoff ist für die Atmung notwendig und Kohlendioxid für die Kohlenstoffernährung.

Auch Wurzeln, Blätter und Stängel von Pflanzen benötigen dieses Element. Kohlendioxid dringt in die Pflanze durch ihre Spaltöffnungen in das Blattmedium ein und dringt in die Zellen ein. Je höher die Kohlendioxidkonzentration, desto besser wird das Pflanzenleben. Luft spielt auch bei der Bildung von mechanischen Geweben in Landpflanzen eine besondere Rolle.

Alter, Geschlecht, Größe und körperliche Aktivität stehen in direktem Zusammenhang mit der verbrauchten Luftmenge. Tiere reagieren sehr empfindlich auf Sauerstoffmangel. Dies führt zur Ansammlung schädlicher Giftstoffe im Körper. Sauerstoff ist notwendig, um das Blut und Gewebe eines Lebewesens zu sättigen. Daher beschleunigt sich bei einem Mangel an diesem Element bei Tieren die Atmung, der Blutfluss beschleunigt sich, oxidative Prozesse im Körper nehmen ab und das Tier wird unruhig.

Kohlendioxid ist nicht schuld an der Erderwärmung

Luft ist ein lebenswichtiger Faktor für den Menschen. Es wird durch das Blut durch den Körper transportiert und sättigt jedes Organ und jede Zelle des Körpers. In der Luft findet der Wärmeaustausch des menschlichen Körpers mit der Umgebung statt. Die Essenz dieses Austauschs ist die Konvektionsfreisetzung von Wärme und die Verdunstung von Feuchtigkeit aus ihren menschlichen Lungen. Mit Hilfe der Atmung sättigt eine Person den Körper mit Energie. Der Grund dafür ist die industrielle und technogene Tätigkeit des Menschen.

Ein Erwachsener macht im Ruhezustand durchschnittlich 14 Atembewegungen pro Minute, die Atemfrequenz kann jedoch erheblichen Schwankungen unterliegen (von 10 bis 18 pro Minute). Ein Erwachsener macht 15-17 Atemzüge pro Minute und ein Neugeborenes 1 Atemzug pro Sekunde. Die übliche ruhige Ausatmung erfolgt weitgehend passiv, während die inneren Zwischenrippenmuskeln und einige Bauchmuskeln aktiv arbeiten.

Unterscheiden Sie zwischen den oberen und unteren Atemwegen. Der symbolische Übergang der oberen Atemwege in die unteren erfolgt am Schnittpunkt des Verdauungs- und Atmungssystems im oberen Teil des Kehlkopfes. Das Ein- und Ausatmen erfolgt durch Veränderung der Brustgröße mit Hilfe der Atemmuskulatur. Während eines Atemzugs (in einem ruhigen Zustand) treten 400-500 ml Luft in die Lunge ein. Dieses Luftvolumen wird Atemzugvolumen (TO) genannt. Die gleiche Menge Luft tritt bei einem ruhigen Ausatmen aus der Lunge in die Atmosphäre ein.

Nach maximaler Ausatmung verbleiben etwa 1500 ml Luft in der Lunge, das sogenannte Residualvolumen der Lunge. Die Atmung ist eine der wenigen Körperfunktionen, die bewusst und unbewusst gesteuert werden kann. Arten der Atmung: tief und flach, häufig und selten, obere, mittlere (Brust) und untere (Bauch).

Die Lungen (lateinisch pulmo, andere griechische πνεύμων) befinden sich in der Brusthöhle, umgeben von den Knochen und Muskeln der Brust. Darüber hinaus ist das Atmungssystem an so wichtigen Funktionen wie Thermoregulation, Stimmbildung, Geruchsbildung, Befeuchtung der eingeatmeten Luft beteiligt.

Bei sinkender Umgebungstemperatur nimmt der Gasaustausch bei warmblütigen Tieren (insbesondere bei kleinen) infolge einer erhöhten Wärmeproduktion zu. Beim Menschen steigt sie bei mäßiger Leistung nach 3-6 Minuten an. nach dem Start erreicht sie ein bestimmtes Niveau und bleibt dann während der gesamten Arbeitszeit auf diesem Niveau. Untersuchungen zu Veränderungen des Gasaustausches bei körperlicher Normalarbeit werden in der Arbeits- und Sportphysiologie, in der Klinik zur Beurteilung des Funktionszustandes der am Gasaustausch beteiligten Systeme herangezogen.

Wie wird Sauerstoff in der Industrie eingesetzt? Es stellte sich heraus, dass Kohlendioxid bis zu einer bestimmten Grenze zu einer vollständigeren Aufnahme von Sauerstoff durch den Körper beiträgt. Kohlendioxid ist auch an der Biosynthese von tierischem Eiweiß beteiligt, einige Wissenschaftler sehen darin einen möglichen Grund für die Existenz riesiger Tiere und Pflanzen vor vielen Millionen Jahren.

Ziele:

• Studium des Materials über die Bedeutung der Luft für lebende Organismen, über die Veränderung der Luftzusammensetzung, den Zusammenhang zwischen den in lebenden Organismen ablaufenden Prozessen und der Welt um sie herum.
• Entwickeln Sie die Fähigkeit, mit Handzetteln zu arbeiten, zu beobachten, Schlussfolgerungen zu ziehen; fördern die Ausbildung kommunikativer Kompetenzen.
• Bei den Schülern eine ökologische Kultur, die Grundlagen einer Weltanschauung zu formen, die Grundlagen eines gesunden Lebensstils zu vermitteln.

WÄHREND DER KLASSEN

I. Organisatorischer Moment(1 Minute.)

II. Wissensüberprüfung(5-7 Minuten)

1. Führen Sie Überprüfungsarbeiten durch. Geben Sie eine Auswahl an (1 von 3)

Erledige eine der drei Aufgaben.

Ein Test.

Wähle die richtigen Antworten.

1. Wählen Sie die richtigen Aussagen aus, die die Eigenschaften der Luft charakterisieren:

a. komprimieren und belastbar
b. sie können nicht atmen
in. leitet Wärme schlecht

2. Ein Gerät zur Durchführung von Unterwasserarbeiten heißt:

a. Caisson
b. Barometer
in. Manometer

3. Das Gas, das die Verbrennung und Atmung unterstützt, heißt:

a. Kohlensäure
b. Sauerstoff
in. Stickstoff-

4. Das Gas, das den größten Teil der Luft ausmacht:

a. Stickstoff-
b. Sauerstoff
in. Neon-

5. Die Lufthülle der Erde heißt:

a. Lithosphäre
b. Hydrosphäre
in. Atmosphäre

6. Gas, das alle Lebewesen vor Sonneneinstrahlung schützt:

a. Stickstoff-
b. Ozon
in. Sauerstoff.

Antworten: 1 - a, c; 2 - ein; 3 - b; 4 - ein; 5 - ein; 6 - b.

B. Wählen Sie die richtigen Aussagen aus

1. Luft ist kompressibel und elastisch.
2. Luft kann nicht geatmet werden.
3. Luft ist ein Gasgemisch.
4. Stickstoff in der Luft beträgt 21%.
5. Kohlenmonoxid ist für die Atmung unerlässlich.
6. Ozon schützt lebende Organismen vor Strahlung.

2. Füllen Sie das Diagramm und Diagramm "Zusammensetzung der Luft" aus

Antworten. Planen: Stickstoff / Sauerstoff / Kohlendioxid / Edelgase / Wasserdampf, Staub, Ruß.

Diagramm: 78%, 21%, 1%.

3. Peer-Review(Die Antworten werden an die Tafel geschrieben.) Sprechen Sie die Antworten aus.

Sportunterricht Minute

Bitte stellen Sie sich in die Nähe Ihrer Schreibtische.
Derjenige, der auf „5“ geschrieben hat, wird seine Hände heben.
Derjenige, der auf „4“ geschrieben hat, wird seine Hände zu seinen Schultern heben.
Derjenige, der auf „3“ geschrieben hat, steht mit gesenkten Händen da.

III. Neues Material lernen. 20-25min.

1. Probleme : Ist es möglich zu leben und nicht zu atmen?
………………..

Machen wir ein einfaches Experiment. Halten Sie den Atem an, notieren Sie die Zeit, zu der Sie mit dem Experiment begonnen haben, und dann die Zeit, zu der Sie erneut Luft geholt haben. Zählen Sie, wie viele Sekunden Sie nicht atmen konnten?

Auswahl:

1) selbstständig stundenweise arbeiten;
2) Arbeit unter Anleitung eines Lehrers.

So, einverstanden - nicht viel! Ein Mensch kann mehrere Wochen ohne Nahrung auskommen, da in den Zellen ein Nährstoffvorrat vorhanden ist. Sie können mehrere Tage ohne Wasser leben - seine Versorgung im Körper reicht für fast eine Woche.

• Warum müssen wir ständig atmen, auch wenn wir schlafen?
• Wahrscheinlich verbraucht der Körper die zum Leben notwendige Luft und muss ständig nachgefüllt werden.
• Ratet mal, was in der heutigen Lektion besprochen wird?

2. Das Thema der Lektion: Die Bedeutung der Luft für lebende Organismen. Änderung der Luftzusammensetzung. Verbrennung. Atem".

- Leute, wovon redet ihr? weiß schon? Was würdest du wollte wissen?(subjektive Erfahrung)

3. Zweck Welche Bedeutung die Luft für Lebewesen hat, wie sich die Zusammensetzung der Luft beim Atmen verändert, wie die in Lebewesen und ihrer Umwelt ablaufenden Prozesse zusammenhängen, erfahren Sie in der heutigen Lektion.

4. Motivation

- Leute, warum müssen wir diese Themen studieren?
– Die Kenntnis dieser Themen hilft beim Studium der Physik, Chemie, Biologie, Ökologie; helfen, ihre Gesundheit und die Gesundheit anderer zu erhalten; Respektieren Sie die Natur um uns herum.

5. Neues Material mit Handouts lernen

A. Änderungen in der Luftzusammensetzung

Unterscheidet sich eingeatmete Luft von ausgeatmeter Luft?
Um dies zu überprüfen, können Sie laufen ein Erlebnis. In zwei Reagenzgläser wird Kalkwasser gegossen, das sich in Gegenwart von Kohlendioxid verändert. Es ist auch in der Luft vorhanden, die wir atmen, aber nicht viel davon. Das Gerät ist so konzipiert, dass die eingeatmete Luft in das Reagenzglas Nr. 1 und die ausgeatmete Luft in das Reagenzglas Nr. 2 eintritt. Je mehr Kohlendioxid in der Luft ist, desto stärker ändert sich die Farbe des Kalkwassers. Eine Person atmet in eine Röhre: einatmen - ausatmen, einatmen - ausatmen.
Die Flüssigkeit im Reagenzglas Nr. 2 wird weiß, im Reagenzglas Nr. 1 - leicht trüb.

Schreiben Sie die Ausgabe: Kohlendioxid in der ausgeatmeten Luft wurde ... als es beim Einatmen war.

Nachweis von Kohlendioxid in der Ausatemluft.

B. Die Bedeutung der Luft für lebende Organismen

1) Der Körper verbraucht Sauerstoff und produziert Kohlendioxid. Sauerstoff wird einem lebenden Organismus ständig zugeführt und Kohlendioxid wird ihm entzogen. Dieser Austauschprozess Gase nennt man Gasaustausch. Es kommt in jedem lebenden Organismus vor.

2) Besteht der Körper aus einer Zelle, dann nimmt die Zelle Sauerstoff direkt aus der Umgebung auf. Amöben zum Beispiel nehmen es aus dem Wasser auf und geben Kohlendioxid aus dem Körper an das Wasser ab.

Bei lebenden Organismen, die aus einer einzigen Zelle bestehen, findet der Gasaustausch mit der Umgebung über die Oberfläche der Zelle statt.

3 ) Es ist viel schwieriger, jede Zelle mit Sauerstoff zu versorgen ein Organismus, bestehend aus viele verschiedene Zellen, von denen die meisten nicht an der Oberfläche, sondern im Inneren des Körpers liegen. Wir brauchen „Helfer“, die jede Zelle mit Sauerstoff versorgen und ihr Kohlendioxid entziehen. Solche Helfer bei Tier und Mensch sind die Atmungsorgane und das Blut.
Durch die Atmungsorgane gelangt Sauerstoff aus der Umgebung in den Körper und das Blut trägt ihn durch den Körper zu jeder lebenden Zelle. Auf die gleiche Weise, aber in umgekehrter Richtung, wird angesammeltes Kohlendioxid aus jeder Zelle und dann aus dem gesamten Organismus entfernt.

4) Verschiedene Tiere passen sich auf unterschiedliche Weise an, um den lebensnotwendigen Sauerstoff zu erhalten. Dies liegt daran, dass einige Tiere in Wasser gelösten Sauerstoff erhalten, andere - aus atmosphärischer Luft.

Fische nimmt mit Hilfe von Kiemen Sauerstoff aus dem Wasser auf. Durch sie wird Kohlendioxid an die Umwelt abgegeben.
Schwimmender Käfer lebt im Wasser, atmet aber atmosphärische Luft. Zum Atmen legt es das Ende des Bauches aus dem Wasser und erhält Sauerstoff durch die Atemöffnungen und setzt Kohlendioxid frei.
Beim Frosch Der Gasaustausch erfolgt über feuchte Haut und Lunge.
Siegel kann bis zu 15 Minuten unter Wasser bleiben. Beim Tauchen im Atmungs- und Kreislaufsystem des Tieres treten erhebliche Veränderungen auf: Die Gefäße werden verengt und teilweise vollständig komprimiert. Nur die für das Leben wichtigsten Organe werden durchblutet: Herz und Gehirn. Sauerstoff wird wirtschaftlich verbraucht, wodurch das Tier lange unter Wasser bleiben kann.

5) Wie atmen Pflanzen?

Jede lebende Zelle der Wurzel, des Blattes und des Stängels atmet, nimmt Sauerstoff aus der Umgebung auf und gibt Kohlendioxid ab. Wurzelzellen erhalten Sauerstoff aus dem Boden. In den Blättern der meisten Pflanzen findet der Gasaustausch durch Stomata (Schlitze) statt
zwischen speziellen Zellen) und am Stamm - durch Lentizellen (kleine Tuberkel mit Löchern in der Rinde). Luft befindet sich im Raum zwischen den Zellen - in den Interzellularräumen.

Alle lebenden Organismen erhalten also auf die eine oder andere Weise lebenslangen Sauerstoff. Warum ist es so notwendig? (Für den Atem jeder Zelle.)
Aber wir haben eine sehr wichtige Frage nicht herausgefunden: Wohin verschwindet der Sauerstoff? Schließlich gelangt es ständig in den Körper. Wahrscheinlich treten einige Veränderungen auf und anstelle von Sauerstoff erscheint Kohlendioxid in jeder Zelle.
Was ist los? Ist es ein Zufall, dass wir mehrmals am Tag essen und ständig atmen? Gibt es einen Zusammenhang zwischen dem ständigen Verbrauch von Nährstoffen und dem Verbrauch von Sauerstoff?

Auch Wissenschaftler interessieren sich für dieses Thema. Und hier ist, was sie herausfanden.

• Nährstoffe (a und b) gelangen in jede Zelle, da jede lebende Zelle ernährt werden muss.
• Aus diesen Stoffen a und b bildet die Zelle ihren Lebensstoff AB.
• Sauerstoff dringt in jede Zelle ein.
• Sauerstoff wirkt auf die AB-Substanz ein und es wird Energie freigesetzt.

a, b, AB - Substanzen, die für das Leben der Zelle notwendig sind (Nährstoffe);
c, d - zellschädigende Substanzen (Zerfallsprodukte);
O ist die in verschiedenen Substanzen enthaltene Energie.

Seit Milliarden von Jahren nehmen alle Lebewesen Sauerstoff auf und geben Kohlendioxid an die Umwelt ab. Die Pflanze selbst benötigt Sauerstoff zum Atmen. Was geschieht? Dieselbe Pflanze nimmt sowohl Sauerstoff auf als auch gibt ihn ab.
Wie wird der Sauerstoffvorrat auf der Erde wieder aufgefüllt?
Was passiert in den Blättern von Pflanzen im Licht?

Aufschreiben: Pflanzen produzieren organisches Material. Dadurch wird Sauerstoff an die Umgebung abgegeben.
Die Pflanze atmet Tag und Nacht. Es wird mehr Sauerstoff produziert als beim Atmen verbraucht wird.

C. Erledigen Sie die Aufgabe schriftlich

Beenden Sie das Angebot.

eines). In jeden lebenden Organismus tritt die Atmung ein ... , fällt aber auf. ... Dieser Prozess des Gasaustausches wird genannt ....
2) Beim Eintritt in jede Zelle wird Sauerstoff verbraucht, um die notwendige Energie zu erhalten. Deshalb atmen Mensch und Tier beim Laufen, wenn Energie benötigt wird ... als in Ruhe.
3) Sauerstoff wirkt ein ... Substanzen, die sich in der Zelle befinden, wodurch der Körper das zum Leben Notwendige erhält ....
4) Je mehr Energie verbraucht wird, desto mehr braucht der Körper ... und Nährstoffe.
5) Eine Person, die einen aktiven Lebensstil führt, braucht mehr ... Substanzen u ....
6) Alle lebenden Organismen erhalten Sauerstoff und Nährstoffe zum Leben ... Umgebung.
7) Die Verschmutzung von Luft, Nahrung und Wasser kann zum Tod führen ... .
8) Pflanzen liefern alle lebenden Organismen ... und ... .

Selbsttest.

• Sauerstoff, Kohlendioxid, Gasaustausch.
• Öfters.
• Organisches Material, Energie.
• Sauerstoff.
• Nährstoffe und Sauerstoff.
• Umfeld.
• lebende Organismen.
• Nährstoffe und Sauerstoff.

G. Optional: Erklären Sie die Zeichnung, ordnen Sie Zahlen und Buchstaben zu, bestimmen Sie die Tageszeit.

1 2 3

a. Die Pflanze nimmt Sauerstoff auf und gibt Kohlendioxid ab, dh sie atmet.
b. Pflanze absorbiert ... , zuordnet …, bilden im Licht organische Substanzen für die Ernährung.
in. Die Pflanze nimmt Sauerstoff auf … d.h. atmet.

Antworten: 1a tagsüber; 2b absorbiert tagsüber Kohlendioxid, setzt Sauerstoff frei; 3c setzt nachts Kohlendioxid frei.

IV. Verankerung(5 Minuten.)

1. Besprechen Sie mit Ihren Schreibtischkollegen, was getan werden muss, damit Sie sich im Büro wohlfühlen.

2. Machen Sie ein Memo „Maßnahmen zur Verbesserung der Umweltsituation im Klassenzimmer“.

3. Wählen Sie aus Folgendem:

1. Lüften Sie das Klassenzimmer häufiger.
2. Vermeiden Sie Handlungen im Zusammenhang mit Verbrennungen.
3. Holen Sie sich die erforderliche Anzahl von Pflanzen.
4. Spielen Sie mehr Chips.
5. Nichts ändern.
6. Ihre Wahl.

V. Hausaufgaben(3 Minuten.)

1. Lösen Sie ein Problem pro Auswahl.

• Es ist bekannt, dass sich Stickstoff in Wasser schlechter löst als Sauerstoff. Wie unterscheidet sich in Wasser gelöste Luft von atmosphärischer Luft?
• Berechnen Sie, wie viel Sauerstoff in einer Literflasche nach Volumen ist.

2. Erklären Sie den Satz „Wir brauchen es wie Luft“

VI. Betrachtung

Im Unterricht habe ich gelernt...

Um die Entstehungswege des Lebens zu kennen, müssen Sie zuerst die Zeichen und Eigenschaften lebender Organismen studieren. Die Kenntnis der chemischen Zusammensetzung, des Aufbaus und verschiedener im Körper ablaufender Prozesse ermöglicht es, den Ursprung des Lebens zu verstehen. Dazu lernen wir die Merkmale der Entstehung der ersten anorganischen Substanzen im Weltraum und das Auftreten eines Planetensystems kennen.

Atmosphäre der alten Erde. Nach den neuesten Daten von Weltraumwissenschaftlern entstanden Himmelskörper vor 4,5 bis 5 Milliarden Jahren. In den ersten Stadien der Entstehung der Erde bestand ihre Zusammensetzung aus Oxiden, Karbonaten, Metallkarbiden und Gasen, die aus den Tiefen von Vulkanen ausbrachen. Infolge der Verdichtung der Erdkruste und der Einwirkung von Gravitationskräften begann eine große Wärmemenge freigesetzt zu werden. Der Temperaturanstieg der Erde wurde durch den Zerfall radioaktiver Verbindungen und die ultraviolette Strahlung der Sonne beeinflusst. Damals existierte Wasser auf der Erde in Form von Dampf. In den oberen Luftschichten sammelte sich Wasserdampf zu Wolken, die in Form von heftigen Regenfällen auf die Oberfläche heißer Steine ​​fielen und dann wieder verdunstend in die Atmosphäre aufstiegen. Blitze zuckten auf der Erde, Donner grollte. Das ging lange so. Allmählich begannen die Oberflächenschichten der Erde abzukühlen. Durch starke Regenfälle bildeten sich kleine Stauseen. Heiße Lavaströme, die aus Vulkanen und Asche flossen, fielen in Primärreservoirs und veränderten kontinuierlich die Umweltbedingungen. Solche kontinuierlichen Umweltveränderungen trugen zur Entstehung von Reaktionen zur Bildung organischer Verbindungen bei.
Die Erdatmosphäre enthielt schon vor der Entstehung des Lebens Methan, Wasserstoff, Ammoniak und Wasser (1). Als Ergebnis der chemischen Reaktion der Kombination von Saccharosemolekülen wurden Stärke und Ballaststoffe gebildet und Proteine ​​​​wurden aus Aminosäuren gebildet (2,3). Aus Saccharose- und Stickstoffverbindungen wurden selbstregulierende DNA-Moleküle gebildet (4) (Abb. 9).

Reis. 9. Vor ungefähr 3,8 Milliarden Jahren wurden die ersten komplexen Verbindungen durch chemische Reaktionen gebildet

In der Primäratmosphäre der Erde gab es keinen freien Sauerstoff. Sauerstoff traf sich in Form von Verbindungen aus Eisen, Aluminium, Silizium und war an der Bildung verschiedener Mineralien der Erdkruste beteiligt. Darüber hinaus war Sauerstoff in der Zusammensetzung von Wasser und einigen Gasen (z. B. Kohlendioxid) vorhanden. Wasserstoffverbindungen mit anderen Elementen bildeten auf der Erdoberfläche giftige Gase. Die ultraviolette Strahlung der Sonne war eine der notwendigen Energiequellen für die Bildung organischer Verbindungen. Methan, Ammoniak und andere Gase sind in der Erdatmosphäre weit verbreitet (Abb. 10).

Reis. 10. Das Anfangsstadium der Entstehung des Lebens auf der Erde. Bildung komplexer organischer Verbindungen im Primärozean

Bildung organischer Verbindungen auf abiogenem Weg. Die Kenntnis der Umweltbedingungen in den Anfängen der Erdentwicklung war für die Wissenschaft von großer Bedeutung. Einen besonderen Platz in diesem Bereich nimmt die Arbeit des russischen Wissenschaftlers A. I. Oparin (1894-1980) ein. 1924 schlug er die Möglichkeit einer chemischen Evolution vor, die die Anfangsstadien der Erdentwicklung durchläuft. Die Theorie von AI Oparin basiert auf der allmählichen langfristigen Komplikation chemischer Verbindungen.
Die amerikanischen Wissenschaftler S. Miller und G. Urey führten 1953 nach der Theorie von A. I. Oparin Experimente durch. Durch eine elektrische Entladung durch ein Gemisch aus Methan, Ammoniak und Wasser erhielten sie verschiedene organische Verbindungen (Harnstoff, Milchsäure, verschiedene Aminosäuren). Später wurden solche Experimente von vielen Wissenschaftlern wiederholt. Die erhaltenen Ergebnisse der Experimente bewiesen die Richtigkeit der Hypothese von A. I. Oparin.
Dank der Schlussfolgerungen der oben erwähnten Experimente wurde bewiesen, dass als Ergebnis der chemischen Evolution der Urerde biologische Monomere gebildet wurden.

Bildung und Entwicklung von Biopolymeren. Die Gesamtheit und Zusammensetzung der in verschiedenen Wasserräumen der Urerde gebildeten organischen Verbindungen waren unterschiedlich hoch. Die Bildung solcher Verbindungen auf abiogenem Wege wurde experimentell nachgewiesen.
Der amerikanische Wissenschaftler S. Fox vertrat 1957 die Meinung, dass Aminosäuren Peptidbindungen bilden können, indem sie sich ohne die Beteiligung von Wasser miteinander verbinden. Er bemerkte, dass, wenn trockene Mischungen von Aminosäuren erhitzt und dann abgekühlt werden, ihre proteinähnlichen Moleküle Bindungen eingehen. S. Fox kam zu dem Schluss, dass an der Stelle der ehemaligen Wasserräume unter dem Einfluss von Lavaströmen und Sonneneinstrahlung eigenständige Verbindungen von Aminosäuren entstanden, aus denen primäre Polypeptide entstanden.

Die Rolle von DNA und RNA in der Evolution des Lebens. Der Hauptunterschied zwischen Nukleinsäuren und Proteinen ist die Fähigkeit, exakte Kopien der ursprünglichen Moleküle zu duplizieren und zu reproduzieren. 1982 entdeckte der amerikanische Wissenschaftler Thomas Check die enzymatische (katalytische) Aktivität von RNA-Molekülen. Als Ergebnis kam er zu dem Schluss, dass RNA-Moleküle die allerersten Polymere auf der Erde sind. Im Vergleich zu RNA sind DNA-Moleküle in schwach alkalischen wässrigen Lösungen stabiler bei Zerfallsvorgängen. Und die Umgebung mit solchen Lösungen befand sich in den Gewässern der Primärerde. Derzeit bleibt dieser Zustand nur in der Zusammensetzung der Zelle erhalten. DNA-Moleküle und Proteine ​​sind miteinander verbunden. Beispielsweise schützen Proteine ​​DNA-Moleküle vor den schädlichen Auswirkungen ultravioletter Strahlen. Wir können Proteine ​​und DNA-Moleküle nicht als lebende Organismen bezeichnen, obwohl sie einige Merkmale lebender Körper aufweisen, da sie keine vollständig ausgebildeten biologischen Membranen haben.

Evolution und Bildung biologischer Membranen. Die parallele Existenz von Proteinen und Nukleinsäuren im Weltraum hat möglicherweise den Weg für die Entstehung lebender Organismen geebnet. Dies könnte nur in Gegenwart von biologischen Membranen geschehen. Dank biologischer Membranen entsteht eine Verbindung zwischen der Umwelt und Proteinen, Nukleinsäuren. Nur durch biologische Membranen erfolgt der Prozess des Stoffwechsels und der Energie. Über Millionen von Jahren fügten die immer komplexer werdenden primären biologischen Membranen der Zusammensetzung verschiedene Proteinmoleküle hinzu. So entstanden durch allmähliche Komplikation die ersten lebenden Organismen (Protobionten). Protobionten entwickelten nach und nach Systeme der Selbstregulierung und Selbstreproduktion. Die ersten lebenden Organismen, die sich an das Leben in einer sauerstofffreien Umgebung angepasst haben. All dies entspricht der Meinung von AI Oparin. Die Hypothese von A. I. Oparin in der Wissenschaft wird als Koazervatentheorie bezeichnet. Diese Theorie wurde 1929 von dem englischen Wissenschaftler D. Haldane unterstützt. Multimolekulare Komplexe mit einer dünnen wässrigen Hülle an der Außenseite werden als Koazervate oder Koazervattröpfchen bezeichnet. Einige Proteine ​​in der Zusammensetzung von Koazervaten fungierten als Enzyme, und Nukleinsäuren erwarben die Fähigkeit, Informationen durch Vererbung zu übertragen (Abb. 11).

Reis. 11. Bildung von Koazervaten - multimolekulare Komplexe mit einer wässrigen Hülle

Allmählich entwickelten Nukleinsäuren die Fähigkeit zur Vervielfältigung. Die Verbindung des Koazervattropfens mit der Umgebung führte zum allerersten einfachen Austausch von Materie und Energie auf der Erde.
Daher lauten die Hauptbestimmungen der Theorie des Ursprungs des Lebens nach A. I. Oparin wie folgt:

1. durch den direkten Einfluss von Umweltfaktoren wurden organische Substanzen aus anorganischen Substanzen gebildet;
2. gebildete organische Substanzen beeinflussten die Bildung komplexer organischer Verbindungen (Enzyme) und freier selbstreproduzierender Gene;
3. gebildete freie Gene kombiniert mit anderen hochmolekularen organischen Substanzen;
4. bei makromolekularen Substanzen traten nach und nach Protein-Lipid-Membranen an der Außenseite auf;
5. Als Ergebnis dieser Prozesse erschienen Zellen.

Die moderne Sicht auf die Entstehung des Lebens auf der Erde heißt
die Theorie der Biopoese (organische Verbindungen werden aus lebenden Organismen gebildet). Derzeit wird es als biochemische Evolutionstheorie der Entstehung des Lebens auf der Erde bezeichnet. Diese Theorie wurde 1947 von dem englischen Wissenschaftler D. Bernal vorgeschlagen. Er unterschied drei Stadien der Biogenese. Die erste Stufe ist die Entstehung biologischer Monomere auf abiogenem Weg. Die zweite Stufe ist die Bildung von biologischen Polymeren. Die dritte Stufe ist die Entstehung von Membranstrukturen und den ersten Organismen (Protobionten). Die Gruppierung komplexer organischer Verbindungen in der Zusammensetzung von Koazervaten und ihre aktive Wechselwirkung miteinander schaffen Bedingungen für die Bildung von selbstregulierenden heterotrophen Protozoen-Organismen.
Im Prozess der Entstehung des Lebens fanden komplexe evolutionäre Veränderungen statt - die Bildung organischer Substanzen aus anorganischen Verbindungen. Zuerst erschienen chemosynthetische Organismen, dann allmählich photosynthetische Organismen. Photosynthetische Organismen spielten eine große Rolle beim Auftreten von mehr freiem Sauerstoff in der Erdatmosphäre.
Die chemische Evolution und Evolution der ersten Organismen (Protobionten) auf der Erde dauerte bis zu 1-1,5 Milliarden Jahre (Abb. 12).

Reis. 12. Schema des Übergangs der chemischen Evolution zur biologischen

Primäre Atmosphäre. biologische Membran. Koazervat. Protobiont. Theorie der Biopoese.

1. Himmelskörper, einschließlich des Globus, erschienen vor 4,5 bis 5 Milliarden Jahren.
2. Während der Entstehung der Erde gab es viel Wasserstoff und seine Verbindungen, aber keinen freien Sauerstoff.
3. In der Anfangsphase der Entwicklung der Erde war die einzige Energiequelle die ultraviolette Strahlung der Sonne.
4. AI Oparin vertrat die Meinung, dass in der Anfangszeit auf der Erde nur chemische Evolution stattfindet.
5. Auf der Erde tauchten erstmals biologische Monomere auf, aus denen nach und nach Proteine ​​und Nukleinsäuren (RNA, DNA) gebildet wurden.
6. Die ersten Organismen, die auf der Erde erschienen, waren Protobionten.
7. Multimolekulare Komplexe, die von einer dünnen wässrigen Hülle umgeben sind, werden als Koazervate bezeichnet.
1. Was ist ein Koazervat?
2. Was ist die Bedeutung der Theorie von A. I. Oparin?
3. Welche giftigen Gase befanden sich in der frühen Atmosphäre?
1. Beschreiben Sie die Zusammensetzung der Primäratmosphäre.
2. Welche Theorie über die Bildung von Aminosäuren auf der Erdoberfläche wurde von S. Fox vorgestellt?
3. Welche Rolle spielen Nukleinsäuren in der Evolution des Lebens?

1. Was ist die Essenz der Experimente von S. Miller und G. Urey?
2. Worauf stützte sich A. I. Oparin in seinen Hypothesen?
3. Nennen Sie die Hauptstadien der Entstehung des Lebens.

* Teste Dein Wissen!
Fragen zur Überprüfung. Kapitel 1. Ursprung und Anfangsstadien der Entwicklung des Lebens auf der Erde

1. Die Ebene der Organisation des Lebens, auf der globale Probleme gelöst werden.
2. Individuelle Entwicklung einzelner Organismen.
3. Stabilität der inneren Umgebung des Körpers.
4. Die Theorie der Entstehung des Lebens durch die chemische Evolution anorganischer Substanzen.
5. Historische Entwicklung der Organismen.
6. Die Organisationsebene des Lebens, bestehend aus Zellen und Interzellularsubstanzen.
7. Die Eigenschaft lebender Organismen, ihre eigene Art zu reproduzieren.
8. Der Lebensstandard, gekennzeichnet durch die Einheit der Gemeinschaft lebender Organismen und der Umwelt.
9. Ein Lebensstandard, der durch das Vorhandensein von Nukleinsäuren und anderen Verbindungen gekennzeichnet ist.
10. Die Eigenschaft, die Lebenstätigkeit lebender Organismen nach Jahreszyklen zu verändern.
11. Ein Blick auf die Einführung von Leben von anderen Planeten.
12. Die Organisationsebene des Lebens, repräsentiert durch die strukturelle und funktionelle Einheit aller lebenden Organismen auf der Erde.
13. Die Eigenschaft der engen Verbindung lebender Organismen mit der Umwelt.
14. Eine Theorie, die den Ursprung des Lebens mit der Wirkung von "Lebenskräften" verbindet.
15. Die Eigenschaft lebender Organismen, Eigenschaften an ihre Nachkommen weiterzugeben.
16. Ein Wissenschaftler, der mit Hilfe einfacher Erfahrung die Unrichtigkeit der Theorie der spontanen Erzeugung von Leben bewies.
17. Russischer Wissenschaftler, der die Theorie der Entstehung des Lebens auf abiogene Weise vorschlug.
18. Das lebensnotwendige Gas, das in der Zusammensetzung der Primäratmosphäre fehlte.
19. Ein Wissenschaftler, der eine Meinung über die Bildung einer Peptidbindung durch die Verbindung von Aminosäuren ohne die Beteiligung von Wasser äußerte.
20. Die allerersten lebenden Organismen mit einer biologischen Membran.
21. Komplexe mit hohem Molekulargewicht, umgeben von einer dünnen wässrigen Hülle.
22. Der Wissenschaftler, der als erster das Konzept des Lebens definierte.
23. Die Eigenschaft lebender Organismen, auf verschiedene Einflüsse von Umweltfaktoren zu reagieren.
24. Die Eigenschaft, die Vererbungszeichen lebender Organismen unter dem Einfluss verschiedener Umweltfaktoren zu verändern.
25. Die Organisationsebene des Lebens, auf der sich die ersten einfachen evolutionären Veränderungen bemerkbar machen.

Atem- Das ist für uns ein so natürlicher Vorgang, dass wahrscheinlich nur wenige Menschen darüber nachdenken, wie wir atmen und was. Daran dachte ich als Kind, als meine Atmung durch eine Erkältung gestört wurde. Dann ließ mich meine verstopfte Nase einfach an nichts anderes mehr denken.

Was wir alle atmen

Seit der Schulbank wissen wir alle, dass ein Mensch atmen muss Sauerstoff wird benötigt. Es ist eines der wichtigsten Elemente, um das Leben auf unserem Planeten in der gewohnten Form zu erhalten. Sauerstoff findet sich nicht nur in der Luft. Es ist auch ein Bestandteil der Hydrosphäre der Erde. Aus diesem Grund hat Wasser auch Leben.

Wie das chemische Element Sauerstoff entdeckt wurde Karl Schele weit zurück im Jahr 1773.

Fakten über Sauerstoff

Sauerstoff ist nicht nur lebensnotwendig, sondern auch ein sehr merkwürdiges Element. Hier ist eine Auswahl an interessanten Fakten, von denen Sie vielleicht noch nichts gehört haben:

Was passiert, wenn Sie reinen Sauerstoff einatmen?

Wie ich oben sagte, ist Sauerstoff in seiner reinen Form und in hoher Konzentration gefährlich und sogar giftig. Und was passiert mit einer Person, wenn sie es für einige Zeit einatmet?

Bei uns üblich normaler Sauerstoffgehalt in der Luft um 21% . Steigt dieser Gehalt auf 50 %, kommt es zu einer Vergiftung des Körpers. Dies kann zu einem Anstieg der Kohlendioxidkonzentration im Körper, Krämpfen, Husten, Sehverlust und schließlich zum Tod führen.

Alles Leben auf der Erde existiert für eine Reihe von Sonnenwärme und Energie, die die Oberfläche unseres Planeten erreichen. Alle Tiere und Menschen haben sich angepasst, um Energie aus organischen Substanzen zu gewinnen, die von Pflanzen synthetisiert werden. Um die in den Molekülen organischer Substanzen enthaltene Sonnenenergie zu nutzen, muss sie durch Oxidation dieser Substanzen freigesetzt werden. Am häufigsten wird Luftsauerstoff als Oxidationsmittel verwendet, da er fast ein Viertel des Volumens der umgebenden Atmosphäre ausmacht.

Einzellige Protozoen, Hohltiere, freilebende Flach- und Rundwürmer atmen die gesamte Körperoberfläche. Spezielle Atmungsorgane - gefiederte Kiemen kommen in marinen Anneliden und aquatischen Arthropoden vor. Die Atmungsorgane von Arthropoden sind Luftröhren, Kiemen, blattförmige Lungen befinden sich in den Aussparungen der Gehäuseabdeckung. Das Atmungssystem der Lanzette ist dargestellt Kiemenspalten durchdringt die Wand des vorderen Darms - den Pharynx. Bei Fischen befinden sich unter den Kiemendeckeln Kiemen, reichlich durchdrungen von den kleinsten Blutgefäßen. Bei Landwirbeltieren sind die Atmungsorgane Lunge. Die Entwicklung der Atmung bei Wirbeltieren folgte dem Weg, die am Gasaustausch beteiligte Fläche der Lungensepten zu vergrößern, Transportsysteme für die Sauerstoffversorgung der im Körper befindlichen Zellen zu verbessern und Systeme zu entwickeln, die eine Belüftung der Atmungsorgane ermöglichen.

Aufbau und Funktion des Atmungssystems

Eine notwendige Voraussetzung für die Lebenstätigkeit eines Organismus ist ein ständiger Gasaustausch zwischen dem Organismus und der Umwelt. Die Organe, durch die die eingeatmete und die ausgeatmete Luft zirkulieren, sind zu einem Atemapparat zusammengefasst. Das Atmungssystem besteht aus Nasenhöhle, Rachen, Kehlkopf, Luftröhre, Bronchien und Lunge. Die meisten von ihnen sind Atemwege und dienen dazu, Luft in die Lunge zu befördern. Der Prozess des Gasaustausches findet in der Lunge statt. Beim Atmen erhält der Körper Sauerstoff aus der Luft, der über das Blut durch den Körper transportiert wird. Sauerstoff ist an komplexen oxidativen Prozessen organischer Substanzen beteiligt, bei denen die für den Körper notwendige Energie freigesetzt wird. Die Abbauprodukte – Kohlendioxid und teilweise Wasser – werden über die Atemwege aus dem Körper in die Umwelt ausgeschieden.

Funktionen des Atmungssystems

• Versorgung der Körperzellen mit Sauerstoff O 2.
• Entfernung von Kohlendioxid CO 2 sowie einigen Endprodukten des Stoffwechsels (Wasserdampf, Ammoniak, Schwefelwasserstoff) aus dem Körper.

Nasenhöhle

Die Atemwege beginnen bei Nasenhöhle, die durch die Nasenlöcher mit der Umgebung verbunden ist. Aus den Nasenlöchern strömt Luft durch die Nasengänge, die mit schleimigem, bewimpertem und empfindlichem Epithel ausgekleidet sind. Die äußere Nase besteht aus Knochen- und Knorpelformationen und hat die Form einer unregelmäßigen Pyramide, die je nach den strukturellen Merkmalen einer Person variiert. Die Zusammensetzung des Knochenskeletts der äußeren Nase umfasst die Nasenbeine und den Nasenteil des Stirnbeins. Das Knorpelskelett ist eine Fortsetzung des Knochenskeletts und besteht aus hyalinen Knorpeln unterschiedlicher Form. Die Nasenhöhle hat eine untere, obere und zwei Seitenwände. Die untere Wand wird vom harten Gaumen gebildet, die obere von der Siebbeinplatte des Siebbeins, die laterale vom Oberkiefer, dem Tränenbein, der Augenhöhlenplatte des Siebbeins, dem Gaumenbein und dem Keilbein. Die Nasenhöhle wird durch die Nasenscheidewand in einen rechten und einen linken Teil geteilt. Die Nasenscheidewand wird von einem Vomer, einer senkrechten Platte des Siebbeins, gebildet und wird vorne durch einen viereckigen Knorpel der Nasenscheidewand ergänzt.

An den Seitenwänden der Nasenhöhle befinden sich Nasenmuscheln - drei auf jeder Seite, wodurch die innere Oberfläche der Nase vergrößert wird, mit der die eingeatmete Luft in Kontakt kommt.

Die Nasenhöhle besteht aus zwei schmalen und gewundenen Nasengänge. Hier wird die Luft erwärmt, befeuchtet und von Staubpartikeln und Mikroben befreit. Die Membran, die die Nasengänge auskleidet, besteht aus Zellen, die Schleim absondern, und Zellen des Flimmerepithels. Mit der Bewegung der Zilien wird Schleim zusammen mit Staub und Mikroben aus den Nasengängen geleitet.

Die innere Oberfläche der Nasengänge ist reich mit Blutgefäßen versorgt. Die eingeatmete Luft gelangt in die Nasenhöhle, wird erwärmt, befeuchtet, von Staub gereinigt und teilweise neutralisiert. Von der Nasenhöhle gelangt es in den Nasopharynx. Dann gelangt die Luft aus der Nasenhöhle in den Rachen und von dort in den Kehlkopf.

Larynx

Larynx- eine der Abteilungen der Atemwege. Luft tritt hier aus den Nasengängen durch den Rachen ein. In der Wand des Kehlkopfes befinden sich mehrere Knorpel: Schilddrüse, Aryknorpel usw. Im Moment des Schluckens von Nahrung heben die Nackenmuskeln den Kehlkopf an, und der Kehlkopfknorpel senkt sich und der Kehlkopf schließt sich. Daher gelangt Nahrung nur in die Speiseröhre und nicht in die Luftröhre.

Im schmalen Teil des Kehlkopfes befinden sich Stimmbänder, in der Mitte zwischen ihnen befindet sich die Stimmritze. Beim Durchströmen der Luft vibrieren die Stimmbänder und erzeugen Geräusche. Die Schallbildung erfolgt beim Ausatmen mit der von einer Person gesteuerten Luftbewegung. An der Sprachbildung sind beteiligt: ​​Nasenhöhle, Lippen, Zunge, weicher Gaumen, Gesichtsmuskeln.

Luftröhre

Der Kehlkopf geht hinein Luftröhre(Luftröhre), die die Form einer etwa 12 cm langen Röhre hat, in deren Wänden sich knorpelige Halbringe befinden, die ein Absinken verhindern. Seine Rückwand wird von einer bindegewebigen Membran gebildet. Die Luftröhre ist wie die Höhle anderer Atemwege mit Flimmerepithel ausgekleidet, das das Eindringen von Staub und anderen Fremdkörpern in die Lunge verhindert. Die Luftröhre nimmt eine mittlere Position ein, dahinter grenzt sie an die Speiseröhre und an den Seiten befinden sich neurovaskuläre Bündel. Vorne ist die zervikale Region der Luftröhre von Muskeln bedeckt, oben wird sie auch von der Schilddrüse bedeckt. Die Brustluftröhre ist vorne vom Griff des Brustbeins, den Resten der Thymusdrüse und den Gefäßen bedeckt. Von innen ist die Luftröhre mit einer Schleimhaut bedeckt, die eine große Menge Lymphgewebe und Schleimdrüsen enthält. Beim Atmen haften kleine Staubpartikel an der befeuchteten Schleimhaut der Luftröhre, und die Flimmerhärchen des Flimmerepithels transportieren sie zurück zum Ausgang der Atemwege.

Das untere Ende der Luftröhre teilt sich in zwei Bronchien, die sich dann viele Male verzweigen, in die rechte und linke Lunge eintreten und in der Lunge einen "Bronchialbaum" bilden.

Bronchien

In der Brusthöhle teilt sich die Luftröhre in zwei Teile Bronchien- links und rechts. Jeder Bronchus tritt in die Lunge ein und teilt sich dort in Bronchien mit kleinerem Durchmesser, die sich in die kleinsten luftführenden Röhren - Bronchiolen - verzweigen. Bronchiolen gehen durch weitere Verzweigung in Verlängerungen über - Alveolarpassagen, an deren Wänden sich mikroskopisch kleine Vorsprünge befinden, die als Lungenbläschen bezeichnet werden, oder Alveolen.

Die Wände der Alveolen bestehen aus einem speziellen dünnen einschichtigen Epithel und sind dicht mit Kapillaren geflochten. Die Gesamtdicke der Wand der Alveolen und der Wand der Kapillare beträgt 0,004 mm. Durch diese dünnste Wand findet ein Gasaustausch statt: Sauerstoff tritt aus den Alveolen in das Blut ein und Kohlendioxid kommt zurück. In der Lunge befinden sich Hunderte Millionen Alveolen. Ihre Gesamtoberfläche beträgt bei einem Erwachsenen 60–150 m 2. Dadurch gelangt ausreichend Sauerstoff ins Blut (bis zu 500 Liter pro Tag).

Lunge

Lunge nehmen fast den gesamten Hohlraum der Brusthöhle ein und sind elastische schwammige Organe. Im zentralen Teil der Lunge befinden sich Tore, durch die der Bronchus, die Lungenarterie, die Nerven eintreten und die Lungenvenen austreten. Die rechte Lunge ist durch Furchen in drei Lappen geteilt, die linke in zwei. Draußen sind die Lungen mit einem dünnen Bindegewebsfilm bedeckt - der Lungenpleura, die an die Innenfläche der Wand der Brusthöhle gelangt und die Parietalpleura bildet. Zwischen diesen beiden Filmen befindet sich ein mit Flüssigkeit gefüllter Pleuraraum, der die Reibung beim Atmen verringert.

An der Lunge werden drei Oberflächen unterschieden: die äußere oder costale, mediale, der anderen Lunge zugewandte und die untere oder Zwerchfell. Darüber hinaus werden in jeder Lunge zwei Kanten unterschieden: anterior und inferior, die die Zwerchfell- und medialen Oberflächen von der Costal trennen. Nach hinten geht die Rippenfläche ohne scharfen Rand in die Mediale über. Der vordere Rand der linken Lunge hat eine Herzkerbe. Seine Tore befinden sich auf der medialen Oberfläche der Lunge. Zu den Toren jeder Lunge gehören der Hauptbronchus, die Pulmonalarterie, die venöses Blut zur Lunge transportiert, und die Nerven, die die Lunge innervieren. Zwei Lungenvenen verlassen die Tore jeder Lunge, die arterielles Blut zum Herzen und zu den Lymphgefäßen transportieren.

Die Lungen haben tiefe Rillen, die sie in Lappen unterteilen - obere, mittlere und untere, und in den linken zwei - obere und untere. Die Abmessungen der Lunge sind nicht gleich. Der rechte Lungenflügel ist etwas größer als der linke, dabei kürzer und breiter, was einem höheren Stand des rechten Zwerchfelldoms aufgrund der rechtsseitigen Lage der Leber entspricht. Die Farbe normaler Lungen in der Kindheit ist blassrosa, während sie bei Erwachsenen eine dunkelgraue Farbe mit einem bläulichen Farbton annehmen - eine Folge der Ablagerung von Staubpartikeln, die mit der Luft eindringen. Das Lungengewebe ist weich, zart und porös.

Lungengasaustausch

Bei dem komplexen Prozess des Gasaustauschs werden drei Hauptphasen unterschieden: äußere Atmung, Gasübertragung durch Blut und innere oder Gewebeatmung. Die äußere Atmung vereint alle in der Lunge ablaufenden Prozesse. Sie wird vom Atmungsapparat durchgeführt, zu dem der Brustkorb mit den Muskeln, die ihn in Bewegung setzen, das Zwerchfell und die Lunge mit den Atemwegen gehören.

Die Luft, die beim Einatmen in die Lunge gelangt, ändert ihre Zusammensetzung. Die Luft in der Lunge gibt einen Teil des Sauerstoffs ab und wird mit Kohlendioxid angereichert. Der Gehalt an Kohlendioxid im venösen Blut ist höher als in der Luft in den Lungenbläschen. Daher verlässt Kohlendioxid das Blut in den Lungenbläschen und sein Gehalt ist geringer als in der Luft. Zuerst löst sich Sauerstoff im Blutplasma auf, bindet dann an Hämoglobin und neue Sauerstoffanteile treten in das Plasma ein.

Der Übergang von Sauerstoff und Kohlendioxid von einem Medium in ein anderes erfolgt durch Diffusion von einer höheren Konzentration zu einer niedrigeren. Obwohl die Diffusion langsam voranschreitet, ist die Kontaktfläche von Blut mit Luft in der Lunge so groß, dass sie den notwendigen Gasaustausch vollständig gewährleistet. Es wurde berechnet, dass der vollständige Gasaustausch zwischen Blut und Alveolarluft in einer Zeit erfolgen kann, die dreimal kürzer ist als die Verweilzeit des Blutes in den Kapillaren (d. h. der Körper verfügt über erhebliche Reserven für die Sauerstoffversorgung des Gewebes).

Venöses Blut gibt in der Lunge Kohlendioxid ab, wird mit Sauerstoff angereichert und verwandelt sich in arterielles Blut. In einem großen Kreislauf verteilt sich dieses Blut durch die Kapillaren zu allen Geweben und gibt den Körperzellen Sauerstoff, die es ständig verbrauchen. Hier setzen die Zellen aufgrund ihrer Lebenstätigkeit mehr Kohlendioxid frei als im Blut und diffundieren aus den Geweben ins Blut. So wird arterielles Blut, nachdem es die Kapillaren des systemischen Kreislaufs passiert hat, venös und die rechte Herzhälfte gelangt in die Lunge, wo es wieder mit Sauerstoff gesättigt wird und Kohlendioxid freisetzt.

Im Körper wird die Atmung mit Hilfe zusätzlicher Mechanismen durchgeführt. Die flüssigen Medien, aus denen das Blut besteht (sein Plasma), haben eine geringe Löslichkeit von Gasen in sich. Damit ein Mensch existieren kann, müsste er also ein 25-mal stärkeres Herz und eine 20-mal stärkere Lunge haben und mehr als 100 Liter Flüssigkeit (und nicht fünf Liter Blut) in einer Minute pumpen. Die Natur hat einen Weg gefunden, diese Schwierigkeit zu überwinden, indem sie eine spezielle Substanz, Hämoglobin, angepasst hat, um Sauerstoff zu transportieren. Dank Hämoglobin kann Blut 70-mal Sauerstoff und Kohlendioxid - 20-mal mehr als der flüssige Teil des Blutes - sein Plasma binden.

Alveole- eine dünnwandige Blase mit einem Durchmesser von 0,2 mm, die mit Luft gefüllt ist. Die Wand der Alveolen wird von einer einzigen Schicht flacher Epithelzellen gebildet, entlang deren Außenfläche sich ein Netzwerk von Kapillaren verzweigt. Der Gasaustausch erfolgt also durch eine sehr dünne Trennwand, die aus zwei Zellschichten besteht: den Wänden der Kapillare und den Wänden der Alveolen.

Gasaustausch im Gewebe (Gewebeatmung)

Der Gasaustausch im Gewebe erfolgt in den Kapillaren nach dem gleichen Prinzip wie in der Lunge. Sauerstoff aus den Gewebekapillaren, wo seine Konzentration hoch ist, gelangt mit einer geringeren Sauerstoffkonzentration in die Gewebeflüssigkeit. Aus der Gewebeflüssigkeit dringt es in die Zellen ein und tritt sofort in Oxidationsreaktionen ein, sodass in den Zellen praktisch kein freier Sauerstoff vorhanden ist.

Kohlendioxid gelangt nach denselben Gesetzmäßigkeiten aus den Zellen durch die Gewebeflüssigkeit in die Kapillaren. Das freigesetzte Kohlendioxid fördert die Dissoziation von Oxyhämoglobin und geht selbst eine Verbindung mit Hämoglobin ein und bildet sich Carboxyhämoglobin in die Lunge transportiert und in die Atmosphäre freigesetzt. Im venösen Blut, das aus den Organen fließt, liegt Kohlendioxid sowohl in gebundenem als auch in gelöstem Zustand in Form von Kohlensäure vor, die in den Kapillaren der Lunge leicht zu Wasser und Kohlendioxid zerfällt. Kohlensäure kann sich auch mit Plasmasalzen verbinden, um Bicarbonate zu bilden.

In der Lunge, wo venöses Blut eintritt, sättigt Sauerstoff das Blut wieder und Kohlendioxid aus einer Zone hoher Konzentration (Lungenkapillaren) gelangt in eine Zone niedriger Konzentration (Alveolen). Für einen normalen Gasaustausch wird die Luft in der Lunge ständig ersetzt, was durch rhythmische Ein- und Ausatmungsanfälle aufgrund der Bewegungen der Zwischenrippenmuskulatur und des Zwerchfells erreicht wird.

Transport von Sauerstoff im Körper

Die Bedeutung des Atmens.

Atem ist eine Reihe von physiologischen Prozessen, die den Gasaustausch zwischen dem Körper und der Umgebung ermöglichen ( äußere Atmung) und oxidative Prozesse in Zellen, bei denen Energie freigesetzt wird ( innere Atmung). Gasaustausch zwischen Blut und atmosphärischer Luft ( Gasaustausch) - von den Atmungsorganen durchgeführt.

Nahrung ist die Energiequelle im Körper. Der Hauptprozess, der die Energie dieser Substanzen freisetzt, ist der Oxidationsprozess. Es geht mit der Bindung von Sauerstoff und der Bildung von Kohlendioxid einher. Da es im menschlichen Körper keine Sauerstoffreserven gibt, ist seine kontinuierliche Versorgung lebenswichtig. Die Beendigung des Sauerstoffzugangs zu den Körperzellen führt zu deren Tod. Andererseits muss Kohlendioxid, das bei der Oxidation von Substanzen entsteht, aus dem Körper entfernt werden, da die Ansammlung einer erheblichen Menge davon lebensbedrohlich ist. Die Aufnahme von Sauerstoff aus der Luft und die Freisetzung von Kohlendioxid erfolgt über das Atmungssystem.

Die biologische Bedeutung der Atmung ist:

• den Körper mit Sauerstoff versorgen;
• Entfernung von Kohlendioxid aus dem Körper;
• Oxidation organischer Verbindungen von BJU unter Freisetzung von Energie, die für eine Person zum Leben notwendig ist;
• Entfernung von Stoffwechselendprodukten ( Dämpfe von Wasser, Ammoniak, Schwefelwasserstoff usw.).