Kvėpavimas. Oro aplinkos dujų sudėtis ir jos poveikis gyvūnų organizmui

Kvėpavimo menas yra beveik neiškvėpti anglies dvideginio ir kuo mažiau jo prarasti. Pavyzdžiui, augalų biosintezės reakcija yra anglies dioksido absorbcija, anglies panaudojimas ir deguonies išsiskyrimas, o būtent tuo metu planetoje egzistavo labai vešli augmenija. Kūno ląstelėse nuolat gaminasi anglies dioksidas CO2.

Kvėpavimas – tai, viena vertus, dujų mainai tarp kraujo ir išorinės aplinkos (išorinis kvėpavimas), kita vertus, dujų mainai tarp kraujo ir audinių ląstelių (vidinis arba audinių kvėpavimas).

Kodėl žmonėms reikia anglies dioksido?

Deguonis dalyvauja medžiagų apykaitoje. Todėl deguonies tiekimo nutraukimas sukelia audinių ir kūno mirtį. Pagrindinė žmogaus kūno kvėpavimo sistemos dalis yra plaučiai, kurie atlieka pagrindinę kvėpavimo funkciją – deguonies ir anglies dioksido mainus tarp kūno ir išorinės aplinkos. Toks keitimas įmanomas dėl ventiliacijos, dujų difuzijos per alveolių-kapiliarų membraną ir plaučių cirkuliacijos derinio.

Kaip anglies dioksidas pasiskirsto Žemės atmosferoje?

Išorinio kvėpavimo procese deguonis iš išorinės aplinkos tiekiamas į plaučių alveoles. Išorinio kvėpavimo procesas prasideda nuo viršutinių kvėpavimo takų, kurie valo, šildo ir drėkina įkvepiamą orą. Plaučių ventiliacija priklauso nuo kvėpavimo mainų ir kvėpavimo dažnio. Deguonies difuzija atliekama per acinus - struktūrinį plaučių vienetą, kurį sudaro kvėpavimo takų bronchiolės ir alveolės.

Deguonis reikalingas organizmams kvėpuoti. Deguonies trūkumas ore turi įtakos gyvų organizmų gyvenimui. Jei deguonies kiekis ore sumažėja iki 1/3 jo dalies, tuomet žmogus netenka sąmonės, o jam sumažėjus iki 1/4 dalies, sustoja kvėpavimas ir ištinka mirtis.

Jis pučiamas į aukštakrosnis, kad pagreitėtų metalo lydymas. Degimo metu susidaro anglies dioksidas (mediena, durpės, anglis, nafta). Kvėpuodami organizmai, įskaitant žmones, daug jo išskiria į orą. Būdamas sunkesnis už orą, anglies dvideginio didesnis kiekis randamas apatiniuose atmosferos sluoksniuose, kaupiasi Žemės įdubose (urvuose, kasyklose, tarpekliuose).

Žmogus plačiai naudoja anglies dioksidą, kad gazuotų vaisius ir mineralinį vandenį, išpilstytą į butelius. Anglies dioksidas, kaip ir deguonis, stipriai suspaudžiamas ir žemoje temperatūroje iš dujinės būsenos pereina į skystą ir kietą būseną. Kietas anglies dioksidas vadinamas sausu ledu. Jis naudojamas šaldytuvuose, konservuojant ledus, mėsą ir kitus produktus.

Anglies dioksidas nepalaiko degimo, yra sunkesnis už orą, todėl naudojamas gaisrams gesinti. Kodėl žmonės ir kiti gyvi organizmai negali gyventi be deguonies? Kodėl ore visada yra deguonies? Kaip gaminamas skystas deguonis ir kur jis naudojamas?

Iš kur sodoje atsiranda burbuliukai (anglies dioksidas)?

Oras yra gamtinių dujų – azoto, deguonies, argono, anglies dioksido, vandens ir vandenilio – mišinys. Tai pagrindinis visų organizmų energijos šaltinis ir raktas į sveiką augimą bei ilgą gyvenimą. Organizmuose esančio oro dėka vyksta medžiagų apykaitos ir vystymosi procesas. Pagrindiniai komponentai, būtini augalų augimui ir gyvavimui, yra deguonis, anglies dioksidas, vandens garai ir dirvožemio oras. Deguonis būtinas kvėpavimui, o anglies dioksidas – anglies mitybai.

Šio elemento reikia ir augalų šaknims, lapams bei stiebams. Anglies dioksidas patenka į augalą per jo stomatas į lapų terpę, patenka į ląsteles. Kuo didesnė anglies dioksido koncentracija, tuo geresnis augalų gyvenimas. Oras taip pat vaidina ypatingą vaidmenį formuojantis sausumos augalų mechaniniams audiniams.

Amžius, lytis, dydis ir fizinis aktyvumas yra tiesiogiai susiję su suvartojamo oro kiekiu. Gyvūnai labai jautrūs deguonies trūkumui. Tai veda prie kenksmingų toksinių medžiagų kaupimosi organizme. Deguonis būtinas gyvos būtybės kraujui ir audiniams prisotinti. Todėl gyvūnams trūkstant šio elemento, paspartėja kvėpavimas, greitėja kraujotaka, sumažėja oksidaciniai procesai organizme, gyvūnas tampa neramus.

Anglies dioksidas nėra kaltas dėl visuotinio atšilimo

Oras yra gyvybiškai svarbus žmogaus veiksnys. Jis krauju pernešamas po visą kūną, prisotindamas kiekvieną organą ir kiekvieną kūno ląstelę. Būtent ore vyksta žmogaus kūno šilumos mainai su aplinka. Šių mainų esmė yra konvekcinis šilumos išsiskyrimas ir drėgmės išgarinimas iš žmogaus plaučių. Kvėpuodamas žmogus prisotina kūną energija. To priežastis – pramoninė ir technogeninė žmogaus veikla.

Suaugęs žmogus, būdamas ramybės būsenoje, vidutiniškai atlieka 14 kvėpavimo judesių per minutę, tačiau kvėpavimo dažnis gali smarkiai svyruoti (nuo 10 iki 18 per minutę). Suaugęs žmogus įkvepia 15-17 įkvėpimų per minutę, o gimęs vaikas – 1 įkvėpimą per sekundę. Įprastas ramus iškvėpimas didžiąja dalimi vyksta pasyviai, o vidiniai tarpšonkauliniai raumenys ir kai kurie pilvo raumenys aktyviai dirba.

Atskirkite viršutinius ir apatinius kvėpavimo takus. Simbolinis viršutinių kvėpavimo takų perėjimas į apatinius atliekamas virškinimo ir kvėpavimo sistemų sankirtoje viršutinėje gerklų dalyje. Įkvėpimas ir iškvėpimas atliekamas keičiant krūtinės ląstos dydį kvėpavimo raumenų pagalba. Vieno įkvėpimo metu (ramioje būsenoje) į plaučius patenka 400-500 ml oro. Šis oro tūris vadinamas potvynio tūriu (TO). Tiek pat oro į atmosferą patenka iš plaučių ramaus iškvėpimo metu.

Po maksimalaus iškvėpimo plaučiuose lieka apie 1500 ml oro, vadinamo likutiniu plaučių tūriu. Kvėpavimas yra viena iš nedaugelio kūno funkcijų, kurias galima valdyti sąmoningai ir nesąmoningai. Kvėpavimo tipai: gilus ir paviršutiniškas, dažnas ir retas, viršutinis, vidurinis (krūtinės ląstos) ir apatinis (pilvo).

Plaučiai (lot. pulmo, kiti graik. πνεύμων) yra krūtinės ertmėje, juos supa krūtinės ląstos kaulai ir raumenys. Be to, kvėpavimo sistema atlieka tokias svarbias funkcijas kaip termoreguliacija, balso gamyba, kvapas, įkvepiamo oro drėkinimas.

Sumažėjus aplinkos temperatūrai, šiltakraujų gyvūnų (ypač mažų) dujų apykaita didėja dėl padidėjusios šilumos gamybos. Žmonėms, dirbant vidutiniu galingumu, jis padidėja po 3-6 min. jam prasidėjus, jis pasiekia tam tikrą lygį ir po to išlieka visą darbo laiką. Dujų mainų pokyčių dirbant standartinį fizinį darbą tyrimai naudojami darbo ir sporto fiziologijoje, klinikoje dujų mainuose dalyvaujančių sistemų funkcinei būklei įvertinti.

Koks deguonies panaudojimas pramonėje? Paaiškėjo, kad anglies dioksidas iki tam tikros ribos prisideda prie pilnesnio organizmo deguonies pasisavinimo. Anglies dioksidas taip pat dalyvauja gyvūninių baltymų biosintezėje; kai kurie mokslininkai mano, kad tai gali būti milžiniškų gyvūnų ir augalų egzistavimo priežastis prieš daugelį milijonų metų.

Tikslai:

• Išstudijuoti medžiagą apie oro reikšmę gyviems organizmams, apie oro sudėties kitimą, gyvuose organizmuose vykstančių procesų ryšį su aplinkiniu pasauliu.
• Ugdyti gebėjimus dirbti su padalomąja medžiaga, stebėti, daryti išvadas; skatinti komunikacinių kompetencijų formavimąsi.
• Formuoti mokiniuose ekologinę kultūrą, pasaulėžiūros pagrindus, skiepyti sveikos gyvensenos pagrindus.

UŽSIĖMIMŲ LAIKOTARPIU

I. Organizacinis momentas(1 minutę.)

II. Žinių patikrinimas(5–7 min.)

1. Atlikite patikros darbus. Pateikite pasirinkimą (1 iš 3)

Atlikite vieną iš trijų užduočių.

Testas.

Pasirinkite teisingus atsakymus.

1. Pasirinkite teisingus teiginius, apibūdinančius oro savybes:

a. suspausti ir elastingi
b. jie negali kvėpuoti
in. prastai praleidžia šilumą

2. Prietaisas povandeniniams darbams atlikti vadinamas:

a. kesonas
b. barometras
in. manometras

3. Dujos, palaikančios degimą ir kvėpavimą, vadinamos:

a. anglies
b. deguonies
in. azoto

4. Dujos, kurios sudaro didžiausią oro dalį:

a. azoto
b. deguonies
in. neoninis

5. Žemės oro apvalkalas vadinamas:

a. litosfera
b. hidrosfera
in. atmosfera

6. Dujos, saugančios visus gyvus daiktus nuo saulės spinduliuotės:

a. azoto
b. ozonas
in. deguonies.

Atsakymai: 1 - a, c; 2 - a; 3 - b; 4 - a; 5 - į; 6 - b.

B. Pasirinkite teisingus teiginius

1. Oras yra suspaudžiamas ir elastingas.
2. Oro negalima kvėpuoti.
3. Oras yra dujų mišinys.
4. Azoto ore yra 21%.
5. Anglies monoksidas yra būtinas kvėpavimui.
6. Ozonas apsaugo gyvus organizmus nuo radiacijos.

2. Užpildykite diagramą ir diagramą "Oro sudėtis"

Atsakymai. Schema: azotas / deguonis / anglies dioksidas / inertinės dujos / vandens garai, dulkės, suodžiai.

Diagrama: 78%, 21%, 1%.

3. Tarpusavio vertinimas(Atsakymai parašyti lentoje.) Išsakykite atsakymus.

Kūno kultūros minutė

Prašome stovėti šalia savo stalų.
Tas, kuris parašė „5“, pakels rankas aukštyn.
Tas, kuris parašė „4“, pakels rankas prie pečių.
Tas, kuris parašė ant „3“, stovi nuleidęs rankas.

III. Naujos medžiagos mokymasis. 20-25 min.

1. Problema : Ar įmanoma gyventi ir nekvėpuoti?
………………..

Atlikime paprastą eksperimentą. Sulaikykite kvėpavimą, pasižymėkite laiką, kada pradėjote eksperimentą, o tada vėl įkvėpėte. Suskaičiuok, kiek sekundžių negalėjai kvėpuoti?

Pasirinkimas:

1) dirbti savarankiškai, valandomis;
2) dirbti vadovaujant mokytojui.

Taigi, sutinku - nelabai! Be maisto žmogus gali gyventi keletą savaičių, nes ląstelėse yra maistinių medžiagų atsargos. Be vandens galima gyventi kelias dienas – jo atsargų organizme užtenka beveik savaitei.

• Kodėl turime nuolat kvėpuoti, net kai miegame?
• Ko gero, organizmas suvartoja gyvybei būtiną orą, kurio atsargas būtina nuolat papildyti.
• Spėkite, kas bus aptariama šios dienos pamokoje?

2. Pamokos tema: Oro svarba gyviems organizmams. Oro sudėties pasikeitimas. Degimas. Kvėpuoti".

- Vaikinai, apie ką jūs kalbate? jau žinau? Ką norėtum norėjau žinoti?(subjektyvi patirtis)

3. TikslasŠios dienos pamoka – išsiaiškinti, kokią reikšmę gyviems organizmams turi oras, kaip kinta oro sudėtis kvėpuojant, kaip yra susiję gyvuose organizmuose ir jų aplinkoje vykstantys procesai.

4. Motyvacija

- Vaikinai, kodėl mums reikia nagrinėti šiuos klausimus?
– Šių klausimų išmanymas padės studijuojant fiziką, chemiją, biologiją, ekologiją; padėti išlaikyti savo, aplinkinių sveikatą; gerbti mus supančią gamtą.

5. Naujos medžiagos mokymasis su padalomąja medžiaga

A. Oro sudėties pokyčiai

Ar įkvepiamas oras skiriasi nuo iškvepiamo?
Norėdami tai patikrinti, galite paleisti patirtis. Kalkių vanduo pilamas į du mėgintuvėlius, kurie pasikeis esant anglies dioksidui. Jo taip pat yra ore, kuriuo kvėpuojame, bet jo nedaug. Prietaisas sukonstruotas taip, kad įkvepiamas oras patektų į mėgintuvėlį Nr.1, o iškvepiamas – į mėgintuvėlį Nr.2. Kuo daugiau anglies dvideginio ore, tuo labiau pakinta kalkių vandens spalva. Žmogus kvėpuoja į vamzdelį: įkvėpimas – iškvėpimas, įkvėpimas – iškvėpimas.
Skystis mėgintuvėlyje Nr.2 taps baltas, mėgintuvėlyje Nr.1 ​​– šiek tiek drumstas.

Parašykite išvestį: anglies dvideginio iškvepiamame ore tapo ... nei buvo įkvėpus.

Anglies dioksido aptikimas iškvepiamame ore.

B. Oro svarba gyviems organizmams

1) Kūnas naudoja deguonį ir gamina anglies dioksidą. Gyvas organizmas nuolat tiekiamas deguonimi, iš jo pašalinamas anglies dioksidas. Šis mainų procesas dujos vadinamos dujų mainais. Tai pasitaiko kiekviename gyvame organizme.

2) Jei kūnas susideda iš vienos ląstelės, tai ląstelė deguonį pasisavina tiesiai iš aplinkos. Pavyzdžiui, ameba jį gauna iš vandens ir iš organizmo į vandenį išskiria anglies dioksidą.

Gyvuose organizmuose, sudarytuose iš vienos ląstelės, dujų mainai su aplinka vyksta per ląstelės paviršių.

3 ) Daug sunkiau aprūpinti kiekvieną ląstelę deguonimi organizmas, sudarytas iš daug skirtingų ląstelių, kurių dauguma yra ne paviršiuje, o kūno viduje. Mums reikia „pagalbininkų“, kurie kiekvieną ląstelę aprūpintų deguonimi ir pašalintų iš jos anglies dvideginį. Tokie gyvūnų ir žmonių padėjėjai yra kvėpavimo organai ir kraujas.
Per kvėpavimo organus iš aplinkos į organizmą patenka deguonis, o kraujas jį perneša po visą kūną, į kiekvieną gyvą ląstelę. Lygiai taip pat, tik priešinga kryptimi, susikaupęs anglies dioksidas pašalinamas iš kiekvienos ląstelės, o vėliau ir iš viso organizmo.

4) Skirtingi gyvūnai skirtingai prisitaiko, kad gautų gyvybei reikalingą deguonį. Taip yra dėl to, kad vieni gyvūnai deguonį gauna ištirpusį vandenyje, kiti – iš atmosferos oro.

Žuvisžiaunų pagalba paima deguonį iš vandens. Per juos anglies dioksidas pašalinamas į aplinką.
plaukiojantis vabalas gyvena vandenyje, bet kvėpuoja atmosferos oru. Kvėpavimui jis atskleidžia pilvo galą nuo vandens ir per kvėpavimo angas gauna deguonies ir išskiria anglies dioksidą.
Prie varlės dujų mainai vyksta per drėgną odą ir plaučius.
Antspaudas gali išbūti po vandeniu iki 15 minučių. Nardant gyvūno kvėpavimo ir kraujotakos sistemose, įvyksta reikšmingų pakitimų: susiaurėja kraujagyslės, kai kurios visiškai suspaudžiamos. Krauju aprūpinami tik svarbiausi gyvybei organai: širdis ir smegenys. Deguonis išleidžiamas ekonomiškai, o tai leidžia gyvūnui ilgą laiką išbūti po vandeniu.

5) Kaip augalai kvėpuoja?

Kiekviena gyva šaknies, lapo, stiebo ląstelė kvėpuoja, gaudama iš aplinkos deguonį ir išskirdama anglies dioksidą. Šaknų ląstelės gauna deguonį iš dirvožemio. Daugumos augalų lapuose dujų mainai vyksta per stomas (plyšius
tarp specialių ląstelių), o ties stiebu – per lenticelius (mažus gumbus su skylutėmis žievėje). Oras yra erdvėje tarp ląstelių – tarpląstelinėse erdvėse.

Taigi, visi gyvi organizmai vienaip ar kitaip gauna deguonies visam gyvenimui. Kodėl taip reikia? (Kiekvienos ląstelės kvėpavimui.)
Tačiau mes taip ir neišsiaiškinome vieno labai svarbaus klausimo: kur dingsta deguonis? Juk į organizmą patenka nuolat. Tikriausiai jame įvyksta tam tikrų pokyčių ir kiekvienos ląstelės viduje vietoj deguonies atsiranda anglies dioksidas.
Kas vyksta? Ar tai sutapimas, kad valgome kelis kartus per dieną ir nuolat kvėpuojame? Ar yra koks nors ryšys tarp nuolatinio maistinių medžiagų vartojimo ir deguonies vartojimo?

Šia problema domisi ir mokslininkai. Ir štai ką jie sužinojo.

• Maisto medžiagos (a ir b) patenka į kiekvieną ląstelę, nes kiekviena gyva ląstelė turi būti maitinama.
• Iš šių medžiagų a ir b ląstelė suformuoja substanciją AB visam gyvenimui.
• Deguonis patenka į kiekvieną ląstelę.
• Deguonis veikia AB medžiagą, ir iš jos išsiskiria energija.

a, b, AB – ląstelės gyvybei reikalingos medžiagos (maistinės medžiagos);
c, d – ląstelei kenksmingos medžiagos (irimo produktai);
O – energija, esanti įvairiose medžiagose.

Milijardus metų visi gyvi daiktai sugeria deguonį ir į aplinką išskiria anglies dioksidą. Pačiam augalui kvėpuoti reikia deguonies. Kas atsitinka? Tas pats augalas ir sugeria deguonį, ir jį išskiria.
Kaip papildomi deguonies atsargos Žemėje?
Kas nutinka augalų lapuose šviesoje?

Užsirašyti: augalai gamina organines medžiagas. Dėl to į aplinką patenka deguonis.
Augalas kvėpuoja dieną ir naktį. Deguonies pasigamina daugiau nei sunaudojama kvėpuojant.

C. Užduotį atlikite raštu

Užbaikite pasiūlymą.

vienas). Į kiekvieną gyvą organizmą patenka kvėpavimas ... , bet išsiskiria. ... Šis dujų mainų procesas vadinamas ....
2) Patekęs į kiekvieną ląstelę, reikiamai energijai gauti sunaudojamas deguonis. Todėl bėgimo metu, kai reikia energijos, žmogus ir gyvūnai kvėpuoja ... nei ramybėje.
3) Deguonis veikia ... ląstelėje esančių medžiagų, dėl kurių organizmas gauna gyvybei būtino ....
4) Kuo daugiau energijos išeikvojama, tuo daugiau organizmui reikia ... ir maistinių medžiagų.
5) Žmogui, kuris veda aktyvų gyvenimo būdą, reikia daugiau ... medžiagos ir ....
6) Visi gyvi organizmai gauna deguonies ir maistinių medžiagų gyvenimui iš ... aplinką.
7) Oro, maisto ir vandens tarša gali sukelti mirtį ... .
8) Augalai aprūpina visus gyvus organizmus ... ir ... .

Savęs išbandymas.

• Deguonies, anglies dioksido, dujų mainai.
• Dažniau.
• Organinės medžiagos, energija.
• Deguonis.
• Maisto medžiagos ir deguonis.
• aplinką.
• gyvieji organizmai.
• Maisto medžiagos ir deguonis.

G. Neprivaloma: Paaiškinkite piešinį Suderinkite skaičius ir raides, nustatykite paros laiką.

1 2 3

a. Augalas paima deguonį ir išskiria anglies dioksidą, tai yra, kvėpuoja.
b. augalas sugeria ... , skiria …, šviesoje formuojasi organinės medžiagos mitybai.
in. Augalas pasisavina deguonį … y., kvėpuoja.

Atsakymas: 1a dienos metu; 2b per dieną sugeria anglies dioksidą, išskiria deguonį; 3c naktį išskiria anglies dioksidą.

IV. Inkaravimas(5 minutės.)

1. Aptarkite su savo stalo draugais, ką reikia padaryti, kad biure jaustumėtės patogiai.

2. Padarykite atmintinę „Veiksmai, gerinantys aplinkos situaciją klasėje“.

3. Pasirinkite iš šių:

1. Dažniau vėdinkite klasę.
2. Venkite veiksmų, susijusių su deginimu.
3. Gaukite reikiamą augalų skaičių.
4. Žaisk daugiau žetonų.
5. Nieko nekeisk.
6. Jūsų pasirinkimas.

V. Namų darbai(3 min.)

1. Išspręskite vieną problemą pasirinkimas.

• Yra žinoma, kad azotas vandenyje tirpsta blogiau nei deguonis. Kuo skiriasi vandenyje ištirpęs oras nuo atmosferos oro?
• Apskaičiuokite, kiek deguonies yra litro butelyje pagal tūrį.

2. Paaiškinkite frazę „Mums to reikia kaip oro“

VI. Atspindys

Klasėje išmokau...

Norėdami sužinoti gyvybės atsiradimo būdus, pirmiausia turite ištirti gyvų organizmų požymius ir savybes. Žinios apie cheminę sudėtį, struktūrą ir įvairius organizme vykstančius procesus leidžia suprasti gyvybės kilmę. Norėdami tai padaryti, susipažinsime su pirmųjų neorganinių medžiagų susidarymo kosminėje erdvėje ypatumais ir planetų sistemos atsiradimu.

Senovės Žemės atmosfera. Naujausiais kosmoso mokslininkų duomenimis, dangaus kūnai susiformavo prieš 4,5–5 mlrd. Pirmaisiais Žemės formavimosi etapais jos sudėtis apėmė oksidus, karbonatus, metalų karbidus ir dujas, išsiveržusias iš ugnikalnių gelmių. Dėl žemės plutos tankėjimo ir gravitacijos jėgų veikimo pradėjo išsiskirti daug šilumos. Žemės temperatūros kilimui įtakos turėjo radioaktyvių junginių irimas bei Saulės ultravioletinė spinduliuotė. Tuo metu vanduo Žemėje egzistavo garų pavidalu. Viršutiniuose oro sluoksniuose vandens garai susirinko į debesis, kurie smarkių liūčių pavidalu krito ant karštų akmenų paviršiaus, o paskui vėl išgaruodami pakilo į atmosferą. Žemėje blykstelėjo žaibai, griaustinis griaustinis. Tai tęsėsi ilgą laiką. Pamažu paviršiniai Žemės sluoksniai pradėjo vėsti. Dėl stiprių liūčių susidarė nedideli rezervuarai. Karštos lavos srautai, tekėję iš ugnikalnių ir pelenų, pateko į pirminius rezervuarus ir nuolat keitė aplinkos sąlygas. Tokie nuolatiniai aplinkos pokyčiai prisidėjo prie organinių junginių susidarymo reakcijų atsiradimo.
Žemės atmosferoje dar prieš gyvybės atsiradimą buvo metano, vandenilio, amoniako ir vandens (1). Vykstant sacharozės molekulių derinio cheminei reakcijai, susidarė krakmolas ir skaidulos, o iš aminorūgščių susiformavo baltymai (2,3). Iš sacharozės ir azoto junginių susidarė savireguliuojančios DNR molekulės (4) (9 pav.).

Ryžiai. 9. Maždaug prieš 3,8 milijardo metų cheminių reakcijų metu susidarė pirmieji kompleksiniai junginiai

Pirminėje Žemės atmosferoje laisvo deguonies nebuvo. Deguonis susidarė geležies, aliuminio, silicio junginių pavidalu ir dalyvavo formuojant įvairius žemės plutos mineralus. Be to, deguonies buvo vandens ir kai kurių dujų (pavyzdžiui, anglies dioksido) sudėtyje. Vandenilio junginiai su kitais elementais sudarė nuodingas dujas Žemės paviršiuje. Saulės ultravioletinė spinduliuotė buvo vienas iš būtinų energijos šaltinių organiniams junginiams susidaryti. Metanas, amoniakas ir kitos dujos plačiai pasklidusios Žemės atmosferoje (10 pav.).

Ryžiai. 10. Pradinis gyvybės atsiradimo Žemėje etapas. Sudėtingų organinių junginių susidarymas pirminiame vandenyne

Organinių junginių susidarymas abiogeniniu būdu. Aplinkos sąlygų žinojimas pradiniuose Žemės vystymosi etapuose mokslui buvo labai svarbus. Ypatingą vietą šioje srityje užima rusų mokslininko A. I. Oparino (1894-1980) darbai. 1924 m. jis pasiūlė cheminės evoliucijos galimybę pereiti pradinius Žemės vystymosi etapus. AI Oparin teorija remiasi laipsnišku ilgalaikiu cheminių junginių komplikavimu.
Amerikiečių mokslininkai S. Milleris ir G. Urey 1953 m., pagal A. I. Oparino teoriją, nustatė eksperimentus. Praleisdami elektros iškrovą per metano, amoniako ir vandens mišinį, jie gavo įvairių organinių junginių (karbamido, pieno rūgšties, įvairių aminorūgščių). Vėliau tokius eksperimentus pakartojo daugelis mokslininkų. Gauti eksperimentų rezultatai įrodė A. I. Oparino hipotezės teisingumą.
Aukščiau paminėtų eksperimentų išvadų dėka buvo įrodyta, kad dėl primityvios Žemės cheminės evoliucijos susidarė biologiniai monomerai.

Biopolimerų susidarymas ir evoliucija. Skirtingose ​​primityviosios Žemės vandens erdvėse susidariusių organinių junginių visuma ir sudėtis buvo skirtingo lygio. Tokių junginių susidarymas abiogeniniu būdu buvo eksperimentiškai įrodytas.
Amerikiečių mokslininkas S. Foxas 1957 metais išreiškė nuomonę, kad aminorūgštys gali sudaryti peptidinius ryšius, jungdamosi viena su kita, nedalyvaujant vandeniui. Jis pastebėjo, kad sausus aminorūgščių mišinius kaitinant, o po to aušinant, į baltymus panašios jų molekulės sudaro ryšius. S. Foxas padarė išvadą, kad buvusių vandens erdvių vietoje, veikiant lavos srautų karščiui ir saulės spinduliuotei, susidarė savarankiški aminorūgščių junginiai, iš kurių atsirado pirminiai polipeptidai.

DNR ir RNR vaidmuo gyvybės evoliucijoje. Pagrindinis skirtumas tarp nukleorūgščių ir baltymų yra gebėjimas daugintis ir atkurti tikslias originalių molekulių kopijas. 1982 metais amerikiečių mokslininkas Thomas Checkas atrado RNR molekulių fermentinį (katalizinį) aktyvumą. Dėl to jis padarė išvadą, kad RNR molekulės yra patys pirmieji polimerai Žemėje. Palyginti su RNR, DNR molekulės yra stabilesnės skilimo procesuose silpnai šarminiuose vandeniniuose tirpaluose. O aplinka su tokiais sprendimais buvo pirminės Žemės vandenyse. Šiuo metu ši būklė yra išsaugota tik ląstelės sudėtyje. DNR molekulės ir baltymai yra tarpusavyje susiję. Pavyzdžiui, baltymai apsaugo DNR molekules nuo žalingo ultravioletinių spindulių poveikio. Baltymų ir DNR molekulių negalime vadinti gyvais organizmais, nors jie turi tam tikrų gyvų kūnų bruožų, nes neturi iki galo susiformavusių biologinių membranų.

Biologinių membranų evoliucija ir formavimasis. Lygiagretus baltymų ir nukleorūgščių egzistavimas erdvėje galėjo atverti kelią gyvų organizmų atsiradimui. Tai gali atsitikti tik esant biologinėms membranoms. Biologinių membranų dėka susidaro ryšys tarp aplinkos ir baltymų, nukleorūgščių. Tik per biologines membranas vyksta medžiagų apykaitos ir energijos procesas. Per milijonus metų pirminės biologinės membranos, palaipsniui vis sudėtingesnės, į kompoziciją įtraukė įvairių baltymų molekulių. Taigi, palaipsniui komplikuojant, atsirado pirmieji gyvi organizmai (protobiontai). Protobiontai palaipsniui sukūrė savireguliacijos ir savireprodukcijos sistemas. Pirmieji gyvi organizmai prisitaikė gyventi aplinkoje, kurioje nėra deguonies. Visa tai atitinka AI Oparino nuomonę. A. I. Oparino hipotezė moksle vadinama koacervavimo teorija. Šiai teorijai 1929 metais pritarė anglų mokslininkas D. Haldane'as. Daugialypiai kompleksai su plonu vandeniniu apvalkalu išorėje vadinami koacervatais arba koacervatiniais lašeliais. Kai kurie koacervatų sudėtyje esantys baltymai veikė kaip fermentai, o nukleorūgštys įgijo gebėjimą perduoti informaciją paveldėjimo būdu (11 pav.).

Ryžiai. 11. Koacervatų – daugiamolekulinių kompleksų su vandeniniu apvalkalu susidarymas

Palaipsniui nukleino rūgštys išsiugdė gebėjimą dubliuotis. Koacervatinio lašo ryšys su aplinka lėmė pirmuosius paprastus medžiagų ir energijos mainus Žemėje.
Taigi pagrindinės gyvybės atsiradimo teorijos nuostatos pagal A. I. Opariną yra šios:

1. dėl tiesioginės aplinkos veiksnių įtakos iš neorganinių medžiagų susidarė organinės medžiagos;
2. susidariusios organinės medžiagos įtakojo kompleksinių organinių junginių (fermentų) ir laisvų savaime besidauginančių genų susidarymą;
3. susidarė laisvieji genai, sujungti su kitomis didelės molekulinės masės organinėmis medžiagomis;
4. stambiamolekulinėse medžiagose išorėje palaipsniui atsirado baltymų-lipidų membranos;
5. Dėl šių procesų atsirado ląstelės.

Šiuolaikinis požiūris į gyvybės atsiradimą Žemėje vadinamas
biopoezės teorija (organiniai junginiai susidaro iš gyvų organizmų). Šiuo metu ji vadinama biochemine evoliucijos teorija apie gyvybės atsiradimą Žemėje. Šią teoriją 1947 metais pasiūlė anglų mokslininkas D. Bernalis. Jis išskyrė tris biogenezės etapus. Pirmasis etapas yra biologinių monomerų atsiradimas abiogeniniu būdu. Antrasis etapas – biologinių polimerų susidarymas. Trečiasis etapas – membraninių struktūrų ir pirmųjų organizmų (protobiontų) atsiradimas. Sudėtingų organinių junginių grupavimas koacervatų sudėtyje ir jų aktyvi sąveika sudaro sąlygas susiformuoti savaime reguliuojantiems pirmuonių heterotrofiniams organizmams.
Gyvybės atsiradimo procese vyko sudėtingi evoliuciniai pokyčiai – organinių medžiagų susidarymas iš neorganinių junginių. Pirmiausia atsirado chemosintetiniai organizmai, vėliau pamažu – fotosintetiniai organizmai. Fotosintetiniai organizmai vaidino didžiulį vaidmenį, kad Žemės atmosferoje atsirastų daugiau laisvo deguonies.
Pirmųjų organizmų (protobiontų) cheminė evoliucija ir evoliucija Žemėje truko iki 1-1,5 milijardo metų (12 pav.).

Ryžiai. 12. Cheminės evoliucijos perėjimo į biologinę schema

Pirminė atmosfera. biologinė membrana. Coacervat. Protobiontas. Biopoezės teorija.

1. Dangaus kūnai, įskaitant Žemės rutulį, atsirado prieš 4,5–5 mlrd.
2. Žemei formuojantis buvo daug vandenilio ir jo junginių, tačiau laisvo deguonies nebuvo.
3. Pradiniame Žemės vystymosi etape vienintelis energijos šaltinis buvo saulės ultravioletinė spinduliuotė.
4. AI Oparinas išreiškė nuomonę, kad pradiniu laikotarpiu Žemėje vyksta tik cheminė evoliucija.
5. Pirmą kartą Žemėje atsirado biologiniai monomerai, iš kurių pamažu formavosi baltymai ir nukleorūgštys (RNR, DNR).
6. Pirmieji organizmai, kurie pasirodė Žemėje, buvo protobiontai.
7. Daugiamolekuliniai kompleksai, apsupti plonu vandeniniu apvalkalu, vadinami koacervatais.
1. Kas yra koacervatas?
2. Ką reiškia A. I. Oparino teorija?
3. Kokios nuodingos dujos buvo ankstyvojoje atmosferoje?
1. Apibūdinkite pirminės atmosferos sudėtį.
2. Kokią teoriją apie aminorūgščių susidarymą Žemės paviršiuje pateikė S. Foxas?
3. Kokį vaidmenį gyvybės evoliucijoje vaidina nukleino rūgštys?

1. Kokia S. Millerio ir G. Urey eksperimentų esmė?
2. Kuo A.I.Oparinas rėmėsi savo hipotezėse?
3. Įvardykite pagrindinius gyvybės atsiradimo etapus.

* Pasitikrink savo žinias!
Klausimai peržiūrėti. 1 skyrius. Gyvybės Žemėje kilmė ir pradiniai vystymosi etapai

1. Gyvenimo organizavimo lygis, kuriame sprendžiamos globalios problemos.
2. Individualus atskirų organizmų vystymasis.
3. Vidinės kūno aplinkos stabilumas.
4. Gyvybės atsiradimo per neorganinių medžiagų cheminę evoliuciją teorija.
5. Istorinė organizmų raida.
6. Gyvybės organizavimo lygis, susidedantis iš ląstelių ir tarpląstelinių medžiagų.
7. Gyvų organizmų savybė daugintis savo rūšims.
8. Gyvenimo lygis, pasižymintis gyvų organizmų bendrijos ir aplinkos vienove.
9. Pragyvenimo lygis, kuriam būdingas nukleino rūgščių ir kitų junginių buvimas.
10. Savybė keisti gyvų organizmų gyvybinę veiklą pagal metinius ciklus.
11. Žvilgsnis į gyvybės atsiradimą iš kitų planetų.
12. Gyvybės organizavimo lygis, atstovaujamas visų gyvų organizmų Žemėje struktūriniu ir funkciniu vienetu.
13. Gyvų organizmų glaudaus ryšio su aplinka savybė.
14. Teorija, siejanti gyvybės kilmę su „gyvybės jėgų“ veikimu.
15. Gyvų organizmų savybė perduoti bruožus savo palikuonims.
16. Mokslininkas, kuris paprastos patirties pagalba įrodė spontaniškos gyvybės kartos teorijos neteisingumą.
17. Rusų mokslininkas, pasiūlęs gyvybės kilmės teoriją abiogeniniu būdu.
18. Gyvybei reikalingos dujos, kurių nebuvo pirminės atmosferos sudėtyje.
19. Mokslininkas, išreiškęs nuomonę apie peptidinės jungties susidarymą sujungiant aminorūgštis kartu nedalyvaujant vandeniui.
20. Patys pirmieji gyvi organizmai su biologine membrana.
21. Didelės molekulinės masės kompleksai, apsupti plonu vandeniniu apvalkalu.
22. Mokslininkas, pirmasis apibrėžęs gyvybės sampratą.
23. Gyvų organizmų savybė reaguoti į įvairius aplinkos veiksnių poveikius.
24. Savybė keisti gyvų organizmų paveldimumo požymius veikiant įvairiems aplinkos veiksniams.
25. Gyvybės organizavimo lygis, kuriame pastebimi pirmieji paprasti evoliuciniai pokyčiai.

Kvėpavimas– tai mums toks natūralus procesas, kad, ko gero, mažai kas susimąsto, kaip ir ką kvėpuojame. Apie tai galvojau vaikystėje, kai kvėpavimą sutrikdė peršalimas. Tada užgulta nosis tiesiog neleido galvoti apie nieką kitą.

Kuo mes visi kvėpuojame

Nuo mokyklos suolo visi žinome, kad žmogus turi kvėpuoti reikia deguonies. Tai vienas iš svarbiausių elementų, reikalingų gyvybei mūsų planetoje palaikyti tokia, kokia esame įpratę. Deguonies randama ne tik ore. Jis taip pat yra Žemės hidrosferos sudedamoji dalis. Būtent dėl ​​šio fakto vanduo taip pat turi gyvybę.

Kaip buvo atrastas cheminis elementas deguonis Carl Schele dar 1773 m.

Faktai apie deguonį

Deguonis yra ne tik gyvybiškai svarbus, bet ir labai smalsus elementas. Štai keletas įdomių faktų, apie kuriuos galbūt nesate girdėję:

Kas atsitiks, jei kvėpuosite grynu deguonimi

Kaip jau sakiau aukščiau, grynas ir didelės koncentracijos deguonis yra pavojingas ir netgi nuodingas. O kas atsitiks žmogui, jei jis kurį laiką tuo kvėpuos?

Pas mus įprasta normalus deguonies kiekis ore apie 21% . Kūno apsinuodijimas įvyksta, jei šis kiekis padidėja iki 50%. Tai gali sukelti anglies dioksido koncentracijos padidėjimą organizme, traukulius, kosulį, regėjimo praradimą ir galiausiai mirtį.

Visa gyvybė Žemėje egzistuoja dėl saulės šilumos ir energijos rinkinio, kuris pasiekia mūsų planetos paviršių. Visi gyvūnai ir žmonės prisitaikė išgauti energiją iš augalų sintezuojamų organinių medžiagų. Norint panaudoti Saulės energiją, esančią organinių medžiagų molekulėse, ji turi išsiskirti oksiduojant šias medžiagas. Dažniausiai kaip oksidatorius naudojamas oro deguonis, nes jis sudaro beveik ketvirtadalį supančios atmosferos tūrio.

Kvėpuoja vienaląsčiai pirmuonys, koelenteratai, laisvai gyvenantys plokščios ir apvalios kirmėlės viso kūno paviršiaus. Specialūs kvėpavimo organai - plunksninės žiaunos atsiranda jūriniuose aneliduose ir vandens nariuotakojuose. Nariuotakojų kvėpavimo organai yra trachėjos, žiaunos, lapo formos plaučiai esančios kūno dangtelio įdubose. Pavaizduota lanceleto kvėpavimo sistema žiaunų plyšiai prasiskverbiantis pro priekinės žarnos sienelę – ryklę. Žuvyse yra po žiaunų gaubtais žiaunos, gausiai prasiskverbęs į smulkiausias kraujagysles. Sausumos stuburiniams kvėpavimo organai yra plaučiai. Stuburinių gyvūnų kvėpavimo raida sekė tuo keliu, kad didėjo plaučių pertvarų, dalyvaujančių dujų mainuose, plotas, tobulinamos transporto sistemos, tiekiančios deguonį į kūno viduje esančias ląsteles, vystomos sistemos, užtikrinančios kvėpavimo organų ventiliaciją.

Kvėpavimo sistemos sandara ir funkcijos

Būtina organizmo gyvybinės veiklos sąlyga – nuolatinė dujų apykaita tarp organizmo ir aplinkos. Organai, kuriais cirkuliuoja įkvepiamas ir iškvepiamas oras, yra sujungti į kvėpavimo aparatą. Kvėpavimo sistemą sudaro nosies ertmė, ryklės, gerklos, trachėja, bronchai ir plaučiai. Dauguma jų yra kvėpavimo takai ir tarnauja orui pernešti į plaučius. Dujų mainų procesas vyksta plaučiuose. Kvėpuodamas kūnas iš oro gauna deguonies, kuris krauju pernešamas po visą kūną. Deguonis dalyvauja sudėtinguose organinių medžiagų oksidaciniuose procesuose, kuriuose išsiskiria organizmui reikalinga energija. Galutiniai skilimo produktai – anglies dioksidas ir iš dalies vanduo – iš organizmo į aplinką išsiskiria per kvėpavimo sistemą.

Kvėpavimo sistemos funkcijos

• Kūno ląstelių aprūpinimas deguonimi O 2.
• Anglies dioksido CO 2, taip pat kai kurių galutinių metabolizmo produktų (vandens garų, amoniako, vandenilio sulfido) pašalinimas iš organizmo.

nosies ertmė

Kvėpavimo takai prasideda val nosies ertmė, kuri per šnerves yra susijusi su aplinka. Iš šnervių oras praeina per nosies takus, išklotus gleiviniu, blakstienuotu ir jautriu epiteliu. Išorinė nosis susideda iš kaulų ir kremzlių darinių ir yra netaisyklingos piramidės formos, kuri skiriasi priklausomai nuo žmogaus struktūrinių ypatybių. Išorinės nosies kaulinio skeleto sudėtis apima nosies kaulus ir priekinio kaulo nosies dalį. Kremzlinis skeletas yra kaulo skeleto tęsinys ir susideda iš įvairių formų hialininių kremzlių. Nosies ertmė turi apatinę, viršutinę ir dvi šonines sieneles. Apatinę sienelę sudaro kietasis gomurys, viršutinę – etmoidinio kaulo etmoidinė plokštelė, šoninę – viršutinis žandikaulis, ašarų kaulas, smilkinkaulio orbitinė plokštelė, gomurinis kaulas ir spenoidinis kaulas. Nosies ertmė nosies pertvara yra padalinta į dešinę ir kairę dalis. Nosies pertvarą sudaro vomer, statmena etmoidinio kaulo plokštelė, o priekyje ją papildo keturkampė nosies pertvaros kremzlė.

Šoninėse nosies ertmės sienelėse yra turbinos – po tris iš abiejų pusių, todėl padidėja vidinis nosies paviršius, su kuriuo liečiasi įkvepiamas oras.

Nosies ertmę sudaro dvi siauros ir vingiuotos nosies takų. Čia oras pašildomas, drėkinamas ir išvalomas nuo dulkių dalelių bei mikrobų. Nosies kanalus dengianti membrana susideda iš gleives išskiriančių ląstelių ir blakstieninio epitelio ląstelių. Judant blakstienoms, gleivės kartu su dulkėmis ir mikrobais išsiunčiamos iš nosies takų.

Vidinis nosies kanalų paviršius yra gausiai aprūpintas kraujagyslėmis. Įkvepiamas oras patenka į nosies ertmę, pašildomas, sudrėkinamas, išvalomas nuo dulkių ir iš dalies neutralizuojamas. Iš nosies ertmės patenka į nosiaryklę. Tada oras iš nosies ertmės patenka į ryklę, o iš jos – į gerklas.

Gerklos

Gerklos- vienas iš kvėpavimo takų skyrių. Oras čia patenka iš nosies takų per ryklę. Gerklų sienelėje yra keletas kremzlių: skydliaukės, arytenoidinės ir kt.. Maisto rijimo momentu kaklo raumenys pakelia gerklas, o antgerklio kremzlė nusileidžia žemyn ir gerklos užsidaro. Todėl maistas patenka tik į stemplę, o į trachėją nepatenka.

Siauroje gerklų dalyje yra balso stygos, viduryje tarp jų yra glottis. Kai oras praeina, balso stygos vibruoja ir sukuria garsą. Garsas susidaro iškvepiant, žmogaus kontroliuojamam oro judėjimui. Kalbos formavime dalyvauja: nosies ertmė, lūpos, liežuvis, minkštasis gomurys, veido raumenys.

Trachėja

Gerklos patenka į trachėjos(vėjo vamzdis), kuris yra maždaug 12 cm ilgio vamzdžio formos, kurio sienelėse yra kremzliniai pusžiedžiai, neleidžiantys jam nuslūgti. Jo galinę sienelę sudaro jungiamojo audinio membrana. Trachėjos ertmė, kaip ir kitų kvėpavimo takų ertmė, išklota blakstienuotu epiteliu, kuris neleidžia dulkėms ir kitiems svetimkūniams prasiskverbti į plaučius. Trachėja užima vidurinę padėtį, už jos yra greta stemplės, o jos šonuose yra neurovaskuliniai ryšuliai. Priekyje trachėjos kaklinę sritį dengia raumenys, o viršuje – ir skydliaukė. Krūtinės ląstos trachėją iš priekio dengia krūtinkaulio rankena, užkrūčio liaukos likučiai ir kraujagyslės. Iš vidaus trachėja yra padengta gleivine, kurioje yra daug limfoidinio audinio ir gleivinių liaukų. Kvėpuojant smulkios dulkių dalelės prilimpa prie sudrėkintos trachėjos gleivinės, o blakstienos epitelio blakstienėlės jas perkelia atgal į išėjimą iš kvėpavimo takų.

Apatinis trachėjos galas dalijasi į du bronchus, kurie vėliau daug kartų šakojasi, patenka į dešinįjį ir kairįjį plaučius, suformuodami plaučiuose „bronchų medį“.

Bronchai

Krūtinės ertmėje trachėja dalijasi į dvi dalis bronchas- kairė ir dešinė. Kiekvienas bronchas patenka į plaučius ir ten dalijasi į mažesnio skersmens bronchus, kurie išsišakoja į mažiausius orą laikančius vamzdelius – bronchioles. Bronchioliai dėl tolesnio šakojimosi pereina į pratęsimus - alveolinius kanalus, kurių sienelėse yra mikroskopinių išsikišimų, vadinamų plaučių pūslelėmis, arba alveolių.

Alveolių sienelės pastatytos iš specialaus plono vienasluoksnio epitelio ir tankiai apipintos kapiliarais. Bendras alveolių sienelės ir kapiliaro sienelės storis yra 0,004 mm. Per šią ploniausią sienelę vyksta dujų mainai: iš alveolių į kraują patenka deguonis, o anglies dioksidas grįžta atgal. Plaučiuose yra šimtai milijonų alveolių. Bendras jų plotas suaugusiam žmogui yra 60–150 m 2. dėl to į kraują patenka pakankamai deguonies (iki 500 litrų per dieną).

Plaučiai

Plaučiai užima beveik visą krūtinės ertmės ertmę ir yra elastingi kempiniški organai. Centrinėje plaučių dalyje yra varteliai, į kuriuos patenka bronchas, plaučių arterija, nervai, išeina plaučių venos. Dešinysis plautis vagomis padalintas į tris skiltis, kairysis – į dvi. Išorėje plaučiai yra padengti plona jungiamojo audinio plėvele - plaučių pleura, kuri pereina į vidinį krūtinės ertmės sienelės paviršių ir sudaro parietalinę pleurą. Tarp šių dviejų plėvelių yra pleuros erdvė, užpildyta skysčiu, kuris sumažina trintį kvėpuojant.

Plautyje išskiriami trys paviršiai: išorinis, arba šonkaulinis, vidurinis, atsuktas į kitą plautį, ir apatinis, arba diafragminis. Be to, kiekviename plautyje išskiriami du kraštai: priekinis ir apatinis, skiriantys diafragminį ir vidurinį paviršių nuo šonkaulio. Užpakalyje šonkaulio paviršius be aštrių kraštų pereina į medialą. Priekinis kairiojo plaučio kraštas turi širdies įpjovą. Jo vartai yra medialiniame plaučių paviršiuje. Kiekvieno plaučių vartai apima pagrindinį bronchą, plaučių arteriją, kuria veninis kraujas teka į plaučius, ir nervus, kurie inervuoja plaučius. Iš kiekvieno plaučių vartų išeina dvi plaučių venos, kuriomis arterinis kraujas teka į širdį ir limfagysles.

Plaučiai turi gilius griovelius, dalijančius juos į skiltis – viršutinę, vidurinę ir apatinę, o kairėje – dvi – viršutinę ir apatinę. Plaučių matmenys nėra vienodi. Dešinysis plautis yra šiek tiek didesnis nei kairysis, o trumpesnis ir platesnis, o tai atitinka aukštesnę dešiniojo diafragmos kupolo padėtį dėl kepenų padėties dešinėje. Įprastų plaučių spalva vaikystėje yra šviesiai rausva, o suaugusiųjų jie įgauna tamsiai pilką spalvą su melsvu atspalviu - dulkių dalelių, patenkančių į juos su oru, nusėdimo pasekmė. Plaučių audinys yra minkštas, gležnas ir akytas.

Plaučių dujų mainai

Sudėtingame dujų mainų procese išskiriamos trys pagrindinės fazės: išorinis kvėpavimas, dujų perdavimas krauju ir vidinis, arba audinių, kvėpavimas. Išorinis kvėpavimas sujungia visus plaučiuose vykstančius procesus. Jį atlieka kvėpavimo aparatas, kurį sudaro krūtinė su ją judinančiais raumenimis, diafragma ir plaučiai su kvėpavimo takais.

Oras, patenkantis į plaučius įkvėpus, keičia savo sudėtį. Plaučiuose esantis oras atiduoda dalį deguonies ir yra praturtintas anglies dioksidu. Anglies dioksido kiekis veniniame kraujyje yra didesnis nei ore alveolėse. Todėl anglies dioksidas palieka kraują alveolėse ir jo kiekis yra mažesnis nei ore. Pirma, deguonis ištirpsta kraujo plazmoje, tada jungiasi su hemoglobinu ir naujos deguonies dalys patenka į plazmą.

Deguonies ir anglies dioksido perėjimas iš vienos terpės į kitą vyksta dėl difuzijos iš didesnės koncentracijos į mažesnę. Nors difuzija vyksta lėtai, kraujo kontakto su oru paviršius plaučiuose yra toks didelis, kad visiškai užtikrina reikiamą dujų mainus. Paskaičiuota, kad visiškas dujų apykaita tarp kraujo ir alveolių oro gali įvykti per tris kartus trumpesnį laiką nei kraujo buvimo kapiliaruose laikas (t. y. organizmas turi nemažas atsargas aprūpinti audinius deguonimi).

Veninis kraujas, patekęs į plaučius, išskiria anglies dioksidą, prisotinamas deguonimi ir virsta arteriniu krauju. Dideliu ratu šis kraujas per kapiliarus nukrypsta į visus audinius ir suteikia deguonies kūno ląstelėms, kurios jį nuolat vartoja. Ląstelių dėl gyvybinės veiklos čia išsiskiria daugiau anglies dvideginio nei kraujyje ir jis pasklinda iš audinių į kraują. Taigi arterinis kraujas, patekęs per sisteminės kraujotakos kapiliarus, tampa veninis, o dešinioji širdies pusė patenka į plaučius, kur vėl prisotinama deguonimi ir išsiskiria anglies dioksidas.

Kūne kvėpavimas atliekamas papildomų mechanizmų pagalba. Skystosios terpės, sudarančios kraują (jo plazmą), jose mažai tirpsta dujos. Todėl tam, kad žmogus egzistuotų, jam reiktų turėti 25 kartus galingesnę širdį, 20 kartų galingesnę plaučius ir per vieną minutę išsiurbti daugiau nei 100 litrų skysčio (o ne penkis litrus kraujo). Gamta rado būdą, kaip įveikti šį sunkumą, pritaikydama specialią medžiagą hemoglobiną pernešti deguonį. Dėl hemoglobino kraujas sugeba surišti deguonį 70 kartų, o anglies dioksidą – 20 kartų daugiau nei skystoji kraujo dalis – jo plazma.

Alveolė- plonasienis 0,2 mm skersmens burbulas, užpildytas oru. Alveolių sienelę sudaro vienas plokščių epitelio ląstelių sluoksnis, išilgai kurių išorinio paviršiaus šakojasi kapiliarų tinklas. Taigi dujų mainai vyksta per labai ploną pertvarą, kurią sudaro du ląstelių sluoksniai: kapiliaro sienelės ir alveolių sienelės.

Dujų mainai audiniuose (audinių kvėpavimas)

Dujų mainai audiniuose vyksta kapiliaruose pagal tą patį principą kaip ir plaučiuose. Deguonis iš audinių kapiliarų, kur jo koncentracija didelė, patenka į audinių skystį su mažesne deguonies koncentracija. Iš audinių skysčio jis prasiskverbia į ląsteles ir iš karto patenka į oksidacijos reakcijas, todėl ląstelėse praktiškai nėra laisvo deguonies.

Anglies dioksidas, pagal tuos pačius dėsnius, iš ląstelių per audinių skystį patenka į kapiliarus. Išsiskyręs anglies dioksidas skatina oksihemoglobino disociaciją ir pats susijungia su hemoglobinu, sudarydamas karboksihemoglobinas pernešami į plaučius ir išleidžiami į atmosferą. Iš organų tekančiame veniniame kraujyje anglies dioksidas yra ir surišto, ir ištirpusio anglies rūgšties pavidalu, kuri plaučių kapiliaruose lengvai suyra į vandenį ir anglies dioksidą. Anglies rūgštis taip pat gali susijungti su plazmos druskomis, sudarydama bikarbonatus.

Plaučiuose, kur patenka veninis kraujas, deguonis vėl prisotina kraują, o anglies dioksidas iš didelės koncentracijos zonos (plaučių kapiliarų) pereina į mažos koncentracijos zoną (alveoles). Normaliam dujų mainams oras plaučiuose nuolat keičiamas, o tai pasiekiama ritmiškais įkvėpimo ir iškvėpimo priepuoliais dėl tarpšonkaulinių raumenų ir diafragmos judesių.

Deguonies pernešimas organizme

Kvėpavimo prasmė.

Kvėpavimas yra fiziologinių procesų visuma, užtikrinanti dujų mainus tarp kūno ir aplinkos ( išorinis kvėpavimas), ir oksidacinius procesus ląstelėse, dėl kurių išsiskiria energija ( vidinis kvėpavimas). Dujų mainai tarp kraujo ir atmosferos oro ( dujų mainai) – atlieka kvėpavimo organai.

Maistas yra energijos šaltinis organizme. Pagrindinis procesas, kurio metu išsiskiria šių medžiagų energija, yra oksidacijos procesas. Jį lydi deguonies surišimas ir anglies dioksido susidarymas. Atsižvelgiant į tai, kad žmogaus organizme nėra deguonies atsargų, nuolatinis jo tiekimas yra gyvybiškai svarbus. Deguonies patekimo į kūno ląsteles nutraukimas lemia jų mirtį. Kita vertus, medžiagų oksidacijos procese susidaręs anglies dioksidas turi būti pašalintas iš organizmo, nes susikaupęs nemažas jo kiekis kelia pavojų gyvybei. Deguonies absorbcija iš oro ir anglies dioksido išsiskyrimas vyksta per kvėpavimo sistemą.

Biologinė kvėpavimo reikšmė:

• aprūpinti organizmą deguonimi;
• anglies dioksido pašalinimas iš organizmo;
• BJU organinių junginių oksidacija, išskiriant energiją, reikalingą žmogui gyventi;
• galutinių medžiagų apykaitos produktų pašalinimas ( vandens garai, amoniakas, vandenilio sulfidas ir kt.).