§ 13. Етапи дихання та газообміну

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ТЕРМІНИ: дихання, газообмін, етапи дихання, оксигемоглобін, карбгемоглобін, клітинне дихання.

Поняття про дихання та газообмін. Кажуть: потрібний, як повітря, маючи на увазі щось необхідне, без чого не можна прожити. Дійсно, людина без їжі витримує 40 діб, без води — до 5 днів, а без повітря — лише 5 хв. Дихання людини є обов’язковою умовою її життя.

Дихання — це сукупність процесів, які забезпечують надходження в організм кисню, використання його в окиснювальних процесах і видалення з організму вуглекислого газу. Раніше це поняття означало зовнішнє дихання, тобто процес вдиху та видиху повітря. Тепер воно охоплює обмін газів між довкіллям і клітиною, тобто газообмін, а також складні окиснювальні реакції в клітині з вивільненням енергії АТФ, виробленням вуглекислого газу й води.

Значення дихання для організму. Організм людини одержує енергію в результаті окиснення вуглеводів, жирів і білків. Цьому сприяє постачання його киснем із довкілля, оскільки власних запасів кисню організм не має. Аби відбувався процес окиснення та вивільнилася енергія, кожна клітина організму має постійно отримувати певну кількість кисню, що й забезпечується процесами дихання та газообміну.

Основні етапи дихання та газообміну (рис. 25). Перший етап — зовнішнє дихання — це обмін повітрям між атмосферою та легеневими пухирцями (легенева вентиляція). До цього процесу належать дихальні рухи — вдих і видих, спрямовані на надходження повітря в дихальні шляхи, а з них — до легенів і в зворотному напрямку (рис. 26).

Рис. 25. Етапи газообміну: 1 — кисень; 2 — вуглекислий газ; 3 — легеня; 4 — альвеоли; 5 — аорта; 6 — легеневі артерії; 7 — легеневі вени; 8 — серце; 9 — вена; 10 — артерія; 11 — капіляри; 12 — клітини тіла

Рис. 26. Газообмін у легенях і тканинах: а) газообмін у легенях; б) газообмін у тканинах: 1 — легеневий міхурець; 2 — артеріальна кров; 3 — венозна кров; 4 — клітини; 5 — міжклітинна рідина; 6 — порожнина альвеоли; 7 — стінка капіляра; 8 — плазма; 9 — еритроцит

Другий етап — перехід (шляхом дифузії) кисню з легенів у кров і вуглекислого газу — у зворотному напрямку.

Третій етап — транспортування газів кров’ю. Він полягає в рознесенні кисню до клітин усього організму та перенесенні вуглекислого газу, що утворюється в клітинах, до легенів.

Четвертий етап — газообмін між кров’ю й клітинами. Кров віддає клітинам кисень унаслідок його дифузії з капілярів до міжклітинної рідини, а звідти — до клітин. Кисень дифундує крізь тоненьку стінку капіляра, бо в міжклітинній рідині його концентрація менша. З міжклітинної рідини до клітини кисень потрапляє так само, бо в клітинах його концентрація ще нижча. Венозна кров забирає вуглекислий газ шляхом дифузії: клітина, у процесі життєдіяльності якої накопичилося багато СО2, віддає його в міжклітинну рідину, де його менше, а звідти — капілярам.

І останній, п’ятий етап — клітинне дихання.

Транспортування газів кров’ю. Системи органів дихання та кровообігу об’єднуються в єдину функціональну систему для виконання спільної дії — забезпечення кожної клітини організму киснем.

Незначна кількість кисню розчинена в плазмі крові, а 90 % його переноситься за допомогою нестійкої форми гемоглобіну — оксигемоглобіну.

За нормою в одному літрі артеріальної крові оксигемоглобін переносить 190 мл кисню, у венозній крові ця величина вже становить 120 мл. Різниця — 70 мл кисню на літр крові (артеріовенозна різниця) — є тією кількістю кисню, яку забирають клітини й тканини для своєї життєдіяльності. Під час значних фізичних напружень, коли клітини й тканини потребують набагато більше кисню, артеріовенозна різниця кисню може становити 100-120 мл/л.

Вуглекислий газ постійно утворюється в клітинах і дифундує в міжклітинну рідину, а потім у кров венозної частини капілярів. На відміну від кисню, більша частина вуглекислого газу (90 %) транспортується у венозній крові в розчиненому в плазмі стані у вигляді кислих солей вугільної кислоти. У плазмі транспортуються 4 % СО2і 6 % — у вигляді карбгемоглобіну. Проходячи через легені, венозна кров віддає тільки 10 % СО2, а решта 90 % залишається для підтримання її певної кислотності.

Клітинне дихання є надзвичайно складним біохімічним процесом, який полягає в окисненні вуглеводів, жирів і білків із виділенням енергії, що акумулюється в молекулах АТФ, й утворенням СО2. Відбувається це в мітохондріях — «енергетичних станціях» клітини, де містяться ферменти окиснювальних процесів.

Процес клітинного дихання дуже вразливий і легко порушується. Ферменти клітинного дихання блокуються нікотином, продуктами життєдіяльності деяких мікроорганізмів. Алкоголь і наркотики, маючи високу здатність розчиняти жироподібні речовини клітинних мембран (серед них і мітохондрій) і руйнувати дихальні ферменти, грубо порушують процес внутрішньоклітинного дихання. Причинами його порушення може бути також авітаміноз, білкове та вуглеводне голодування, хронічні професійні отруєння, вплив радіації.

Думаємо, розуміємо, відповідаємо. 1. Поясніть, чому дихання притаманне всім живим істотам. Дайте визначення процесу дихання. 2. Поясніть біологічне значення кисню для організму людини. 3. Розгляньте рис. 25. Перемалюйте його в зошит схематично. Упишіть у схему основні етапи газообміну. Цифрами позначте їх послідовність. 4. Обґрунтуйте значення газообміну та клітинного дихання. Спробуйте з’ясувати, у чому полягають фізичні причини газообміну в легенях, тканинах і клітинах. 5. Обґрунтуйте взаємозв’язок серцево-судинної системи та системи дихання як єдиної функціональної системи. Про що він свідчить? 6. Поясніть роль гемоглобіну в перенесенні кисню. 7. Як і з якою метою кисень потрапляє до тканин організму? 8. З’ясуйте хімічні та фізичні механізми газообміну в тканинах і клітинах. 9. У яких органелах клітин відбувається процес окиснення складних хімічних сполук?

Самостійна робота з підручником. Відомо, що під час видиху більша частина вуглекислого газу залишається в організмі. Знайдіть у параграфі пояснення цього біологічного явища. Обґрунтуйте його значення.

Домашнє завдання. Опишіть у формі таблиці основні етапи дихання.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно