Дыхание – это процесс непрерывной доставки клеткам кислорода, выведения углекислоты и освобождения энергии в форме пригодной для обеспечения жизнедеятельности.

Клетка, как и организм в целом, чтобы жить и работать, нуждается в энергии. Она получает ее в процессе обмена веществ, перерабатывая в своей цитоплазме углеводы, жиры и белки, которые ей непрерывно приносит кровь, распад этих субстратов происходит в два этапа.

Первый этап – превращение субстрата в молочную кислоту или близкие к ней органические кислоты. Этот наиболее древний в эволюционном отношении путь получения энергии называется гликолизом. Гликолиз малорентабельный процесс, однако, у него есть огромное достоинство: распад питательных веществ на этом этапе обмена не требует кислорода. Первичные формы живых образований возникли в бескислородной среде, и первые этапы эволюции обеспечивались энергией анаэробных процессов.

По мере накопления кислорода в атмосфере Земли существенно менялись условия жизнедеятельности и характер обмена первичных форм жизни. Это породило новые аэробные пути освобождения энергии.

Второй этап – превращение молочной кислоты в углекислоту и воду – требует присутствия в клетке кислорода. Во время реакции происходит выделение энергии в 15-16 раз больше, чем при гликолизе.В тканях имеется некоторый запас питательных веществ и нет резервов кислорода.

Чем выше по организации и тонкости своих функций клетка, тем больше ей нужно энергии, все больше ей необходим кислород.

Занятие № 7.

Тема: Внешнее дыхание. Структура дыхательного цикла.

Дыхание- совокупность процессов, в результате которых происходит потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа.

Дыхание у человека и высших животных включает следующие процессы:

1. Обмен воздуха между внешней средой и альвеолами легких.

2. Обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью, протекающей через легочные капилляры.

3. Транспорт газов кровью.

4. Обмен газов между кровью и тканями в тканевых капиллярах.

5. Потребление клетками кислорода и выделение ими углекислого газа.

У одноклеточных организмов газообмен происходит через всю поверхность тела, у насекомых – через трахеи, которые пронизывают все тело, у рыб – в жабрах. У земноводных 2/3 газообмена осуществляется через кожу и 1/3 – через легкие. У млекопитающих животных газообмен почти полностью совершается в легких и незначительно через кожу и пищеварительный тракт.

Внешнее дыхание.

Легкие у сельскохозяйственных животных расположены в герметически закрытой грудной полости, где давление отрицательное (ниже атмосферного). Изнутри грудная полость выстлана плеврой, один из листков которой (париетальный) прилегает к грудной клетке, а другой (висцеральный) покрывает легкие. Между ними есть щель, заполненная серозной жидкостью для уменьшения трения легких во время вдоха и выдоха. Легкие лишены мускулатуры и пассивно следуют за движением грудной клетки: при расширении последней – расширяются и засасывают воздух (вдох), при спадении – спадаются (выдох). Дыхательная мускулатура грудной клетки и диафрагмы сокращается за счет импульсов, поступающих из дыхательного центра, обеспечивающего нормальное дыхание. Если вскрыть грудную клетку, воздух поступает в плевральную полость (пневмоторакс) и давление в ней станет – равным атмосферному, в результате легкие спадутся (ателектаз).

Отрицательное давление в плевральной полости.

У плодов животных легкие заполняют всю грудную полость. Газообмен происходит через плаценту. Легкие плода в дыхании не участвуют.

После рождения при первом вдохе ребра поднимаются, но в исходное положение вернуться не могут, так как фиксируются в позвонках.

Эластичная ткань легких стремится к спадению, между легкими и грудной клеткой образуется щель, в которой давление ниже атмосферного. Так, в альвеолах легких давление равно атмосферному –760, в плевральной полости – 745-754 мм.рт.ст. Эти 10-30 мм и обеспечивают расширение легких. При вдохе объем грудной полости увеличивается, давление понижается, воздух поступает в легкие. При спадении грудной клетки грудная полость уменьшается, в ней повышается давление, и воздух вытесняется наружу – происходит выдох.

Под частотой дыхания понимают количество дыхательных циклов (вдох- выдох) в 1 мин. Частота дыхательных движений у животных зависит от интенсивности обмена веществ, температуры окружающей среды, продуктивности животных и т.д.

Крупные животные дышат реже, чем мелкие, молодые чаще, чем взрослые. Высокопродуктивные коровы дышат чаще, чем низкопродуктивные. Физическая работа, прием корма, возбуждение учащают дыхание.

Частота дыхательных движений

У животных в 1 мин

В акте дыхания принимают участие наружные и внутренние межреберные мышцы, мышцы диафрагмы. В зависимости от того, какие мышцы в больше степени участвуют в расширении грудной клетки, различают три типа дыхания: реберный, или грудной (при вдохе в основном сокращаются наружные межреберные мышцы); брюшной, или диафрагмальный (за счет сокращения диафрагмы); реберно-брюшной, когда в дыхании участвуют мышцы грудной клетки и диафрагмы. При беременности, заболеваниях брюшных органов тип дыхания изменяется на грудной, так как животные «оберегают» больные органы.

При дыхании происходит расширение и спадение грудной клетки. Запись дыхательных движений носит название пневмограммы, по которой можно определить частоту и глубину дыхания.

К защитным дыхательным рефлексам относят кашель, чихание, остановка, увеличение или учащение дыхания.

Кашель, чихание возникают вследствие раздражения рецепторов верхних дыхательных путей механическими частицами, слизью. Во время кашля, чихания происходит резкий выдох при закрытой голосовой щели, в результате чего раздражающие вещества удаляются.

Защитной реакцией организма является остановка дыхания. Если животному дать вдыхать нашатырный спирт, эфир, хлор или другие остро пахнущие вещества, происходит остановка дыхания, что препятствует проникновению в легкие раздражающих веществ.

Болевое раздражение вначале вызывает задержку, а затем усиление дыхания.

Перенос газов кровью.

При вдохе воздух поступает в альвеолы легких, где происходит газообмен, протекающий через капилляры. Вдыхаемый воздух – это смесь газов: кислород – 20,82%, углекислый газ – 0,03 и азот – 79,15% . Газообмен в легких происходит в результате диффузии углекислого газа из крови в альвеолярный воздух и кислорода из альвеолярного воздуха в кровь в силу разности парциального давления газов в альвеолярном воздухе и крови.

Парциальное давление – это часть общего давления газовой смеси, приходящегося на долю того или иного газа в смеси. Так, напряжение углекислого газа в венозной крови равняется 46 мм рт. ст., а в альвеолярном воздухе – 40, кислорода в альвеолах легких – 100 мм рт. ст., а венозной крови – 90.

Поступивший в кровь кислород растворяется в плазме в количестве 0,3 об.%, а остальной связывается с гемоглобином, в результате чего образуется оксигемоглобин, который распадается в тканях. Количество кислорода, которое может связать 100 мл крови, называется кислородной емкостью крови. Освободившийся гемоглобин связывается с углекислотой (образуя карбогемоглобин), 2,5 об.% углекислоты растворяется в плазме крови. Из легких углекислый газ выделяется с выдыхаемым воздухом.