Дыхательная система рыб презентация 4 класс: Дыхательная система рыб — презентация к уроку Окружающий мир

Содержание

Презентация «Внутреннее строение рыбы на примере дыхательной системы» | Презентация к уроку по биологии (7 класс) по теме:

Опубликовано 14.02.2013 — 8:17 — Тульская Елизавета Викторовна

Презентация предназначена для проведения урока по биологии в 7 классе по теме «Внутреннее строение рыбы».

Скачать:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Слайд 1

Prezentacii.com

Слайд 2

У родителей и деток вся одежда из монеток

Слайд 3

Внутреннее строение рыбы, на примере дыхательной системы.

Слайд 4

1. У рыб, в отличие от наземных животных, есть особый орган чувств : 1) боковой линии; 2)обоняния; 3)слуха; 4)зрения. 2. Парные плавники у рыбы: 1)хвостовой; 2)спинной; 3)грудной; 4)анальный; 3 . Рыбы передвигаются благодаря: 1)движению жаберных крышек; 2)движению челюстей; 3)изгибам тела; 4)работе плавников.

Слайд 5

Слайд 6

ЧЕЛОВЕК — АМФИБИЯ Мог ли он дышать при помощи жабр под водой?

Слайд 8

Жаберные тычинки Жаберные лепестки Жаберные дуги

Слайд 9

ЧЕЛОВЕК — АМФИБИЯ Мог ли он дышать при помощи жабр под водой?

Слайд 10

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ Приготовьте мультимедиа – реферат по одной из предложенных тем: 1. Многообразие рыб 2. Рыбы – гиганты и рыбы – карлики. 3. Окраска рыб в связи с их образом жизни 4. Размножение рыб.

Слайд 11

Все было понятно Понятно не все Ничего не понятно

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Презентация «Дыхательная система человека. Заболевания дыхательной системы»

Данная презентация является хорошим наглядным материалом к урокам биологии в 8 классе по теме «Дыхательная система человека». ..

Презентация «Строение дыхательной системы»

Раскрывает особенности строения системы дыхания и её органов…

Внутреннее строение рыбы на примере дыхательной системы

Урок-эксперимент по теме » Внутреннее строение рыбы на примере дыхательной системы»….

«Потребность организма в кислороде. Строение дыхательной системы человека»

Урок посвящен изучению структурно- функциональных особенностей специализированных органов человека для дыхания. На уроке также осуществляется углубление знаний и умений по вопросам: Что такое дыхание …

Значение дыхания. Органы дыхательной системы. Дыхательные пути, голосообразование. Заболевания дыхательных путей.

урок составлен по программе по биологии для 8 класса составлен на основе примерной программы авторской программы созданной коллективом авторов под руководством В.В. Пасечника.Урок темы Дыхание….

«Дыхание. Дыхательная система, ее значение. Заболевания органов дыхательной системы и их профилактика»

Методическая разработка урока «Дыхание. Дыхательная система, ее значение. Заболевания органов дыхательной системы и их профилактика» из курса «Биология.Человек» 8 классс применением технологии р…

Урок: Значение дыхания. Строение дыхательной системы.

Методическая разработка урока, включающая технологическую карту, презентацию, опорный лист для учащихся, задания урока, рефлексию…

Презентация для 8 класса по теме «Внутреннее строение рыб».

ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ

РЫБ

Проверка домашнего задания

Ответьте на вопросы .

1)На какие два класса делят надкласс Рыбы?
2)Какие части можно выделить в теле рыбы?
3)Какие плавники различают у рыб?
4)Какие функции выполняют плавники у рыб?

Выберите верные утверждения:

1. Рыбы имеют особый орган чувств – боковую линию.

2. Слизь, которой покрыть тело рыб, выделяется железами, находящимися в коже.

3.Костные рыбы малочисленная и древняя группа животных.

4.Тело рыбы покрыто чешуёй, предохраняющей от механических повреждений.

5.К костным рыбам относятся акулы и скаты.

6. Спинной плавник у речного окуня создаёт устойчивость тела рыбы при движении.

7. 5.К непарным плавникам относится грудной плавник.

Проблема урока Речной окунь, как и любая рыба, тяжелее воды, но почему же тогда речной окунь не тонет? Какие особенности внутреннего строения рыб позволяют им жить в воде?

А-скелет рыбы:1-челюсти;2-череп;3-жаберная крышка;4-плечевой пояс; 5-скелет грудного плавника;6-скелет брюшного плавника; 7-рёбра; 8-плавниковые лучи; 9-позвонки;

Б-туловищный позвонок; В- хвостовой позвонок: 1-остистый отросток;2-верхняя дуга; 3-боковой отросток; 4-нижняя дуга.

Называя цифры, укажите, какие части скелета они обозначают.

Пищеварительная система

Дыхательная система

Кратко ответьте на следующие вопросы:

1.Какие органы дыхания имеются у рыб?

2.Где располагаются жабры?

3.Из чего состоит жаберный аппарат у рыб?

4. Чем дышат рыбы?

Кровеносная система

Выберите один правильный ответ:

1.Кровеносная система у рыб:

а)незамкнутая; б)замкнутая; в)незамкнутая у хрящевых и замкнутая у костных рыб.

2.Сердце у рыб состоит из:

а)одной камеры; б)трёх камер; в)двух камер.

3.Кровь у рыб приносит к органам:

а)питательные вещества; б)кислород; в)питательные вещества и кислород.

4.Через сердце рыб проходит кровь:

а)венозная; б)артериальная; в)смешанная.

Головной мозг

Выделительная система

Какие утверждения являются верными?

1.Органы выделения рыбы – почки.

2.Продукты жизнедеятельности рыб из почек поступают в мочеточники.

3.Мочевой пузырь у рыб отсутствует .

Выделительная система

Плавательный пузырь

Какое значение для рыбы имеет плавательный пузырь?

Ответьте на вопросы

1. Назовите органы и системы органов рыбы.

2. Какими особенностями внутреннего строения обладают рыбы, в связи с водным образом жизни?

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !

Рыба | Определение, виды, классификация и факты

тыквенный солнечник

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:: Дэвид Старр Джордан Луи Агассис Евгения Кларк Константин Сэмюэл Рафинеск Этьен де ла Виль-сюр-Иллон, граф де Ласепед

Похожие темы:: хондрихтский угорь двоякодышащая рыба акула бесчелюстной

Просмотреть весь связанный контент →

Прочтите краткий обзор этой темы

рыба , любой из примерно 34 000 видов позвоночных животных (тип Chordata), обитающих в пресных и соленых водах мира.

Живые виды варьируются от примитивных бесчелюстных миног и миксин, хрящевых акул, скатов и скатов до многочисленных и разнообразных костистых рыб. Большинство видов рыб хладнокровны; однако один вид, опах ( Lampris guttatus ), является теплокровным.

Термин рыба применяется к множеству позвоночных нескольких эволюционных линий. Он описывает форму жизни, а не таксономическую группу. Как представители типа хордовых, рыбы имеют некоторые общие черты с другими позвоночными. Этими особенностями являются жаберные щели в какой-то момент жизненного цикла, хорда или опорный стержень скелета, спинной полый нервный тяж и хвост. Живые рыбы представляют примерно пять классов, которые так же отличаются друг от друга, как и четыре класса знакомых нам дышащих воздухом животных — земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих. Например, бесчелюстные рыбы (Agnatha) имеют жабры в мешочках и лишены поясов конечностей. Существующие бесчелюстные — это миноги и миксины. Как видно из названия, скелеты рыб класса Chondrichthyes (от

chondr , «хрящ», и ichthyes , «рыба») полностью состоят из хряща.

У современных рыб этого класса отсутствует плавательный пузырь, а их чешуя и зубы состоят из того же плакоидного материала. Акулы, скаты и скаты являются примерами хрящевых рыб. Костные рыбы, безусловно, самый большой класс. Примеры варьируются от крошечного морского конька до голубого марлина весом 450 кг (1000 фунтов), от приплюснутых подошв и камбал до квадратного фугу и океанских солнечных рыб. В отличие от чешуи хрящевых рыб, чешуя костистых рыб, если она присутствует, растет на протяжении всей жизни и состоит из тонких перекрывающихся пластин кости. У костистых рыб также есть жаберная крышка, закрывающая жаберные щели.

Изучение рыб, наука об ихтиологии, имеет большое значение. Рыбы представляют интерес для человека по многим причинам, наиболее важной из которых является их связь с окружающей средой и зависимость от нее. Более очевидная причина интереса к рыбам — их роль в качестве умеренной, но важной части мирового продовольственного снабжения. Этот ресурс, когда-то считавшийся неограниченным, теперь осознается как ограниченный и находящийся в тонком равновесии с биологическими, химическими и физическими факторами водной среды. Перелов, загрязнение и изменение окружающей среды являются главными врагами надлежащего управления рыболовством как в пресных водах, так и в океане. (Подробное обсуждение технологии и экономики рыболовства см. в см. коммерческое рыболовство.) Еще одна практическая причина для изучения рыб — их использование для борьбы с болезнями. Как хищники на личинках комаров, они помогают обуздать малярию и другие болезни, переносимые комарами.

Рыбы являются ценными лабораторными животными во многих аспектах медицинских и биологических исследований. Например, готовность многих рыб акклиматизироваться в неволе позволила биологам изучать поведение, физиологию и даже экологию в относительно естественных условиях. Рыбы сыграли особенно важную роль в изучении поведения животных, где исследования рыб дали широкую основу для понимания более гибкого поведения высших позвоночных. Рыбка данио используется в качестве модели в исследованиях экспрессии генов.

Есть эстетические и рекреационные причины для интереса к рыбам. Миллионы людей держат живых рыб в домашних аквариумах для простого удовольствия наблюдать за красотой и поведением животных, незнакомых им иначе. Аквариумные рыбки бросают личный вызов многим аквариумистам, позволяя им проверить свою способность содержать небольшую часть естественной среды в своих домах. Спортивная рыбалка — это еще один способ насладиться природой, которым ежегодно занимаются миллионы людей. Интерес к аквариумным рыбкам и спортивному рыболовству поддерживает многомиллионные отрасли по всему миру.

Общие характеристики

Структурное разнообразие

Рыбы существуют уже более 450 миллионов лет, за это время они неоднократно эволюционировали, чтобы приспособиться практически ко всем мыслимым типам водной среды обитания. В некотором смысле наземные позвоночные — это просто сильно модифицированные рыбы: когда рыбы колонизировали наземную среду обитания, они стали четвероногими (четвероногими) наземными позвоночными. Популярное представление о рыбе как о скользком обтекаемом водном животном, имеющем плавники и дышащем жабрами, применимо ко многим рыбам, но гораздо больше рыб отклоняются от этого представления, чем согласуются с ним.

Например, у многих форм тело удлиненное, у других сильно укороченное; у одних (главным образом у донных рыб) тело уплощено, у многих других сжато с боков; плавники могут быть причудливо расширены, образуя причудливые формы, или они могут быть уменьшены или даже потеряны; а положение рта, глаз, ноздрей и жаберных отверстий сильно различается. Воздуходышащие появились в нескольких эволюционных линиях.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Многие рыбы загадочно окрашены и имеют форму, полностью соответствующую окружающей среде; другие относятся к числу наиболее ярко окрашенных из всех организмов, с широким диапазоном оттенков, часто поразительной интенсивности, у одной особи. Блеск пигментов может быть усилен структурой поверхности рыбы, так что кажется, что она почти светится. У ряда неродственных рыб есть настоящие органы, производящие свет. Многие рыбы способны менять свою окраску — одни для маскировки, другие для усиления поведенческих сигналов.

Длина взрослых особей варьируется от менее 10 мм (0,4 дюйма) до более 20 метров (60 футов), а вес — от примерно 1,5 грамма (менее 0,06 унции) до многих тысяч килограммов. Некоторые живут в неглубоких термальных источниках с температурой чуть выше 42 ° C (100 ° F), другие — в холодных арктических морях с температурой на несколько градусов ниже 0 ° C (32 ° F) или в холодных глубоких водах на глубине более 4000 метров (13 100 футов). поверхность океана. Структурные и особенно физиологические приспособления к жизни в таких экстремальных условиях сравнительно мало изучены и дают любознательным ученым большой стимул для изучения.

Газообмен и транспорт животных

Цели обучения

Применение закона парциальных давлений для предсказания направления движения газа в растворе
Объясните функциональную адаптацию поверхностей газообмена у животных с помощью закона Фика (площадь поверхности, расстояние, градиенты концентрации и перфузия)
Сравните и сопоставьте структуру/функции жабр, трахей и легких
Опишите обратимое связывание О2 с гемоглобином (кривые диссоциации)
Предсказать влияние pH, температуры и концентрации CO2 на сродство гемоглобина к O2

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 39. 0

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 39.2

Структура любой дыхательной поверхности (легкие, жабры, трахеи) максимально увеличивает площадь своей поверхности для увеличения диффузии газа. Из-за огромного количества альвеол (приблизительно 300 миллионов в каждом легком человека) площадь поверхности легкого очень велика (75 м ² ). Наличие такой большой площади поверхности увеличивает количество газа, который может диффундировать в легкие и из них. Дыхательные поверхности также очень тонкие (обычно толщиной всего в одну клетку), что сводит к минимуму расстояние, на котором газ должен диффундировать через поверхность.

Газообмен при дыхании происходит преимущественно за счет диффузии. Диффузия — это процесс, при котором перенос осуществляется за счет градиента концентрации. Молекулы газа перемещаются из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Кровь с низким содержанием кислорода и высоким содержанием углекислого газа подвергается газообмену с воздухом в легких. Воздух в легких имеет более высокую концентрацию кислорода, чем в обедненной кислородом крови, и более низкую концентрацию углекислого газа. Этот градиент концентрации обеспечивает газообмен во время дыхания.

Парциальное давление является мерой концентрации отдельных компонентов в смеси газов. Общее давление, оказываемое смесью, представляет собой сумму парциальных давлений компонентов смеси. Скорость диффузии газа пропорциональна его парциальному давлению во всей газовой смеси.

Процесс дыхания можно лучше понять, изучая свойства газов. Газы движутся свободно, но частицы газа постоянно ударяются о стенки их сосуда, создавая тем самым давление газа.

Воздух представляет собой смесь газов, в основном азота (N ₂ ; 78,6 процента), кислорода (O ₂ ; 20,9 процента), водяного пара (H ₂ O; 0,5 процента) и двуокиси углерода (CO ₂ ; 0,04%). Каждый газовый компонент этой смеси оказывает давление. Давлением отдельного газа в смеси является парциальное давление этого газа. Приблизительно 21 процент атмосферного газа составляет кислород. Углекислый газ, однако, содержится в относительно небольших количествах, 0,04 процента. Парциальное давление кислорода намного больше, чем у углекислого газа. Парциальное давление любого газа можно рассчитать по формуле:

P = (Patm)— (процентное содержание в смеси).

P _атм , атмосферное давление, представляет собой сумму всех парциальных давлений атмосферных газов, сложенных вместе,

Патм = PN2 +PO2+ Ph3O+ PCO2= 760 мм рт. ст.

Атмосферное давление на уровне моря 760 мм рт. Следовательно, парциальное давление кислорода:

PO2= (760 мм рт. ст.) (0,21) = 160 мм рт. ст.

и для двуокиси углерода:

PCO2=(760 мм рт.ст.) (0,0004) = 0,3 мм рт.ст.

На больших высотах Р _атм уменьшается, но концентрация не меняется; снижение парциального давления связано с уменьшением P _атм .

Когда воздушная смесь достигает легких, она увлажняется. Давление водяного пара в легком не меняет давления воздуха, но оно должно быть включено в уравнение парциального давления. Для этого расчета давление воды (47 мм рт. ст.) вычитается из атмосферного давления:

760 мм рт. ст. – 47 мм рт. ст. = 713 мм рт. ст.

, а парциальное давление кислорода:

(760 мм рт. ст. – 47 мм рт. ст.) — 0,21 = 150 мм рт. ст.

Эти давления определяют газообмен или расход газа в системе. Кислород и углекислый газ будут течь в соответствии с градиентом их давления от высокого к низкому. Следовательно, понимание парциального давления каждого газа поможет понять, как газы перемещаются в дыхательной системе.

Закон диффузии Фика: правила газообмена

Скорость диффузии газа по поверхности контролируется следующим:

k, константа диффузии газа
А, участок газообмена
P2-P1, разность парциальных давлений газа по обе стороны от диффузионного барьера
D, расстояние, на которое должен диффундировать газ (толщина диффузионного барьера)

Эти термины связаны следующим уравнением:

Скорость диффузии = k x A x (P2-P1)/D

Газы перемещаются «вниз» по градиенту парциального давления (из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией.

Подводя итог обсуждению парциальных давлений выше:

Парциальное давление =

Давление определенного газа в смеси газов
Доля газа x общее давление воздуха в мм рт.ст.
Газ перемещается по градиенту парциального давления (от высокой концентрации к низкой концентрации)
Атмосфера всегда состоит из 21% кислорода. Парциальное давление представляет собой давление определенного газа в смеси газов и рассчитывается путем умножения фракционного состава определенного газа на общее давление воздуха в мм рт. ст.

Парциальные давления кислорода и углекислого газа изменяются по мере движения крови по телу.

Короче говоря, изменение парциального давления от альвеол к капиллярам направляет кислород в ткани, а углекислый газ из тканей в кровь. Затем кровь транспортируется в легкие, где перепады давления в альвеолах приводят к перемещению углекислого газа из крови в легкие, а кислорода — в кровь.

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 39. 1

Для небольших многоклеточных организмов диффузии через внешнюю мембрану достаточно для удовлетворения их потребностей в кислороде. Газообмен путем прямой диффузии через поверхностные мембраны эффективен для организмов диаметром менее 1 мм. У простейших организмов, таких как книдарии и плоские черви, каждая клетка тела близка к внешней среде. Их клетки поддерживаются влажными, а газы быстро диффундируют за счет прямой диффузии. Плоские черви — это маленькие, буквально плоские черви, которые «дышат» за счет диффузии через внешнюю мембрану. Плоская форма этих организмов увеличивает площадь поверхности для диффузии, гарантируя, что каждая клетка в организме находится близко к поверхности внешней мембраны и имеет доступ к кислороду. Если бы у плоского червя было цилиндрическое тело, то клетки в центре не могли бы получать кислород.

Процесс дыхания этого плоского червя осуществляется путем диффузии через внешнюю мембрану. (кредит: Стивен Чайлдс)

Дождевые черви и амфибии используют кожу (покровы) как орган дыхания. Густая сеть капилляров лежит непосредственно под кожей и облегчает газообмен между внешней средой и системой кровообращения. Поверхность дыхательных путей должна быть влажной, чтобы газы растворялись и диффундировали через клеточные мембраны.

Организмы, живущие в воде, нуждаются в получении кислорода из воды. Кислород растворяется в воде, но в меньшей концентрации, чем в атмосфере. В атмосфере примерно 21 процент кислорода. В воде концентрация кислорода намного меньше. Рыбы и многие другие водные организмы развили жабры (выросты тела, используемые для газообмена), чтобы поглощать растворенный кислород из воды. Жабры состоят из тонких тканевых нитей, сильно разветвленных и складчатых. Когда вода проходит через жабры, растворенный в воде кислород быстро диффундирует через жабры в кровоток. Затем система кровообращения может переносить насыщенную кислородом кровь к другим частям тела. Из-за постоянного потока газа через газообменную мембрану и постоянного перепада парциального давления жабры являются наиболее эффективной дыхательной системой для газообмена. У животных, которые содержат целомическую жидкость вместо крови, кислород диффундирует через поверхности жабр в целомическую жидкость. Жабры есть у моллюсков, кольчатых червей и ракообразных.

У этого обыкновенного карпа, как и у многих других водных организмов, есть жабры, которые позволяют ему получать кислород из воды. (кредит: «Guitardude012»/Wikimedia Commons)

Складчатые поверхности жабр обеспечивают большую площадь поверхности, чтобы рыба получала достаточное количество кислорода. Диффузия — это процесс, при котором вещество перемещается из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. В этом случае через жабры циркулирует кровь с низкой концентрацией молекул кислорода. Концентрация молекул кислорода в воде выше, чем концентрация молекул кислорода в жабрах. В результате молекулы кислорода диффундируют из воды (высокая концентрация) в кровь (низкая концентрация). Точно так же молекулы углекислого газа в крови диффундируют из крови (высокая концентрация) в воду (низкая концентрация).

Когда вода проходит через жабры, кислород переносится в кровь по венам. (кредит «рыба»: модификация работы Дуэйна Рэйвера, NOAA)

Дыхание насекомых не зависит от его кровеносной системы; следовательно, кровь не играет прямой роли в транспорте кислорода. Насекомые обладают узкоспециализированным типом дыхательной системы, называемой трахейной системой, которая состоит из сети маленьких трубочек, доставляющих кислород ко всему телу. Поскольку система кровообращения в основном не используется для перемещения газов, а вместо этого газ проходит непосредственно к необходимым тканям, система трахеи является наиболее прямой и эффективной дыхательной системой для доставки кислорода к дыхательным путям. Трубки в системе трахеи сделаны из полимерного материала, называемого хитином.

Тела насекомых имеют отверстия, называемые дыхальцами, вдоль грудной клетки и брюшка. Эти отверстия соединяются с трубчатой сетью, позволяя кислороду проходить в тело и регулируя диффузию CO ₂ и водяного пара. Воздух входит и выходит из трахейной системы через дыхальца. Некоторые насекомые могут вентилировать трахейную систему движениями тела.

Насекомые дышат через трахейную систему.

У млекопитающих легочная вентиляция осуществляется посредством вдоха (дыхания) для поступления воздуха в легкие (складки глотки или поверхности тела, окружающие дыхательные поверхности). Во время вдоха воздух поступает в тело через носовую полость, расположенную прямо внутри носа. При прохождении через носовую полость воздух нагревается до температуры тела и увлажняется. Дыхательные пути покрыты слизью, чтобы изолировать ткани от прямого контакта с воздухом. Слизь с высоким содержанием воды. Когда воздух пересекает эти поверхности слизистых оболочек, он собирает воду. Эти процессы помогают привести воздух в равновесие с условиями тела, уменьшая любые повреждения, которые может нанести холодный и сухой воздух. Твердые частицы, плавающие в воздухе, удаляются в носовые ходы через слизь и реснички. Процессы согревания, увлажнения и удаления частиц являются важными защитными механизмами, предотвращающими повреждение трахеи и легких. Таким образом, вдыхание служит нескольким целям помимо подачи кислорода в дыхательную систему.

Воздух поступает в дыхательную систему через носовую полость и глотку, а затем проходит через трахею и в бронхи, которые приносят воздух в легкие. (кредит: модификация работы NCI)

Из полости носа воздух проходит через глотку (глотку) и гортань (голосовой ящик), направляясь к трахее. Основная функция трахеи — направлять вдыхаемый воздух в легкие, а выдыхаемый обратно из организма. Трахея человека представляет собой цилиндр длиной от 10 до 12 см и диаметром 2 см, который расположен перед пищеводом и простирается от гортани в грудную полость, где в средней части грудной клетки делится на два главных бронха. Он состоит из неполных колец гиалинового хряща и гладкой мускулатуры. Трахея выстлана бокаловидными клетками, вырабатывающими слизь, и реснитчатым эпителием.

Реснички продвигают инородные частицы, попавшие в слизь, к глотке. Хрящ обеспечивает прочность и поддержку трахеи, чтобы держать проход открытым. Гладкая мускулатура может сокращаться, уменьшая диаметр трахеи, в результате чего выдыхаемый воздух с большой силой устремляется вверх из легких. Форсированный выдох помогает удалить слизь при кашле. Гладкие мышцы могут сокращаться или расслабляться в зависимости от раздражителей из внешней среды или нервной системы организма.

Трахея и бронхи состоят из неполных хрящевых колец. (кредит: модификация работы Gray’s Anatomy)

Легкие: Бронхи и альвеолы

Конец трахеи раздваивается (делится) на правое и левое легкое. Легкие не идентичны. Правое легкое больше и состоит из трех долей, тогда как меньшее левое легкое состоит из двух долей. Мышечная диафрагма, облегчающая дыхание, находится ниже (ниже) легких и отмечает конец грудной полости.

Трахея разветвляется на правый и левый бронхи в легких. Правое легкое состоит из трех долей и больше. Чтобы вместить сердце, левое легкое меньше и состоит только из двух долей.

В легких воздух направляется во все более мелкие проходы или бронхи. Воздух поступает в легкие через два первичных (главных) бронха (в единственном числе: бронх). Каждый бронх делится на вторичные бронхи, затем на третичные бронхи, которые, в свою очередь, делятся, образуя бронхиолы все меньшего и меньшего диаметра по мере их разделения и распространения в легком. Как и трахея, бронхи состоят из хрящей и гладких мышц. В бронхиолах хрящи замещаются эластическими волокнами. Бронхи иннервируются нервами как парасимпатической, так и симпатической нервной системы, которые контролируют сокращение мышц (парасимпатическая) или расслабление (симпатическая) в бронхах и бронхиолах в зависимости от сигналов нервной системы. У человека респираторными бронхиолами являются бронхиолы диаметром менее 0,5 мм. У них нет хрящей, и поэтому они полагаются на вдыхаемый воздух, чтобы поддерживать свою форму. По мере уменьшения диаметра проходов увеличивается относительное количество гладких мышц.

Терминальные бронхиолы подразделяются на микроскопические ответвления, называемые респираторными бронхиолами. Дыхательные бронхиолы подразделяются на несколько альвеолярных ходов. Альвеолярные ходы окружают многочисленные альвеолы и альвеолярные мешочки. Альвеолярные мешочки напоминают гроздья винограда, привязанные к концам бронхиол. В ацинарной области альвеолярные протоки прикрепляются к концу каждой бронхиолы. В конце каждого протока примерно 100 альвеолярных мешочков, каждый из которых содержит от 20 до 30 альвеол диаметром от 200 до 300 микрон. Газообмен происходит только в альвеолах. Альвеолы состоят из тонкостенных паренхиматозных клеток, обычно толщиной в одну клетку, которые выглядят как крошечные пузырьки внутри мешочков. Альвеолы находятся в непосредственном контакте с капиллярами (толщиной в одну клетку) кровеносной системы. Такой тесный контакт гарантирует, что кислород будет диффундировать из альвеол в кровь и распределяться по клеткам организма. Кроме того, углекислый газ, произведенный клетками в качестве продукта жизнедеятельности, будет диффундировать из крови в альвеолы для выдыхания. Анатомическое расположение капилляров и альвеол подчеркивает структурно-функциональную взаимосвязь дыхательной и кровеносной систем. Поскольку в каждом альвеолярном мешочке так много альвеол (~ 300 миллионов на легкое) и так много мешочков в конце каждого альвеолярного протока, легкие имеют губчатую консистенцию. Эта организация производит очень большую площадь поверхности, которая доступна для газообмена. Площадь поверхности альвеол в легких составляет примерно 75 м 9 .0101 2 . Эта большая площадь поверхности в сочетании с тонкостенной природой альвеолярных паренхиматозных клеток позволяет газам легко диффундировать через клетки.

Терминальные бронхиолы соединены респираторными бронхиолами с альвеолярными ходами и альвеолярными мешочками. Каждый альвеолярный мешок содержит от 20 до 30 шаровидных альвеол и имеет вид грозди винограда. Воздух поступает в предсердия альвеолярного мешка, затем циркулирует в альвеолах, где происходит газообмен с капиллярами. Слизистые железы выделяют слизь в дыхательные пути, сохраняя их влажными и эластичными. (кредит: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Легкие птиц

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 39.3

Птицы сталкиваются с уникальной проблемой дыхания: они летают. Полет потребляет большое количество энергии; поэтому птицам требуется много кислорода, чтобы способствовать их метаболическим процессам. Птицы развили дыхательную систему, которая снабжает их кислородом, необходимым для полета. Как и у млекопитающих, у птиц есть легкие — органы, специализированные для газообмена. Насыщенный кислородом воздух, поступающий во время вдоха, диффундирует через поверхность легких в кровоток, а углекислый газ диффундирует из крови в легкие и удаляется при выдохе. Детали дыхания у птиц и млекопитающих существенно различаются.

Помимо легких, у птиц внутри тела есть воздушные мешки. Воздух течет в одном направлении из задних воздухоносных мешков в легкие и выходит из передних воздухоносных мешков. Поток воздуха идет в направлении, противоположном кровотоку, и газообмен происходит намного эффективнее. Этот тип дыхания позволяет птицам получать необходимый кислород даже на больших высотах, где концентрация кислорода низкая. Эта направленность воздушного потока требует двух циклов вдоха и выдоха, чтобы полностью удалить воздух из легких.

Десятилетия исследований палеонтологов показали, что птицы произошли от тероподов, плотоядных динозавров. Фактически, ископаемые свидетельства показывают, что динозавры, питавшиеся мясом, которые жили более 100 миллионов лет назад, имели аналогичную проточную дыхательную систему с легкими и воздушными мешками. Например, Archeopteryx и Xiaotingia были летающими динозаврами и считаются ранними предшественниками птиц.

(a) У птиц проточная дыхательная система, в которой воздух поступает однонаправленно из задних мешков в легкие, а затем в передние воздушные мешки. Воздушные мешки соединяются с отверстиями в полых костях. (б) Динозавры, от которых произошли птицы, имеют подобные полые кости и, как полагают, имели аналогичную дыхательную систему. (кредит b: модификация работы Зины Дерецкой, Национальный научный фонд)

Большинство из нас считает, что динозавры вымерли. Однако современные птицы являются потомками птичьих динозавров. Дыхательная система современных птиц развивалась сотни миллионов лет.

В видео ниже представлен обзор дыхательной системы человека:

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 39. 4

Когда кислород диффундирует через альвеолы, он попадает в кровоток и транспортируется к тканям, где и находится. разгружаются, и углекислый газ диффундирует из крови в альвеолы, чтобы быть удаленным из организма. Хотя газообмен является непрерывным процессом, кислород и углекислый газ транспортируются по разным механизмам.

Хотя кислород растворяется в крови, таким образом транспортируется лишь небольшое количество кислорода. Только 1,5 процента кислорода в крови растворяется непосредственно в самой крови. Большая часть кислорода, около 98,5 процентов, связана с белком, называемым гемоглобином, и переносится в ткани.

Гемоглобин

Гемоглобин, или Hb, представляет собой белковую молекулу, обнаруженную в красных кровяных тельцах (эритроцитах), состоящую из четырех субъединиц: двух альфа-субъединиц и двух бета-субъединиц. Каждая субъединица окружает центральную группу гема, которая содержит железо и связывает одну молекулу кислорода, позволяя каждой молекуле гемоглобина связывать четыре молекулы кислорода. Молекулы с большим количеством кислорода, связанного с группами гема, имеют более ярко-красный цвет. В результате насыщенная кислородом артериальная кровь, в которой Hb несет четыре молекулы кислорода, имеет ярко-красный цвет, а венозная кровь, лишенная кислорода, имеет более темно-красный цвет.

Белок внутри (а) эритроцитов, который переносит кислород к клеткам и углекислый газ к легким, представляет собой (б) гемоглобин. Гемоглобин состоит из четырех симметричных субъединиц и четырех гемовых групп. Железо, связанное с гемом, связывает кислород. Именно железо в гемоглобине придает крови красный цвет.

Вторую и третью молекулы кислорода легче связать с гемоглобином, чем первую молекулу. Это связано с тем, что молекула гемоглобина меняет свою форму или конформацию при связывании кислорода. ** Из-за некоторых конформационных изменений можно сказать, что четвертый кислород связывается немного сложнее, но в целом кооперативное связывание увеличивает способность кислорода связываться с гемоглобином и достигать большего насыщения. **

Связывание кислорода с гемоглобином можно изобразить как функцию парциального давления кислорода в крови (ось x) в зависимости от относительного насыщения гемоглобина кислородом (ось y). Полученный график, кривая диссоциации кислорода, имеет сигмоидальную или S-образную форму. По мере увеличения парциального давления кислорода гемоглобин становится все более насыщенным кислородом.

Кривая диссоциации кислорода показывает, что по мере увеличения парциального давления кислорода большее количество кислорода связывается с гемоглобином. Однако сродство гемоглобина к кислороду может сдвигаться влево или вправо в зависимости от условий окружающей среды.

Почки отвечают за удаление избыточного количества ионов Н+ из крови. Если почки откажут, что произойдет с рН крови и сродством гемоглобина к кислороду?

Факторы, влияющие на связывание кислорода

Кислородная способность гемоглобина определяет, сколько кислорода переносится кровью. В дополнение к PO2, другие факторы окружающей среды и заболевания могут влиять на пропускную способность и доставку кислорода.

Уровни углекислого газа, рН крови и температура тела влияют на способность переносить кислород. Когда углекислый газ находится в крови, он реагирует с водой с образованием бикарбоната (HCO3-)

и ионы водорода (H ⁺ ). По мере увеличения уровня углекислого газа в крови вырабатывается больше Н ⁺ и снижается рН. Это увеличение содержания углекислого газа и последующее снижение рН снижают сродство гемоглобина к кислороду. Кислород диссоциирует от молекулы Hb, сдвигая кривую диссоциации кислорода вправо. Следовательно, для достижения того же уровня насыщения гемоглобина, что и при более высоком рН, требуется больше кислорода. Подобный сдвиг кривой возникает и при повышении температуры тела. Повышенная температура, например, из-за повышенной активности скелетных мышц, вызывает снижение сродства гемоглобина к кислороду.

Молекулы углекислого газа переносятся кровью из тканей организма в легкие одним из трех способов: растворением непосредственно в крови, связыванием с гемоглобином или переносом в виде бикарбонат-иона. Несколько свойств углекислого газа в крови влияют на его транспорт. Во-первых, углекислый газ лучше растворяется в крови, чем кислород. В плазме растворено от 5 до 7 процентов всего углекислого газа. Во-вторых, углекислый газ может связываться с белками плазмы или проникать в эритроциты и связываться с гемоглобином. Эта форма переносит около 10 процентов углекислого газа. Когда углекислый газ связывается с гемоглобином, образуется молекула, называемая карбаминогемоглобином. Связывание углекислого газа с гемоглобином обратимо. Поэтому, когда он достигает легких, углекислый газ может свободно диссоциировать от гемоглобина и выводиться из организма.

В-третьих, большая часть молекул углекислого газа (85 процентов) содержится в составе бикарбонатной буферной системы. В этой системе углекислый газ диффундирует в эритроциты. Карбоангидраза (КА) в эритроцитах быстро превращает углекислый газ в угольную кислоту (H ₂ CO ₃ ). Углекислота представляет собой нестабильную промежуточную молекулу, которая немедленно диссоциирует на ионы бикарбоната (HCO-3) и ионы водорода (H ⁺ ). Поскольку двуокись углерода быстро превращается в ионы бикарбоната, эта реакция позволяет продолжать поступление углекислого газа в кровь по градиенту его концентрации. Это также приводит к производству H ⁺ ионов. Если образуется слишком много H ⁺, это может изменить рН крови.

Когда кровь достигает легких, ион бикарбоната транспортируется обратно в эритроцит в обмен на ион хлорида. Ион H ⁺ диссоциирует от гемоглобина и связывается с ионом бикарбоната. При этом образуется промежуточная угольная кислота, которая снова превращается в двуокись углерода за счет ферментативного действия СА. Образовавшийся углекислый газ выбрасывается через легкие во время выдоха.

Преимущество бикарбонатной буферной системы заключается в том, что углекислый газ «всасывается» в кровь с небольшим изменением рН системы. Это важно, потому что достаточно небольшого изменения общего рН тела, чтобы наступить серьезная травма или смерть. Наличие этой бикарбонатной буферной системы также позволяет людям путешествовать и жить на больших высотах: когда парциальное давление кислорода и углекислого газа меняется на больших высотах, бикарбонатная буферная система приспосабливается к регулированию углекислого газа, поддерживая при этом правильный рН в организме.