Что общего у разных способов газообмена чем они отличаются друг от друга

Процесс газообмена в легких и тканях: состав воздуха, диффузия газов, особенности газообмена

Процесс газообмена в легких и тканях

Состав воздуха

Состав поступающего и выходящего из дыхательных путей воздуха не меняется. Во вдыхаемом воздухе кислород составляет около 21%, углекислый газ — 0,03%. В выдыхаемом воздухе эти показатели уже другие: 16-17% кислорода и 4% углекислого газа.

В альвеолярном воздухе процент содержания кислорода достигает 14,4%, а углекислого газа — 5,6%. Во время выдоха происходит смешивание воздуха мертвого пространства и содержимого ацинусов.

Важно, что объем атмосферного азота, который вдыхается и выдыхается, остается неизменным.

При выдохе происходит вывод паров воды из организма.

При длительном вдыхании воздуха, содержащего значительную концентрацию кислорода, для организма могут наступить пагубные последствия. Тем не менее ингаляция 100-процентным кислородом — лечебное мероприятие при некоторых заболеваниях.

Диффузия газов

Разграничительная черта между кровью и воздухом альвеол называется легочной мембраной или аэрогематическим барьером.

Как происходит газообмен в легких?

Газообмен в легких осуществляется за счет:

• диффузии кислорода из альвеол в кровь;
• диффузии углекислого газа из крови в альвеолы.

Газы переходят через аэрогематический барьер за счет разности их концентраций.

Парциальным давлением газа выступает часть общего давления, принадлежащая данному газу.

Кислород в воздушной среде характеризуется парциальным давлением (напряжением), которое равно 160 мм. рт. ст. Углекислый газ, в свою очередь, обладает парциальным давлением, равным 0,2 мм. рт. ст.

Что касается альвеолярного воздуха, то парциальное давление для кислорода и двуокиси углерода отличаются другими значениями: давление кислорода равно 100 мм. рт. ст, а углекислого газа — 40 мм. рт. ст.

Газы находятся в крови в двух состояниях: в химическом связанном и в растворенном. При этом, в процессе диффузии могут участвовать только те молекулы газа, которые находятся в растворенном состоянии.

Есть несколько условий, от которых зависит способность газа быть растворенным в жидкостях. Это:

• объем и давление газа над жидкостью;
• состав жидкости;
• природа газа;
• температура жидкости.

При более низкой температуре и более высоком давлении газа обеспечивается большее растворение газа.

При условии температуры 38 градусов и давлении в 760 мм. рт. ст. в 1 мл. крови растворится 2,2% кислорода и 5,1% углекислого газа.

Между кровью и альвеолярным воздухом градиент давления для кислорода составляет 60 мм. рт. ст. Это обеспечивает диффузию кислорода в кровь. В крови происходит связывание кислорода с гемоглобином, который находится в эритроцитах, в результате чего происходит образование оксигемоглобина. Очень много оксигемоглобина содержится в артериальной крови.

У здорового человека гемоглобин может насыщаться кислородом на 96%.

Под кислородной емкостью крови понимают максимум кислорода, которое при глубоком насыщении гемоглобина кислородом может связываться с кровью.

Эффектом Холдейна называют повышенную способность крови в процессе перехода оксигемоглобина в гемоглобин связывать углекислый газ.

В 100 мл. крови содержится примерно 20 мл. кислорода — это в норме. В венозной крови в таком же объеме содержится от 13 до 15 мл. кислорода.

Образованный в тканях углекислый газ по градиенту концентрации поступает в кровь и объединяется с гемоглобином — таким образом происходит образование карбгемоглобин. Большая часть углекислого газа находится во взаимодействии с водой, и образует, в результате, карбоновую кислоту. Эта кислота имеет способность диссоциировать, что приводит к образованию ион водорода и бикорбонат-ион. Основная часть углекислого газа перемещается в виде бикарбоната.

Эритроциты крови содержат такой фермент как карбоангидраза. У него есть способность осуществлять катализацию расщепления карбоновой кислоты и ее образование. Процесс расщепления происходит в капиллярах легких.

Напряжение двуокиси углерода в венозной крови — около 46 мм. рт. ст. Парциальное давление двуокиси углерода в альвеолярном воздухе составляет 40 мм. рт. ст. Это значит, что градиент давления равен 6 мм. рт. ст. в пользу крови.

Из человеческого организма в состоянии покоя выходит примерно 230 мд. двуокиси углерода.

Диффузия газов осуществляется по разности концентрации: из среды, где отмечается большее напряжение, в среду, где отмечается меньшее напряжение.

Диффузионная способность легких — это способность газа превращаться из альвеол в эритроциты.

Особенности газообмена в тканях

В митохондриях обнаруживается минимальное напряжение кислорода. Все потому, что митохондрии — это места, где кислород используется для биологического окисления. Как результат расщепления оксигемоглобина — молекулы кислорода диффундируют в направлении меньших значений напряжения кислорода.

Факторы, влияющие на парциальное давление в тканях:

• расстояние между кровеносными капиллярами и их геометрия;
• скорость движения крови;
• расположение клеток относительно капилляров;
• окислительные процессы и др.

Замечание 3

В тканевой жидкости вблизи капилляров напряжение кислорода меньше, чем в крови — оно составляет от 20 до 40 мм. рт. ст.

Интенсивные окислительные процессы в клетках способствуют тому, что напряжение кислорода может доходить до нулевого показателя. Однако при увеличении скорости кровотока напряжение кислорода мгновенно повысится.

Наивысший показатель давление углекислого газа в клетках достигается в случае его образования в митохондриях — оно равно 60 мм. рт. ст. Что касается давления углекислого газа, то в тканевой жидкости оно меняется (примерно 46 мм. рт. ст.), а в артериальной крови остается равным 40 мм. рт. ст.

Перемещение двуокиси углерода осуществляется по градиенту напряжений в капилляры крови, после чего кровь перемещает ее к легким.

Источник

Процесс газообмена в легких и тканях: состав воздуха, диффузия газов, особенности газообмена

Процесс газообмена в легких и тканях

Состав воздуха

Состав поступающего и выходящего из дыхательных путей воздуха не меняется. Во вдыхаемом воздухе кислород составляет около 21%, углекислый газ — 0,03%. В выдыхаемом воздухе эти показатели уже другие: 16-17% кислорода и 4% углекислого газа.

В альвеолярном воздухе процент содержания кислорода достигает 14,4%, а углекислого газа — 5,6%. Во время выдоха происходит смешивание воздуха мертвого пространства и содержимого ацинусов.

Важно, что объем атмосферного азота, который вдыхается и выдыхается, остается неизменным.

При выдохе происходит вывод паров воды из организма.

При длительном вдыхании воздуха, содержащего значительную концентрацию кислорода, для организма могут наступить пагубные последствия. Тем не менее ингаляция 100-процентным кислородом — лечебное мероприятие при некоторых заболеваниях.

Диффузия газов

Разграничительная черта между кровью и воздухом альвеол называется легочной мембраной или аэрогематическим барьером.

Как происходит газообмен в легких?

Газообмен в легких осуществляется за счет:

• диффузии кислорода из альвеол в кровь;
• диффузии углекислого газа из крови в альвеолы.

Газы переходят через аэрогематический барьер за счет разности их концентраций.

Парциальным давлением газа выступает часть общего давления, принадлежащая данному газу.

Кислород в воздушной среде характеризуется парциальным давлением (напряжением), которое равно 160 мм. рт. ст. Углекислый газ, в свою очередь, обладает парциальным давлением, равным 0,2 мм. рт. ст.

Что касается альвеолярного воздуха, то парциальное давление для кислорода и двуокиси углерода отличаются другими значениями: давление кислорода равно 100 мм. рт. ст, а углекислого газа — 40 мм. рт. ст.

Газы находятся в крови в двух состояниях: в химическом связанном и в растворенном. При этом, в процессе диффузии могут участвовать только те молекулы газа, которые находятся в растворенном состоянии.

Есть несколько условий, от которых зависит способность газа быть растворенным в жидкостях. Это:

• объем и давление газа над жидкостью;
• состав жидкости;
• природа газа;
• температура жидкости.

При более низкой температуре и более высоком давлении газа обеспечивается большее растворение газа.

При условии температуры 38 градусов и давлении в 760 мм. рт. ст. в 1 мл. крови растворится 2,2% кислорода и 5,1% углекислого газа.

Между кровью и альвеолярным воздухом градиент давления для кислорода составляет 60 мм. рт. ст. Это обеспечивает диффузию кислорода в кровь. В крови происходит связывание кислорода с гемоглобином, который находится в эритроцитах, в результате чего происходит образование оксигемоглобина. Очень много оксигемоглобина содержится в артериальной крови.

У здорового человека гемоглобин может насыщаться кислородом на 96%.

Под кислородной емкостью крови понимают максимум кислорода, которое при глубоком насыщении гемоглобина кислородом может связываться с кровью.

Эффектом Холдейна называют повышенную способность крови в процессе перехода оксигемоглобина в гемоглобин связывать углекислый газ.

В 100 мл. крови содержится примерно 20 мл. кислорода — это в норме. В венозной крови в таком же объеме содержится от 13 до 15 мл. кислорода.

Образованный в тканях углекислый газ по градиенту концентрации поступает в кровь и объединяется с гемоглобином — таким образом происходит образование карбгемоглобин. Большая часть углекислого газа находится во взаимодействии с водой, и образует, в результате, карбоновую кислоту. Эта кислота имеет способность диссоциировать, что приводит к образованию ион водорода и бикорбонат-ион. Основная часть углекислого газа перемещается в виде бикарбоната.

Эритроциты крови содержат такой фермент как карбоангидраза. У него есть способность осуществлять катализацию расщепления карбоновой кислоты и ее образование. Процесс расщепления происходит в капиллярах легких.

Напряжение двуокиси углерода в венозной крови — около 46 мм. рт. ст. Парциальное давление двуокиси углерода в альвеолярном воздухе составляет 40 мм. рт. ст. Это значит, что градиент давления равен 6 мм. рт. ст. в пользу крови.

Из человеческого организма в состоянии покоя выходит примерно 230 мд. двуокиси углерода.

Диффузия газов осуществляется по разности концентрации: из среды, где отмечается большее напряжение, в среду, где отмечается меньшее напряжение.

Диффузионная способность легких — это способность газа превращаться из альвеол в эритроциты.

Особенности газообмена в тканях

В митохондриях обнаруживается минимальное напряжение кислорода. Все потому, что митохондрии — это места, где кислород используется для биологического окисления. Как результат расщепления оксигемоглобина — молекулы кислорода диффундируют в направлении меньших значений напряжения кислорода.

Факторы, влияющие на парциальное давление в тканях:

• расстояние между кровеносными капиллярами и их геометрия;
• скорость движения крови;
• расположение клеток относительно капилляров;
• окислительные процессы и др.

Замечание 3

В тканевой жидкости вблизи капилляров напряжение кислорода меньше, чем в крови — оно составляет от 20 до 40 мм. рт. ст.

Интенсивные окислительные процессы в клетках способствуют тому, что напряжение кислорода может доходить до нулевого показателя. Однако при увеличении скорости кровотока напряжение кислорода мгновенно повысится.

Наивысший показатель давление углекислого газа в клетках достигается в случае его образования в митохондриях — оно равно 60 мм. рт. ст. Что касается давления углекислого газа, то в тканевой жидкости оно меняется (примерно 46 мм. рт. ст.), а в артериальной крови остается равным 40 мм. рт. ст.

Перемещение двуокиси углерода осуществляется по градиенту напряжений в капилляры крови, после чего кровь перемещает ее к легким.

Источник

ГДЗ биология 6 класс Пасечник, Суматохин, Калинова Просвещение 2019-2020 Задание: 32 Дыхание растений и животных

Стр. 136. Вспомните

№ 1. Что вы знаете о дыхании?

Дыхание является целой совокупностью процессов, которые обеспечивают поступление в живой организм достаточного количества кислорода и выведение из него углекислого газа. Дыхание – это то, что жизненно необходимо всем живым существам на нашей планете. Без него жизнь будет невозможной.

№ 2. Какой газ при дыхании поглощается, а какой выделяется?

В процессе дыхания из воздуха поглощается кислород, а выделяется углекислый газ.

Стр. 137. Вопросы после параграфа

№ 1. Какой процесс называют дыханием?

Дыханием называют процесс поглощения живыми организмами из окружающей среды (воздуха) кислорода с постоянным выделением в нее углекислого газа.

№ 2. В чём состоит значение дыхания?

Прежде всего, дыхание является физиологическим процессом, который обеспечивает нормальное течение обмена веществ и энергии в живых организмах и способствует постоянству их внутренней среды путем поглощения из окружающей среды кислорода и выделения в нее углекислого газа. Без дыхания ни один организм не смог бы расти и развиваться, питаться, размножаться и просто жить на нашей планете.

№ 3. Как можно доказать, что растения дышат?

Нам известно, что все живые организмы на Земле могут дышать – потреблять кислород и выделять углекислый газ. Однако у растений данный процесс происходит немного иначе. Они поглощают углекислый газ и в процессе фотосинтеза выделяют кислород.

Чтобы убедиться в том, что растения все-таки дышат и потребляют небольшое количество кислорода, можно провести опыт. Для этого растение в горшке следует поместить в стеклянную банку, оставив на некоторое время в теплом и темном месте. Чуть позже в банку нужно опустить зажжённую спичку. Мы сразу увидим, что пламя спички погаснет. Это означает, что в банке уже не было кислорода – его использовало растение.

№ 4. Какие органы дыхания животных вы знаете?

У рыб и прочих водных животных основными органами дыхания служат жабры – специальные выросты, которые покрыты кровеносными сосудами. У насекомых дыхательная система отличается простым строением – трахеями, которые представляют собой тонкие воздухоносные трубки.

У некоторых животных, в частности у представителей ракообразных и земноводных рыб, для поглощения кислорода используется кожное дыхание. Также к такому типу дыхания относят и кишечное дыхание, при котором функцию газообмена выполняет оболочка кишечника, например, у кишечнополостных.

У птиц, млекопитающих и человека анатомические особенности дыхательной системы включают как дыхательные пути, так и легкие, и специальные мышцы для дыхания.

Стр. 137. Подумайте

Почему на свету у растений трудно обнаружить процесс дыхания?

На свету в растениях процессы фотосинтеза и дыхания происходят достаточно активно, поэтому обнаружить именно поглощение ними кислорода затруднительно. С наступлением темноты процесс фотосинтеза замедляется, так как поступление солнечного света прекращается. Тогда и можно обнаружить процесс дыхания у растений более явственно.

Стр. 138. Моя лаборатория

Опыт 1. В два одинаковых сосуда нальём воду, в которой растворено небольшое количество минеральных веществ, необходимых растению. В каждый сосуд с раствором опустим корни проростком фасоли, бобов или гороха и закрепим их. Раствор в одном из сосудов ежедневно будем насыщать воздухом с помощью пульверизатора. Другой сосуд плотно закроем крышкой так, чтобы в него не проникал воздух. Растения во втором сосуде через некоторое время погибнут. Сделайте вывод о причине гибели растений.

Так как второй сосуд был плотно закрыт, в него не поступал воздух, необходимый для растений. Когда растения старалось поглотить воду, то закупоренный в сосуде воздух просто создавал сопротивление. Из-за этого растения, не дополучавшие ни воды, ни воздуха, погибли.

Опыт 2. На дно банки налейте воду и насыпьте до 1/3 её высоты прорастающих семян гороха, фасоли или пшеницы. Банку плотно закройте крышкой. В другую банку насыпьте такое же количество сухих семян. Обе банки держите при температуре 20-25 °С.

Через сутки опустите в обе банки горящую лучинку. Объясните, почему в банке с сухими семенами лучинка будет некоторое время гореть, а в банке с прорастающими семенами лучинка сразу погаснет. Сделайте вывод.

В банке с сухими с сухими семенами лучинка будет гореть некоторое время, потому что семена все еще не проросли, а значит, тепло от ее горения поглощать нечему. В банке с прорастающими семенами лучинка гаснет сразу, так как они поглощают тепло от ее горения.

По итогу опыта можно сделать вывод, что растения способны поглощать тепло.

Усложните опыт: поставьте одну банку с прорастающими семенами в холодильник, а другую — в тёплое место. Через один-два дня внесите в банки с прорастающими семенами тлеющие лучинки. В какой банке лучинка погаснет и почему? Растения дышат более интенсивно в тёплом месте. Но главным условием дыхания является наличие кислорода в воздухе.

Сразу лучинка погаснет в банке с прорастающими семенами, которая находилась в теплом месте, потому что одним из условий для прорастания растений является наличие тепла. Кроме того, нам известно, что растения и их семена способны дышать, поглощая при этом кислород и выделяя углекислый газ. Углекислый газ, которого в результате дыхания семян выделилось достаточное количество, не поддерживает горение, а потому лучинка погасла.

Во второй банке, которая находилась в прохладном месте, лучинка будет гореть, потому что при низких температурах дыхание семян замедляется и может вовсе приостановиться.

Результаты опыта подтвердили, что прорастающие семена, как и само растение, могут поглощать кислород и выделять углекислый газ.

Стр. 138. Задание

Используя текст учебника, дополнительные источники информации, подготовьте сообщение о том, как человек использует знания о дыхании растений в своей деятельности.

Как и всем живым организмам, растениям для жизнедеятельности необходима энергия, которую они получают в процессе дыхания. Для них дыхание обеспечивает сполна потребности всех тканей и их клеток в кислороде. Наиболее активно дышат растущие органы у растений, а вот сухие семена дышат очень слабо. Каких-то специальных органов для дыхания у растений нет – дышат они всем телом. При этом у высших растений в газообмене ведущую роль играют устьица, расположенные в кожице зеленых стеблей и листьев, а также чечевички пробкового слоя коры. У некоторых крупных растений имеют воздушные пространства – межклетники между рыхло распложёнными клетками, из которых кислород поступает в клетки.

Хорошо зная физиологию растений, а также их способность к фотосинтезу и дыханию, человек уже давно научился использовать эти познания в своей деятельности. Например, давно установлено, что если концентрация углекислого газа в воздухе повышается, то у растений замедляется дыхание. Знание об этом позволяет людям использовать такую способность растений в целях долгосрочного хранения фруктов и овощей, в закладке сена и силоса. Достаточно всего лишь повысить содержание в воздухе углекислоты путем насыщения ею помещений, где хранятся плоды растений, и дыхание их станет менее активным. А значит, они на дольше сохранятся свежими, нежели при обычных условиях.

Также известно, что сухие семена дышат намного слабее. Но если их намочить, то дыхание становится активным. Эти знания помогают в хранении семян, когда нужно следить за влажностью в зернохранилищах, чтобы исключить их раннее нежелательное прорастание и порчу.

Еще одно знание о дыхании растений позволяет при необходимости снабжать их корни кислородом. Например, растение получает достаточно кислорода, так как растет на открытом грунте. Однако корням кислорода не хватает. Чтобы растение было крепким и дало хорошие плоды, грунт на открытых участках регулярно рыхлится, чем обеспечивается доступ кислорода к его корневой системе.

Не менее полезны знания о дыхании растений и в плане загрязнения воздуха и озеленения промышленных районов. Пыль, которая оседает на листьях растений, закрывает микроскопические устьица, тем самым затрудняя поступление воздуха в листья. Именно поэтому при озеленении городов, промышленных районов и т.д. используют только устойчивые к запылению растения – конский каштан, липу, тополь.

Источник