Схема строения амебы – Telegraph
Схема строения амебыАмеба обыкновенная: описание, размножение, среда обитания
=== Скачать файл ===
Зарисуйте строение амебы подпишите названия частей её тела
База знаний
Обыкновенная амеба встречается в иле на дне прудов с загрязненной водой. Она похожа на маленький 0,,5 мм , едва заметный простым глазом бесцветный студенистый комочек, постоянно меняющий свою форму ‘амеба’ означает ‘изменчивая’. Рассмотреть детали строения амебы можно только под микроскопом. Тело амебы состоит из полужидкой цитоплазмы с заключенным внутрь нее небольшим пузыревидным ядром. Амеба состоит из одной клетки, но эта клетка — целый организм, ведущий самостоятельное существование. Цитоплазма клетки находится в постоянном движении. Если ток цитоплазмы устремляется к одной какой-то точке поверхности амебы, в этом месте на ее теле появляется выпячивание. Оно увеличивается, становится выростом тела — ложноножкой, в него перетекает цитоплазма, и амеба таким способом передвигается.
Амебу и других простейших, способных образовывать ложноножки, относят к группе корненожек. Такое название они получили за внешнее сходство ложноножек с корнями растений. У амебы одновременно может образовываться несколько ложноножек, и тогда они окружают пищу — бактерии, водоросли, других простейших. Из цитоплазмы, окружающей добычу, выделяется пищеварительный сок. Образуется пузырек — пищеварительная вакуоль. Пищеварительный сок растворяет часть веществ, входящих в состав пищи, и переваривает их. В результате пищеварения образуются питательные вещества, которые просачиваются из вакуоли в цитоплазму и идут на построение тела амебы. Нерастворенные остатки выбрасываются наружу в любом месте тела амебы. Амеба дышит растворенным в воде кислородом, который проникает в ее цитоплазму через всю поверхность тела. При участии кислорода происходит разложение сложных пищевых веществ цитоплазмы на более простые. При этом выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности организма. Окружающая амебу вода постоянно проникает в цитоплазму, разжижая ее.
Избыток этой воды с вредными веществами постепенно наполняет вакуоль. Время от времени содержимое вакуоли выбрасывается наружу. Итак, из окружающей среды в организм амебы поступают пища, вода, кислород. В результате жизнедеятельности амебы они претерпевают изменения. Переваренная пища служит материалом для построения тела амебы. Образующиеся вредные для амебы вещества удаляются наружу. Не только амеба, но и все другие живые организмы не могут существовать без обмена веществ как внутри своего тела, так и с окружающей средой. Питание амебы приводит к росту ее тела. Выросшая амеба приступает к размножению. Размножение начинается с изменения ядра. Оно вытягивается, поперечной бороздкой делится на две половинки, которые расходятся в разные стороны — образуется два новых ядра. Тело амебы разделяет на две части перетяжка. В каждую из них попадает по одному ядру. Цитоплазма между обеими частями разрывается, и образуются две новые амебы. Сократительная вакуоль остается в одной из них, в другой же возникает заново.
Итак, амеба размножается делением надвое. В течение суток деление может повторяться несколько раз. Питание и размножение амебы происходит в течение всего лета. Осенью при наступлении холодов амеба перестает питаться, тело ее становится округлым, на его поверхности выделяется плотная защитная оболочка — образуется циста. То же самое происходит при высыхании пруда, где живут амебы. В состоянии цисты амеба переносит неблагоприятные для нее условия жизни. При наступлении благоприятных условий амеба покидает оболочку цисты. Она выпускает ложноножки, начинает питаться и размножаться. Цисты, разносимые ветром, способствуют расселению амеб. Главная Учебные материалы Биология 7 класс Многообразие животных Простейшие Корненожки Амеба обыкновенная Амеба обыкновенная Среда обитания амебы обыкновенной Обыкновенная амеба встречается в иле на дне прудов с загрязненной водой. Строение и передвижение амебы обыкновенной Тело амебы состоит из полужидкой цитоплазмы с заключенным внутрь нее небольшим пузыревидным ядром.
Питание амебы обыкновенной У амебы одновременно может образовываться несколько ложноножек, и тогда они окружают пищу — бактерии, водоросли, других простейших. Дыхан ие амебы обыкновенной Амеба дышит растворенным в воде кислородом, который проникает в ее цитоплазму через всю поверхность тела. Размножение амебы обыкновенной Питание амебы приводит к росту ее тела. Циста амебы обыкновенной Питание и размножение амебы происходит в течение всего лета. РФ, Санкт-Петербург, гг.
Сколько кмот тулыдо п первомайский
Правила русского языка 7
Оплачивается больничный лист во время отпуска очередного
Сколько литров багажник киа рио
Приказ 580 н с изменениями 2016
О качестве питания приказ
В каких случаях делают на ухо компресс
Управление по образованию г химки
Памятники петербурга фото с описанием
Ипотека в тинькофф банке условия 2017
Альбом для юбиляра своими руками с приколами
Характеристика реки лена
Кардиоактив омега инструкция по применению
Посадочная таблицана 2017
Сакура и хината
Культурно свободный тест кеттелла
Нормы давления по возрасту таблица у взрослых
Надо делать ноутбук
Можно ли делать алоэ внутримышечно
Как рисовать горы гуашью
Девочка, сражающаяся с амебой, поедающей мозг, показывает значительное улучшение
Предыдущая ДалееАвтор: Мэтт Найт
Опубликовано в 13:51, 06 августа 2013 г.
и последнее обновление 06.08.2013 13:51:19-04
(CNN) — 12-летняя девочка из Арканзаса, зараженная редким паразитом, поедающим мозг, демонстрирует значительное улучшение, ее врачи сказали во вторник.
Кали Хардиг по-прежнему находится в критическом состоянии в Детской больнице Арканзаса, но за последние 48 часов ее внимание возросло до такой степени, что она может жестикулировать в ответ на вопросы, по словам доктора Марка Хьюлитта, специалиста по интенсивной терапии. Хьюлитт запланировала тест на вторник днем, чтобы увидеть, может ли Хардиг дышать без дыхательной трубки, которую она носила более двух недель.
Врачи Хардига находятся на практически неизведанной территории. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, из 128 известных случаев за последние полвека выжили только два пациента.
Инфекция вызывается микроскопической амебой под названием Naegleria fowleri, обитающей в горячих источниках и теплой пресной воде, чаще всего на юго-востоке США.
Экспериментальный препарат помогает девочке бороться с паразитом, поедающим мозг0021
Амеба проникает в организм через нос и попадает в мозг. CDC говорит, что вы не можете заразиться организмом, выпив зараженную воду.
«Эта инфекция является одной из самых тяжелых инфекций, о которых мы знаем», — сказал доктор Дирк Хазелоу из Министерства здравоохранения Арканзаса, WMC, филиал CNN. «Девяносто девять процентов заболевших умирают».
Доктор Санджив Пасала, один из лечащих врачей Хардига, говорит, что они немедленно начали лечить Хардига противогрибковым лекарством, антибиотиками и новым экспериментальным препаратом против амебы, который врачи получили прямо из CDC. Также они снизили температуру тела девочки до 9.3 степени. Врачи использовали эту технику в некоторых случаях черепно-мозговой травмы, чтобы сохранить неповрежденную ткань мозга.
На прошлой неделе врачи проверили спинномозговую жидкость девочки и не обнаружили присутствия амебы.
Пасала сказал, что, хотя другие случаи не привели к таким благоприятным результатам, что, возможно, имело реальное значение, так это то, что мать девочки так быстро доставила ее в больницу.
Аквапарк Уиллоу-Спрингс в Литл-Роке является наиболее вероятным источником инфекции Хардига, согласно пресс-релизу Министерства здравоохранения штата Арканзас. Другой случай того же паразита, также называемый первичным амебным менингоэнцефалитом, был зарегистрирован в 2010 году и, возможно, был связан с Уиллоу-Спрингс.
«В связи с двумя случаями этой редкой инфекции в одном и том же водоеме и уникальными особенностями парка ADH попросило владельца Willow Springs добровольно закрыть аквапарк для обеспечения здоровья и безопасности населения», — говорится в сообщении.
По данным CDC, первые симптомы первичного амебного менингоэнцефалита появляются через один-семь дней после заражения, включая головную боль, лихорадку, тошноту, рвоту и ригидность затылочных мышц.
«Поздние симптомы включают спутанность сознания, отсутствие внимания к людям и окружению, потерю равновесия, судороги и галлюцинации», — говорится на сайте правительственного агентства.
«После появления симптомов болезнь быстро прогрессирует и обычно приводит к смерти в течение от одного до 12 дней».
Получить эту амебу можно крайне редко. По данным CDC, в период с 2001 по 2010 год в США было зарегистрировано 32 случая заболевания. Большинство случаев произошло на юго-востоке.
Вот несколько советов от CDC, которые помогут снизить риск заражения:
• Избегайте купания в пресной воде при высокой температуре воды и низком уровне воды.
• Держите нос закрытым или используйте зажимы для носа.
• Избегайте взбалтывания осадка при переходе вброд по мелким теплым пресноводным участкам.
• Если вы промываете, промываете или промываете носовые пазухи (например, с помощью нети-пота), используйте дистиллированную или стерилизованную воду.
Copyright 2023 Scripps Media, Inc. Все права защищены. Этот материал нельзя публиковать, транслировать, переписывать или распространять.
Сообщить об опечатке
Подпишитесь на новостную рассылку новостей и получайте актуальную информацию.
теперь подписался на получение информационного бюллетеня Headlines.
Нажмите здесь, чтобы управлять всеми информационными бюллетенямиГазообмен и транспорт животных
Цели обучения
- Применение закона парциальных давлений для предсказания направления движения газа в растворе
- Объясните функциональную адаптацию поверхностей газообмена у животных, используя закон 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 %), кислорода (O 2 ; 20,9 %), водяного пара (H 2 O; 0,5 %) 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.
P = (Patm)— (процентное содержание в смеси).
P атм , атмосферное давление, представляет собой сумму всех парциальных давлений атмосферных газов, сложенных вместе,
Patm = PN2 +PO2+ Ph3O+ PCO2= 760 мм рт. ст.
Атмосферное давление на уровне моря 760 мм рт. Следовательно, парциальное давление кислорода равно:
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
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)
Парциальное давление кислорода и углекислого газа изменяется 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)
Изогнутые 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 насекомого 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. Проходя 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 Анатомия Грея)
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, уступает (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 .0089 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 в отношении 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 он разгружается, а углекислый газ диффундирует из крови в альвеолы. veoli выводятся 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
Способность гемоглобина переносить кислород 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 транспортируются 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 образованию H + ионов. Если вырабатывается 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 pH 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 при сохранении правильного pH в организме.