Powietrze – rola powietrza w życiu człowieka, roślin i zwierząt. Współczesne poglądy na pochodzenie życia

Mieszanina nazywa się powietrzem. gazy naturalne- azot, tlen, argon, dwutlenek węgla, woda i wodór. Jest podstawowym źródłem energii dla wszystkich organizmów i kluczem do zdrowego wzrostu i długiego życia. Dzięki powietrzu w organizmach zachodzi proces przemiany materii i rozwoju.

Powietrze w życiu roślin i zwierząt

Powietrze odgrywa ogromną rolę w życiu roślin. Podstawowymi składnikami niezbędnymi do wzrostu i życia roślin są tlen, dwutlenek węgla, para wodna i powietrze glebowe. Tlen jest niezbędny do oddychania, a dwutlenek węgla do odżywiania węglem.

Tlen jest niezbędny dla wszystkich żywych istot. Rośliny nie mogą kiełkować bez natlenienia. Korzenie, liście i łodygi roślin również potrzebują tego pierwiastka.

Dwutlenek węgla przedostaje się do rośliny przez szparki do podłoża liściowego, wnikając do komórek. Im wyższe stężenie dwutlenku węgla, tym lepsze życie roślin.

Powietrze przyczynia się do realizacji procesów mikrobiologicznych zachodzących w glebie. Dzięki tym procesom w glebie powstają pierwiastki niezbędne do odżywiania, wzrostu i życia roślin - azot, fosfor, potas i inne.

Powietrze odgrywa również szczególną rolę w tworzeniu tkanek mechanicznych w Rośliny lądowe. Służy jako ich środowisko, chroniąc je przed narażeniem promienie ultrafioletowe.

Ruch powietrza jest ważny dla korzystny wzrost rośliny. Poziomy ruch powietrza wysusza rośliny. A pionowa sprzyja rozprzestrzenianiu się palców, nasion, a także reguluje reżim termiczny na różnych terytoriach.

Zwierzęta, podobnie jak rośliny, potrzebują powietrza. Wiek, płeć, rozmiar i aktywność fizyczna są bezpośrednio związane z ilością zużytego powietrza.

Zwierzęta są bardzo wrażliwe na brak tlenu. Ze względu na obniżone stężenie tlenu u zwierząt spożywane białka, tłuszcze i węglowodany przestają ulegać utlenianiu. Prowadzi to do nagromadzenia w organizmie szkodliwych substancji toksycznych.

Tlen jest niezbędny do nasycenia krwi i tkanek żywej istoty. Dlatego przy braku tego pierwiastka u zwierząt przyspiesza się oddychanie, przyspiesza przepływ krwi, zmniejszają się procesy oksydacyjne w organizmie, a zwierzę staje się niespokojne. Przedłużający się brak nasycenia tlenem powoduje: zmęczenie mięśni, brak czynnika bólowego, obniżenie temperatury ciała i śmierć.

Powietrze w życiu człowieka

Powietrze jest istotnym czynnikiem dla człowieka. Jest przenoszony przez krew w całym ciele, nasycając każdy organ i każdą komórkę ciała.

To w powietrzu następuje wymiana ciepła. Ludzkie ciało ze środowiskiem. Istotą tej wymiany jest konwekcyjne uwalnianie ciepła i odparowywanie wilgoci z ludzkich płuc.

Powietrze pełni również funkcję ochronną dla organizmu: rozcieńcza zanieczyszczenia chemiczne do bezpiecznego stężenia. Pomaga to zmniejszyć ryzyko zatrucia organizmu chemikaliami.

Za pomocą oddychania osoba nasyca ciało energią. Powietrze atmosferyczne składa się z wielu pierwiastków, ale jego skład może się zmieniać. Powodem tego jest przemysłowa i technogeniczna działalność człowieka.

Podczas wydechu osoba oddaje o ćwierć mniej wdychanego tlenu i sto razy więcej dwutlenku węgla. Człowiek musi wdychać dziennie 13-14 m3 powietrza. Zawartość tlenu w ciele zdrowej osoby praktycznie się nie zmienia. Ale jeśli ten pierwiastek nie wystarczy, to w ciele pojawiają się awarie, puls przyspiesza.

Dwutlenek węgla jest również ważny dla organizmu, ale w pewnych ilościach. Wzrost stężenia gazu powoduje bół głowy lub szum w uszach.

Tlen pomaga pozbyć się z organizmu człowieka dwutlenku węgla, w którym nagromadziły się trucizny i toksyny. Jeśli ktoś rzadko wychodzi Świeże powietrze, oddycha powierzchownie lub powietrze zawiera niskie stężenie tlenu, organizm człowieka cierpi na zatrucia, prowadzące do różnych chorób.

Zanieczyszczenie środowiska atmosferycznego

Na świecie istnieje ogromna liczba substancji zanieczyszczających atmosferę. Substancje te są wytwarzane zarówno przez człowieka, jak i przez samą naturę. Źródłami zanieczyszczenia powietrza są: elektrownie cieplne i ciepłownie, transport, hutnictwo metali nieżelaznych i żelaznych, produkcja chemiczna i inne.

Działalność człowieka przyczynia się do uwalniania popiołu, sadzy, kurzu. Do atmosfery przedostają się również kwasy mineralne i rozpuszczalniki organiczne.

Klęski żywiołowe również uwalniają do atmosfery różne substancje. Erupcje wulkanów, burze piaskowe i pożary lasów emitują: pył, dwutlenek siarki, tlenki azotu i węgla.

Aby poznać sposoby powstawania życia, musisz najpierw przestudiować znaki i właściwości żywych organizmów. Wiedza, umiejętności skład chemiczny, budynki i różne procesy płynąc w ciele, pozwala zrozumieć pochodzenie życia. Aby to zrobić, zapoznamy się z cechami formacji pierwszego substancje nieorganiczne w przestrzeń kosmiczna i pojawienie się układu planetarnego.

Atmosfera starożytnej Ziemi. Według najnowszych danych naukowców zajmujących się kosmosem ciała niebieskie powstały 4,5-5 miliardów lat temu. W pierwszych etapach powstawania Ziemi w jej składzie znajdowały się tlenki, węglany, węgliki metali i gazy wyrzucane z głębin wulkanów. W wyniku zagęszczenia skorupa Ziemska a działanie sił grawitacyjnych zaczęło wydzielać dużą ilość ciepła. Na wzrost temperatury Ziemi miał wpływ rozpad związków promieniotwórczych oraz promieniowanie ultrafioletowe Słońce. W tym czasie woda na Ziemi istniała w postaci pary. W górne warstwy powietrze, para wodna zebrała się w chmury, które opadły na powierzchnię gorących kamieni w postaci ulewnych deszczy, po czym ponownie wyparowując unosiły się do atmosfery. Błyskawica rozbłysła na Ziemi, huknął grzmot. Trwało to przez długi czas. Stopniowo warstwy powierzchniowe Ziemi zaczęły się ochładzać. Z powodu ulewnych deszczy utworzyły się małe zbiorniki. Gorące strumienie lawy, które wypłynęły z wulkanów i popiołu, wpadły do ​​pierwotnych zbiorników i ciągle zmieniały się warunki środowisko. Takie ciągłe zmiany w środowisku przyczyniły się do powstania reakcji formacyjnych związki organiczne.
Atmosfera ziemska zawierała metan, wodór, amoniak i wodę jeszcze przed pojawieniem się życia (1). W wyniku reakcji chemicznej połączenia cząsteczek sacharozy powstała skrobia i błonnik, a z aminokwasów powstały białka (2,3). Samoregulujące cząsteczki DNA powstały ze związków sacharozy i azotu (4) (ryc. 9).

Ryż. 9. Około 3,8 miliarda lat temu przez reakcje chemiczne powstały pierwsze związki kompleksowe

W pierwotnej atmosferze Ziemi nie było wolnego tlenu. Tlen spotykał się w postaci związków żelaza, glinu, krzemu i brał udział w tworzeniu różnych minerałów skorupy ziemskiej. Ponadto w składzie wody i niektórych gazów (np. dwutlenek węgla) był obecny tlen. Tworzą się związki wodoru z innymi pierwiastkami trujące gazy na powierzchni ziemi. Promieniowanie ultrafioletowe Słońca było jednym z niezbędnych źródeł energii do tworzenia związków organicznych. Metan, amoniak i inne gazy są szeroko rozpowszechnione w atmosferze ziemskiej (ryc. 10).

Ryż. 10. Początkowy etap powstania życia na Ziemi. Powstawanie złożonych związków organicznych w pierwotnym oceanie

Tworzenie związków organicznych na drodze abiogennej. Znajomość warunków środowiskowych na początkowych etapach rozwoju Ziemi miała ogromne znaczenie dla nauki. Szczególne miejsce w tej dziedzinie zajmuje praca rosyjskiego naukowca A. I. Oparina (1894-1980). W 1924 zasugerował możliwość przejścia ewolucji chemicznej w początkowe etapy rozwój ziemi. Teoria AI Oparin opiera się na stopniowym, długotrwałym komplikowaniu związków chemicznych.
Amerykańscy naukowcy S. Miller i G. Urey w 1953 r., zgodnie z teorią A. I. Oparina, przeprowadzili eksperymenty. Przechodząc wyładowanie elektryczne przez mieszaninę metanu, amoniaku i wody, otrzymali różne związki organiczne (mocznik, kwas mlekowy, różne aminokwasy). Później takie eksperymenty powtarzało wielu naukowców. Uzyskane wyniki eksperymentów potwierdziły słuszność hipotezy A. I. Oparina.
Dzięki wnioskom z powyższych eksperymentów udowodniono, że w wyniku ewolucji chemicznej pierwotna ziemia utworzone monomery biologiczne.

Powstawanie i ewolucja biopolimerów. Całość i skład związków organicznych powstałych w różnych przestrzeniach wodnych pierwotnej Ziemi były na różnym poziomie. Udowodniono eksperymentalnie powstawanie takich związków w sposób abiogenny.
Amerykański naukowiec S. Fox w 1957 roku wyraził opinię, że aminokwasy mogą tworzyć wiązania peptydowe, łącząc się ze sobą bez udziału wody. Zauważył, że gdy suche mieszaniny aminokwasów są podgrzewane, a następnie schładzane, ich cząsteczki przypominające białka tworzą wiązania. S. Fox doszedł do wniosku, że na terenie dawnych przestrzeni wodnych, pod wpływem ciepła z lawy i promieniowania słonecznego, połączenia własne aminokwasy, które dały początek pierwotnym polipeptydom.

Rola DNA i RNA w ewolucji życia. Główna różnica kwasy nukleinowe z białek – zdolność do podwojenia i rozmnażania dokładne kopie oryginalne cząsteczki. W 1982 roku amerykański naukowiec Thomas Check odkrył enzymatyczną (katalityczną) aktywność cząsteczek RNA. W rezultacie doszedł do wniosku, że cząsteczki RNA są pierwszymi polimerami na Ziemi. W porównaniu z RNA cząsteczki DNA są bardziej stabilne w procesach rozpadu w słabo zasadowych roztworach wodnych. A środowisko z takimi rozwiązaniami znajdowało się w wodach pierwotnej Ziemi. Obecnie stan ten zachowany jest tylko w składzie komórki. Cząsteczki DNA i białka są ze sobą połączone. Na przykład białka chronią cząsteczki DNA przed Szkodliwe efekty promienie ultrafioletowe. Nie możemy nazwać białek i cząsteczek DNA żywymi organizmami, chociaż mają one pewne cechy żywych ciał, ponieważ nie mają w pełni uformowanych błon biologicznych.

Ewolucja i tworzenie błon biologicznych. istnienie równoległe Białka i kwasy nukleinowe w kosmosie mogły otworzyć drogę do pojawienia się żywych organizmów. Mogłoby się to zdarzyć tylko w obecności błon biologicznych. Dzięki błonom biologicznym powstaje połączenie między środowiskiem a białkami, kwasami nukleinowymi. Tylko przez błony biologiczne przebiega proces metabolizmu i energii. Przez miliony lat pierwotne błony biologiczne, stopniowo stając się coraz bardziej złożone, dodawały do ​​kompozycji różne cząsteczki białek. W ten sposób, poprzez stopniowe komplikacje, pojawiły się pierwsze żywe organizmy (protobionty). Protobionty stopniowo rozwijały systemy samoregulacji i samoreprodukcji. Pierwsze żywe organizmy przystosowane do życia w środowisku beztlenowym. Wszystko to zgadza się z opinią wyrażoną przez AI Oparin. Hipotezę A. I. Oparina w nauce nazywa się teorią koacerwatu. Teorię tę poparł w 1929 r. angielski naukowiec D. Haldane. Kompleksy wielocząsteczkowe z cienką powłoką wodną na zewnątrz nazywane są koacerwatami lub kropelkami koacerwatu. Niektóre białka w składzie koacerwatów działały jak enzymy, a kwasy nukleinowe nabyły zdolność przekazywania informacji przez dziedziczenie (ryc. 11).

Ryż. 11. Tworzenie koacerwatów – wielocząsteczkowych kompleksów z wodną powłoką

Stopniowo kwasy nukleinowe rozwinęły zdolność do powielania. Połączenie kropli koacerwatu ze środowiskiem doprowadziło do pierwszej prostej wymiany materii i energii na Ziemi.
Tak więc główne postanowienia teorii pochodzenia życia według A. I. Oparina są następujące:

1. w wyniku bezpośredniego wpływu czynników środowiskowych powstały substancje organiczne z substancji nieorganicznych;
2. powstałe substancje organiczne wpłynęły na tworzenie złożonych związków organicznych (enzymów) i wolnych genów samoreprodukujących się;
3. utworzone wolne geny połączone z innymi wysokocząsteczkowymi substancjami organicznymi;
4. w substancjach wielkocząsteczkowych błony białkowo-lipidowe stopniowo pojawiały się na zewnątrz;
5. W wyniku tych procesów pojawiły się komórki.

Współczesny pogląd na pochodzenie życia na Ziemi nazywa się
teoria biopoezy (z organizmów żywych powstają związki organiczne). Obecnie nazywa się to biochemicznym teoria ewolucyjna pojawienie się życia na Ziemi. Teoria ta została zaproponowana w 1947 roku przez angielskiego naukowca D. Bernala. Wyróżnił trzy etapy biogenezy. Pierwszym etapem jest pojawienie się monomerów biologicznych w sposób abiogenny. Drugim etapem jest tworzenie polimerów biologicznych. Trzeci etap to pojawienie się struktur błonowych i pierwszych organizmów (protobiontów). Grupowanie złożonych związków organicznych w składzie koacerwatów i ich aktywne oddziaływanie ze sobą stwarzają warunki do powstawania samoregulujących się organizmów heterotroficznych pierwotniaków.
W procesie powstawania życia miały miejsce złożone zmiany ewolucyjne - powstawanie substancji organicznych z związki nieorganiczne. Najpierw pojawiły się organizmy chemosyntetyczne, a następnie stopniowo - organizmy fotosyntetyczne. Organizmy fotosyntetyczne odegrały ogromną rolę w pojawieniu się większej ilości wolnego tlenu w ziemskiej atmosferze.
Ewolucja chemiczna i ewolucja pierwszych organizmów (protobiontów) na Ziemi trwała do 1-1,5 miliarda lat (ryc. 12).

Ryż. 12. Schemat przejścia ewolucji chemicznej do biologicznej

Pierwotna atmosfera. błona biologiczna. Koacerwat. Protobiont. Teoria biopoezy.

1. ciała niebieskie, w tym Ziemia pojawił się 4,5-5 miliarda lat temu.
2. Podczas formowania się Ziemi było dużo wodoru i jego związków, ale nie było wolnego tlenu.
3. W początkowej fazie rozwoju Ziemi jedynym źródłem energii było promieniowanie ultrafioletowe Słońca.
4. A. I. Oparin wyraził opinię, że w okres początkowy tylko chemiczna ewolucja zachodzi na Ziemi.
5. Po raz pierwszy na Ziemi pojawiły się biologiczne monomery, z których stopniowo powstawały białka i kwasy nukleinowe (RNA, DNA).
6. Pierwszymi organizmami, które pojawiły się na Ziemi, były protobionty.
7. Kompleksy wielocząsteczkowe otoczone cienką powłoką wodną nazywane są koacerwatami.
1. Co to jest koacerwat?
2. Jakie jest znaczenie teorii A. I. Oparina?
3. Jakie trujące gazy znajdowały się we wczesnej atmosferze?
1. Opisz skład pierwotnej atmosfery.
2. Jaką teorię na temat powstawania aminokwasów na powierzchni Ziemi przedstawił S. Fox?
3. Jaką rolę odgrywają kwasy nukleinowe w ewolucji życia?

1. Jaka jest istota eksperymentów S. Millera i G. Ureya?
2. Na czym opierał się AI Oparin w swoich hipotezach?
3. Wymień główne etapy powstawania życia.

* Sprawdź swoją wiedzę!
Pytania do przejrzenia. Rozdział 1. Pochodzenie i początkowe etapy rozwoju życia na Ziemi

1. Poziom organizacji życia, na którym rozwiązywane są problemy globalne.
2. Indywidualny rozwój poszczególnych organizmów.
3. Zrównoważony rozwój środowisko wewnętrzne organizm.
4. Teoria powstania życia poprzez chemiczną ewolucję substancji nieorganicznych.
5. Rozwój historyczny organizmy.
6. Poziom organizacji życia, składający się z komórek i substancji międzykomórkowych.
7. Właściwość żywych organizmów do reprodukcji własnego gatunku.
8. Poziom życia, charakteryzujący się jednością społeczności organizmów żywych i środowiska.
9. Standard życia charakteryzujący się obecnością kwasów nukleinowych i innych związków.
10. Właściwość zmiany żywotnej aktywności organizmów żywych zgodnie z cyklami rocznymi.
11. Spojrzenie na wprowadzenie życia z innych planet.
12. Poziom organizacji życia, reprezentowany przez jednostkę strukturalną i funkcjonalną wszystkich żywych organizmów na Ziemi.
13. Właściwość ścisłego związku organizmów żywych ze środowiskiem.
14. Teoria łącząca powstanie życia z działaniem „sił życiowych”.
15. Właściwość żywych organizmów do przekazywania cech swojemu potomstwu.
16. Naukowiec, który udowodnił z pomocą proste doświadczenie błędność teorii spontanicznej generacji życia.
17. Rosyjski naukowiec, który w sposób abiogeniczny zaproponował teorię powstania życia.
18. Gaz niezbędny do życia, którego nie było w składzie pierwotnej atmosfery.
19. Naukowiec, który wyraził opinię na temat tworzenia wiązania peptydowego poprzez łączenie ze sobą aminokwasów bez udziału wody.
20. Pierwsze żywe organizmy z biologiczną błoną.
21. Kompleksy o dużej masie cząsteczkowej otoczone cienką powłoką wodną.
22. Naukowiec, który jako pierwszy zdefiniował pojęcie życia.
23. Właściwość żywych organizmów do reagowania różne wpływy czynniki środowiskowe.
24. Właściwość zmiany oznak dziedziczności organizmów żywych pod wpływem różne czynnikiśrodowisko.
25. Poziom organizacji życia, na którym zauważalne są pierwsze proste zmiany ewolucyjne.

Całe życie na Ziemi istnieje dla zestawu ciepło słoneczne i energia docierająca do powierzchni naszej planety. Wszystkie zwierzęta i ludzie przystosowali się do pozyskiwania energii z substancji organicznych syntetyzowanych przez rośliny. Aby wykorzystać energię Słońca zawartą w cząsteczkach substancji organicznych, należy ją uwolnić poprzez utlenienie tych substancji. Najczęściej jako środek utleniający stosuje się tlen z powietrza, ponieważ stanowi on prawie jedną czwartą objętości otaczającej atmosfery.

Jednokomórkowe pierwotniaki, koelenteraty, wolno żyjące płaskie i okrągłe robaki oddychają cała powierzchnia ciała. Specjalne narządy oddechowe - pierzaste skrzela pojawiają się u pierścienic morskich i wodnych stawonogów. Narządy oddechowe stawonogów są tchawice, skrzela, płuca w kształcie liści znajduje się we wgłębieniach osłony korpusu. Przedstawiono układ oddechowy lancetu szczeliny skrzelowe penetrując ścianę przedniego jelita - gardło. U ryb pod osłonami skrzelowymi znajdują się skrzela, obficie penetrowany przez najmniejsze naczynia krwionośne. U kręgowców lądowych narządy oddechowe są płuca. Ewolucja oddychania u kręgowców podążała ścieżką zwiększania powierzchni przegrody płucnej zaangażowanej w wymianę gazową, poprawiając systemy transportowe dostarczanie tlenu do komórek znajdujących się wewnątrz organizmu oraz rozwój systemów zapewniających wentylację układu oddechowego.

Budowa i funkcje układu oddechowego

Niezbędnym warunkiem żywotnej aktywności organizmu jest stała wymiana gazowa między organizmem a środowiskiem. Narządy, przez które krąży wdychane i wydychane powietrze, są połączone w aparat oddechowy. Układ oddechowy tworzą jama nosowa, gardło, krtań, tchawica, oskrzela i płuca. Większość z nich to drogi oddechowe i służą do przenoszenia powietrza do płuc. W płucach zachodzi proces wymiany gazowej. Podczas oddychania organizm otrzymuje tlen z powietrza, który jest przenoszony przez krew w całym ciele. Tlen bierze udział w złożonych procesach utleniania substancji organicznych, w których uwalniana jest energia niezbędna organizmowi. Końcowe produkty rozkładu - dwutlenek węgla i częściowo woda - są wydalane z organizmu do środowiska poprzez układ oddechowy.

Funkcje układu oddechowego

• Dostarczanie komórkom organizmu tlenu O 2.
• Usuwanie z organizmu dwutlenku węgla CO 2 , a także niektórych końcowych produktów przemiany materii (para wodna, amoniak, siarkowodór).

Jama nosowa

Drogi oddechowe zaczynają się o Jama nosowa, który poprzez nozdrza łączy się z otoczeniem. Z nozdrzy powietrze przepływa przez kanały nosowe wyłożone śluzowym, rzęskowym i wrażliwym nabłonkiem. Nos zewnętrzny składa się z formacji kostno-chrzęstnych i ma kształt nieregularnej piramidy, która zmienia się w zależności od cech strukturalnych osoby. W skład szkieletu kostnego nosa zewnętrznego wchodzą kości nosowe i nosowa część kości czołowej. Szkielet chrzęstny jest kontynuacją szkieletu kostnego i składa się z chrząstki szklistej. różne kształty. Jama nosowa ma dolny, górny i dwa boczne ściany. Dolną ścianę tworzy podniebienie twarde, górną płytkę sitową kości sitowej, boczną górną szczękę, kość łzową, płytkę oczodołu kości sitowej, kość podniebienną i kość klinową. Jama nosowa jest podzielona na prawą i lewą część przegrodą nosową. Przegrodę nosową tworzy lemiesz, prostopadła płytka kości sitowej, uzupełniona z przodu czworokątną chrząstką przegrody nosowej.

Na bocznych ściankach jamy nosowej znajdują się małżowiny nosowe – po trzy z każdej strony, co zwiększa wewnętrzną powierzchnię nosa, z którą styka się wdychane powietrze.

Jama nosowa składa się z dwóch wąskich i krętych kanały nosowe. Tutaj powietrze jest ogrzane, nawilżone i pozbawione drobinek kurzu i mikrobów. Błona wyściełająca przewody nosowe składa się z komórek wydzielających śluz i komórki nabłonka rzęskowego. Wraz z ruchem rzęsek śluz wraz z kurzem i drobnoustrojami jest usuwany z przewodów nosowych.

Wewnętrzna powierzchnia przewodów nosowych jest bogato ukrwiona. Wdychane powietrze dostaje się do jamy nosowej, jest podgrzewane, nawilżane, oczyszczane z kurzu i częściowo neutralizowane. Z jamy nosowej wchodzi do nosogardzieli. Następnie powietrze z jamy nosowej dostaje się do gardła, az niego do krtani.

Krtań

Krtań- jeden z oddziałów dróg oddechowych. Powietrze dostaje się tutaj z przewodów nosowych przez gardło. W ścianie krtani znajduje się kilka chrząstek: tarczycowa, nalewkowata itp. W momencie połykania pokarmu mięśnie szyi unoszą krtań, a chrząstka nagłośniowa opada i krtań zamyka się. Dlatego pokarm wchodzi tylko do przełyku, a nie do tchawicy.

W wąskiej części krtani znajdują się struny głosowe, pośrodku między nimi znajduje się głośnia. Gdy powietrze przechodzi, struny głosowe wibrują, wytwarzając dźwięk. Powstawanie dźwięku następuje podczas wydechu z ruchem powietrza kontrolowanym przez człowieka. W tworzenie mowy biorą udział: jama nosowa, usta, język, podniebienie miękkie, mięśnie twarzy.

Tchawica

Krtań wchodzi w tchawica(tchawica), która ma kształt rurki o długości około 12 cm, w ściankach której znajdują się chrzęstne półpierścienie uniemożliwiające jej osiadanie. Jego tylna ściana jest utworzona przez błonę tkanki łącznej. Jama tchawicy, podobnie jak jama innych dróg oddechowych, jest wyłożona nabłonkiem rzęskowym, który zapobiega przedostawaniu się kurzu i innych ciał obcych do płuc. Tchawica zajmuje środkową pozycję, za nią przylega do przełyku, a po bokach znajdują się wiązki nerwowo-naczyniowe. przód region szyjki macicy tchawica pokryta jest mięśniami, a od góry także tarczycą. Tchawica piersiowa pokryta jest z przodu rękojeścią mostka, pozostałościami grasicy i naczyń. Od wewnątrz tchawica pokryta jest błoną śluzową zawierającą dużą ilość tkanki limfatycznej i gruczołów śluzowych. Podczas oddychania drobne cząsteczki kurzu przylegają do zwilżonej błony śluzowej tchawicy, a rzęski nabłonka rzęskowego cofają je do ujścia dróg oddechowych.

Dolny koniec tchawicy dzieli się na dwa oskrzela, które następnie wielokrotnie rozgałęziają się, wchodzą do prawego i lewego płuca, tworząc w płucach „drzewo oskrzelowe”.

Oskrzela

W jamie klatki piersiowej tchawica dzieli się na dwie oskrzela- lewo i prawo. Każde oskrzele wchodzi do płuca i tam dzieli się na oskrzela o mniejszej średnicy, które rozgałęziają się na najmniejsze rurki powietrzne - oskrzeliki. Oskrzeliki w wyniku dalszego rozgałęzienia przechodzą w wyrostki - kanały pęcherzykowe, na ściankach których znajdują się mikroskopijne wypustki zwane pęcherzykami płucnymi lub pęcherzyki.

Ściany pęcherzyków zbudowane są ze specjalnego cienkiego, jednowarstwowego nabłonka i są gęsto splecione z naczyniami włosowatymi. Całkowita grubość ścianki pęcherzyków płucnych i ścianki kapilary wynosi 0,004 mm. Przez tę najcieńszą ścianę zachodzi wymiana gazowa: tlen dostaje się do krwi z pęcherzyków płucnych, a dwutlenek węgla wraca. W płucach znajdują się setki milionów pęcherzyków płucnych. Ich łączna powierzchnia u osoby dorosłej wynosi 60–150 m2. z tego powodu do krwi dostaje się wystarczająca ilość tlenu (do 500 litrów dziennie).

Płuca

Płuca zajmują prawie całą jamę klatki piersiowej i są elastycznymi narządami gąbczastymi. W centralnej części płuca znajdują się wrota, przez które wchodzą oskrzela, tętnica płucna, nerwy i wychodzą żyły płucne. Prawe płuco podzielone jest bruzdami na trzy płaty, lewe na dwa. Na zewnątrz płuca pokryte są cienką warstwą tkanki łącznej - opłucną płucną, która przechodzi na wewnętrzną powierzchnię ściany klatki piersiowej i tworzy opłucną ciemieniową. Pomiędzy tymi dwoma filmami znajduje się przestrzeń opłucnowa wypełniona płynem, który zmniejsza tarcie podczas oddychania.

W płucu wyróżnia się trzy powierzchnie: zewnętrzną, czyli przybrzeżną, przyśrodkową, zwróconą do drugiego płuca i dolną, czyli przeponową. Ponadto w każdym płucu wyróżnia się dwie krawędzie: przednią i dolną, oddzielającą powierzchnię przeponową i przyśrodkową od żebra. Z tyłu powierzchnia żebrowa bez ostrej granicy przechodzi do przyśrodkowej. Przednia krawędź lewe płuco ma wcięcie w sercu. Jego bramy znajdują się na przyśrodkowej powierzchni płuc. Bramy każdego płuca obejmują oskrzele główne, tętnicę płucną, która przenosi krew żylną do płuc, oraz nerwy unerwiające płuco. Dwie żyły płucne wychodzą przez bramy każdego płuca, które przenoszą krew tętniczą do serca i naczyń limfatycznych.

Płuca mają głębokie rowki dzielące je na płaty - górny, środkowy i dolny, a po lewej - górny i dolny. Wymiary płuc nie są takie same. Prawe płuco jest nieco większe od lewego, natomiast jest krótsze i szersze, co odpowiada wyższej pozycji prawej kopuły przepony ze względu na prawostronne położenie wątroby. Kolor normalnych płuc dzieciństwo bladoróżowy, a u dorosłych nabierają ciemnoszarego koloru z niebieskawym odcieniem - w wyniku osadzania się cząstek kurzu wnikających do nich z powietrzem. Tkanka płucna jest miękka, delikatna i porowata.

Wymiana gazowa płuc

W złożonym procesie wymiany gazowej wyróżnia się trzy główne fazy: oddychanie zewnętrzne, przenoszenie gazu przez krew oraz oddychanie wewnętrzne lub tkankowe. Oddychanie zewnętrzne łączy wszystkie procesy zachodzące w płucach. Jest przeprowadzany aparatura oddechowa, który obejmuje klatkę piersiową z mięśniami, które ją wprawiają w ruch, przeponę i płuca z drogami oddechowymi.

Powietrze, które dostaje się do płuc podczas inhalacji, zmienia swój skład. Powietrze w płucach oddaje część tlenu i jest wzbogacane dwutlenkiem węgla. Zawartość dwutlenku węgla we krwi żylnej jest wyższa niż w powietrzu w pęcherzykach płucnych. Dlatego dwutlenek węgla opuszcza krew w pęcherzykach płucnych, a jego zawartość jest mniejsza niż w powietrzu. Najpierw tlen rozpuszcza się w osoczu krwi, następnie wiąże się z hemoglobiną, a nowe porcje tlenu dostają się do osocza.

Przejście tlenu i dwutlenku węgla z jednego ośrodka do drugiego następuje w wyniku dyfuzji z wyższego stężenia do niższego. Chociaż dyfuzja postępuje powoli, powierzchnia kontaktu krwi z powietrzem w płucach jest tak duża, że ​​zapewnia całkowicie niezbędną wymianę gazową. Obliczono, że całkowita wymiana gazowa między krwią a powietrzem pęcherzykowym może nastąpić w czasie trzykrotnie krótszym niż czas przebywania krwi w naczyniach włosowatych (tj. organizm ma znaczne rezerwy zaopatrzenia tkanek w tlen).

Krew żylna w płucach wydziela dwutlenek węgla, jest wzbogacana w tlen i zamienia się w krew tętniczą. W dużym kręgu krew ta rozchodzi się przez naczynia włosowate do wszystkich tkanek i dostarcza tlen komórkom ciała, które nieustannie ją zużywają. W wyniku ich życiowej aktywności komórki uwalniają tu więcej dwutlenku węgla niż we krwi i dyfunduje on z tkanek do krwi. W ten sposób krew tętnicza, po przejściu przez naczynia włosowate krążenia ogólnoustrojowego, staje się żylna, a prawa połowa serca trafia do płuc, gdzie ponownie zostaje nasycona tlenem i uwalnia dwutlenek węgla.

W ciele oddychanie odbywa się za pomocą dodatkowych mechanizmów. Media płynne, które są częścią krwi (jej osocza), mają w nich niską rozpuszczalność gazów. Dlatego, aby człowiek mógł istnieć, musiałby mieć serce 25 razy mocniejsze, płuca 20 razy mocniejsze i pompować ponad 100 litrów płynu (a nie pięć litrów krwi) w ciągu jednej minuty. Natura znalazła sposób na pokonanie tej trudności poprzez przystosowanie specjalnej substancji, hemoglobiny, do przenoszenia tlenu. Dzięki hemoglobinie krew jest w stanie wiązać tlen 70 razy, a dwutlenek węgla - 20 razy więcej niż płynna część krwi - jego osocze.

Zębodół- cienkościenna bańka o średnicy 0,2 mm wypełniona powietrzem. Ściana pęcherzyków jest utworzona przez pojedynczą warstwę płaskich komórek nabłonkowych, wzdłuż których rozgałęzia się sieć naczyń włosowatych. W ten sposób wymiana gazowa odbywa się przez bardzo cienką przegrodę utworzoną przez dwie warstwy komórek: ściany naczyń włosowatych i ściany pęcherzyków płucnych.

Wymiana gazowa w tkankach (oddychanie tkankowe)

Wymiana gazów w tkankach odbywa się w naczyniach włosowatych na tej samej zasadzie, co w płucach. Tlen z naczyń włosowatych tkankowych, gdzie jego stężenie jest wysokie, przechodzi do płynu tkankowego o niższym stężeniu tlenu. Z płynu tkankowego przenika do komórek i natychmiast wchodzi w reakcje utleniania, więc w komórkach praktycznie nie ma wolnego tlenu.

Zgodnie z tymi samymi prawami dwutlenek węgla przechodzi z komórek przez płyn tkankowy do naczyń włosowatych. Uwolniony dwutlenek węgla sprzyja dysocjacji oksyhemoglobiny i sam łączy się z hemoglobiną, tworząc karboksyhemoglobina transportowane do płuc i uwalniane do atmosfery. W krwi żylnej wypływającej z narządów dwutlenek węgla jest zarówno w stanie związanym, jak i rozpuszczonym w postaci kwasu węglowego, który w naczyniach włosowatych płuc łatwo rozkłada się na wodę i dwutlenek węgla. Kwas węglowy może również wchodzić w związki z solami osocza, tworząc wodorowęglany.

W płucach, do których dostaje się krew żylna, tlen ponownie nasyca krew, a dwutlenek węgla ze strefy wysokiego stężenia (naczyń włosowatych płuc) przechodzi do strefy niskiego stężenia (pęcherzyków płucnych). W przypadku normalnej wymiany gazowej powietrze w płucach jest stale zastępowane, co osiąga się poprzez rytmiczne ataki wdechu i wydechu, spowodowane ruchami mięśni międzyżebrowych i przepony.

Transport tlenu w organizmie

Znaczenie oddychania.

Oddech to zespół procesów fizjologicznych, które zapewniają wymianę gazową między organizmem a środowiskiem ( oddychanie zewnętrzne) oraz procesy oksydacyjne w komórkach, w wyniku których uwalniana jest energia ( oddychanie wewnętrzne). Wymiana gazów między krwią a powietrze atmosferyczne (wymiana gazowa) - przeprowadzane przez narządy oddechowe.

Jedzenie jest źródłem energii w ciele. Głównym procesem uwalniającym energię tych substancji jest proces utleniania. Towarzyszy mu wiązanie tlenu i tworzenie dwutlenku węgla. Biorąc pod uwagę brak rezerw tlenu w organizmie człowieka, jego ciągłe dostarczanie jest niezbędne. Zaprzestanie dostępu tlenu do komórek organizmu prowadzi do ich śmierci. Z drugiej strony dwutlenek węgla powstający w procesie utleniania substancji musi zostać usunięty z organizmu, ponieważ nagromadzenie jego znacznej ilości zagraża życiu. Pochłanianie tlenu z powietrza i uwalnianie dwutlenku węgla odbywa się poprzez układ oddechowy.

Biologiczne znaczenie oddychania to:

• dostarczanie organizmowi tlenu;
• usuwanie dwutlenku węgla z organizmu;
• utlenianie związków organicznych BJU z uwolnieniem energii niezbędnej do życia człowieka;
• usuwanie końcowych produktów przemiany materii ( opary wody, amoniaku, siarkowodoru itp.).

Oddech- to jest dla nas tak naturalny proces, że chyba mało kto myśli o tym, jak oddychamy i co. Myślałem o tym jako dziecko, kiedy mój oddech był zakłócony przez przeziębienie. Wtedy mój zatkany nos po prostu nie pozwalał mi myśleć o niczym innym.

Czym wszyscy oddychamy

Od szkolnej ławki wszyscy wiemy, że człowiek może oddychać tlen jest potrzebny. Jest jednym z najbardziej ważne elementy niezbędne do utrzymania życia na naszej planecie z Tobą w formie, do której jesteśmy przyzwyczajeni. Tlen znajduje się nie tylko w powietrzu. Jest także składnikiem hydrosfery Ziemi. Z tego powodu woda też ma życie.

Jak pierwiastek chemiczny znaleziono tlen Carl Schele w 1773 roku.

Fakty dotyczące tlenu

Tlen jest nie tylko niezbędnym, ale także bardzo ciekawym pierwiastkiem. dam wybór interesujące fakty o których być może jeszcze nie słyszałeś:

Co się stanie, jeśli oddychasz czystym tlenem?

Jak powiedziałem powyżej, tlen w czysta forma aw wysokich stężeniach jest niebezpieczny, a nawet trujący. A co stanie się z człowiekiem, jeśli będzie nim oddychał przez jakiś czas?

Zwykłe dla nas normalna zawartość tlenu w powietrzu o 21% . Zatrucie organizmu następuje, gdy zawartość ta wzrośnie do 50%. Może to prowadzić do wzrostu stężenia dwutlenku węgla w organizmie, drgawek, kaszlu, utraty wzroku i ostatecznie śmierci.

Sztuka oddychania polega na tym, aby prawie nie wydychać dwutlenku węgla i tracić go w jak najmniejszym stopniu. Na przykład reakcją biosyntezy roślin jest pochłanianie dwutlenku węgla, wykorzystanie węgla i uwalnianie tlenu, i to w tym czasie na planecie istniała bardzo bujna roślinność. Dwutlenek węgla CO2 jest stale wytwarzany w komórkach organizmu.

Oddychanie to wymiana gazów z jednej strony między krwią a środowiskiem zewnętrznym (oddychanie zewnętrzne), z drugiej strony wymiana gazów między krwią a komórkami tkanki (oddychanie wewnętrzne lub tkankowe).

Dlaczego ludzie potrzebują dwutlenku węgla?

Tlen bierze udział w metabolizmie. Dlatego zaprzestanie dopływu tlenu prowadzi do śmierci tkanek i organizmu. Głównym elementem Układ oddechowy ludzkiego ciała to płuca, które pełnią główną funkcję oddychania - wymiany tlenu i dwutlenku węgla między ciałem a środowiskiem zewnętrznym. Taka wymiana jest możliwa dzięki połączeniu wentylacji, dyfuzji gazów przez błonę pęcherzykowo-włośniczkową i krążenia płucnego.

Jak jest rozprowadzany dwutlenek węgla w atmosferze ziemskiej?

Podczas oddychania zewnętrznego tlen z otoczenie zewnętrzne dostarczane do pęcherzyków płucnych. Proces oddychania zewnętrznego rozpoczyna się od górnych dróg oddechowych, które oczyszczają, ogrzewają i nawilżają wdychane powietrze. Wentylacja płuc zależy od wymiany oddechowej i częstości oddechów. Dyfuzja tlenu odbywa się przez acinus - jednostka strukturalna płuca, które składa się z oskrzelików oddechowych i pęcherzyków płucnych.

Tlen jest potrzebny organizmom do oddychania. Brak tlenu w powietrzu wpływa na życie organizmów żywych. Jeśli ilość tlenu w powietrzu zmniejszy się do 1/3 swojej części, to osoba traci przytomność, a gdy spadnie do 1/4, oddech ustaje i następuje śmierć.

Jest wdmuchiwany do wielkich pieców w celu przyspieszenia wytopu metalu. Podczas spalania powstaje dwutlenek węgla (drewno, torf, węgiel, olej). Wiele z nich jest uwalnianych do powietrza podczas oddychania przez organizmy, w tym człowieka. Będąc cięższym od powietrza, dwutlenek węgla jest jeszcze położony w niższych warstwach atmosfery, gromadzi się w zagłębieniach ziemi (jaskinie, kopalnie, wąwozy).

Człowiek powszechnie używa dwutlenku węgla do gazowania owoców i woda mineralna po butelce. Dwutlenek węgla, podobnie jak tlen, pod wpływem silnego sprężenia i niskiej temperatury ze stanu gazowego przechodzi w stan ciekły i stały. Dwutlenek węgla w stanie stałym nazywany jest suchym lodem. Jest stosowany w zimne pokoje podczas konserwowania lodów, mięsa i innych produktów.

Dwutlenek węgla nie wspomaga spalania, jest cięższy od powietrza, dlatego służy do gaszenia pożarów. Dlaczego ludzie i inne żywe organizmy nie mogą żyć bez tlenu? Dlaczego w powietrzu zawsze jest tlen? Jak powstaje ciekły tlen i gdzie jest używany?

Skąd w sodzie biorą się bąbelki (dwutlenek węgla)?

Powietrze to mieszanina gazów naturalnych – azotu, tlenu, argonu, dwutlenku węgla, wody i wodoru. Jest podstawowym źródłem energii dla wszystkich organizmów i kluczem do zdrowego wzrostu i długiego życia. Dzięki powietrzu w organizmach zachodzi proces przemiany materii i rozwoju. Podstawowymi składnikami niezbędnymi do wzrostu i życia roślin są tlen, dwutlenek węgla, para wodna i powietrze glebowe. Tlen jest niezbędny do oddychania, a dwutlenek węgla do odżywiania węglem.

Korzenie, liście i łodygi roślin również potrzebują tego pierwiastka. Dwutlenek węgla przedostaje się do rośliny przez szparki do podłoża liściowego, wnikając do komórek. Im wyższe stężenie dwutlenku węgla, tym lepsze życie roślin. Powietrze odgrywa również szczególną rolę w tworzeniu tkanek mechanicznych roślin lądowych.

Wiek, płeć, rozmiar i aktywność fizyczna są bezpośrednio związane z ilością zużytego powietrza. Zwierzęta są bardzo wrażliwe na brak tlenu. Prowadzi to do nagromadzenia w organizmie szkodliwych substancji toksycznych. Tlen jest niezbędny do nasycenia krwi i tkanek żywej istoty. Dlatego przy braku tego pierwiastka u zwierząt przyspiesza się oddychanie, przyspiesza przepływ krwi, zmniejszają się procesy oksydacyjne w organizmie, a zwierzę staje się niespokojne.

Dwutlenek węgla nie jest winny globalnego ocieplenia

Powietrze jest istotnym czynnikiem dla człowieka. Jest przenoszony przez krew w całym ciele, nasycając każdy organ i każdą komórkę ciała. To w powietrzu następuje wymiana ciepła organizmu człowieka z otoczeniem. Istotą tej wymiany jest konwekcyjne uwalnianie ciepła i odparowywanie wilgoci z ludzkich płuc. Za pomocą oddychania osoba nasyca ciało energią. Powodem tego jest przemysłowa i technogeniczna działalność człowieka.

Osoba dorosła, będąc w spoczynku, wykonuje średnio 14 ruchów oddechowych na minutę, jednak częstość oddechów może ulegać znacznym wahaniom (od 10 do 18 na minutę). Dorosły wykonuje 15-17 oddechów na minutę, a noworodek 1 oddech na sekundę. Zwykle spokojny wydech następuje w dużej mierze biernie, podczas gdy wewnętrzne mięśnie międzyżebrowe i niektóre mięśnie brzucha pracują aktywnie.

Rozróżnij górne i dolne drogi oddechowe. Symboliczne przejście górnych dróg oddechowych do dolnych odbywa się na skrzyżowaniu układu pokarmowego i oddechowego w górnej części krtani. Wdech i wydech odbywa się poprzez zmianę wielkości klatki piersiowej za pomocą mięśni oddechowych. Podczas jednego oddechu (w stanie spokoju) do płuc dostaje się 400-500 ml powietrza. Ta objętość powietrza nazywana jest objętością oddechową (TO). Ta sama ilość powietrza dostaje się do atmosfery z płuc podczas cichego wydechu.

Po maksymalnym wydechu w płucach pozostaje około 1500 ml powietrza, zwanej objętością resztkową płuc. Oddychanie jest jedną z niewielu funkcji organizmu, które można kontrolować świadomie i nieświadomie. Rodzaje oddychania: głębokie i płytkie, częste i rzadkie, górne, środkowe (piersiowe) i dolne (brzuszne).

Płuca (łac. pulmo, inne greckie πνεύμων) znajdują się w jamie klatki piersiowej, otoczone kośćmi i mięśniami klatki piersiowej. Oprócz, Układ oddechowy uczestniczy w tak ważnych funkcjach jak termoregulacja, tworzenie głosu, zapach, nawilżanie wdychanego powietrza.

Wraz ze spadkiem temperatury otoczenia wzrasta wymiana gazowa u zwierząt stałocieplnych (zwłaszcza małych) w wyniku wzrostu produkcji ciepła. U ludzi przy pracy z umiarkowaną mocą wzrasta po 3-6 minutach. po uruchomieniu osiąga pewien poziom, a następnie pozostaje na tym poziomie przez cały czas pracy. Badania zmian wymiany gazowej w normie Praca fizyczna są wykorzystywane w fizjologii pracy i sportu, w klinice do oceny stanu funkcjonalnego układów biorących udział w wymianie gazowej.

Jakie jest zastosowanie tlenu w przemyśle? Okazało się, że dwutlenek węgla, do pewnego limitu, przyczynia się do pełniejszego przyswajania tlenu przez organizm. Dwutlenek węgla bierze również udział w biosyntezie białka zwierzęcego, niektórzy naukowcy uważają to za: możliwa przyczyna istnienie gigantycznych zwierząt i roślin wiele milionów lat temu.