Физиология животных

1. ФИЗИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ

Лектор – доктор биологических наук, профессор
ТУЛЕУТАЙ НЕСИПБАЕВИЧ

2. 5 – ЛЕКЦИЯ Физиология дыхательной системы

Сущность и значение дыхания.
Механизм дыхания
Химизм дыхания.
Регуляция дыхания.
Задания:
Типы дыхания;
Частота дыхания у разных видов животных;
Гипоксия и ее виды;
Особеннности дыхания у птиц.

3.

Дыхание - совокупность процессов, обеспечивающих обмен
кислородом и углекислым газом между внешней средой и
организмом.
Сущность дыхания заключается в поступлении кислорода в
организм и выведении углекислого газа из него.
Значение дыхания – обеспечиваются окислительные процессы и
образуется
энергия,
необходимая
для
жизнедеятельности
организма.
Дыхательной
системой
называют
совокупность
органов,
обеспечивающих снабжение организма кислородом, выведение
углекислого газа и освобождение энергии, необходимой для
жизнедеятельности. У позвоночных и человека она включает
органы внешнего дыхания и транспорта газов, органеллы,
обеспечивающие тканевое дыхание, механизмы регуляции и
интеграции системы в единое целое.
Дыхательным аппаратом называют совокупность органов,
осуществляющих дыхательную функцию организма. Дыхательный
аппарат позвоночных включает воздухоносные пути (носовую
полость,
гортань,
трахею
и
бронхи)
и
респираторный
(дыхательный) отдел, состоящий из альвеол легких, в которых
происходит газообмен.

4.

Этапы дыхания
1) газообмен между легочным воздухом и
внешним атмосферным воздухом — внешнее
дыхание (вентиляция легких);
2) обмен газов в легких между альвеолярным
воздухом и кровью капилляров малого круга
кровообращения;
3) транспорт газов кровью по всему организму;
4) обмен газов в тканях между кровью
капилляров большого круга кровообращения и
клетками тканей и органов;
5) потребление О2 и выделение СО2 в клетках
(биологическое окисление в митохондриях
клеток).

5.

Легкие состоят из 300.000.000.000 капилляров, опутывающих
более 300 миллионов альвеол. Если эти капилляры вытянуть в
одну линию, они растянутся на 2400 километров. Поверхность
легких — порядка 100 квадратных метров.
Структурной основой легких являются альвеолы. В
легких нет мышечных элементов.

6.

Стенки альвеол состоят из одного слоя плоских
эпителиальных клеток, окруженных эластическими
волокнами и кровеносными капиллярами.
Внутренняя
поверхность
альвеол
покрыта
сурфактантом.

7.

Механизм дыхания
Акт вдоха обеспечивается сокращением наружных
межреберных мышц, приподнимающих ребра и слегка
отводящих их в сторону, и диафрагмы. При этом объём
грудной клетки расширяется в продольном и поперечном
направлениях и давление воздуха в альвеолах легких
становится меньше атмосферного на 1-3 мм рт.ст., что
приводит к движению воздуха из окружающей среды в
легкие - происходит вдох.
Акт выдоха начинается с расслабления наружных
межреберных мышц и диафрагмы. Вследствие этого под
действием
эластических
сил
легких,
давления
внутренних органов, а также силы тяжести грудной клетки
объем ее уменьшается. В результате объем легких
уменьшается, давление воздуха в них становится выше
атмосферного, происходит выдох.
В течение дня человек дышит около 23 040 раз

8.

Между легкими и стенками грудной клетки имеется плевральная
полость, где давление равно 745-754 мм.рт ст., т.е. ниже
атмосферного на 6-15 мм. Это обстоятельство имеет большое
значение в механизме дыхания. Если проколоть грудную стенку так,
чтобы воздух вошел в плевральную полость (пневмоторакс), то
лёгкие тут же спадут (ателектаз). В норме лёгкие в грудной клетке
всегда находятся в несколько растянутом состоянии, но во время
вдоха
их растяжение резко увеличивается, а при выдохе
уменьшается.
Благодаря
эластичности
легких,
наличию
отрицательного давления в плевральной полости легкие следуют за
движущимися стенками грудной клетки и пассивно растягиваются.

9.

Частота дыхания у животных
Животные
Лошадь
Верблюд
КРС
Овца
Коза
Олень
Частота
дыхания
8-16
5-12
10-30
8-20
10-18
8-16
Животные
Собака
Кошка
Кролик
Голубь
Курица
Крыса
Мыш
Частота
дыхания
10-30
10-25
10-15
22-25
50-70
100-150
200

10.

ЖЕЛ = дыхательный воздух (0,5) + дополнительный
воздух (1,5)+ резервный воздух (1,5); (5-6+10-12+1012).
Остаточный воздух = у чел 1 л (лошади 10л);
Альвеолярный воздух = резервный в + остаточ. в;
ОЕЛ = ЖЕЛ + Остаточный воздух;
Вентиляция легких – процесс обновления газового
состава альвеолярного воздуха. Ее интенсивность
определяется глубиной вдоха и частотой дыхания.
Коэффицент легочной вентиляции – отношение
дыхательного воздуха к альвеолярному воздуху.

11.

Состав вдыхаемого, альвеолярного и выдыхаемого воздуха
Вдыхаемый воздух, %
- О2 – 20,82, СО2 – 0,03, N – 79,15
Альвеоларный воздух, % - О2 – 13,9,
СО2 – 5,62, N – 80,48
Выдыхаемый воздух, %
СО2 – 4,0,
- О2 – 16,3,
N – 79,7
В альвеолярном воздухе по сравнению с вдыхаемым
содержание О2 уменьшается, а СО2 увелиивается, во
выдыхаемом же воздухе по сравнению с альвеолярным
содержание О2 увеличивается, СО2 - уменьшается. Как это
можно объяснить?
В газообмене участвуют только О2 и СО2. Почему?
Парциальное давление – давление отдельного газа,
входящего в состав газовой смеси.

12.

Показатели парциального давления газов (мм рт.ст.)
Дыхательный воздух
Альвеолярный воздух
Выдыхаемый воздух
Артериальная кровь
Венозная кровь
Тканевая жидкость
Ткань
- О2 – 159, СО2 – 0,3, N – 595
- О2 – 101, СО2 – 40, N – 573
- О2 – 116, СО2 – 32, N – 565
- О2 – 95, СО2 – 40, N – 573
- О2 – 40, СО2 – 46, N – 573
- О2 – 20, СО2 – 46, N – 573
- О2 – 0, СО2 – 60, N – 573
Газовый состав крови (v %):
Артериальная кровь – О2 – 18-20, СО2 – 40,
Венозная кровь
- О2 – 12,
N – 1,0
СО2 – 50-56, N – 1,0
Коэффициент использования О2 тканями – 40 %.

13.

Вентиляцией называют процесс обновления состава альвеолярного
воздуха при вдохе и выдохе.
При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл
воздуха (лошадь 5 л.). Это дыхательный объем воздуха. Около 70 %
вдыхаемого воздуха поступает в лёгкие, остальные 25- 30 % остаются в
воздухоносных путях (гортань, трахея, бронхи, бронхиолы) и не
принимают непосредственного участия в газообмене, поэтому верхние
дыхательные пути называют вредным пространством.
Сверх дыхательного воздуха при глубоком вдохе человек может
дополнительно вдохнуть еще около 1500 мл воздуха, лошадь – 10-12 л.
(дополнительный объем вдоха). После спокойного выдоха человек
способен выдохнуть около 1500 мл, лошадь – 10-12 л. (резервный
объем выдоха). Сумма трех указанных объемов составляет жизненную
емкость легких (ЖЕЛ). ЖЕЛ зависит от возраста, пола и физической
подготовки человека.
После самого глубокого выдоха в лёгких остаётся воздух (остаточный
воздух). Сумма жизненной емкости и остаточного воздуха называется
общей емкостью легких. Сумма резервного и остаточного воздуха
называется альвеолярным воздухом. Объём альвеолярного воздуха у
лошадей составляет 22 литра. Поскольку при спокойном дыхании
лошадь вдыхает 5 л. воздуха, из которых в альвеолы поступает только 70
%, или 3,5 л., то при каждом вдохе в альвеолах вентилируется только 1/6

14.

Химизм дыхания – газообмен в легких

15.

Транспорт газов кровью
В артериальной крови содержится 20 v% О2 - из
них 0,3 v% транспортируется в растворенном
виде плазмой, остальная часть транспортируется
в виде химического соединения с гемоглобином –
в виде HbO2.
В венозной крови содержится 50-56 v% СО2 –
из них 2,7 v% транспортируется в растворенном
виде плазмой, 4-5 v% в виде HbСO2, остальная
часть транспортируется плазмой в виде
NaHCO3, эритроцитами в виде KHCO3.

16.

Роль эритроцитов в газообмене

17.

Газовый состав крови
Артериальная кровь О2 18-20 V%, СО2 40 V%,
N–1
V%.
Венозная кровь
О2 - 12 V%, СО2 - 50-56 V%, N- 1
V%.
Транспорт кислорода. ННb + О2
НН b О2
Транспорт углекислого газа
ННb О2 + КНСО3
КНb О2 + Н2СО3
Карбоангидраза
Н2СО3
Н2О + СО2

18.

Теории тканевого дыхания
Пероксидазная теория Баха (теория активирования О2:
Оксигеназа + О2 = Оксигеназа перекись (Оксигаза- ½ О2)
Оксигеназа – ½ О2 +R + Пероксидаза = R1 + оксигеназа
Дегидрогеназная теория Палладина:
R + дегидрогеназа - H = R1 + Н2О

19.

Регуляция дыхания
Центр Лумсдена
ЦЕНТР ДЫХАНИЯ
Продолговатый мозг
Легалуа-1812, Флуранс-1822
Миславский- 1885
Центр вдоха
Инспираторы
Вдох
Центр выдоха
Экспираторы
Выдох
Барорецепторы легких
Кровь
СО2
Автоматизм
центра
И.М.Сеченов

20.

Опыт Фредерика
Доказано,
что
основным
гуморальным
регулятором
дыхания
является
СО2.
Дыхательный центр обладает автоматизмом.

21.

22.

Схема тканевого дыхания
Цитохр
флав.ферм
R
Протондар
О2 = Н2О + АТФ
R –CO-COOH + H2O = H2COOH + CO2

23.

Дыхательная система
Длина лёгочной доли
25 см
Масса лёгкого
Число лёгочных пузырьков
(альвеол)
Их внутренняя поверхность
1200 г
850000000
90 м2
Ёмкость:
Жизненная ёмкость лёгких
Глубина вдоха
Резервный объём выдоха
4,1 л
0,5 л
1,8 л
Резервный объём вдоха
Ежедневный поток кислорода
Длинна капилляров в альвеолах
1,8 л
700 л
13000 м

24.

Сущностью дыхания являются окислительные процессы, которые
напоминают горение. Но при обычном горении кислород
непосредственно присоединяется к окисляемому веществу. При
биологическом окислении органических веществ у них отнимается
водород, который, в свою очередь, восстанавливает кислород,
образуя воду.
У человека в дыхании принимает участие вся поверхность тела, от
самого толстого эпидермиса пяток до покрытой волосами кожи
головы. Особенно усиленно дышит кожа на груди, спине и животе.
Интересно, что по интенсивности дыхания эти участки кожи
значительно превосходят легкие. Так, например, с одинаковой по
размеру дыхательной поверхности кислорода здесь может
поглощаться на 28, а выделяться углекислого газа даже на 54
процента больше, чем в легких.
Однако доля участия кожи в общем дыхательном балансе человека
по сравнению с легкими ничтожна. Ведь общая ее поверхность у
человека едва достигает 2 квадратных метров, тогда как поверхность
легких, если развернуть все 700 миллионов альвеол составляет по
меньшей мере 90–100, то есть в 45–50 раз больше.
Из легких за сутки испаряется 150–500 граммов воды, а через кожу
еще больше

25.

Влияние блуждающего нерва на дыхание

26.

Схема газообмена у птиц