| Текущая версия |
Ваш текст |
| Строка 1: |
Строка 1: |
| :'''''Источник статьи:''' Большая российская энциклопедия''<ref name="БРЭ">[https://bigenc.ru/biology/text/1971906 ''Дмитриева Г. А.'' ДЫХАНИЕ // Большая российская энциклопедия. Электронная версия (2017); 10.12.2020.]</ref> | | :'''''Источник статьи:''' Биологический энциклопедический словарь''<ref name="БЭС">[http://enc-dic.com/biology/Dhanie-1817.html Биологический энциклопедический словарь / Гл.ред. М.С.Гиляров. М.: Сов.энциклопедия, 1996 г. Статья "Дыхание"]</ref> |
|
| |
|
| '''ДЫХА́НИЕ''' – одна из основных жизненных функций; совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организмы кислорода О<sub>2</sub> и использование его в окислительно-восстановительных реакциях с высвобождением энергии, необходимой для поддержания жизнедеятельности. | | '''Дыхание''' — одна из основных жизненных функций, совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм [[кислород]]а, использование его в окислительно-восстановительных процессах, а также удаление из организма [[углекислый газ|углекислого газа]] и некоторых других соединений, являющихся конечными продуктами обмена веществ. |
|
| |
|
| По мере увеличения концентрации О<sub>2</sub> в атмосфере Земли происходил переход от анаэробного расщепления питательных веществ к более эффективному – аэробному, связанному с использованием организмами кислорода O<sub>2</sub> и удалением диоксида углерода СО<sub>2</sub> (см. [[газообмен]]).
| | == Дыхание животных и человека == |
|
| |
|
| Различают внешнее дыхание, обеспечивающее обмен газов между организмом и окружающей средой, и тканевое, или клеточное, дыхание – совокупность окислительно-восстановительных реакций, протекающих в живых клетках (см. [[биологическое окисление]]).
| | У простейших, губок, кишечнополостных и некоторых других организмов обмен газов между клетками и средой осуществляется путём диффузии через поверхность [[тело|тела]]. С усложнением организации и увеличением размеров тела развиваются спец. структуры или органы, принимающие на себя дыхательные функции, а также система кровообращения, в которой циркулирует кровь или гемолимфа, способные связывать и переносить O<sub>2</sub> и CO<sub>2</sub>. |
|
| |
|
| == Дыхание у животных и человека ==
| | У позвоночных животных и человека процесс дыхания включает внешнее дыхание, обеспечивающее обмен газов между внешней средой и кровью в органах дыхания, перенос O<sub>2</sub> кровью от органов внешнего дыхания ко всем органам и тканям, а от них — CO<sub>2</sub> в обратном направлении, и тканевое дыхание. |
|
| |
|
| У простейших, губок, кишечнополостных и некоторых других организмов обмен газов между клетками и средой осуществляется путём диффузии через поверхность тела (прямое дыхание). | | У многих водных животных внешнее дыхание осуществляется поверхностью [[тело|тела]] и жабрами. |
|
| |
|
| С усложнением организации и увеличением размеров тела развиваются специфические структуры ([[органы дыхания]]), принимающие на себя функцию дыхания, а также система [[кровообращение|кровообращения]], ответственная за транспорт кислорода О<sub>2</sub> и углекислого газа СО<sub>2</sub> кровью или гемолимфой и обмен газами в органах дыхания.
| | [[Тело]] наземных членистоногих пронизано густой сетью трубочек — трахей, подводящих воздух к тканям. |
|
| |
|
| У многих водных животных внешнее дыхание осуществляется поверхностью тела и [[жабры|жабрами]].
| | === Легочное дыхание === |
|
| |
|
| Тело наземных членистоногих пронизано густой сетью воздухоносных трубочек – [[трахеи|трахей]].
| | Лёгочное дыхание, обеспечивающее наибольшую активность газообмена, развивается у земноводных (сочетается с кожным дыханием), но доминирующее значение приобретает у птиц (существенное значение имеют воздушные мешки) и млекопитающих, у которых оно обеспечивается ритмической работой дыхательных [[мышцы|мышц]] (главным образом межрёберных и диафрагмы). |
|
| |
|
| Лёгочное дыхание, обеспечивающее наибольшую активность газообмена, развивается у земноводных (в сочетании с кожным), но доминирующее значение приобретает у птиц и млекопитающих.
| | У млекопитающих и человека газообмен происходит в основном в альвеолах лёгких и лишь около 2% O<sub>2</sub> поступает в кровь через кожу. |
|
| |
|
| Внешнее и тканевое дыхание наряду с кровообращением и со специфической газотранспортной средой – кровью (или гемолимфой), а также аппарат регуляции дыхания образуют [[дыхательная система|дыхательную систему]].
| | === Газообмен === |
|
| |
|
| У млекопитающих и человека газообмен происходит в основном в альвеолах лёгких; около 2% О<sub>2</sub> может поступать в кровь через кожу. | | Количество воздуха, вентилируемого лёгкими в 1 минуту, называется минутным объёмом дыхания (МОД). У человека в состоянии покоя он составляет 5—8 л/мин, во время физической работы — до 100 и более л/мин. Обмен газов между альвеолярным воздухом и венозной кровью, поступающей в капилляры лёгких, осуществляется через алвеоло-капиллярную мембрану благодаря разности парциального давления O<sub>2</sub> (60—70 мм рт. ст.) и CO<sub>2</sub> (7 мм рт. ст.), а транспорт O<sub>2</sub> кровью — в основном за счёт обратимого присоединения его к молекуле гемоглобина. Переход O<sub>2</sub> в ткани происходит при парциальном давлении его в артериальной крови, равном 100 мм рт. ст., а в тканях — 0—40 мм рт. ст. CO<sub>2</sub> переходит из тканей в кровь и из крови в альвеолы также благодаря перепадам его парциального давления: в тканях — около 60, в венозной крови — около 47, в альвеолах — около 35 мм рт. ст. Около 80% CO<sub>2</sub> переносится кровью в виде соединений с ионами щелочных металлов (бикарбонатов) и частично в связанной с гемоглобином форме (карбгемоглобин). Интенсивность газообмена характеризуется величиной дыхательного коэффициента. |
|
| |
|
| Количество воздуха, вентилируемого лёгкими за 1 минуту, называют минутным объёмом дыхания (МОД). У человека в состоянии покоя он составляет 5–8 л/мин, во время физической работы – до 100 и более л/мин. Газообмен осуществляется через альвеоло-капиллярную мембрану благодаря разности парциального давления О<sub>2</sub> (60–70 мм рт.ст.) и СО<sub>2</sub> (7 мм рт. ст.), а транспорт О<sub>2</sub> кровью – в основном за счёт обратимого присоединения его к молекуле [[гемоглобин]]а. Переход О<sub>2</sub> в ткани происходит при его парциальном давлении в артериальной крови, равном 100 мм рт. ст., а в тканях – менее 40 мм рт. ст. СО<sub>2</sub> переходит из тканей в кровь и из крови в альвеолы также благодаря перепаду парциального давления: в тканях около 60, в венозной крови около 47, в альвеолах – около 35 мм рт. ст. Около 80% СО<sub>2</sub> переносится кровью в виде соединений с ионами щелочных металлов (дикарбонатов) и частично в растворённом состоянии и в связанной с гемоглобином форме.
| | === Тканевое дыхание === |
|
| |
|
| Регуляция дыхания осуществляется центральной нервной системой. Рефлекторные сокращения дыхательных мышц обеспечиваются двигательными нервами, ядра которых расположены в передних рогах серого вещества спинного мозга. Ритмичную смену вдоха и выдоха, координацию деятельности спинномозговых нервов обеспечивает дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге. В варолиевом мосту находится пневматический центр, который совместно с дыхательным центром служит регулятором ритма дыхания. В регуляции ритма и частоты дыхания большое значение имеют лёгочные рецепторы, импульсы от которых по блуждающим нервам поступают в дыхательный центр.
| | Потребление O<sub>2</sub> клетками и тканями лежит в основе тканевого дыхания, представляющего собой совокупность окислительно-восстановительных процессов и приводящего к распаду различных органических соединений с образованием конечных продуктов обмена веществ и высвобождением энергии, используемой организмом для осуществления физиологических функций. |
|
| |
|
| Главным фактором, регулирующим дыхание, является концентрация CO<sub>2</sub> в крови; повышение его содержания ведёт к усиленным сокращениям дыхательной мускулатуры и увеличению МОД и сопровождается удалением избыточного CO<sub>2</sub> из организма. Гомеостатический механизм регуляции содержания O<sub>2</sub> и CO<sub>2</sub> в крови связан с наличием в сонных артериях рецепторов, чувствительных к изменениям химического состава крови и обеспечивающих быстрые реакции дыхательного центра на изменение парциального давления O<sub>2</sub> и CO<sub>2</sub> в крови. Центральные хеморецепторы, расположенные на поверхности продолговатого мозга, реагируют на изменения CO<sub>2</sub> в спинномозговой жидкости.
| | === Регуляция дыхания === |
|
| |
|
| Регуляция дыхания направлена не только на автоматическое поддержание гомеостатических констант парциального давления O<sub>2</sub> и CO<sub>2</sub>, но и на предупреждение возможных отклонений. При нарушениях дыхания и механизмов его регуляции возникают изменения газового состава крови. | | Регуляция дыхания осуществляется центральной нервной системой. Рефлекторные сокращения дыхательной мускулатуры обеспечиваются двигательными нервами, ядра которых расположены в передних рогах серого вещества спинного мозга. Ритмичную смену вдоха и выдоха, координацию деятельности спинно-мозговых нервов обеспечивает дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге. В варолиевом мосту находится пневматаксический центр, который совместно с дыхательным центром служит регулятором ритма дыхания. В регуляции ритма дыхания, его частоты и глубины большое значение имеют лёгочные рецепторы, импульсация от которых по блуждающим нервам поступает в дыхательный центр. Главным фактором, регулирующим дыхание, является концентрация CO<sub>2</sub> в крови (повышение его содержания ведёт к усиленным сокращениям дыхательной мускулатуры и увеличению МОД) и сопровождается удалением избыточного CO<sub>2</sub> из организма. Гомеостатический механизм регуляции содержания O<sub>2</sub> и CO<sub>2</sub> в крови связан с наличием в сонных артериях рецепторов, чувствительных к изменениям химического состава крови и обеспечивающих быстрые реакции дыхательного центра на изменения напряжения O<sub>2</sub> и CO<sub>2</sub> в крови. Центральные хеморецепторы, расположенные на поверхности продолговатого мозга, реагируют на изменения CO<sub>2</sub> в ликворе. Регуляция дыхания направлена не только на автоматическое поддержание гомеостатических констант парциального давления O<sub>2</sub> и CO<sub>2</sub>, но и на предупреждение возможных отклонений. При нарушениях дыхания и механизмов его регуляции возникают изменения газового состава крови. |
|
| |
|
| == Дыхание растений == | | == Дыхание растений == |
| Дыхание растений происходит главным образом за счёт окисления углеводов, образуемых в процессе фотосинтеза, протекающего в клетках одновременно с дыханием.
| |
|
| |
|
| Растения дышат постоянно: и днём, и ночью. Кислород воздуха поступает в клетки различных органов растений преимущественно через многочисленные устьица (их особенно много в листьях) и сильно разветвлённую сеть межклеточных воздухоносных каналов; кроме того, клетки используют кислород О<sub>2</sub>, выделяемый в ходе [[фотосинтез]]а. Интенсивность дыхания определяется количеством выделяемого углекислого газа СО<sub>2</sub> или потребляемого О<sub>2</sub> на 1 г сухой массы за час и варьирует в пределах от 0,02–0,10 до 715 мг газа. Самой высокой интенсивностью дыхания отличаются молодые, быстро растущие органы и ткани: прорастающие семена, развивающийся зародыш, листья, способные к быстрым делениям клетки камбия и осуществляющие транспорт веществ клетки флоэмы, репродуктивные органы (включая цветки). Интенсивность дыхания максимальна перед цветением; у пестиков она в 20 раз больше, чем у лепестков.
| | Дыхание растений присуще всем органам, тканям и клеткам; осуществляется главным образом за счёт углеводов. Интенсивность дыхания, определяемая по количеству поглощённого O<sub>2</sub> или выделенного CO<sub>2</sub>, у разных частей растений неодинакова. Самой высокой интенсивностью дыхания отличаются молодые, быстро растущие органы и ткани. У целого растения наиболее активно дышат репродуктивные органы, затем листья, слабее — стебли и корни. Повышенная интенсивность дыхания присуща светолюбивым растениям (по сравнению с теневыносливыми), а также высокогорным растениям, адаптированным к пониженному парциальному давлению O<sub>2</sub>. Дыхание усиливается с повышением температуры окружаю среды, возрастая в 2—3 раза при потеплении на каждые 10°. Однако, достигнув определенного максимума, дыхание. начинает ослабевать и при температуре 45—50° практически прекращается. При низких значениях температуры дыхание растений резко снижается, но в тканях их зимующих органов (почки лиственных деревьев, иглы хвойных) слабое дыхание обнаруживается и при значительных морозах. |
|
| |
|
| Незадолго до начала старения организма происходит так называемый климактерический подъём дыхания, что обусловлено накоплением в клетках этилена, активирующего дыхательные ферменты.
| | Дыхание стимулируется механическим и химическим раздражением растений (поранение, некоторые яды и т. п.). |
|
| |
|
| Растения, закончившие рост или находящиеся в покое, характеризуются низкой интенсивностью дыхания. Светолюбивые растения дышат интенсивнее теневыносливых.
| | В ходе развития растения и его органов закономерно меняется интенсивность дыхания. Сухие (покоящиеся) семена дышат очень слабо; при набухании и последующем прорастании семян дыхание усиливается в сотни и тысячи раз. С окончанием периода активного роста растений дыхание их тканей ослабевает, что связано с процессами старения протоплазмы. |
| | |
| Дыхание осуществляется при температуре от –25 °С до +50–60 °C. Считается, что для растений умеренной зоны дыхание оптимально при +37–38 °C. Сильное кратковременное охлаждение или нагревание растений, как и переменные температуры, стимулируют дыхание, поэтому урожай (семена, клубни, плоды) обычно хранят в помещениях с постоянной температурой. Интенсивность дыхания возрастает с увеличением оводнённости клеток листьев до 80%, так как вода влияет на ширину устьичных щелей, через которые идёт газообмен. Дальнейший рост количества воды и накопление её в межклетниках мешает диффузии О<sub>2</sub> и тормозит дыхание.
| |
| | |
| Некоторые растения, корни которых испытывают длительный дефицит О<sub>2</sub>, выработали различные приспособления, стимулирующие дыхание, например образование у болотного кипариса и прибрежных растений, периодически затапливаемых водой, дыхательных корней, поглощающих О<sub>2</sub> из воздуха и снабжающих им остальные корни, или формирование у риса специальной ткани (аэренхимы) с крупными межклетниками, которые служат резервуаром О<sub>2</sub>.
| |
| | |
| Дыхание могут стимулировать любые механические или химические воздействия (ранение, высокая концентрация некоторых веществ, в том числе токсичных). Оно зависит также от фотосинтеза: рост растения и увеличение его массы возможны лишь тогда, когда органических веществ синтезируется больше, чем окисляется при дыхании.
| |
| | |
| Различают дыхание, поддерживающее жизнедеятельность, и дыхание, поддерживающее рост. В оптимальных условиях в проростках, кончиках корней, при распускании листьев интенсивность дыхания, обеспечивающего энергией рост, в 3–10 раз больше интенсивности дыхания, поддерживающего жизнедеятельность; по мере дифференцировки и старения тканей активность первого сильно снижается.
| |
| == Литература статьи Большой российской энциклопедии ==
| |
| '''Дыхание у животных и человека.'''
| |
| * ''Бреслав И. С., Ноздрачев А. Д.'' Дыхание: Висцеральный и поведенческий аспекты. СПб., 2005.
| |
| * ''Уэст Дж.'' Физиология дыхания. М., 1988.
| |
| * Физиология дыхания. СПб., 1994.
| |
| '''Дыхание растений.'''
| |
| * ''Головко Т. К.'' Дыхание растений: Физиологические аспекты. СПб., 1999.
| |
| * ''Гудвин Т., Мерсер Э.'' Введение в биохимию растений: В 2 т. М., 1986.
| |
| * ''Кузнецов В. В., Дмитриева Г. А.'' Физиология растений. 2-е изд. М., 2006.
| |
|
| |
|
| == Примечания == | | == Примечания == |
| {{примечания}}
| | <references /> |
| [[Категория:Э]] | | [[Категория:0Э]] |
| [[Категория:Ревизия 2020.12.10]] | | [[Категория:Ревизия 2019.05]] |