Bài giảng sinh học động vật chương 6 hệ hô hấp

Chương VI Hệ hơ hấp HỆ HƠ HẤP I Khái niệm hơ hấp II Các hình thức hơ hấp Hô hấp qua bề mặt thể Hơ hấp hệ thống ống khí Hơ hấp mang Hô hấp phổi III Hệ hô hấp người IV Sự trao đổi vận chuyển khí Sự trao đổi khí phổi Sự trao đổi khí mơ Sự vận chuyển O2 Sự vận chuyển CO2 V Điều hòa hoạt động hô hấp Khái quát hệ hô hấp Cơ thể tồn phát triển thường xuyên cung cấp lượng qua oxy hóa chất dinh dưỡng  CO2 H2O tạo thành cần phải đào thải   Cần có quan hơ hấp để thu nhận O2 thải CO2, H2O khỏi thể Sự trao đổi vận chuyển khí Mơi trường hơ hấp (khơng khí nước) O2 CO2 Bề mặt hơ hấp Hơ hấp mức thể Hệ tuần hồn Hơ hấp mức tế bào Chất hữu Hô hấp tế bào ATP Cần phân biệt hơ hấp ngồi với hơ hấp tế bào:  Hơ hấp ngồi q trình trao đổi khí liên tục mơi trường thể Hô hấp tế bào xãy ty thể tế bào động vật cần cung cấp O2, sản phẩm cuối q trình hơ hấp CO2 cần đào thải  Sự trao đổi vận chuyển khí Nguồn O2 cung cấp cho thể O2 có khơng khí (khoảng 21%) động vật cạn O2 hòa tan nước (ít khoảng 40 lần) động vật nước  Sự trao đổi khí thực bề mặt hô hấp quan hô hấp thông qua khuếch tán      Da Ống khí Mang Phổi Bề mặt hơ hấp Là phận cho O2 khuếch tán từ môi trường vào tế bào ngược lại cho CO2 từ tế bào ngồi  Bề mặt hơ hấp tùy thuộc vào kích thước thể môi trường sống chúng (ở nước hay cạn)  Để tăng hiệu suất trao đổi khí động vật, bề mặt hơ hấp có đặc điểm sau:   Rộng (tỉ lệ diện tích bề mặt hơ hấp thể tích thể lớn)  Mỏng ẩm ướt giúp O2 CO2 dễ dàng khuếch tán qua   Có nhiều mao mạch máu có sắc tố hơ hấp Có lưu thơng khí tạo chênh lệch nồng độ khí O2 CO2 để khí dễ dàng khuếch tán qua bề mặt trao đổi khí Bề mặt hơ hấp Bề mặt hơ hấp (ống khí) trùng Bề mặt hô hấp (da) giun đất Bề mặt hô hấp Bề mặt hô hấp (phế nang) động vật có vú Bề mặt hơ hấp (mang) cá Các hình thức hơ hấp Hơ hấp qua bề mặt thể: sinh vật nhỏ   Hơ hấp hệ thống ống khí: trùng Hơ hấp mang: sinh vật nước  Hô hấp phổi: động vật có xương sống  Hô hấp qua bề mặt thể Đại diện: Động vật đơn bào động vật đa bào đơn giản (hải miên, ruột khoang, giun dẹt), giun đất ếch nhái   Môi trường sống: nước, cạn Sự trao đổi khí thực nhờ trình khuếch tán khí trực tiếp qua bề mặt thể ẩm ướt  Vì quan hơ hấp chưa chuyên hóa nên tốc độ trao đổi chất xãy chậm  10 Sự trao đổi khí phổi mơ 51 Sắc tố hơ hấp Độ hịa tan O2 máu thấp (khoảng 4,5ml O2/1 lít máu)  Giả sử tất O2 thể hòa tan máu, tập thể dục với cường độ cao, người cần tiêu thụ gần lít O2/phút Nếu 80% O2 hòa tan máu chuyên chở đến mơ tim phải bơm 555 lít máu/phút  xảy  O2 vận chuyển cách liên kết với loại protein gọi “sắc tố hơ hấp”  Nhờ có sắc tố hơ hấp mà O2 vận chuyển dịng máu tăng cao (khoảng 200ml O2/1 lít máu động vật có vú)  Đối với người tập thể dục nêu trên, hiệu suất tiêu thụ O2 80% tim cần bơm với tốc độ 12,5 lít 52 máu/phút  Sắc tố hơ hấp Hemocyanin: thường có màu xanh, có lồi chân khớp thân mềm, protein có chứa Cu2+ thành phần liên kết với O2  Hemoglobin: đa số động vật có xương sống, protein có chứa Fe2+, thường có màu đỏ  53 Vận chuyển O2 Khí O2 vận chuyển theo máu thơng qua dạng: hịa tan kết hợp với Hb   Dạng hòa tan (2 – 3%): khả hòa tan O2 máu nhỏ phụ thuộc vào phân áp O2 Ở nhiệt độ bình thường phân áp O2 khoảng 104mmHg, khí O2 hịa tan 3ml/1 lít máu Khi phân áp cịn 40mmHg hịa tan 1,2ml/1 lít máu  lít máu vận chuyển đến mơ có 1,8ml O2  Dạng kết hợp (97 – 98%): O2 vận chuyển máu dạng kết hợp kết loạt phản ứng thuận nghịch xãy O2 Hb để tạo thành HbO2 (oxyhemoglobin) 54 Vận chuyển O2 Phân tử Hb cấu tạo gồm chuỗi polypeptid: chuỗi  chuỗi  , liên kết với nhân hem chứa nguyên tử sắt Mỗi nguyên tử Fe2+liên kết với phân tử O2,nghĩa phân tử Hb kết hợp với phân tử O2  Nguyên tử Fe2+ Thu nhận O2 phổi Giải phóng O2 mô Nhân heme Chuỗi polypeptid 55 Vận chuyển CO2  Khí CO2 vận chuyển máu thơng qua dạng: hòa tan kết hợp   Dạng hịa tan (4%): CO2 sinh từ q trình trao đổi chất tế bào mô khuếch tán vào mao mạch thơng qua trao đổi khí mô Một phần CO2 vào máu giữ lại huyết tương dạng hòa tan vận chuyển đến phổi Trong lít máu có ml CO2 hòa tan Dạng kết hợp (96%):  Kết hợp với H2O huyết tương  Kết hợp với Hb  Kết hợp với H2O hồng cầu 56 Vận chuyển CO2  CO2 kết hợp với H2O huyết tương CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3- Trong lít máu, có khoảng – 3ml CO2 vận chuyển theo dạng CO2 kết hợp với Hb (30%): phần lớn khí CO2 thấm qua màng vào hồng cầu Có phản ứng xãy ra: CO2 kết hợp với Hb CO2 kết hợp với H2O  Hb + CO2  HbCO2 (cacbohemoglobin) Trong lít máu có khoảng 15ml CO2 vận chuyển theo dạng 57 Vận chuyển CO2 CO2 kết hợp với H2O hồng cầu (65%): lít máu có khoảng 30ml CO2 vận chuyển theo dạng  H+ + Hb  HHb (Hemoglobinic) 58 Điều hịa hơ hấp Chu kỳ thở theo nhịp bình thường người tự động  Có chế điều hịa chu kỳ thở nằm não (hành tủy) gọi trung khu hơ hấp  Điều hịa hơ hấp q trình thay đổi hoạt động trung khu hơ hấp làm cho nhịp thở phù hợp với điều kiện thể  59 Các trung khu hô hấp Nằm hành tủy cầu Varol, điều khiển hô hấp  Gồm trung khu hít vào trung khu thở Đặc tính trung khu phần hưng phấn phần bị ức chế  Dịch não tủy Não Cầu Varol Xung thần kinh gây co Hành tủy Trung khu điều hịa hơ hấp nhạy cảm pH máu Sự thay đổi PCO2 PO2 động mạch cảnh Sự thay đổi PCO2 PO2 từ đầu mút thần kinh hóa thụ quan thể thuộc động mạch chủ thành động mạch 60 chủ Các trung khu hô hấp Khi pH máu acid, tức nồng độ CO2 máu tăng, trung khu hơ hấp đáp ứng cách tăng thơng khí phổi, vật thở nhanh hơn, thải nhiều CO2;  Khi pH máu kiềm, tức nồng độ CO2 máu giảm, thơng khí giảm, có tác dụng giữ CO2 lại, nhằm tái lập cân acid – base, vật thở chậm  Dịch não tủy Não Cầu Varol Xung thần kinh gây co Hành tủy Trung khu điều hịa hơ hấp nhạy cảm pH máu Sự thay đổi PCO2 PO2 động mạch cảnh Sự thay đổi PCO2 PO2 từ đầu mút thần kinh hóa thụ quan thể thuộc động mạch chủ thành động mạch 61 chủ Cơ chế điều hịa hóa học Trung khu hơ hấp nhạy cảm thay đổi PCO2 Bản chất hóa học điều tiết cân acid - base máu tóm tắt: CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3Khi PCO2 máu tăng: bù đắp kích thích trung tâm hơ hấp làm tăng thơng khí phổi, làm nhịp thở nhanh lên Nếu PCO2 máu cao, gây ức chế trung tâm hô hấp, làm ngừng thở  Khi PCO2 máu giảm: bù đắp giảm thơng khí phổi, làm nhịp thở chậm lại Nếu PCO2 giảm nhiều gây ngừng thở  62 Điều hòa vỏ não Vỏ não có ảnh hưởng thường xun đến hơ hấp, làm thay đổi tần số độ sâu nhịp thở  Ta tự ý thở nhanh, chậm, nơng, sâu nín thở thời gian ngắn điều hịa thở dài ngắn nói, hát…  Những kích thích tâm lý, vui – buồn – xúc động… thường làm thay đổi hơ hấp, có nghẹn thở  63 Vai trò dây thần kinh phế vị Khi hít vào: phế nang giãn ra, kích thích dây thần kinh phế vị (X) làm hưng phấn trung tâm thở ra, đồng thời ức chế trung tâm hít vào làm hơ hấp giãn ra, lồng ngực xẹp xuống, gây nên động tác thở  Khi thở ra: phế nang co lại, khơng kích thích dây thần kinh phế vị trung tâm thở bị ức chế trung tâm hít vào lại hưng phấn tiếp tục điều khiển nhịp thở đặn  64 Điều hòa phản xạ ngoại biên Kích thích dây thần kinh cảm giác đau, nóng, lạnh, điện giật nhẹ… thường làm cho thở nhanh lên, kích thích q mạnh làm ngừng thở  Ngửi phải độc, làm ngừng thở đột ngột Ngửi thấy mùi thơm gây thở nhanh, mùi thối gây ức chế thở  65 ... Bề mặt hô hấp (phế nang) động vật có vú Bề mặt hơ hấp (mang) cá Các hình thức hơ hấp Hô hấp qua bề mặt thể: sinh vật nhỏ   Hô hấp hệ thống ống khí: trùng Hơ hấp mang: sinh vật nước  Hô hấp phổi:... Mơi trường hơ hấp (khơng khí nước) O2 CO2 Bề mặt hô hấp Hô hấp mức thể Hệ tuần hồn Hơ hấp mức tế bào Chất hữu Hô hấp tế bào ATP Cần phân biệt hô hấp ngồi với hơ hấp tế bào:  Hơ hấp ngồi q trình...HỆ HƠ HẤP I Khái niệm hơ hấp II Các hình thức hơ hấp Hơ hấp qua bề mặt thể Hô hấp hệ thống ống khí Hơ hấp mang Hơ hấp phổi III Hệ hô hấp người IV Sự trao đổi vận