מהו חילופי גז?כמעט שום יצור חי לא יכול בלעדיו. חילופי גזים בריאות וברקמות, כמו גם בדם, עוזרים להרוות את התאים בחומרי הזנה. בזכותו אנו מקבלים אנרגיה וחיוניות.
מהו חילופי גז?
כדי להתקיים, אורגניזמים חיים צריכיםאוויר. זוהי תערובת של גזים רבים, שחלקם העיקרי הוא חמצן וחנקן. שני הגזים הללו הם מרכיבים חיוניים לתפקוד תקין של אורגניזמים.
במהלך האבולוציה, מינים שונים פיתחו משלהםהתאמות לייצור שלהם, חלקם פיתחו ריאות, לאחרים יש זימים, ואחרים משתמשים רק בעור. איברים אלה משמשים להחלפת גזים.
מהו חילופי גז?זהו תהליך האינטראקציה בין הסביבה החיצונית לתאים חיים, שבמהלכו מתרחש חילופי חמצן ופחמן דו חמצני. במהלך הנשימה, חמצן נכנס לגוף יחד עם אוויר. מרווה את כל התאים והרקמות, הוא משתתף בתגובה החמצונית, הופך לפחמן דו חמצני, המופרש מהגוף יחד עם מוצרים מטבוליים אחרים.
חילופי גזים בריאות
בכל יום אנו שואפים יותר מ-12 קילוגרםאוויר. הריאות עוזרות לנו בזה. הם האיבר הנרחב ביותר, המסוגל להחזיק עד 3 ליטר אוויר בנשימה אחת עמוקה. חילופי גזים בריאות מתרחשים בעזרת alveoli - בועות רבות השזורות בכלי דם.
אוויר נכנס אליהם דרך מערכת הנשימה העליונהנתיב דרך קנה הנשימה והסמפונות. נימים המחוברים לאלבוליים קולטים אוויר ומעבירים אותו דרך מערכת הדם. במקביל, הם נותנים לאלבוליים פחמן דו חמצני, שעוזב את הגוף בנשיפה.
תהליך החלפה בין alveoli וכלי דםנקרא דיפוזיה דו-צדדית. זה מתרחש תוך שניות בודדות ומתבצע הודות להפרש הלחץ. באוויר אטמוספרי רווי בחמצן, הוא גדול יותר, ולכן הוא ממהר לנימים. לפחמן דו חמצני יש פחות לחץ, וזו הסיבה שהוא נדחף לתוך המכתשים.
זרימת דם
ללא מערכת הדם, חילופי גזים בריאות ורקמות יהיה בלתי אפשרי. הגוף שלנו חדור בכלי דם רבים באורכים ובקטרים שונים. הם מיוצגים על ידי עורקים, ורידים, נימים, ורידים וכו 'דם מסתובב ברציפות בכלי הדם, ומקל על חילופי גזים וחומרים.
חילופי גזים בדם מתבצעים על ידי שנייםמעגלי מחזור. בעת הנשימה, האוויר מתחיל לנוע במעגל גדול. בדם הוא נישא על ידי חיבור לחלבון מיוחד בשם המוגלובין, המצוי בתאי דם אדומים.
מן המכתשים, האוויר נכנס לנימים, ולאחר מכן לתוךעורקים העוברים ישר אל הלב. בגופנו הוא ממלא תפקיד של משאבה חזקה, השואבת דם מחומצן לרקמות ולתאים. הם, בתורם, נותנים דם מלא בפחמן דו חמצני, ומכוונים אותו דרך הורידים והוורידים בחזרה ללב.
עובר דרך הפרוזדור הימני, דם ורידימשלים את המעגל הגדול. מחזור הדם הריאתי מתחיל בחדר הימני. דרכו מזוקק דם לתוך תא המטען הריאתי. הוא נע דרך העורקים, העורקים והנימים, שם הוא מחליף אוויר עם המכתשים כדי להתחיל את המחזור מחדש.
מטבוליזם של רקמות
אז, אנחנו יודעים מהו חילופי הגזים של הריאות ודָם. שתי המערכות נושאות גזים ומחליפות אותם. אבל תפקיד המפתח שייך לרקמות. הם התהליכים העיקריים המשנים את ההרכב הכימי של האוויר.
דם עורקי מספק חמצן לתאיםמה שמעורר אצלם מספר תגובות חיזור. בביולוגיה, הם נקראים מחזור קרבס. לצורך יישומם יש צורך באנזימים, המגיעים גם עם הדם.
במהלך מחזור קרבס, לימון, אצטיוחומצות אחרות, מוצרים לחמצון שומנים, חומצות אמינו וגלוקוז. זהו אחד השלבים החשובים ביותר הנלווים לחילופי גזים ברקמות. במהלכו משתחררת האנרגיה הדרושה לעבודתם של כל איברי ומערכות הגוף.
חמצן משמש באופן פעיל לביצוע התגובה. בהדרגה הוא מתחמצן והופך לפחמן דו חמצני - CO2, אשר משתחרר מתאי ורקמות לדם, ולאחר מכן אל הריאות והאטמוספירה.
חילופי גזים בבעלי חיים
מבנה הגוף ומערכות האיברים ברביםבעלי חיים משתנים מאוד. היונקים הכי דומים לבני אדם. לבעלי חיים קטנים, כגון פלנרים, אין מערכות מטבוליות מורכבות. הם משתמשים בכיסויים החיצוניים שלהם לנשימה.
דו-חיים משתמשים בעור שלהם כדי לנשוםגם פה וריאות. ברוב בעלי החיים החיים במים, חילופי גזים מתבצעים בעזרת זימים. הם לוחות דקים המחוברים לנימים ומעבירים אליהם חמצן מהמים.
פרוקי רגליים כגון מרבה רגליים, כיני עץ,לעכבישים, לחרקים, אין ריאות. יש להם קנה קנה בכל הגוף שמפנים אוויר ישירות לתאים. מערכת כזו מאפשרת להם לנוע במהירות מבלי לחוות קוצר נשימה ועייפות, כי תהליך יצירת האנרגיה מהיר יותר.
חילופי גז צמחים
בניגוד לבעלי חיים, צמחים מחליפים גזים פנימהרקמות כוללות צריכת חמצן ופחמן דו חמצני כאחד. הם צורכים חמצן בתהליך הנשימה. לצמחים אין איברים מיוחדים לכך, ולכן אוויר נכנס אליהם דרך כל חלקי הגוף.
ככלל, לעלים יש את השטח הגדול ביותר, וכמות האוויר העיקרית נופלת עליהם. חמצן חודר אליהם דרך פתחים קטנים בין תאים הנקראים סטמטה, מעובד ומופרש כבר בצורה של פחמן דו חמצני, כמו אצל בעלי חיים.
המאפיין המבחין של צמחים הואיכולת פוטוסינתזה. אז הם יכולים להמיר רכיבים אנאורגניים לאורגניים בעזרת אור ואנזימים. במהלך הפוטוסינתזה, פחמן דו חמצני נספג ומופק חמצן, כך שהצמחים הם "מפעלים" אמיתיים להעשרת האוויר.
תכונות
החלפת גז היא אחת התפקידים החשובים ביותרכל אורגניזם חי. זה מתבצע בעזרת נשימה וזרימת דם, תורם לשחרור אנרגיה וחילוף חומרים. התכונות של חילופי גז הן שזה לא תמיד ממשיך באותו אופן.
קודם כל, אי אפשר בלי נשימה, שלהעצירה למשך 4 דקות עלולה להוביל לשיבוש תאי המוח. כתוצאה מכך, האורגניזם מת. ישנן מחלות רבות שבהן יש הפרה של חילופי גזים. הרקמות אינן מקבלות מספיק חמצן, מה שמאט את התפתחותן ותפקודן.
חילופי גזים לא אחידים נצפה גם באנשים בריאים. זה עולה באופן משמעותי עם עבודה מוגברת של השרירים. תוך שש דקות בלבד הוא מגיע לעוצמה המקסימלית ונצמד אליו. עם זאת, כאשר העומס גדל, כמות החמצן עלולה להתחיל לעלות, מה שישפיע לרעה גם על רווחת הגוף.
